太陽能集熱分戶儲熱技術(shù)和電氣自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

汪云華

摘?要：筆者參加小區(qū)業(yè)主委員會工作，了解小區(qū)建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收情況及交付查驗(yàn)責(zé)任，并調(diào)檔查閱竣工圖，推動太陽能熱水循環(huán)、分戶自控問題的解決。通過分戶儲熱水箱設(shè)WIFI場景控制器、適配已有電磁閥和控制面板，實(shí)現(xiàn)手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制及氣候條件分戶熱能自控交換。實(shí)現(xiàn)分戶自控整個太陽能管網(wǎng)循環(huán)問題，節(jié)能高效、經(jīng)濟(jì)、適用性強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：綠色建筑;太陽能;分戶儲熱;電氣自控

1.太陽能集熱分戶儲熱循環(huán)系統(tǒng)。

一般為封閉式的熱水系統(tǒng)，目前應(yīng)用住宅中很多使用這種系統(tǒng)。結(jié)合數(shù)字式通訊器件的融合應(yīng)用，從而探討一個可實(shí)現(xiàn)智能遠(yuǎn)程及氣候場景模式下的電氣自控系統(tǒng)。

1.1應(yīng)用背景。筆者自住多層住宅小區(qū)，住戶600戶?？衫梦蓓斾佋O(shè)太陽能集熱板、集熱循環(huán)管網(wǎng)和配套設(shè)備設(shè)施：循環(huán)管網(wǎng)S304不銹鋼管壓環(huán)扣接并外壁保溫;循環(huán)水泵配套膨脹罐（儲熱功能）;單元循環(huán)立管設(shè)于住宅北面設(shè)備平臺縱向布置;分戶儲熱水箱自帶電輔熱功能，具備控制面板，進(jìn)回水接口設(shè)電磁閥、檢修閥;其分戶儲熱水箱通過內(nèi)膽壁設(shè)銅盤管分離式交換后，水箱水溫上升到設(shè)定值，供入戶熱水使用。

1.2小區(qū)交付第二年業(yè)主裝修入住，發(fā)現(xiàn)太陽能系統(tǒng)無法正常使用：該系統(tǒng)沒有完成調(diào)試、試運(yùn)行;太陽能設(shè)施的實(shí)體設(shè)備、器件均有，所以不影響綠色建筑配置;交付時物業(yè)工程缺乏太陽能設(shè)備系統(tǒng)性的專業(yè)人員，未經(jīng)運(yùn)行接管驗(yàn)收。核查結(jié)論：設(shè)計(jì)及竣工圖標(biāo)準(zhǔn)的集熱溫差自控系統(tǒng)不到位;分戶儲熱水箱溫差自控系統(tǒng)不到位;循環(huán)水泵安裝位置在頂層住宅上方;屋頂保溫橡塑棉不到位、破損脫落;電氣線管外壁銹蝕嚴(yán)重。相關(guān)問題以設(shè)計(jì)、竣工圖標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，施工驗(yàn)收規(guī)范的合格工程為標(biāo)準(zhǔn)，對接小區(qū)的房地產(chǎn)開發(fā)商（小區(qū)建設(shè)方）。目前該事項(xiàng)住建質(zhì)監(jiān)專員、社區(qū)督促處理落實(shí)中。

1.3此工程遺留問題，解決進(jìn)度緩慢。筆者自行購買了WIFI場景控制器、結(jié)合已有的分戶電磁閥、控制器組合，應(yīng)用WIFI場景控制器APP功能，實(shí)現(xiàn)了氣候條件下有效時段自控啟停;也可在手機(jī)端進(jìn)行遠(yuǎn)程啟停操控。屋頂穩(wěn)壓自控、流量變頻自控，均可在WIFI場景控制器的觸發(fā)基礎(chǔ)上得以實(shí)現(xiàn)。

2.太陽能集中集熱分戶儲熱系統(tǒng)的電氣自控應(yīng)用和設(shè)計(jì)

2.1 太陽能集熱分戶儲熱循環(huán)系統(tǒng)結(jié)合WIFI場景控制器的適用性

集中集熱（+空氣源輔熱）分戶儲熱太陽能熱水系統(tǒng)，為3重組合模式。即：集中集熱的太陽能熱水循環(huán)管網(wǎng);屋頂空氣源熱泵輔熱設(shè)備的組合;分戶儲熱水箱熱交換的運(yùn)行。投入運(yùn)行時段，每天太陽高效直射或空氣源輔熱設(shè)備運(yùn)行的時間段。為分戶儲熱高效利用，需要區(qū)別對待：實(shí)現(xiàn)住戶不用熱水或不在家的情況，熱能不用交互傳導(dǎo)，從而實(shí)現(xiàn)有效使用戶的最大效率利用熱能;最大效率控制終端（分戶儲熱水箱）戶的實(shí)際使用需求并減少運(yùn)行時段，從而最大限度降低循環(huán)水泵的運(yùn)行時間。從這一點(diǎn)出發(fā)，若能實(shí)現(xiàn)住戶自控：居家時想用而用，不用熱水就可設(shè)定停止;不在家的時段實(shí)現(xiàn)想用而遠(yuǎn)程操作，不用熱水能遠(yuǎn)程操作停止熱水交換;而住戶不管在家啟用還是遠(yuǎn)程操作啟用，太陽能熱水的熱能循環(huán)交互只送達(dá)使用的這一戶（或幾戶），并且同一單元系統(tǒng)無住戶使用時，該單元的太陽能熱水循環(huán)就不工作。實(shí)現(xiàn)和控制這幾點(diǎn)，就需要應(yīng)用電氣自控系統(tǒng)多環(huán)節(jié)出發(fā)，并且能夠根據(jù)當(dāng)?shù)厍缣?、陰天的不同場景，選配WIFI場景控制器結(jié)合產(chǎn)品軟件聯(lián)網(wǎng)功能，區(qū)別性的實(shí)現(xiàn)分戶儲熱水箱投入運(yùn)行。為解決住戶自主選擇是否熱水交換到戶（分戶儲熱水箱），而又不在家問題，通過數(shù)字式產(chǎn)品的配置，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自控;住戶沒有選擇性控制時，通過WIFI場景控制器、產(chǎn)品APP功能聯(lián)網(wǎng)，設(shè)定白天時段當(dāng)?shù)厍缣鞎rWIFI場景控制器聯(lián)動電磁閥，熱水自控循環(huán)到戶（分戶儲熱水箱），其余時段自動關(guān)閉。

