一種太陽能採暖控制系統及其控制方法
2023-07-20 10:38:06 1
專利名稱：一種太陽能採暖控制系統及其控制方法
技術領域：
本發明涉及ー種利用太陽能作為熱源的系統及其控制方法，具體涉及ー種太陽能採暖控制系統及其控制方法。
背景技術：
作為供暖設施，需要把一種能源轉換為熱能再給房間供暖。因此節能就要求儘可能地提高能源轉換為熱能的效率，供暖基本上是以煤為主，先把煤的熱量轉換成過熱蒸汽的熱量，再通過熱交換器轉換為熱水熱量，經過暖氣片加熱空氣，產生供暖效果。在經過多次交換以後，存在能源的浪費，且造成環境汙染
發明內容
針對現有技術存在的不足，本發明目的是提供ー種可減少環境汙染、節約能源的太陽能採暖控制系統及其控制方法。為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現本發明的控制系統包括太陽能控制器、太陽能集熱器、帶有輔助加熱裝置的儲熱水箱、位於臥室內的臥室散熱片、位於浴室內且與太陽能集熱器相連接的浴室散熱片、設置在太陽能集熱器供暖管道處的第一供暖循環泵和安裝在儲熱水箱供暖管道處的第二供暖循環泵；在第一供暖循環泵與浴室散熱片之間設有第六控制閥，第一供暖循環泵與臥室散熱片及儲熱水箱之間設有第零控制閥，第零控制閥與儲熱水箱之間設有第一控制閥，第二供暖循環泵與太陽能集熱器及臥室散熱片之間分別設有第五控制閥及第四控制閥，第二供暖循環泵與儲熱水箱之間設有第二控制閥，臥室散熱片與第四控制閥之間的供暖管道和第ニ供暖循環泵與第二控制閥之間的供暖管道之間設有第三控制閥；太陽能集熱器處、儲熱水箱處、臥室處、浴室處、臥室散熱片的其中ー個出口處和臥室散熱片的另外ー個出口處分別設有第零溫度傳感器、第一溫度傳感器、第三溫度傳感器、第四溫度傳感器、第五溫度傳感器和第六溫度傳感器；第零溫度傳感器、第一溫度傳感器、第三溫度傳感器、第四溫度傳感器、第五溫度傳感器和第六溫度傳感器的輸出端分別與太陽能控制器輸入端相連接，太陽能控制器輸出端與第零控制閥、第一控制閥、第二控制閥、第三控制閥、第四控制閥、第五控制閥、第六控制閥、第一供暖循環泵和第二供暖循環泵相連接。上述太陽能控制器還連接有觸控螢幕。用戶可以根據需要在其上設定太陽能集熱器設定供暖溫度、臥室設定溫度T2 (即用戶所需溫度)、浴室設定溫度T9 (即用戶所需溫度)、儲熱水箱設定供暖溫度T和儲熱水箱設定儲熱溫度上述太陽能控制器與第二供暖循環泵之間設有變頻器。變頻器的工作頻率由臥室散熱片的進、出水溫度差確定，當溫度差減小時，變頻器的工作頻率也減小，可控制臥室在很小的溫度範圍內波動，最大程度上滿足人的舒適度。上述太陽能集熱器與第一供暖循環泵之間、第一供暖循環泵與第零控制閥及第六控制閥之間、第二供暖循環泵與第四控制閥及第五控制閥之間分別設有手動閥、第一水通開關、第二水通開關。手動閥、第一水通開關和第二水通開關在本發明的系統工作時，均處於打開狀態，他們的作用是為了維修時進行斷水操作。本發明系統的控制方法，包括以下幾個步驟步驟(I):太陽能控制器將太陽能集熱器設定供暖溫度與第零溫度傳感器檢測的溫度Ttl進行比較，且將臥室設定溫度T2與第三溫度傳感器檢測的溫度T3進行比較，且將浴室設定溫度T9與第四溫度傳感器檢測的溫度T4進行比較，且將儲熱水箱設定供暖溫度
