太阳能热水供给系统的节能控制-论文.pdf

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1、·144·工程科技太阳能热水供给系统的节能控制杨振东刘文龙刘素娟(东北石油大学秦皇岛分校，河北秦皇岛066004)摘要：针对具有辅助电加热功能的太阳能热水供给系统，在确保供水量和水温满足用户需求的基础上，提出一种节能控制方案。根据用户的用水量确定储罐的上水量，减少散热损失；将储罐水温的加热目标设定为一条递增曲线，降低了电能消耗。实际运行结果验证了该控制方案的有效性和实用性。关键词：太阳能；辅助电加热；热水供给系统；节能控制表1系统运行数据统计目前，太阳能热水供给系统⋯的日期8／218／228／238／248／258／268／278／

2、288／298／30最大最小平均应用越来越普遍，但无论是平板式(月，日)值值值金属结构，还是全玻璃真空管结构，供水温度由于天气的多变性，在没有辅助热(℃)源的情况下，均无法实现全天候供电加热时热。因此，具有辅助电加热功能的太间(h)阳能热水供给系统㈣成为市场上的水位(％)60％90％60％60％90％90％60％60％90％60％主流。本文在确保供水量和水温满2．1上水控制足用户需求的基础上，提出一种太阳能热水供给系统的节能控制方每天的供水时间为19：00—2l：30。21：45自动开启电磁阀给储罐案，有效降低了电能消耗。上水，上到

3、目标水位后自动停止。储罐的上水量由第二天的用水量1控制系统硬件设计决定。经过详细分析用水量统计结果确定：每周日、周三、周四晚储太阳能热水供给系统主要由太阳能集热器、储水罐、电锅炉、管罐的目标水位设定为90％，每周一、周二、周五、周六晚储罐的目标路、泵和阀等组成。系统的控制目标为：充分利用太阳能的热量将储水位设定为60％。罐水温加热到规定温度；若太阳能热量不足，采用电锅炉进行辅助2．2供水控制加热。为实现上述目标设计如图1所示的控制系统。其中，选择西门每天19：00启动循环泵3向用户进行供水；21：30或供水期间储子s7—200CPU

4、222PLC(带模拟量输入模块和文本显示器)作为控罐水位降至预定下限值时，关闭循环泵3停止供水。制器；现场参数包括太阳能集热器水温T1、回水温度rI12、储罐水温2．3加热与循环控制T3和储罐水位L，分别选择PT100热电阻温度变送器和1151系列太阳能加热工作时间为全天24小时，采取条件判断重复运行压力变送器进行检测；执行设备有电磁阀、电加热器、循环泵l、循方式。当太阳能集热器水温Tl高于储罐水温一定值(可设定，现值环泵2和循环泵3。为5℃)时，启动循环泵1运行20分钟，将太阳能集热器内的热水2控制策略与实现置换到储罐内，然后停歇

5、10分钟。太白电锅炉的工作时间为每天早5：00至晚7：00，也采取条件判断重阳复运行方式。将储罐水温的控制目标设定为一条递增形式的目标曲能7k线(如图2所示，其中“始值”与“终值”可设定，现值分别为20'C与集55oC)，在电锅炉工作时间范围内选取若干个时间点．判断实际水温热值与此时刻目标水温值之间的大小关系，如果实际水温值低于此时器刻的目标水温值，接通电加热器对锅炉中的水进行加热，当锅炉内水温达到一定值(可设定，现值为60℃)，然后切断电加热器停止加热，并启动循环泵2，将锅炉内的热水置换到储罐内。上述控制策略均需要通过编写PLC程

6、序进行实现。3结论本文的太阳能热水供给系统控制方案，根据第二天的用水量确定当天的上水量，改变以往总是上满整个储罐的处理方式，减少了图1太阳能热水供给系统工艺控制流程图热量散失；采取跟踪目标水温曲线的温度控制方式，相比以往选定目目标水温为恒值的控制方式，更加充分地发挥了太阳能的加热能力，有效降低了电能消耗，达到进一步节能的目的。系统实际运行数据(见表1)表明，供水量和水温均能够满足用户需求，并且节能效果较好。参考文献【1】刘艳萍，仲会娟．基于SOPC的太阳能热水器智能控制系统设计『J1．电子设计工程，2013,21f41：95—100

7、．[2]应进平．太阳能热水器自动控制系统设计『J1．计算机测量与控制，2006，14(12)：l652一l710．[31_r_强，韩斌，邱书波．基于西门子PIc的太阳能热水器控制系统fJ1．山东轻工业学院学报，2011，25(2)：82—85．晚7：oo时间图2储罐水温目标曲线