[發(fā)明專利]太陽能熱水系統(tǒng)儲熱水箱分層進水控制方法

有效

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• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN107796040B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 周晉;徐峰;楊靜波;張國強
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: F24D17/00
• 分類號: F24D17/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強;王娟

本發(fā)明公開了一種太陽能熱水系統(tǒng)儲熱水箱分層進水控制方法，根據(jù)集熱器出水與儲熱水箱分層水體之間的溫差，對集熱器出水進入儲熱水箱的分層位置進行自動控制，達到改善儲熱水箱溫度分層效果的作用。本發(fā)明所提出的太陽能熱水系統(tǒng)儲熱水箱分層進水控制方法，能有效改善儲熱水箱的穩(wěn)定分層效果，提高生活熱水的供應質(zhì)量和可靠性，提高系統(tǒng)的能源利用效率，適用于大中型太陽能熱水系統(tǒng)。

技術領域

本發(fā)明涉及太陽能熱水系統(tǒng)控制領域，特別是一種太陽能熱水系統(tǒng)儲熱水箱分層進水控制方法。

背景技術

太陽能熱水系統(tǒng)是目前技術較為成熟和有效利用太陽能的方式之一。儲熱水箱作為太陽能熱水系統(tǒng)的重要儲熱設備，能有效解決太陽能自身間歇性和不可靠性，提高太陽能的利用率。由于水的密度與溫度成反比，水箱中低溫熱水密度大而聚在水箱的底部，高溫熱水密度小則浮升到水箱的頂部，從而實現(xiàn)了不同溫度的水在水箱中的垂直分層現(xiàn)象。

在太陽能系統(tǒng)運行時，集熱器產(chǎn)生的熱水會以一定的流量進入儲熱水箱中。由于進入的熱水與入口處的熱水在混合時有一定的溫差，不僅會在入水口產(chǎn)生明顯的擾動，而且溫差引起的對流現(xiàn)象也會使得溫度分層發(fā)生紊亂，從而增大斜溫層的厚度，嚴重影響水箱中的溫度分層現(xiàn)象。此外，因儲熱水箱頂層溫度處于較低水平，將影響到系統(tǒng)熱水供應的質(zhì)量和可靠性，從而影響了熱水系統(tǒng)的整體性能。

水箱分層效果的好壞能直接影響整個太陽能熱水系統(tǒng)的運行效果，儲熱性能良好的水箱不僅能滿足用戶熱負荷的需求，減少輔助加熱量，還能降低集熱器的進口水溫，提高太陽能的利用效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有技術不足，提供一種太陽能熱水系統(tǒng)儲熱水箱分層進水控制方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種太陽能熱水系統(tǒng)儲熱水箱分層進水控制方法，包括以下步驟：

1)將儲熱水箱分為n+1個溫度層，其中進水端位于儲熱水箱上部的n層，分別記為1、2…、i、…n層，出水端設置于儲熱水箱最底層，記作0層；在各溫度層水體內(nèi)加裝溫度傳感器，連續(xù)監(jiān)測各溫度層的水溫，分別記為T0、T1、T2…、Ti、…Tn；同時監(jiān)測太陽能集熱器的出水溫度，記作Tc；進水端的第1、2…、i、…n層分別設有閥門V1…、Vi、…Vn；出水端為第0層設有閥門V0；

2)當測得的太陽能集熱器出水溫度Tc與儲熱水箱底層溫度T0的差值Tc-T0大于最小開啟溫差設定值SD1時，將Tc與儲熱水箱中1至n溫度層的水溫T1至Tn分別進行比較，并判斷絕對差值最小的溫度層，將該絕對差值最小的溫度層記為m；

a)如果當前開啟狀態(tài)入口閥門編號B≠m，且當同一狀態(tài)連續(xù)運行時長C≤運行狀態(tài)轉(zhuǎn)變最小時長設定值SD3時：

①如果B＝-1，即進水端、出水端所有閥門均關閉，且集熱循環(huán)水泵亦關閉時，則打開儲熱水箱底層出水管路閥門V0和進水管路閥門Vm，打開集熱循環(huán)水泵，令B＝m，開始計時并記錄為C；

②如果B≠-1，則維持所有閥門的當前開關狀態(tài)不變；

b)如果當前開啟狀態(tài)入口閥門編號B≠m，且當同一狀態(tài)連續(xù)運行時長C大于SD3時，則關閉閥門VB，打開閥門Vm，令B＝m，開始計時并記錄為C；

c)如果當前開啟狀態(tài)入口閥門編號B＝m時，維持所有閥門的當前開關狀態(tài)不變；

3)當測得的太陽能集熱器出水溫度Tc與儲熱水箱底層溫度T0的差值Tc-T0不大于最小開啟溫差設定值SD1時：

a)如果當前開啟狀態(tài)入口閥門編號B≠-1時，判斷測得的太陽能集熱器出水溫度Tc與儲熱水箱底層溫度T0的差值Tc-T0是否小于最大關閉溫差設定值SD2，若小于，則關閉所有閥門V0至Vn，關閉集熱循環(huán)水泵，且令B＝-1；