太阳能供热系统毕业设计

太阳能供热系统

内容摘要

随着社会的进步和发展，工业化自动化程度加深，在进步的同时能源矛盾也随之加剧，各种新能源应运而生针对目前我国能源短缺和环境问题,本文提出了利用太阳能和其他辅助能源,既能为家庭提供生活热水又能用于采暖的太阳能采暖。本文以“北京安润通电子技术开发有限公司”三河分厂太阳能拱热系统为例，详细论述了大中型工厂太阳能拱热系统的设计。由于储能问题，在小型工厂和家庭中采用该方案时必须添加辅助供热装置。本系统以单片机为控制核心，以工控机辅助调试和记录。控制理论简单，系统运行稳定可靠。

关键字：

太阳能、拱热、储能、单片机、工控机

目录

一、绪论

1、课题研究背景及意义

2、本文主要研究内容

二、供热系统概况

3、系统控制原理

4、厂房概况

三、供暖系统各部分设计

5、积热板

6、管道

7、储能池

8、温度传感器

四、控制系统设置

（1）、温度信号采集

（2）、电机及电磁阀驱动

（3）、单片机选择及软件设计

（4）、工控机软件设计

五、设计总结

正文

一、绪论

1、课题研究背景及意义

先让我们一起来看一组数据来了解一下我国能源现状：我们形容祖国经常会用到“地大物博”一词，但事实表明我们的能源和资源总量并不丰富，由于我国人口众多，人均资源能源的占有量从世界整体水平看存在着明显的差距。严峻的形势让人触目惊心。

从能源总量来看，我国是世界第二大能源生产国和第二能源消费国。据资料显示，截止到2004年底，我国石油剩余可采储量23亿吨，占世界总量的1.4%；天然气剩余可采储量2.23万亿立方米，占世界天然气可采储量总量的1.2%；煤炭剩余可采储量1145亿吨，占世界总量的12.6%等。就可采储量而言，有关专家估计，若按目前的开采水平，我国石油资源和东部的煤炭资源将在2030年耗尽，水力资源的开发也将达到极致。就质量而言，我国能源资源以煤炭为主，按各种燃料的热值计算，在目前的探明储量下，世界能源资源中，固体燃料和液体、气体燃料的比例为4：1，而我国则远远落后于这一比值。目前，在世界能源产量中，高质量的液、气体能源所占比例为60.8%，而我国仅为19.1%。

2004年，中国一次能源消费总量19.7亿吨标准煤，比上年增长15.2%。其中，煤炭消费量18.7亿吨，原油2.9亿吨，天然气415亿立方米。从人均水平来看，2004年中国人均一次能源消费量1.08吨油当量，为世界平均水平1.63吨油当量的66%，是美国人均8.02吨油当量的13.4%，日本人均3.82吨油当量的28.1%。从能源结构来看，2004年一次能源消费中，煤炭占67.7%，石油占22.7%，天然气占2.6%，水电等占7.0%。这些只是部分能源消费情况，其形势不容乐观。

另外，做为一个公司，利润是其生存的根本。随着煤炭、石油等不可再生能源的日趋枯竭，供暖费用也居高不下，并且有逐年上长的趋执。因此开发和使用绿色能源成为了当今世界必然选择。

但就利用太阳能供暖而言，虽然已提出多年，但理想的太阳能供热系统和可行方案并不多。有些系统材料价格昂贵，并且后期维护费用高。而另一此设备则因期效率低，集热效果不理想而无法被采用。本系统吸取教训，完全克服了以上不足之处。

本文主要论述了安润通三河分厂太阳能集热系统，其中以自动控制部分和集热结构为主。因其供水管路部分和传统的供暖设计没有明显区别，因此不再重点论述。

2、经济效益、环境效益、社会效益分析：

龙创太阳能+热泵、热水、夏季制冷的设计并施工，是国内唯一太阳能采暖方案成熟可靠的提供者，单体建筑从几十平到几万平都可方便的实行供暖，便于在国内城市、县区、牧区、山区推广，按照目前国内企业向国外企业出口的的“碳排放交易”每吨二氧化碳减排约

