CN102901244A - 太阳能光热控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的太阳能光热控制系统及控制方法，所述控制系统包括：板面上布置有集热管道的太阳能集热板；与所述集热管道通过回水管道和进水管道相连的蓄热水箱，及设置在所述太阳能集热板和所述蓄热水箱之间的管道上的循环泵；该系统还包括用于采集室外温度的室外温度传感器和检测室外光照强度的光照强度检测仪及与所述室外温度传感器和光照强度检测仪相连的第一控制器，所述第一控制器用于当室外温度传感器检测的温度值小于预设温度值，且所述光照强度检测仪检测的光照强度低于预设强度值时，控制所述循环泵停止工作。本发明提供技术方案解决了现有的太阳能光热系统因为外界环境的变化导致的低效甚至导致循环泵过多地消耗电能的问题。

Description

太阳能光热控制系统及方法

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术领域，更具体地说，涉及一种太阳能光热控制系统及方法。 

背景技术

随着科学技术、社会经济的不断发展，人们的物质生活水平不断提高，对能源的需求量也越来越大，而与此相对的，则是不可再生能源(如石油、煤)储量迅速减少的趋势，以及使用上述不可再生能源造成大气污染日益加重的事实。 

因此，为了应对能源短缺和环境恶化，各种清洁、可再生的新能源被开发，太阳能以其“取之不尽、用之不竭”且无污染的特点，使得太阳能技术利用产业得到高度重视和大量投入，从最开始的高端应用(如通信卫星供电)普及至家庭住宅应用。 

居民家用的太阳能光热系统是太阳能充分利用的一个非常重要的方面，太阳能不仅仅为居民提供了清洁的能源，而且降低了居民的生活成本。 

我们知道，太阳能光热系统是充分利用太阳光的热辐射效应将介质(一般以水作为介质)加热，从而达到对居民家中的用热设备提供热量的目的。太阳能光热系统受到外部的环境的影响比较大(例如在阴雨天气时产生的热能几乎没有)，而传统的太阳能光热系统并没有考虑到这些，以至于太阳能光照强度非常低的情况下，仍开启太阳能光热系统的介质循环泵，导致介质循环泵作的无效功比较多，消耗过多的电能。另外对于外界的温度，特别是在寒冷的北方地域的冬季，当外界温度特别低的时候，太阳能光热系统的介质循环泵仍在运转，此时太阳能光热系统升高的温度不足以抵消其与外界冷空气的换热，仍会导致太阳能集热板会被冻坏或者太阳能光伏系统内产生的热量都被外界冷空气带走，进而导致起不到介质升温的目的。很显然，如果 在上述的条件下进行工作，就使得太阳能光热系统低效、甚至出现过度消耗电能的后果。 

因此，如何解决现有的太阳能光热系统因为外界环境的变化导致的低效，甚至导致介质循环泵过多地消耗电能的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。 

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种太阳能光热控制系统及控制方法，解决了现有的太阳能光热系统因为外界环境的变化导致的低效、甚至导致介质魂环泵过多地消耗电能的问题。 

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案： 

太阳能光热控制系统，包括： 

板面上布置有集热管道的太阳能集热板； 

与所述集热管道通过回水管道和进水管道相连的蓄热水箱，及 

设置在所述太阳能集热板和所述蓄热水箱之间的管道上的循环泵；该系统还包括用于采集室外温度的室外温度传感器和检测室外光照强度的光照强度检测仪及与所述室外温度传感器和光照强度检测仪相连的第一控制器，所述第一控制器用于当室外温度传感器检测的温度值小于预设温度值，且所述光照强度检测仪检测的光照强度低于预设强度值时，控制所述循环泵停止工作。 

优选的，上述太阳能光热控制系统中，还包括与所述室外温度传感器相连的第二控制器，所述第二控制器用于当所述室外温度传感器的温度值低于冰点温度时，控制所述集热板、蓄热水箱上最低位置的排水阀排水，所述冰点温度小于所述预设温度值。 

