CN102072525B - 主动式太阳能采暖系统自动控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种主动式太阳能采暖系统自动控制方法，该控制模式包括以下步骤：(1)开启电源，并使主动式太阳能采暖系统进入参数设置状态；同时主动式太阳能采暖系统中的自动控制设备的0号控制模块调用变频控制程序，使主动式太阳能采暖系统中的生活用水水泵处于工作状态；(2)对主动式太阳能采暖系统设置下述控制参变量，并保存至自动控制设备的控制模块I中；(3)确认当前系统的控制状态。本发明通过参数设定自动判定工作状态，并通过设置不同的控制参变量来控制供热系统的启闭，同时控制参变量实现不同地域和不同工作月份对系统进行自动控制的要求，实现了在满足建筑物建筑热负荷和采暖舒适度要求的前提条件下，最大限度利用太阳能的目的。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能应用和自动控制技术，尤其涉及主动式太阳能采暖系统自动控制方法。
背景技术
太阳能应用技术主要包括太阳能光-热利用和光-电利用两大技术领域。在太阳能光-热利用技术中很重要的一个分支就是利用太阳能来解决建筑物的采暖(有时包括生活热水)所需热负荷的太阳能采暖技术；太阳能采暖技术又分为主动式采暖技术和被动式太阳能采暖技术(被动式太阳房)。主动式采暖系统主要由太阳能集热系统(太阳集热器或空气集热器)、贮热系统、辅助热源系统和供热系统组成。在主动式太阳能采暖系统中，太阳能集热系统是建筑物所需采暖热负荷的主要能量来源；贮热系统实际上是一个能量均衡分配器，它将太阳能集热系统收集转化来的并供给建筑物在白天采暖所需的热负荷后剩余的热量贮存起来，提供给建筑物在其他时段(例如夜间)使用；辅助热源系统是用来保障在太阳能集热系统供热不足时段内，来满足建筑物的采暖要求和舒适性要求的。供热系统就是用来给建筑物供暖的散热系统，在主动式太阳能采暖系统中，使用地板辐射供暖系统最为理想。众所周知，对同一地点、同一建筑物，就同一天而言，白天所需的热负荷和夜间所需的热负荷就不一样，而且白天晴天和白天阴雪天所需的采暖热负荷也不相同，加之太阳能在不同地域、一年中的不同日期的变化具有很大的不可预知性和确定性，因此，在满足建筑物建筑热负荷和采暖舒适度要求的前提条件下，如何控制主动式太阳能采暖系统自动运行才能实现最大限度利用太阳能的目的是一项亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可实现最大限度利用太阳能的主动式太阳能采暖系统自动控制方法。
为解决上述问题，本发明所述的一种主动式太阳能采暖系统自动控制方法，包括以下步骤：
(1)开启电源，并使主动式太阳能采暖系统进入参数设置状态；同时所述主动式太阳能采暖系统中的自动控制设备的0号控制模块调用变频控制程序，使所述主动式太阳能采暖系统中的生活用水水泵SB5-1或SB5-2处于工作状态；
(2)对所述主动式太阳能采暖系统设置下述控制参变量，并保存至所述自动控制设备的控制模块I中：
a、校准或设置当前的日期D，使所述自动控制设备获得一个参数Dp；所述D的模式为□□年□□月□□日；所述Dp的模式为□□月□□日；
b、输入使用地点的地理纬度Φ、地理经度L和海拔H；所述Φ和所述L的模式均为□□.□度；所述H的模式为□□□□.□□米；
c、输入所述主动式太阳能采暖系统中的太阳集热器阵列的安装方位角γ和倾角β，该γ和β的模式均为□□.□度；
d、校准或设置当前的时钟时间——北京时间T，24小时制，模式HH:MM；
e、校准或设置当地的采暖开始日期Tck和采暖结束日期Tcj，该Tck和Tcj的模式为□□月□□日；
f、设置或更改计时判别参数TJS，其模式为□□□min、设置范围为1min～999min；
g、设置或更改所述主动式太阳能采暖系统中的太阳能热水系统运行的温差控制参数高限值ΔT2，4G，其预设范围为0℃～20℃；温差控制参数低限值ΔT2，4D，其预设范围为0℃～20℃；
h、设置或更改所述主动式太阳能采暖系统中的生活热水水箱内置热交换器运行的温差控制参数高限值ΔT1，3G，其预设范围为5℃～20℃；温差控制参数低限值ΔT1，3D，其预设范围为0℃～10℃；
i、设置或更改所述主动式太阳能采暖系统中的地板辐射采暖恒温水箱内置热交换器运行的温差控制参数高限值ΔT3，5G，其预设范围为5℃～20℃；低限值ΔT3，5D，其预设范围为0℃～10℃；
j、设置或更改所述主动式太阳能采暖系统中的生活热水水箱最低水温控制参数T1SD，其预设范围为30℃～60℃；
k、设置或更改所述生活热水水箱最高水温控制参数T1SG，其预设范围为30℃～F-6℃；
l、设置或更改所述主动式太阳能采暖系统中的采暖恒温水箱夜晚工作状态时最低水温控制参数T5SD1，其预设范围为30℃～55℃；
m、设置或更改所述采暖恒温水箱夜晚工作状态时最高水温控制参数T5SG1，其预设范围为30℃～60℃；
n、设置或更改所述采暖恒温水箱白天晴天工作状态时最低水温控制参数T5SD2，其预设范围为20℃～55℃；
o、设置或更改所述采暖恒温水箱白天晴天工作状态时最高水温控制参数T5SG2，其预设范围为35℃～60℃；
p、设置或更改所述采暖恒温水箱白天阴雪天工作状态时最低水温控制参数T5SD3，其预设范围为30℃～55℃；
q、设置或更改所述采暖恒温水箱白天阴雪天工作状态时最高水温控制参数T5SG3，其预设范围为35℃～60℃；