與第一溫度傳感器檢測的溫度T1進行比較；當Ttl，且T3< T2，則太陽能控制器僅控制第一供暖循環泵工作、第零控制閥打開、第三控制閥打開、第二供暖循環泵工作和第五控制閥打開，從而啟動循環ー模式， 然後轉向步驟⑵；當T0,且T4< T9,則太陽能控制器僅控制第一供暖循環泵工作和第六控制閥打開，從而啟動循環四模式，然後轉向步驟(3);當T集熱器〉T。，且T3< T2，且T儲熱器く T1，則太陽能控制器僅控制第二控制閥打開、第二供暖循環泵工作、第四控制閥打開和第一控制閥打開，從而啟動循環ニ模式，然後轉向步驟⑷；步驟⑵直至T3 = T2，循環ー模式停止運行，首先太陽能控制器計算第零溫度傳感器檢測的溫度Ttl與第一溫度傳感器檢測的溫度T1的溫度差值Ttll，再將儲熱水箱設定儲熱溫度T儲熱器儲熱與差值T01進ィ丁比較，當T
儲熱器儲熱く Toi， 則太陽能控制器僅控制第一供暖循環泵工作、第零控制閥打開、第一控制閥打開、第二控制閥打開、第二供暖循環泵工作和第五控制閥打開，從而啟動循環三模式，然後轉向步驟(5)；步驟⑶直至T4 = T9，循環四模式停止運行；步驟⑷直至T3 = T2，循環ニ模式停止運行；步驟(5):直至Tftsws= Ttll，循環三模式停止運行。上述步驟⑴中，當T集熱器> T。，且T3 T1，輔助加熱裝置開始エ作，直至T1，輔助加熱裝置停止工作，則太陽能控制器僅控制第二控制閥打開、第二供暖循環泵工作、第四控制閥打開和第一控制閥打開，從而啟動循環ニ模式，然後轉向步驟
(4)。為本發明的應急供暖方案，從而提高了本系統的適用範圍。上述循環ー模式及循環ニ模式中，太陽能控制器計算出第五溫度傳感器檢測的溫度T5與第六溫度傳感器檢測的溫度T6的溫度差T56，太陽能控制器控制變頻器的工作頻率隨著T56的變小而逐漸減小直至為零。通過這種控制方法可控制臥室在很小的溫度範圍內波動，最大程度上滿足人的舒適度。上述變頻器的工作頻率為額定工作頻率，以此來縮短儲熱時間。本發明的控制系統利用太陽能集熱和輔助加熱供暖，對環境保護及能源節約是顯而易見的；將太陽能集熱器內循環エ質加熱升溫並送至取暖臥室及浴室，減少了能量的多次交換，提高能源的利用效率；本發明不僅可解決廣大農戶的生活用能，減少對環境的汙染，保護生態平衡，而且可以改善居住環境，提高生活質量；本發明當太陽能集熱器的集熱量不足吋，則由輔助加熱裝置補充，當太陽能集熱器的集熱量超過用戶的需熱量時，則將多餘的熱量儲存在儲熱水箱中，本發明的控制系統實際上包括了兩套熱源系統，ー套是太陽能集熱系統，另ー套是輔助熱源系統，太陽能集熱器與儲熱水箱可實現冷熱水的自動交換，從而實現自動儲存熱水，本系統使用後 可充分利用太陽能供暖，同時又節省電能。
圖I為本發明的整體結構示意圖；圖2為本發明的內部結構示意圖；圖3為本發明的電氣連接示意圖。圖中各標號1、太陽能集熱器，2、第一供暖循環泵，3、儲熱水箱，4、第二供暖循環泵，5、臥室散熱片，6、浴室散熱片。
具體實施例方式為使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體實施方式