优选的，上述太阳能光热控制系统中，所述蓄热水箱为相互串联的多级蓄热水箱，且相邻的两极蓄热水箱的之间设置有连通两者的阀门。 

优选的，上述太阳能光热控制系统中，还包括第三控制器，所述多级蓄热水箱的每一级蓄热水箱中均设置有箱内温度传感器，所述第三控制器用于当所述箱内温度传感器检测的温度值大于该级水箱的预设温度值时，控制该级水箱与相邻的，且预设温度值低于其内温度传感器检测的温度值的蓄热水箱之间的阀门打开。 

优选的，上述太阳能光热控制系统中，串联的多级蓄热水箱中，预设温度值自高向低依次分布，且所述进水管道和出水管道与预设温度值最高的蓄热水箱相连。 

优选的，上述太阳能光热控制系统中，相邻的两级蓄热水箱通道内均设置有循环水泵。 

优选的，上述太阳能光热控制系统中，还包括采集当前的时间，并与预存的第一控制器工作时间表进行比对，当前的时间处于所述第一控制器工作时间表的区间内时控制所述第一控制器开启工作的时控开关。 

基于上述提供的太阳能光热控制系统，本发明还提供了一种太阳能光热控制系统的控制方法，包括如下步骤： 

81)设置检测室外温度的室外温度传感器及检测室外光照强度的光照强度检测仪； 

82)将室外温度传感器检测的温度值与预设温度值、光照强度检测仪与预设光照强度值进行比对，当室外温度传感器检测的温度值小于预设温度值，且室外的光照强度低于预设光照强度值时，控制循环水泵停止工作。 

优选的，上述太阳能光热控制系统的控制方法中，还包括设置在步骤81)和82)之间的步骤：采集当前的时间，并与预存的第一控制器工作时间表进行比对，若当前的时间处于所述第一控制器工作时间表内，则控制第一控制器开启工作的时控开关。 

优选的，上述太阳能光热控制系统的控制方法中，预设温度值及预设光照强度值具体通过根据当前区域所处的经纬度和季节通过人为输入的方式获取。 

相对于现有技术而言，本发明所采用的技术方案具有如下有益效果； 

室外温度传感器采集室外的温度，光照强度检测仪检测室外的光照强度，并将室外温度传感器采集的室外的温度与预设温度值比对，光照强度检测仪检测的室外光照强度与预设光照强度比对，当室外温度传感器检测的温度值小于预设温度值，且所述光照强度检测仪检测的光照强度低于预设强度值时，控制所述循环泵停止工作。该技术方案实现了太阳能光热系统有选择性地工作，避免了现有的太阳能光热系统因为外界环境的变化导致的低效、甚至导致循环泵过多地消耗电能的问题。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为本发明实施例提供的太阳能光热控制系统的结构示意图； 

图2为本发明实施例提供的具有第二控制器的太阳能光热控制系统的结构示意图； 

图3为本发明实施例提供的具有多级蓄热水箱的太阳能光热控制系统的结构示意图； 

图4为本发明实施例提供的具有多级蓄热水箱的太阳能光热控制系统的另一种结构示意图； 

图5为本发明实施例提供的具有时控开关的太阳能光热控制系统的结构示意图； 

图6为本发明实施例提供的太阳能光热控制系统的控制方法的结构示意图。 

具体实施方式

本发明的核心改进点是提供了一种太阳能光热控制系统及控制方法，解决了现有的太阳能光热系统因为外界环境的变化导致的低效、甚至导致介质魂环泵过多地消耗电能的问题。 

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 

请参考附图1，本发明实施例提供的太阳能光热控制系统，包括太阳能集热板1、回水管道6、进水管道7、蓄热水箱2、循环泵3、室外温度传感器4、光照强度检测仪8及第一控制器5，其中： 

太阳能集热板1一般情况下为了保证尽可能大地接受太阳光照而尽可能地做成板状件，其上布置有集热管道，为了保证在同样的面积上布置尽可能长的集热管道，上述集热管道通常的情况下为U形集热管； 

回水管道6和进水管道7是整个太阳能光热系统的水输送部件，为了减少水在输送过程中热量的散失，具体的上述回水管道6和进水管道7优选的采用导热系数低的材质制成，还可以在回水管道6和进水管道7的外部包裹保温层等； 

