空氣能和太陽能供熱的賓館中央熱水控制系統設計與實現

藍良生

摘 要：目前賓館中太陽能熱水器普遍存在著受季節和天氣等因素的影響、提供的熱量不夠、不能夠實現全年正常使用以及利用電能輔助加熱存在的安全隱患。設計了一個可以對空氣能和太陽能實現智能互補的多功能中央熱水控制系統，在有太陽光時充分利用太陽能加熱，沒有太陽光時轉換為空氣能加熱，既環保又安全。

關鍵詞：AT89S51 單片機 溫度傳感器 熱水系統 水位

中圖分類號：TB47 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（b）-0000-00

1制系統總體設計方案

本控制系統主要用到1個大水箱和1個小水箱，各種控制閥門用發光二極管代替，發光二極管亮表示打開控制閥門開關，發光二極管滅表示關閉控制閥門開關。系統總體結構框圖如圖1.1。

根據各功能的要求，本設計的總體思路為：選擇兩個保溫水箱，大水箱即為儲放高溫水的蓄水箱，小水箱為調溫水箱，存放直接供客戶使用的熱水。

實現的具體步驟為：（1）實時檢測太陽集熱管中水的溫度和大水箱中水的溫度，當太陽管中水的溫度比大水箱中水的溫度高出5°C以上時，延時一些時間，打開循環泵，讓太陽管中的熱水流回大水箱，當誤差降到1度時，關閉循環泵。如此不斷的循環檢測，即可充分的利用太陽能進行加熱。（2）分為夏天和冬天兩種模式，每年的5—10月份為夏天模式，11—4月份為冬天模式。當進入夏天模式時，每天16：00開始可以讓熱泵工作，當進入冬天模式時，每天的12：00允許熱泵工作。具體轉換是：大水箱的溫度以55°C為基準，當大水箱的溫度低于55°時，啟動空氣能輔助加熱控制開關。當大水箱的溫度低于55°時，則關閉空氣能加熱控制開關。（3）大水箱經保溫管流向小水箱，不斷檢測小水箱的溫度，當小水箱的溫度大于55C°時，啟動冷水開關進行加水與攪拌，使小水箱的水保持在50-55°C之間。（4）為了能夠控制回流，要不斷的檢測回流管的溫度，當回流管低端溫度低于45C°時，啟動回流控制閥，讓回流管的水流回大水箱，循環利用。（5）為了能夠全天提供熱水，大水箱的水量必須不得低于50%。具體措施為：每天早上9：00開始進行自動加水，直到達到設定的最高水位為止。在9：00—16：30之間，不斷檢測大水箱的水位，使其不能低于80%的水位，也不能溢出。為了保證晚上能夠提供熱水，設定16：30后不能加水。（6）為了防止晚上偶爾出現供水不足的情況，傍晚5：00后可以進行手動加水，按下手動加水鍵，啟動加水控制開關，直到達到設定檔位時，關閉加水控制開關。以上的步驟，要不斷靈活的進行。

2 控制系統硬件設計

2.1 硬件總體設計

根據系統功能要求， 本控制系統以AT89S51單片機為核心，外接的硬件接口電路包括：水箱溫度和水位檢測接口電路、控制器實時時鐘接口電路、設定鍵和液晶顯示接口電路、報警電路、復位接口電路等。系統的總體硬件結構圖如圖2-1。

2.2 控制系統總體設計原理圖

本設計中，檢測溫度使用DS18B20溫度傳感器，水位檢測利用水的導電性進行設計，時間顯示和控制采用DS1302時鐘芯片，各種控制閥門用發光二極管指示。

3.控制系統軟件設計

系統軟件設計時，必須明確熱水器對控制器所提出的控制要求。當陽光充足時，熱水器會利用太陽能將蓄水箱內的水加熱到一定的溫度（可能會高于設定溫度） ，控制器將不啟動輔助加熱裝置；當陽光不足（陰雨天）時，為了使用戶同樣能夠使用到熱水，控制器能夠自動啟動輔助加熱器，將水箱內的水加熱到設定溫度。這樣，熱水器不論在什么樣的天氣里，都能夠向用戶提供設定溫度的熱水，從而給用戶帶來便利。根據上面的要求，控制器軟件設計采用模塊化結構，包括主程序、鍵盤中斷子程序、顯示子程序等。系統主程序主要完成溫度、水位檢測及進行當前溫度值與設定溫度值的比較和一些初始化功能。控制系統主程序如圖3-1所示：

4 結論

本設計完成了系統方案設計與論證、軟件編寫、硬件實現及整機調試，該系統結構簡單、性能穩定。實現了預期的功能。

參考文獻

[1] 李廣第，朱月秀，王秀山.單片機基礎[M].北京：北京航空航天大學出版社，2006.

[2] 李鳳霞.C語言程序設計教程[M].2版.北京：北京理工大學出版社，2004.

[3] 張景文，王震宏，高為浪，李桂花.基于單片機的太陽能熱水器智能控制系統[J].蘭州：西華大學學報，2008，27（5）：25-27..