r、设置或更改所述主动式太阳能采暖系统中的太阳能贮热水箱中热水温度过热控制参数高限值T3G，其预设范围为80℃～F-6℃；热水温度过热控制参数低限值T3D，其预设范围为80℃～T3G-1℃；
s、输入温度信号T1、温度信号T2、温度信号T3、温度信号T4、温度信号T5；
(3)确认当前系统的控制状态：
①所述自动控制设备的控制模块II从所述控制模块I中调用所述Φ、L、H、γ和β，根据所述自动控制设备通过内置在其中的程序，计算出该地点1月～12月份各月代表日在所述太阳集热器阵列上的日出时间TSD、日没时间TSG和当地水的沸点F，并将该参数TSD、TSG和F存储到所述控制模块I中；所述TSD和所述TSG均为北京时间，24小时制，模式HH:MM；所述沸点F的模式为□□.□℃；
②所述自动控制设备中的控制模块X～XIII自动进入运行状态；
所述自动控制设备的控制模块X从所述控制模块I中调用所述温度信号T3、T1、温差控制参数ΔT1，3G、ΔT1，3D和T1SD、T1SG；当T3-T1≥ΔT1，3G且T1＜T1SD时，所述主动式太阳能采暖系统中的热交换器RJQ2的工作循环水泵SB2-1或SB2-2工作；当T3-T1＜ΔT1，3D或T1≥T1SG时，所述工作循环水泵SB2-1或SB2-2停止工作；当T1＜T1SD且T3-T1＜ΔT1，3G时，所述主动式太阳能采暖系统中的电加热DJQ-2工作；当T1≥T1SG或T3-T1≥ΔT1，3G时，所述电加热DJQ-2停止工作；
所述控制模块XI为太阳能贮热水箱补水控制模块，其内设有水位信号SW2-1、水位信号SW 2-2；所述水位信号SW2-1通过设置在所述太阳能贮热水箱上部的水位传感器I获得；所述水位信号SW 2-2通过设置在所述太阳能贮热水箱上部的水位传感器II获得；当所述太阳能贮热水箱的水位低于设定值时，所述水位信号SW2-2给出补水信号，电磁阀DCF-2打开补水；当所述太阳能贮热水箱的水位等于所述设定值时，所述水位信号SW2-1给出水满信号时，所述电磁阀DCF-2关闭停止补水；
所述控制模块XII为采暖恒温水箱补水控制模块，其内设有水位信号SW3-1、水位信号SW3-2；所述水位信号SW3-1通过设置在所述采暖恒温水箱上部的水位传感器III获得；所述水位信号SW3-2通过设置在所述采暖恒温水箱上部的水位传感器IV获得；当所述采暖恒温水箱的水位低于设定值时，所述水位信号SW3-2给出补水信号，电磁阀DCF-3打开补水；当所述采暖恒温水箱的水位等于所述设定值时，所述水位信号SW3-1给出水满信号，所述电磁阀DCF-3关闭停止补水；
所述控制模块XIII为生活热水水箱补水控制模块，其内设有浮球水位信号SW1，该信号通过设置在所述生活热水水箱上部的浮球阀水位传感器获得；当所述生活热水水箱中的水位低于设定值时，所述浮球水位信号SW1给出补水信号，电磁阀DCF-1打开补水；当所述生活热水水箱中的水位等于所述设定值时，所述浮球水位信号SW1给出水满信号，所述电磁阀DCF-1关闭，停止补水；
③所述自动控制设备的控制模块III从所述控制模块I中调用所述Dp、Tck和Tcj，当Tck≤Dp≤Tcj时，则确定当前系统的控制状态为采暖期；所述主动式太阳能采暖系统中的水泵SB4-1或SB4-2自动启动工作，此时，所述自动控制设备中的控制模块IV～VIII进入采暖期参数调用和逻辑运算状态，相应的被控制设备处于采暖期工作状态；
所述自动控制设备的控制模块IV从所述控制模块I中调用所述温度信号T2、温度信号T4、温差控制参数ΔT2，4G和ΔT2，4D、热水温度过热控制参数高限值T3G、热水温度过热控制参数低限值T3D；当T2＜T3G时，若T4-T2≥ΔT2， 4G，所述主动式太阳能采暖系统中的工作循环水泵SB3-1或SB3-2工作，计时器计时，得到TJ值，其模式为□□□min，并存储至所述控制模块I中；若T4-T2＜ΔT2，4D时，所述工作循环水泵SB3-1或SB3-2停止工作，计时器停止工作并清零；当T2≥T3G时，所述工作循环水泵SB3-1或SB3-2将一直停止工作，直至T2＜T3D时，重新进行T4-T2的判定；
所述自动控制设备的控制模块V从所述控制模块I中调用所述T、TSD、TSG、TJ和TJS，当T＜TSD或T＞TSG时，则确定当前系统的工作状态为夜间；当TSD≤T≤TSG且TJ≥TJS时，则确定当前系统的工作状态为白天晴天；当TSD≤T≤TSG且TJ＜TJS时，则确定当前系统的工作状态为白天阴雪天；
其中：
当当前系统的工作状态为夜间时，所述自动控制设备的控制模块VI从所述控制模块I中调用所述温度信号T3、温度信号T5及温差控制参数ΔT3，5G、ΔT3，5D、T5SG1、T5SD1；当T5＜T5SD1且T3-T5≥ΔT3，5G时，所述热交换器RJQ1的工作循环水泵SB1-1或SB1-2工作；当T5≥T5SG1或T3-T5＜ΔT3，5D时，所述工作循环水泵SB1-1或SB1-2停止工作；当T5＜T5SD1且T3-T5＜ΔT3，5G时，所述电加热DJQ-1工作；当T5≥T5SG1或T3-T5≥ΔT3，5G时，所述电加热DJQ-1停止工作；
当当前系统的工作状态为白天晴天时，所述自动控制设备的控制模块VII从所述控制模块I中调用所述温度信号T3、温度信号T5和温差控制参数ΔT3， 5G、ΔT3，5D、T5SG2、T5SD2；当T5＜T5SD2且T3-T5≥ΔT3，5G时，所述主动式太阳能采暖系统中的热交换器RJQ1的工作循环水泵SB1-1或SB1-2工作；当T5≥T5SG2或T3-T5＜ΔT3，5D时，所述工作循环水泵SB1-1或SB1-2停止工作；当T5＜T5SD2且T3-T5＜ΔT3，5G时，所述主动式太阳能采暖系统中的电加热DJQ-1工作；当T5≥T5SG2或T3-T5≥ΔT3，5G时，所述电加热DJQ-1停止工作；
