太陽(yáng)能熱水工程控制系統(tǒng)——智能化控制器

　　在太陽(yáng)能熱水工程中，有一部分要用智能的控制器才能達(dá)到工程的自動(dòng)控制，目前工程專(zhuān)用的控制器也不少，但價(jià)格較高，可靠性也有待時(shí)間的考驗(yàn)。本書(shū)介紹的是用兩種家用的太陽(yáng)能控制器來(lái)代替工程控制器的方法。家用太陽(yáng)能控制器，生產(chǎn)批量大，經(jīng)過(guò)十幾年的太陽(yáng)能熱水工程普及的考驗(yàn)，不斷進(jìn)步，產(chǎn)品可靠性好，物美價(jià)廉，是小型太陽(yáng)能熱水工程比較合適的控制部件。太陽(yáng)能熱水工程往往采用分布式的控制方式進(jìn)行控制，各個(gè)部件只負(fù)責(zé)1～2個(gè)方面的管理功能。這樣，便于在使用中控制，也便于一旦出現(xiàn)故障時(shí)的排故。

　　1.水溫水位控制器

　　實(shí)際上在太陽(yáng)能熱水工程控制中主要的是水位和水溫的控制，只要采用具有水溫水位控制功能的控制器就行了。下面介紹兩種控制器。

　　(1)金太陽(yáng)太陽(yáng)能控制器該控制器只有水溫和水位兩個(gè)主要功能，如圖5—27。該控制器配套的是浮子式水位傳感器和獨(dú)立的溫度傳感器，其功能在本章第一節(jié)已經(jīng)作了介紹。該控制器將水的容量分為四格，用亮點(diǎn)表示，當(dāng)水位到達(dá)4格時(shí)，進(jìn)水自動(dòng)停止;當(dāng)水位退至最低格以下時(shí)，控制器啟動(dòng)進(jìn)水功能，直到水位升至4格為止�？刂破饔锌刂扑疁氐墓δ�，當(dāng)按下電加熱鍵時(shí)，控制器測(cè)定溫度達(dá)不到指定溫度時(shí)，控制器啟動(dòng)電加熱器，將水箱中的水加熱到指定溫度;當(dāng)溫度降下來(lái)到設(shè)定溫度以下時(shí)，加熱器重新啟動(dòng)。為了防止電熱器干燒造成系統(tǒng)較大的損失，當(dāng)水位低于2格時(shí)，控制器停止加熱，直到水位超過(guò)2格再開(kāi)始加熱。該控制器還有一些其他的倮護(hù)功能。同類(lèi)的控制器在市面上較容易買(mǎi)到，只要是帶有控制水溫和水位、能夠自動(dòng)進(jìn)水和加熱就可以了，其他更多的功能可以暫時(shí)不用。只要滿(mǎn)足太陽(yáng)能工程的溫度和水位控制的需要就行了，至于時(shí)間控制的功能則由單獨(dú)的時(shí)間控制器控制，這樣整個(gè)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較清楚，利于調(diào)試、設(shè)定和故障的排除。

　　(2)西門(mén)子至尊型太陽(yáng)能控制器該控制器功能較多，運(yùn)行比較可靠。水位、加熱、定時(shí)是其主要功能。如圖5—28，該控制器配套的是導(dǎo)電式水位水溫傳感器，其功能在本章第一節(jié)已經(jīng)作了介紹。該控制器將水的容量分為四格，用百分比表示，當(dāng)水位到達(dá)4格(100%)時(shí)，進(jìn)水自動(dòng)停止;當(dāng)水位退至最低格以下時(shí)，控制器啟動(dòng)進(jìn)水功能，直到水位升至4格為止。控制器有控制水溫的功能，當(dāng)按下電加熱鍵時(shí)，控制器測(cè)定溫度達(dá)不到指定溫度時(shí)，控制器啟動(dòng)電加熱器，將水箱中的水加熱到指定溫度，當(dāng)溫度降到設(shè)定溫度以下時(shí)，加熱器重新啟動(dòng)。為了防止電熱器干燒造成系統(tǒng)較大的損失，當(dāng)水位低于2格時(shí)，控制器停止加熱，并啟動(dòng)進(jìn)水功能，直到水位超過(guò)3格時(shí)再開(kāi)始加熱。該控制器還有每天三段定時(shí)進(jìn)水和定時(shí)加熱的功能及一些其他的保護(hù)功能，是一種功能比較齊全的、抗干擾等性能比較穩(wěn)定、質(zhì)量比較好的控制器。

