大型太陽(yáng)能熱水工程的技術(shù)利用
【大型太陽(yáng)能熱水工程的技術(shù)利用】
大型太陽(yáng)能熱水工程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì):太陽(yáng)能工程熱利用是新興的產(chǎn)業(yè)，是現(xiàn)代控制技術(shù)和最新太陽(yáng)能熱利用技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。大型太陽(yáng)能熱水工程能夠在更大規(guī)模和應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮綠色能源的突出特點(diǎn)。
太陽(yáng)能工程熱利用是新興的產(chǎn)業(yè)，是現(xiàn)代控制技術(shù)和最新太陽(yáng)能熱利用技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。與家用太陽(yáng)能熱水器相比，大型太陽(yáng)能熱水工程能夠在更大規(guī)模和應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮綠色能源的突出特點(diǎn)。隨著太陽(yáng)熱水器系統(tǒng)的不斷發(fā)展，超大采光面積、大噸位儲(chǔ)水箱的大型太陽(yáng)能熱水工程有著越來(lái)越多的使用。目前市場(chǎng)上大型太陽(yáng)能熱水工程的控制系統(tǒng)大部分只具有溫度和水位顯示功能，而且分段顯示，對(duì)溫度的控制即使具有輔助加熱功能。由于加熱時(shí)間不能控制而產(chǎn)生過(guò)燒，從而浪費(fèi)大量的電能。以單片機(jī)為核心的控制器，對(duì)水位實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)量。采用DS12C887實(shí)時(shí)時(shí)鐘，根據(jù)用水時(shí)段和天氣狀況，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上水控制和自動(dòng)電輔助加熱，不僅實(shí)現(xiàn)了時(shí)間、溫度和水位三種參數(shù)實(shí)時(shí)顯示，而且具有時(shí)間設(shè)定、溫度設(shè)定與控制功能。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為核心，輔以水位水溫采集控制系統(tǒng)，充分利用太陽(yáng)能進(jìn)行加熱，同時(shí)考慮到太陽(yáng)能的間歇性自動(dòng)不給進(jìn)行能源轉(zhuǎn)換，有效地啟動(dòng)一種輔助能源進(jìn)行加熱，通過(guò)智能控制達(dá)到全天候不間斷地提供熱水?？刂葡到y(tǒng)主要完成溫度測(cè)量與顯示、水位測(cè)量與顯示、自動(dòng)電輔助加熱、自動(dòng)進(jìn)水等功能。上位機(jī)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2.1 水位檢測(cè)電路
測(cè)量水位有很多種方法，例如電容式、浮球式和靜壓式等。目前浮球式液位檢測(cè)應(yīng)用較多，分段顯示水位有一定的局限性。根據(jù)水位與壓力的關(guān)系，采用測(cè)量壓力間接測(cè)量水位的方法，可以實(shí)現(xiàn)水位的連續(xù)測(cè)量。
系統(tǒng)選擇DX100T系列傳感器中的陶瓷芯體傳感器，測(cè)溫范圍0～120℃，基本滿(mǎn)足太陽(yáng)能熱水器水溫測(cè)量的要求。電源電壓為9 V，輸出值為27 mV。由于采樣值是模擬量，需經(jīng)過(guò)放大和A/D轉(zhuǎn)換后才能輸入單片機(jī)，放大倍數(shù)約為185倍。
2.2 水溫檢測(cè)檢測(cè)電路
水溫傳感器選擇美國(guó)Dallas半導(dǎo)體公司推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器DS18B20，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。該傳感器直接輸出數(shù)字量，可以直接與單片機(jī)的I/O口相連。
2.3 自動(dòng)上水控制電路