，進ー步闡述本發明。參見圖I、圖2和圖3，本發明包括太陽能控制器、與太陽能控制器相連接的觸控螢幕、太陽能集熱器I、其內帶有輔助加熱裝置的儲熱水箱3、位於臥室內的臥室散熱片5、位於浴室內且與太陽能集熱器I相連接的浴室散熱片6、安裝在太陽能集熱器I供暖管道處的第一供暖循環泵2和安裝在儲熱水箱3供暖管道處的第二供暖循環泵4。其中，第一供暖循環泵2是增壓泵，流量是恆定的。在觸控螢幕上可以設定太陽能集熱器I設定供暖溫度、臥室設定溫度T2(即用戶所需溫度)、浴室設定溫度T9 (即用戶所需溫度)、儲熱水箱3設定供暖溫度和儲熱水箱3設定儲熱溫度在第一供暖循環泵2與浴室散熱片6之間的供暖管道處設有第六控制閥，第一供暖循環泵2與臥室散熱片5及儲熱水箱3之間的供暖管道處設有第零控制閥，第零控制閥與儲熱水箱3之間的供暖管道處設有第一控制閥，第二供暖循環泵4與太陽能集熱器I及臥室散熱片5之間的供暖管道處分別設有第五控制閥及第四控制閥，第二供暖循環泵4與儲熱水箱3之間的供暖管道處設有第二控制閥，臥室散熱片5與第四控制閥之間的供暖管道和第二供暖循環泵4與第二控制閥之間的供暖管道之間設有第三控制閥。太陽能集熱器I處、儲熱水箱3處、臥室處、浴室處、臥室散熱片5的上出ロ處和臥室散熱片5的下出口處分別設有第零溫度傳感器、第一溫度傳感器、第三溫度傳感器、第四溫度傳感器、第五溫度傳感器和第六溫度傳感器。第零溫度傳感器、第一溫度傳感器、第三溫度傳感器、第四溫度傳感器、第五溫度傳感器和第六溫度傳感器的輸出端分別與太陽能控制器輸入端相連接，太陽能控制器輸出端與第零控制閥、第一控制閥、第二控制閥、第三控制閥、第四控制閥、第五控制閥、第六控制閥、第一供暖循環泵2和變頻器相連接，變頻器的輸出端與第二供暖循環泵4相連接。在太陽能集熱器I與第一供暖循環泵2之間的供暖管道處、第一供暖循環泵2與第零控制閥及第六控制閥之間的供暖管道處、第二供暖循環泵4與第四控制閥及第五控制閥之間的供暖管道處分別設有手動閥、第一水通開關、第二水通開關。手動閥、第一水通開關和第二水通開關，在系統工作狀態時均處於開狀態，他們的作用是為了維修時使用的，進行斷水對某一段修理的。本發明的控制方法，包括以下幾個步驟
步驟(I):太陽能控制器將太陽能集熱器I設定供暖溫度與第零溫度傳感器檢測的溫度Ttl進行比較，且將臥室設定溫度T2與第三溫度傳感器檢測的溫度T3進行比較，且將浴室設定溫度T9與第四溫度傳感器檢測的溫度T4進行比較，且將儲熱水箱3設定供暖溫度與第一溫度傳感器檢測的溫度T1進行比較；當くTtl，且T3 < T2，則太陽能控制器僅控制第一供暖循環泵2工作、第零控制閥打開、第三控制閥打開、第二供暖循環泵4工作和第五控制閥打開，散熱後的低溫水送入太陽能集熱器1，如此往 復循環，從而啟動循環ー模式(太陽能集熱器I對臥室散熱片5供熱)，然後轉向步驟⑵；當く T0,且T4 < T9,則太陽能控制器僅控制第一供暖循環泵2工作和第六控制閥打開，散熱後的低溫水送入太陽能集熱器1，如此往復循環，從而啟動循環四模式(太陽能集熱器I對浴室散熱片6供熱)，然後轉向步驟(3)；當T集熱器〉T。，且T3< T2，且く T1，則太陽能控制器僅控制第二控制閥打開、第二供暖循環泵4工作、第四控制閥打開和第一控制閥打開，散熱後的低溫水送入蓄熱水箱，如此往復循環，從而啟動循環ニ模式(當陽光不充足時或陰天時，儲熱水箱3對臥室散熱片5供熱)，然後轉向步驟⑷；當T集熱器〉T0,且T3< T2,且T儲熱器〉T1，輔助加熱裝置(即啟動應急供暖方案)開始工作，直至T1，輔助加熱裝置停止工作，則太陽能控制器僅控制第二控制閥打開、第二供暖循環泵4工作、第四控制閥打開和第一控制閥打開，從而啟動循環ニ模式，然後轉向步驟⑷；步驟⑵直至T3 = T2，循環ー模式停止運行，首先太陽能控制器計算第零溫度傳感器檢測的溫度Ttl與第一溫度傳感器檢測的溫度T1的溫度值差Ttll,再將儲熱水箱3設定儲熱溫度與差值Ttll進行比較，當■く Ttll，則太陽能控制器僅控制第一供暖循環泵2工作，第零控制閥打開、第一控制閥打開、第二控制閥打開、第二供暖循環泵4工作和第五控制閥打開，散熱後的低溫水送入太陽能集熱器1，如此往復循環，從而啟動循環三模式(當太陽能集熱器I的集熱量超過用戶所需熱量即臥室不需要供暖時，則將多餘的熱量儲存在儲熱水箱3中，太陽能集熱器I與儲熱水箱3可實現冷熱水的自動交換，從而實現自動儲存熱水)，然後轉向步驟(5)；步驟⑶直至T4 = T9,循環四模式停止運行；步驟⑷直至T3 = T2，循環ニ模式停止運行；步驟(5):直至Ttll，循環三模式停止運行。在循環ー模式及循環ニ模式中，第二供暖循環泵4的流量由變頻器控制，採用エ頻啟動模式，變頻調速方式運行，變頻調速頻率依據臥室散熱片5的進(出)水溫度T5與出(進)水溫度T6的差值，當T5與T6的差值T56變小吋，說明臥室的溫度T3在逐步上升至設定溫度T2，與此同時變頻器的頻率也在逐步減小，從而第二供暖循環泵4的流量也在逐步降低，直至T3 = T2時，第二供暖循環泵4流量為零。通過這種控制方法可控制臥室在很小的溫度範圍內波動，最大程度上滿足人的舒適度。在循環三模式中，系統是採取エ頻的方式工作，第二供暖循環泵4是全速運行，以此來縮短儲熱時間。以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變 化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
1.一種太陽能採暖控制系統，其特徵在於，包括太陽能控制器、太陽能集熱器、帶有輔助加熱裝置的儲熱水箱、位於臥室內的臥室散熱片、位於浴室內且與太陽能集熱器相連接的浴室散熱片、設置在太陽能集熱器供暖管道處的第一供暖循環泵和安裝在儲熱水箱供暖管道處的第二供暖循環泵； 在所述第一供暖循環泵與浴室散熱片之間設有第六控制閥，第一供暖循環泵與臥室散熱片及儲熱水箱之間設有第零控制閥，所述第零控制閥與儲熱水箱之間設有第一控制閥，所述第二供暖循環泵與太陽能集熱器及臥室散熱片之間分別設有第五控 制閥及第四控制閥，所述第二供暖循環泵與儲熱水箱之間設有第二控制閥，所述臥室散熱片與第四控制閥之間的供暖管道和第二供暖循環泵與第二控制閥之間的供暖管道之間設有第三控制閥； 所述太陽能集熱器處、儲熱水箱處、臥室處、浴室處、臥室散熱片的其中ー個出口處和臥室散熱片的另外ー個出口處分別設有第零溫度傳感器、第一溫度傳感器、第三溫度傳感器、第四溫度傳感器、第五溫度傳感器和第六溫度傳感器； 所述第零溫度傳感器、第一溫度傳感器、第三溫度傳感器、第四溫度傳感器、第五溫度傳感器和第六溫度傳感器的輸出端分別與太陽能控制器輸入端相連接，所述太陽能控制器輸出端與第零控制閥、第一控制閥、第二控制閥、第三控制閥、第四控制閥、第五控制閥、第六控制閥、第一供暖循環泵和第二供暖循環泵相連接。
2.根據權利要求I所述的太陽能採暖控制系統，其特徵在於，所述太陽能控制器還連接有觸控螢幕。
3.根據權利要求2所述的太陽能採暖控制系統，其特徵在於，所述太陽能控制器與第ニ供暖循環泵之間設有變頻器。
4.根據權利要求I至3任意一項所述的太陽能採暖控制系統，其特徵在於，所述太陽能集熱器與第一供暖循環泵之間、第一供暖循環泵與第零控制閥及第六控制閥之間、第二供暖循環泵與第四控制閥及第五控制閥之間分別設有手動閥、第一水通開關、第二水通開關。
