自供能的太陽能真空管集熱器阻垢系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明設(shè)計太陽能發(fā)電裝置、阻垢裝置及物聯(lián)網(wǎng)裝置，特別涉及一種自供能的太陽能真空管集熱器阻垢系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]新能源解決現(xiàn)代能源問題迫在眉睫，太陽能集熱器節(jié)能減排，但現(xiàn)有集熱器在夏季容易結(jié)水垢，容易報廢?，F(xiàn)有的阻垢儀如電磁阻垢等，功耗太大，不適合集熱器使用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更多地呈現(xiàn)概念化，在工業(yè)上尚沒有很好的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種自供能的太陽能真空管集熱器阻垢系統(tǒng)，通過集熱器將夏季采集的過量廢熱無污染地轉(zhuǎn)化為電能，以此驅(qū)動特別制作的電磁阻垢裝置及湍流阻垢裝置進(jìn)行阻垢，本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0004]一種自供能的太陽能真空管集熱器阻垢系統(tǒng)，其特點在于，包括由太陽能真空管集熱器、溫差發(fā)電模塊、電子控制箱、儲水箱、電磁阻垢模塊和湍流阻垢模塊；
[0005]所述的溫差發(fā)電模塊安裝在所述的太陽能真空管集熱器的每根集熱管的冷凝端，所述的電磁阻垢模塊安裝所述的溫差發(fā)電模塊上，所述的儲水箱經(jīng)水管管路依次與所述的電磁阻垢模塊和溫差發(fā)電模塊相連，所述的電子控制箱通過供電導(dǎo)線分別與電磁阻垢模塊和湍流阻垢模塊相連。
[0006]所述的溫差發(fā)電模塊包括金屬通水件、導(dǎo)熱紫銅片、溫差發(fā)電片、
[0007]熱管和金屬緊固件；
[0008]所述的熱管、導(dǎo)熱紫銅片、溫差發(fā)電片、金屬通水件自下而上堆疊，并通過所述的金屬緊固件緊固。
[0009]所述的電磁阻垢模塊包括交流信號發(fā)生器、D類功率放大板、12V直流電源、二極管保護(hù)電路和電磁波發(fā)射裝置；
[0010]所述的交流信號發(fā)生器為單片機(jī)，其信號輸出端與所述的D類功率放大板相連，該D類功率放大板由12V直流電源進(jìn)行供電并將信號放大后傳入二極管保護(hù)電路中，再由保護(hù)電路傳給電磁波發(fā)射裝置。
[0011]所述的電磁波發(fā)射裝置包括磁芯鐵氧體棒、及密繞于該磁芯鐵氧體棒上銅漆包線。
[0012]所述的湍流阻垢模塊包括亞克力外箱，和置于該亞克力外箱內(nèi)的增壓泵、通水管路、12V直流電源和時間繼電器；
[0013]在水路上，所述的增壓泵通過通水管路串聯(lián)于所述的儲水箱與溫差發(fā)電模塊的金屬通水件之間；
[0014]在電路上，增壓泵的電源線與12V直流電源及時間繼電器串聯(lián)。
[0015]所述的電子控制箱包括亞克力外箱、和置于該亞克力外箱內(nèi)的表面控制電路板、單片機(jī)核心控制電路板、220V-12V變壓器、DC-DC12V升壓電路板、12V-5V降壓模塊、空氣溫度濕度傳感器、水溫傳感器和物聯(lián)網(wǎng)模塊；
[0016]所述的單片機(jī)核心電路板分別與所述的空氣溫度濕度傳感器、水溫傳感器和物聯(lián)網(wǎng)模塊電路板相連；原始電壓輸入至DC-DC12V升壓電路板中獲得12V電壓，12V電壓部分流入表面控制板中進(jìn)行輸出控制，再輸出至電壓輸出端。12V電壓同時流入12V-5V降壓模塊，輸出5V電壓給單片機(jī)核心電路板供電。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0018]I)將夏季采集的過量廢熱無污染地轉(zhuǎn)化為電能。
[0019]2)運行過程被電子控制箱與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行控制，能夠有效緩解原有集熱器產(chǎn)品在夏季由于水溫過熱導(dǎo)致的水垢加速，延長集熱器壽命，減少報廢，加熱溫度更加合適，降低了太陽能這一領(lǐng)域的經(jīng)濟(jì)損失。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明自供能的太陽能真空管集熱器阻垢系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明中溫差發(fā)電模塊的示意圖；
