太阳能与壁挂炉联合使用系统的原理

2020-01-07 17:23:12 53

近年来,燃气壁挂炉代替传统燃煤锅炉已走进千家万户。它污染小、花费少、能源利用率高,深受广大用户青睐。但是天然气属于不可再生资源,人类一直在不断探索高效清洁、可再生或可持续利用资源的研发,而太阳能便是其中一种。相矛盾的是,冬季时太阳能受天气等因素影响,效率很不稳定。因此,单独使用壁挂炉或太阳能都各有优劣,而联合使用两种供热系统则可以做到扬长避短。

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一、系统功能

1.冷热水循环换热

太阳能与壁挂炉系统中分别加装1个太阳能水泵,由单片机控制,通过温度传感器感应温度差,控制系统工作状态,使冷热水进行循环与换热。

2.居民生活用水

太阳能水箱为储热水箱,外接阀门提供生活用水,开启阀门时系统循环关闭,保证对居民热水的供应。

3.太阳能供热

太阳能加热储水箱下层的水,再通过冷热水之间密度的差异使冷热水循环,储水箱出口连接换热水箱,达到采暖供热的目的。

4.地暖供热

温度传感器测量地暖回水温度,得到与换热水箱的温度差,如果达到系统预设的温差,进行水循环,利用太阳能为地暖水加热,达到供热目的;如果没达到预设温差,仍使用天然气加热,保证居民取暖需求。

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二、系统工作原理

系统由单片机控制,包括读取温度值、计算温差、选择工作状态和显示,下面是程序的工作流程。

读取太阳能出水口、换热水箱出水口、地暖回水口温度,设为T1、T2、T3。T1 和T2的温差为△T1,T2与T3的温差为△T2,2号水箱换热水泵为1号泵,换热水箱和壁挂炉间为2号泵,控制冷水从换热水箱和地暖流回太阳能水箱和壁挂炉的电磁阀分别为1号阀和2号阀,它们同时开启或关闭,3号阀为换热水箱和地暖之间的电磁阀,系统开启后温度传感器和LED屏先初始化,之后1号泵开启2min,2号泵开启1min,使管路中的水循环,读取温度与阀门状态并在LED屏显示,完成初始化。

进入主程序,根据△T1和△T2决定工作方式,当△T1<2℃时,设这种状态标志位为0,将1号泵关闭,读取温度差为△T2,若△T2<1℃时,将2号泵关闭,1、2号阀断开,3号阀闭合,工作20min后读取温度值再进行循环,这种工作状态下换热水箱不足以为地暖供热,3号阀切断太阳能和地热的循环,壁挂炉单独供热。若△T2>1℃,2号泵开启,1、2号阀闭合,3号阀断开,读取温度值直到△T2<1℃跳出循环,此状态下换热水箱与地暖换热。

当△T1>8℃时,设这种状态标志位为1,开启1号泵,之后根据△T2决定工作方式,与上述第一种情况一致,当2℃<△T1<8℃时,首先判断标志位,工作方式与标志位相同的情况一致。

系统根据△T1判断工作状态,选择主程序,根据标志位控制1号泵状态,根据△T2来选择工作方式,达到节能目的。

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三、系统组成

针对居民住房结构,系统主要由核心控制系统、循环换热系统、加热系统等组成,对于已铺设管道或住房面积大的用户,可以在系统中增加直径0.5m、高1.5m的换热水箱,起到2种加热系统换热的作用。

四、系统部件

控制系统除去单片机,主要涉及3种器件,温度传感器选用防水传感器、数字输入、体积小、量程大、精度高等特点;循环泵与电磁阀均由单片机控制开启与关闭,水泵工作电压为直流电24V,电磁阀工作电压为直流电12V,均为数字量输出。


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