太阳能相变蓄热新风供暖系统研究

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　　摘 要：为了进一步减少冬季北方地区建筑供暖能耗。本文提出了一种基于单片机的太阳能相变蓄热新风供暖系统。本文对该系统中的全玻璃真空管集热器与相变蓄热系统建立了仿真数学模型，并对单片机控制系统进行了设计，验证了该系统的可行性。
　　关键词：太阳能；全玻璃真空管集热器；相变蓄热系统；单片机
　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.072
　　将全玻璃真空管集热系统与太阳能相变蓄热系统有机结合承担建筑物的新风负荷，可以通过此系统将多变且不稳定的太阳热能变成可供供暖系统利用的稳定热源[1]。
　　1 系统原理
　　在本系统中，集热装置采用全玻璃真空管收集能量；蓄热装置采用相变材料蓄热，热媒介为水。供暖季，白天阳光充足，利用集热器收集多余太阳能通过板状相变材料贮存到蓄热装置中；夜间或清晨，蓄热装置将白天贮存的能量利用供暖末端设备吹入屋内，实现供暖功能[2]。图1为太阳能相变蓄热新风供暖系统原理图。
　　2 控制系统
　　本系统利用AT89C51单片机作为供暖控制系统的主控制器[3]，主要包括温度测量模块、A/D转换模块、流量测量模块、电源模块、驱动模块等构成。供暖系统通过检测温度和流量信号对阀门和水泵进行控制，实现自动切换供暖模式。图2是用灯泡代替电磁阀和水泵的模拟实验图。
　　当toutc≤35℃，且max（tpcm）<30℃時，电锅炉进行供暖，单片机I/O口P2.1、P2.4、P2.5、P3.3向驱动电路发信号，驱动继电器动作，打开阀门V2、V5、V6和水泵2，供暖系统切换到白天电锅炉供风机盘管机组运行模式；当toutc≤35℃，且max（tpcm）≥30℃时，储热相变蓄热装置进行供暖，单片机I/O口P2.2、P2.3、P2.4、P3.3向驱动电路发信号，驱动继电器动作，打开阀门V3、V4、V5和水泵2，系统切换到相变蓄热供风机盘管机组运行模式；当toutc>35℃，m2p≠0且tinp>toutp或toutc>35℃，m2p≠0且touta≥28.5℃时，说明集热器可以边供暖边蓄热，单片机I/O口P2.0、P2.1、P2.4、P2.7、P3.2、P3.3向驱动电路发信号，驱动继电器动作，打开阀门V1、V2、V5、V7和水泵1、2，系统切换到集热器边供风机盘管机组边向相变蓄热装置蓄热运行模式；当toutc>35℃，m2p≠0且tinp>toutp或toutc>35℃，m2p=0且touta<28.5℃时，电锅炉进行供暖，单片机I/O口P2.1、P2.4、P2.5、P3.3向驱动电路发信号，驱动继电器动作，打开阀门V2、V5、V7和水泵2，系统切换到集热器供风机盘管机组运行模式。
　　3 结束语
　　本系统利用太阳能供暖清洁环保，相变蓄热方法蓄热效果好，热量损失较小，控制系统结构简单，成本低廉且实用性较强，具有很好的研究和发展前景。
　　参考文献：
　　[1]张姝婷.太阳能相变蓄热吸收式空调系统数值模拟研究[D].广东工业大学，2016.
　　[2]卞峰，梁慧媛，牛蔚然，邵珠坤.空气源热泵辅助太阳能供暖技术经济性分析[J].煤气与热力，2018，38（09）：27-31.
　　[3]王栅，刘凯，李静，侯景鑫.相变蓄热材料在太阳能供暖系统中的应用[J].资源节约与环保，2016（09）：114.
　　作者简介：刘岩（1992-），男，内蒙古阿拉善人，硕士，主要研究方向：电力系统、继电保护、自动化、新能源方向。
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