当当前系统的工作状态为白天阴雪天时，所述自动控制设备的控制模块VIII从所述控制模块I中调用所述温度信号T3、温度信号T5和温差控制参数ΔT3，5G、ΔT3，5D、T5SG3、T5SD3；当T5＜T5SD3且T3-T5≥ΔT3，5G时，所述热交换器RJQ1的工作循环水泵SB1-1或SB1-2工作；当T5≥T5SG3或T3-T5＜ΔT3，5D时，所述工作循环水泵SB1-1或SB1-2停止工作；当T5＜T5SD3且T3-T5＜ΔT3，5G时，所述电加热DJQ-1工作；当T5≥T5SG3或T3-T5≥ΔT3，5G时，所述电加热DJQ-1停止工作；
④所述自动控制设备的控制模块III从所述控制模块I中调用所述Dp、Tck和Tcj，当Dp≤Tck或Dp≥Tcj时，则确定当前系统的控制状态为非采暖期；所述水泵SB4-1或所述SB4-2停止工作，此时，所述控制模块IX进入非采暖期参数调用和逻辑运算状态，相应的被控制设备同时处于非采暖期工作状态；
所述自动控制设备的控制模块IX从所述控制模块I中调用所述温度信号T2、温度信号T4和温差控制参数ΔT2，4G和ΔT2，4D、热水温度过热控制参数高限值T3G、热水温度过热控制参数低限值T3D；当T2＜T3G时，若T4-T2≥ΔT2， 4G，所述太阳能热水系统的工作循环水泵SB3-1或SB3-2工作；若T4-T2＜ΔT2， 4D，所述工作循环水泵SB3-1或SB3-2停止工作；当T2≥T3G时，所述工作循环水泵SB3-1或SB3-2将一直停止工作，直至T2＜T3D时，重新进行T4-T2的判定。
所述步骤(2)中的温度信号T1是指所述生活热水水箱的热水温度信号，该温度信号由设置在所述生活热水水箱上部的温度传感器WD1测出。
所述步骤(2)中的温度信号T2是指所述太阳能贮热水箱下部的热水温度信号，该温度信号由设置在所述太阳能贮热水箱下部的温度传感器WD2测出。
所述步骤(2)中的温度信号T3是指所述太阳能贮热水箱上部的热水温度信号，该温度信号由设置在所述太阳能贮热水箱上部的温度传感器WD3测出。
所述步骤(2)中的温度信号T4是指所述太阳集热器阵列出口处的温度信号，该温度信号由设置在屋面所述太阳集热器阵列出口处的温度传感器WD4测出。
所述步骤(2)中的温度信号T5是指所述采暖恒温水箱的水温信号，该温度信号由设置在所述采暖恒温水箱上部的温度传感器WD5测出。
所述步骤(3)中的所述水位传感器II的高度低于所述水位传感器I的高度。
所述步骤(3)中的所述水位传感器IV的高度低于所述水位传感器III高度。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明通过以下的五个层次实现了主动式太阳能采暖系统的自动控制：①将主动式太阳能采暖系统的运行状态从总的方面分为采暖期运行控制状态和非采暖期运行控制状态；通过对北京时间T、日期D、当地的采暖开始日期Tck和采暖结束日期Tcj这几个参量的逻辑运算，自动控制设备识别和判定出主动式太阳能采暖系统应该处于的控制状态是采暖期还是非采暖期，并自动进入相应的控制状态；②在采暖期的运行分为白天晴天、白天阴雪天和夜间三种工作状态，并使用北京时间T、日期D、使用地点的地理纬度Φ、地理经度L、海拔H、太阳集热器阵列的安装方位角γ、倾角β这几个参量，自动控制设备通过内置在其中的程序，计算出该地点1月～12月份各月代表日在太阳集热器阵列上的日出时间TSD和日没时间TSG、当地水的沸点F；再通过对采暖期的TSD和TSG、北京时间T、计时器计时时间量TJ、计时判别参数TJS这几个参量的逻辑运算，识别和判定出主动式太阳能采暖系统应该处于的工作状态是白天晴天、白天阴雪天还是夜间，并自动进入相应的工作状态控制模式；③可对主动式太阳能采暖系统应该处于哪种工作状态进行自动判别，并自动切换到所判定的工作状态来控制系统的运行；④在三种不同的工作状态中，对太阳能供热设备(热交换器)和辅助热源分别设置三组不同的控制参变量来控制它们的启闭，从而实现了在三种工作状态下太阳能供热设备(热交换器)和辅助热源具有三种不同的工作方式，以便达到最大限度利用太阳能的目的；⑤控制参变量可依据主动式太阳能采暖系统的工作地域和工作在一年中采暖期不同的月份进行设置，从而实现不同地域和不同工作月份对系统进行自动控制的要求。
2、在本发明中，在给采暖恒温水箱提供采暖所需的能量时，太阳能供热设备(热交换器)的三种工作状态和辅助热源的三种工作状态都是由(T5，T3)(T5SD1，T5SG1)、(T5SD2，T5SG2)、(T5SD3，T5SG3)和(ΔT3，5D，ΔT3，5G)这五组参变量来控制的；自动控制设备对这五组参变量的逻辑运算方法实现了太阳能供热设备(热交换器)优先工作来提供采暖所需的热量，直至将太阳能贮热水箱中的能量消耗到再无法向采暖恒温水箱提供时，辅助能源才启动的工作状态，从而达到最大限度利用太阳能的目的。
3、在本发明中，在给生活热水水箱提供所需的能量时，太阳能供热设备(热交换器)的三种工作状态和辅助热源的三种工作状态都是由(T5，T3)、(T1SD，T1SG)和(ΔT1，3D，ΔT1，3G)这三组参变量来控制的；自动控制设备对这三组参变量的逻辑运算方法实现了太阳能供热设备(热交换器)优先工作来提供生活热水水箱所需的热量，直至将太阳能贮热水箱中的能量消耗到再无法向生活热水水箱提供时，辅助能源才启动的工作状态，从而达到最大限度利用太阳能的目的。
