CN1892147A - 直流式太阳能热水***及其水流控制方法 - Google Patents

直流式太阳能热水***及其水流控制方法 Download PDF

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Abstract

一种直流式太阳能热水***，包括储热水箱、集热器、循环水泵，在集热器出口处置有温度测量仪，循环水泵上连接有流量控制装置。该***水流控制方法，其中，根据预设定的集热器出口处的温度T1控制该***中的循环水泵工作以控制流量，并以此达到对集热器出口处温度的恒定：当集热器出口处的温度T1≥预设定的温度上限T(on)时，由流量控制装置控制循环水泵运转，并根据集热器出口处温度的变化调节循环水泵的流量，使集热器出口处水温恒定为预设定的温度上限T(on)；当集热器出口处的温度T1≤预设定的温度下限T(off)时，流量控制装置停止工作，循环水泵停止运转。本发明能有效提高太阳能热水***的集热效率，其使用寿命长。

Description

直流式太阳能热水***及其水流控制方法
技术领域
本发明属于太阳能应用技术领域，具体涉及一种直流式太阳能热水***及其水流控制方法。
背景技术
现有的直流式太阳能热水***，其水流控制方法是根据集热器出口处预先设定的温度来控制循环水泵的启、停，从而给储热水箱提供热水的。当集热器出口处的温度达到预先设定的温度时，循环水泵开始运转，集热器出口处的温度将逐步上升，之后将远远超过预先设定的温度，持续一段时间后，集热器出口温度又徐徐下降，当集热器的出口温度下降到低于预先设定的温度之后，循环水泵停止运转，太阳能热水***处于闷晒状态，直到集热器出口处的温度≥预先设定的温度时，循环水泵又开始运转，如此周而复始，这就是典型的直流式太阳能热水***的运行方式。
这种直流式热水***的集热效率较高，但存在以下不足之处：
首先，由于太阳的辐射强度是时刻变化的，而进入集热器的水流量恒定不变，这样集热器的出口处水温随着太阳辐照度的高低而变化：当太阳辐照度较高时，集热器的出口处温度高，而循环水泵的供水量不变，这样集热器的出口水温过高，即储热水箱内的实际水温远大于集热器出口处预先设定的温度上限T(on)；而当太阳辐照度降低时，集热器的出口处温度偏低，循环水泵供水量不变，使集热器的出口处水温可能会低于集热器出口处预先设定的温度下限T(off)，从而降低了集热器的集热效率。
另外，由于集热器出口处的温度始终处于变化之中，其变化过程呈抛物线形状，使循环水泵的启、停过于频繁，循环水泵不能连续工作，影响其使用寿命。同时，循环水泵的断续运转使整个太阳能热水***的集热效率下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，提供一种能有效提高***集热效率的直流式太阳能热水器***及其水流控制方法。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是直流式太阳能热水***包括储热水箱、集热器、循环水泵，集热器进水端与循环水泵连接，集热器出水端与储热水箱连接，在集热器出口处置有温度传感器PT1，其中，循环水泵上连接有流量控制装置。
优选的是，所述流量控制装置为受温度测量仪控制的变频器。
该直流式太阳能热水***的水流控制方法，是根据预设定的集热器出口处的温度T1控制该***中的循环水泵工作以控制流量，并以此达到控制集热器出口处的温度T1，达到对集热器出口处温度的恒定：当集热器出口处的温度T1≥预设定的温度上限T(on)时，由流量控制装置控制循环水泵运转，并根据集热器出口处温度的变化调节循环水泵的流量，使集热器出口处水温恒定为预设定的温度上限T(on)；当集热器出口处的温度T1≤预设定的温度下限T(off)时，流量控制装置停止工作，循环水泵停止运转。
优选的是，所述流量控制装置为变频器，当集热器出口处的温度T1≥预设定的温度上限T(on)时，变频器根据集热器出口处温度的变化，通过调节循环水泵的运转频率来调节其流量，使集热器出口处水温恒定为预设定的温度上限T(on)：当集热器出口处温度趋于上升时，变频器提高循环水泵的运转频率，从而加大循环水泵水流的出口流量，使集热器的出口处温度降低；当集热器出口处温度趋于下降时，变频器降低循环水泵的运转频率，从而减少循环水泵水流的出口流量，使集热器出口处温度升高。
本发明通过采用温度及流量双重控制方法，使循环水泵的转速随着太阳辐照度的变化而随之相应变化，从而使进入集热器的水流量与太阳辐照度相适应，使集热器的出口温度保持恒定，最大限度地提高***的集热效率，大大增加了本***的实用性。同时，由于减少了循环水泵启、停次数，也提高了循环水泵的使用寿命。
附图说明
图1为本发明***的结构示意图
