韩欣科[1]2016年在《太阳能热泵复合热水系统节能优化控制研究与应用》文中指出太阳能是绿色能源中取之不尽、用之不竭、广泛存在的天然资源,若合理应用,能够产生显着的节能环保效益。只要日照充足,太阳能热水系统的运行成本仅限于维持控制器、水泵运行的少量电费,但太阳能利用易受气候环境的影响,主要体现在能流密度低、资源的分散性大以及阴晴云雨无法运行等。热泵可以通过消耗少量电能,将空气和土壤中的低温热能传递给高温热源,对环境条件要求较低,能为水箱热水补充热量,保证稳定的供水温度。将太阳能和热泵集成于供热系统中,两者可以取长补短,充分发挥节能环保的优势。在满足用户需求的情况下,如何实现对两者的有效控制,达到系统节能最大化是现今研究的难点。研究旨在设计太阳能热泵复合热水系统的新型控制器及可行的节能控制策略。将搭建的太阳能热泵复合双水箱热水系统作为测试平台,建立以系统总费用最低为目标的优化控制模型,包括控制模型中的目标函数和控制流程。通过对优化控制模型的分析,得到一种节能优化控制策略。研制了可扩展性强、功能全的控制器。详细分析了控制器的工作原理及控制功能,利用组态界面绘画与模块化的设计思想完成控制器主界面和功能窗口、实时数据显示与存储、故障报警与处理、远程监控及配置和开关量输出锁定等功能设计。在研究太阳能热泵复合热水系统及控制需求的基础上,分别对热水工程中的水泵、阀门及各个控制策略单元进行边界条件测试。通过调节电阻输入,模拟各温度及液位值,观察控制器中各个水泵与阀门的运行情况,对测试结果进行分析。在搭建的标准双水箱热水系统上,对太阳能热泵复合热水系统进行运行测试,测试了普通太阳能热水控制器与采用优化控制策略的控制器的热水系统的节能控制性能。结果表明:采用节能控制策略的控制器,可以显着提高太阳能的利用率。通过数据的定量分析,研究了太阳能热泵复合热水系统的节能经济性和环保性。
刘志强[2]2017年在《太阳能热泵复合热水系统设计与控制研究》文中进行了进一步梳理随着化石能源枯竭和环境污染问题的加剧,太阳能作为一种无污染可再生的能源逐渐得到了社会的重视。太阳能热水系统能够利用太阳能将水加热,但太阳能的不稳定性对系统的制热效率有较大的影响。热泵的制热效率相对较高而且对使用环境的要求较低,但需要消耗部分电能。太阳能热泵复合热水系统将太阳能制热和热泵制热结合在一起,优势互补,特别是在光照不足的环境下。如何通过对两者有效的控制实现复合系统制热性能稳定、系统电耗最低是本文的研究重点。提出了太阳能热泵复合系统的设计思路和流程,并结合实际项目经验阐述了一些常见问题的解决方法。在此基础上,进行了系统控制器的设计和控制策略的研究。通过对控制器的模块化设计,提高了系统控制器稳定性和扩展性,对控制器的控制方式做了详细的分析。以双水箱太阳能热泵复合系统为例,给出了系统控制策略的设计步骤,该系统控制策略可以根据用户的需求和实际的运行状况给出空气源热泵的开启时间和运行的时长,实现对空气源热泵的控制。搭建了双水箱太阳能热泵复合热水系统对控制器进行了功能测试和系统控制策略的临界条件测试。结果表明:系统节能控制策略能够在保证用户需求的基础上,有效地提高系统对太阳能的利用,减少空气源热泵的运行时间,节能效果明显。
王磊[3]2003年在《太阳热水系统控制器的研究和应用》文中指出本文在双能源(太阳能和电能)控制技术方面进行了深入探索,采用模糊控制技术以PIC16F877单片机为核心,设计出太阳热水系统模糊控制器,并建立了测量、显示控制以及人机交互式的硬件电路,并通过硬件抗干扰措施,保证了电路工作的可靠性。本文采用汇编语言,编制了模块化结构的模糊控制程序,成功实现了数据读取、处理、显示以及电磁阀和电加热器的控制等诸多功能,而且软件具有较强的抗干扰能力。最后,本文在进行太阳热水器热工实验的基础上,修正并优化了控制器的控制规则,使其能够适应不同的工况条件,同时还总结了较合理的太阳能热水器控制器模拟实验方法。
