空氣源熱幫浦熱水器控制器設計

2023-02-09 14:09:04 字數 4169 閱讀 6505

摘要本文介紹了一種基於微控制器的空氣源熱幫浦熱水器控制器。該控制器以智慧型化簡單操作來達到空氣源熱幫浦熱水器的精確控制。**概述了熱幫浦技術、空氣源熱幫浦技術歷史和技術優勢。

並且在介紹空氣源熱幫浦熱水器工作原理以及蒸汽壓縮式製冷迴圈原理的基礎上,提出了控制器設計總體方案。在軟體設計方面,本文詳細介紹了空氣源熱幫浦熱水器控制器的設計。文章最後通過大量的流程圖來說明控制器的具體結構和可實現的操作。

該空氣源熱幫浦熱水器控制器設計完善,實現方案簡單易行。採用軟體設計來控制,可以實現智慧型化簡單精確控制,並且提高了整機的可靠性及準確性。

關鍵詞空氣源熱幫浦控制器設計

從目前市場上來看,熱水器可分成三大類:燃氣熱水器,電熱水器,還有太陽能熱水器。不久前,某專業機構公布了一項調查結果顯示,電熱水器目前佔熱水器市場的60%以上,佔據著一半以上的市場份額。

但隨著燃氣熱水器的再一次革新,太陽能熱水器的加速發展,電熱水器的市場份額正遭受巨大挑戰。對於電熱水器來說,儘管太陽能熱水器行業宣稱潛力無限,但要真正發展成為成熟產業,還有乙個很長的過程。在使用上,如果是晴天,太陽能熱水器的優勢一覽無餘,但是一旦下雨用起電來,太陽能熱水器比電熱水器損耗也就要大很多。

又由於其是非承壓式結構,所以常常會出現滲水現象。還有就是太陽能市場沒用很明確的行業規範。可以肯定燃氣和電熱水器仍然是未來三年內熱水器市場的主角。

熱幫浦熱水器具有高能效比,無汙染的優點,是一款可替代鍋爐的供暖水裝置,並在當今社會受到熱捧。熱幫浦熱水器是以製冷劑作為媒介,冷媒吸收了環境空氣中的熱量後汽化,通過壓縮機壓縮制熱,變成高溫高壓氣體,再經熱交換器與水交換熱量後,經膨脹閥釋放壓力,回到低溫低壓的液化狀態,通過製冷劑的不斷迴圈,不斷吸收空氣中的熱量,並將該部分熱量轉移,來製取熱水,也就是說熱幫浦熱水器是將電熱水器和太陽能熱水器的各自優點完美的結合於一體的新型熱水器。目前,熱幫浦熱水器有空氣源熱幫浦熱水器、水源熱幫浦和太陽能型三種系列。

空氣源熱幫浦是當今世界上最先進的產品之一,該產品以製冷劑為媒介,製冷劑吸收空氣中(或陽光)中的能量,再經壓縮機壓縮制熱後,通過換熱裝置將熱量傳遞給水,來製取熱水,熱水通過水迴圈系統送入使用者散熱器進行採暖或直接用於熱水**。

這一產品特點有:

1、高效節能:使用費用比傳統的太陽能熱水器(帶輔助電加熱器)更省,是電熱水器的四分之一,燃氣熱水器的三分之一,消耗少量電力,獲得四倍熱量;

2、全天候:不受天氣變化影響,晴天,陰雨天,夜間都能源源不斷的高效製取熱水;

3、適用性強:任意位置安裝,解決了太陽能只能裝在頂層的不足,而且建築的朝向也沒有影響;

4、壽命長:製冷劑作為工作介質,不存在夜間凍管或者管路腐蝕等問題,系統壽命一般可達15-20年;

5、安全可靠:無需大電流的電氣連線,執行安全可靠,噪音小;安全環保,熱能**於空氣,水箱內無電熱管,水電完全分離,絕對安全;

6、方便舒適:承壓出水,自來水壓沐浴,全自動執行,快速加熱,超大容量。

乙個空氣源熱水器,如何用簡單的操作來控制其正常的工作是乙個值得深入研究解決的問題。在目前的產品當中,控制器的設計仍然比較簡單,無法在工作中採集到系統的工作資料,也就很難實現實時對熱水器的控制。換句話說,現在的產品還不夠智慧型化,不能滿足消費者簡單操作從而達到的精準控制,所以我這次設計的題目就是空氣源熱幫浦熱水器控制器設計。

