一种利用新能源的室内温控调节系统

1.本实用新型涉及一种利用新能源的室内温控调节系统，属于新能源技术应用领域。


背景技术：

2.随着生活水平的提升，人们的人生中对地暖的需求越来越多。而地暖安装分为水地暖与电地暖两种，湿式地暖安装法是水暖型地暖最为成熟的安装工艺，价格也比较低廉，是地暖市场的主导工艺。
3.现有对于水地暖的供水及水温调整方式较为单一，传统的水地暖的加热主要以电、燃气加热为主，对于电能或燃气的消耗很大，供暖成本高。随着新能源的发展，现有存在一些采用太阳能的地暖装置，比如cn201710734887.0、cn201920816618.3，分别提供了一种太阳能作为能源的地暖装置，这些技术利用太阳能集热器加热供暖，无需消耗电能或燃气，大大降低了供暖成本，但是这些地暖装置均只考虑采用一次加热，如果遇到补给冷水的情况，会使水的温度分布不均匀的不足；并且缺少辅助能源的利用。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种利用新能源的室内温控调节系统，通过利用太阳能为主，化石燃料、电能为辅的方式构建了室内温控调节平台。
5.本实用新型的技术方案是：一种利用新能源的室内温控调节系统，包括第一加热结构、第二加热结构；其中，第一加热结构、第二加热结构通过太阳能加热，外部冷水供应系统与第一加热结构连通用于供应冷水至第一加热结构，第一加热结构与第二加热结构连通用于输送第一加热结构中的液体至第二加热结构，第二加热结构与外部地暖散热设备21连通用于将第二加热结构中的液体送入地暖散热设备21的管道，第二加热结构与地暖散热设备21连通用于将第二加热结构中的液体送入地暖散热设备21的管道。
6.还包括化石燃料辅助设备系统，化石燃料辅助设备系统与第二加热结构形成循环回路。
7.还包括安装在第一加热结构中第一保温储水罐1的电力辅助设备和/或安装在第二加热结构中第二保温储水罐8的电力辅助设备。
8.还包括控制电路结构；控制电路结构包括控制芯片装置、温度采集装置、流体循环泵速率控制电路、显示装置、第一水温检测电路、第二水温检测电路；
9.所述第一水温检测电路采集第一加热结构中液体的温度传至控制芯片装置，通过控制芯片装置驱动流体循环泵速率控制电路控制安装在第一加热结构与第二加热结构连通管道上的第一水泵25的速率；
10.所述第二水温检测电路采集第二加热结构中液体的温度传至控制芯片装置，通过控制芯片装置驱动流体循环泵速率控制电路控制安装在第二加热结构与化石燃料辅助设备系统连通管道上的第四电动阀24的开关及第二水泵23的速率；
11.所述温度采集装置采集地暖散热设备21的工作室温传至控制芯片装置，通过控制芯片装置驱动流体循环泵速率控制电路控制安装在第二加热结构与地暖散热设备21连通管道上的第三水泵18速率；
12.所述显示装置用于显示采集的温度信息。
13.第一加热结构包括：第一保温储水罐1、第一保险阀2、第一电动阀3、第一平板太阳能集热器4、第一手动开关阀5、第一压力表6、第一温差流体循环泵7；其中，第一保温储水罐1的第一出水端与第一平板太阳能集热器4进水端连通的管道上依次设有第一温差流体循环泵7、第一压力表6、第一手动开关阀5；第一平板太阳能集热器4出水端与第一保温储水罐1的第一进水端连通的管道上设有第一保险阀2、第一电动阀3；冷水供应系统的出水端与第一保温储水罐1的第二进水端连通的管道上设有第五电动阀15、第二手动阀16，第一保温储水罐1的第二出水端与第二加热结构中第二保温储水罐8的第一进水端连通的管道上设有第一水泵25。
14.第二加热结构包括：第二保温储水罐8、第二保险阀9、第二电动阀10、第二平板太阳能集热器11、第二手动开关阀12、第二压力表13、第二温差流体循环泵14；其中，第一加热结构中第一保温储水罐1的第二出水端与第二保温储水罐8的第一进水端连通，第二保温储水罐8的第一出水端与第二平板太阳能集热器11进水端连通的管道上依次设有第二温差流体循环泵14、第二压力表13、第二手动开关阀12，第二平板太阳能集热器11出水端与第二保温储水罐8的第二进水端连通的管道上设有第二保险阀9、第二电动阀10；第二保温储水罐8的第二出水端与地暖散热设备的进入端连通的管道上设有第三电动阀17、第三水泵18、第三手动阀19、第三压力表20，地暖散热设备的出水端与第二保温储水罐8与第三进水端连通的管道上设有电动阀、手动阀。
