一種集中式太陽(yáng)能熱水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)裝置和技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)計(jì)集中式太陽(yáng)能熱水 系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，針對(duì)實(shí)際太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)應(yīng)用工程進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)"十二五"可再生能源建筑應(yīng)用推廣目標(biāo)為切實(shí)提高太陽(yáng)能、淺層地能、生物 質(zhì)能等可再生能源在建筑用能中的比重，到2020年，實(shí)現(xiàn)可再生能源在建筑領(lǐng)域消費(fèi)比例 占建筑能耗的15%以上。太陽(yáng)能作為清潔可再生能源，利用其加熱冷水提供人們所需的熱 水負(fù)荷，可實(shí)現(xiàn)減少建筑能源消耗目的。我國(guó)太陽(yáng)能資源非常豐富，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在全國(guó) 得到廣泛應(yīng)用。在太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)以及運(yùn) 行效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，將有助于實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)更高效的應(yīng)用和推進(jìn)可再生能源應(yīng)用的進(jìn) 一步發(fā)展。
[0003] 在進(jìn)行熱水系統(tǒng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，如何確定監(jiān)測(cè)參數(shù)，監(jiān)測(cè)設(shè)備如何 安裝及如何評(píng)價(jià)系統(tǒng)效果等，雖然國(guó)家有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對(duì)系統(tǒng)評(píng)價(jià)參數(shù)的設(shè)定和系統(tǒng)建 設(shè)，但并未根據(jù)實(shí)際的系統(tǒng)形式給出詳細(xì)的設(shè)備安裝及如何能更好實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的獲 取。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于參數(shù)的測(cè)量方法是針對(duì)一般系統(tǒng)，而在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，由于系統(tǒng)管 路、形式的多種多樣，對(duì)于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的得熱量、系統(tǒng)總能耗等的測(cè)量方法應(yīng)結(jié)合實(shí)際 情況進(jìn)行設(shè)置。
[0004] 而現(xiàn)有的太陽(yáng)能熱水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，只是公開了一種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的流程原理，并未對(duì)監(jiān) 測(cè)系統(tǒng)的細(xì)節(jié)進(jìn)行說(shuō)明，包括主要的監(jiān)測(cè)參數(shù)等，也沒(méi)有對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，無(wú)法對(duì)所監(jiān) 測(cè)的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)進(jìn)行整體評(píng)價(jià)。所公開的系統(tǒng)無(wú)法滿足實(shí)際工程中具體形式的太陽(yáng)能 熱水系統(tǒng)的監(jiān)控要求。本發(fā)明旨在針對(duì)工程中常見(jiàn)的、帶輔助熱源的、集中式太陽(yáng)能熱水系 統(tǒng)，確定了其監(jiān)測(cè)參數(shù)、監(jiān)測(cè)設(shè)備和安裝方法、主要性能指標(biāo)及評(píng)價(jià)，形成一套系統(tǒng)的監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)構(gòu)建方法，對(duì)于實(shí)際工程中太陽(yáng)能熱水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)具有指導(dǎo)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)有太陽(yáng)能熱水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用局限性，提供一 種集中式太陽(yáng)能熱水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、測(cè)量準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、適用性好、 能對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用效果做出整體評(píng)價(jià)、指導(dǎo)系統(tǒng)改善、提高太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的運(yùn)行效率和管理 水平等特點(diǎn)。
[0006] 本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：一種集中式太陽(yáng)能熱水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要包括太陽(yáng)能熱水 系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理軟件。