[0022]圖3為本發(fā)明中湍流阻垢模塊的示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明做詳細(xì)的說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。
[0024]請先參閱圖1，圖1為本發(fā)明自供能的太陽能真空管集熱器阻垢系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，一種自供能的太陽能真空管集熱器阻垢系統(tǒng)，包括由太陽能真空管集熱器
1、溫差發(fā)電模塊2、電子控制箱3、儲水箱4、電磁阻垢模塊5和湍流阻垢模塊6 ;所述的溫差發(fā)電模塊2安裝在所述的太陽能真空管集熱器I的每根集熱管的冷凝端，所述的電磁阻垢模塊5安裝所述的溫差發(fā)電模塊2上，所述的儲水箱4經(jīng)水管管路依次與所述的電磁阻垢模塊5和溫差發(fā)電模塊2相連，所述的電子控制箱3通過供電導(dǎo)線分別與電磁阻垢模塊5和湍流阻垢模塊6相連。
[0025]圖2為本發(fā)明中溫差發(fā)電模塊的示意圖，如圖所示，溫差發(fā)電模塊2包括金屬通水件21、導(dǎo)熱紫銅片22、溫差發(fā)電片23、熱管24和金屬緊固件25 ;所述的熱管、導(dǎo)熱紫銅片、溫差發(fā)電片、金屬通水件自下而上堆疊，并通過所述的金屬緊固件緊固。
[0026]圖3為本發(fā)明中湍流阻垢模塊的示意圖，如圖所示，湍流阻垢模塊6包括亞克力外箱61和置于該亞克力外箱內(nèi)的增壓泵62和時間繼電器63，在該亞克力外箱61上設(shè)有電源端口 64和水管端口 65 ；
[0027]在水路上，所述的增壓泵通過水管經(jīng)水管端口 65串聯(lián)于所述的儲水箱與溫差發(fā)電模塊的金屬通水件之間；
[0028]在電路上，所述的增壓泵通過電源線經(jīng)電源端口 64與直流電源及時間繼電器相連。
[0029]本發(fā)明的工作原理分為發(fā)電原理、阻垢原理以及控制原理。
[0030]溫差發(fā)電片被夾于集熱管的冷凝端與金屬通水件之間，根據(jù)貝塞克原理，利用兩者之間的溫差發(fā)出直流電。這一部分直流電經(jīng)過電子控制箱的電壓控制，穩(wěn)定在12V。這部分電能將從熱能中抽取，故熱水的溫度會有所降低，增加了碳酸鈣的溶度積，減少了水垢在換熱器表面的析出。
[0031]在阻垢方面，電磁阻垢模塊的功能為向換熱器發(fā)射電磁波，造成水的極化振蕩，打斷一些水分子團(tuán)中水分子之間連接的氫鍵，是的水分子團(tuán)減少，小分子水增加，將增加工質(zhì)水對碳酸鈣的溶解性，同樣旨在減少水垢在換熱器表面的析出。發(fā)射電磁波的方式為，電子控制箱先產(chǎn)生的交變信號，信號通入D類功率放大板內(nèi)進(jìn)行功率放大，將大電流通入銅漆包線內(nèi)，再將漆包線纏繞于磁芯鐵氧體棒上，發(fā)射電磁波。湍流阻垢模塊利用時間繼電器給12V增壓泵當(dāng)開關(guān)，使得整體水壓由繼電器的通斷變化而產(chǎn)生改變，打亂水流，使得碳酸鈣粒子及離子更加難以在換熱器表面附著。
[0032]在控制方面，由于阻垢的能量來自于水的熱量，因此無法同時滿足最高水溫與最高阻垢強(qiáng)度，必須根據(jù)用戶的使用偏好進(jìn)行最佳溫度點調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)輸入的電壓就可以調(diào)整工質(zhì)經(jīng)過加熱之后的水溫。在電子控制箱內(nèi)，控制中心單片機(jī)通過加入物聯(lián)網(wǎng)模塊(本實施例采用W5100以太網(wǎng)模塊，與云平臺相連(本實施例采用Yeelink云平臺)。用戶通過手機(jī)溫度控制app終端與云平臺相連，實現(xiàn)了集熱器-云端-用戶的三者互聯(lián)。用戶在使用初期通過app調(diào)節(jié)溫度，云平臺將數(shù)據(jù)從用戶端傳遞到集熱器端。同時，電子控制箱會利用傳感器采集實時的空氣溫度、空氣濕度、水溫三個參數(shù)。云平臺在后端利用數(shù)據(jù)，基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法(例如梯度下降算法)，將用戶調(diào)整的溫度與三個參數(shù)進(jìn)行擬合，得出最佳溫度與三個環(huán)境參數(shù)的關(guān)系函數(shù)。多次調(diào)節(jié)、多次擬合函數(shù)之后，云端將根據(jù)此函數(shù)進(jìn)行自動的最優(yōu)溫度決策，將決策方案傳遞給集熱器，集熱器調(diào)節(jié)輸出電壓，控制到相應(yīng)的溫度點。
