毕业论文（设计）太阳能热水控制系统综述报告

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1、原创性声明本文是在他人的研究成果上加以总结，并无本人原创性研究。摘要进入20世纪以来，人类科技迅猛发展，在经济繁荣的同时，也不断消耗着巨量不可再生的化石能源，在不久的将来我们的化石能源终将枯竭，从人类自身生存环境和能源消耗两方面看，都迫使我们寻找可再生能源替代现在的常规化石能源。利用以风能、太阳能、潮汐能、地热能、生物质能等为代表的清洁、可再生能源为人类服务。可以推动技术进步，改善现有能源结构，实现人与自然的可持续发展。相对于传统能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点。对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源枯竭问题具有重要意义。美国、欧盟和日本等发达国家和地区在进行能源

2、结构调整过程中，已经把新能源开发与利用放到非常重要的位置。在众多新能源中，太阳能以其清洁、源源不断、安全等显著优势，成为关注重点。太阳能具有资源丰富、无需开采和运输、不污染环境、不破坏生态平衡等特点，因此太阳能的开发利用将有巨大的市场前景,它不仅带来很好的社会效益、环境效益，而且还具有明显的经济效益。经过二十多年的研究与开发，我国太阳能热利用取得了很大成就,已经达到世界先进水平。作为一名控制系的学生，很有必要了解太阳能这种新能源的控制系统。但太阳能运用广泛，而我们的精力有限，不可能每一种运用都了解清楚。在太阳能的各种运用中，太阳能热水器作为节能、环保、低成本的绿色能源产品，

3、已经成为我国可再生能源领域发展最快、规模最大、市场成熟最早的行业。特别是"九五"计划将大力开发能源和可再生资源列入我国重点项目以来，在企业规模化、产品标准化、技术国际化的产业发展指导思想的指导下，我国太阳能热水器产业迅速发展，初步形成了原材料加工、生产、制造、销售和安装服务相配套的产业化体系。《中华人民共和国可再生能源法》已于2006年1刀1日施行，其中第十七条规定：国家鼓励单位和个人安装和使用太阳能热水系统、太阳能供热采暖和制冷系统、太阳能光伏发电系统等太阳能利用系统。因此，要想要了解太阳能这种新能源的控制系统，可以先从太阳能热水系统入手。1太阳能集热控制系统1.1太阳能

4、热水器的原理太阳能热水器就是利用温室原理，把太阳能转变为热能，并向水传递热量，从而获得热水的一种装置。所谓温室原理就是指由于对流、辐射损失减少，使热量聚积，温度逐渐升高的一种自然现象。具体过程是太阳光透过玻璃进入密封的集热器，大部分能量被集热器吸收，然后将热量传给冷水，冷水加热后重量变轻，自动流入水箱上部，水箱下部的冷水由于密度大而自动流入吸热体继续获得热量，周而复始,水箱内的全部冷水将被加热。1.2太阳能集热系统组成及工作原理太阳能集热系统主要由控制器、集热器、集热水箱、供热水箱、循环泵、支架、电加热器、电磁阀、电动三通阀、控制阀、温度传感器、水位传感器等设备构成。系统通

5、过太阳能集热器收集能量，集热器内的热水收集于供热水箱中为用户提供热水。当系统储存热水不能满足供热指标时，通过辅助电加热系统提高水温。系统具有供热水循环回路，启动回水循环泵可更换供水管道中的水。图1・2-1为太阳能集热系统的结构框图。5、T2I—！集热水箱太阳能集热器I:H..—Hl■・H2补水管供热水箱T5卜一回水管道►rT3T1T2T3T4巧「「7「控制器图1.2-1太阳能集热系统结构框图太阳能集热器置于建筑物顶端，集热水箱和集热器中的水通过管路1、2、3、4以及控制阀Q1和三通阀Q6形成循环，使得集热器中被加热的热水循环至集热水箱中，经过一段时间，水箱中形成明显的温度分

6、层，上部的水温已达到可供使用的水平，当集热水箱的上层水温高于60°C时，打开控制阀02,自来水经过管路6进入集热水箱底部，将其中的热水压出，通过管路5将加热的热水压送至供热水箱中。在运行过程中，传感器Tl、T2、T3、T4、T5分别测量出集热器、集热水箱、供热水箱、出水口以及回水的温度，Hl、H2测得集热水箱和供热水箱中的水位，并传递给控制器，由控制器对系统的运行进行相应的控制。供热水箱为恒温水箱，将其热水温度控制在60°Co控制阀Q3用于控制自来水的流量，避免供热水箱中的水温超过60°Co当遇阴雨天气，供热水箱的水温低于60°C吋，电加热2开启，利用辅助能源加热供热水箱中

7、的水。系统具有供热水循环回路，启动回水循环泵可更换供水管道不合供热指标的热水。供热水箱中的热水由出水口流向建筑内各用户的热水调节入口，用户可以通过从控制器控制冷、热水阀门开度大小对水温进行控制。供热终端则有计量装置，计量每户热水的用量。由于各终端用水吋间不尽相同，则总体用热水量在各时间段可趋于自然平衡，太阳能集热器的热效率可充分发挥岀来。图1-22为单用户的恒温调节器原理图。图1.2-2单用户的恒温调节器原理图1.3太阳能集热系统的控制系统太阳能集热系统的控制系统由主控制器与从控制器两部分组成。主控制器与太阳能热水