循环泵3设置在太阳能集热板1与蓄热水箱2之间，是整个太阳能光热控制系统的动力源，提高两者之间水的循环速度，以便热能尽可能快地输送到蓄热水箱2中； 

蓄热水箱2是整个太阳能光热控制系统的热量收集场所，其可以通过输送管道向用户提供具有一定温度的热水； 

室外温度传感器4设置在室外，用于采集室外的温度，光照强度检测仪8设置在室外，用于检测室外的光照强度； 

第一控制器5是整个太阳能光热系统中的控制元件，与室外温度传感器4和光照强度检测仪8相连，用于当室外温度传感器4检测的温度值小于预设 温度值，且光照强度检测仪8检测的光照强度低于预设强度值时，控制循环泵3停止工作。 

与现有技术相比，本发明实施例提供的技术方案中，室外温度传感器4采集室外的温度，光照强度检测仪8检测室外的光照强度，并将室外温度传感器4采集的室外的温度与预设温度值比对，光照强度检测仪8检测的室外光照强度与预设光照强度比对，当室外温度传感器4检测的温度值小于预设温度值，且所述光照强度检测仪8检测的光照强度低于预设强度值时，控制所述循环泵3停止工作。该技术方案实现了太阳能光热系统有选择性地工作，避免了现有的太阳能光热系统因为外界环境的变化导致的低效、甚至导致循环泵3过多地消耗电能的问题。 

在实际的工作过程中，特别是在寒冷地域的冬天，如果室外温度特别低，低于冰点温度时，那么整个太阳能光热系统内的水就很可能结冰，进而导致太阳能光热系统内的组件冻坏，为了解决此问题，本发明实施例中提供的太阳能光热控制系统，还包括与室外温度传感器4相连的第二控制器9，请参考图2，所述第二控制器9用于当所述室外温度传感器4检测的温度值低于冰点温度值时，控制集热板1、蓄热水箱2上的最低位置的排水阀工作，排除掉整个太阳能光热系统中的水，处于冰点温度时的太阳能光热系统肯定无法工作，该处的冰点温度低于上述实施例中所述的预设温度值。 

为了与居民的实际用热情况更加匹配，请参考附图3-图4，本发明实施例中的蓄热水箱为相互串联的多级蓄热水箱2，且相邻的两极蓄热水箱2之间设置有连通两者的阀门12，通过设计多级蓄热水箱2，方便而来供水，方便了向不同的用热设备提供热水。当然由于居民的用热设备不同，那么一般的情况下不同的用热设备用热量的要求不相同，为了满足不同用热设备的需求，本发明实施例提供的太阳能光热系统还包括第三控制器，所述多级蓄热水箱的每一级蓄热水箱中均设置有箱内温度传感器11，所述第三控制器用于当所述箱内温度传感器11检测的温度值大于该级水箱的预设温度值时，控制该级水箱与相邻的，且预设温度值低于其内温度传感器检测的温度值的蓄热水箱之 间的阀门12打开。进而实现了不同蓄热水箱内储存不同热能(温度)的热水，实现了更优化的功能。具体的，上述串联的多级蓄热水箱2中，预设温度值自高向低依次分布，且所述进水管道7和出水管道6与预设温度值最高的蓄热水箱相连，先满足要求比较低的蓄热水箱2，然后在各个较低蓄热要求的水箱达到其预设温度值后，向要求最高的蓄热水箱中蓄热，达到高度蓄热要求的蓄热水箱中蓄热的目的。在上述各级蓄热水箱2蓄热的过程中，为了实现各级水箱的快速蓄热，相邻的两级蓄热水箱通道内均设置有循环水泵。 

整个太阳能光热控制系统并不需要每时每刻进行工作，同样在白天的期间内也并不是每时每刻适合工作，例如清晨太阳刚升起，环境温度普遍较低，光照强度普遍不高，即使满足上述实施例中的要求，但是此时开启太阳能光热控制系统意义也不大，为此，请参考附图5，本发明实施例提供的系统中还包括采集当前的时间，并与预存的第一控制，5工作时间表进行比对，当前的时间处于所述第一控制器工作时间表的区间内时控制所述第一控制器5开启工作的时控开关10。通过时控开关10对第一控制器5的控制功能，实现了整个系统在设定的时间段内工作的目的。 