【主權(quán)項】
1.一種自供能的太陽能真空管集熱器阻垢系統(tǒng)，其特征在于，包括由太陽能真空管集熱器(I)、溫差發(fā)電模塊(2)、電子控制箱(3)、儲水箱(4)、電磁阻垢模塊(5)和湍流阻垢模塊(6); 所述的溫差發(fā)電模塊(2)安裝在所述的太陽能真空管集熱器(I)的每根集熱管的冷凝端，所述的電磁阻垢模塊(5)安裝所述的溫差發(fā)電模塊(2)上，所述的儲水箱(4)經(jīng)水管管路依次與所述的電磁阻垢模塊(5 )和溫差發(fā)電模塊(2 )相連，所述的電子控制箱(3 )通過供電導(dǎo)線分別與電磁阻垢模塊(5)和湍流阻垢模塊(6)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供能的太陽能真空管集熱器阻垢系統(tǒng)，其特征在于，所述的溫差發(fā)電模塊(2)包括金屬通水件(21)、導(dǎo)熱紫銅片(22)、溫差發(fā)電片(23)、熱管(24)和金屬緊固件(25)； 所述的熱管、導(dǎo)熱紫銅片、溫差發(fā)電片、金屬通水件自下而上堆疊，并通過所述的金屬緊固件緊固。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供能的太陽能真空管集熱器電磁阻垢系統(tǒng)，其特征在于，所述的電磁阻垢模塊(5)包括交流信號發(fā)生器、D類功率放大板、12V直流電源、二極管保護(hù)電路和電磁波發(fā)射裝置； 所述的交流信號發(fā)生器為單片機(jī)，其信號輸出端與所述的D類功率放大板相連，該D類功率放大板由12V直流電源進(jìn)行供電并將信號放大后傳入二極管保護(hù)電路中，再由保護(hù)電路傳給電磁波發(fā)射裝置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自供能的太陽能真空管集熱器電磁阻垢系統(tǒng)，其特征在于，所述的電磁波發(fā)射裝置包括磁芯鐵氧體棒、及密繞于該磁芯鐵氧體棒上銅漆包線。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供能的太陽能真空管集熱器阻垢系統(tǒng)，其特征在于，所述的湍流阻垢模塊(6)包括亞克力外箱(61)，和置于該亞克力外箱內(nèi)的增壓泵(62)和時間繼電器(63)，在該亞克力外箱(61)上設(shè)有電源端口(64)和水管端口(65)； 在水路上，所述的增壓泵通過水管經(jīng)水管端口(65)串聯(lián)于所述的儲水箱與溫差發(fā)電模塊的金屬通水件之間； 在電路上，所述的增壓泵通過電源線經(jīng)電源端口(64)與直流電源及時間繼電器相連。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供能的太陽能真空管集熱器阻垢系統(tǒng)，其特征在于，所述的電子控制箱(3)包括亞克力外箱、和置于該亞克力外箱內(nèi)的表面控制電路板、單片機(jī)核心控制電路板、220V-12V變壓器、DC-DC12V升壓電路板、12V-5V降壓模塊、空氣溫度濕度傳感器、水溫傳感器和物聯(lián)網(wǎng)模塊； 所述的單片機(jī)核心電路板分別與所述的空氣溫度濕度傳感器、水溫傳感器和物聯(lián)網(wǎng)模塊電路板相連。
【專利摘要】一種自供能的太陽能真空管集熱器阻垢系統(tǒng),包括由太陽能真空管集熱器、溫差發(fā)電模塊、電子控制箱、儲水箱、電磁阻垢模塊和湍流阻垢模塊；溫差發(fā)電模塊安裝在所述的太陽能真空管集熱器的每根集熱管的冷凝端，電磁阻垢模塊安裝所述的溫差發(fā)電模塊上，儲水箱經(jīng)水管管路依次與電磁阻垢模塊和溫差發(fā)電模塊相連，電子控制箱通過供電導(dǎo)線分別與電磁阻垢模塊和湍流阻垢模塊相連。本發(fā)明將集熱器夏季采集的過量廢熱無污染地轉(zhuǎn)化為電能,驅(qū)動電磁阻垢模塊及湍流阻垢模塊進(jìn)行阻垢，其運行過程被電子控制箱與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行控制，能夠有效緩解原有集熱器產(chǎn)品在夏季由于水溫過熱導(dǎo)致的水垢加速及集熱器報廢的問題，使其壽命得到延長，加熱溫度更加合適。
【IPC分類】F24J2/46
【公開號】CN104913533
【申請?zhí)枴緾N201510374618
【發(fā)明人】馬景鋮, 姜智堯, 趙洲, 王如竹
【申請人】上海交通大學(xué)
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年6月30日