4、在本发明中，当自动控制设备判定当前为白天晴天时，系统就处于白天晴天工作状态；由于是白天晴天，环境气温较高，加之太阳辐照(直接辐射和散射辐射)的作用使建筑物维护结构的温度较高，所以建筑物本身所需采暖热负荷处于一天中的最小时段内，因此控制太阳能供热设备(热交换器)启闭和控制辅助热源启闭的控制参变量(T5SD2，T5SG2)均设置在最低值。此时，主要由太阳能集热系统来提供建筑物的采暖热负荷，可能出现的热量不足部分由辅助热源系统来补充；由于太阳能供热设备(热交换器)优先工作来提供采暖所需的热量，而使太阳能集热系统所收集到的太阳能不断地被提供给建筑物采暖而被消耗，这样在白天晴天也不会造成太阳能集热系统的温度过高，保证了太阳能集热系统总是工作在较低温度段而使集热器光-热转换效率高，从而达到最大限度利用太阳能的目的。
当系统判定为白天阴雪天时，太阳能集热系统因无法收集太阳能而自动停止运行；当贮热系统贮存的太阳能被消耗到不能再利用后，建筑物所需热负荷自动由辅助能源系统来提供；此时，由于是白天，环境气温较夜间要高，加之太阳辐照(散射辐射)的作用使建筑物维护结构的温度较夜间高，所以建筑物本身所需采暖热负荷要比夜间低，辅助热源系统并不需要按照建筑设计时所需的满负荷状态工作；在白天阴雪天工作状态，控制太阳能供热设备(热交换器)启闭和控制辅助热源启闭的控制参变量(T5SD3，T5SG3)均设置在中间值，从而避免对辅助能源的不必要浪费。
当系统判定为夜间时，太阳能集热系统因无法收集太阳能而自动停止运行，当太阳能贮热水箱贮存的太阳能被消耗到不能再利用后，建筑物所需热负荷自动由辅助能源系统来提供；此时，由于是夜晚，环境气温处于一天中的最低时段，由于没有太阳辐照的作用建筑物维护结构的温度也处于一天中的最低时段，所以建筑物本身所需采暖热负荷处于一天中的最高时段，辅助热源系统需要按照建筑设计时所需的满负荷状态工作；在夜间工作状态，控制太阳能供热设备(热交换器)启闭和控制辅助热源启闭的控制参变量(T5SD1，T5SG1)均设置在高值，从而保证了建筑物在夜间对采暖和舒适度的要求。
因此，本发明在满足建筑物建筑热负荷和采暖舒适度要求的前提条件下，实现了最大限度利用太阳能的目的。
5、本发明采用模糊的数学方法，将采暖期白天的天气状况简单地划分为白天晴天和白天阴雪天两种情况，从而在判断为白天的条件下只对这两种天气状况进行识别，并控制采暖系统进入相应的状态工作。通过该模糊的数学处理方法，既实现了自动控制设备对天气状况的自动识别，又满足了采暖系统在一定的时间段内稳定工作的要求，并与太阳能利用技术的要求相吻合。
具体实施方式
一种主动式太阳能采暖系统自动控制方法，包括以下步骤：
(1)开启电源，并使主动式太阳能采暖系统进入参数设置状态；同时主动式太阳能采暖系统中的自动控制设备的0号控制模块调用变频控制程序，使主动式太阳能采暖系统中的生活用水水泵SB5-1或SB5-2处于工作状态。
(2)对主动式太阳能采暖系统设置下述控制参变量，并保存至自动控制设备的控制模块I中：
a、校准或设置当前的日期D，使自动控制设备获得一个参数Dp；D的模式为□□年□□月□□日；Dp的模式为□□月□□日；
b、输入使用地点的地理纬度Φ、地理经度L和海拔H；Φ和L的模式均为□□.□度；H的模式为□□□□.□□米；
c、输入主动式太阳能采暖系统中的太阳集热器阵列的安装方位角γ和倾角β，该γ和β的模式均为□□.□度；
d、校准或设置当前的时钟时间——北京时间T，24小时制，模式HH:MM；
e、校准或设置当地的采暖开始日期Tck和采暖结束日期Tcj，该Tck和Tcj的模式为□□月□□日；
f、设置或更改计时判别参数TJS，其模式为□□□min、设置范围为1min～999min；
g、设置或更改主动式太阳能采暖系统中的太阳能热水系统运行的温差控制参数高限值ΔT2，4G，其预设范围为0℃～20℃；温差控制参数低限值ΔT2， 4D，其预设范围为0℃～20℃；
h、设置或更改主动式太阳能采暖系统中的生活热水水箱内置热交换器运行的温差控制参数高限值ΔT1，3G，其预设范围为5℃～20℃；温差控制参数低限值ΔT1，3D，其预设范围为0℃～10℃；
i、设置或更改主动式太阳能采暖系统中的地板辐射采暖恒温水箱内置热交换器运行的温差控制参数高限值ΔT3，5G，其预设范围为5℃～20℃；低限值ΔT3，5D，其预设范围为0℃～10℃；
j、设置或更改主动式太阳能采暖系统中的生活热水水箱最低水温控制参数T1SD，其预设范围为30℃～60℃；
k、设置或更改生活热水水箱最高水温控制参数T1SG，其预设范围为30℃～F-6℃；
l、设置或更改主动式太阳能采暖系统中的采暖恒温水箱夜晚工作状态时最低水温控制参数T5SD1，其预设范围为30℃～55℃；
m、设置或更改采暖恒温水箱夜晚工作状态时最高水温控制参数T5SG1，其预设范围为30℃～60℃；
n、设置或更改采暖恒温水箱白天晴天工作状态时最低水温控制参数T5SD2，其预设范围为20℃～55℃；
o、设置或更改采暖恒温水箱白天晴天工作状态时最高水温控制参数T5SG2，其预设范围为35℃～60℃；
p、设置或更改采暖恒温水箱白天阴雪天工作状态时最低水温控制参数T5SD3，其预设范围为30℃～55℃；
q、设置或更改采暖恒温水箱白天阴雪天工作状态时最高水温控制参数T5SG3，其预设范围为35℃～60℃；