5.根據權利要求3所述系統的控制方法，其特徵在於，包括以下幾個步驟 步驟(I):所述太陽能控制器將太陽能集熱器設定供暖溫度與第零溫度傳感器檢測的溫度Ttl進行比較，且將臥室設定溫度T2與第三溫度傳感器檢測的溫度T3進行比較，且將浴室設定溫度T9與第四溫度傳感器檢測的溫度T4進行比較，且將儲熱水箱設定供暖溫度與第一溫度傳感器檢測的溫度T1進行比較； 當Ttl，且T3 < T2，則此時太陽能控制器僅控制第一供暖循環泵工作、第零控制閥打開、第三控制閥打開、第二供暖循環泵工作和第五控制閥打開，從而啟動循環ー模式，然後轉向步驟⑵； 當T0,且T4 TQ，iT3 < T2，且T1，則此時太陽能控制器僅控制第二控制閥打開、第二供暖循環泵工作、第四控制閥打開和第一控制閥打開，從而啟動循環ニ模式，然後轉向步驟⑷； 步驟(2):直至T3 = T2，循環ー模式停止運行，首先所述太陽能控制器計算第零溫度傳感器檢測的溫度Ttl與第一溫度傳感器檢測的溫度T1的溫度差值Ttll，再將儲熱水箱設定儲熱溫度儲熱與差值Ttll進行比較，當T儲熱器儲熱く Tcil,則此時太陽能控制器僅控制第一供暖循環泵工作、第零控制閥打開、第一控制閥打開、第二控制閥打開、第二供暖循環泵工作和第五控制閥打開，從而啟動循環三模式，然後轉向步驟(5)； 步驟⑶直至T4 = T9，循環四模式停止運行； 步驟(4):直至T3 = T2，循環ニ模式停止運行； 步驟(5):直至T織離Ttll,循環三模式停止運行。
6.根據權利要求5所述系統的控制方法，其特徵在於，所述步驟⑴中，當且T3 < T2，且T1，所述輔助加熱裝置開始工作，直至T1，輔助加熱裝置停止工作，則此時太陽能控制器僅控制第二控制閥打開、第二供暖循環泵工作、第四控制閥打開和第一控制閥打開，從而啟動循環ニ模式，然後轉向步驟(4)。
7.根據權利要求6所述系統的控制方法，其特徵在於，所述循環ー模式及循環ニ模式中，所述太陽能控制器計算出第五溫度傳感器檢測的溫度T5與第六溫度傳感器檢測的溫度T6的溫度差T56，太陽能控制器控制變頻器的工作頻率隨著T56的變小而逐漸減小直至為零。
8.根據權利要求6或7所述系統的控制方法，其特徵在於，所述循環三模式中，所述變頻器的工作頻率為額定工作頻率。
全文摘要
本發明公開一種太陽能採暖控制系統及其控制方法，包括控制器、太陽能集熱器、帶輔助加熱裝置的儲熱水箱、散熱片一、散熱片二、第一、第二供暖循環泵；在第一供暖循環泵與散熱片二之間有閥六，第一供暖循環泵與散熱片一及儲熱水箱之間有閥零，第零控制閥與儲熱水箱之間有閥一，第二供暖循環泵與太陽能集熱器及散熱片一之間分別有閥五及閥四，第二供暖循環泵與儲熱水箱之間有閥二，散熱片一與第四控制閥之間和第二供暖循環泵與第二控制閥之間有閥三；太陽能集熱器、儲熱水箱、臥室、浴室和散熱片一兩個出口處分別設有溫度傳感器零、傳感器一、傳感器三、傳感器四和傳感器五及傳感器六。本發明利用太陽能集熱和輔助加熱供暖，保護了環境節約了能源。
文檔編號F24D19/10GK102644957SQ20121009704
公開日2012年8月22日 申請日期2012年3月30日 優先權日2012年3月30日
發明者李一民, 段向軍, 王春峰, 苗建成, 賀道坤, 陳威威, 高寶 申請人:南京信息職業技術學院