CN112146290B - 一种基于自动控制的太阳能供热系统及立式太阳能装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于自动控制的太阳能供热系统，其包括中央控制系统、集热单元、储热单元、能量辅助装置、水系统以及油系统，所述储热单元连接供热和/或供水设备；所述中央控制系统包括中央控制器；所述中央控制器分别与所述太阳能集热器、所述储热单元、所述能量辅助装置进行连接，所述中央控制器控制所述油系统和所述水系统正常有序的工作，实现太阳能供热系统的电脑自动控制；所述集热单元包括多个并联设置的集热器单元，所述储热单元为储热水箱，所述能量辅助装置设置在所述储热水箱内，以便在太阳能不能及时获取时，中央控制器控制集热单元与所述辅助能源装置的自动切换以便提供辅助加热，确保24小时不间断供水和/或供热。

Description

一种基于自动控制的太阳能供热系统及立式太阳能装置
技术领域
本发明涉及供热供水技术领域，具体涉及一种基于自动控制的太阳能供热系统及立式太阳能装置。
背景技术
太阳能对消费市场的贡献体现在以太阳能为动力的装置在不断增长，太阳能取之不尽用之不竭。近年来，用于生活热水用途的太阳能集热器的不断增加，证明了太阳能系统的成熟与可靠。每天在世界各地运行的太阳能热水系统展示了太阳能的生态化与无害化，受到太阳能热水系统成功应用的启发，越来越多的人们还考虑将太阳能用于供暖中。因此，能够最有效利用太阳能这种天然资源，开发高效收集太阳能供热系统，为集中供热系统无法顾及的偏远热用户和零散热用户解决供热难题。
目前，目前人类对太阳能的利用方式有以下三种，即光电转、光化转换、光热转换。光电转换已有较多应用，但所用材料多晶硅造价昂贵，且存在一定污染，由于大量使用镜面，会造成光污染，对使用区域亦有一定要求；光化转换应用较少，尚在探索中；而光热转换，原理简单，但利用率低下，其根本原因在于所使用的光板不能随着太阳角度的变化自行调整。因此，本发明期望从改善接收太阳能的状态入手，提高太阳能的收集效率，提出一种全新的太阳能供热系统。
发明内容
为了克服现有技术中使用的不足，本发明提供了一种基于自动控制的太阳能供热系统，其包括中央控制系统、集热单元、储热单元、能量辅助装置、水系统以及油系统，所述储热单元连接供热和/或供水设备；所述中央控制系统包括中央控制器；所述中央控制器分别与所述太阳能集热器、所述储热单元、所述能量辅助装置进行连接，所述中央控制器控制所述油系统和所述水系统正常有序的工作，实现太阳能供热系统的电脑自动控制；所述集热单元包括多个并联设置的集热器单元，所述储热单元为储热水箱，所述能量辅助装置设置在所述储热水箱内，以便在太阳能不能及时获取时，中央控制器控制集热单元与所述辅助能源装置的自动切换以便提供辅助加热，确保24小时不间断供水和/或供热。本发明的基于自动控制的太阳能供热系统采用了数控太阳能中央控制系统，其通过设置独特的太阳能槽式集热器采集太阳能，将导热油加热，受热的导热油在热泵的作用下通过换热器将介质税加热为用户提供热水或供暖。导热油在太阳能集热器内被加热升温，而在换热器内放热而降温，油在循环的过程中被加热和放热，这就是油系统。同时水在热泵的推动下在换热器内吸热成为高温热水，热水由水泵强制输送到储存水箱中暂存，低温的热水也可以由水泵输送到换热器被再次加热后返回到水箱，热水由管道输送到各用水场所，这就是水系统。控制系统确保太阳能集热器、热力存储设备及水系统正常有序的工作，实现电脑自动控制。
本发明技术方案如下：
一种基于自动控制的太阳能供热系统，其包括中央控制系统、集热单元、储热单元、能量辅助装置、水系统以及油系统，所述储热单元连接供热和/或供水设备；所述中央控制系统包括中央控制器；所述中央控制器分别与所述太阳能集热器、所述储热单元、所述能量辅助装置进行连接，所述中央控制器控制所述油系统和所述水系统正常有序的工作，实现太阳能供热系统的电脑自动控制；热力单元与中央控制器连接，中央控制器发出热力启动或停止信号以控制热力单元工作情况，同时，热力单元将热力单元运行和/或热力单元故障情况反馈至中央控制器；所述集热单元包括多个并联设置的集热器单元，所述储热单元为储热水箱，所述能量辅助装置设置在所述储热水箱内，以便在太阳能不能及时获取时，中央控制器控制集热单元与所述辅助能源装置的自动切换以便提供辅助加热，确保24小时不间断供水和/或供热；油系统的回油管连接储油罐，蓄热三通阀安装在油箱附近的油管上；油位开关设置在回油管；当油管里的导热油的流量不够时，第一个电磁阀打开进行充油；回油管设置油液温度传感器，检测回油温度；油温达到预设的油温时，打开第二个电磁阀，单独循环油管里的油，对水进行加热；晚上没有太阳，第三个电磁阀打开，循环蓄热油箱里的油，对水进行加热。
