毕业论文（设计）太阳能热水控制系统节能方法.doc

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 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19:00-21:30。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℃）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。一般来说集热器设定的温度值都为一定值，在55~60℃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”。 调节集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慢，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℃，集热器2采用该优化方案： 时间 太阳 辐射量 （MJ/m2) 集热器1产热量 （MJ/m2) 集热器1效率/% 集热器2产热量 (MJ/m2) 集热器2效率/% 集热器2平均出水口温度℃ 时段最低水位设置/% 8:00~9:00 0.955 0.382 38.42 0.603 60.65 40 25 9:00~10:00 1.296 0.594 45.75 0.723 55.78 41 30 10:00~11:00 1.693 0.865 51.09 0.925 54.63 43 40 11:00~12:00 2.209 1.233 55.81 1.157 52.36 56 50 12:00~13:00 2.185 1.212 55.46 1.115 51.01 55 60 13:00~14:00 1.869 1.035 55.36 0.998 53.39 53 70 14:00~15:00 1.317 0.621 47.14 0.759 57.62 41 80 15:00~16:00 0.612 0.108 17.95 0.315 52.36 38 85 16:00~17:00 0.032 0 0 0.016 51.33 35 90 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： 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