毕业论文（设计）太阳能热水控制系统节能方法

1、太阳能热水控制系统节能方法摘 要：随着地球上煤、石油、天然气的储量日益减少，能源危 机逐步显现，环境污染已威胁着人类生态平衡，而太阳能作为取 之不尽，用之不竭的能源，其开发和利用引起科研工作者的广泛 关注。太阳能热水器是一种利用太阳光加热的热水器，不会对环 境造成任何破坏，并且技术成熟、造价低廉，能够给人们提供不 消耗能源、绝对安全的热水，因而广受人们的欢迎。本报告比较 了网络上传统的和新有的太阳能热水控制系统节能方法。关键词：新能源；节能控制1.传统的节能控制方法1.1时间表控制最常见的节能控制方法是利用时间表控制方法，在每天特定的时 间指示热水器完成储水、加热等一系列操作。每天的供水时间为

2、 19:00-21 ：30o 21:45自动开启电磁阀给储罐上水，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、周六晚储罐的目标水位设 定为60%。每天19:00启动循环泵3向用户进行供水；21：30或 供水期间储罐水位降至预定下限值时，关闭循环泵3停止供水。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方式。当太阳能集热器水温t1高于储罐水温一定值（可设定，现 值为5°c）时，启动循环泵1运行20分钟，将太阳能集热器内 的热水置换到储罐内，然后停歇10分钟。

3、一般来说集热器设定 的温度值都为一定值，在5560°c之间。1.2存在的问题若加热工作时间为全天24小时，在凌晨等用水量低谷期对 水反复加热或供水过多会造成能量和资源损失。另外由于集热器 设定的温度为一定值，在阴天等太阳光辐射较弱的时候系统集热 效率会十分低下，甚至会有无法产生热水的状况；而在太阳光辐 射较强的时候，定温进水泵会频繁的开关来为系统提供满足温度 条件的热水，但当其他因素导致太阳辐射降低时，集热器的能量 获取量减少，温差循环以保证水温的方式也无法进行，也就是说 辐射较强的太阳能也无法充分利用。以上的情况都会使热水器启 动辅助加热装置，从而使能源消耗不再“绿色”。2.调节集

4、热器出水温度的新节能方法2.1介绍在参考文献1中可知集热器效率可由集热器温升速率和太 阳辐照度近似评估。而在一定条件下集热器的温度越高散热越 快，效率也就越低。在系统中水量较少时，应以提高效率为主， 尽可能多获得热水；在系统中水量充足时，应以提高水温为主， 尽可能获得温度高的热水。该方法在太阳辐射较低时调低集热器出水口温度，因为此时在集热器效率取最大值时温度较低，可以 显著提升集热器效率，同时降低储水箱的最低水位设置，因为获 取的太阳能速率幔，较少的水能够升到较高的温度，并且减少热 量损失；在太阳辐射较高时调高集热器出水口温度，此时在集热 器效率取最大值时温度较高，不仅能提升系统的效率还能获得

5、温 度更高的热水，同时提高储水箱的最低水位设置，能够获得更多 的热水。2.2实验有关的实验数据如下表所示，其中集热器1未采用此优化方案，集热器出水口温度为恒定的45°c,集热器2采用该优化方案：时间太阳辐射量(mj/m )集热器1产热量(mj/m)集热器1效率/%集热器2产热量(mj/m)集热器2效率/%集热器2平均出水口温度°c时段最 低水位 设置/%8:009:000. 9550. 38238. 420. 60360. 6540259:0010:001.2960.59445.750. 72355.78413010:0011:001.6930.86551.090. 925

6、54. 63434011:0012:002. 2091.23355.811. 15752.36565012:0013:002. 1851.21255.461. 11551.01556013:0014:001.8691.03555.360.99853.39537014:0015:001.3170.62147. 140. 75957. 62418015:0016:000. 6120. 10817. 950. 31552.36388516:0017:000. 032000.01651.333590从上述实验结果可以看出，集热器2的效率变化较小，只有 9%,而集热器1效率变化量巨大，甚至在16:00以

7、后无法在仅靠 太阳能的情况下产生热水。且在太阳辐射较弱时集热器2也能保 持较高的效率，节约能量的同时又保持了不错的平均出水口温 度，在太阳辐射较强时集热器2还能比集热器1提供温度更高的 热水。该系统控制框图可简要概括如下：3.结论与传统的时间表控制方法相比，根据日照等因素来控制集热 器的出水温度能节约更多的资源来提升整个系统的效率。且该装 置结构简单，维护方便，实用率极高，有着很好的发展前景，可 广泛应用于未来的太阳能热水控制系统。参考文献："秦永熙，李汪彪，卢宇，管立伟，蔡声镇太阳能中央热水系 统节能控制算法的设计与实现福建师范大学学报(自然科学 版).2013,29 (3)2 杨振东，刘文龙，刘素娟.太阳能热水供给系统的节能控制黑 龙江科技信息.2014(10)3 任飞，秦玉伟.太阳能热水器水位和温度自动控制装置设计.河南科学.2014(3)4 m. pasamontes a, j. d. a i varez a, j. l. guzma n a,j. m. lemos b, m. ber