r、设置或更改主动式太阳能采暖系统中的太阳能贮热水箱中热水温度过热控制参数高限值T3G，其预设范围为80℃～F-6℃；热水温度过热控制参数低限值T3D，其预设范围为80℃～T3G-1℃；
s、输入温度信号T1、温度信号T2、温度信号T3、温度信号T4、温度信号T5。
其中：
温度信号T1是指生活热水水箱的热水温度信号，该温度信号由设置在生活热水水箱上部的温度传感器WD1测出；温度信号T2是指太阳能贮热水箱下部的热水温度信号，该温度信号由设置在太阳能贮热水箱下部的温度传感器WD2测出；温度信号T3是指太阳能贮热水箱上部的热水温度信号，该温度信号由设置在太阳能贮热水箱上部的温度传感器WD3测出；温度信号T4是指太阳集热器阵列出口处的温度信号，该温度信号由设置在屋面太阳集热器阵列出口处的温度传感器WD4测出；温度信号T5是指采暖恒温水箱的水温信号，该温度信号由设置在采暖恒温水箱上部的温度传感器WD5测出。
(3)确认当前系统的控制状态：
①自动控制设备的控制模块II从控制模块I中调用Φ、L、H、γ和β，根据自动控制设备通过内置在其中的程序，计算出该地点1月～12月份各月代表日在太阳集热器阵列上的日出时间TSD、日没时间TSG和当地水的沸点F，并将该参数TSD、TSG和F存储到控制模块I中。
其中：TSD和TSG均为北京时间，24小时制，模式HH:MM；沸点F的模式为□□.□℃。
②所述自动控制设备中的控制模块X～XIII自动进入运行状态：
自动控制设备的控制模块X从控制模块I中调用温度信号T3、T1、温差控制参数ΔT1，3G、ΔT1，3D和T1SD、T1SG。当T3-T1≥ΔT1，3G且T1＜T1SD时，主动式太阳能采暖系统中的热交换器RJQ2的工作循环水泵SB2-1或SB2-2工作；当T3-T1＜ΔT1，3D或T1≥T1SG时，工作循环水泵SB2-1或SB2-2停止工作；当T1＜T1SD且T3-T1＜ΔT1，3G时，主动式太阳能采暖系统中的电加热DJQ-2工作；当T1≥T1SG或T3-T1≥ΔT1，3G时，电加热DJQ-2停止工作。
控制模块XI为太阳能贮热水箱补水控制模块，其内设有水位信号SW2-1、水位信号SW 2-2；水位信号SW2-1通过设置在太阳能贮热水箱上部的水位传感器I获得；水位信号SW 2-2通过设置在所述太阳能贮热水箱上部的水位传感器II获得；水位传感器II的高度低于水位传感器I的高度。当太阳能贮热水箱的水位低于设定值时，水位信号SW2-2给出补水信号，电磁阀DCF-2打开补水；当太阳能贮热水箱的水位等于设定值时，水位信号SW2-1给出水满信号时，电磁阀DCF-2关闭停止补水。
控制模块XII为采暖恒温水箱补水控制模块，其内设有水位信号SW3-1、水位信号SW3-2；水位信号SW3-1通过设置在采暖恒温水箱上部的水位传感器III获得；水位信号SW3-2通过设置在采暖恒温水箱上部的水位传感器IV获得；水位传感器IV的高度低于水位传感器III高度。当采暖恒温水箱的水位低于设定值时，水位信号SW3-2给出补水信号，电磁阀DCF-3打开补水；当采暖恒温水箱的水位等于设定值时，水位信号SW3-1给出水满信号，电磁阀DCF-3关闭停止补水。
控制模块XIII为生活热水水箱补水控制模块，其内设有浮球水位信号SW1，该信号通过设置在生活热水水箱上部的浮球阀水位传感器获得。当生活热水水箱中的水位低于设定值时，浮球水位信号SW1给出补水信号，电磁阀DCF-1打开补水；当生活热水水箱中的水位等于设定值时，浮球水位信号SW1给出水满信号，电磁阀DCF-1关闭，停止补水。
③自动控制设备的控制模块III从控制模块I中调用Dp、Tck和Tcj，当Tck≤Dp≤Tcj时，则确定当前系统的控制状态为采暖期；主动式太阳能采暖系统中的水泵SB4-1或SB4-2自动启动工作，给主动式太阳能采暖系统中的地板辐射采暖管管网供采暖热水；此时，自动控制设备中的控制模块IV～VIII进入采暖期参数调用和逻辑运算状态，相应的被控制设备处于采暖期工作状态。
自动控制设备的控制模块IV从控制模块I中调用温度信号T2、温度信号T4、温差控制参数ΔT2，4G和ΔT2，4D、热水温度过热控制参数高限值T3G、热水温度过热控制参数低限值T3D。当T2＜T3G时，若T4-T2≥ΔT2，4G，主动式太阳能采暖系统中的工作循环水泵SB3-1或SB3-2工作，计时器计时，得到TJ值，其模式为□□□min，并存储至所述控制模块I中；若T4-T2＜ΔT2，4D时，工作循环水泵SB3-1或SB3-2停止工作，计时器停止工作并清零；当T2≥T3G时，自动控制设备将太阳能贮热水箱识别为过热状态，此时工作循环水泵SB3-1或SB3-2将一直停止工作，直至T2＜T3D时，自动控制设备解除对太阳能贮热水箱过热状态的识别，并重新进行T4-T2的判定。
自动控制设备的控制模块V从控制模块I中调用T、TSD、TSG、TJ和TJS。当T＜TSD或T＞TSG时，则确定当前系统的工作状态为夜间；当TSD≤T≤TSG且TJ≥TJS时，则确定当前系统的工作状态为白天晴天；当TSD≤T≤TSG且TJ＜TJS时，则确定当前系统的工作状态为白天阴雪天。
其中：
当当前系统的工作状态为夜间时，自动控制设备的控制模块VI从控制模块I中调用温度信号T3、温度信号T5及温差控制参数ΔT3，5G、ΔT3，5D、T5SG1、T5SD1。当T5＜T5SD1且T3-T5≥ΔT3，5G时，热交换器RJQ1的工作循环水泵SB1-1或SB1-2工作；当T5≥T5SG1或T3-T5＜ΔT3，5D时，工作循环水泵SB1-1或SB1-2停止工作；当T5＜T5SD1且T3-T5＜ΔT3，5G时，电加热DJQ-1工作；当T5≥T5SG1或T3-T5≥ΔT3，5G时，电加热DJQ-1停止工作；