[4] 李華.MCS51系列單片機實用接口技術[M].北京：北京航空航天大學出版社， 1993.

摘 要：目前賓館中太陽能熱水器普遍存在著受季節和天氣等因素的影響、提供的熱量不夠、不能夠實現全年正常使用以及利用電能輔助加熱存在的安全隱患。設計了一個可以對空氣能和太陽能實現智能互補的多功能中央熱水控制系統，在有太陽光時充分利用太陽能加熱，沒有太陽光時轉換為空氣能加熱，既環保又安全。

關鍵詞：AT89S51 單片機 溫度傳感器 熱水系統 水位

中圖分類號：TB47 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（b）-0000-00

1制系統總體設計方案

本控制系統主要用到1個大水箱和1個小水箱，各種控制閥門用發光二極管代替，發光二極管亮表示打開控制閥門開關，發光二極管滅表示關閉控制閥門開關。系統總體結構框圖如圖1.1。

根據各功能的要求，本設計的總體思路為：選擇兩個保溫水箱，大水箱即為儲放高溫水的蓄水箱，小水箱為調溫水箱，存放直接供客戶使用的熱水。

實現的具體步驟為：（1）實時檢測太陽集熱管中水的溫度和大水箱中水的溫度，當太陽管中水的溫度比大水箱中水的溫度高出5°C以上時，延時一些時間，打開循環泵，讓太陽管中的熱水流回大水箱，當誤差降到1度時，關閉循環泵。如此不斷的循環檢測，即可充分的利用太陽能進行加熱。（2）分為夏天和冬天兩種模式，每年的5—10月份為夏天模式，11—4月份為冬天模式。當進入夏天模式時，每天16：00開始可以讓熱泵工作，當進入冬天模式時，每天的12：00允許熱泵工作。具體轉換是：大水箱的溫度以55°C為基準，當大水箱的溫度低于55°時，啟動空氣能輔助加熱控制開關。當大水箱的溫度低于55°時，則關閉空氣能加熱控制開關。（3）大水箱經保溫管流向小水箱，不斷檢測小水箱的溫度，當小水箱的溫度大于55C°時，啟動冷水開關進行加水與攪拌，使小水箱的水保持在50-55°C之間。（4）為了能夠控制回流，要不斷的檢測回流管的溫度，當回流管低端溫度低于45C°時，啟動回流控制閥，讓回流管的水流回大水箱，循環利用。（5）為了能夠全天提供熱水，大水箱的水量必須不得低于50%。具體措施為：每天早上9：00開始進行自動加水，直到達到設定的最高水位為止。在9：00—16：30之間，不斷檢測大水箱的水位，使其不能低于80%的水位，也不能溢出。為了保證晚上能夠提供熱水，設定16：30后不能加水。（6）為了防止晚上偶爾出現供水不足的情況，傍晚5：00后可以進行手動加水，按下手動加水鍵，啟動加水控制開關，直到達到設定檔位時，關閉加水控制開關。以上的步驟，要不斷靈活的進行。

2 控制系統硬件設計

2.1 硬件總體設計

根據系統功能要求， 本控制系統以AT89S51單片機為核心，外接的硬件接口電路包括：水箱溫度和水位檢測接口電路、控制器實時時鐘接口電路、設定鍵和液晶顯示接口電路、報警電路、復位接口電路等。系統的總體硬件結構圖如圖2-1。

2.2 控制系統總體設計原理圖

本設計中，檢測溫度使用DS18B20溫度傳感器，水位檢測利用水的導電性進行設計，時間顯示和控制采用DS1302時鐘芯片，各種控制閥門用發光二極管指示。

3.控制系統軟件設計

系統軟件設計時，必須明確熱水器對控制器所提出的控制要求。當陽光充足時，熱水器會利用太陽能將蓄水箱內的水加熱到一定的溫度（可能會高于設定溫度） ，控制器將不啟動輔助加熱裝置；當陽光不足（陰雨天）時，為了使用戶同樣能夠使用到熱水，控制器能夠自動啟動輔助加熱器，將水箱內的水加熱到設定溫度。這樣，熱水器不論在什么樣的天氣里，都能夠向用戶提供設定溫度的熱水，從而給用戶帶來便利。根據上面的要求，控制器軟件設計采用模塊化結構，包括主程序、鍵盤中斷子程序、顯示子程序等。系統主程序主要完成溫度、水位檢測及進行當前溫度值與設定溫度值的比較和一些初始化功能。控制系統主程序如圖3-1所示：

4 結論

本設計完成了系統方案設計與論證、軟件編寫、硬件實現及整機調試，該系統結構簡單、性能穩定。實現了預期的功能。

參考文獻

[1] 李廣第，朱月秀，王秀山.單片機基礎[M].北京：北京航空航天大學出版社，2006.

[2] 李鳳霞.C語言程序設計教程[M].2版.北京：北京理工大學出版社，2004.

[3] 張景文，王震宏，高為浪，李桂花.基于單片機的太陽能熱水器智能控制系統[J].蘭州：西華大學學報，2008，27（5）：25-27..

[4] 李華.MCS51系列單片機實用接口技術[M].北京：北京航空航天大學出版社， 1993.

