自供能的太阳能真空管集热器阻垢系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明设计太阳能发电装置、阻垢装置及物联网装置，特别涉及一种自供能的太阳能真空管集热器阻垢系统。
【背景技术】
[0002]新能源解决现代能源问题迫在眉睫，太阳能集热器节能减排，但现有集热器在夏季容易结水垢，容易报废。现有的阻垢仪如电磁阻垢等，功耗太大，不适合集热器使用。物联网技术更多地呈现概念化，在工业上尚没有很好的应用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种自供能的太阳能真空管集热器阻垢系统，通过集热器将夏季采集的过量废热无污染地转化为电能，以此驱动特别制作的电磁阻垢装置及湍流阻垢装置进行阻垢，本发明的技术解决方案如下:
[0004]一种自供能的太阳能真空管集热器阻垢系统，其特点在于，包括由太阳能真空管集热器、温差发电模块、电子控制箱、储水箱、电磁阻垢模块和湍流阻垢模块；
[0005]所述的温差发电模块安装在所述的太阳能真空管集热器的每根集热管的冷凝端，所述的电磁阻垢模块安装所述的温差发电模块上，所述的储水箱经水管管路依次与所述的电磁阻垢模块和温差发电模块相连，所述的电子控制箱通过供电导线分别与电磁阻垢模块和湍流阻垢模块相连。
[0006]所述的温差发电模块包括金属通水件、导热紫铜片、温差发电片、
[0007]热管和金属紧固件；
[0008]所述的热管、导热紫铜片、温差发电片、金属通水件自下而上堆叠，并通过所述的金属紧固件紧固。
[0009]所述的电磁阻垢模块包括交流信号发生器、D类功率放大板、12V直流电源、二极管保护电路和电磁波发射装置；
[0010]所述的交流信号发生器为单片机，其信号输出端与所述的D类功率放大板相连，该D类功率放大板由12V直流电源进行供电并将信号放大后传入二极管保护电路中，再由保护电路传给电磁波发射装置。
[0011]所述的电磁波发射装置包括磁芯铁氧体棒、及密绕于该磁芯铁氧体棒上铜漆包线。
[0012]所述的湍流阻垢模块包括亚克力外箱，和置于该亚克力外箱内的增压泵、通水管路、12V直流电源和时间继电器；
[0013]在水路上，所述的增压泵通过通水管路串联于所述的储水箱与温差发电模块的金属通水件之间；
[0014]在电路上，增压泵的电源线与12V直流电源及时间继电器串联。
[0015]所述的电子控制箱包括亚克力外箱、和置于该亚克力外箱内的表面控制电路板、单片机核心控制电路板、220V-12V变压器、DC-DC12V升压电路板、12V-5V降压模块、空气温度湿度传感器、水温传感器和物联网模块；
[0016]所述的单片机核心电路板分别与所述的空气温度湿度传感器、水温传感器和物联网模块电路板相连；原始电压输入至DC-DC12V升压电路板中获得12V电压，12V电压部分流入表面控制板中进行输出控制，再输出至电压输出端。12V电压同时流入12V-5V降压模块，输出5V电压给单片机核心电路板供电。
[0017]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0018]I)将夏季采集的过量废热无污染地转化为电能。
[0019]2)运行过程被电子控制箱与物联网系统进行控制，能够有效缓解原有集热器产品在夏季由于水温过热导致的水垢加速，延长集热器寿命，减少报废，加热温度更加合适，降低了太阳能这一领域的经济损失。
【附图说明】
[0020]图1为本发明自供能的太阳能真空管集热器阻垢系统的结构示意图；
[0021]图2为本发明中温差发电模块的示意图；
[0022]图3为本发明中湍流阻垢模块的示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合实施例和附图对本发明做详细的说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0024]请先参阅图1，图1为本发明自供能的太阳能真空管集热器阻垢系统的结构示意图，如图所示，一种自供能的太阳能真空管集热器阻垢系统，包括由太阳能真空管集热器
1、温差发电模块2、电子控制箱3、储水箱4、电磁阻垢模块5和湍流阻垢模块6 ;所述的温差发电模块2安装在所述的太阳能真空管集热器I的每根集热管的冷凝端，所述的电磁阻垢模块5安装所述的温差发电模块2上，所述的储水箱4经水管管路依次与所述的电磁阻垢模块5和温差发电模块2相连，所述的电子控制箱3通过供电导线分别与电磁阻垢模块5和湍流阻垢模块6相连。
[0025]图2为本发明中温差发电模块的示意图，如图所示，温差发电模块2包括金属通水件21、导热紫铜片22、温差发电片23、热管24和金属紧固件25 ;所述的热管、导热紫铜片、温差发电片、金属通水件自下而上堆叠，并通过所述的金属紧固件紧固。
[0026]图3为本发明中湍流阻垢模块的示意图，如图所示，湍流阻垢模块6包括亚克力外箱61和置于该亚克力外箱内的增压泵62和时间继电器63，在该亚克力外箱61上设有电源端口 64和水管端口 65 ；
[0027]在水路上，所述的增压泵通过水管经水管端口 65串联于所述的储水箱与温差发电模块的金属通水件之间；
[0028]在电路上，所述的增压泵通过电源线经电源端口 64与直流电源及时间继电器相连。
[0029]本发明的工作原理分为发电原理、阻垢原理以及控制原理。