当当前系统的工作状态为白天晴天时，自动控制设备的控制模块VII从控制模块I中调用温度信号T3、温度信号T5和温差控制参数ΔT3，5G、ΔT3， 5D、T5SG2、T5SD2。当T5＜T5SD2且T3-T5≥ΔT3，5G时，主动式太阳能采暖系统中的热交换器RJQ1的工作循环水泵SB1-1或SB1-2工作；当T5≥T5SG2或T3-T5＜ΔT3，5D时，工作循环水泵SB1-1或SB1-2停止工作；当T5＜T5SD2且T3-T5＜ΔT3，5G时，主动式太阳能采暖系统中的电加热DJQ-1工作；当T5≥T5SG2或T3-T5≥ΔT3，5G时，电加热DJQ-1停止工作。
当当前系统的工作状态为白天阴雪天时，自动控制设备的控制模块VIII从控制模块I中调用温度信号T3、温度信号T5和温差控制参数ΔT3，5G、ΔT3， 5D、T5SG3、T5SD3。当T5＜T5SD3且T3-T5≥ΔT3，5G时，热交换器RJQ1的工作循环水泵SB1-1或SB1-2工作；当T5≥T5SG3或T3-T5＜ΔT3，5D时，工作循环水泵SB1-1或SB1-2停止工作；当T5＜T5SD3且T3-T5＜ΔT3，5G时，电加热DJQ-1工作；当T5≥T5SG3或T3-T5≥ΔT3，5G时，电加热DJQ-1停止工作。
④自动控制设备的控制模块III从控制模块I中调用Dp、Tck和Tcj，当Dp≤Tck或Dp≥Tcj时，则确定当前系统的控制状态为非采暖期；水泵SB4-1或SB4-2停止工作，不再给地板辐射采暖管管网供采暖热水；此时，控制模块IX进入非采暖期参数调用和逻辑运算状态，相应的被控制设备同时处于非采暖期工作状态。
其中：自动控制设备的控制模块IX从所述控制模块I中调用温度信号T2、温度信号T4和温差控制参数ΔT2，4G和ΔT2，4D、热水温度过热控制参数高限值T3G、热水温度过热控制参数低限值T3D。当T2＜T3G时，若T4-T2≥ΔT2， 4G，太阳能热水系统的工作循环水泵SB3-1或SB3-2工作；若T4-T2＜ΔT2， 4D，工作循环水泵SB3-1或SB3-2停止工作；当T2≥T3G时，自动控制设备将太阳能贮热水箱识别为过热状态，此时工作循环水泵SB3-1或SB3-2将一直停止工作，直至T2＜T3D时，自动控制设备解除对太阳能贮热水箱过热状态的识别，并重新进行T4-T2的判定。
Claims (3)
1.一种主动式太阳能采暖系统自动控制方法，包括以下步骤：
(1)开启电源，并使主动式太阳能采暖系统进入参数设置状态；同时所述主动式太阳能采暖系统中的自动控制设备的0号控制模块调用变频控制程序，使所述主动式太阳能采暖系统中的生活用水水泵SB5-1或SB5-2处于工作状态；
(2)对所述主动式太阳能采暖系统设置下述控制参变量，并保存至所述自动控制设备的控制模块I中：
a、校准或设置当前的日期D，使所述自动控制设备获得一个参数Dp；所述D的模式为□□年□□月□□日；所述Dp的模式为□□月□□日；
b、输入使用地点的地理纬度Φ、地理经度L和海拔H；所述Φ和所述L的模式均为□□.□度；所述H的模式为□□□□.□□米；
c、输入所述主动式太阳能采暖系统中的太阳集热器阵列的安装方位角γ和倾角β，该γ和β的模式均为□□.□度；
d、校准或设置当前的时钟时间——北京时间T，24小时制，模式HH：MM；
e、校准或设置当地的采暖开始日期Tck和采暖结束日期Tcj，该Tck和Tcj的模式为□□月□□日；
f、设置或更改计时判别参数TJS，其模式为□□□min、设置范围为1min～999min；
g、设置或更改所述主动式太阳能采暖系统中的太阳能热水系统运行的温差控制参数高限值ΔT2，4G，其预设范围为0℃～20℃；温差控制参数低限值ΔT2，4D，其预设范围为0℃～20℃；
h、设置或更改所述主动式太阳能采暖系统中的生活热水水箱内置热交换器运行的温差控制参数高限值ΔT1，3G，其预设范围为5℃～20℃；温差控制参数低限值ΔT1，3D，其预设范围为0℃～10℃；
i、设置或更改所述主动式太阳能采暖系统中的地板辐射采暖恒温水箱内置热交换器运行的温差控制参数高限值ΔT3，5G，其预设范围为5℃～20℃；低限值ΔT3，5D，其预设范围为0℃～10℃；
j、设置或更改所述主动式太阳能采暖系统中的生活热水水箱最低水温控制参数T1SD，其预设范围为30℃～60℃；
k、设置或更改所述生活热水水箱最高水温控制参数T1SG，其预设范围为30℃～F-6℃；
l、设置或更改所述主动式太阳能采暖系统中的采暖恒温水箱夜晚工作状态时最低水温控制参数T5SD1，其预设范围为30℃～55℃；
m、设置或更改所述采暖恒温水箱夜晚工作状态时最高水温控制参数T5SG1，其预设范围为30℃～60℃；
n、设置或更改所述采暖恒温水箱白天晴天工作状态时最低水温控制参数T5SD2，其预设范围为20℃～55℃；
o、设置或更改所述采暖恒温水箱白天晴天工作状态时最高水温控制参数T5SG2，其预设范围为35℃～60℃；
p、设置或更改所述采暖恒温水箱白天阴雪天工作状态时最低水温控制参数T5SD3，其预设范围为30℃～55℃；
q、设置或更改所述采暖恒温水箱白天阴雪天工作状态时最高水温控制参数T5SG3，其预设范围为35℃～60℃；
r、设置或更改所述主动式太阳能采暖系统中的太阳能贮热水箱中热水温度过热控制参数高限值T3G，其预设范围为80℃～F-6℃；热水温度过热控制参数低限值T3D，其预设范围为80℃～T3G-1℃；
