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            你好,歡迎來到 湖南國喜新能源科技有限公司熱水工程官網!
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            太陽能熱水器空氣能熱水器光伏發電產品工程產品集成系統其他產品

            創新技術-國喜三合一熱水工程控制系統

            發布者:本站 閱讀量:4182

             

            國喜“太陽能三合一承壓熱水工程控制系統”的基本技術原理是巧妙地利用太陽能集熱板吸收太陽能量后不斷直接加熱經過太陽能集熱板中的冷水,并通過熱水水滿溫差循環和直熱式智能型空氣能、電能輔助加熱,從而實現太陽能、空氣能、電能的有效互補,能隨時為用戶提供所需的熱水,并由此達到高效節能和高效節水的目的。其依據的技術原理如下:




            一、國喜熱水工程的工作原理

            太陽能承壓熱水工程工作原理如下圖所示。構成太陽能熱水工程的主要部件有太陽能集熱器、儲水保溫水箱、供回水管道及保溫系統、輔助加熱系統、智能控制系統及外部設備(如:循環泵、電磁閥及伴熱帶)等部分組成。

            太陽能承壓熱水工程具體工作過程如下:當陽光照射到太陽能集熱板上時,太陽輻射能量透過玻璃蓋板,被集熱板有效吸收。當光子撞擊膜層的時候,光能轉化為熱能,并沿肋片和管壁把能量傳遞到吸熱管內,吸熱管內的水吸熱后溫度升高,集熱器內設有溫度傳感器,當溫度達到設定值時,傳感器將感測的信號送達電氣控制柜,然后電氣控制柜將電磁閥啟動,冷水進入太陽能集熱板,通過水壓將集熱器中加熱了的熱水擠到保溫水箱中儲存。當集熱器內的熱水溫度低于設定溫度時,電磁閥自動關閉。由此不斷往復工作,直到設定溫度的熱水儲滿保溫水箱為止。當陰、雨、雪天氣,水溫或水位不足時,會自動啟動直熱式空氣能、電能等輔助能源設備,此運行方式可保證從保溫水箱中供出的水始終為設定溫度的熱水。

            二、太陽能承壓熱水工程智能控制系統節能、節水原理 

            一個高效節能的熱水工程控制系統,主要體現在不消耗或只消耗少量的常規能源(主要是電、燃油、燃氣(天然氣、煤氣、沼氣)、蒸汽、電加熱、暖氣換熱等),就能獲得滿足用戶需要的熱水。晴天,采用智能定溫直熱運行方式,能迅速將冷水直接加熱到滿足用戶需要的熱水;在用戶長時間不用熱水的情況下,采用熱水水滿溫差循環運行方式,可有效避免需輔助加熱來補充系統熱損失問題;陰雨、雪、冰凍天氣,采用直熱式智能型空氣能熱泵運行方式,既能迅速將冷水直接加熱到滿足用戶需要的熱水,又能使熱水供應保持在一定水位,即用多少熱水就加熱多少熱水,從而達到既節能又節水的目的。 

            三、國喜熱水工程控制系統的具體工作過程原理

             1)晴天

            第一步、直熱定溫進水:

            ①當太陽光照強烈,通過太陽能集熱器對冷水進行升溫、加熱,當達到集熱器中的溫控器設定的溫度后,傳感器將感測的信號送達電氣控制柜,電氣控制柜下達相應指令接點閉合,啟動自來水管中的電磁閥,冷水進入集熱器,同時,經過集熱器加熱后的水進入保溫水箱,當指示溫度低到50℃時,溫控儀接點打開,電磁閥關閉,增壓水泵停止,保溫水箱停止進水。

            ②當太陽光照弱時,溫度探頭檢測到集熱器中的熱水在一定時間內沒有加熱到設定溫度時,則溫度控制器會自動下降3-5度,前提是該溫度不低于淋浴所需的溫度(該溫度可調),此時溫度下降后的熱水進入保溫水箱儲存。日照恢復后,系統自動切換到直熱定溫進水模式,直到水滿為止。

            第二步、熱水水滿溫差循環:

            保溫水箱中的熱水達到設定的滿箱水位時,在用戶長時間不用熱水的情況下,水箱中的熱水溫度會有一定的降低,當集熱器與水箱溫差大于某一設定值時,循環運行溫控儀的接點閉合,啟動太陽能循環水泵,同時,水泵從保溫水箱底部抽水送往集熱器,在集熱器加熱后再流入保溫水箱,將熱水箱中的水循環加熱,直至溫差低于設定值為止;當集熱器內水溫達到55℃時,系統又回到定溫直熱運行方式;當保溫水箱內水位達到最高水位時,此時系統自動切換到水滿溫差循環運行方式。

            第三步、自動定時、定溫回水:

            即采用溫度及變頻控制水泵供熱水,當回水管道內的熱水溫度低于設定的溫度時,溫控儀中的傳感器將感測的信號送達電氣控制柜,電氣控制柜下達相應指令,自動啟動熱水增壓泵,通過增壓泵加壓,將管道內的溫水回到保溫水箱;當管道內的熱水達到設定的溫度時,增壓泵停止增壓,從而能夠保持熱水管道內的熱水是恒溫、恒壓,使用戶打開水龍頭就有熱水用。

            第四步:用戶使用熱水

            第五步:晚上或清晨,當熱水不夠用時,自動啟動直熱式空氣能輔助系統。

            一是直熱恒溫加熱,保溫水箱內熱水水位還不到70%的位置(該水位可調),自動啟動空氣能輔助加熱系統將水直接加熱至50℃;當補充水位到70%時,就自動停止空氣能,保證一直有熱水用,要用多少就加熱多少,水位會一直維持在最低水位;二是空氣能輔助循環系統自動啟用,將保溫水箱中的熱水通過循環泵強制循環加熱到設定溫度。

            2)陰天

            第一步:當太陽能集熱器內的熱水溫度無法達到用戶所需的溫度或保溫水箱中的熱水水位位于最低保護水位時,自動啟動直熱式空氣能輔助系統,即溫控儀中的傳感器將感測到的信號送達電氣控制柜,電氣控制柜下達相應指令啟動直熱式空氣能輔助系統,并開啟自來水管中的電磁閥,冷水進入直熱式空氣能加熱,要多少熱水可加熱多少熱水,從而高效、快速地達到用戶用熱水的要求。

            第二步:用戶使用熱水

            第三步:最低水位,智能直熱補水。 

             3)雨雪、冰凍天氣(原理同陰天)

            第一步:定時,自動啟動直熱式空氣能輔助系統進行定溫加熱補水。

            第二步:用戶直接用所需溫度的熱水。

            第三步:最低水位,智能直熱補水。 

            四、國喜熱水系統主要內容及技術路線 

            ?控制系統研究開發內容

            (一)控制系統已研究開發的內容:

            1、直熱式智能定溫進水、補水---節能運行,輔助能源使用少。

            2、太陽能熱水水滿溫差循環---提高集熱和熱利用效率。

            3、定時、定溫管道供水、回水---采用溫度及變頻控制水泵供熱水的方式,解決供熱水管路散熱造成的水溫降低等問題。

            4、直熱式智能空氣能輔助加熱---能直接、快速加熱冷水,從而達到最佳節能、節水效果。

            5、應急電加熱措施—恒溫供熱水(確保任何意外緊急情況下的熱水供應)---萬一天氣不好,輔助加熱系統又有故障或燒水不及時時,電加熱應急備用系統會自動開啟或關閉,

            6、恒壓供水---通過變頻器控制水泵的轉速,使管路中的熱水水壓始終保持在合適的范圍。從而可以解決因樓層太高導致壓力不足及小流量時能耗大的問題。

            7、防凍裝置---冬季照常使用。

            8、防結垢裝置---防止管路、保溫水箱、水籠頭結垢堵塞。

            (二)控制系統待研究開發的內容:

            目前,本控制系統產品主要應用于承壓式平板太陽能熱水工程。主要內容包括以下幾個方面:

            1、利用PLC編程,實現自動計算和根據計算結果自動控制的功能。并可以實現遠距離顯示和監控,還可以任意升級控制程序,優化控制功能。

            2、研發系統水溫、水位預警系統和故障報警系統。能提前對系統的不良反應采取針支措施,防患于未然。

            3、與通訊商合作研發控制系統信息反饋短信平臺,使人不到崗的情況下仍能及時掌控熱水工程運行情況。

            以上技術的研發一旦實現,則可完全實現無人化監控。

            ?開發、生產過程中涉及的關鍵技術和解決的關鍵問題 

            1、采用直熱式智能定溫進水、補水的方式,解決了傳統太陽能熱水工程控制系統一般采用的是冷水先進水箱,溫差循環加熱、升溫,而浪費電能的問題。而通過太陽能集熱器與水箱中的水溫差啟動水泵強制循環,達到冷、熱水的熱交換,從而使水溫逐漸升高。

            2、采用熱水水滿溫差循環運行的方式,可避免在定溫直熱運行方式下,需輔助加熱來補充系統熱能損失的問題,達到最佳節能效果。

            3、采用智能定溫直熱運行方式,可保證在定溫條件下進入保溫水箱內的水均為達到使用要求的熱水,且所需熱水量可以自由調節,方便、省時、省電。

            4、智能型直熱式空氣能熱泵作為輔助加熱系統,能高效、快速解決陰天、雨雪以及冰凍天氣所面臨的太陽能不足時的熱水供應問題,以滿足人們節水省電的需求。

            5、采用溫度及變頻控制水泵供熱水的方式,解決供熱水管路散熱造成的水溫降低等問題,可達到最佳節能效果。 

            ?國喜熱水工程控制系統產品的技術開發路線  

            晴天白天,太陽能光照強時太陽能熱水工程系統通過本控制系統可實現直熱式智能定溫進水、補水和熱水水滿溫差循環,晚上無太陽光時,可采用溫度及變頻控制水泵供熱水的方式,解決管路熱流失造成水溫降低問題。

            陰雨、雪、冰凍天時,太陽能產生的熱水很少,智能型直熱式空氣能熱泵作為輔助加熱系統,能高效、快速解決陰天、雨雪以及冰凍天氣所面臨的太陽能不足時的熱水供應問題,要用多少就加熱多少,水位會一直維持在最低水位,這種控制輔助加熱系統加熱水的方法最節省電和省水。  

            五、國喜熱水工程控制系統的創新點

            太陽能熱水工程主要包括樓面工程和電氣工程。樓面工程主要由集熱器、輔助加熱系統、不銹鋼保溫水箱、上下循環管、樓面冷、熱水管、循環管和支架組成;電氣工程包括電控箱體、控制設備、電線等。本項目產品屬于太陽能熱水工程中的電氣工程部分,應用范圍廣,可在企事業單位、工農業、學校、醫院、酒店、房地產、運動場館等集體供熱水系統中應用。

            ?應用創新:

            (一)擴大了應用范圍:

            傳統太陽能熱水工程控制系統,大多是應用于非承壓式熱水工程,自然循環系統、強迫循環系統和定溫放水系統且無法達到有效節能和全天候供熱水的效果。本項目產品不但可以應用于非承壓式熱水工程,還可應用于承壓式熱水工程,且各類型的熱水工程均可適用。

            (二)成本低,應用范圍廣:

            本項目產品系公司自主研發,部分元器件統一直接到廠家采購,大大降低了采購成本,公司自主裝配、設置、測試等大大降低了中間費用和其它成本。

            (三)功能齊全,設計科學:

            本熱水控制系統產品具有以下功能:

            1、水溫數字顯示。

            2、5級水位顯示。

            3、即時時間顯示。

            4、各種工作狀態顯示。

            5、五種上水方式:a、定時上水;b、低水位自動上水;c、手動隨時上水;d、定溫上水;e、恒溫逐級上水。

            6、三種加熱方式:a、太陽能定溫直熱;b、空氣能定溫直熱;c、電加熱定溫直熱。

            7、系統溫差循環加溫,達到設定溫度可自動啟動與停止。

            8、高溫保護:水箱溫度可以控制在國家熱水標準范圍。

            9、低溫保護:防凍自動系統循環保護及管路電伴熱帶保護。

            10、熱水循環:具有全自動溫控洗浴熱水循環控制功能。

            11、故障報警:1、液晶圖形顯示與聲音報警;2、遠程報警功能。

            12、輔助能源設備:1、定時啟動輔助能源設備;2、恒溫控制輔助能源設備。

            以上各項功能可對太陽能熱水工程進行自動監測和控制,實現自動化運行。

            (四)設置簡單,易于掌控:

