CN107631492A

CN107631492A - 太阳能中央热水工程控制系统

Info

Publication number: CN107631492A
Application number: CN201711067020.0A
Authority: CN
Inventors: 管立伟; 卢宇; 汪昕隆; 许万彬; 王梓行; 江思洁
Original assignee: Fujian Normal University
Current assignee: Fujian Normal University
Priority date: 2017-11-03
Filing date: 2017-11-03
Publication date: 2018-01-26

Abstract

本发明提出一种太阳能中央热水工程控制系统，其特征在于，包括：装置部分和控制器；装置部分包括：太阳能集热模块、水箱、多个电磁阀、多个水泵、多根水管和辅助加热设备；太阳能集热模块与水箱通过设有电磁阀和水泵的水管A连接；辅助加热设备与水箱通过设有电磁阀和水泵的水管B连接；太阳能集热模块和水箱分别设置有设有水泵的冷水进水水管C；控制器包括：MCU、供电电源模块、传感器模块、运算和处理模块、存储模块、控制输出模块和通信模块；控制器与装置部分通过传感器连接；传感器将获取到的信号传送到MCU，经运算和处理模块处理后通过控制输出模块和通信模块发出指令对装置部分中的多个电磁阀和水泵分别进行控制。本发明结构灵活、先进。

Description

太阳能中央热水工程控制系统

技术领域

本发明涉及热利用控制领域，具体涉及一种以太阳能为主的多模式太阳能中央热水工程控制系统。

背景技术

太阳能中央热水工程控制系统承担了运行现场的监测和控制任务，它的功能和质量直接影响着热水系统的运行性能。现有太阳能热水器控制系统或中央太阳能中央热水工程控制系统大多采用定制方案，即根据不同的用户需求设计不同的控制策略。实用新型专利（授权公告号CN 204421402 U）提出一种太阳能热水器控制系统，对储水箱水位、水温等进行检测和显示，具有防漏电、防干烧等功能。发明专利（申请公告号CN 105258356 U）提出一种智能太阳能热水系统，系统包括循环水箱和补给水箱，能够依据传感器信息，自动控制水箱的水位。分析以上研究可知现有控制系统设计模式存在很大的弊端：由于每个工程的控制策略都不尽相同，无法确保每个控制器的质量，系统扩展性差，而且控制水平良莠不齐，节能效率不高，故无法满足用户的个性化设置及太阳能中央热水工程发展的需求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明采用以下技术方案：

一种太阳能中央热水工程控制系统，其特征在于，包括：装置部分和控制器；所述装置部分包括：太阳能集热模块、水箱、多个电磁阀、多个水泵、多根水管和辅助加热设备；所述太阳能集热模块与水箱通过设有电磁阀和水泵的水管A连接；所述辅助加热设备与水箱通过设有电磁阀和水泵的水管B连接；所述太阳能集热模块和水箱分别设置有设有水泵的冷水进水水管C；所述控制器包括：微控制单元（MCU）、供电电源模块、传感器模块、运算和处理模块、存储模块、控制输出模块和通信模块；所述控制器与装置部分通过传感器连接；所述传感器将获取到的信号传送到MCU，经运算和处理模块处理后通过控制输出模块和通信模块发出指令对所述装置部分中的多个电磁阀和水泵分别进行控制。

优选地，所述辅助加热设备包括主辅助加热设备和次辅助加热设备；所述太阳能集热模块与水箱之间还设置有设有水泵的温差循环水管D；所述水箱上设置有带水泵的用户供水水管E和带电磁阀的用户回水水管F。

优选地，所述太阳能集热模块包括若干并联的太阳能集热板；每一个所述太阳能集热板上都设有水管、带水泵的冷水进水水管和带水泵的水管；所述水管A包括所有的水管及其合并形成的主管道；所述水管D包括所有的水管及其合并形成的主管道。

优选地，所述水箱包括产热水箱和供热水箱；所述太阳能集热模块可通过水管A连接产热水箱或供热水箱；所述太阳能集热模块可通过水管D连接产热水箱或供热水箱；所述产热水箱和供热水箱之间设置有设有水泵的供热补水水管G和设有水泵的产供循环水管H；所述主辅助加热设备可连接至产热水箱或供热水箱；所述次辅助加热设备可连接至产热水箱或供热水箱。

