專利名稱：自動(dòng)調(diào)節(jié)熱量分配的太陽能熱水循環(huán)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽能熱水系統(tǒng)，尤其涉及一種能根據(jù)溫度及熱水使用流量 自動(dòng)調(diào)節(jié)熱量分配的太陽能熱水循環(huán)控制系統(tǒng)，有效提高太陽能利用效率。
背景技術(shù)：
目前集中集熱、分戶儲(chǔ)熱式太陽能熱水系統(tǒng)在住宅建筑中應(yīng)用較為廣泛，其主要 工作原理是通過太陽能集熱器陣列的集中集熱，將收集的熱量分散儲(chǔ)存至各分戶水箱中， 管道一般采用同程連接及間接換熱的循環(huán)方式，這樣一方面可以省去熱計(jì)量過程，同時(shí)保 證各個(gè)用戶端熱量分配的均衡性。但這種結(jié)構(gòu)仍存在不合理之處，主要是由于集中集熱、分 戶儲(chǔ)熱式太陽能熱水系統(tǒng)所服務(wù)的用戶數(shù)量一般較多，單體用戶的熱水使用方式及習(xí)慣均 存在差異性，往往在熱水的需求量、使用頻率及使用溫度等方面都會(huì)有所不同，因此，各分 戶水箱在不同時(shí)間的使用工況會(huì)因人而異。而現(xiàn)有的太陽能熱水系統(tǒng)一般只能夠均勻地將 太陽能熱量分配到每戶的分戶水箱內(nèi)，無法根據(jù)用戶端水箱的不同參數(shù)、狀態(tài)進(jìn)行差異化 運(yùn)行，這樣容易造成熱量循環(huán)路徑的增加，不僅會(huì)使熱損失增大，也會(huì)導(dǎo)致熱量輸送不能有 的放矢。這就意味著在有限的時(shí)間內(nèi)，太陽能的收集、分配及換熱不能得到最合理化的應(yīng) 用，太陽能不能得到最大化的利用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型主要解決原有太陽能熱水系統(tǒng)只能夠均勻地將太陽能熱量分配到每 戶的分戶水箱內(nèi)，無法根據(jù)用戶端水箱的不同參數(shù)、狀態(tài)進(jìn)行差異化運(yùn)行，從而造成太陽能 熱量的不必要損失，熱量輸送不能有的放矢，太陽能不能得到最大化的利用的技術(shù)問題；提 供一種自動(dòng)調(diào)節(jié)熱量分配的太陽能熱水循環(huán)控制系統(tǒng)，其能根據(jù)用戶端水箱的不同溫度及 用水流量自動(dòng)控制供熱流量的大小，使得收集量有限的太陽能熱量能夠有針對(duì)性地優(yōu)先滿 足熱水需求量大的用戶，形成熱量的梯度化及差異化供應(yīng)，既避免熱量的無效流失，又能使 用戶端的熱水使用更加舒適、人性化，有效減小太陽能熱量的損失，使太陽能得到最大化的 利用。本實(shí)用新型的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的本實(shí)用新型包 括通過供水主管、下行循環(huán)主管、分戶支管、回水主管連成換熱回路的太陽能集熱器、循環(huán) 水泵和若干分戶水箱，所述的換熱回路中設(shè)有若干溫度傳感器，所述的循環(huán)水泵、溫度傳感 器分別通過電纜和PLC可編程監(jiān)控主機(jī)相連，和所述的分戶水箱的換熱管的進(jìn)口相連的分 戶支管上設(shè)有角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，和所述的分戶水箱的用水出口相連的用水管路上設(shè)有 流量傳感器，所述的角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、流量傳感器分別通過電纜和所述的PLC可編程 監(jiān)控主機(jī)相連。溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測換熱回路中各處的溫度，流量傳感器實(shí)時(shí)檢測每戶的 熱水使用量，PLC可編程監(jiān)控主機(jī)內(nèi)部的工作程序?qū)@些參數(shù)進(jìn)行分析和處理，發(fā)出信號(hào)控 制循環(huán)水泵的運(yùn)行以及角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開啟度。角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥是由角行程的 電動(dòng)執(zhí)行器配合角行程的閥使用，能夠?qū)崿F(xiàn)閥門90度以內(nèi)旋轉(zhuǎn)從而控制管道流體的通斷及流量大小。