太阳能集热控制系统的设计与研究.pdf

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1、第12期总第258期农业科技与装备No．12TotalNo．258兰Q!!±!至旦垒延兰竺!坐趔兰!i曼坚竺垒!竺!堕望旦!竺g翌塑曼里g旦i￡里呈坐堡呈!：至Q!墨太阳能集热控制系统的设计与研究崔娜欣(锦州市自来水总公司，辽宁锦州121000)摘要：太阳能集热控制系统的总体目标就是充分加大太阳能的利用率，使辅助电能加热装置运行次数降至最低，大大节约电能的使用率，同时提供充足的热水，实现绿色节能环保。在分析传统太阳能集热系统现状及存在问题的基础上，设计一种新型太阳能集热控制系统，着重阐述新型控制系统对太

2、阳能集热器组的控制方法与节能说明。关键词：太阳能集热器；辅助电能加热；季节控制模式；日照控制方式中图分类号：TK515文献标识码：A文章编号：1674—1161(2015)12—0022—03环保是维护人类生存环境的永恒主题，绿色环保理念和行为早已深入人心。当下可利用的不可再生能源越来越少，其开发给人类赖以生存的地球造成严重污染，节能是人类必须要执行的主题，使用绿色清洁可再生能源是每个人都要奉行的思想和行为。基于节能环保理念，在单位供热方面，于可应用范围内采取太阳能供热方式，不但可实现热能的使用保障，减

3、少电能的使用，同时更可保护环境，实行绿色节能环保方式。一个完善的太阳能集热控制系统应具备供热循环、防冻体系、自动交换、辅助电加热、自动补水等功能。整个系统采用自动控制方式，无人值守，通过温度、压力等自动检测设备。使整个系统有条不紊地进行自动调整，这样充分加大了太阳能的利用率，使电能的使用量降至最低，在为用户提供足够热水的同时，更真实地实现了绿色节能环保。1传统太阳能集热控制系统研究现状太阳能集热器是采用具有特殊涂层的真空管以最大限度地吸收太阳光辐射，利用热上冷下的原理．将插入水箱中的真空管头形成加热棒，

4、将水箱中的低温水不断加热的一种光热转换设备。随着不可再生能源的日益短缺，对太阳能的利用呈上升趋势，其中太阳能集热器就是最早、也是发展最成熟的太阳能设备之一。目前的太阳能集热器都配有自动控制系统。基本停留在单一的水循环控制，但由于地域性差别、气候差别、日照差别及产水量差别等因素，就完善的自控收稿日期：2015—09—24作者简介：崔娜欣(1968一)，女，工程师，从事工业电气自动化、环保节能等方面的研究工作。系统来说，存在一些问题：1)加热循环泵无实时变频控制。由于日照强度的不同，真空加热管受辐射程度不同

5、，因此加热的效果也不同。若一直按同一流量循环，当日照光不强时．集热器水箱缓冲水还没加热就会流走，最终造成整个水罐的水温下降。2)地域差异考虑不全面。对不同的地域需要设置不同的控制方式。因地域、气候等原因，对于昼夜温差较大的区域．当外界温度低于水罐内水温时，需要停止循环泵，同时可启动辅助加热。若无此方面的控制。则依然会造成整个水罐的水温下降，影响热水供应。3)缺少季节性防冻控制。北方地区昼夜温差较大，尤其在冬季，夜间时间较长、气温较低，太阳能集热器组间连接管及总供回水管出现冻裂现象，造成冬季无法正常运行。

6、4)热水供给泵无恒压控制。有的太阳能集热系统由于供应热水量较少，为了避免超压胀管．在控制方面采用循环方式，这样造成了在无用水期的间歇性无功循环，形成管道型散热，导致热水水温下降。5)工艺管线流量计算不准，导致循环不畅。在实际安装过程中，由于工艺管道的计算不准等原因，对太阳能集热器组的总供／回水管线、分组间回水管线等管径配置．不当，导致整个或部分集热器组循环不畅、热交换不均衡，从而降低太阳能利用率。综上所述，目前的太阳能集热系统并没有实现应有的功能，巨大的光热转换没有得到充分利用．造成热能的浪费，同时又增

7、加了电能的使用量，给用户造成不必要的经济损失。2太阳能集热控制系统的分析2．1研究背景分析国家“十二五”规划中提出节能减排约束性目标．以缓解资源环境约束，应对全球气候变化，促进经济发展方式转变，建设资源节约型、环境友好型社会，增2015年第12期崔娜欣：太阳能集热控制系统的设计与研究23强可持续发展能力。应对不可再生能源的13益短缺，开发新型能源利用成为必然。在新能源设备中，自动化控制系统不可或缺。而一个完善的控制系统不但要保障系统正常运行．同时还要进一步优化和提高系统的能源利用率及转化率。本文设计一种

8、太阳能集热控制系统．在详细分析传统控制中存在的问题的基础上，对设备热交换工艺的每个环节加以控制．达到优化配置、防凉防冻、合理能源分配、保障热水出水率更高的目的。2．2热能值计算以循环水罐(10t)实例来计算热能值。循环水罐容积为10t，按平均每天加热2次计算，注入自来水温度15℃．加热到温度70℃．计算步骤如下：1)计算热量值(水的比热容按c-4200J／(kg·oC)计算)。Q=cmAt=4200xlO000x(70-15)=231000