太陽能熱水工程控制系統(tǒng)——智能化控制器

　　在太陽能熱水工程中，有一部分要用智能的控制器才能達到工程的自動控制，目前工程專用的控制器也不少，但價格較高，可靠性也有待時間的考驗。本書介紹的是用兩種家用的太陽能控制器來代替工程控制器的方法。家用太陽能控制器，生產(chǎn)批量大，經(jīng)過十幾年的太陽能熱水工程普及的考驗，不斷進步，產(chǎn)品可靠性好，物美價廉，是小型太陽能熱水工程比較合適的控制部件。太陽能熱水工程往往采用分布式的控制方式進行控制，各個部件只負責1～2個方面的管理功能。這樣，便于在使用中控制，也便于一旦出現(xiàn)故障時的排故。

　　1.水溫水位控制器

　　實際上在太陽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)金太陽太陽能控制器該控制器只有水溫和水位兩個主要功能，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，用亮點表示，當水位到達4格時，進水自動停止;當水位退至最低格以下時，控制器啟動進水功能，直到水位升至4格為止。控制器有控制水溫的功能，當按下電加熱鍵時，控制器測定溫度達不到指定溫度時，控制器啟動電加熱器，將水箱中的水加熱到指定溫度;當溫度降下來到設(shè)定溫度以下時，加熱器重新啟動。為了防止電熱器干燒造成系統(tǒng)較大的損失，當水位低于2格時，控制器停止加熱，直到水位超過2格再開始加熱。該控制器還有一些其他的倮護功能。同類的控制器在市面上較容易買到，只要是帶有控制水溫和水位、能夠自動進水和加熱就可以了，其他更多的功能可以暫時不用。只要滿足太陽能工程的溫度和水位控制的需要就行了，至于時間控制的功能則由單獨的時間控制器控制，這樣整個控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較清楚，利于調(diào)試、設(shè)定和故障的排除。

　　(2)西門子至尊型太陽能控制器該控制器功能較多，運行比較可靠。水位、加熱、定時是其主要功能。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，當水位到達4格(100%)時，進水自動停止;當水位退至最低格以下時，控制器啟動進水功能，直到水位升至4格為止。控制器有控制水溫的功能，當按下電加熱鍵時，控制器測定溫度達不到指定溫度時，控制器啟動電加熱器，將水箱中的水加熱到指定溫度，當溫度降到設(shè)定溫度以下時，加熱器重新啟動。為了防止電熱器干燒造成系統(tǒng)較大的損失，當水位低于2格時，控制器停止加熱，并啟動進水功能，直到水位超過3格時再開始加熱。該控制器還有每天三段定時進水和定時加熱的功能及一些其他的保護功能，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。

　　以上兩個類型的控制器，都可以作為小型太陽能工程的主控制器。具有價格低低廉、采購方便、性能穩(wěn)定的優(yōu)點，完全可以使用于小型太陽能工程。

　　2.溫差控制器

　　太陽能工程集熱器水道較長，集熱器的高低也不好控制，為此需要通過循環(huán)來集熱。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，見圖5—29;

　　(2)深圳生產(chǎn)的碧河溫差控制器，見圖5—30;

　　(3)深圳生產(chǎn)的技盛溫差控制器，見圖5—31。

　　這些溫差控制器都有一些附加功能和保護功能，但在太陽能工程上用得較少，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。當集熱器高端的溫度探頭溫度高于水箱底部的溫度，達到設(shè)定的溫差值時，控制器啟動循環(huán)水泵，將集熱器中的熱水泵入水箱中，使得熱交換得以進行。這三種控制器的簡介和調(diào)整方法見第十一章的第五節(jié)。

　　(4)溫差控制器在太陽能工程中的安裝

　　下面以碧河控制器的安裝系統(tǒng)圖來解析溫差控制器的安裝與作用。

　　LC一215B+微電腦溫差控制器，主要通過高低溫傳感器測量的溫差和設(shè)備的溫差、溫差下限回差值來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常閉繼電觸點信號輸出。

　　工作狀態(tài)下，控制器屏幕上總是顯示高溫點溫度T1和低溫點溫度T2間的實際溫度差值，簡稱溫差，用TD表示(TD=T1一T2);“溫差”設(shè)定值表示為TDc;“溫差下限回差”設(shè)定值表示為TDr。

　　當TD≥TDc時，常開點吸合(啟動循環(huán)泵)，常閉點斷開;當TD≤TDc-TDr時，常開點斷開(關(guān)閉循環(huán)泵)，常閉點吸合(見圖5-32)。用常開點控制交流接觸器動作，通過交流接觸器間接控制用電器(如循環(huán)泵)。

　　具備探測溫度偏差矯正功能，可有效解決因長距離信號傳輸發(fā)生測溫數(shù)值不準確、導(dǎo)致設(shè)備控制誤動作問題。

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

　　太陽能熱水循環(huán)應(yīng)用見圖5-33。

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

　　如果用戶希望將溫差控制在超過l0℃時即啟動循環(huán)泵、溫差小于3℃時停止循環(huán)泵工作，則按以下方式進行設(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℃

　　當集熱熱板(T1)水溫已升到60℃、假設(shè)此時儲水箱(T2)水溫為50℃，T1-T2=10℃，兩者溫差(TD)已達到10℃，當溫差大于或等于溫差控制值時(TD≥TDc)，控制器輸出、通過交流接觸器啟動循環(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，整個系統(tǒng)冷熱水礙以循環(huán)流動混合。

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

　　3.時間控制器

　　由于太陽能熱水工程的控制對時間的要求較多，一般的控制器內(nèi)的時間功能往往不能滿足工程對時間上的要求，且出現(xiàn)故障時，排故也比較困難。所以，一般工程型的太陽能熱水器的時間控制以分布式控制為主，一個時間控制器就負責一種時間功能，這樣做雖然看來控制器數(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，價格低廉，功能齊全，運行可靠，更換容易，是太陽能熱水工程中的時間控制器的較好的選擇。這種控制器在國內(nèi)中小城市都能買到，為設(shè)備的運行維護提供了方便。

　　316型多段時間控制器(圖5-34)一般有8～16段的時間控制功能，允許接通電流為10A，可以滿足一般的用電器的直接啟動，比如水泵、電磁閥等。該控制器以一周為最大時間控制因數(shù)，用戶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)了人們的工作習慣和作息習慣。

　　該控制器以一天24h為基本時間控制段，可以設(shè)置10～16段任意的接通和斷開時間，以一個工廠的用水時間為例來說明它：比如，設(shè)定早上7點開機供水，8點關(guān)機;中午12點開機供水，下午2點關(guān)機;晚上6點開機供水，晚上12點關(guān)停止。

　　該種控制器同器具有手動功能。調(diào)節(jié)這類控制墨時，要注意一個較普遍的特性，就是調(diào)節(jié)狀態(tài)時應(yīng)結(jié)合當前的狀態(tài)，使控制器當前的狀態(tài)與設(shè)定的狀態(tài)～致，否則可能會得到完全相反的結(jié)果。比如，假設(shè)當前時間是12:00，我們在控制器中設(shè)定：

　　ON：11:00開關(guān)是接通(ON)狀態(tài)

　　OFF：13:00開關(guān)是斷路(OFF)狀態(tài)

　　這樣在當前時間12:00控制器應(yīng)該在ON狀態(tài)，因此應(yīng)注意最終設(shè)定時應(yīng)該手動將控制器置于0N狀態(tài)后再將指示箭頭置于自動狀態(tài)，見圖5—35。

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