[发明专利]智能循环太阳能防冻控制系统及该系统的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能系统室外集热环路防冻技术。

背景技术

严寒地区冬季室外温度较低，太阳能系统室外集热环路容易出现结冰，并冻坏室外管路与设备，影响系统的正常使用。因此在使用太阳能系统时必须考虑防冻。在严寒地区通常采用真空管集热器代替平板集热器，以提高系统集热效率，减少热损失，并解决集热器夜间防冻的问题。但是仍然需要采取添加防冻液，设置电伴热带或排空等措施以解决管道结冰的问题。

添加防冻液是一种常用的太阳能防冻方法，但是由于真空管集热器水容量比较大，需要添加的防冻液量也较大，严重影响了系统的经济性。目前防冻液浓度的选取尚没有明确的依据，实际工程中通常是保证所选取的防冻液浓度的冰点高于该地区最低室外空气温度，并有一定的安全余量。这种做法往往会导致所选取的防冻液浓度偏高，使得系统运行成本增加，降低系统集热效率。

在严寒地区，当采用真空管集热器进行太阳能供热时，如何有效解决室外管路结冰的问题，如何在保证系统管路不结冰的前提下尽可能地降低所选取的防冻液浓度，提高系统的经济性成为严寒地区太阳能热利用时所面临的问题之一。

发明内容

本发明的目的是为了解决严寒地区太阳能热利用系统中室外管道结冰的问题，提供一种智能循环太阳能防冻控制系统及该系统的控制方法。

本发明所述的智能循环太阳能防冻控制系统，包括集热器1、换热器2、蓄热水箱3、膨胀水箱6、第一水泵4、第一控制器7、第一温度传感器9、第二温度传感器10、第一电动阀门F1、第二电动阀门F2和单向阀门F3；

集热器1的出口通过室外管道与第一电动阀门F1的一端连通，膨胀水箱6与室外管道连通，第一电动阀门F1的一端还同时与第二电动阀门F2的一端连通，第一电动阀门F1的另一端与换热器2的一条通道的一端连通，该通道的另一端与单向阀门F3的入口连通，单向阀门F3的出口同时与第一水泵4的一端和第二电动阀门F2的另一端连通，第一水泵4的另一端与集热器1的入口连通；

第一温度传感器9设置在集热器1的出口处，用于采集集热器1出口的温度，所述第一温度传感器9的温度信号输出端与第一控制器7的第一温度信号输入端连接；

第二温度传感器10设置在室外管道的内部，用于采集室外管道内部的液体温度，所述第二温度传感器10的温度信号输出端与第一控制器7的第二温度信号输入端连接；

第一控制器7的第一水泵控制信号输出端连接第一水泵4的控制信号输入端，第一控制器7的第一阀门控制信号输出端连接第一电动阀门F1的控制信号输入端，第一控制器7的第二阀门控制信号输出端连接第二电动阀门F2的控制信号输入端；

所述第一控制器7内嵌入有软件实现的数据采集和控制模块，所述控制模块包括：

温度读取装置：用于每间隔时间ΔT₁读取并存储第一温度传感器9发送的温度信号T₁和第二温度传感器10发送的温度信号T₂；

第一判断装置：用于判断T₂是否小于T_A，并在判断结果为是时启动第一控制装置，在判断结果为否时启动第三控制装置；T_A和T_B均为预先设定好的温度，且T_A﹥T_B≥室外管道内液体的冰点温度；

第一控制装置：用于发送第一电动阀门关闭控制信号给第一电动阀门F1，发送第二电动阀门开启控制信号给第二电动阀门F2，发送第一水泵启动控制信号给第一水泵4；

等待装置：用于维持第一控制器7的设定状态ΔT₂时间；

第二判断装置：用于判断T₁是否大于T_C，并在判断结果为是时启动第三控制装置，在判断结果为否时启动第三判断装置；所述T_C为预先设定好的温度，且T_C大于T_A；

第三判断装置：用于判断T₂是否大于T_B，并在判断结果为是时启动第一控制装置；在判断结果为否时启动第二控制装置；

第二控制装置：用于利用外部热量使室外管道内部液体温度升高；

第四判断装置：用于判断T₁是否大于T_C，并在判断结果为是时启动第三控制装置，在判断结果为否时启动第二控制装置；

第三控制装置：用于发送第一水泵停止控制信号给第一水泵4，并结束控制。