一种太阳能工程热水控制系统的制作方法

本实用新型涉及太阳能热水系统领域，尤其是一种太阳能工程热水控制系统。

背景技术：

目前市场上的太阳能工程热水系统都是基于温差循环的控制方式，利用集热器顶部温度和水箱温度做温差循环。

现有技术中的太阳能热水系统的不足之处在于：

(1)由于集热器顶部温度传感器安装位置不佳，实际温度远大于采集温度，不利于集热器的高效率利用；甚至持续高温造成集热器炸管，引发安全问题；

(2)集热循环泵采用定频循环控制，长时间的运行造成能源浪费；

(3)热泵辅助加热系统采用预约定时加热方式，且热泵辅助加热系统与集热器两者各自独立控制，存在同时对水箱进行加热，造成能源浪费。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种能够最大化提升太阳能集热效率、降低循环泵能源消耗的太阳能工程热水控制系统。

本实用新型所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，本实用新型是一种太阳能工程热水控制系统，其特点是：包括集热单元与控制单元，

所述集热单元包括太阳能集热器、热水箱与空气能热泵；

所述太阳能集热器通过换热循环管路和集热循环泵与热水箱连接；所述空气能热泵通过空气能循环管路和空气能循环泵与热水箱连接；

所述控制单元包括控制器、用于太阳能辐射数据监测的总辐射表、设置在太阳能集热器内的集热器温度传感器和设置在热水箱中的水箱温度传感器；总辐射表、集热器温度传感器和水箱温度传感器与控制器电连接；

控制器包括数据处理器、控制集热循环泵启停的变频器ⅰ和控制空气能循环泵启停的热泵控制电路，

总辐射表采集的瞬时辐照量作为集热循环泵的启动必要条件，结合水箱温度传感器和集热器温度传感器测得两处温差，通过变频器ⅰ控制集热循环泵运行；

总辐射表采集的单位时间段内累积辐照量，作为空气能循环泵的启动必要条件，通过热泵控制电路控制空气能循环泵的运行。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，以上所述的太阳能工程热水控制系统中：所述太阳能集热器通过进水管道与出水管道分别连接热水箱的两端形成所述换热循环管路；所述集热循环泵设在进水管道上。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，以上所述的太阳能工程热水控制系统中：所述进水管道与太阳能集热器的底部连接，所述出水管道与热水箱的顶部连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)通过设置总辐射表，使控制器能够通过结合总辐射表采集的辐射数据和集热器温度双重数据进行分析，提高太阳能集热器利用率和安全性能，同时避免单一太阳能集热器温度采集不准，造成对系统的影响；

(2)集热循环泵采用变频循环控制，按照最大设定频率值的变化控制集热循环泵的运行，以达到节能目的；

(3)本系统设置的控制器，能够同时对集热循环泵、空气能循环泵和空气能热泵进行控制，最大化提升太阳能的集热效率，避免集热器和空气能热泵同时对水箱进行加热，造成能源浪费。

附图说明

图1为本实用新型的一种结构示意图；

图中：1.太阳能集热器；2.热水箱；3.空气能热泵；4.集热循环泵；5.空气能循环泵；6.控制器；7.总辐射表；8.集热器温度传感器；9.水箱温度传感器。

具体实施方式

以下进一步描述本实用新型的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本实用新型，而不构成对其权利的限制。

参照图1，一种太阳能工程热水控制系统，包括集热单元与控制单元，

所述集热单元包括太阳能集热器1、热水箱2与空气能热泵3；

所述太阳能集热器1通过换热循环管路和集热循环泵4与热水箱2连接；所述空气能热泵3通过空气能循环管路和空气能循环泵5与热水箱2连接；

所述控制单元包括控制器6、用于太阳能辐射数据监测的总辐射表7、设置在太阳能集热器1内的集热器温度传感器8和设置在热水箱2中的水箱温度传感器9；总辐射表7、集热器温度传感器8和水箱温度传感器9与控制器6电连接；

控制器6包括数据处理器、控制集热循环泵4启停的变频器ⅰ和控制空气能循环泵5启停的热泵控制电路，总辐射表7采集的瞬时辐照量作为集热循环泵4的启动必要条件，结合水箱温度传感器9和集热器温度传感器8测得两处温差，通过变频器ⅰ控制集热循环泵4运行；