基于上述实施例提供的太阳能光热控制系统，本发明实施例还提供了一种太阳能光热控制系统的控制方法，请参考附图6，包括以下步骤： 

S101、设置检测室外温度的室外温度传感器4及检测室外光照强度的光照强度检测仪8； 

S102、将室外温度传感器4检测的温度值与预设温度值、光照强度检测仪8与预设光照强度值进行比对，当室外温度传感器4检测的温度值小于预设温度值，且室外的光照强度低于预设光照强度值时，控制循环水泵3停止工作。 

由于该方法基于上述太阳能光热控制系统，所以其有益效果参考上述系统部分的描述即可，再次不在赘述。 

该方法中，还可以包括设置在上述两个步骤之间：采集当前的时间，并与预存的第一控制器工作时间表进行比对，若当前的时间处于所述第一控制器工作时间表内，则控制第一控制器5开启工作的时控开关10。 

具体的，上述方法中的预设温度值及光照强度值、第一控制器工作时间表的确定，本领域技术人员可以根据系统所应用的具体地理环境，例如当前区域所述的经纬度、季节等确定或调整。 

需要说明的是，本说明书中各个实施例可相互补充，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。 

另外，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。另外，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。 

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 

Claims (10)

1.太阳能光热控制系统，其特征在于，包括：

板面上布置有集热管道的太阳能集热板；

与所述集热管道通过回水管道和进水管道相连的蓄热水箱，及

设置在所述太阳能集热板和所述蓄热水箱之间的管道上的循环泵；该系统还包括用于采集室外温度的室外温度传感器和检测室外光照强度的光照强度检测仪及与所述室外温度传感器和光照强度检测仪相连的第一控制器，所述第一控制器用于当室外温度传感器检测的温度值小于预设温度值，且所述光照强度检测仪检测的光照强度低于预设强度值时，控制所述循环泵停止工作。

2.根据权利要求1所述的太阳能光热控制系统，其特征在于，还包括与所述室外温度传感器相连的第二控制器，所述第二控制器用于当所述室外温度传感器的温度值低于冰点温度时，控制所述集热板、蓄热水箱上最低位置的排水阀排水，所述冰点温度小于所述预设温度值。

3.根据权利要求2所述的太阳能光热控制系统，其特征在于，所述蓄热水箱为相互串联的多级蓄热水箱，且相邻的两极蓄热水箱的之间设置有连通两者的阀门。

4.根据权利要求3所述的太阳能光热控制系统，其特征在于，还包括第三控制器，所述多级蓄热水箱的每一级蓄热水箱中均设置有箱内温度传感器，所述第三控制器用于当所述箱内温度传感器检测的温度值大于该级水箱的预设温度值时，控制该级水箱与相邻的，且预设温度值低于其内温度传感器检测的温度值的蓄热水箱之间的阀门打开。

5.根据权利要求4所述的太阳嫩光热控制系统，其特征在于，串联的多级蓄热水箱中，预设温度值自高向低依次分布，且所述进水管道和出水管道与预设温度值最高的蓄热水箱相连。

6.根据权利要求4所述的太阳能光热控制系统，其特征在于，相邻的两级蓄热水箱通道内均设置有循环水泵。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的太阳能光热控制系统，其特征在于，还包括采集当前的时间，并与预存的第一控制器工作时间表进行比对，当前的时间处于所述第一控制器工作时间表的区间内时控制所述第一控制器开启工作的时控开关。

8.如权利要求1所述的太阳能光热控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

81)设置检测室外温度的室外温度传感器及检测室外光照强度的光照强度检测仪；

82)将室外温度传感器检测的温度值与预设温度值、光照强度检测仪与预设光照强度值进行比对，当室外温度传感器检测的温度值小于预设温度值，且室外的光照强度低于预设光照强度值时，控制循环水泵停止工作。

9.根据权利要求8所述的太阳能光热控制系统的控制方法，其特征在于，还包括设置在步骤81)和82)之间的步骤：采集当前的时间，并与预存的第一控制器工作时间表进行比对，若当前的时间处于所述第一控制器工作时间表内，则控制第一控制器开启工作的时控开关。

10.根据权利要求8或者9所述的太阳能光热控制系统的控制方法，其特征在于，预设温度值及预设光照强度值具体通过根据当前区域所处的经纬度和季节通过人为输入的方式获取。

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