根據(jù)需要可將角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)開度分為10個(gè)位置，一個(gè)調(diào)節(jié)位置 為10度，整體調(diào)整幅度為90度，其中0檔為關(guān)閉狀態(tài)，9檔為開啟度最大狀態(tài)，通過PLC可 編程監(jiān)控主機(jī)的內(nèi)部程序?qū)囟刃盘?hào)與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開啟級(jí)數(shù)進(jìn)行匹配來控制電動(dòng)調(diào)節(jié) 閥的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，預(yù)先設(shè)定不同溫度范圍的開啟度，從而控制管道的變流量工作狀態(tài)， 同時(shí)PLC可編程監(jiān)控主機(jī)監(jiān)測設(shè)置在分戶水箱用水出口端的流量傳感器，比較水箱溫度變 化與實(shí)際熱水使用情況的關(guān)系，從而判斷用戶使用熱水的頻率，實(shí)現(xiàn)熱量的差異化供應(yīng)即 熱水使用量大的用戶的角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度較大，供熱較多；熱水使用量小的用戶 的角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度較小，供熱較少。有效避免太陽能熱量的無效流失，使太陽能 得到最大化的利用。作為優(yōu)選，兩根下行循環(huán)主管位于底層用戶處的管段通過帶有電磁閥的管路相 連，所述的電磁閥通過電纜和所述的PLC可編程監(jiān)控主機(jī)相連。該電磁閥的設(shè)置提高了換 熱效率。當(dāng)管道中介質(zhì)水溫度還處于較低溫度時(shí)，該電磁閥開啟、角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥關(guān) 閉，太陽能集熱器先加熱供水主管、下行循環(huán)主管、回水主管內(nèi)的介質(zhì)水，避免熱量在不需 要的管段內(nèi)造成不必要的損失。當(dāng)上述這些管路中的介質(zhì)水被加熱到一定溫度后，該電磁 閥關(guān)閉、角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開啟(不同用戶開啟不同角度)，分戶水箱換熱。作為優(yōu)選，所述的溫度傳感器包括設(shè)于太陽能集熱器上的溫度傳感器、設(shè)于回水 主管上的溫度傳感器、分別設(shè)于分戶水箱的上部和下部的溫度傳器以及設(shè)于和供水主管相 連的下行循環(huán)主管上并且靠近與每戶的分戶支管的連接處的溫度傳感器。本實(shí)用新型的有益效果是通過在分戶支管上設(shè)置能夠調(diào)節(jié)開啟度的角行程式電 動(dòng)調(diào)節(jié)閥，由PLC可編程監(jiān)控主機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測各分戶水箱的熱水溫度及流量變化情況，來綜 合判斷不同用戶的熱水實(shí)際需求，再由PLC可編程監(jiān)控主機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 的開啟度來調(diào)整進(jìn)入各分戶水箱的換熱管的熱流量，從而保證能夠優(yōu)先滿足熱水使用率較 大住戶的需求，對(duì)于長期無熱水使用記錄的用戶可采取截流的措施，避免熱量在不必要的 管段運(yùn)行及在分戶水箱內(nèi)存儲(chǔ)造成的熱量損失，使太陽能熱量得到很好的分配和利用，有 效提高太陽能的利用效率。

圖1是本實(shí)用新型的一種系統(tǒng)連接示意圖。圖中1.供水主管，2.下行循環(huán)主管，3.分戶支管，4.回水主管，5.太陽能集熱器， 6.循環(huán)水泵，7.分戶水箱，8.溫度傳感器，9. PLC可編程監(jiān)控主機(jī)，10.角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié) 閥，11.流量傳感器，12.電磁閥。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。實(shí)施例1 本實(shí)施例的自動(dòng)調(diào)節(jié)熱量分配的太陽能熱水循環(huán)控制系統(tǒng)，如圖1所 示，包括太陽能集熱器5、循環(huán)水泵6、多個(gè)分戶水箱7和PLC可編程監(jiān)控主機(jī)9。太陽能集 熱器5通過供水主管1和循環(huán)水泵6相連，循環(huán)水泵6通過供水主管1和下行循環(huán)主管2相 連，下行循環(huán)主管2再和各用戶的供水的分戶支管3相連，各用戶的回水的分戶支管再通過 另一根下行循環(huán)主管和回水主管相連，回水主管4再和太陽能集熱器5相連，從而構(gòu)成換熱回路。和分戶水箱7的換熱管的進(jìn)口相連的分戶支管3上安裝有角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥10， 和分戶水箱7的用水出口相連的用水管路上安裝有流量傳感器11。兩根下行循環(huán)主管2位 于底層用戶處的管段通過帶有電磁閥12的管路相連。