优选地，其还包括太阳能自动追踪系统，所述太阳能自动追踪系统包括采光器，所述采光器对准太阳能集热器的集热管，调节采光器的角度使太阳在太阳能反光板镜面反射出来的光，正好对准集热管，固定好以后通过中央控制器进行自动控制。优选地，采光器是太阳能追踪器。太阳能辐射仪配备了精密太阳能追踪器，太阳能追踪器吸收太阳光热。在有阳光时候可以利用太阳追踪器进行主动追踪，系统根据太阳光辐射情况自动切换追踪模式。
优选地，所述能量辅助装置为电加热装置，其置于储热单元内部，以便实现光电互补，所述电加热装置与中央控制器相连，以便实现微电脑集中控制。
优选地，所述储热单元通过生活热水泵将储热水箱内的热水输送至供热和/或供水设备。
优选地，所述导热油在集热器单元内被加热升温，受热的导热油在高温油泵的作用下到达换热器，导热油在所述换热器内放热而降温，导热油在循环的过程中被加热和放热，形成油系统；
导热油在换热器内降温的同时，需要加热的水在热泵推动下，到达所述换热器，需要加热的水在所述换热器内吸热成为高温热水，高温热水在水泵作用下，强制输送至储热单元暂存；同时，储热水箱中的低温的热水输送至所述换热器被再次进行加热，返回至所述储热水箱；储热水箱中的热水，经过在生活热水泵作用下经过管道输送至各需要用水的场所，形成水系统。
所述太阳能集热器为立式太阳能装置，其为太阳能槽式集热器。
所述立式太阳能装置包括底座、槽式框架、槽式聚光板、减速机、风速仪、风向仪太阳能辐照仪以及太阳追踪器。槽式聚光板固定在槽式框架上，槽式框架连接减速机，槽式框架上装设风速仪和风向仪，在槽式聚光板的焦点位置设置太阳追踪器；所述槽式框架与中央控制器相连，通过中央控制系统调整所述槽式框架的方位，使集热器的主光轴始终与太阳光线相平行，在使用中需要在方位角和高度角两个方位上不断跟踪太阳，使集热器单元从日出到日落始终对准太阳，以提高太阳能的利用率；太阳能辐照仪、风速仪、风向仪连接中央控制器，以便控制集热管及太阳追踪器的追光角度；所述底座通过齿条和减速机带动齿轮旋转，减速机连接电机，电机与中央控制器相连，太阳能辐照仪控制太阳能装置旋转以自动调整角度；太阳能辐射仪反馈所接收的太阳光，根据太阳能辐照仪光敏二级管的角度变化反应参数；集热管通过铁片支撑固定至太阳能集热器的支架上。
优选地，太阳能反光板的上下角度通过调节片进行调节，通过太阳能辐照仪将太阳能反光板的光调整至集热管中心，通过人工一次调整固定；太阳能反光板用直角片连接在支架。
优选地，所述底座为两层架构的地脚盘；所述底座具有底座支架；所述底座支架与地脚盘通过圆柱支撑以实现连接固定。
优选地，所述回油管连接储油罐，所述储油罐为高保温相变储油罐，该储油罐采用不易发散热的材料制作，且油路采用真空结构最大程度的减少热损失，所述储油罐与供热缓放热控制装置连接，实现了阴天72h的系统供热能力；所述供热缓放热控制装置包括多组散热器，所述各个散热器与储油罐进行连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的基于自动控制的太阳能供热系统，导热油在太阳能集热器内被加热升温，而在换热器内放热而降温，油在循环的过程中被加热和放热，这就是油系统。同时水在热泵，例如，第一循环泵的推动下在换热器内吸热成为高温热水，热水由水泵，例如，第二循环泵，强制输送到储热水箱中暂存，低温的热水也可以由水泵，即第二循环泵输送到换热器内被再次加热后返回到储热水箱，进入储热水箱内的热水由管道输送到各用水场所，这就是水系统。中央控制系统确保太阳能集热器、热力存储设备、油系统及水系统等正常有序的工作，实现电脑自动控制，其中所述热力存储热备包括储热水箱。
根据本发明的基于自动控制的太阳能供热系统的集热器，例如，太阳能集热器集中放置，优选地，所述各个集热器单元并联设置。储热水箱与辅助能源加热设备，例如，电加热装置放置于设备间或楼顶，中央控制系统的中央控制器必须置于室内设备间。
优选地，根据本发明的基于自动控制的太阳能供热系统可以将电加热装置设置在储热水箱内；并列地，根据本发明的基于自动控制的太阳能供热系统还能够采用双水箱设置，电加热装置置于备用的水箱内。通过中央控制系统，例如，PLC智能系统，控制太阳能集热器与辅助能源加热的自动切换，供水系统采用变频控制系统，从而实现全天候恒温恒压热水供应。
经过不断的论证、改进，中央控制系统采用先进的数控系统，中央控制系统还包括太阳能自动追踪系统，在太阳能集热器的集热管上设置采光器，将采光器的角度对准集热管，使太阳在镜面反射出来的光，正好对准集热管，固定好以后，开始自动控制。采光器接收太阳光，内部发出信号到太阳能自动追踪系统，系统控制反光镜的电机，转动电机调整角度，始终使反光镜的光对准集热管，解决了聚光板根据太阳入射角度不能自行调整的难题。经过测试，本发明对太阳能的利用率较同类产品高20%至40%以上，为产品的成功应用奠定了基础。其中，光热转换效率：在保证光线入射角良好的情况下，如何使光能最大程度的转化为热能，也是影响项目成功的关键。
