太阳能建筑一体化热水控制系统的研究

【摘要】：在我国应用于住宅建筑中的太阳能热水系统种类繁多,但与建筑的匹配并不完善,热水系统控制形式较为单一,集成化程度不高。目前,我国城市住宅建筑的建设和发展以多、高层建筑为主,因此对太阳能热水系统在住宅建筑中的运用形式和规模提出了更高的要求,太阳能建筑一体化热水控制系统的研究决定了太阳能热水在城市建筑中的推广运用能否得到实现。 由于系统的集热效率、热量供应和运行稳定性等因素,简单的控制方式已无法满足系统运行要求。本文根据集中供热、分户储热式系统,设计一种太阳能热水控制方式,采用PLC(总控制器)和单片机(分户控制器)结合的控制方式。PLC便于智能化集成监控与控制,运行稳定、可靠性高,与太阳能集热器、水泵、温度传感器、集热水箱和电磁阀等元件连接用于系统的集热,能实现热量的集中化供应。单片机体积小、功能强大、价格便宜,与家用水箱、电加热装置和分户电磁阀等装置连接用于系统的换热,在用水温度达不到要求时自动开启电加热,从而实现用户的个性化使用。两者结合能有效的提高集热效率和实现热量的合理分配。 本文重点阐述了热水控制系统(总控制器和分户控制器)的硬件电路设计和相关软件程序设计,并连接实物对分户控制器进行了测试实验。 【关键词】：太阳能热水系统 集中供热分户储热 节能 PLC 单片机
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 研究太阳能的背景和意义8-10
• 1.1.1 开发利用太阳能的必要性8-9
• 1.1.2 我国太阳能资源分布情况9-10
• 1.2 太阳能光热的利用与发展10-13
• 1.2.1 太阳能热水系统国外研究现状11-12
• 1.2.2 太阳能热水系统国内研究现状12-13
• 1.3 本章小结13-14
• 第二章 太阳能热水系统与建筑一体化14-20
• 2.1 太阳能热水系统的组成和分类14-17
• 2.1.1 太阳能热水系统的组成14-15
• 2.1.2 太阳能热水系统的分类15-17
• 2.2 建筑太阳能热水系统的选择17-19
• 2.2.1 太阳能热水系统与建筑结合的形式17-18
• 2.2.2 我国太阳能热水系统在建筑运用中存在的问题18-19
• 2.2.3 多层民用建筑热水系统设计应考虑的问题19
• 2.3 本章小结19-20
• 第三章 太阳能热水系统设计20-29
• 3.1 本文所采用的建筑太阳能热水系统20-21
• 3.2 控制系统的研发内容21-23
• 3.3 热水系统负荷计算23-27
• 3.3.1 设计用水热量23-24
• 3.3.2 设计小时耗热量、小时热水量24-25
• 3.3.3 热水循环流量、设计秒流量计算25
• 3.3.4 太阳能集热面积的计算25-27
• 3.4 太阳能热水系统节能效益的分析27-28
• 3.5 本章小结28-29
• 第四章 太阳能热水总控制系统的设计29-41
• 4.1 集热控制系统的功能29-30
• 4.2 控制系统的硬件结构30-35
• 4.2.1 PLC及设备选型30-31
• 4.2.2 系统控制框图31-32
• 4.2.3 I/O端口分配32-33
• 4.2.4 温度信号采集33-35
• 4.3 控制系统的软件设计35-39
• 4.3.1 流程图设计35-37
• 4.3.2 部分梯形图设计37-39
• 4.4 PLC与单片机通信39-40
• 4.5 本章小结40-41
• 第五章 太阳能热水分户控制器的设计41-64
• 5.1 分户控制器系统功能41-42
• 5.2 分户控制器硬件设计42-52
• 5.2.1 分户控制器的总体结构42-44
• 5.2.2 分户控制器的主控电路原理与结构44-46
• 5.2.3 各部分电路原理与结构46-52
• 5.3 分户控制器软件设计52-56
• 5.4 分户水箱恒温模糊控制方法研究56-61
• 5.4.1 模糊PID控制器56-57
• 5.4.2 输入输出隶属度函数57-58
• 5.4.3 模糊规则58-60
• 5.4.4 电加热热水控制仿真60-61
• 5.5 分户控制器实验与显示61-63
• 5.6 本章小结63-64
• 第六章 总结64-65
• 参考文献65-67
• 致谢67-68
• 攻读学位期间发表的学术论文68

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