8~10欧元以上计算，每1平方米太阳能热水器每年节约150公斤标准煤，减少339公斤二氧化碳排放，龙创太阳能供暖在同等造价下，相当于其他太阳能采暖产品节煤或节电减排效率的3倍左右，也就是10万平米的建筑如果采用1万平龙创太阳能进行供暖，则每年可以为用户创造可交易的碳排放减排效益915300元，15年累计1372万元，即使按照太阳能热水器的效率计算，15年累计也有457万元。

按照中国建设部与财政部2009年305、306号文件，中国从2009年开始在国内所有省份大面积推广太阳能供暖，每个省全年不少于400万平以上，所以使用太阳能供暖符合国家节能减排的大政方针，也是人类与自然和谐相处，延缓地球温室效应、气候暖化的最优选择。

3、大面积使用太阳能供暖的意义：

采暖是我国的能耗大户。自1991年起平均每年新建建筑10亿㎡，至1996年底，共有各类建筑约310亿㎡。每年城镇建筑仅采暖一项需要的耗能占全国能耗总量的11.5％。化石能源的大量消耗，使我国的能源供应面临巨大的挑战，而且造成了严重的环境污染。因此研究使用清洁的可再生能源－太阳能进行采暖具有重要意义。

太阳能供暖系统适用于中国北方南方国外的气候情况，对于家庭用户、别墅、厂房、住宅楼、办公楼等需要较大面积供暖的单位尤其适用。因为性价比的优势，会成为太阳能热水器之后第二个太阳能大面积应用的领域。总体市场容量在每年1千亿元以上。

太阳能供暖系统目前每年在欧洲新装10多万套，其技术也停留在太阳能热水简单循环或太阳能四季蓄热阶段，太阳能热水简单循环其经济效益比较差，太阳能利用率低，太阳能四季蓄热造价比房屋的价格还高，在国内十年内没有推广的可行性；

而太阳能供暖系统，造价低于太阳能热水简单循环，太阳能利用率可达太阳能热水循环的3倍，如果大型太阳能采暖项目能够将碳排放的减少量销售出去，则太阳能供暖项目不只保护了环境，而且还创造了可观的经济效益。

太阳能采暖系统不光可应用于只在白天使用的建筑，如办公楼或教学楼时，也可应用于需要全天采暖的住宅等建筑。

4、太阳能采暖与其它供暖方式初始投资与后期费用比较：

北京2005年取暖费用说明（摘自北京市政府门户网站）问：北京2005年供暖的收费政策是怎样的？答：供暖收费标准与往年比没有变化，民用市热力集团统一供暖价格是24元/建筑平方米、采暖季；民用燃油、燃气、电锅炉供暖价格是30元/建筑平方米、采暖季；燃煤锅炉直供民用供暖价格为16.5元/建筑平方米、采暖季；燃煤锅炉间供民用供暖价格为19元/建筑平方米、采暖季。问：对不同的采暖单位室内的温度有哪些规定？答：北京市使用天然气锅炉(含直燃机)采暖的商场、写字楼等共建用户的室内温度要控制在18摄氏度，宾馆、饭店的室内温度要控制在20至22摄氏度。居民家中的室内温度不能低于16摄氏度。

各种供暖方式运行费用比较：（以某户100平方米计算）

初始投资采暖季运行费用

燃气壁挂炉15000~20000元5000元/采暖季

集中供暖25000元2600元/采暖季

空调取暖5000~10000元5500元/采暖季

地热采暖10000~15000元，另需热源根据热源计算

太阳能供暖24000~30000元/100㎡1000~1500元/采暖季

①燃气壁挂炉：供暖系统有关人员测算，采用分户燃气壁挂炉平均5个月一套两居室需要5000元左右，2℃温差费用差千元。

②集中供暖：但集中供暖的温度、时间都不能自行调节，空置房间照常收费。

③空调取暖：巨额电费成为最大负担，如果使用冷暖空调取暖，一个采暖季下来大约要花费5500元左右的电费。

④地热采暖：重铺管道成本需万元，地热管道的采暖方式初期投资比较高昂，据介绍，将100平方米房子的暖气改成地热管道系统需要15000元，此外，如果是接市政暖气出水口还要同时交纳每年的市政暖气费2400元，如果接壁挂炉，100平方米的房子一个采暖季则需要耗费大约1500多个字的气，4个月大概费用为3800元左右，与普通小区供暖费用相当。

⑤太阳能供暖：在住宅小区、学校、办公楼房大面积应用初始投资合100平方米约