经过多次尝试，选用了中性、高沸点、高燃点的导热油作为热媒，保证了使用的安全性，也提高了能量转换效率，优选地，导热油沸点在300℃，传热性好，散热快，寿命长。实际测试后，效率转换能够达到60%以上。热能的存储：太阳晨起夕落，即便提高了对太阳能的利用效率，太阳的可利用时间也很有限且不可改变，为最大程度保证供热的连续性，必须解决热能的存储问题，为此，设置高保温相变储油罐，该储油罐采用不易发散热的材料制作，且油路采用真空结构最大程度的减少热损失，结合供热缓放热控制装置，实现了阴天72h的系统供热能力。
附图说明
图1是根据本发明实施例的基于自动控制的太阳能供热系统的原理图。
图2A是根据本发明的第一实施例的基于自动控制的太阳能供热系统的组合结构示意图。
图2B是根据本发明的第二实施例的基于自动控制的太阳能供热系统的组合结构示意图。
图3是根据本发明实施例的基于自动控制的太阳能供热系统的立式太阳能装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本发明，并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
根据本发明的基于自动控制的太阳能供热系统，其包括中央控制系统、集热单元、储热单元、能量辅助装置、水系统、油系统，所述储热单元连接供热和/或供水设备。所述中央控制系统包括中央控制器。所述集热单元包括多个并联设置的集热器单元，其中太阳能反光板和集热管作为热力单元。
所述储热单元为热力存储设备，例如，储热水箱，所述辅助能源装置设置在所述储热水箱内，以便在太阳能不能及时获取时，中央控制系统控制所述太阳能集热器与所述辅助能源加热的自动切换以便提供辅助加热，确保24小时不间断供水和/或供热。
所述中央控制器分别与所述太阳能集热器、所述储热单元、所述能量辅助装置进行连接，所述中央控制器控制所述油系统和所述水系统正常有序的工作，实现太阳能供热系统的电脑自动控制。
具体地，所述基于自动控制的太阳能供热系统还包括太阳能自动追踪系统，所述太阳能自动追踪系统包括采光器，所述采光器为太阳能追踪器，所述采光器对准太阳能集热器的集热管，例如，调节采光器的角度使太阳在太阳能反光板镜面反射出来的光，正好对准集热管，固定好以后通过中央控制器进行自动控制。采光器接收太阳光，其内部发出信号到中央控制器，中央控制器发出指令信号控制太阳能反光板，例如，反光镜的电机，转动电机调整角度，始终使反光镜的光对准集热管，从而解决了反光板，例如，聚光板根据太阳入射角度不能自行调整的难题。
优选地，太阳能辐射仪配备了精密太阳能追踪器，太阳能追踪器吸收太阳光热。在有阳光时候可以利用太阳追踪器进行主动跟踪，系统根据太阳光辐射情况自动切换追踪模式。
优选地，所述辅助加热装置为电加热装置，其置于储热单元，例如，储热水箱的内部，以便实现光电互补，所述电加热装置与中央控制器相连，以便实现微电脑集中控制，所述储热水箱为保温水箱。
优选地，所述储热单元通过生活热水泵，例如，第三循环泵将储热水箱内的热水输送至供热和/或供水设备。
所述中央控制器采用PLC控制器，控制太阳能集热器与辅助能源加热的自动切换。所述PLC控制器置于控制机柜内。
所述中央控制器接受反馈回来的信号并进行处理以及判断，并将相应的动作信号输出至相应的执行元件；控制各个辅助元件。所述信号通过温度传感器、液位传感器、光传感器等进行采集，采集后反馈到中央控制系统，由所述中央控制器判断所采集相应的判断信号为正信号或负信号，并控制相应的执行元件相应的动作。
由图1可知，热力单元与中央控制器连接，中央控制器发出热力启动或停止信号以控制热力单元工作情况，同时，热力单元将热力单元运行和/或热力单元故障情况反馈至中央控制器。具体地，所述采光器对准太阳能集热器的集热管，例如，调节采光器的角度使太阳在太阳能反光板镜面反射出来的光，正好对准集热管，固定好以后通过中央控制器进行自动控制。采光器接收太阳光，其内部发出信号到中央控制器，中央控制器发出指令信号控制太阳能反光板，例如，反光镜的电机，转动电机调整角度，始终使反光镜的光对准集热管，使反光板能够根据太阳入射角自动进行调整。
所述导热油在集热器单元内被加热升温，即导热油被加热，受热的导热油在高温油泵的作用下到达所述换热器，导热油在所述换热器内放热而降温，导热油在循环的过程中被加热和放热，形成油系统。优选地，高温油泵设置与油箱连接，高温油泵设置在油箱旁边。
导热油在换热器内降温的同时，需要加热的水在热泵，例如，第一循环泵的推动下，到达所述换热器，需要加热的水在所述换热器内吸热成为高温热水，高温热水在水泵，例如，第二循环泵的作用下，强制输送至储热单元，例如，储热水箱中暂存。同时，储热水箱中的低温的热水输送至所述换热器被再次进行加热，返回至所述储热水箱。储热水箱中的热水，经过在生活热水泵，即，第三循环泵的作用下经过管道输送至各需要用水的场所，形成水系统，从而实现水进行加热为用户提供热水或供暖。