15.所述化石燃料辅助设备系统进水端与第二加热结构中第二保温储水罐8的第三出水端连通的管道上设有第四手动阀22、第二水泵23、第四电动阀24；化石燃料辅助设备系统进水端与第二加热结构中第二保温储水罐8的第四进水端连通。
16.本实用新型的有益效果是：
17.1、本实用新型利用太阳能对水进行两次加热，将两次加热的水导流入保温储水罐用再动脑筋于流入地暖散热器，再将散热后的载热体送回保温储水罐，保温储水罐将水不断送回太阳能热水器，进行加热后送入下次循环，周而复始，保证水的温度一直处于工作标准。当太阳能不能满足工作要求时，启动辅助设备保证载热体温度处于工作水平。
18.2、本实用新型通过集成芯片以及相关电路控制水泵的流入，将第二加热结构的水流入散热设备中，对室内温度进行调节，具体的：提供了可行的控制电路结构，通过stm32f103zet6芯片可以根据水温，对室内温度进行处理，调整电动阀开断状态，循环泵的速率，辅助设备的开启转态，实现对室内的有效温控，并且极大程度减小了养殖场对化石燃料的依赖，工作可靠，操作简。
附图说明
19.图1是本实用新型的总结构图；
20.图2是本实用新型的第一加热结构图；
21.图3是本实用新型的第二加热结构图；
22.图4是本实用新型的冷水供应系统图；
23.图5是本实用新型的地暖散热设备结构图；
24.图6是本实用新型的化石燃料辅助设备系统结构图；
25.图7是本实用新型stm32f103zet6的最小系统电路原理图；
26.图8是本实用新型stm32f103zet6的辅助电路图-外部时钟电路；
27.图9是本实用新型stm32f103zet6的辅助电路图-按键模块电路；
28.图10是本实用新型stm32f103zet6的辅助电路图-供电电路；
29.图11是本实用新型stm32f103zet6的辅助电路图-复位电路；
30.图12是本实用新型dht11温度传感器的引脚接口电路图；
31.图13是本实用新型tftlcd的接线图；
32.图中各标号为：1-第一保温储水罐、2-第一保险阀、3-第一电动阀、4-第一平板太阳能集热器、5-第一手动开关阀、6-第一压力表、7-第一温差流体循环泵、8-第二保温储水罐、9-第二保险阀、10-第二电动阀、11-第二平板太阳能集热器、12-第二手动开关阀、13-第二压力表14-第二温差流体循环泵、15-第五电动阀、16-第二手动阀、17-第三电动阀、18-第三水泵、19-第三手动阀、20-第三压力表、21-地暖散热设备、22-第四手动阀、23-第二水泵、24-第四电动阀、25-第一水泵。
具体实施方式
33.实施例1：如图1-13所示，一种利用新能源的室内温控调节系统，包括第一加热结构、第二加热结构；其中，第一加热结构、第二加热结构通过太阳能加热，外部冷水供应系统与第一加热结构连通用于供应冷水至第一加热结构，第一加热结构与第二加热结构连通用于输送第一加热结构中的液体至第二加热结构，第二加热结构与外部地暖散热设备21连通用于将第二加热结构中的液体送入地暖散热设备21的管道，第二加热结构与地暖散热设备21连通用于将第二加热结构中的液体送入地暖散热设备21的管道。
34.进一步地，可以设置还包括化石燃料辅助设备系统，化石燃料辅助设备系统与第二加热结构形成循环回路。
35.进一步地，可以设置还包括安装在第一加热结构中第一保温储水罐1的电力辅助设备和/或安装在第二加热结构中第二保温储水罐8的电力辅助设备，电力辅助设备可以在必要条件下保持水温稳定。
36.进一步地，可以设置还包括控制电路结构；控制电路结构包括控制芯片装置、温度采集装置、流体循环泵速率控制电路、显示装置、第一水温检测电路、第二水温检测电路；所述第一水温检测电路采集第一加热结构中液体的温度传至控制芯片装置，通过控制芯片装置驱动流体循环泵速率控制电路控制安装在第一加热结构与第二加热结构连通管道上的第一水泵25的速率；所述第二水温检测电路采集第二加热结构中液体的温度传至控制芯片装置，通过控制芯片装置驱动流体循环泵速率控制电路控制安装在第二加热结构与化石燃料辅助设备系统连通管道上的第四电动阀24的开关及第二水泵23的速率；所述温度采集装置采集地暖散热设备21的工作室温传至控制芯片装置，通过控制芯片装置驱动流体循环泵速率控制电路控制安装在第二加热结构与地暖散热设备21连通管道上的第三水泵18速率；