[0007] 所述太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)為集中式，帶輔助熱源，本發(fā)明以熱栗為例。所述太陽(yáng)能熱水 系統(tǒng)包括太陽(yáng)能集熱器、太陽(yáng)能熱水箱、熱栗熱水箱、輔助熱源、總供水管、總回水管和冷水 管。所述太陽(yáng)能集熱器數(shù)量大于2。所述太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的具體搭建方法參照《民用建筑 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GB50364-2005)和《民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)工程技術(shù)手 冊(cè)》。
[0008] 所述監(jiān)測(cè)設(shè)備包括太陽(yáng)總輻射傳感器、第一熱量表、第二熱量表）、第三熱量表和 電能表。所述太陽(yáng)總輻射傳感器主體安裝在太陽(yáng)能集熱器上，用于監(jiān)測(cè)太陽(yáng)輻照量。所述 第一熱量表主體包括第一流量計(jì)、第一溫度傳感器和第一積算儀，所述主體安裝在集熱器 出口的出水管路上，所配套的溫度傳感器I接在集熱器進(jìn)口的進(jìn)水管上，用于監(jiān)測(cè)集熱系 統(tǒng)的得熱量。所述第二熱量表主體包括第二流量計(jì)、第二積算儀和第二溫度傳感器，所述主 體安裝在總供水管上，所配套的溫度傳感器II接在冷水管上，用于監(jiān)測(cè)總供水管的溫度、 流量和熱量。所述第三熱量表主體包括第三流量計(jì)、第三積算儀和第三溫度傳感器，所述主 體安裝在總回水管上，所配套的溫度傳感器III接在冷水管上，用于監(jiān)測(cè)總回水管的溫度、 流量和熱量。所述電能表安裝在熱栗的供電回路上，用于測(cè)量輔助熱源消耗的能量。以上 監(jiān)測(cè)儀表都具有數(shù)據(jù)通信功能，可通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備將各自所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)程電 腦客戶端。
[0009] 所述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)設(shè)備配套的數(shù)據(jù)輸出裝置、數(shù)據(jù)傳輸線和數(shù)據(jù)接收裝 置；太陽(yáng)總輻射傳感器所配套的數(shù)據(jù)輸出裝置、第一熱量表所配套的數(shù)據(jù)輸出裝置、第二熱 量表所配套的數(shù)據(jù)輸出裝置、第三熱量表所配套的數(shù)據(jù)輸出裝置和電能表所配套的數(shù)據(jù)輸 出裝置分別通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線與數(shù)據(jù)接收裝置的數(shù)據(jù)輸入端連接。
[0010] 所述數(shù)據(jù)處理軟件位于遠(yuǎn)程電腦客戶端，遠(yuǎn)程電腦通過(guò)與數(shù)據(jù)接收裝置數(shù)據(jù)輸出 端連接，接收監(jiān)測(cè)設(shè)備傳送過(guò)來(lái)的各種數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)設(shè)的計(jì)算準(zhǔn)則實(shí)時(shí)計(jì)算用于系統(tǒng)性能 評(píng)價(jià)的指標(biāo)。所述指標(biāo)包括集熱系統(tǒng)得熱量、太陽(yáng)能集熱效率、太陽(yáng)能保證率、供水溫度和 常規(guī)能源替代量，所述數(shù)據(jù)處理軟件根據(jù)設(shè)計(jì)要求判斷部分指標(biāo)（包括太陽(yáng)能集熱效率、 太陽(yáng)能保證率和供水溫度）是否符合要求，當(dāng)設(shè)計(jì)無(wú)明確要求時(shí)，應(yīng)按表1、表2和表3規(guī)定 要求進(jìn)行判斷。最終將所監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及性能指標(biāo)顯示用于界面，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀 態(tài)并對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。
[0011] 表1不同地區(qū)太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)的太陽(yáng)能保證率f(% )
[0012]
[0013] 表2太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)的集熱效率η(% )
[0014]
[0015] 表3太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)的供水溫度Tg
[0016]
[0017] 所述集中^太陽(yáng)能熱水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的使用^程: '
[0018] 1、監(jiān)測(cè)設(shè)備的安裝。在太陽(yáng)能集熱器中間高度，平行于采光面安裝太陽(yáng)總輻射傳 感器，當(dāng)一個(gè)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的多個(gè)集熱器的采光面傾角不同（傾角之差大于10° )時(shí)，則 在平行于每個(gè)采光面或傾角的太陽(yáng)能集熱器上均需安裝1個(gè)太陽(yáng)總輻射傳感器。第一熱量 表的主體包括第一流量計(jì)、第一溫度傳感器和第一積算儀，所述主體安裝在熱系統(tǒng)出水管 路上，所配套的溫度傳感器I接進(jìn)水管。第二熱量表的主體包括第二流量計(jì)、第二溫度傳感 器和第二積算儀，所述主體安裝在總供水管上，所配套的溫度傳感器II接冷水管。第三熱 量表的主體包括第三流量計(jì)、第三溫度傳感器和第三積算儀，所述主體安裝在總回水管上， 所配套的溫度傳感器III同樣也接在接冷水管上。電能表安裝在熱栗的供電回路上。
[0019] 2、對(duì)各儀表進(jìn)行設(shè)置并進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作。各監(jiān)測(cè)儀表安裝完成后，設(shè)置各儀表的初 始參數(shù)并調(diào)試好數(shù)據(jù)傳輸功能。所有準(zhǔn)備工作完成后即可開始監(jiān)測(cè)工作。