太陽能集熱器5上安裝有一個(gè)溫度 傳感器8，回水主管4上安裝有一個(gè)溫度傳感器8，每個(gè)分戶水箱7的上部和下部各安裝有 一個(gè)溫度傳器8，和供水主管1相連的下行循環(huán)主管2上并且靠近與每戶的分戶支管3的連 接處安裝有溫度傳感器8。角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥10、電磁閥12、流量傳感器11以及各溫度 傳感器8分別通過電纜和PLC可編程監(jiān)控主機(jī)9相連。圖1中虛線表示電連接的電纜線。太陽能集熱器的溫度為Tl，回水主管的溫度為T2，供水的下行循環(huán)主管上的溫 度傳感器采集的溫度為T3，分戶水箱的上、下部的溫度分別為T5與T4。陣列式連接組成的太陽能集熱器采集太陽輻照量，PLC可編程監(jiān)控主機(jī)自動(dòng)監(jiān)測 太陽能集熱器的溫度Tl和回水主管上的溫度T2，當(dāng)Tl- T2彡Δ T ( Δ T可根據(jù)實(shí)際設(shè)定)， PLC可編程監(jiān)控主機(jī)指令循環(huán)水泵啟動(dòng)運(yùn)行，并指令設(shè)置在底層下行循環(huán)主管段的電磁閥 開啟，系統(tǒng)首先加熱供水主管、下行循環(huán)主管及回水主管中介質(zhì)水的溫度。在主管道溫度 不斷上升的同時(shí)，PLC可編程監(jiān)控主機(jī)實(shí)時(shí)讀取分戶水箱上、下部的溫度T5與T4，經(jīng)過內(nèi) 部程序計(jì)算處理，獲得分戶水箱的平均溫度，同時(shí)讀取供熱的下行循環(huán)主管上的溫度T3，當(dāng) [T3- (T4 +T5)/2]彡Δ Τ( Δ T可根據(jù)實(shí)際設(shè)定)時(shí)，這個(gè)作為角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開啟 動(dòng)作的首要條件，另外PLC可編程監(jiān)控主機(jī)監(jiān)控設(shè)置在分戶水箱熱水用水出口端的流量傳 感器的流量狀態(tài)，累積記錄設(shè)定周期內(nèi)的流量變化，從而判斷每戶的熱水使用頻率，作為角 行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開啟動(dòng)作的另一個(gè)條件。通過對(duì)上述分戶水箱的溫度及熱水使用頻率的綜合判斷，PLC可編程監(jiān)控主機(jī)發(fā) 出信號(hào)控制每戶的角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開啟度。角程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥為90°開關(guān)，將開啟 位置分為10個(gè)位置，每10°作為一個(gè)調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)，其中0檔為關(guān)閉狀態(tài)，4、5檔為半開狀態(tài)，9 檔為開啟度最大狀態(tài)。將分戶水箱的溫度范圍分為8檔，即< IO0CUO 20°C、20 30°C、 30 40°C、40 50°C、50 60°C、60 70°C、> 70°C，通過PLC可編程監(jiān)控主機(jī)內(nèi)部程序 將不同溫度范圍與角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的各個(gè)開度節(jié)點(diǎn)進(jìn)行匹配。當(dāng)PLC可編程監(jiān)控主機(jī) 監(jiān)測并統(tǒng)計(jì)的分戶水箱溫度范圍包括了其中的5個(gè)及以上溫度檔位時(shí)，則相對(duì)應(yīng)的角行程 式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的閥門開度關(guān)系為:< 10°C的溫度區(qū)間與角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的9檔對(duì)應(yīng)、 10 20°C與8檔對(duì)應(yīng)、20 30°C與7檔對(duì)應(yīng)、30 40°C與6檔對(duì)應(yīng)、40 50°C與4檔對(duì) 應(yīng)、50 60°C與2檔對(duì)應(yīng)、60 70°C與1檔對(duì)應(yīng)、> 70°C與0檔對(duì)應(yīng)；當(dāng)溫度范圍包括其中 的4個(gè)及以下溫度檔位時(shí)(不包括>70°C的溫度檔位)，則角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開啟度分 別為9檔、7檔、5檔、3檔(低于4個(gè)溫度檔位的，以高檔位開啟度為優(yōu)先匹配選項(xiàng))；若包含 了 >70°C檔的4個(gè)及以下溫度檔位時(shí)，角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開啟節(jié)點(diǎn)分別為9檔、6檔、3 檔及0檔(低于4個(gè)溫度檔位的，以高檔位開啟度為優(yōu)先匹配選項(xiàng))。