[发明专利]太阳能热水系统储热水箱分层进水控制方法

说明书

本发明公开了一种太阳能热水系统储热水箱分层进水控制方法，根据集热器出水与储热水箱分层水体之间的温差，对集热器出水进入储热水箱的分层位置进行自动控制，达到改善储热水箱温度分层效果的作用。本发明所提出的太阳能热水系统储热水箱分层进水控制方法，能有效改善储热水箱的稳定分层效果，提高生活热水的供应质量和可靠性，提高系统的能源利用效率，适用于大中型太阳能热水系统。

技术领域

本发明涉及太阳能热水系统控制领域，特别是一种太阳能热水系统储热水箱分层进水控制方法。

背景技术

太阳能热水系统是目前技术较为成熟和有效利用太阳能的方式之一。储热水箱作为太阳能热水系统的重要储热设备，能有效解决太阳能自身间歇性和不可靠性，提高太阳能的利用率。由于水的密度与温度成反比，水箱中低温热水密度大而聚在水箱的底部，高温热水密度小则浮升到水箱的顶部，从而实现了不同温度的水在水箱中的垂直分层现象。

在太阳能系统运行时，集热器产生的热水会以一定的流量进入储热水箱中。由于进入的热水与入口处的热水在混合时有一定的温差，不仅会在入水口产生明显的扰动，而且温差引起的对流现象也会使得温度分层发生紊乱，从而增大斜温层的厚度，严重影响水箱中的温度分层现象。此外，因储热水箱顶层温度处于较低水平，将影响到系统热水供应的质量和可靠性，从而影响了热水系统的整体性能。

水箱分层效果的好坏能直接影响整个太阳能热水系统的运行效果，储热性能良好的水箱不仅能满足用户热负荷的需求，减少辅助加热量，还能降低集热器的进口水温，提高太阳能的利用效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种太阳能热水系统储热水箱分层进水控制方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种太阳能热水系统储热水箱分层进水控制方法，包括以下步骤：

1)将储热水箱分为n+1个温度层，其中进水端位于储热水箱上部的n层，分别记为1、2…、i、…n层，出水端设置于储热水箱最底层，记作0层；在各温度层水体内加装温度传感器，连续监测各温度层的水温，分别记为T0、T1、T2…、Ti、…Tn；同时监测太阳能集热器的出水温度，记作Tc；进水端的第1、2…、i、…n层分别设有阀门V1…、Vi、…Vn；出水端为第0层设有阀门V0；

2)当测得的太阳能集热器出水温度Tc与储热水箱底层温度T0的差值Tc-T0大于最小开启温差设定值SD1时，将Tc与储热水箱中1至n温度层的水温T1至Tn分别进行比较，并判断绝对差值最小的温度层，将该绝对差值最小的温度层记为m；

a)如果当前开启状态入口阀门编号B≠m，且当同一状态连续运行时长C≤运行状态转变最小时长设定值SD3时：

①如果B＝-1，即进水端、出水端所有阀门均关闭，且集热循环水泵亦关闭时，则打开储热水箱底层出水管路阀门V0和进水管路阀门Vm，打开集热循环水泵，令B＝m，开始计时并记录为C；

②如果B≠-1，则维持所有阀门的当前开关状态不变；

b)如果当前开启状态入口阀门编号B≠m，且当同一状态连续运行时长C大于SD3时，则关闭阀门VB，打开阀门Vm，令B＝m，开始计时并记录为C；

c)如果当前开启状态入口阀门编号B＝m时，维持所有阀门的当前开关状态不变；

3)当测得的太阳能集热器出水温度Tc与储热水箱底层温度T0的差值Tc-T0不大于最小开启温差设定值SD1时：

a)如果当前开启状态入口阀门编号B≠-1时，判断测得的太阳能集热器出水温度Tc与储热水箱底层温度T0的差值Tc-T0是否小于最大关闭温差设定值SD2，若小于，则关闭所有阀门V0至Vn，关闭集热循环水泵，且令B＝-1；