研製一套基於微控制器的空氣源熱幫浦熱水器的控制器。

研製的控制器包括硬體裝置和控制軟體兩部分。其中硬體裝置由微控制器、控制電路、感測器、lcd等組成。我主要完成軟體設計,並參與硬體設計和製作。

主要技術指標如下:

1、熱幫浦熱水器熱容量:50kw。

2、熱幫浦熱水器冷容量:40kw。

3、製冷壓縮機規格:17kw,380v/50hz,r134a製冷劑。

4、蒸發溫度:7.5℃。

5、進風溫度:25℃。

控制器必須實現如下功能:

1、能夠實現執行工況的設定。

2、自動完成機組系統正常啟動、執行和關機程式。

3、壓縮機的高低壓保護。

4、主要執行引數的指示。

5、故障的報警、保護和指示。

熱幫浦技術在最近些年中引起了全球廣泛關注。人們最常見的「幫浦」有水幫浦,但是水幫浦的功能是將水從低窪處抽到高處。而「熱幫浦」的功能確是從空氣、水或土壤中獲取熱熱能,經過機械壓縮,從而釋放高熱能來提供人們日常生活所用熱能的裝置。

作為自然界的現象,正如水由高處流向低處那樣,熱量也總是從高溫區流向低溫區。但人們可以創造機器,如同把水從低處提公升到高處而採用水幫浦那樣,採用熱幫浦可以把熱量從低溫抽吸到高溫。因此熱幫浦熱水器的工作原理是通過輸入小部分電力,啟動壓縮機執行,從而整個熱幫浦系統開始工作,通過蒸發器不斷從低溫環境中吸收熱量,再通過冷凝器將系統吸收的熱量和消耗的電能傳遞到高溫環境中。

熱幫浦在工作時,其本身需要消耗一部分能量,而整個熱幫浦裝置所消耗的功僅為輸出功中的一小部分,因此,採用熱幫浦技術可以節約大量高品位能源。

空氣源熱幫浦技術是基於逆卡諾迴圈原理建立起來的一種節能、環保的制熱技術。空氣源熱幫浦系統通過大自然含有的低溫熱源,經過熱幫浦的高效處理成為高溫熱源,從而用來取暖、供暖或**熱水,所以整個系統的產熱量相當高

空氣源熱幫浦的原理實際和空調差不多,是一種新型的熱水器,主要由幾大部分組成:蒸發器,壓縮機,冷凝器,儲液罐,膨脹閥等,整套裝置中最主要的一種物質,冷媒,也就是現實中叫的氟利昂,工作原理就是冷媒在蒸發器中與空氣接觸,吸收空氣的熱量,在蒸發器中吸熱以後由液態變為氣態,進入壓縮機,再由壓縮機把這種冷媒經行壓縮成為高溫高壓的蒸汽,然後進入冷凝器,在冷凝器中,冷媒溫度逐漸下降,又由高溫高壓的氣態變成液態,釋放大量的熱量,而水就可以吸收這種熱量提公升熱量,冷媒就又回到儲液罐中,等待下一次的迴圈,正是因為冷媒的這種周而復始的迴圈,把大量的熱能源源不斷的從空氣中帶到水中,所以把這種裝置叫做空氣源熱幫浦熱水器。

2023年法國科學家卡諾(sadi karnot)發表卡諾迴圈理論,成為熱幫浦技術的起源

2023年英國科學家開爾文(提出將逆卡諾迴圈用於加熱的熱幫浦設想

熱幫浦的理論起源於十九世紀早期法國科學家薩迪.卡諾(sadi karnot),卡諾在 2023年首次以**提出「卡諾迴圈」理論,30年後,英國科學家開爾文(於2023年初提出:冷凍裝置可以用於加熱,之後許多科學家和工程師對熱幫浦進行了大量研究,研究持續80年之久。

2023年瑞士的蘇黎世成功安裝一套以河水作為低位熱源的熱幫浦裝置用於供暖,這是早期的水源熱幫浦系統,也是世界上第一套熱幫浦系統。熱幫浦工業在20世紀40年代到50年代早期得到迅速發展,家用熱幫浦和工業建築用的熱幫浦開始進入市場,熱幫浦進入了早期發展階段。

21 世紀,隨著「 能源危機 」出現,燃油**忽公升,經過改進發展成熟的熱幫浦以其高效**低溫環境熱能,節能環保的特點,重新登上歷史舞台,成為當前最有價值的新能源科技。