[0030]温差发电片被夹于集热管的冷凝端与金属通水件之间，根据贝塞克原理，利用两者之间的温差发出直流电。这一部分直流电经过电子控制箱的电压控制，稳定在12V。这部分电能将从热能中抽取，故热水的温度会有所降低，增加了碳酸钙的溶度积，减少了水垢在换热器表面的析出。
[0031]在阻垢方面，电磁阻垢模块的功能为向换热器发射电磁波，造成水的极化振荡，打断一些水分子团中水分子之间连接的氢键，是的水分子团减少，小分子水增加，将增加工质水对碳酸钙的溶解性，同样旨在减少水垢在换热器表面的析出。发射电磁波的方式为，电子控制箱先产生的交变信号，信号通入D类功率放大板内进行功率放大，将大电流通入铜漆包线内，再将漆包线缠绕于磁芯铁氧体棒上，发射电磁波。湍流阻垢模块利用时间继电器给12V增压泵当开关，使得整体水压由继电器的通断变化而产生改变，打乱水流，使得碳酸钙粒子及离子更加难以在换热器表面附着。
[0032]在控制方面，由于阻垢的能量来自于水的热量，因此无法同时满足最高水温与最高阻垢强度，必须根据用户的使用偏好进行最佳温度点调节。调节输入的电压就可以调整工质经过加热之后的水温。在电子控制箱内，控制中心单片机通过加入物联网模块(本实施例采用W5100以太网模块，与云平台相连(本实施例采用Yeelink云平台)。用户通过手机温度控制app终端与云平台相连，实现了集热器-云端-用户的三者互联。用户在使用初期通过app调节温度，云平台将数据从用户端传递到集热器端。同时，电子控制箱会利用传感器采集实时的空气温度、空气湿度、水温三个参数。云平台在后端利用数据，基于机器学习算法(例如梯度下降算法)，将用户调整的温度与三个参数进行拟合，得出最佳温度与三个环境参数的关系函数。多次调节、多次拟合函数之后，云端将根据此函数进行自动的最优温度决策，将决策方案传递给集热器，集热器调节输出电压，控制到相应的温度点。
【主权项】
1.一种自供能的太阳能真空管集热器阻垢系统，其特征在于，包括由太阳能真空管集热器(I)、温差发电模块(2)、电子控制箱(3)、储水箱(4)、电磁阻垢模块(5)和湍流阻垢模块(6); 所述的温差发电模块(2)安装在所述的太阳能真空管集热器(I)的每根集热管的冷凝端，所述的电磁阻垢模块(5)安装所述的温差发电模块(2)上，所述的储水箱(4)经水管管路依次与所述的电磁阻垢模块(5 )和温差发电模块(2 )相连，所述的电子控制箱(3 )通过供电导线分别与电磁阻垢模块(5)和湍流阻垢模块(6)相连。2.根据权利要求1所述的自供能的太阳能真空管集热器阻垢系统，其特征在于，所述的温差发电模块(2)包括金属通水件(21)、导热紫铜片(22)、温差发电片(23)、热管(24)和金属紧固件(25)； 所述的热管、导热紫铜片、温差发电片、金属通水件自下而上堆叠，并通过所述的金属紧固件紧固。3.根据权利要求1所述的自供能的太阳能真空管集热器电磁阻垢系统，其特征在于，所述的电磁阻垢模块(5)包括交流信号发生器、D类功率放大板、12V直流电源、二极管保护电路和电磁波发射装置； 所述的交流信号发生器为单片机，其信号输出端与所述的D类功率放大板相连，该D类功率放大板由12V直流电源进行供电并将信号放大后传入二极管保护电路中，再由保护电路传给电磁波发射装置。4.根据权利要求3所述的自供能的太阳能真空管集热器电磁阻垢系统，其特征在于，所述的电磁波发射装置包括磁芯铁氧体棒、及密绕于该磁芯铁氧体棒上铜漆包线。5.根据权利要求1所述的自供能的太阳能真空管集热器阻垢系统，其特征在于，所述的湍流阻垢模块(6)包括亚克力外箱(61)，和置于该亚克力外箱内的增压泵(62)和时间继电器(63)，在该亚克力外箱(61)上设有电源端口(64)和水管端口(65)； 在水路上，所述的增压泵通过水管经水管端口(65)串联于所述的储水箱与温差发电模块的金属通水件之间； 在电路上，所述的增压泵通过电源线经电源端口(64)与直流电源及时间继电器相连。6.根据权利要求1所述的自供能的太阳能真空管集热器阻垢系统，其特征在于，所述的电子控制箱(3)包括亚克力外箱、和置于该亚克力外箱内的表面控制电路板、单片机核心控制电路板、220V-12V变压器、DC-DC12V升压电路板、12V-5V降压模块、空气温度湿度传感器、水温传感器和物联网模块； 所述的单片机核心电路板分别与所述的空气温度湿度传感器、水温传感器和物联网模块电路板相连。
【专利摘要】一种自供能的太阳能真空管集热器阻垢系统,包括由太阳能真空管集热器、温差发电模块、电子控制箱、储水箱、电磁阻垢模块和湍流阻垢模块；温差发电模块安装在所述的太阳能真空管集热器的每根集热管的冷凝端，电磁阻垢模块安装所述的温差发电模块上，储水箱经水管管路依次与电磁阻垢模块和温差发电模块相连，电子控制箱通过供电导线分别与电磁阻垢模块和湍流阻垢模块相连。本发明将集热器夏季采集的过量废热无污染地转化为电能,驱动电磁阻垢模块及湍流阻垢模块进行阻垢，其运行过程被电子控制箱与物联网系统进行控制，能够有效缓解原有集热器产品在夏季由于水温过热导致的水垢加速及集热器报废的问题，使其寿命得到延长，加热温度更加合适。
【IPC分类】F24J2/46
【公开号】CN104913533
【申请号】CN201510374618
【发明人】马景铖, 姜智尧, 赵洲, 王如竹
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月30日