管立伟[4]2013年在《太阳能中央热水工程多模式测试系统的研究与实现》文中提出太阳能光热利用作为太阳能行业中技术最为成熟的应用领域,已经在全球得到了广泛的应用和推广,随着国家相关政策的大力扶持和人们对可再生能源利用的重视,使得太阳能中央热水器正不断地被应用与推广。在实验和实际应用中发现,太阳能中央热水工程的配置与安装模式呈现多样化,给系统的有效测控与操作带来了严峻的挑战,同时也给系统的设计和施工带来很大的困难。本文拟从构建多模式工程测试的实验系统基础上,对典型工程配置和安装模式开展相关的研究工作,力求常用工程配置和安装模式的可视化配置以及提出符合实际应用的测试和评价方法。本文详细介绍了太阳能中央热水工程多模式测试系统的设计。在对常用工程模式的建模基础上,对工程控制器进行了可配置控制模式的设计；采用Flex技术和WEB Service进行上位机管理软件可配置模式设计,实现了上位机安装模式配置与工程控制器控制模式的同步切换；设计了多模式控制器,完成了硬件和软件任务,实现模式的自动切换从而有效降低模式测试实验的工作量；应用本系统构建了叁种常用太阳能热水工程并进行实际测试,得到不同模式下的能效指标以及对实际工程模式的选型提出建议,也为类似的工程测试以及集热板、辅助加热设备等主要部件的性能评价提供便捷的测试环境。目前系统设计方案已全部实现,并且在福建师范大学旗山校区的理工实验3号楼上搭建了太阳能中央热水工程多模式测试实验平台,系统结构配置、功能配置、数据模式配置、运行模式配置的功能都成功实现,测试结果表明：系统兼容性好、可扩展性好、智能化水平高,能很好地实现上位机模式配置与工程控制器相应控制模式的同步切换,有利于太阳能建筑一体化。该系统的相关技术已应用于福州众望达太阳能技术开发有限公司的多个工程项目中,得到用户的高度评价。
刘宏伟[5]2007年在《基于单片机的模糊控制方法及应用研究》文中进行了进一步梳理模糊控制是智能控制的一个重要分支，它的最大特征是能将操作者或专家的控制经验和知识表示成语言变量描述的控制规则，然后用这些规则去控制系统。在复杂的工业控制中，被控对象通常具有严重的纯滞后、时变性、非线性以及存在种类繁多的干扰，采用常规的PID控制方法，难以获得满意的静、动态性能。模糊控制的本质是非线性控制和自适应控制，对于纯滞后的参数时变或模型不太精确的复杂控制系统，具有较强的鲁棒性。本文从模糊控制的基础理论出发，对模糊控制器的设计方法、模糊控制的单片机实现方法进行了分析和对比研究，在此基础上建立了基于AT89S51单片机的太阳能热水器模糊控制系统。文章首先设计出了四输入二输出的模糊控制器，其模糊控制规则能够比较有效地模仿人的经验，合理解决输出的强关联性问题。然后利用模糊逻辑推理的方法，结合大量的数学运算，离线计算出了简洁方便的模糊控制查询表。最后给出了模糊控制查询的单片机实现方法及模糊控制系统的核心控制部分的硬件电路和软件流程。此外，利用仿真工具软件对所设计模糊控制器进行仿真以提高产品的可靠性，缩短设计时间。
赖晓勇[6]2015年在《太阳能集热工程多模态控制器研制》文中指出太阳能作为无污染的绿色能源，是实现节能减排的有效手段。随着政府对节能减排重视程度不断地提高，以及鼓励太阳能热利用发展政策相继地出台，使得太阳能热水系统的工程市场得到迅速发展。太阳能集热工程控制器承担了运行现场的监测和控制任务，它的功能和质量直接影响着系统的运行性能，是现场监控的核心部件。本课题旨在研制一套能够应用于多种工程模态的太阳能集热工程控制器。控制器采用触摸屏+通用模拟量采集模块+通用开关量控制模块结构。触摸屏可完成图表、动画、文字多视角信息显示和人机交互功能，实现对集热工程的控制功能。针对现有控制器存在的模式单一问题，提出多模态热水控制器的设计方案。归纳出20种工程模式，适用于60%左右的太阳能集热工程，可以根据工程类型进行选择、下载和安装相应的程序。为提高太阳能集热工程的节能效率，控制器采取了多时间段、多方案的控制策略，丰富的控制功能给工程师和用户带来专家级的用户体验。此外，当用户设置控制器的运行方式为简单模式时，只需选择使用场合和最基本的参数，控制器就会自动选择最佳运行控制方式，提供了简单、快捷的用户体验。在充分理解太阳能集热工程工作原理的基础上，总结系统功能设计需求，提出了控制器的总体构架和控制策略方案设计。重点分析了典型的单水箱工程应用控制策略。通过模块化的编程完成了程序的编写工作。详细阐述了控制器的结构及各模块的工作原理，重点描述了控制器的专家模式和简单模式的主要界面和功能。对控制器的故障处理设计方案进行了分析。完成了太阳能集热工程多模态控制器的研制工作。最后对控制器进行电磁抗干扰测试、功能测试，并将控制器用于实际太阳能集热工程进行整机性能验证。系统长期的运行结果和数据分析表明：控制器运行稳定，应用场合广，技术经济指标优异，提高了太阳能集热工程控制器的适应性和太阳能集热工程的节能减排效率。