　　實(shí)際上市面上只要是具有水位和加熱關(guān)聯(lián)的智能控制器，只要可靠，都可以采用。

　　以上兩個(gè)類(lèi)型的控制器，都可以作為小型太陽(yáng)能工程的主控制器。具有價(jià)格低低廉、采購(gòu)方便、性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，完全可以使用于小型太陽(yáng)能工程。

　　2.溫差控制器

　　太陽(yáng)能工程集熱器水道較長(zhǎng)，集熱器的高低也不好控制，為此需要通過(guò)循環(huán)來(lái)集熱。目前常用的溫差控制器有3種：

　　(1)廣州生產(chǎn)的依尼威利溫差控制器，見(jiàn)圖5—29;

　　(2)深圳生產(chǎn)的碧河溫差控制器，見(jiàn)圖5—30;

　　(3)深圳生產(chǎn)的技盛溫差控制器，見(jiàn)圖5—31。

　　這些溫差控制器都有一些附加功能和保護(hù)功能，但在太陽(yáng)能工程上用得較少，主要是使用它的溫差功能，其溫差值都是可以調(diào)整的，也都具有回差調(diào)整功能。當(dāng)集熱器高端的溫度探頭溫度高于水箱底部的溫度，達(dá)到設(shè)定的溫差值時(shí)，控制器啟動(dòng)循環(huán)水泵，將集熱器中的熱水泵入水箱中，使得熱交換得以進(jìn)行。這三種控制器的簡(jiǎn)介和調(diào)整方法見(jiàn)第十一章的第五節(jié)。

　　(4)溫差控制器在太陽(yáng)能工程中的安裝

　　下面以碧河控制器的安裝系統(tǒng)圖來(lái)解析溫差控制器的安裝與作用。

　　LC一215B+微電腦溫差控制器，主要通過(guò)高低溫傳感器測(cè)量的溫差和設(shè)備的溫差、溫差下限回差值來(lái)使冷熱水混合以保持水溫恒定。兩條熱敏電阻式溫度傳感器常開(kāi)常閉繼電觸點(diǎn)信號(hào)輸出。

　　工作狀態(tài)下，控制器屏幕上總是顯示高溫點(diǎn)溫度T1和低溫點(diǎn)溫度T2間的實(shí)際溫度差值，簡(jiǎn)稱(chēng)溫差，用TD表示(TD=T1一T2);“溫差”設(shè)定值表示為T(mén)Dc;“溫差下限回差”設(shè)定值表示為T(mén)Dr。

　　當(dāng)TD≥TDc時(shí)，常開(kāi)點(diǎn)吸合(啟動(dòng)循環(huán)泵)，常閉點(diǎn)斷開(kāi);當(dāng)TD≤TDc-TDr時(shí)，常開(kāi)點(diǎn)斷開(kāi)(關(guān)閉循環(huán)泵)，常閉點(diǎn)吸合(見(jiàn)圖5-32)。用常開(kāi)點(diǎn)控制交流接觸器動(dòng)作，通過(guò)交流接觸器間接控制用電器(如循環(huán)泵)。

　　具備探測(cè)溫度偏差矯正功能，可有效解決因長(zhǎng)距離信號(hào)傳輸發(fā)生測(cè)溫?cái)?shù)值不準(zhǔn)確、導(dǎo)致設(shè)備控制誤動(dòng)作問(wèn)題。

　　具備掉電保持記憶功能，當(dāng)設(shè)備電源斷電后，再來(lái)電時(shí)，所有已設(shè)置參數(shù)均可保持不變，免除用戶(hù)每次停電后需重新設(shè)置的不便。

　　太陽(yáng)能熱水循環(huán)應(yīng)用見(jiàn)圖5-33。

　　將高溫傳感器接在集熱板上(T1)、低溫傳感器接在儲(chǔ)水箱上(T2)，完成電氣連接后，接通電源、控制器屏幕顯示高溫點(diǎn)與低溫點(diǎn)之間的溫度差，簡(jiǎn)稱(chēng)溫差。

　　如果用戶(hù)希望將溫差控制在超過(guò)l0℃時(shí)即啟動(dòng)循環(huán)泵、溫差小于3℃時(shí)停止循環(huán)泵工作，則按以下方式進(jìn)行設(shè)定：