37.进一步地，可以设置所述显示装置用于显示采集的温度信息。
38.具体而言，控制芯片装置包括：stm32f103zet6芯片、外部时钟电路、按键模块、供电电路、复位电路；温度采集装置包括：外部dht11温度采集模块、ad数模转换模块；流体循环泵速率控制电路包括：光耦隔离器、继电器；tftlcd显示装置包括：ili9481彩屏驱动模块、3.5寸tftlcd显示屏；水温检测电路包括：水温感应器、ad数模转换模块。进一步地，参考图7，可以设置所述的stm32f103zet6芯片通过标准io口，经过ad数模转换采样读取温度信号并对其进行处理，输出相应的处理信号控制循环泵速率、电动闸、相应显示以及报警。进一步地，可以设置所述芯片内部温度传感器对stm32芯片工作温度进行监测采集，水温感应器对保温储水罐中的水温进行采集，外部dht11温度采集模块对室内地暖的室温进行温度监测采集，分别将二者采集到的温度数据送入控制芯片标准io口进行读取。进一步地，可以设置所述ili9481彩屏驱动模块与tftlcd显示屏，通过配置函数，实现ili9481的调用，tftlcd全彩显示屏通过2*17的2.54公排针，采用 16 位的并口方式与外部连接。进一步地，可以设置所述流体循环泵速率控制电路通过光耦隔离器进行强电与弱电的隔离，将stm32f103zet6输出的控制信号进行放大，并通过继电器将功率放大实现直流信号对交流信号控制。
39.工作原理是：运用stm32f103zet6作为主控芯片，通过电压调理，运用ad数模转换采样功能，对ad采样进行程序配置；通过水温感应器和ad数模转换模块，采集运输管道中水的温度信号，对运输中的水进行实时监测，通过外部dht11温度采集模块对室内地暖的室温进行温度监测采集；通过流体循环泵速率控制电路，光耦隔离器的电流放大系数随着温度的变化而变化，配合继电器的开关作用组合对运输管道中水的流速的控制；通过tftlcd显示装置将采集到的数据显示在tftlcd显示屏上，是操作人员直观的观测到水的各项指标的变化，同时借助按键模块，控制开关的闭合，实现供电的切换。
40.进一步地，可以设置第一加热结构包括：第一保温储水罐1、第一保险阀2、第一电动阀3、第一平板太阳能集热器4、第一手动开关阀5、第一压力表6、第一温差流体循环泵7；其中，第一保温储水罐1的第一出水端与第一平板太阳能集热器4进水端连通的管道上依次设有第一温差流体循环泵7、第一压力表6、第一手动开关阀5；第一平板太阳能集热器4出水端与第一保温储水罐1的第一进水端连通的管道上设有第一保险阀2、第一电动阀3；冷水供应系统的出水端与第一保温储水罐1的第二进水端连通的管道上设有第二电动阀15、第二手动阀16，第一保温储水罐1的第二出水端与第二加热结构中第二保温储水罐8的第一进水端连通的管道上设有第一水泵25。
41.具体而言，开启装置后，首先供给冷水进入冷水供应系统，打开第二手动阀以及第二电动阀门控制冷水流入第一保温储水罐1中，当水位达到设定标准时，将水放出通过第一温差流体循环泵7控制，通过开启第一手动阀以及第一电动阀使水流入第一平板太阳能集热器4中，同时会有第一压力表6实时监测水压，并配置第一保险阀2防止水压过大引起管道损坏等。冷水进入第一平板太阳能集热器4加热再输回到第一保温储水罐1中。其中，第一平板太阳能集热器、第一温差流体循环泵、第一手动开关阀、第一电动阀、第一保险阀可以设置多组；第二加热结构中设计同理。
42.进一步地，可以设置第二加热结构包括：第二保温储水罐8、第二保险阀9、第二电动阀10、第二平板太阳能集热器11、第二手动开关阀12、第二压力表13、第二温差流体循环泵14；其中，第一加热结构中第一保温储水罐1的第二出水端与第二保温储水罐8的第一进
