基于单片机的太阳能辅助供暖系统设计

摘要

近年来，随着人们生活水平的日益提高以及环保意识的增强，雾霾问题越来越刺激着人们的神经。尤其是在冬季，我国北方大部分地区需要进行供暖，而这又会进一步加剧雾霾，已经严重影响到了人们的日常生活。所以，解决雾霾问题迫在眉睫。
　　本文以此为出发点，以广泛使用的燃气壁挂炉供暖系统为主体，结合太阳能热泵供暖系统，构成太阳能热泵-壁挂炉联合供暖系统。壁挂炉供暖系统相比较传统的集中供暖系统而言，用户能够根据自身情况进行供暖温度、供暖时间的调节，同时还能提供相当量的生活用热水，但其供暖成本高于集中供暖，还会大量消耗天然气。太阳能热泵供暖系统充分利用太阳能这种无污染、取之不尽用之不竭的新能源，但受技术所限，还难以实现全天候稳定供暖。故将天然气壁挂炉供暖系统与太阳能热泵供暖系统相结合，相互取长补短，实现联合供暖系统的稳定工作。
　　本文选定直膨式太阳能热泵供暖方式为本次设计的太阳能热泵供暖系统的设计方案。选定STM32系列微处理器作为供暖系统的控制核心，需要对环境温度、集热器出入口温度等进行采集，通过对热泵压缩机和电子膨胀阀的实时控制，结合特定的算法，确保对太阳能的最大化利用以及系统的稳定运行。集热器收集到的能量经热泵系统后被用来加热蓄热水箱内的供暖用水，当供暖用水的温度高于壁挂炉设定温度时，可直接采用该热水进行供暖；当热水温度低于壁挂炉设定温度时，则需要经过壁挂炉工作，将供暖用水加热到设定温度后再进行供暖。
　　通过这两个系统的联合工作，既解决了供暖成本高、天然气消耗大的问题，又解决了太阳能利用率低、受天气影响大的问题，从一定程度上缓解了冬季雾霾加剧的现象，具有一定的商业价值。

目录

声明

1绪论

1.1课题研究的背景

1.2太阳能的意义

1.3中国太阳能分布情况

1.4太阳能供暖系统简介

1.5燃气壁挂炉供暖简介

1.6国内外太阳能热泵系统发展及研究现状

1.7燃气壁挂炉与太阳能联合供暖系统存在的问题

1.8课题的提出

2太阳能热泵-燃气壁挂炉联合供暖系统理论分析

2.1太阳能热水器-燃气壁挂炉联合供暖系统

2.2太阳能热泵-燃气壁挂炉联合供暖系统

2.3太阳能热泵供暖系统

2.4供暖系统热负荷计算

2.5太阳能集热器数学模型建立

2.6蓄热水箱数学模型

2.7热泵数学模型

2.8本章小结

3太阳能热泵-燃气壁挂炉联合供暖系统硬件设计

3.1概述

3.2控制系统硬件设计

3.3执行机构选型

3.4本章小结

4太阳能热泵-燃气壁挂炉联合供暖系统软件设计

4.1系统整体控制结构

4.2系统相关参数检测

4.3系统执行机构的控制

4.4系统的供暖方式切换

4.5本章小结

5联合供暖系统的优化分析

5.1壁挂炉供暖优化

5.2本章小结

结论

参考文献

附录A:电路原理图

附录B：TFT_LCD引脚图

在学研究成果

致谢