摘 要：目前賓館中太陽能熱水器普遍存在著受季節和天氣等因素的影響、提供的熱量不夠、不能夠實現全年正常使用以及利用電能輔助加熱存在的安全隱患。設計了一個可以對空氣能和太陽能實現智能互補的多功能中央熱水控制系統，在有太陽光時充分利用太陽能加熱，沒有太陽光時轉換為空氣能加熱，既環保又安全。

關鍵詞：AT89S51 單片機 溫度傳感器 熱水系統 水位

中圖分類號：TB47 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（b）-0000-00

1制系統總體設計方案

本控制系統主要用到1個大水箱和1個小水箱，各種控制閥門用發光二極管代替，發光二極管亮表示打開控制閥門開關，發光二極管滅表示關閉控制閥門開關。系統總體結構框圖如圖1.1。

根據各功能的要求，本設計的總體思路為：選擇兩個保溫水箱，大水箱即為儲放高溫水的蓄水箱，小水箱為調溫水箱，存放直接供客戶使用的熱水。

實現的具體步驟為：（1）實時檢測太陽集熱管中水的溫度和大水箱中水的溫度，當太陽管中水的溫度比大水箱中水的溫度高出5°C以上時，延時一些時間，打開循環泵，讓太陽管中的熱水流回大水箱，當誤差降到1度時，關閉循環泵。如此不斷的循環檢測，即可充分的利用太陽能進行加熱。（2）分為夏天和冬天兩種模式，每年的5—10月份為夏天模式，11—4月份為冬天模式。當進入夏天模式時，每天16：00開始可以讓熱泵工作，當進入冬天模式時，每天的12：00允許熱泵工作。具體轉換是：大水箱的溫度以55°C為基準，當大水箱的溫度低于55°時，啟動空氣能輔助加熱控制開關。當大水箱的溫度低于55°時，則關閉空氣能加熱控制開關。（3）大水箱經保溫管流向小水箱，不斷檢測小水箱的溫度，當小水箱的溫度大于55C°時，啟動冷水開關進行加水與攪拌，使小水箱的水保持在50-55°C之間。（4）為了能夠控制回流，要不斷的檢測回流管的溫度，當回流管低端溫度低于45C°時，啟動回流控制閥，讓回流管的水流回大水箱，循環利用。（5）為了能夠全天提供熱水，大水箱的水量必須不得低于50%。具體措施為：每天早上9：00開始進行自動加水，直到達到設定的最高水位為止。在9：00—16：30之間，不斷檢測大水箱的水位，使其不能低于80%的水位，也不能溢出。為了保證晚上能夠提供熱水，設定16：30后不能加水。（6）為了防止晚上偶爾出現供水不足的情況，傍晚5：00后可以進行手動加水，按下手動加水鍵，啟動加水控制開關，直到達到設定檔位時，關閉加水控制開關。以上的步驟，要不斷靈活的進行。

2 控制系統硬件設計

2.1 硬件總體設計

根據系統功能要求， 本控制系統以AT89S51單片機為核心，外接的硬件接口電路包括：水箱溫度和水位檢測接口電路、控制器實時時鐘接口電路、設定鍵和液晶顯示接口電路、報警電路、復位接口電路等。系統的總體硬件結構圖如圖2-1。

2.2 控制系統總體設計原理圖

本設計中，檢測溫度使用DS18B20溫度傳感器，水位檢測利用水的導電性進行設計，時間顯示和控制采用DS1302時鐘芯片，各種控制閥門用發光二極管指示。

3.控制系統軟件設計

系統軟件設計時，必須明確熱水器對控制器所提出的控制要求。當陽光充足時，熱水器會利用太陽能將蓄水箱內的水加熱到一定的溫度（可能會高于設定溫度） ，控制器將不啟動輔助加熱裝置；當陽光不足（陰雨天）時，為了使用戶同樣能夠使用到熱水，控制器能夠自動啟動輔助加熱器，將水箱內的水加熱到設定溫度。這樣，熱水器不論在什么樣的天氣里，都能夠向用戶提供設定溫度的熱水，從而給用戶帶來便利。根據上面的要求，控制器軟件設計采用模塊化結構，包括主程序、鍵盤中斷子程序、顯示子程序等。系統主程序主要完成溫度、水位檢測及進行當前溫度值與設定溫度值的比較和一些初始化功能。控制系統主程序如圖3-1所示：

4 結論

本設計完成了系統方案設計與論證、軟件編寫、硬件實現及整機調試，該系統結構簡單、性能穩定。實現了預期的功能。

參考文獻

[1] 李廣第，朱月秀，王秀山.單片機基礎[M].北京：北京航空航天大學出版社，2006.

[2] 李鳳霞.C語言程序設計教程[M].2版.北京：北京理工大學出版社，2004.

[3] 張景文，王震宏，高為浪，李桂花.基于單片機的太陽能熱水器智能控制系統[J].蘭州：西華大學學報，2008，27（5）：25-27..

[4] 李華.MCS51系列單片機實用接口技術[M].北京：北京航空航天大學出版社， 1993.