空氣源熱幫浦以水源熱幫浦類似方法從空氣獲得熱量來加熱水。三種熱幫浦中,空氣源熱幫浦受到的條件限制最小。空氣源熱幫浦熱水器中的冷媒(r22、r417a等)把空氣中的熱能吸收進來,經過壓縮機壓縮後轉化為高溫熱能,之後與水接觸,加熱水溫。

這種熱水器具有高效節能的特點,其節能效果是電熱水器的4倍,是燃氣熱水器的3倍,是太陽能熱水器的約2倍。空氣能是一種在大自然中廣泛存在,易得易取的能源,利用熱幫浦來壓縮提高能量,因而這是一項極具開發和應用潛力的新技術。空氣源熱幫浦熱水器具有高效、環保、安全、全自動化處理、環境因素限制小等特點。

並且空氣源熱幫浦熱水器也得到了官方的應用。

熱幫浦熱水機組遵循能量守恆定律和熱力學第2定律,運用熱幫浦的原理,只需要消耗一小部分的機械功(電能),將處於低溫環境(大氣或地下水等)下的熱量轉移到高溫環境下的熱水器中,去加熱製取高溫的熱水。熱幫浦可以與水幫浦相比擬,水是不能自發地從低處流向高處,要將低處的水輸送到高處,必須用一台水幫浦,消耗一部分電力,才能將水送到高處的水箱中。同樣,根據熱力學第二定律,熱量也是不能自發地從低溫環境向高溫環境中轉移(傳送),而要實現這個目的,必須要有一台機器,消耗一部分機械功(例如電能),才能將低溫環境中的熱量傳送到高溫環境中去。

這樣的機器就稱之為「熱幫浦」。熱幫浦的作用是將空氣中或低溫水中的熱量取出,連同本身所用的電能轉變成的熱能,一起送到高溫環境中去應用。

單級蒸氣壓縮式製冷系統如下圖所示。它由壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發器組成。其工作過程如下:

製冷劑在蒸發壓力下沸騰, 蒸發溫度低於被冷卻物體或流體的溫度。壓縮機不斷地抽吸蒸發器中產生的蒸氣,並將它壓縮到冷凝壓力, 然後送往冷凝器,在冷凝壓力下等壓冷卻和冷凝成液體,製冷劑冷卻和冷凝時放出的熱量傳給冷卻介質(通常是水或空氣) 與冷凝壓力相對應的冷凝溫度一定要高於冷卻介質的溫度,冷凝後的液體通過膨脹閥或其它節流元件進入蒸發器。 當製冷劑通過膨脹閥時,壓力從冷凝壓力降到蒸發壓力,部分液體氣化,剩餘液體的溫度降至蒸發溫度,於是離開膨脹閥的製冷劑變成溫度為蒸發溫度的兩相混合物。

混合物中的液體在蒸發器中蒸發,從被冷卻物體中吸取它所需要的氣化潛熱。混合物中的蒸氣通常稱為閃發蒸氣,在它被壓縮機重新吸入之前幾乎不再起吸熱作用。

空氣源熱幫浦熱水器操作規程 規定

一 安裝注意事項 1 選址要選擇能承受裝置重量且不會增加噪音和震動的水平位置。2 選擇空氣出入口無遮擋物非密閉的地點,不得加蓋房間使之密閉。3 安裝位置應便於檢修 維護,預留檢修空間。4 機組和熱水出水管 迴圈水管及自來水進水管採用柔性連線,可防止振動從機組傳遞至水管。5 主機自來水進口端和迴圈加熱...

空氣能熱幫浦熱水器的優點

空氣能熱幫浦熱水器的優點!空氣能熱幫浦熱水器的安裝不受建築物或樓層限制,使用不受氣候條件限制,既可用作家庭的熱水 中心,也能為單位集體集中供熱水,由於使用環境各方面新型專利技術,該產品不僅安全舒適,而且環保節能,實際使用費僅分別相當於電熱水器的1 4,燃氣熱水器的1 3,將150公升水箱中的水加熱到...

2023年中國熱幫浦熱水器 空氣源熱幫浦 行業現狀調研報告

客服qq 992930161 報告 印刷版 rmb 7000 電子版 rmb 7200 印刷版 電子版 rmb 7500 電子郵箱 文章 報告目錄 第一部分熱幫浦熱水器產業動態聚焦 第一章熱幫浦熱水器行業發展概述 第一節熱幫浦熱水器基礎概述 一 熱幫浦熱水器工作原理 二 熱幫浦的重要組成及工作流程 ...