所述太阳能集热器100为立式太阳能装置，其为太阳能槽式集热器，具体地，其包括底座、槽式框架、槽式聚光板、减速机、风速仪、风向仪太阳能辐照仪以及太阳追踪器。槽式聚光板1固定在槽式框架上，槽式框架连接减速机，槽式框架上装设风速仪和风向仪，在槽式聚光板的焦点位置设置太阳追踪器；当太阳升起，根据本发明的槽式太阳能装置自动运转，太阳能追踪器自动跟踪太阳，所述槽式框架与中央控制器相连，通过中央控制系统调整所述槽式框架的方位，使集热器的主光轴始终与太阳光线相平行，在使用中需要在方位角和高度角两个方位上不断跟踪太阳，使集热器单元从日出到日落始终对准太阳，以提高太阳能的利用率。太阳能辐照仪、风速仪、风向仪连接中央控制器，以便控制集热管及太阳追踪器的追光角度。
所述底座通过齿条和减速机带动齿轮旋转，减速机连接电机，电机与中央控制器相连，太阳能辐照仪控制太阳能装置旋转以自动调整角度。太阳能辐射仪反馈所接收的太阳光，根据太阳能辐照仪光敏二级管的角度变化反应参数。
太阳能反光板的上下角度通过调节片进行调节，通过太阳能辐照仪将太阳能反光板的光调整至集热管中心，通过人工一次调整固定。太阳能反光板用直角片连接在支架，例如，槽式框架上。优选地，太阳能反光板作为槽式聚光板，槽式聚光板的上下角度通过调节片进行调节，经高效太阳能吸收管收集热量传送至集热管中心，槽式聚光板通过人工一次调整固定。太阳能反光板用直角片连接在槽式框架上。
所述底座为两层架构的地脚盘，其中第一层为方形结构2，其由槽钢制成；第二层3为圆形结构，其钢板制成，第一层和第二层无支持点直接固定在一起。所述底座具有底座支架4，所述底座支架为方形结构支架，其由方钢制成，可看成是底座的第三层，所述底座支架与地脚盘通过8根圆柱支撑以实现连接固定，所述圆柱为焊管。
横纵支架结构如图3所示，支架的侧部支撑架通过直角支架支撑，该侧部支撑架为方钢制成，支架的横向支撑架采用不锈钢圆管进行支撑连接；纵向用焊管支撑连接；转弯处用不锈钢管连接固定；中间通过一根立柱5支撑与直角支架6共同连接三组太阳能反光板。
集热管通过铁片支撑固定至太阳能集热器的支架上。支架是太阳能聚光集热器的承载机构，为了防止反射镜在工作过程中发生损坏和变形，支架应与太阳能反光板紧密贴合在一起，尤其是支架与反射镜背面接触的部分。支架作为反射镜和集热管的支撑部件，需要其不仅具有足够的刚度和较轻的质量，还要有良好的抗疲劳能力和良好的运动性能等，以便于对太阳能集热器进行焦距的调节，达到整个系统长期安全稳定运行的目的。所述支撑柱可转动的连接至所述底盘，集热旁通阀的连接和如何工作。
蓄热三通阀安装在油箱附近的油管上；当油管里的导热油的流量不够时，第一个电磁阀打开进行充油。回油管设置油液温度传感器，其配置用于检测回油温度。油位开关设置在回油管上。油温达到预设的油温时，打开第二个电磁阀，单独循环油管里的油，对水进行加热。晚上没有太阳，第三个电磁阀打开，循环蓄热油箱里的油，对水进行加热。所述回油管连接储油罐，所述储油罐为高保温相变储油罐，该储油罐采用不易发散热的材料制作，且油路采用真空结构最大程度的减少热损失，所述储油罐与供热缓放热控制装置连接，实现了阴天72h的系统供热能力。所述供热缓放热控制装置包括多组散热器，所述各个散热器与储油罐进行连接。阴天时候，追光器追不到太阳时，所述储油箱开启，油进入到该多组散热器，例如，慢散热器中，继续加热水。所述储油罐与油箱，例如，储油箱相连。
油系统温度调节系统指的是太阳能追踪器，即太阳能追日装置，控制油系统，阀门调节油流量。油系统调节温度装置设置在油箱上，温度传感器连接中央控制系统，继电器通断自动控制上水温度。
风速仪和风向仪采集风速和风向参数，太阳能反光板可转动地连接槽式框架，参数预设值为风力7级以下，实测参数值道与参数预设值时，中央控制器控制太阳能反光板自动翻转进行自我保护。
在集热器单元的总进口处设置集热器单元总进口温度传感器，所述集热器单元总进口温度传感器与中央控制器相连，将所述集热器总进口的温度传输至中央控制器。
在集热器单元的总出口处设置集热器单元总出口温度传感器，所述集热器单元总出口温度传感器与中央控制器相连，将所述集热器总出口的温度传输至中央控制器。
在空调水总进口设置空调水总进口温度传感器，所述空调水温度传感器连接至中央控制器，将空调水总进口的温度传输至中央控制器。
在生活水进口处设置生活水进口温度传感器，在生活水出口处设置生活水出口温度传感器，所述生活水进口温度传感器和生活水口温度传感器均与中央控制器相连，将生活水进口温度和生活水出口温度传输至中央控制器。
优选地，所述辅助能源设备为电加热装置，其置于储热水箱内。
并列地，所述储热单元可以设置两个水箱，其中第一个水箱配置用于储热水箱，其与太阳能集热器连通；第二个水箱为辅助水箱，将辅助能源设备设置在第二个水箱内，以便当阴天或夜晚时，中央控制器切换为辅助能源设备对第二水箱内的水进行加热，供用户使用。