总辐射表7采集的单位时间段内累积辐照量，作为空气能循环泵5的启动必要条件，通过热泵控制电路控制空气能循环泵5的运行。

所述太阳能集热器1通过进水管道与出水管道分别连接热水箱2的两端形成所述换热循环管路；所述集热循环泵4设在进水管道上。

所述进水管道与太阳能集热器1的底部连接，所述出水管道与热水箱2的顶部连接。

本系统具体工作过程如下：

(1)集热循环泵4启停：

总辐照表7采集的瞬时辐照量>350w/㎡时，集热循环泵4启动；

在集热循环泵4运行过程中，控制器6检测集热器温度t1和水箱温度t2的温差；

当t1-t2的温差大于温差设定值ⅰ时，控制器6内部变频器ⅰ按照最大设定频率值输出控制集热循环泵4运行；

当t1-t2的温差小于温差设定值ⅰ时，控制器6内部变频器ⅰ按照从最大设定频率值逐渐递减控制集热循环泵4低速运行降低运行流量，以达到节能目的。

当瞬时辐照量<300w/㎡时且t1-t2温差小于温差设定值ⅱ时，集热循环泵4可以停止运行。这样通过采集辐照和太阳能集热器1温度双重数据进行分析，可避免单一集热器温度的采集不准造成对系统的影响。

(2)空气能热泵3启停：

控制器6实时采集总辐照表7辐照，通过逐时采集计算当天白天某一时间段内累积辐照量和热水箱2温度，再判断后续是否需要启动空气能热泵3进行加热。

例如当计算8点-9点时间段累积辐照量大于辐照量设定值ⅲ时，空气能热泵3不启动，优先利用太阳能；当计算8点-9点时间段累积辐照量＜辐照量设定值ⅲ时，由控制器6控制空气能热泵3启动加热。后续再依次判断9点-10点时间段的单位辐照累积值，参照上述逻辑进行判断。

技术特征：

1.一种太阳能工程热水控制系统，其特征在于：包括集热单元与控制单元，

所述集热单元包括太阳能集热器、热水箱与空气能热泵；

所述太阳能集热器通过换热循环管路和集热循环泵与热水箱连接；所述空气能热泵通过空气能循环管路和空气能循环泵与热水箱连接；

所述控制单元包括控制器、用于太阳能辐射数据监测的总辐射表、设置在太阳能集热器内的集热器温度传感器和设置在热水箱中的水箱温度传感器；总辐射表、集热器温度传感器和水箱温度传感器与控制器电连接；

控制器包括数据处理器、控制集热循环泵启停的变频器ⅰ和控制空气能循环泵启停的热泵控制电路，

总辐射表采集的瞬时辐照量作为集热循环泵的启动必要条件，结合水箱温度传感器和集热器温度传感器测得两处温差，通过变频器ⅰ控制集热循环泵运行；

总辐射表采集的单位时间段内累积辐照量，作为空气能循环泵的启动必要条件，通过热泵控制电路控制空气能循环泵的运行。

2.根据权利要求1所述的太阳能工程热水控制系统，其特征在于：所述太阳能集热器通过进水管道与出水管道分别连接热水箱的两端形成所述换热循环管路；所述集热循环泵设在进水管道上。

3.根据权利要求2所述的太阳能工程热水控制系统，其特征在于：所述进水管道与太阳能集热器的底部连接，所述出水管道与热水箱的顶部连接。

技术总结
一种太阳能工程热水控制系统，包括集热单元与控制单元，集热单元包括太阳能集热器、热水箱与空气能热泵；太阳能集热器通过集热循环泵与热水箱连接；空气能热泵通过空气能循环泵与热水箱连接；控制单元包括控制器、总辐射表、集热器温度传感器和水箱温度传感器；总辐射表采集的瞬时辐照量作为集热循环泵的启动必要条件，结合水箱温度传感器和集热器温度传感器测得两处温差，通过变频器Ⅰ控制集热循环泵运行；总辐射表采集的单位时间段内累积辐照量，作为空气能循环泵的启动必要条件，通过热泵控制电路控制空气能循环泵的运行。本系统能够通过控制器同时对集热循环泵和空气能热泵进行控制，最大化提升太阳能集热效率、降低循环泵能源消耗。

技术研发人员：张伟;王文师;季明威
受保护的技术使用者：四季沐歌科技集团有限公司;江苏四季沐歌有限公司;四季沐歌(洛阳)太阳能有限公司
技术研发日：2019.12.30
技术公布日：2020.10.16