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空气源热泵热水器控制器设计
空气源热泵热水器控制器设计
摘 要
本文介绍了一种基于单片机的空气源热泵热水器控制器。该控制
器以智能化简单操作来达到空气源热泵热水器的精确控制。论文概述了热泵技
术、空气源热泵技术历史和技术优势。并且在介绍空气源热泵热水器工作原理以
及蒸汽压缩式制冷循环原理的基础上,提出了控制器设计总体方案。在软件设计
方面,本文详细介绍了空气源热泵热水器控制器的设计。文章最后通过大量的流
程图来说明控制器的具体结构和可实现的操作。
该空气源热泵热水器控制器设计完善,实现方案简单易行。采用软件设计来
控制,可以实现智能化简单精确控制,并且提高了整机的可靠性及准确性。
关键词
空气源 热泵 控制器 设计
目 录
引 言................................................................................................................................ 1
第一章 空气源热泵的概述 .......................................................................................... 3
1.1 热泵............................................................................................................................ 3
1.2 空气源热泵................................................................................................................. 4
第二章 空气源热泵的发展 ............................................................................................ 4
2.1 空气源热泵的历史.................................................................................................... 5
2.2 空气源热泵的优势.................................................................................................... 5
第三章 热泵热水器系统运行原理................................................................................ 6
3.1 蒸汽压缩式制冷循环原理 ...................................................................................... 6
3.2 空气源热泵热水器工作原理 .................................................................................. 7
3.2.1 系统介绍 ................................................................................................................. 7
第四章 热泵热水器控制器设计.................................................................................... 8
4.1 相关控制点 ............................................................................................................... 8
4.2 控制器设计总体方案............................................................................................... 9
第五章 系统软件设计...................................................................................................12
5.1 系统主要功能设计..................................................................................................12
5.2 系统设定功能设计..................................................................................................13
5.3 系统时间设定功能设计..........................................................................................16
5.4 运转状况设定功能设计..........................................................................................17
5.5 工作总流程设计 ......................................................................................................20
5.6 数据采集及模数转换模块设计 .............................................................................23
5.7 液晶显示模块设计..................................................................................................26
5.8 按键模块设计 .........................................................................................................27
5.9 时钟模块设计 .........................................................................................................28
5.10 通讯模块设计.......................................................................................................29
结 论..............................................................................................................................31
致 谢..............................................................................................................................32
参考文献..........................................................................................................................33
引 言
从目前市场上来看,热水器可分成三大类:燃气热水器,电热水
器,还有太阳能热水器。不久前,某专业机构公布了一项调查结果显
示,电热水器目前占热水器市场的 60%以上,占据着一半以上的市
场份额。但随着燃气热水器的再一次革新,太阳能热水器的加速发展,
电热水器的市场份额正遭受巨大挑战。对于电热水器来说,尽管太阳
能热水器行业宣称潜力无限,但要真正发展成为成熟产业,还有一个
很长的过程。在使用上,如果是晴天,太阳能热水器的优势一览无余,
但是一旦下雨用起电来,太阳能热水器比电热水器损耗也就要大很
多。又由于其是非承压式结构,所以常常会出现渗水现象。还有就是
太阳能市场没用很明确的行业规范。可以肯定燃气和电热水器仍然是
未来三年内热水器市场的主角。
热泵热水器具有高能效比,无污染的优点,是一款可替代锅炉的
供暖水设备,并在当今社会受到热捧。热泵热水器是以制冷剂作为媒
介,冷媒吸收了环境空气中的热量后汽化,通过压缩机压缩制热,变
成高温高压气体,再经热交换器与水交换热量后,经膨胀阀释放压力,
回到低温低压的液化状态,通过制冷剂的不断循环,不断吸收空气中
的热量,并将该部分热量转移,来制取热水,也就是说热泵热水器是
将电热水器和太阳能热水器的各自优点完美的结合于一体的新型热
水器。目前,热泵热水器有空气源热泵热水器、水源热泵和太阳能型
三种系列。
空气源热泵是当今世界上最先进的产品之一,该产品以制冷剂为
媒介,制冷剂吸收空气中(或阳光)中的能量,再经压缩机压缩制热
后,通过换热装置将热量传递给水,来制取热水,热水通过水循环系
统送入用户散热器进行采暖或直接用于热水供应。
这一产品特点有:
1、高效节能:使用费用比传统的太阳能热水器(带辅助电加热
器)更省,是电热水器的四分之一,燃气热水器的三分之一,消耗少
量电力,获得四倍热量;
2、全天候:不受天气变化影响,晴天,阴雨天,夜间都能源源
不断的高效制取热水;
3、适用性强:任意位置安装,解决了太阳能只能装在顶层的不
足,而且建筑的朝向也没有影响;
4、寿命长:制冷剂作为工作介质,不存在夜间冻管或者管路腐
蚀等问题,系统寿命一般可达 15-20 年;
5、安全可靠:无需大电流的电气连接,运行安全可靠,噪音小;
安全环保,热能来源于空气,水箱内无电热管,水电完全分离,绝对
安全;
6、方便舒适:承压出水,自来水压沐浴,全自动运行,快速加
热,超大容量。
一个空气源热水器,如何用简单的操作来控制其正常的工作是一
个值得深入研究解决的问题。在目前的产品当中,控制器的设计仍然
比较简单,无法在工作中采集到系统的工作数据,也就很难实现实时
对热水器的控制。换句话说,现在的产品还不够智能化,不能满足消
费者简单操作从而达到的精准控制,所以我这次设计的题目就是空气
源热泵热水器控制器设计。研制一套基于单片机的空气源热泵热水器
的控制器。
研制的控制器包括硬件装置和控制软件两部分。其中硬件装置由
单片机、控制电路、传感器、LCD 等组成。我主要完成软件设计,并
参与硬件设计和制作。
主要技术指标如下:
1、热泵热水器热容量:50KW。
2、热泵热水器冷容量:40KW。
3、制冷压缩机规格:17KW,380V/50Hz,R134a 制冷剂。
4、蒸发温度:7.5℃。
5、进风温度:25℃。
控制器必须实现如下功能:
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春哥111
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