太阳能集热分户储热技术和电气自控系统的设计

汪云华

摘 要：笔者参加小区业主委员会工作，了解小区建设、设计、施工、验收情况及交付查验责任，并调档查阅竣工图，推动太阳能热水循环、分户自控问题的解决。通过分户储热水箱设WIFI场景控制器、适配已有电磁阀和控制面板，实现手机APP远程控制及气候条件分户热能自控交换。实现分户自控整个太阳能管网循环问题，节能高效、经济、适用性强。

关键词：绿色建筑;太阳能;分户储热;电气自控

1.太阳能集热分户储热循环系统。

一般为封闭式的热水系统，目前应用住宅中很多使用这种系统。结合数字式通讯器件的融合应用，从而探讨一个可实现智能远程及气候场景模式下的电气自控系统。

1.1应用背景。笔者自住多层住宅小区，住户600户。可利用屋顶铺设太阳能集热板、集热循环管网和配套设备设施：循环管网S304不锈钢管压环扣接并外壁保温;循环水泵配套膨胀罐（储热功能）;单元循环立管设于住宅北面设备平台纵向布置;分户储热水箱自带电辅热功能，具备控制面板，进回水接口设电磁阀、检修阀;其分户储热水箱通过内胆壁设铜盘管分离式交换后，水箱水温上升到设定值，供入户热水使用。

1.2小区交付第二年业主装修入住，发现太阳能系统无法正常使用：该系统没有完成调试、试运行;太阳能设施的实体设备、器件均有，所以不影响绿色建筑配置;交付时物业工程缺乏太阳能设备系统性的专业人员，未经运行接管验收。核查结论：设计及竣工图标准的集热温差自控系统不到位;分户储热水箱温差自控系统不到位;循环水泵安装位置在顶层住宅上方;屋顶保温橡塑棉不到位、破损脱落;电气线管外壁锈蚀严重。相关问题以设计、竣工图标准为依据，施工验收规范的合格工程为标准，对接小区的房地产开发商（小区建设方）。目前该事项住建质监专员、社区督促处理落实中。

1.3此工程遗留问题，解决进度缓慢。笔者自行购买了WIFI场景控制器、结合已有的分户电磁阀、控制器组合，应用WIFI场景控制器APP功能，实现了气候条件下有效时段自控启停;也可在手机端进行远程啟停操控。屋顶稳压自控、流量变频自控，均可在WIFI场景控制器的触发基础上得以实现。

2.太阳能集中集热分户储热系统的电气自控应用和设计

2.1 太阳能集热分户储热循环系统结合WIFI场景控制器的适用性

集中集热（+空气源辅热）分户储热太阳能热水系统，为3重组合模式。即：集中集热的太阳能热水循环管网;屋顶空气源热泵辅热设备的组合;分户储热水箱热交换的运行。投入运行时段，每天太阳高效直射或空气源辅热设备运行的时间段。为分户储热高效利用，需要区别对待：实现住户不用热水或不在家的情况，热能不用交互传导，从而实现有效使用户的最大效率利用热能;最大效率控制终端（分户储热水箱）户的实际使用需求并减少运行时段，从而最大限度降低循环水泵的运行时间。从这一点出发，若能实现住户自控：居家时想用而用，不用热水就可设定停止;不在家的时段实现想用而远程操作，不用热水能远程操作停止热水交换;而住户不管在家启用还是远程操作启用，太阳能热水的热能循环交互只送达使用的这一户（或几户），并且同一单元系统无住户使用时，该单元的太阳能热水循环就不工作。实现和控制这几点，就需要应用电气自控系统多环节出发，并且能够根据当地晴天、阴天的不同场景，选配WIFI场景控制器结合产品软件联网功能，区别性的实现分户储热水箱投入运行。为解决住户自主选择是否热水交换到户（分户储热水箱），而又不在家问题，通过数字式产品的配置，实现远程自控;住户没有选择性控制时，通过WIFI场景控制器、产品APP功能联网，设定白天时段当地晴天时WIFI场景控制器联动电磁阀，热水自控循环到户（分户储热水箱），其余时段自动关闭。

2.2 WIFI场景控制器结合给水压力、水流量变频控制运行和电气系统原理

WIFI场景控制器，在分户储热水箱上的应用。结合水压力自控方式：循环泵前端设压力传感器+仪表上下限设定值;太阳能管网失压（分户电磁阀开启：即WIFI场景控制器启用）时，循环水泵自动运行;满足设定压力上限值（分户电磁阀关闭：即WIFI场景控制器关闭或停用状态），循环水泵自动停止或一直处在停用状态。这样就通过WIFI场景控制器实现分户自控整个太阳能热水系统的循环，成为用户设定天晴条件下、一定时间内太阳能热水系统自控运行。分户储热水箱达到设定温度后电磁阀关闭，循环热水系统自控也关闭。这种电气联动自控方式，完全可以应用在太阳能集中供热分户储热系统产品中，并逐渐实现智能化控制。命名为：WIFI场景控制器在太阳能集中供热分户储热系统中的数字式自控。简述太阳能热水设施设备系统进行论述原理和逻辑关系，如图：

循环泵的选用，需适用于管网压力稳压自控或用户流量变频自控的要求;其中用户流量变频自控在高层系统用户很多，造成用水流量变换频繁的情况下选用，该设备的应用对建设造价有直接影响。同时管网中的阀门器件、水泵、膨胀罐、各种连接在热水循环管网的器件均需考虑管网介质高温的工作条件和热水管网的配套产品、材质。

2.3 太阳能集中供热分户储热系统中的数字式自控

WIFI场景控制器手机端APP的多种状态功能：多时段任意设定启停（设定后在线、离线状态均可）;设定地点位置，根据当地气候（晴、阴雨、雪天冰冻）条件启停;手机客户端APP触屏点击软件开、关远程控制启停;一键自控设定场景、时间综合条件启停。太阳能集热分户储热系统中的数字式自控：通过住户端WIFI场景控制器、触发分户电磁阀，连锁动作太阳能循环管网压力，实现循环水泵在稳压模式下运行。具体电气自控系统图如下：

得以太阳能热水循环产品应用，其太阳能温差自控可以选择性的作为备用。确保系统安全运行，防止太阳能集热效能利用过度温度急剧上升（或冬季过冷冰冻），造成非工作温度条件下运行系统瘫痪，需设过热（或防冻）电气自控。防冻保护可水循环自控保护，也可以通过前文提到的+空气源辅热设备，实现并确保冬季或阴雨天气时系统的正常运行，一举数得。这里不再展开。

3.结语

从太阳能集热分户储热系统技术出发，针对小区电气自控不到位问题进行分析，制定合理、经济、有效的解决方案。这种电气联动自控方式，结合数字式通讯产品，应用在太阳能集中供热分户储热系统产品中，可逐渐实现智能化控制。

参考文献

[1]蔡晓玲.集中集热储热太阳能热水系统直接系统设计[J].浙江建筑，2009，7（5）：58-59。

[2]罗运俊，何梓年，王长贵主编.《太阳能利用技术》.化学工业出版社.2014-01