图中：1-集热器  2-集热器出水管  3-储热水器  4-集热器进水管  5-止回阀  6-循环水泵  7-变频器  8-温度传感器9-自来水水箱  10-自来水进水管
具体实施方式
以下结合实施例及附图，对本发明作进一步详细叙述。
如图1所示，本发明的直流式太阳能热水***主要包括有储热水箱3、集热器1、循环水泵6，循环水泵6一端与自来水水箱9连接，另一端通过止回阀5与集热器进水管4连接，集热器出水管2与储热水箱3连接，在集热器1的出口处有温度传感器8，其中，循环水泵6上还连接有流量控制装置。流量控制装置优选变频器7。
本发明采用的水流控制方法为：循环水泵6根据预设定的集热器出口处的温度T1以及在流量控制装置的控制下进行工作，即当温度传感器PT1反映出的集热器1出口处的温度T1≥预设定的温度上限T(on)时，由变频器7控制循环水泵6运转，并根据集热器1出口处温度的变化及时调节循环水泵6的流量，使集热器1出口处水温恒定为预设定的温度上限T(on)。其中变频器7的调节方法是：当集热器1出口处温度趋于上升时，提高循环水泵6的运转频率，从而加大循环水泵6水流的出口流量，使集热器1的出口处温度降低；当出口处温度趋于下降时，降低循环水泵6的运转频率，从而减少循环水泵6水流的出口流量，使集热器1的出口处温度升高。当集热器1出口处的温度T1≤预设定的温度下限T(off)时，变频器7停止工作，循环水泵6停止运转。直到集热器1出口处的温度T1≥预设定的温度上限T(on)时，变频器7重新开始控制循环水泵6进行运转，继续向集热器1供水。
温度上限T(on)与温度下限T(off)之间的温度差值的取值范围为2-6℃，优选为3℃。
温度上限T(on)的范围为30-50℃，优选45℃，温度下限T(off)的范围为25-48℃，优选42℃。
实施例1：
如图1所示，为本发明的直流式太阳能热水***。
对于生活热水，预定集热器1出口处温度的温度上限T(on)为45℃，温度下限T(off)为42℃。当由温度传感器PT1所反映出的集热器1出口处的温度值T1≤预设定的温度下限42℃时，由变频器7控制禁止循环水泵6运转；当由温度传感器T1所反映出的集热器1出口处的温度值T1≥预设定的温度上限45℃时，由变频器7控制循环水泵6运转，并根据集热器1出口温度的变化及时调节循环水泵6的运转频率，从而调节循环水泵6的转速和出水流量，使集热器1的出口处水温始终保持恒定为预设定的温度上限45℃。具体的调节原则为：当集热器1出口处温度趋于上升时，提高循环水泵6的运转频率，从而加大循环水泵6水流的出口流量，使集热器1的出口处温度降低；当集热器1出口处温度趋于下降时，降低循环水泵6的运转频率，从而减少循环水泵6的出口流量，使集热器1的出口处温度上升。当遇到日照不足时(太阳光被云层遮挡或其他原因使日照强度下降)，集热器1出口处的温度T1≤预设定的温度下限42℃时，变频器7停止工作，循环水泵6停止向集热器1供水，太阳能热水***处于闷晒状态。当集热器1出口处的温度T1重新恢复到≥预设定的温度上限45℃时，变频器7重新开始控制循环水泵6进行工作，继续向集热器1进行供水。本发明如此不断重复进行加热。
实施例2：
如图1所示，为本发明的直流式太阳能热水***。
对温水游泳池，预定集热器1的出口温度的温度上限T(on)为33℃，温度下限T(off)为30℃。当由温度传感器PT1所反映出的集热器1出口处的温度值T1≤预设定的温度下限30℃时，由变频器7控制禁止循环水泵6工作；当由温度传感器PT1所反映出的集热器1出口处的温度值T1≥预设定的温度上限33℃时，由变频器7控制循环水泵6进行工作，并根据集热器1出口处温度的变化及时调节循环水泵6的运转频率，从而调节循环水泵6的转速和流量，使集热器1的出口处温度始终保持恒定为预设定的温度上限33℃。具体的调节原则为：当集热器1出口处的温度趋于上升时，提高循环水泵6的运转频率，从而加大循环水泵6的出口流量，使集热器1的出口处温度降低；当集热器1的出口处温度趋于下降时，降低循环水泵6的运转频率，从而减少循环水泵6的出口流量，使集热器1的出口处温度上升。当遇到日照不足时(太阳光被云层遮挡或其他原因使日照强度下降)，集热器1出口处的温度T1≤预设定的温度下限30℃时，变频器7停止工作，循环水泵6停止向集热器1供水，太阳能热水***处于闷晒状态，当集热器1出口处的温度T1重新≥预设定的温度上限33℃时，由变频器7重新开始控制循环水泵6进行工作，继续向集热器1进行供水。本发明如此不断重复进行加热。
本发明对集热器1出口处的温度T1即储热水箱3循环进水的温度增加了限制控制。这样，进入储热水箱3的水温趋于恒温，因而可以满足用户不同场合的热水温度要求。选择适当的温度上限T(on)和温度下限T(off)，可充分发挥集热器1的集热效率，因而使整个集热***的使用效率、使用寿命及实用性得到了提高。