秦永熙[7]2013年在《太阳能中央热水系统的节能控制研究》文中研究说明能源问题是当今世界面临的重大问题之一,以太阳能、风能、水能、生物能为重点的可再生能源发展得到了世界各国的大力推动,太阳能热利用作为太阳能行业中技术最为成熟的应用领域,已经在全球得到了广泛的应用和推广。目前,太阳能热利用已经开始由单户型太阳能热水器向集群型太阳能中央热水系统转变,这有利于提高太阳能的利用率,降低单位热量投资成本,实现建筑物一体化的设计需求等。本文主要从太阳能中央热水系统的循环控制方式和参数配置出发,通过节能控制研究提高系统的太阳能利用率并降低系统辅助热源能耗,以达到提高系统效能的目的。本文详细介绍了各种太阳能热水系统的结构和特点,提出了产供分离式双水箱、定温进水和温差循环相结合的系统设计结构,并分析了该设计的节能优势。提出产热系统、供热系统的节能控制方法及其实现策略。其中主要的创新点有：提出在复杂环境条件下集热器瞬时效率的评估方法；通过研究平板型集热器的集热规律提出定温进水控制参数自适应调整方法；通过研究产热系统和供热系统水位配置对系统节能的影响因素提出了产供系统最低水位参数优化配置方法。最后,根据系统节能控制方法设计实现了节能控制软件,通过实验系统对本文的研究方法进行了验证。由实验测试数据分析可知,节能控制软件能够有效的提高系统的集热效率,降低系统辅助热源的能耗。
关健[8]2011年在《集群应用型太阳能热水系统控制器的设计》文中研究指明随着人们节能环保意识的提高以及国家相关政策的推动,具有节能、环保、经济等优点的太阳能热水器被越来越多的消费者所青睐。近年来,太阳能热水器从小型家庭用的单户型太阳能热水器逐渐发展为集群应用型太阳能热水系统,有利于降低单位热量的投资。本文介绍了集群应用型太阳能热水系统的结构和特点,在认真分析了其控制器功能需求的基础上,完成了控制器的软、硬件设计任务。其中主要创新点是：提出并实现了主要部件及其安装方式的可配置设计,解决了因不同安装环境、不同技术需求而产生的多种配置、不同安装方式的控制问题；提出并实现了“时段变容量供水”技术,改进了传统控制模式,使水箱的容量可根据不同时段用水量和太阳能的产热量自动调节,提高了能源利用率；此外,还设计了现场监控模块,方便现场技术调试、维护和监控；设计了无线数传模块等多种通讯接口,为太阳能热水系统的集群应用和信息化管理提供技术支撑。2010年11月在实验楼搭建的太阳能热水系统实验平台中,该控制器已经正常运行了近5个月。2011年2月,该控制器已经应用于深圳职业技术学院的太阳能热水系统的信息化改造中,至今运行情况良好,实际应用的统计数据表明,单套能耗比改造前至少节约14.6%,在操作和管理上得到合作方的高度赞扬。
许奎[9]2014年在《基于制热量预测模型的太阳能水源热泵节能控制技术研究》文中指出：随着太阳能光热技术和热泵技术迅速发展,太阳能热泵供热水技术逐步成为了目前能源界研究开发的热点。本文研究的太阳能水源热泵系统将太阳能光热技术与热泵技术相结合,是一种机电一体化的新型节能产品。然而,由于热泵机组低温制热性能较差,且太阳能系统集热效果随着天气变化波动较大,使得这种设备在制热水运行过程中的控制方法成为系统能否高效运行的一个关键问题。本文对太阳能水源热泵系统进行深入分析,对系统制热水提出了一种全新的控制技术。本文开展的具体工作如下：对太阳能水源热泵系统的工作原理进行分析,提出系统控制策略重点在于最大化利用太阳能完成制热水任务以及提高系统综合能效比。通过对储热水箱进行质量和能量守恒分析,得到了储热水箱水温的控制方程,以此提出了基于预测各部分制热量的控制策略。建立了太阳辐射逐时预测BP神经网络模型,利用模型输出参数建立太阳能集热系统集热量预测计算模型；对水源热泵机组蒸发器进行换热分析,以此为基础建立了水源热泵机组制热量预测计算模型。建立了次日逐时太阳辐射预测BP神经网络模型,预测当天太阳辐射分布规律,并且与太阳辐射逐时预测BP神经网络的结果相比较实现太阳辐射规律的修正,搭建太阳能集热系统实验平台验证方法的可行性,推导出太阳能集热系统集热量的预测修正计算模型,以此计算得到单位时间内平均集热量；搭建水源热泵机组制热水实验平台,通过实验研究的方法得到热泵机组制热能效比与机组运行时间之间的关系,以此为基础推导出预测热泵机组制热量的预测修正计算模型。结合太阳能水源热泵系统的运行特点,设计了太阳能水源热泵系统控制器。运用VB6.0编程软件编制了上位机控制软件,实现了BP神经网络算法、上位机与下位机PLC的通讯以及数据处理等功能；采用模块化编程思想,运用STEP-7编程软件编制了下位机PLC运行程序。对安装了本控制器的太阳能水源热泵系统进行制热水实验,测试结果表明,本控制策略比传统控制策略具有更好的节能效果,提高了系统综合能效比。图39幅,表10个,参考文献60篇。