系統(tǒng)采用交流電磁閥控制上水。當(dāng)傳感器檢測(cè)到水位低于設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)繼電器得電，電磁閥打開(kāi)，水箱開(kāi)始進(jìn)水;當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)到液位達(dá)到設(shè)定液位時(shí)，單片機(jī)關(guān)閉控制信號(hào)，繼電器失電，電磁閥關(guān)閉。
單片機(jī)輸出經(jīng)過(guò)光控晶閘管MOC3061進(jìn)行隔離，又經(jīng)一級(jí)雙向晶閘管KS驅(qū)動(dòng)后，加在雙向晶閘管的控制級(jí)上，控制雙向晶閘管的導(dǎo)通，進(jìn)而控制上水。
2.4 輔助加熱控制電路
當(dāng)熱水用量較大或天氣不好時(shí)，可以啟用輔助加熱來(lái)提供熱水。在太陽(yáng)能系統(tǒng)中，繼電器輸出是實(shí)現(xiàn)蓄水箱輔助加熱的手段。對(duì)繼電器控制的安全有效是能安全地對(duì)蓄水箱進(jìn)行輔助加熱的保證。通過(guò)IIL117光電隔離器，使晶體管9013導(dǎo)通，控制繼電器工作，從而控制電加熱。
2.5 時(shí)鐘與顯示控制
為了實(shí)現(xiàn)清晨上水以及熱水器24 h供應(yīng)熱水的目的，控制系統(tǒng)必須有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘來(lái)為系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的基準(zhǔn)時(shí)間。在軟件設(shè)計(jì)上則要實(shí)時(shí)的讀出當(dāng)前時(shí)間，同設(shè)定時(shí)間比較，以決定系統(tǒng)的工作狀態(tài)。該系統(tǒng)采用美國(guó)Dallas半導(dǎo)體公司的時(shí)鐘芯片DS12C887。該系統(tǒng)需要顯示水位水溫以及時(shí)間，因此系統(tǒng)采用4位的LED顯示，靜態(tài)工作方式。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)使用C高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，整個(gè)軟件設(shè)計(jì)共有5部分，分別是：主程序、數(shù)據(jù)采集A/D轉(zhuǎn)換程序、控制子程序、鍵盤(pán)判斷子程序及顯示子程序。
【太陽(yáng)能熱水工程驗(yàn)收之分項(xiàng)工程驗(yàn)收】
1、分項(xiàng)工程驗(yàn)收宜根據(jù)工程施工特點(diǎn)分期進(jìn)行。
2、對(duì)影響工程安全和系統(tǒng)性能的工序，必須在本工序驗(yàn)收合格后才能進(jìn)入下一道工序的施工。這些工序包括以下部分：
在屋面太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)施工前，進(jìn)行屋面防水工程的驗(yàn)收;
在貯水箱就位前，進(jìn)行貯水箱承重和固定基座的驗(yàn)收;
在太陽(yáng)能集熱器支架就位前，進(jìn)行支架承重和固定基座的驗(yàn)收;
在建筑管道井封口前，進(jìn)行預(yù)留管路的驗(yàn)收;
太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)電氣預(yù)留管線(xiàn)的驗(yàn)收;
在貯水箱進(jìn)行保溫前，進(jìn)行貯水箱檢漏的驗(yàn)收;
在系統(tǒng)管路保溫前，進(jìn)行管路水壓試驗(yàn);
在隱蔽工程隱蔽前，進(jìn)行施工質(zhì)量驗(yàn)收。
從太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)取出的熱水應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》CJ/T206的規(guī)定。
系統(tǒng)調(diào)試合格后，應(yīng)進(jìn)行性能檢驗(yàn)。
