51单片机太阳能热水器的控制系统设计+仿真图+硬件电路图(2)
当今社会发展日新月异，人们衣食住行生活水平也在不断提高。现有电热型热水器的费用昂贵及燃气型热水器的不安全性，且排放二氧化碳污染大气，这些都是太阳能热水器良好的外部生存环境。太阳能热水器顺应时代发展的要求，它是绿色环保产品，并且使用起来方便简单，满足人们对环保绿色产品的需求。
相对城市来说，农村太阳能市场才刚刚起步，目前存在95%以上的市场空白，农村由于电力及液化气供应方面的问题，使用燃气电热水器不太方便，太阳能热水器在农村存在巨大的市场空间，特别是我国加强社会主义新农村建设以后，农民收入的增加和生活条件的提高带来了农村生活习惯及生活方式的改变，使太阳能热水器成了农村新的时尚和新的消费[1]。
1.2 太阳能热水器的应用及意义
随着全球人口和经济规模的不断增长，能源使用带来的环境问题逐渐为人们所认识，“低碳经济”这一概念开始进入人们的视野。太阳能热水器作为家庭生活用品，生产技术成熟，优点明显。此外，太阳能既是一次性能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。
从节能环保的角度讲，使用太阳能热水器不会对环境造成污染，同时为国家节约了大量的能源，社会效益明显，是国家重点推广项目，使用前景广阔。太阳能热水器的使用寿命较长，使用太阳能热水器经济实惠。若使用合理其寿命可达15年甚至更长。据测算，使用1平方米太阳能热水器，相当于每年节约310度电。太阳能热水器的费用只有燃气热水器的七分之一，电热水器的吹冰分之一。其经济效益是十分明显的。太阳能热水器的集热效果好，集热时间更长。只要阳光能照射的地方，就可以使用太阳能热水器[2]。
先前国内外大多数家庭使用的太阳能热水器只是纯粹的太阳能加热问题，还没有其它的智能控制方面，在没有太阳的天气里水温很难达到洗澡要求。如今大多数的家庭太阳能都装有水位监测和水温测量、显示的功能，使用更加方便。近年来，利用太阳能和其它能源的结合，使得太阳能热水器的功能更加完善，在任何天气情况下都能使用热水。此款热水器包括主、从两大系统：主系统的特点是在晴好的天气利用太阳光能为热水器加热，从系统相当于电热水器，它在无光照的情况下利用电辅助加热。它充分利用太阳能的资源优势，同时克服了阴天及夜间无法利用太阳能的缺点，充分发挥太阳能热水器和电热水器的各自优势，这是世面上大部分热水器所不能比拟的。
2. 设计思路分析
2.1 系统概述
太阳能热水器由集热器、水箱和循环管道等组成，如图1所示为典型热水器装置图，图中的集热器放置在最佳倾角，上升水管5与循环水箱3上部相连，另一端与集热器1的上集管接通。下降水管2的一端和循环水箱3下部连接，另一端与集热器1的下集管相接。补给水箱4提供循环水箱3所需的冷水。6为补给水管。
图1 典型热水器装置
吸收太阳辐射后，装置中集热器内的温度升高导致水温也随之升高，水的比重减轻，热水经上升水管送到循环水箱上部。然而循环水箱下部的冷水比重较大，水箱中的水流到集热器下方，受热后又上升。这样不断循环对流，水温逐渐升高，直到集热器吸收的热量与散失的热量相等时，水温不再升高。这种热水利用循环加热的原理，因此又称循环热水。
整体上热水器水箱和集热器的热循环采用自然循环，而用户用水则使用它的自身压力供水，使用时进行手动调节[3]。
2.2 方案设计