具体地，根据本发明实施例的基于自动控制的太阳能供热系统，其为一种利用太阳能的中央热水系统，其包括集热器、储热水箱、中央控制器、循环泵以及管路，各组成部件有机组合形成集热供水系统。
其中，所述集热器为太阳能集热器，所述集热器为跟踪式太阳能集热器。
集热器吸收太阳光能，把冷水加热实现恒温供热水；通过在太阳能集热器上设置第一传感器，在储热水箱内设置第二传感器，其中第一传感器和第二传感器均为温度传感器，利用第一温度传感器和第二温度传感器的温度差，控制第二循环泵的启停，实现温差循环以便提高集热效率；从储热水箱至用户端采用管道循环，在用户端设置开关，打开开关后开水嘴即出热水。
优选地，当第一传感器温度T1与第二传感器的温度T2的差值超过第一预设值后，中央控制器发出控制指令启动第二循环泵，将太阳能集热器内的热水顶入储热水箱内进行存储，所述储热水箱为保温水箱，进入储热水箱的热水能够进行保温。同时，第二循环泵将储热水箱内的低温水送至所述太阳能集热器进行加热，如此往复循环，实现温差循环以便将系统内的水进行加热。
优选地，集热器温度比储热水箱的温度高10℃以上时，即T1-T2＞10℃，开始启动循环；集热器温度下降至低于贮水箱温度4℃时即，T2-T1＞4℃，停止循环，实现温差控制集热循环。
优选地，在储热水箱内设置有电加热装置，水位到达水漂开关的时候，中央控制器控制电加热装置开启，进行加热循环；水位低于水漂开关高度，不启动加热循环，即无水情况下自动停止加热，防止干烧。
所述储热水箱内设置有液位传感器以及第二传感器，第二传感器用于测试储热水箱内的水温，液位传感器以及第二传感器均与中央控制器相连，中央控制器控制储热水箱温度以及水位显示装置对储热水箱内水的温度以及水位进行显示。
优选地，水温显示范围为0～99℃。
优选地，水位显示自下而上显示1～4级水位，更进一步地，所述液位传感器，例如，水位计的各个水位上分别设置指示灯，无水时1级水位指示灯闪烁。当1级指示灯闪烁时，中央控制器断开电加热装置的电源电路，即无水情况下自动停止加热。温度探头连接到中央控制器，中央控制器控制继电器，再由继电器控制加热装置。
优选地，太阳能集热器的第一传感器与中央控制器相连，中央控制器控制相应的显示装置显示第一传感器的温度数值。
设置储热水箱的控制温度后，当储热水箱内的温度比预设的温度高10℃以上时，自动启动补水；当储热水箱内的温度值低于设定温度或水满时，停止补水。
并列地，当水位计显示储热水箱内水不足时，通过中央控制器启动打开补水阀，开始补水；或当水位计显示的水位达到四档时，中央控制器控制补水阀关闭，实现储热水箱的自动温控上水。优选地，此处控制温度的温度设定范围为30-80℃，优选地，控制温度的初始值为50℃。定时温控辅助加热，控制温度在30~80℃任意设定。
在太阳能集热器和储热水箱之间的循环不能使储热水箱内的水升温时，中央控制器启动电辅助加热装置，对储热水箱内的水进行加热，实现温控辅助加热。
并列地，通过中央控制器设定启动温控辅助加热的时间，实现定时温控辅助加热。
中央控制器还可以设置定时上水时间，中央控制系统判断到达该上水时间后，自动启动上水，以实现定时上水。水位达到上限液位时，停止上水。
并列地，在储热水箱进口处设置进水开关，中央控制器控制所述进水开关动作开始自动补水，到设定水位自动停水，在上水状态时再次按动可立即停止上水，实现手动上水。
具体地，储热水箱中设置水漂控制开关，该水漂控制开关连接中央控制系统，中央控制器控制继电器，再由继电器控制电磁阀并控制水的通断。
用户可任意设定定时加热时间，到设定时间时，若储热水箱内的温度小于控制器的设定温度值，中央控制器自动启动辅助加热；到设定温度值时停止加热，实现定时加热。
优选地，可随时启动电加热装置，再次按动电加热装置的开关，可关闭电加热。
并列地，当中央控制器出现故障不能自动启动电加热时，可按动手动按下电加热的加热开关，启动加热功能。平时此开关应处于关闭状态。
优选地，本发明能够实现供水控制，用户可设定供水延时时间，设定范围是0-99分钟。控制器初始值为99分钟。一天可设置4次供水时间。补水根据储热水箱水位高低控制补水操作。
本发明中的自动控制的太阳能供热系统还设置有防冻装置，以便在冬季气温过低时能够正常使用。防冻装置包括设置在管路上的第三传感器，该第三传感器与中央控制器相连，中央控制器控制管路上的第三传感器显示装置，显示第三传感器的数值，所述第三传感器的温度低于4摄氏度时，启动防冻装置，其中温控防冻的控制起始温度为4℃，温控防冻的停止温度为8℃。
本发明中的整个系统自动运行，使用安全，维护方便。各零部件采用组合式结构，能够根据用水量、安装场地、用户要求进行灵活的排列组合。
保温水箱内设有电加热装置，优选地，所述电加热装置为电加热棒，中央控制器控制继电器以便控制加热棒的工作实现温度控制。
根据用户需要和实际情况合理确定，满足阴雨天及冬季使用热水要求，实现光电互补，微电脑智能化控制，确保365天全天候24小时供应足量的热水。
所述热力补充设备包括导热油加热装置，其配置用于在无太阳或阴天时加热循环水以及导热油。
具体地，根据中央热水系统类型，其包括温差循环式和定温放水式两大类。
第一种，温差循环式：冷水经过自动上水控制箱进入太阳能集热器，自动上水控制箱安装在交换器旁边，靠油温循环对冷水进行加热，太阳能集热器的水箱上安装有温度传感器，温度达到设定值，中央控制器控制继电器动作启动上水。优选地，自动上水控制箱处设置自力平衡阀，当水位达到一定程度，不自动上水。
真空管选择性吸收膜层吸收光能加热油，使冷水升温。集热器与储热水箱分别设有有温度传感器，当集热器与储热水箱内的温度差达到设定值，即启动第二循环泵，将集热器内的热水顶入储热水箱保温，同时将储热水箱内的低温水送到集热器进行加热。如此往复循环，实现将系统内水加热的目的。另外，储热水箱内设有电辅加热装置，能提高、稳定供水的热水质量。另外，其结构紧凑，贮水与集热器分离，有较大的安装灵活性。优选地，第二循环泵为电泵，通过电泵的自动循环，能充分利用集热器的能量，提供更多量的热水。并且，本实施例能有效减轻屋面的承载力，适用于大用水量的场合。
第二种，定温放水式：冷水经过自动上水控制箱进入太阳能集热器，例如，太阳能热水器中，真空管选择性吸收膜层吸收光能使冷水升温。定温放水是当太阳能集热器内的水温达到设定值，电磁阀打开，热水进入储水箱，当水箱水温降低到设定值，电磁阀关闭。当电磁阀关闭，水箱水温降低，第二循环泵开始启动加热水箱里的水。本实施例出水量大，适用于宾馆或浴场使用。
优选地，所述中央控制器置于太阳能热水工程控制柜内，太阳能热水工程控制柜不仅具备水位设置、水温设置、自动上水、手动加热、水位水温显示、温控防冻、定时供水，温差循环等实用功能，而且具备防干烧、漏电保护等保护功能，独有管道循环功能，可对太阳能热水工程进行自动控制。
具体地，在储热水箱内设置液位传感器，所述液位传感器与所述中央控制器相连，以保证储热水箱里的水，时刻充足；当储热水箱内缺水，即液位传感器监测到储热水箱内的水达到预设值以下，中央控制器控制补水开关进行动作，实现储热水箱自动补水，储热水箱内的水位达到预设值后，中央控制器控制补水开关关闭，完成补水过程，保证储热水箱内的水够循环使用。
优选地，储热水箱内设置有温度传感器，所述温度传感器与中央控制器相连，所述温度传感器为温度探头，其配置用于检测储热水箱内的水温的高低，并将水温参数反馈到中央控制器，当中央控制系统监测到储热水箱内的水温达到设定值，开启循环泵，自动进行上水循环，即，循环加热水箱内的水。
当没有太阳的时候，手动电加热。水温有最低温度设定值，达到最低温度时开始加热，白天太阳能加热，晚上电加热，保证水是常温。
优选地，各处管道内部均设置温度传感器，所述温度传感器与中央控制器相连，所述中央控制器连接显示屏，通过显示屏显示所述液位传感器与各个温度传感器的数据。
本系统内的可操作部分：
水位设置：水位设定范围2～4档。
温控上水：在用户设定了太阳能集热器的水箱控制温度后，当水箱内的温度比控制设定温度高10℃以上时，自动启动上水，循环加热储热水箱里的水；当太阳能集热器的水箱内的温度低于设定温度或水满时停止上水。控制温度设置范围30-80℃，控制器初始值为50℃。
定时上水：控制器可按设定的时间，自动启动上水，水位达到太阳能集热器的水箱上限液位时，停止上水。
手动上水：太阳能集热器的水箱的按动进水开关开始上水，到设定水位自动停水，在上水状态时再次按动可立即停止上水。
定时加热：用户可任意设定定时加热时间，到设定时间时，若水箱内的温度小于控制温度，控制器自动启动辅助加热；到设定温度时停止加热。
水温设置：水箱中的水温设置范围为30℃～80℃。
即时加热：可随时启动电加热，再次按动可关闭电加热。
手动加热：当控制柜出现故障不能自动启动电加热时，可按动手动加热开关，启动加热功能。平时此开关应处于关闭状态
供水控制：用户可设定供水延时时间，设定范围是00-99分钟。控制器初始值为99分钟。一天可设置4次供水时间。
全自动部分：
水温显示：水温显示范围为0～99℃。
水位显示：自下而上显示1～4级水位，无水时1级水位指示灯闪烁。
防干烧：无水情况下自动停止加热。
循环控制：集热器温度比贮水箱温度高10℃以上时，开始启动循环；集热器温度下降至低于贮水箱温度4℃时，停止循环。
防冻控制：当防冻点温度小于5℃时，防冻输出启动；当防冻点温度大于8℃时，停止输出。
漏电保护：在电源进线中设置了漏电保护断路器，当相线对地出现漏电电流时电源自动切断。
自动上水：无论在何种控制状态，当水位低于时，1/4控制器会自动启动上水
按合同约定利用太阳能收集板系统和太阳能跟踪装置，以全自动追日控制系统和聚焦系统，通过转换热能达到供热取暖的效果。
本发明是一种高效收集太阳能供热系统，图2A和图2B分别是两种具体实施例的布置示意图。图2A为提供生活热水的示范例，图2B为供暖示范例，二者均能够有效地利用太阳能的天然资源，为集中供热系统无法顾及的偏远热用户和零散热用户解决供热难题。本发明从改善接收太阳能的状态入手，以提高太阳能的收集效率为重心，重点研究全新的太阳能供热系统的热源的建造。
本发明中的数控系统，解决了聚光板根据太阳入射角度不能自行调整的难题。经过测试，本发明对太阳能的利用率较同类产品高20~40%以上，为产品的成功应用奠定了基础。
在保证光线入射角良好的情况下，为了能够将光能最大程度的转化为热能，也是影响项目成功的关键。经过多次尝试，选用了中性、高沸点、高燃点的导热油作为热媒，保证了使用的安全性，也提高了能量转换效率。实际测试后，效率转换能够达到60%以上。
另外，太阳晨起夕落，太阳的可利用时间也很有限且不可改变，为了提高了对太阳能的利用效率，为最大程度保证供热的连续性，设置了高保温相变储油罐，所述该储油罐采用不易发散热、保温性能好的材料制成，且油路采用真空结构最大程度的减少热损失，配合供热缓放热控制装置，实现了阴天72h的系统供热能力。优选地，所述供热缓放热控制装置包括多组散热器，所述各个散热器与储油罐进行连接。阴天时候，追光器追不到太阳时，所述储油箱开启，油进入到该多组散热器，例如，慢散热器中，继续加热水。所述储油罐与油箱，例如，储油箱相连。
本发明中氨机主模块与多个氨机辅模块均与中央控制器相连，油温达到一定温度后，中央控制系统通过电动阀和靶流开关控制循环方式。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (7)

1.一种基于自动控制的太阳能供热系统，其特征在于，其包括中央控制系统、集热单元、储热单元、能量辅助装置、水系统以及油系统，所述储热单元连接供热和/或供水设备；所述储热单元通过生活热水泵将储热水箱内的热水输送至供热和/或供水设备；所述中央控制系统包括中央控制器；所述中央控制器分别与太阳能集热器、所述储热单元、所述能量辅助装置进行连接，所述中央控制器控制所述油系统和所述水系统正常有序的工作，实现太阳能供热系统的电脑自动控制；热力单元与中央控制器连接，中央控制器发出热力启动或停止信号以控制热力单元工作情况，同时，热力单元将热力单元运行和/或热力单元故障情况反馈至中央控制器；所述集热单元包括多个并联设置的集热器单元，所述储热单元为储热水箱，所述能量辅助装置设置在所述储热水箱内，以便在太阳能不能及时获取时，中央控制器控制集热单元与所述辅助能源装置的自动切换以便提供辅助加热，确保24小时不间断供水和/或供热；油系统的回油管连接储油罐，蓄热三通阀安装在油箱附近的油管上；油位开关设置在回油管；当油管里的导热油的流量不够时，第一个电磁阀打开进行充油；回油管设置油液温度传感器，检测回油温度；油温达到预设的油温时，打开第二个电磁阀，单独循环油管里的油，对水进行加热；晚上没有太阳，第三个电磁阀打开，循环蓄热油箱里的油，对水进行加热；
集热器吸收太阳光能，把冷水加热实现恒温供热水；通过在太阳能集热器上设置第一传感器，在储热水箱内设置第二传感器，其中第一传感器和第二传感器均为温度传感器，当第一传感器温度T1与第二传感器的温度T2的差值超过第一预设值后，中央控制器发出控制指令启动第二循环泵，将太阳能集热器内的热水顶入储热水箱内进行存储，利用第一温度传感器和第二温度传感器的温度差，控制第二循环泵的启停，实现温差循环以便提高集热效率；所述储热水箱为保温水箱，进入储热水箱的热水能够进行保温；从储热水箱至用户端采用管道循环，在用户端设置开关，打开开关后开水嘴即出热水；
第二循环泵将储热水箱内的低温水送至所述太阳能集热器进行加热，如此往复循环，实现温差循环以便将系统内的水进行加热；
集热器温度比储热水箱的温度高10℃以上时，T1-T2＞10℃，开始启动循环；集热器温度下降至低于贮水箱温度4℃时，T2-T1＞4℃，停止循环，实现温差控制集热循环；
所述能量辅助装置为电加热装置，其置于储热单元内部，以便实现光电互补；
水位到达水漂开关的时候，中央控制器控制电加热装置开启，进行加热循环；水位低于水漂开关高度，不启动加热循环，无水情况下自动停止加热，防止干烧；
所述储热水箱内设置有液位传感器，第二传感器测试储热水箱内的水温，液位传感器以及第二传感器均与中央控制器相连，中央控制器控制储热水箱温度以及水位显示装置对储热水箱内水的温度以及水位进行显示；水温显示范围为0～99℃；
水位显示自下而上显示1～4级水位，所述液位传感器的各个水位上分别设置指示灯，无水时1级水位指示灯闪烁；当1级指示灯闪烁时，中央控制器断开电加热装置的电源电路，无水情况下自动停止加热；温度探头连接到中央控制器，中央控制器控制继电器，再由继电器控制加热装置；
太阳能集热器的第一传感器与中央控制器相连，中央控制器控制相应的显示装置显示第一传感器的温度数值；