[0020] 3、數(shù)據(jù)分析計(jì)算?？蛻舳塑浖詣?dòng)接收監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并依據(jù)下列準(zhǔn)則來(lái)計(jì)算相關(guān)性能 指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)顯示。所述性能指標(biāo)的計(jì)算準(zhǔn)則如下：
[0021] 1)集熱系統(tǒng)得熱量仏
[0022] 集熱系統(tǒng)得熱量仏即為第一熱量表測(cè)量所得的得熱量值，單位為焦耳。
[0023] 2)太陽(yáng)能集熱效率η
[0024] 太陽(yáng)能集熱效率為在穩(wěn)態(tài)條件下，特定的時(shí)間間隔內(nèi)由傳熱工質(zhì)從一特定的集熱 器面積上帶走的能量與同一時(shí)間間隔入射在該集熱器面積上的太陽(yáng)能之比?？捎赏粫r(shí)間 段內(nèi)集熱系統(tǒng)得熱量仏與集熱器所獲得太陽(yáng)總輻射能Q 值計(jì)算，即：
[0025] n=Q!/Qr=Qi/CHXAXcosθ)⑴
[0026] 公式1中，Η為太陽(yáng)能總輻射表所測(cè)太陽(yáng)輻照量累計(jì)值，Α為集熱器的有效采光面 積，Θ為集熱器采光面的垂線與太陽(yáng)光線的夾角。
[0027] 3)太陽(yáng)能保證率f
[0028] 太陽(yáng)能保證率是指系統(tǒng)中由太陽(yáng)能供給的熱量除以系統(tǒng)總負(fù)荷，其中系統(tǒng)總負(fù)荷 表現(xiàn)為用戶消耗的熱水熱量。
[0029] f=Q!/Q4=Qi/ (Q2_Q3) (2)
[0030] 公式2中，Qi為集熱系統(tǒng)得熱量，Q2為供水管熱量即第二熱量表所測(cè)熱量，Q3為回 水管熱量即第三熱量表所測(cè)熱量，94為系統(tǒng)總負(fù)荷。
[0031] 4)供水溫度1；
[0032] 供水溫度Tg即為總供水管上安裝的第二熱量表所配套的溫度傳感器II測(cè)量值， 單位為°〇。
[0033] 5)常規(guī)能源替代量Qa
[0034] 常規(guī)能源替代量是指系統(tǒng)得熱量與系統(tǒng)輔助熱源功率或燃料、熱媒的消耗量之 差。在所述系統(tǒng)中則全部轉(zhuǎn)換位標(biāo)準(zhǔn)煤當(dāng)量計(jì)算。
[0035] Qa=Q「Q5 (3)
[0036] 式中，QA為常規(guī)能源替代量，Qi為系統(tǒng)得熱量，Q5為電能表所測(cè)輔助熱源能源消耗 量。
[0037] 本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，主要有以下效果：
[0038] 1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。本發(fā)明采用的主要監(jiān)測(cè)儀器數(shù)目少，主要有太陽(yáng)總輻射傳 感器、熱量表和電能表。整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)流程非常簡(jiǎn)單，全部工作由軟件自動(dòng)完成，省卻了 人工記錄數(shù)據(jù)和計(jì)算的過(guò)程。
[0039] 2、監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確、精度高。本發(fā)明采用的熱量表具有同時(shí)測(cè)量溫度、流量和熱量的功 能，相比傳統(tǒng)的測(cè)量熱量的方法，即分別測(cè)溫度和流量再進(jìn)行簡(jiǎn)單乘積計(jì)算出熱量，熱量計(jì) 內(nèi)部設(shè)有積算儀，采集來(lái)自流量和溫度傳感器的信號(hào)，利用積算公式算出熱交換系統(tǒng)獲得 的熱量，準(zhǔn)確性好，精度高。
[0040] 3、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并顯示。本發(fā)明可實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并計(jì)算分析相關(guān)性能指標(biāo)。管理 人員可輕松掌握太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)并獲得系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)，同時(shí)又便于管理人員 及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并根據(jù)實(shí)際情況解決問(wèn)題并進(jìn)行優(yōu)化。
[0041] 本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于集中式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)工作，為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和構(gòu) 建提供了方法和指導(dǎo)，有助于提高太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)運(yùn)行效率和應(yīng)用效果。同時(shí)，本發(fā)明可 記錄大量太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的運(yùn)行情況，為太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行提供全面、可 靠、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步推動(dòng)可再生能源應(yīng)用的發(fā)展。
【附圖說(shuō)明】
[0042] 圖1為本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043] 圖2為本發(fā)明的實(shí)施例的運(yùn)行流程示意圖。
[0044] 圖中為太陽(yáng)能集熱器，2為太陽(yáng)能熱水箱，3為熱栗熱水箱，4為輔助熱源，5為 總供水管，6為總回水管，7為冷水管，8為太陽(yáng)總輻射傳感器，9為第一熱量表，10為第二熱 量表，11為第三熱量表，12為