智能化太阳能中央热水供应系统

NS-1型智能化太阳能中央热水系统项目可行性分析报告北京北方赛尔太阳能工程技术有限公司2003年4月目录一、项目简要说明-----------------------------------------1二、已有的基础和具备的条件-------------------------------1三、项目研发的主要方向-----------------------------------2四、项目的主要技术内容-----------------------------------2五、NS-1型智能化太阳能中央热水系统运行原理--------------4六、国内外同类先进技术发展概况---------------------------6七、项目的经济效益和社会效益分析-------------------------7八、结论-------------------------------------------------8一、项目简要说明太阳能具有洁净、环保的优点，且取之不尽，用之不竭。

因此，开发利用太阳能源，是今后的发展方向和潮流。

经过近十年来的发展，我国的太阳集热器产品和技术已处于世界领先水平，太阳集热器的产销量稳居世界第一位。

但我国90%以上的太阳集热器都被用于技术比较简单的家庭小型的太阳热水系统（太阳热水器），用于集体单位的太阳能中央热水系统却比较少，且普遍存在技术水平差、自动化程度低、系统运行不可靠等缺点。

自2000年以来，我国各地加大了环保治理的力度，全国各地城镇地区禁止使用燃煤锅炉，实行“煤改油（气）”，由于燃油（气）价格上涨，能源费用比以前翻了几番，许多集体单位希望能安装一套运行可靠、管理方便的太阳能中央热水系统，以达到节能环保、降低费用的目的。

因此，开发全自动、智能化、稳定可靠的太阳能中央热水系统具有广阔的市场前景。

在以前从事太阳能中央热水系统设计安装的基础上，从2000年初开始，我们对智能化太阳能中央热水供应系统进行了长达3年的探索，开发出了NS-1型智能化太阳能中央热水系统。

为此，所有研发人员决定共同出资，成立北京北方赛尔太阳能工程技术有限公司，以尽快推广和完善这一技术，节能降耗，环保卫生，造福社会。

二、已有的基础和具备的条件本项目成果是在一批理论水平高、实践经验丰富的专家和工程技术人员共同努力下取得的。

2000-2001年度，主要对太阳能中央热水系统的类型和运行方式进行了实际探索，总结、提炼出了适合各种情况的太阳能中央热水系统；2002年度，选型设计出了高技术含量的控制系统，设计编制适合各种情况的智能化全自动控制程序，对我们给不同用户设计安装的智能化太阳能中央热水供应系统进行跟踪，完善控制程序，优化配置，编制技术规范。

2003年后，培训技术人员，进行技术总结。

截至2003年3月，全国各地已有近20家集体单位使用了我们设计安装的NS-1型智能化太阳能中央热水系统，所有系统运行良好，用户反映满意。

已有不少新的用户定购我们的产品和技术。

我们认为：NS-1型智能化太阳能中央热水供应系统的产品和技术已经成熟，完全具备推向市场的条件。

三、项目研发的主要方向今后，项目的研发方向主要有以下内容。

a、NS-1型智能化太阳能中央热水系统产品和技术的标准化设计与安装。

b、NS-2型及其更高型号智能化太阳能中央热水系统产品和技术的开发。

c、北方赛尔NS系列智能化太阳能中央热水系统远程监控中心（北京监控中心）的研发与建立；全国北方赛尔太阳能工程系统的远程监控；不同需求的用户个性化控制程序的远程自动完善和升级；太阳能工程系统故障的自动诊断与提示等。

d、标准化产品生产基地的建立与完善。

四、项目的主要技术内容1、太阳能热水系统必须具备的条件太阳能的优点是洁净、无污染，可以免费使用；缺点是太阳辐射强度低，且受到天气阴晴雨雪、昼夜和季节的影响，很难预测到将来具体某一天的太阳辐射情况，也就是说，太阳能源没有规律，可靠性差。

因此，太阳能热水系统必须具备以下条件：（1）必须从系统的角度来考虑，使太阳热水系统中的产热部件—太阳集热器处于良好的工作状态，最大限度的将太阳辐射能转换成热能；同时，使太阳集热器转换的热能得到最大限度的利用。

提高系统的热效率，达到充分利用太阳能的目的；（2）必须科学地解决太阳能产热水时间和用热水时间不同步的问题，以满足不同用户的使用条件；（3）必须与辅助能源结合使用，当太阳能产生的热水不足时，由辅助能源补充供应热水，以提高热水供应的可靠性；（4）必须解决太阳热水系统关键部件和零配件的可靠性和匹配性，以保证太阳热水系统运行可靠、管理方便等。

必须配置必要的安全防护措施，确保系统安全；（5）必须进行智能化控制，满足上述要求，并使系统达到优先利用太阳能，仅让辅助能源解决不足的部分，以达到降低辅助能源费用的目的。