优选地，所述主辅助加热设备为空气源热泵或者燃油炉；所述次辅助加热设备为电热装置。

优选地，所述传感器包括温度传感器、液位传感器和太阳能辐照度传感器。

优选地，所述存储模块包括EPPROM存储器和FLASH存储器；所述EPPROM存储器用于储存当前配置数据；所述当前配置数据包括设备参数和控制参数；所述FLASH存储器用于储存默认配置数据、备份配置数据、历史数据、安装记录和报警记录；所述设备参数和控制参数用于运算和处理模块的运算处理。

优选地，所述EPPROM存储器存储当前配置数据的过程包括写入特殊标志；如检测到所述EPPROM存储器工作异常或缺少特殊标志的情况，所述FLASH存储器中的默认配置数据或备份配置数据写入EPPROM存储器中，作为当前配置数据。

本发明相比于现有技术的优势在于：结构简单、功能丰富、扩展性强、抗故障能力强、节能效率高，且可以根据建筑物结构和用户需求，配置系统主要部件和安装方式，可灵活地实现太阳能中央热水工程与建筑一体化设计，达到降低影响原建筑外观和施工难度的目的。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：

图1为本发明实施例中系统组件及连接示意图；

图中：11-水管；12-水管；13-水管；21-水管；22-水管；23-水管；24-水管；31-水管；32-水管；33-水管；41-主辅助加热设备；42-次辅助加热设备A；43-次辅助加热设备B；51-用户供水水管E；52-用户回水水管F；61-供热补水水管G；62-产供循环水管H；71-太阳能集热板A；72-太阳能集热板B；73-太阳能集热板C；。

具体实施方式

为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：

本实施例的系统包括：装置部分和控制器；装置部分包括：太阳能集热模块、水箱、多个电磁阀、多个水泵、多根水管和辅助加热设备；太阳能集热模块与水箱通过设有电磁阀和水泵的水管A连接，水管A是太阳能集热模块的出水管；辅助加热设备与水箱通过设有电磁阀和水泵的水管B连接；太阳能集热模块和水箱分别设置有设有水泵的冷水进水水管C；控制器包括：MCU、供电电源模块、传感器模块、运算和处理模块、存储模块、控制输出模块和通信模块；控制器与装置部分通过传感器连接；传感器将获取到的信号传送到控制器的MCU，经运算和处理模块处理后通过控制输出模块和通信模块发出指令对装置部分中的多个电磁阀和水泵分别进行控制。

其中，辅助加热设备包括主辅助加热设备42和次辅助加热设备；太阳能集热模块与水箱之间还设置有设有水泵的温差循环水管D；水箱上设置有带水泵的用户供水水管E51和带电磁阀的用户回水水管F52，用于给用户供水。

太阳能集热模块包括若干并联的太阳能集热板；每一个太阳能集热板上都设有水管、带水泵的冷水进水水管和带水泵的水管；水管A包括所有的水管及其合并形成的主管道；水管D包括所有的水管及其合并形成的主管道。

如图1所示，在本实施例中，太阳能集热模块包括3块并联的太阳能集热板：太阳能集热板A71、太阳能集热板B72、太阳能集热板C73；其中太阳能集热板A71上设有水管、带水泵的冷水进水水管和带水泵的水管；太阳能集热板B72上设有水管、带水泵的冷水进水水管和带水泵的水管；太阳能集热板C73上设有水管、带水泵的冷水进水水管和带水泵的水管。水管A包括水管11、水管12、水管13及其合并形成的主管道；水管C包括为太阳能集热模块提供冷水的水管21、水管22、水管23及为水箱提供冷水的水管24 ；水管D包括水管31、水管32、水管33及其合并形成的主管道。

如图1所示，在本实施例中，水箱包括产热水箱和供热水箱，两个水箱可配置为停用其中之一或全部启用。太阳能集热模块可通过水管A连接产热水箱的A1接口或供热水箱的A2接口；冷水进水水管C可连接产热水箱的E1接口或供热水箱的E2接口；太阳能集热模块可通过水管D连接产热水箱的B1接口或供热水箱的B2接口；用户供水水管E51连接至供热水箱；用户回水水管F52连接产热水箱的C1接口或供热水箱的C2接口；产热水箱和供热水箱之间设置有设有水泵的供热补水水管G61和设有水泵的产供循环水管H62；主辅助加热设备可连接至产热水箱的D1接口或供热水箱的D2接口；本实施例共有2个次辅助加热设备：次辅助加热设备A42和次辅助加热设备B43，其中，次辅助加热设备A42连接至产热水箱，连接状态可配置为安装和未安装；次辅助加热设备B43连接至供热水箱，连接状态可配置为安装和未安装。