            1、74mm×35mm大屏幕液晶顯示-各種數據、清晰準確。

            2、二個鍵設定全部十幾項功能-設置快捷、操作簡便。

            3、手動上水、手動加熱等快捷鍵-根據需要、切換方便。

            4、進口數字溫度傳感器數據傳輸精確,抗干擾性能優異。

            5、一天24小時精確到10分鐘-定時上水、水滿自停。

            6、一周7天精確控制輔助加熱設備-任意時間啟動加熱設備。

            (五)智能控制,不用人工操作:

            控制器全自動運行,可斷電記憶-來電恢復、無人值守。

            (六)質量可靠,使用壽命長:

            所有配件均經過嚴格檢測,使用壽命可達15年以上。

            (七)故障預警系統采用光聲報警方式,反應快速、準確。

            ?技術創新:

            (一)定溫直熱運行:

            當定溫直熱運行溫控儀的指示溫度達55℃時,接點閉合,電磁閥F1打開,增壓水泵啟動。此時,冷水進入集熱器,同時,在集熱器中加熱后的熱水,匯流入保溫水箱,當指示溫度低到50℃時,溫控儀接點打開,電磁閥關閉,增壓水泵停止。保溫水箱停止進水。

            (二)溫差循環運行:

            當循環運行溫控儀的指示溫度低于50℃時,系統自動轉為循環運行控制方式。當集熱器與水箱溫差大于一設定值時,循環運行溫控儀的接點閉合,啟動太陽能循環水泵。這時,水泵從保溫水箱底部抽水送往集熱器,在集熱器加熱后再匯流入保溫水箱,即將熱水箱中的水循環加熱,直至溫差低于一設定值為止。

            1、當集熱器內水溫達到55℃時,系統又回到定溫直熱運行方式。

            2、當保溫水箱內水位達到最高水位時,此時系統自動切換到溫差循環運行方式。

            (三)用定溫直熱與溫差循環結合供熱的優點:

            1、熱利用率高:采用定溫直流方式供熱,可保證在定溫條件下進入保溫水箱內的水均為達到使用要求的熱水。能在不同氣候及使用情況下,最大限度地利用太陽能產生的熱水??朔思儨夭钛h集熱方式在日照不足時,太陽能熱利用率低的缺點。同時,本系統結合溫差循環控制,可避免定溫直流方式在用戶長時間不用熱水情況下,系統熱損失需輔助加熱來補充的弊端。

            2、故障率小,運行可靠:為避免輔助加熱設備對整個集熱水箱加熱。通常,在純溫差循環集熱系統中,需另增設一個輔助水箱,作用為系統的恒溫水箱。與此對應的是要增加一些控制設備(如水泵、電磁閥、液位控制器等)。相對單獨定溫直熱系統而言,既增加了投資,又因控制點過多,增加了系統的故障率。

            綜上所述,本系統采用定溫直流與溫差循環控制相結合的方式集熱,既結合了兩種集熱方式的優點,同時又克服了各自的不足之處,在保證系統正常運行的同時,又最大限度地節省了常規能源,這是我公司集多年的太陽能行業經驗的獨特系統設計。

            (四)采用溫度及變頻控制水泵供熱水的方式,解決供熱水管路散熱造成的水溫降低等問題。

            即管道內設有溫度控制器,管道內的熱水溫度低于設定的溫度時,自動啟動熱水增壓泵,通過增壓泵加壓,將管道內的溫水回到保溫水箱;當管道內的熱水達到設定的溫度時,增壓泵停止增壓,從而能夠保持熱水管道內的熱水是恒溫、恒壓。

