1项目背景

随着能源短缺以及环境污染问题日渐严重，绿色能源技术的研究应用逐渐成为各国学者研究焦点。有鉴于此，绿色建筑理念亦在土木工程领域受到日益广泛的关注。且随着光伏技术的高速发展。太阳能热水器作为太阳能采集获取的主要形式之一，以其成本低、安装使用便捷以及能源转换效率高等优点而在绿色建筑光伏技术中占据着重要地位。推广太阳能热利用技术在民用建筑中的应用，是实现建筑节能减排，促进可持续发展的有效途径。

2研究意义

太阳能在天气较好阳光比较充足的时候容易使水温过高，高温条件下水箱和集热管中更加容易产生水垢（自来水加热到80度时水中的钙镁离子就会形成水垢的。），这些水垢长期积累会渐渐影响受光，甚至堵塞管道，影响正常使用，而且水垢的积累对于人的健康也有一定的伤害；在沙尘多的地区使用，太阳能真空管表面还易堆积灰尘，导致吸热效率下降；在光照充足的夏季，太阳能热水器的实际水温往往超过设定水温，还容易造成真空管的破裂。针对这些问题，设计了一种加热温度可控、带有清洁装置和蓄电功能的新型太阳能热水器。该热水器在冬天可利用白天存储的电能进行保温，防止集热管的冻裂，同时还自带清洁功能，免去了以后的维修事宜。

创新性：

1.该太阳能热水器可以自行检测到位于装置上的沙尘量，当沙尘到达一定量时可以自动进行除尘。

2.在水温达到所需温度且蓄电池充满情况下，集热管可自动旋转180°至遮光面，停止吸收太阳能。

3.达到设定水温后，可自动停止加热，避免水垢的产生。

4.该太阳能热水器适用于新疆地区，水温达到所需温度时，可实现发电储能，无需额外供电，晚上可以自行启动保温功能达到防冻的目的。

其工作原理为：机架顶部安装有保温热水箱，还安装若干并排布设的集热管，集热管在吸收太阳能后，将光能转化为热能，将水加热，水温达到预设温度后，热水进入到保温箱中，同时在集热管的外部安装遮光系统，当保温热水箱内的水温高于预设值时，遮光系统启动遮光部分对停止集热管内的水的加热，当保温水箱内的水温低于预设值时，遮光系统启动受光部分对集热管内的水进行加热。

清洁装置工作时，灰尘检测探头检测到集热管上灰尘达到清洗要求，向灰尘控制器发送信号，灰尘控制器向第一步向电机发送启动指令，第一步进电机向丝杠发送转动指令，丝杠转动带动清洁架在集热管表面的移动，当清洁架到达待清洁位置处，打开电磁阀，输水管向喷水管内输水，水流从喷头喷出洒至集热管表面，清洁架在移动过程中，清洗刷对集热管表面进行清洁处理，完成清洁操作后，关闭电磁阀、第一步进电机。

温度传感器工作时，其在实时监测保温热水箱内的水温，当温度传感器检测到保温热水箱内的水温低于预设温度时，温感控制器接收到温度传感器低温的信号，向第二步进电机发送启动指令，第二步进电机带动传动蜗杆转动，传动蜗杆通过传动涡轮带动传动齿轮工作，使齿条在导向滑槽上移动，保温筒旋转180度，将保温筒内透光板部分朝向外部，集热管内置的水开始受光加热；当温度传感器检测到保温热水箱内的水温高于预设温度时，温感控制器接收到温度传感器低温的信号，向第二步进电机发送启动指令，第二步进电机带动传动蜗杆转动，传动蜗杆通过传动涡轮带动传动齿轮工作，使齿条在导向滑槽上移动，保温筒回转180度，将保温筒内凸型光伏板部分朝向外部，遮住集热管光源，位于其内部的水停止加热，同时凸型光伏板受光发电，将收集到的电能输送至蓄电池储存。