水端连通，第二保温储水罐8的第一出水端与第二平板太阳能集热器11进水端连通的管道上依次设有第二温差流体循环泵14、第二压力表13、第二手动开关阀12，第二平板太阳能集热器11出水端与第二保温储水罐8的第二进水端连通的管道上设有第二保险阀9、第二电动阀10；第二保温储水罐8的第二出水端与地暖散热设备的进入端连通的管道上设有第三电动阀17、第三水泵18、第三手动阀19、第三压力表20，地暖散热设备的出水端与第二保温储水罐8与第三进水端连通的管道上设有电动阀、手动阀。
43.具体而言，当第一加热结构中的水温感应器感应的水温达到设定温度时，调整第一水泵25速率，使水流入第二保温储水罐8中；当水位达到设定标准时，进入第二保温储水罐8将水放出通过第二温差流体循环泵14控制，通过开启第二手动阀以及第二电动阀使水流入第二平板太阳能集热器11中进行加热，同时会有第二压力表13实时监测水压，并配置第二保险阀9防止水压过大引起管道损坏等。加热后的水将再输回到第二保温储水罐8中直至水温达到可以供暖的温度。从第二保温储水罐8中输出的热水通过第三电动阀17、第三手动阀19进入地暖散热设备，并通过第三水泵18保证水的流速减少温度流失，第三压力表20实时监控水压，保证管道压力正常；热水进入到散热地暖管道中通过散热片将水的热能扩散到养殖场等安装地暖散热设备的场地内，从而达到保证室温的目的。通过两组加热结构，使得发热可靠性高。水的温度可以最大限度得到保证，较比一个加热结构的设计，可以避免遇到补给冷水的情况，会使水的温度分布不均匀的不足。
44.进一步地，可以设置所述化石燃料辅助设备系统进水端与第二加热结构中第二保温储水罐8的第三出水端连通的管道上设有第四手动阀22、第二水泵23、第四电动阀24；化石燃料辅助设备系统进水端与第二加热结构中第二保温储水罐8的第四进水端连通。
45.具体而言，所述第一加热结构中第一保温储水罐1及第二加热结构中第二保温储水罐8中还内含电力辅助设备，所述化石燃料辅助设备系统包括：化石燃料辅助设备及其相应辅助加热的供热水泵、电动阀。当阳光不足(夜晚，阴天，雨雪天气等)时，可以选择电力辅助设备或者化石燃料辅助设备进行水温加热。将冷水输入到管道中通过两次加热系统中的保温储水罐中利用电力辅助设备加热，也可通过辅助加热的供热水泵以及电动阀控制开启化石燃料辅助设备系统，将水输入到化石燃料辅助设备中，并接通一个报警装置保证化石燃料辅助设备正常使用，最后输回到第二保温储水罐中。
46.以图1-5所示，将本装置应用于养殖场等室内场所进行室温控制，保证养殖场温度达到动物养殖、繁殖所需最适宜温度。对于整个装置的功能实现：首先，通过冷水供应系统图4，供应/补给水资源到第一加热结构的第一保温储水罐1中，同时可以利用第五电动阀15、第二手动阀16控制储水罐中水的容量不要超过最大容量，并使水压保持安全值；当第一加热结构图2的第二保温储水罐8中的水位达到一定值时，开启对水的第一次加热，即将水运输到第一平板太阳能集热器4，利用太阳能板将太阳能转化为热能对冷水进行加热处理，进入集热器前会经过第一温差流体循环泵7，通过控制第一温差流体循环泵7的功率进而改变流速起到调控室内温度的效果，同时，配备第一压力表6对水压进行实时监测，然后将初次加热的水送入第一保温储水罐1，实现对水载热体的初次加热；将第一加热的水通过第一水泵25运输到第二加热结构图3的第二保温储水罐8中，当水量达到一定水位时，将水通过第二温差流体循环泵14、第二压力表13、第二平板太阳能集热器11进行第二加热，然后将二次加热的水送入第二保温储水罐8，实现二次加热；最后，将第二加热的水运输进地暖散热
设备图5，即通过第三电动阀17、第三手动阀19进入第三水泵18，然后通过第三压力表20测量水压，最终将水运输到散热地暖管道，将热量扩散到养殖场内，达到动物养殖、繁殖的合适室温。
47.参考图6，当阳光不足(夜晚，阴天，雨雪天气等)时，太阳能集热器无法将水加热到所需温度，因此利用水温感应器、电热启动开停电路启动电动阀以及人工开启手动开关阀，进而开启辅助设备装置，即通过电力和化石燃料燃烧产生热量，热量扩散到水中达到水加热目的；当水温感应器感应到水温达到所需温度时，电热启动开停电路将会关闭电动阀，水温降低时，电动阀会再第一打开。
48.上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。