詹凯[10]2015年在《太阳能热水系统关键设计参数研究》文中研究表明能源短缺、环境污染与气候变暖已成为制约我国经济社会可持续发展的主要矛盾,以太阳能为代表的新能源的开发与利用受到越来越多的关注。目前,与太阳能热水工程设计相关的一些关键设计参数存在一定的缺陷与不足。论文结合四川省工程建设地方标准《民用建筑太阳能热水系统评价标准》的制订,吸收国内外相关的科研成果及工程实践经验,对相关的设计参数进行研究和优化。研究成果对于发挥太阳能热水系统优势、减少辅助能源消耗、提高系统经济性与可靠性具有重要的现实意义。首先,采用动态理论计算方法,建立了太阳能热水系统简化计算模型,并利用TRNSYS验证简化模型的准确性。其次,利用简化计算模型,采用单一变量原则分析集热器面积、水箱容积、集热循环泵流量对集热器最佳倾角变化规律的影响,集热器面积相对于另外两个因素对倾角的变化影响较大。在此基础上通过合理的年太阳能保证率确定集热器面积,以年辅热量最小原则确定与集热器面积匹配的最佳倾角,以太阳辐射与热水负荷季节性差异明显的叁地为例进行模拟计算。结果表明,对集热与供热分时段运行的热水系统,太阳辐射与热水负荷的季节性差异是集热器面积与最佳倾角的决定性因素；当太阳辐射与热水负荷变化趋势相反,最佳倾角随集热器面积增大而增大；当太阳辐射与热水负荷变化趋势相近,最佳倾角基本不变。另外,基于TRNSYS建立了双水箱太阳能辅助燃气锅炉热水系统仿真模型,结合用水特点提出了相应的控制策略,使其能满足用户末端的用水需求。通过仿真模型,对热水系统的泵流量、锅炉功率、集热器倾角等主要设计参数进行组合优化,对设计参数变化影响系统运行工况的原因进行分析。结果表明：当集热器面积一定时,集热循环泵的最佳流量随双水箱容积增大而减小；当双水箱容积一定时,集热循环泵的最佳流量随集热器面积增大而增大；无论何种模式,负荷侧循环泵的最佳流量均保持不变；选择合适额定功率的辅热锅炉能同时满足经济性与用水可靠性；相对于双水箱容积,集热器面积对太阳能保证率的影响更大；与简化模型类似,特定地区的集热器的最佳倾角仍有随集热器面积增加而增大的趋势；确定了双水箱的最佳容积配比。最后,为了更全面、科学地选择太阳能保证率,综合考虑经济、能效、环保、安全与维护、用水可靠性等因素,建立多层次结构评价模型。采用综合集成的思想,利用基于灰色关联分析的TOPSIS排序法,以相对贴近度最小为评价标准,对太阳能保证率进行方案选优,并给出了计算实例。该模型可为实际工程的设计与评价提供新的方法和途径。
参考文献：
[1]. 太阳能热泵复合热水系统节能优化控制研究与应用[D]. 韩欣科. 杭州电子科技大学. 2016
[2]. 太阳能热泵复合热水系统设计与控制研究[D]. 刘志强. 杭州电子科技大学. 2017
[3]. 太阳热水系统控制器的研究和应用[D]. 王磊. 天津大学. 2003
[4]. 太阳能中央热水工程多模式测试系统的研究与实现[D]. 管立伟. 福建师范大学. 2013
[5]. 基于单片机的模糊控制方法及应用研究[D]. 刘宏伟. 武汉理工大学. 2007
[6]. 太阳能集热工程多模态控制器研制[D]. 赖晓勇. 杭州电子科技大学. 2015
[7]. 太阳能中央热水系统的节能控制研究[D]. 秦永熙. 福建师范大学. 2013
[8]. 集群应用型太阳能热水系统控制器的设计[D]. 关健. 福建师范大学. 2011
[9]. 基于制热量预测模型的太阳能水源热泵节能控制技术研究[D]. 许奎. 中南大学. 2014
[10]. 太阳能热水系统关键设计参数研究[D]. 詹凯. 西南交通大学. 2015
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