空气源热泵热水器控制器设计.doc

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：

1、能够实现运行工况的设定。

2、自动完成机组系统正常启动、运行和关机程序。

3、压缩机的高低压保护。

4、主要运行参数的指示。

5、故障的报警、保护和指示。

第一章空气源热泵的概述

1.1 热泵

热泵技术在最近些年中引起了全球广泛关注。人们最常见的“泵”有水泵，但是水泵的功能是将水从低洼处抽到高处。而“热泵”的功能确是从空气、水或土壤中获取热热能，经过机械压缩，从而释放高热能来提供人们日常生活所用热能的装置。

作为自然界的现象，正如水由高处流向低处那样，热量也总是从高温区流向低温区。但人们可以创造机器，如同把水从低处提升到高