s、输入温度信号T1、温度信号T2、温度信号T3、温度信号T4、温度信号T5；
所述温度信号T1是指所述生活热水水箱的热水温度信号，该温度信号由设置在所述生活热水水箱上部的温度传感器WD1测出；所述温度信号T2是指所述太阳能贮热水箱下部的热水温度信号，该温度信号由设置在所述太阳能贮热水箱下部的温度传感器WD2测出；所述温度信号T3是指所述太阳能贮热水箱上部的热水温度信号，该温度信号由设置在所述太阳能贮热水箱上部的温度传感器WD3测出；所述温度信号T4是指所述太阳集热器阵列出口处的温度信号，该温度信号由设置在屋面所述太阳集热器阵列出口处的温度传感器WD4测出；所述温度信号T5是指所述采暖恒温水箱的水温信号，该温度信号由设置在所述采暖恒温水箱上部的温度传感器WD5测出；
(3)确认当前系统的控制状态：
①所述自动控制设备的控制模块II从所述控制模块I中调用所述Φ、L、H、γ和β，根据所述自动控制设备通过内置在其中的程序，计算出该地点1月～12月份各月代表日在所述太阳集热器阵列上的日出时间TSD、日没时间TSG和当地水的沸点F，并将该参数TSD、TSG和F存储到所述控制模块I中；所述TSD和所述TSG均为北京时间，24小时制，模式HH:MM；所述沸点F的模式为□□.□℃；
②所述自动控制设备中的控制模块X～XIII自动进入运行状态；
所述自动控制设备的控制模块X从所述控制模块I中调用所述温度信号T3、T1、温差控制参数ΔT1，3G、ΔT1，3D和T1SD、T1SG；当T3-T1≥ΔT1，3G且T1＜T1SD时，所述主动式太阳能采暖系统中的热交换器RJQ2的工作循环水泵SB2-1或SB2-2工作；当T3-T1＜ΔT1，3D或T1≥T1SG时，所述工作循环水泵SB2-1或SB2-2停止工作；当T1＜T1SD且T3-T1＜ΔT1，3G时，所述主动式太阳能采暖系统中的电加热DJQ-2工作；当T1≥T1SG或T3-T1≥ΔT1，3G时，所述电加热DJQ-2停止工作；
所述控制模块XI为太阳能贮热水箱补水控制模块，其内设有水位信号SW2-1、水位信号SW 2-2；所述水位信号SW2-1通过设置在所述太阳能贮热水箱上部的水位传感器I获得；所述水位信号SW 2-2通过设置在所述太阳能贮热水箱上部的水位传感器II获得；当所述太阳能贮热水箱的水位低于设定值时，所述水位信号SW2-2给出补水信号，电磁阀DCF-2打开补水；当所述太阳能贮热水箱的水位等于所述设定值时，所述水位信号SW2-1给出水满信号时，所述电磁阀DCF-2关闭停止补水；
所述控制模块XII为采暖恒温水箱补水控制模块，其内设有水位信号SW3-1、水位信号SW3-2；所述水位信号SW3-1通过设置在所述采暖恒温水箱上部的水位传感器III获得；所述水位信号SW3-2通过设置在所述采暖恒温水箱上部的水位传感器IV获得；当所述采暖恒温水箱的水位低于设定值时，所述水位信号SW3-2给出补水信号，电磁阀DCF-3打开补水；当所述采暖恒温水箱的水位等于所述设定值时，所述水位信号SW3-1给出水满信号，所述电磁阀DCF-3关闭停止补水；
所述控制模块XIII为生活热水水箱补水控制模块，其内设有浮球水位信号SW1，该信号通过设置在所述生活热水水箱上部的浮球阀水位传感器获得；当所述生活热水水箱中的水位低于设定值时，所述浮球水位信号SW1给出补水信号，电磁阀DCF-1打开补水；当所述生活热水水箱中的水位等于所述设定值时，所述浮球水位信号SW1给出水满信号，所述电磁阀DCF-1关闭，停止补水；
③所述自动控制设备的控制模块III从所述控制模块I中调用所述Dp、Tck和Tcj，当Tck≤Dp≤Tcj时，则确定当前系统的控制状态为采暖期；所述主动式太阳能采暖系统中的水泵SB4-1或SB4-2自动启动工作，此时，所述自动控制设备中的控制模块IV～VIII进入采暖期参数调用和逻辑运算状态，相应的被控制设备处于采暖期工作状态；
所述自动控制设备的控制模块IV从所述控制模块I中调用所述温度信号T2、温度信号T4、温差控制参数ΔT2，4G和ΔT2，4D、热水温度过热控制参数高限值T3G、热水温度过热控制参数低限值T3D；当T2＜T3G时，若T4-T2≥ΔT2， 4G，所述主动式太阳能采暖系统中的工作循环水泵SB3-1或SB3-2工作，计时器计时，得到TJ值，其模式为□□□min，并存储至所述控制模块I中；若T4-T2＜ΔT2，4D时，所述工作循环水泵SB3-1或SB3-2停止工作，计时器停止工作并清零；当T2≥T3G时，所述工作循环水泵SB3-1或SB3-2将一直停止工作，直至T2＜T3D时，重新进行T4-T2的判定；
所述自动控制设备的控制模块V从所述控制模块I中调用所述T、TSD、TSG、TJ和TJS，当T＜TSD或T＞TSG时，则确定当前系统的工作状态为夜间；当TSD≤T≤TSG且TJ≥TJS时，则确定当前系统的工作状态为白天晴天；当TSD≤T≤TSG且TJ＜TJS时，则确定当前系统的工作状态为白天阴雪天；
其中：
当当前系统的工作状态为夜间时，所述自动控制设备的控制模块VI从所述控制模块I中调用所述温度信号T3、温度信号T5及温差控制参数ΔT3，5G、ΔT3，5D、T5SG1、T5SD1；当T5＜T5SD1且T3-T5≥ΔT3，5G时，所述热交换器RJQ1的工作循环水泵SB1-1或SB1-2工作；当T5≥T5SG1或T3-T5＜ΔT3，5D时，所述工作循环水泵SB1-1或SB1-2停止工作；当T5＜T5SD1且T3-T5＜ΔT3，5G时，所述电加热DJQ-1工作；当T5≥T5SG1或T3-T5≥ΔT3，5G时，所述电加热DJQ-1停止工作；