2.2 WIFI場景控制器結(jié)合給水壓力、水流量變頻控制運(yùn)行和電氣系統(tǒng)原理

WIFI場景控制器，在分戶儲熱水箱上的應(yīng)用。結(jié)合水壓力自控方式：循環(huán)泵前端設(shè)壓力傳感器+儀表上下限設(shè)定值;太陽能管網(wǎng)失壓（分戶電磁閥開啟：即WIFI場景控制器啟用）時，循環(huán)水泵自動運(yùn)行;滿足設(shè)定壓力上限值（分戶電磁閥關(guān)閉：即WIFI場景控制器關(guān)閉或停用狀態(tài)），循環(huán)水泵自動停止或一直處在停用狀態(tài)。這樣就通過WIFI場景控制器實(shí)現(xiàn)分戶自控整個太陽能熱水系統(tǒng)的循環(huán)，成為用戶設(shè)定天晴條件下、一定時間內(nèi)太陽能熱水系統(tǒng)自控運(yùn)行。分戶儲熱水箱達(dá)到設(shè)定溫度后電磁閥關(guān)閉，循環(huán)熱水系統(tǒng)自控也關(guān)閉。這種電氣聯(lián)動自控方式，完全可以應(yīng)用在太陽能集中供熱分戶儲熱系統(tǒng)產(chǎn)品中，并逐漸實(shí)現(xiàn)智能化控制。命名為：WIFI場景控制器在太陽能集中供熱分戶儲熱系統(tǒng)中的數(shù)字式自控。簡述太陽能熱水設(shè)施設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行論述原理和邏輯關(guān)系，如圖：

循環(huán)泵的選用，需適用于管網(wǎng)壓力穩(wěn)壓自控或用戶流量變頻自控的要求;其中用戶流量變頻自控在高層系統(tǒng)用戶很多，造成用水流量變換頻繁的情況下選用，該設(shè)備的應(yīng)用對建設(shè)造價有直接影響。同時管網(wǎng)中的閥門器件、水泵、膨脹罐、各種連接在熱水循環(huán)管網(wǎng)的器件均需考慮管網(wǎng)介質(zhì)高溫的工作條件和熱水管網(wǎng)的配套產(chǎn)品、材質(zhì)。

2.3 太陽能集中供熱分戶儲熱系統(tǒng)中的數(shù)字式自控

WIFI場景控制器手機(jī)端APP的多種狀態(tài)功能：多時段任意設(shè)定啟停（設(shè)定后在線、離線狀態(tài)均可）;設(shè)定地點(diǎn)位置，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂颍ㄇ?、陰雨、雪天冰凍）條件啟停;手機(jī)客戶端APP觸屏點(diǎn)擊軟件開、關(guān)遠(yuǎn)程控制啟停;一鍵自控設(shè)定場景、時間綜合條件啟停。太陽能集熱分戶儲熱系統(tǒng)中的數(shù)字式自控：通過住戶端WIFI場景控制器、觸發(fā)分戶電磁閥，連鎖動作太陽能循環(huán)管網(wǎng)壓力，實(shí)現(xiàn)循環(huán)水泵在穩(wěn)壓模式下運(yùn)行。具體電氣自控系統(tǒng)圖如下：

得以太陽能熱水循環(huán)產(chǎn)品應(yīng)用，其太陽能溫差自控可以選擇性的作為備用。確保系統(tǒng)安全運(yùn)行，防止太陽能集熱效能利用過度溫度急劇上升（或冬季過冷冰凍），造成非工作溫度條件下運(yùn)行系統(tǒng)癱瘓，需設(shè)過熱（或防凍）電氣自控。防凍保護(hù)可水循環(huán)自控保護(hù)，也可以通過前文提到的+空氣源輔熱設(shè)備，實(shí)現(xiàn)并確保冬季或陰雨天氣時系統(tǒng)的正常運(yùn)行，一舉數(shù)得。這里不再展開。

3.結(jié)語

從太陽能集熱分戶儲熱系統(tǒng)技術(shù)出發(fā)，針對小區(qū)電氣自控不到位問題進(jìn)行分析，制定合理、經(jīng)濟(jì)、有效的解決方案。這種電氣聯(lián)動自控方式，結(jié)合數(shù)字式通訊產(chǎn)品，應(yīng)用在太陽能集中供熱分戶儲熱系統(tǒng)產(chǎn)品中，可逐漸實(shí)現(xiàn)智能化控制。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡曉玲.集中集熱儲熱太陽能熱水系統(tǒng)直接系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].浙江建筑，2009，7（5）：58-59。

[2]羅運(yùn)俊，何梓年，王長貴主編.《太陽能利用技術(shù)》.化學(xué)工業(yè)出版社.2014-01