            (五)采用智能型直熱式空氣能熱泵輔助恒溫加熱的方式,能高效、快速解決陰天、雨雪、冰凍天氣等太陽能不足時的供熱水問題。

            一是直熱恒溫加熱,保溫水箱內熱水水位還不到70%的位置(該水位可調),自動啟動空氣能輔助加熱系統將水直接加熱至50℃;當補充水位到70%時,就自動停止空氣能,保證一直有熱水用,要用多少就加熱多少,水位會一直維持在最低水位;二是空氣能輔助循環系統自動啟用,將保溫水箱中的熱水通過循環泵強制循環加熱到設定溫度。 

            ?工藝創新:

            智能化全天候承壓太陽能熱水系統的工作過程全部由預先設計制造并調試好的微電腦智能控制器來完成,微電腦智能控制器分別接受來自集熱器水溫探頭、儲熱水箱水溫探頭、儲熱水箱水位探頭采集到的輸入信號,各種各樣不同的情況,按照設定好的既定程序,根據具體的需要,分別或聯合給系統的部件發出不同的輸出信號,驅動輔助熱源、集熱器循環水泵、輔助熱源循環水泵、常閉電磁閥的啟動或停止運行,來使系統全自動運行,顯示并控制水溫、水位,從而達到太陽集熱器收集熱量,儲熱水箱保存熱水,輔助熱源應急補充熱量、熱水,二次循環加熱,即開即熱供應熱水和系統防凍抗凍的目的。

            本系統可保證用戶在任何情況下,任何時間內都能獲取預先設定好溫度的熱水,從而使用戶的要求得到最大程度的滿足。其工作情況實際上可分為以下幾個具體的過程:集熱過程、應急補水過程、補熱過程、二次循環過程、防凍過程。

            ?結構創新:

            1、系統直熱定溫上水:

            太陽集熱系統通過集熱場集熱器出口溫度設定控制上水動作,確保熱水水箱內只有達到溫度的熱水,集熱器出口水溫達到設定值A(春夏秋50-55℃,冬季40-45℃),電磁閥1(或增壓泵)開啟,涼水將集熱器內熱水頂入集熱儲熱水箱;T2達到設定值B(春夏秋45-50℃,冬季35-40℃),電磁閥1(或增壓泵)關閉,系統停止上水。如此重復動作,直到水位達到100%后,自動鎖閉系統上水功能,防止系統溢水。

            2、溫差集熱循環:

            太陽集熱系統通過溫差跟蹤循環控制方式保證系統自動最高效率、最大化采集太陽能量。集熱器出口水溫大于水箱水溫達到8℃時,熱水循環泵啟動,水箱內的水推動集熱器內的水循環回到熱水箱內,差值達到2℃時,熱水循環泵停止循環。

            3、防凍保護循環:

            太陽集熱系統通過防凍循環控制,利用溫差循環泵及管路保證室外集熱系統冬季防凍。集熱器底部入口水溫(管道水溫)低于設定值C(4℃)時,系統進入防凍狀態并報警,循環泵啟動,水箱內熱水進入管道,高于設定值C時,循環泵停止循環。

            4、供水恒溫循環:

            供水管線過長時,管路內存水將變涼影響使用。供水管道溫度低于設定值D(38℃)時,系統進入供水管道恒溫狀態,熱水循環泵啟動,儲熱水箱內的熱水推動供水管道內的水循環回到集熱水箱內,高于設定值D+2℃時,熱水循環泵停止循環。

            5、上述功能由系統智能控制柜自動完成,無須人工干預,其中的A、B、C、D值可根據季節不同或用戶要求不同修改設定。

            6、定時加熱:

            按“定時加熱”鍵,啟動定時加熱功能。當不在設定時間范圍內時,定時設定顯示燈做閃動狀態提示;當在所設定時間范圍內時,定時設定顯示燈做常亮狀態提示。定時加熱狀態就是在所設定的時間范圍內執行自動加熱,功能完全相同。此功能至“定時加熱”鍵第二次按下或自動加熱啟動,定時加熱狀態解除。

            7、系統報警:

            系統“集熱器出口高溫”、“集熱器底部(管道)低溫”、水箱水位低于20%時,控制器將斷續式音響(蜂鳴器)一分鐘,報警位LED閃動,顯示數碼管閃動并顯示報警位數據。

            湖南國喜新能源科技有限公司  www.dongjingjimao.com



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