当当前系统的工作状态为白天晴天时，所述自动控制设备的控制模块VII从所述控制模块I中调用所述温度信号T3、温度信号T5和温差控制参数ΔT3， 5G、ΔT3，5D、T5SG2、T5SD2；当T5＜T5SD2且T3-T5≥ΔT3，5G时，所述主动式太阳能采暖系统中的热交换器RJQ1的工作循环水泵SB1-1或SB1-2工作；当T5≥T5SG2或T3-T5＜ΔT3，5D时，所述工作循环水泵SB1-1或SB1-2停止工作；当T5＜T5SD2且T3-T5＜ΔT3，5G时，所述主动式太阳能采暖系统中的电加热DJQ-1工作；当T5≥T5SG2或T3-T5≥ΔT3，5G时，所述电加热DJQ-1停止工作；
当当前系统的工作状态为白天阴雪天时，所述自动控制设备的控制模块VIII从所述控制模块I中调用所述温度信号T3、温度信号T5和温差控制参数ΔT3，5G、ΔT3，5D、T5SG3、T5SD3；当T5＜T5SD3且T3-T5≥ΔT3，5G时，所述热交换器RJQ1的工作循环水泵SB1-1或SB1-2工作；当T5≥T5SG3或T3-T5＜ΔT3，5D时，所述工作循环水泵SB1-1或SB1-2停止工作；当T5＜T5SD3且T3-T5＜ΔT3，5G时，所述电加热DJQ-1工作；当T5≥T5SG3或T3-T5≥ΔT3，5G时，所述电加热DJQ-1停止工作；
④所述自动控制设备的控制模块III从所述控制模块I中调用所述Dp、Tck和Tcj，当Dp≤Tck或Dp≥Tcj时，则确定当前系统的控制状态为非采暖期；所述水泵SB4-1或所述SB4-2停止工作，此时，所述控制模块IX进入非采暖期参数调用和逻辑运算状态，相应的被控制设备同时处于非采暖期工作状态；
所述自动控制设备的控制模块IX从所述控制模块I中调用所述温度信号T2、温度信号T4和温差控制参数ΔT2，4G和ΔT2，4D、热水温度过热控制参数高限值T3G、热水温度过热控制参数低限值T3D；当T2＜T3G时，若T4-T2≥ΔT2， 4G，所述太阳能热水系统的工作循环水泵SB3-1或SB3-2工作；若T4-T2＜ΔT2， 4D，所述工作循环水泵SB3-1或SB3-2停止工作；当T2≥T3G时，所述工作循环水泵SB3-1或SB3-2将一直停止工作，直至T2＜T3D时，重新进行T4-T2的判定。
2.如权利要求1所述的主动式太阳能采暖系统自动控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中的所述水位传感器II的高度低于所述水位传感器I的高度。
3.如权利要求1所述的主动式太阳能采暖系统自动控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中的所述水位传感器IV的高度低于所述水位传感器III高度。
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| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
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Inventor after: Wang Bojun Inventor after: Gao Weibin Inventor after: Zhang Jianhua Inventor after: Chen Lingyun Inventor after: Ren Junwu Inventor after: Song Xiaoning Inventor after: Wang Yagang Inventor after: Xi Wenhua Inventor after: Lu Jianjun Inventor after: Yuan Jun Inventor after: Tian Damao Inventor after: Wang Caihua Inventor after: Ma Mingyu Inventor after: Zhang Lanying Inventor after: Du Xiujuan Inventor before: Wang Bojun Inventor before: Gao Weibin Inventor before: Zhang Jianhua Inventor before: Chen Lingyun Inventor before: Ren Junwu Inventor before: Song Xiaoning Inventor before: Wang Yagang Inventor before: Xi Wenhua Inventor before: Lu Jianjun Inventor before: Yuan Jun Inventor before: Tian Damao Inventor before: Wang Caihua Inventor before: Ma Mingyu Inventor before: Zhang Lanying Inventor before: Du Xiujuan |
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| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |