・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 ８／２１ ８／２２ ８／２３ ８／２４ ８／２５ ８／２６ ８／２７ ８／２８ ８／２９ ８／３０ 最大 最小 平均 应用越来越普遍，但无论是平板式 日期 （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—２００ ＣＰＵ２２２ ＰＬＣ（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１０分钟。 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 太 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 ５５ ｏＣ），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程序进行实现。 ３结论 图１太阳能热水供给系统工艺控制流程图 目 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 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． ［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ＰＩ ｃ的太阳能热水器控制系统ｆＪ１． 山东轻工业学院学报，２０１ １，２５（２）：８２—８５． 晚７：ｏｏ时间 图２储罐水温目标曲线