以上幾種溫度區(qū)間與 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開啟度的配對(duì)形式，能夠使控制系統(tǒng)在操作上更加智能化、人性化。另外，PLC可編程監(jiān)控主機(jī)監(jiān)測分戶水箱的熱水用水出口端的流量傳感器，若在設(shè) 定周期內(nèi)(可設(shè)定O到60天)，無流量感應(yīng)，則可判斷該分戶水箱無熱水使用記錄，則在換熱 過程中自動(dòng)將該用戶的角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥設(shè)定為0檔位，即關(guān)閉熱量輸入，避免熱量的 不必要損失。
權(quán)利要求1.一種自動(dòng)調(diào)節(jié)熱量分配的太陽能熱水循環(huán)控制系統(tǒng)，包括通過供水主管(1)、下行 循環(huán)主管(2)、分戶支管(3)、回水主管(4)連成換熱回路的太陽能集熱器(5)、循環(huán)水泵(6) 和若干分戶水箱(7)，所述的換熱回路中設(shè)有若干溫度傳感器(8)，所述的循環(huán)水泵(6)、溫 度傳感器(8)分別通過電纜和PLC可編程監(jiān)控主機(jī)(9)相連，其特征在于和所述的分戶水 箱(7)的換熱管的進(jìn)口相連的分戶支管(3)上設(shè)有角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(10)，和所述的分 戶水箱(7)的用水出口相連的用水管路上設(shè)有流量傳感器(11)，所述的角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié) 閥(10)、流量傳感器(11)分別通過電纜和所述的PLC可編程監(jiān)控主機(jī)(9)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)節(jié)熱量分配的太陽能熱水循環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于 兩根下行循環(huán)主管(2)位于底層用戶處的管段通過帶有電磁閥(12)的管路相連，所述的電 磁閥(12)通過電纜和所述的PLC可編程監(jiān)控主機(jī)(9)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動(dòng)調(diào)節(jié)熱量分配的太陽能熱水循環(huán)控制系統(tǒng)，其特 征在于所述的溫度傳感器(8)包括設(shè)于太陽能集熱器(5)上的溫度傳感器、設(shè)于回水主管 (4)上的溫度傳感器、分別設(shè)于分戶水箱(7)的上部和下部的溫度傳器以及設(shè)于和供水主管 (1)相連的下行循環(huán)主管(2)上并且靠近與每戶的分戶支管(3)的連接處的溫度傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)調(diào)節(jié)熱量分配的太陽能熱水循環(huán)控制系統(tǒng)，包括通過供水主管、下行循環(huán)主管、分戶支管、回水主管連成換熱回路的太陽能集熱器、循環(huán)水泵和若干分戶水箱，和分戶水箱的換熱管的進(jìn)口相連的分戶支管上設(shè)有角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，分戶水箱的用水出口端設(shè)有流量傳感器，換熱回路中設(shè)有若干溫度傳感器，循環(huán)水泵、溫度傳感器、角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、流量傳感器分別通過電纜和PLC可編程監(jiān)控主機(jī)相連。本實(shí)用新型通過PLC可編程監(jiān)控主機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測各分戶水箱的熱水溫度及流量，進(jìn)行分析和處理后自動(dòng)調(diào)節(jié)角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開啟度來調(diào)整供給分戶水箱的熱流量，優(yōu)先滿足熱水使用率較大的住戶，使太陽能熱量得到很好的分配和利用。
文檔編號(hào)F24D19/10GK201926029SQ20112001046
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者倪宏演, 崔新明, 廖春波, 李敏妃, 王挺, 范偉 申請(qǐng)人:崔新明