设置储热水箱的控制温度后，当储热水箱内的温度比预设的温度高10℃以上时，自动启动补水；当储热水箱内的温度值低于设定温度或水满时，停止补水；当水位计显示储热水箱内水不足时，通过中央控制器启动打开补水阀，开始补水；或当水位计显示的水位达到四档时，中央控制器控制补水阀关闭，实现储热水箱的自动温控上水；控制温度的温度设定范围为30-80℃；在储热水箱进口处设置进水开关，中央控制器控制所述进水开关动作开始自动补水，到设定水位自动停水，在上水状态时再次按动可立即停止上水，实现手动上水；
在太阳能集热器和储热水箱之间的循环不能使储热水箱内的水升温时，中央控制器启动电加热装置，对储热水箱内的水进行加热，实现温控辅助加热；通过中央控制器设定启动温控辅助加热的时间，实现定时温控辅助加热；
通过中央控制器设置定时上水时间，中央控制系统判断到达该上水时间后，自动启动上水，以实现定时上水；水位达到上限液位时，停止上水；
导热油在集热器单元内被加热升温，受热的导热油在高温油泵的作用下到达换热器，导热油在换热器内放热而降温，导热油在循环的过程中被加热和放热，形成油系统；高温油泵设置与油箱连接，高温油泵设置在油箱旁边；
导热油在换热器内降温的同时，需要加热的水在第一循环泵的推动下，到达换热器，需要加热的水在换热器内吸热成为高温热水，高温热水在第二循环泵的作用下，强制输送至储热单元中暂存；储热水箱中的低温的热水输送至换热器被再次进行加热，返回至储热水箱；储热水箱中的热水，在第三循环泵的作用下经过管道输送至各需要用水的场所，形成水系统，从而实现水进行加热为用户提供热水或供暖；
太阳能自动追踪系统包括采光器，所述采光器对准太阳能集热器的集热管，调节采光器的角度使太阳在太阳能反光板镜面反射出来的光，正好对准集热管，固定好以后通过中央控制器进行自动控制；
采光器接收太阳光，其内部发出信号到中央控制器，中央控制器发出指令信号控制太阳能反光板，转动电机调整角度，始终使反光镜的光对准集热管，使反光板能够根据太阳入射角自动进行调整；
其中太阳能反光板和集热管作为热力单元；太阳能反光板作为槽式聚光板经高效太阳能吸收管收集热量传送至集热管中心，集热管通过铁片支撑固定至太阳能集热器的支架上，支架是太阳能聚光集热器的承载机构，为了防止反射镜在工作过程中发生损坏和变形，支架应与太阳能反光板紧密贴合在一起，尤其是支架与反射镜背面接触的部分；支架作为反射镜和集热管的支撑部件，对太阳能集热器进行焦距的调节，达到整个系统长期安全稳定运行的目的；支撑柱可转动的连接至底盘；
横纵支架的侧部支撑架通过直角支架支撑，该侧部支撑架为方钢制成，支架的横向支撑架采用不锈钢圆管进行支撑连接；纵向用焊管支撑连接；转弯处用不锈钢管连接固定；中间通过一根立柱支撑与直角支架共同连接三组太阳能反光。
2.如权利要求1所述的基于自动控制的太阳能供热系统，其特征在于，所述电加热装置与中央控制器相连，以便实现微电脑集中控制。
3.如权利要求2所述的基于自动控制的太阳能供热系统，其特征在于，所述太阳能集热器为立式太阳能装置，其为太阳能槽式集热器。
4.如权利要求3所述的基于自动控制的太阳能供热系统，其特征在于，所述立式太阳能装置包括底座、槽式框架、槽式聚光板、减速机、风速仪、风向仪太阳能辐照仪以及太阳追踪器，槽式聚光板固定在槽式框架上，槽式框架连接减速机，槽式框架上装设风速仪和风向仪，在槽式聚光板的焦点位置设置太阳追踪器；所述槽式框架与中央控制器相连，通过中央控制系统调整所述槽式框架的方位，使集热器的主光轴始终与太阳光线相平行，在使用中需要在方位角和高度角两个方位上不断跟踪太阳，使集热器单元从日出到日落始终对准太阳，以提高太阳能的利用率；太阳能辐照仪、风速仪、风向仪连接中央控制器，以便控制集热管及太阳追踪器的追光角度；所述底座通过齿条和减速机带动齿轮旋转，减速机连接电机，电机与中央控制器相连，太阳能辐照仪控制太阳能装置旋转以自动调整角度；太阳能辐射仪反馈所接收的太阳光，根据太阳能辐照仪光敏二级管的角度变化反应参数；集热管通过铁片支撑固定至太阳能集热器的支架上。
5.如权利要求4所述的基于自动控制的太阳能供热系统，其特征在于，太阳能反光板的上下角度通过调节片进行调节，通过太阳能辐照仪将太阳能反光板的光调整至集热管中心，通过人工一次调整固定；太阳能反光板用直角片连接在支架。
6.如权利要求5所述的基于自动控制的太阳能供热系统，其特征在于，所述底座为两层架构的地脚盘；第一层为方形结构，其由槽钢制成；第二层为圆形结构，其钢板制成，所述底座具有底座支架；所述底座支架为方形结构支架，其由方钢制成，可看成是底座的第三层，所述底座支架与地脚盘通过圆柱支撑以实现连接，所述圆柱为焊管。
7.如权利要求6所述的基于自动控制的太阳能供热系统，其特征在于，所述回油管连接储油罐，所述储油罐为高保温相变储油罐，该储油罐采用不易发散热的材料制作，且油路采用真空结构最大程度的减少热损失，所述储油罐与供热缓放热控制装置连接，实现了阴天72h的系统供热能力；所述供热缓放热控制装置包括多组散热器，所述各个散热器与储油罐进行连接。
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