　　(1)首先設(shè)定“溫差”控制值(TDc為10℃);

　　(2)其次設(shè)定“溫差下限回差值”(TDr)為(10℃-3℃)=7℃

　　當(dāng)集熱熱板(T1)水溫已升到60℃、假設(shè)此時(shí)儲(chǔ)水箱(T2)水溫為50℃，T1-T2=10℃，兩者溫差(TD)已達(dá)到10℃，當(dāng)溫差大于或等于溫差控制值時(shí)(TD≥TDc)，控制器輸出、通過(guò)交流接觸器啟動(dòng)循環(huán)泵，將水箱水(低溫水)打向集熱板，集熱板水(高溫水)則流向水箱，整個(gè)系統(tǒng)冷熱水礙以循環(huán)流動(dòng)混合。

　　漸漸地，集熱板水溫與水箱水溫經(jīng)過(guò)強(qiáng)制循環(huán)后趨近一致，兩點(diǎn)間的溫度差值越來(lái)越小，當(dāng)減小的量值小于7℃時(shí)，即TD<(TDc-TDr)時(shí).檸制器停止輸出，循環(huán)泵關(guān)閉。

　　3.時(shí)間控制器

　　由于太陽(yáng)能熱水工程的控制對(duì)時(shí)間的要求較多，一般的控制器內(nèi)的時(shí)間功能往往不能滿(mǎn)足工程對(duì)時(shí)間上的要求，且出現(xiàn)故障時(shí)，排故也比較困難。所以，一般工程型的太陽(yáng)能熱水器的時(shí)間控制以分布式控制為主，一個(gè)時(shí)間控制器就負(fù)責(zé)一種時(shí)間功能，這樣做雖然看來(lái)控制器數(shù)量多了，但由于選用了大批量生產(chǎn)的316貼膜芯片的控制器，價(jià)格低廉，功能齊全，運(yùn)行可靠，更換容易，是太陽(yáng)能熱水工程中的時(shí)間控制器的較好的選擇。這種控制器在國(guó)內(nèi)中小城市都能買(mǎi)到，為設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)提供了方便。

　　316型多段時(shí)間控制器(圖5-34)一般有8～16段的時(shí)間控制功能，允許接通電流為10A，可以滿(mǎn)足一般的用電器的直接啟動(dòng)，比如水泵、電磁閥等。該控制器以一周為最大時(shí)間控制因數(shù)，用戶(hù)可以選定一周的用電日模式，比如，星期一、三、五、日，星期一至星期五，星期一至星期日等，基本上適應(yīng)了人們的工作習(xí)慣和作息習(xí)慣。

　　該控制器以一天24h為基本時(shí)間控制段，可以設(shè)置10～16段任意的接通和斷開(kāi)時(shí)間，以一個(gè)工廠(chǎng)的用水時(shí)間為例來(lái)說(shuō)明它：比如，設(shè)定早上7點(diǎn)開(kāi)機(jī)供水，8點(diǎn)關(guān)機(jī);中午12點(diǎn)開(kāi)機(jī)供水，下午2點(diǎn)關(guān)機(jī);晚上6點(diǎn)開(kāi)機(jī)供水，晚上12點(diǎn)關(guān)停止。

　　該種控制器同器具有手動(dòng)功能。調(diào)節(jié)這類(lèi)控制墨時(shí)，要注意一個(gè)較普遍的特性，就是調(diào)節(jié)狀態(tài)時(shí)應(yīng)結(jié)合當(dāng)前的狀態(tài)，使控制器當(dāng)前的狀態(tài)與設(shè)定的狀態(tài)～致，否則可能會(huì)得到完全相反的結(jié)果。比如，假設(shè)當(dāng)前時(shí)間是12:00，我們?cè)诳刂破髦性O(shè)定：

　　ON：11:00開(kāi)關(guān)是接通(ON)狀態(tài)

　　OFF：13:00開(kāi)關(guān)是斷路(OFF)狀態(tài)

　　這樣在當(dāng)前時(shí)間12:00控制器應(yīng)該在ON狀態(tài)，因此應(yīng)注意最終設(shè)定時(shí)應(yīng)該手動(dòng)將控制器置于0N狀態(tài)后再將指示箭頭置于自動(dòng)狀態(tài)，見(jiàn)圖5—35。

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