太陽(yáng)能熱水器需要長(zhǎng)年在室外工作，所以安裝使用時(shí)，要把樓房高低、當(dāng)?shù)厮础⑽蓓敔顩r等條件考慮周全，下面是太陽(yáng)能熱水器在不同條件下的應(yīng)用。 一、大城市高樓用戶(hù) 大城市高樓區(qū)距頂層7～8層的居民使用太陽(yáng)能熱水器時(shí)，由于安裝所需管路太長(zhǎng)，可以使用分體
【太陽(yáng)能熱水器不同環(huán)境下的應(yīng)用】
太陽(yáng)能熱水器需要長(zhǎng)年在室外工作，所以安裝使用時(shí)，要把樓房高低、當(dāng)?shù)厮?、屋頂狀況等條件考慮周全，下面是太陽(yáng)能熱水器在不同條件下的應(yīng)用。
一、大城市高樓用戶(hù)
大城市高樓區(qū)距頂層7～8層的居民使用太陽(yáng)能熱水器時(shí)，由于安裝所需管路太長(zhǎng)，可以使用分體式太陽(yáng)能熱水器。但是由于管線(xiàn)要穿越臥室、客廳，便需要對(duì)管線(xiàn)進(jìn)行遮蓋裝飾處理。相對(duì)于中小型城市低樓層來(lái)講，特大城市的高樓區(qū)對(duì)太陽(yáng)能熱水器的產(chǎn)品性能、安裝技術(shù)等提出了更高的要求。同時(shí)，太陽(yáng)能安裝在樓頂上，參差不齊，勢(shì)必影響市容市貌，與物業(yè)管理和市容環(huán)境也難以保持一種和諧的關(guān)系。
二、水源不便地區(qū)
水源不便可分為下列情況：其一是沒(méi)有自來(lái)水。這些地區(qū)一般都有壓水井，使用太陽(yáng)能熱水器時(shí)可以借助水泵上水。另外增設(shè)一個(gè)輔助水箱，與熱水器同一高度或稍高一些，用以?xún)?chǔ)存涼水，以便洗浴時(shí)調(diào)節(jié)水溫。在北方地區(qū)夏日井水較涼，太陽(yáng)能熱水器里熱水的溫度稍低于自來(lái)水地區(qū)亦屬正常。其二是定時(shí)供水。定時(shí)供水區(qū)可以安裝一個(gè)帶浮球閥的涼水箱，與熱水器同一高度或稍高一些，連接上下水嘴，這樣供水時(shí)便可以自動(dòng)上滿(mǎn)水。其三是水壓小。水壓小自來(lái)水就不能進(jìn)入太陽(yáng)能熱水器里，這時(shí)可以借助家用微型水泵上水。其四是水里有泥沙(這種水質(zhì)一般出自流沙層井水)。帶泥沙的水進(jìn)入熱水器后，泥沙沉積在真空管內(nèi)或水箱里，影響太陽(yáng)能熱水器的熱效率和容水量，所以須借助一個(gè)輔助水箱將泥沙沉淀后再上水，或者選用粗濾功能的凈水器也可以達(dá)到去除泥沙的目的。
三、尖頂房用戶(hù)
現(xiàn)在市場(chǎng)上有專(zhuān)為尖頂房設(shè)計(jì)的跨脊式的太陽(yáng)能熱水器，有陽(yáng)臺(tái)的尖頂樓房可以安裝分體式太陽(yáng)能熱水器，不僅完全能達(dá)到普通太陽(yáng)能熱水器的使用效果，而且增加了智能設(shè)計(jì)，操作簡(jiǎn)單。
四、農(nóng)村和中小城鎮(zhèn)
中小城鎮(zhèn)樓層不高，遮擋物少，管線(xiàn)易布置，是使用太陽(yáng)能熱水器的最好地區(qū)。農(nóng)村空氣好，水質(zhì)純，比較適合太陽(yáng)能熱水器的使用，而且農(nóng)村居民極重視與房屋有關(guān)設(shè)施的添置。隨著生活水平的提高，富裕的農(nóng)民追求文明舒適的生活方式，太陽(yáng)能熱水器恰恰滿(mǎn)足了這種要求。尤其是農(nóng)村家庭婦女，辛勤勞作，更需要每天用熱水器洗澡、洗衣、做飯。在新農(nóng)村建設(shè)的熱潮中，太陽(yáng)能不失為小康文明生活的重要標(biāo)志。
五、豪華別墅
如今，擁有私家車(chē)和豪華別墅的人越來(lái)越多，他們對(duì)太陽(yáng)能熱水器的容水量、外觀、運(yùn)行性能和輔助功能等提出了更高的要求，以滿(mǎn)足一日多人次的沖浪浴、盆浴、洗衣、洗涮、溫水沖車(chē)等其他生活用水。在外觀設(shè)計(jì)上，太陽(yáng)能熱水器可做到與別墅的完美結(jié)合;在智能上，實(shí)現(xiàn)了水位水溫顯示、自動(dòng)上水、自動(dòng)加熱、事故自我診斷等功能;在使用上，具有水量大、安全可靠、全天候24小時(shí)熱水供應(yīng)的現(xiàn)代生活方式。擁有者得到的不僅是舒適的享受，也感受到了一種健康的綠色文明。
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