Claims (8)

1.一种直流式太阳能热水***，包括储热水箱、集热器、循环水泵，集热器进水端与循环水泵连接，集热器出水端与储热水箱连接，在集热器出口处置有温度测量仪，其特征在于循环水泵上连接有流量控制装置。
2.根据权利要求1所述的直流式太阳能热水***，其特征在于所述流量控制装置为受温度测量仪控制的变频器。
3.根据权利要求1或2所述的直流式太阳能热水***，其特征在于所述温度测量仪为温度传感器PT1。
4.一种直流式太阳能热水***水流控制方法，其特征在于是根据预设定的集热器出口处的温度T1控制该***中的循环水泵工作以控制流量，并以此达到控制集热器出口处的温度T1，达到对集热器出口处温度的恒定：当集热器出口处的温度T1≥预设定的温度上限T(on)时，由流量控制装置控制循环水泵运转，并根据集热器出口处温度的变化调节循环水泵的流量，使集热器出口处水温恒定为预设定的温度上限T(on)；当集热器出口处的温度T1≤预设定的温度下限T(off)时，流量控制装置停止工作，循环水泵停止运转。
5.根据权利要求4所述的直流式太阳能热水***水流控制方法，其特征在于所述流量控制装置为变频器，当集热器出口处的温度T1≥预设定的温度上限T(on)时，变频器根据集热器出口处温度的变化，通过调节循环水泵的运转频率来调节其流量，使集热器出口处水温恒定为预设定的温度上限T(on)：当集热器出口处温度趋于上升时，变频器提高循环水泵的运转频率，从而加大循环水泵水流的出口流量，使集热器的出口处温度降低；当集热器出口处温度趋于下降时，变频器降低循环水泵的运转频率，从而减少循环水泵水流的出口流量，使集热器出口处温度升高。
6.根据权利要求4或5所述的直流式太阳能热水***水流控制方法，其特征在于通过在集热器出口处放置温度传感器PT1来测量集热器出口处的温度。
7.根据权利要求4或5所述的直流式太阳能热水***水流控制方法，其特征在于温度上限T(on)与温度下限T(off)之间的温度差值的取值范围为2-6℃。
8.根据权利要求4或5所述的直流式太阳能热水***水流控制方法，其特征在于温度上限T(on)的范围为30-50℃。温度下限T(off)的范围为25-48℃。
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