主辅助加热设备为空气源热泵或者燃油炉；次辅助加热设备为电热装置，主辅助加热设备配置为优先使用。

本实施例中，传感器包括温度传感器、液位传感器和太阳能辐照度传感器。

存储模块包括EPPROM存储器和FLASH存储器；EPPROM存储器用于储存当前配置数据；当前配置数据包括设备参数和控制参数；FLASH存储器用于储存默认配置数据、备份配置数据、历史数据、安装记录和报警记录；设备参数和控制参数用于运算和处理模块的运算处理。

EPPROM存储器存储当前配置数据的过程包括写入特殊标志；如检测到EPPROM存储器工作异常或缺少特殊标志的情况，FLASH存储器中的默认配置数据或备份配置数据写入EPPROM存储器中，作为当前配置数据。

本实施例中，EPPROM存储器选用具有512 Kbit的容量EPPROM存储器24LC512，FLASH存储器选用具有16 Mbit容量的FLASH存储器SST25VF016。设计中使用2块存储芯片，一方面是考虑到系统配置参数关系到系统能否正常运行，所以存放在可靠性较高的EEPROM中；另一方面，系统中对于数据的存储操作较为频繁，将系统配置数据和历史数据分开存储，可避免由于数据存储的误操作而破坏系统配置参数，导致系统运行异常。

本实施例中，系统上电初始化后，首先要检测EEPROM是否能正常工作，其次判断EEPROM中是否存有特殊标志。

本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的太阳能中央热水工程控制系统，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。

Claims

1.一种太阳能中央热水工程控制系统，其特征在于，包括：装置部分和控制器；所述装置部分包括：太阳能集热模块、水箱、多个电磁阀、多个水泵、多根水管和辅助加热设备；所述太阳能集热模块与水箱通过设有电磁阀和水泵的水管A连接；所述辅助加热设备与水箱通过设有电磁阀和水泵的水管B连接；所述太阳能集热模块和水箱分别设置有设有水泵的冷水进水水管C；所述控制器包括：MCU、供电电源模块、传感器模块、运算和处理模块、存储模块、控制输出模块和通信模块；所述控制器与装置部分通过传感器连接；所述传感器将获取到的信号传送到MCU，经运算和处理模块处理后通过控制输出模块和通信模块发出指令对所述装置部分中的多个电磁阀和水泵分别进行控制。

2.根据权利要求1所述的太阳能中央热水工程控制系统，其特征在于：所述辅助加热设备包括主辅助加热设备和次辅助加热设备；所述太阳能集热模块与水箱之间还设置有设有水泵的温差循环水管D；所述水箱上设置有带水泵的用户供水水管E和带电磁阀的用户回水水管F。

3.根据权利要求2所述的太阳能中央热水工程控制系统，其特征在于：所述太阳能集热模块包括若干并联的太阳能集热板；每一个所述太阳能集热板上都设有水管、带水泵的冷水进水水管和带水泵的水管；所述水管A包括所有的水管及其合并形成的主管道；所述水管D包括所有的水管及其合并形成的主管道。

4.根据权利要求2所述的太阳能中央热水工程控制系统，其特征在于：所述水箱包括产热水箱和供热水箱；所述太阳能集热模块可通过水管A连接产热水箱或供热水箱；所述太阳能集热模块可通过水管D连接产热水箱或供热水箱；所述产热水箱和供热水箱之间设置有设有水泵的供热补水水管G和设有水泵的产供循环水管H；所述主辅助加热设备可连接至产热水箱或供热水箱；所述次辅助加热设备可连接至产热水箱或供热水箱。

5.根据权利要求2所述的太阳能中央热水工程控制系统，其特征在于：所述主辅助加热设备为空气源热泵或者燃油炉；所述次辅助加热设备为电热装置。

6.根据权利要求1所述的太阳能中央热水工程控制系统，其特征在于：所述传感器包括温度传感器、液位传感器和太阳能辐照度传感器。

7.根据权利要求1所述的太阳能中央热水工程控制系统，其特征在于：所述存储模块包括EPPROM存储器和FLASH存储器；所述EPPROM存储器用于储存当前配置数据；所述当前配置数据包括设备参数和控制参数；所述FLASH存储器用于储存默认配置数据、备份配置数据、历史数据、安装记录和报警记录；所述设备参数和控制参数用于运算和处理模块的运算处理。

8.根据权利要求7所述的太阳能中央热水工程控制系统，其特征在于：所述EPPROM存储器存储当前配置数据的过程包括写入特殊标志；如检测到所述EPPROM存储器工作异常或缺少特殊标志的情况，所述FLASH存储器中的默认配置数据或备份配置数据写入EPPROM存储器中，作为当前配置数据。