2、NS-1型智能化太阳能中央热水系统的技术要点经过分析、对比、总结，并采用了现代计算机控制技术，巧妙解决了上述五点要求。

具体如下：（1）将太阳能中央热水系统分为全天24小时供应热水和白天不供应热水（当地时间每天上午8点—下午4点）两种情况。

全天24小时供应热水的太阳热水系统采用直流式定温放水的运行方式，按照太阳能直流式定温放水的要求，设计太阳能产热水系统，使系统热能利用效率达到最大，并考虑水满转换，缺水自动补充等功能；白天不供应热水的太阳热水系统采用温差循环（自然循环或强迫循环）运行方式，按照太阳能温差循环系统的要求，设计太阳能产热水系统，使系统热能利用效率达到最大，并考虑自动辅助加热，自动补充冷水等功能。

（2）考虑了与不同能源锅炉（燃油、燃气、电等）和蒸汽、暖气、电热管等辅助加热的自动结合方式。

用户可以根据自己的实际情况，任意选择辅助加热的方式。

（3）根据多年从事太阳热水系统设计的实际经验，对太阳热水系统关键部件和零配件的可靠性进行了分析、比较、选择，实际使用的效果证明，所优化选择的关键配件运行可靠，满足使用要求。

（4）选用可编程电脑控制器（PLC），将每个用户的具体情况编成计算机程序，由CPU自动完成各种控制，实现了太阳能热水系统的智能化、自动化。

3、NS-1型智能化太阳能中央热水系统的关键技术及创新点本项目的关键技术在于采用了计算机智能控制技术，将确定太阳热水系统运行的所有影响因素全部转换成计算机能够识别的信号，输入计算机，并将所有可能出现的情况和在各种情况下太阳热水系统应该采取的运行指令编制成计算机程序，输入计算机。

这样，根据太阳热水系统实际运行的状况，计算机就会自动分析、判断、处理，自动做出正确的判断和指令，达到充分利用太阳能源，实现热水供应系统的智能化、自动化运行的效果。

本项目的创新点有以下三点：（1）理论水平高、实际经验丰富的太阳热水系统专家总结了太阳热水系统的运行规律；（2）由既懂太阳热水系统，又懂计算机编程的技术人员将所有可能出现的情况和在各种情况下太阳热水系统应该采取的运行指令编制成计算机程序，并可以根据每个工程的不同要求进行任意的设置和修改。

（3）实现了以上研发成果的产品化，并根据近两年的实际应用，对关键的部件和配件进行了优化配置，达到了性能稳定、工作可靠。

五、NS-1型智能化太阳能中央热水系统运行原理NS-1型定温-温差-非定温太阳热水系统原理图上述太阳热水系统的工作原理为：1、正常情况下，太阳能定温加热在光照条件下，当太阳集热器内水温达到设定水温时（可在100℃以内任意设定，一般设定在45～55℃之间），PLC控制器使供冷水电磁阀（也可选用水泵，下同）打开，自来水进入太阳集热器底部，同时将太阳集热器顶部达到设定温度的热水顶入储热水箱；当太阳集热器顶部水温低于设定温度时，电脑控制器使供冷水电磁阀关闭。

如此运行，不断将达到设定温度的热水顶入储热水箱储存。

2、储热水箱满水位时，太阳能温差循环加热当储热水箱水满时，为了防止水满溢流，电脑控制器使太阳能系统自动转入温差循环。

当太阳集热器水温高于储热水箱水温时，循环水泵自动启动，将储热水箱内较低温度的水泵入太阳集热器继续加热，同时将太阳集热器内较高温度的热水顶入储热水箱。

如此，通过使储热水箱水温升高的方法储存太阳集热器吸收的热能。

当用户使用热水，使储热水箱水位下降后，电脑控制器使太阳能系统自动转入定温加热。

3、太阳能不足时，电热管辅助加热与太阳能非定温供水电脑控制器将随时监测储热水箱水位。

在天气正常的情况下，储热水箱的水位在不同的时间将达到不同的水位。

如果在某一时间内，储热水箱的水位没有达到正常的水位，说明太阳能产热水不足或用户用热水过度。

此时，电脑控制器将使电加热自动启动，对储热水箱内的水进行加热，使储热水箱内的水水温升高，同时，自动打开太阳能供冷水电磁阀，使冷水进入太阳集热器，同时将太阳集热器内的非定温水顶入储热水箱，使储热水箱内的水温降低，水位升高。

当储热水水箱内的水温降低到设定温度时，太阳能供冷水电磁阀自动关闭；当储热水箱的水位达到正常水位时，电加热自动停止。

无论何种情况，每天下午5点（时间可以任意设定），都必须达到满水位或设定水位。

以确保晚上的用水高峰。

4、储热水箱水位全天24 小时不能低于最低警戒水位除了在太阳能加热时间应达到正常水位，在每天下午达到满水位或设定水位外，在其它时间，储热水箱的水位都会不低于最低警戒水位。

当由于用水使水箱温度低于最低警戒水位时，电脑控制器使电加热自动启动，使太阳集热器非定温向储热水箱供水，达到警戒水位时，电加热自动停止。

5、储热水箱水温控制当由于散热，使储热水箱的水温低与设定值时，电脑控制器会自动根据情况选择加热方式。

当太阳能正常时，自动启动太阳能循环水泵，通过太阳能加热储热水箱内的水；当太阳能不足时，自动启动电加热。

6、用热水可根据用户要求的供热水方式，将用户的要求编程，输入计算机，系统即可按用户的要求供热水。

7、贮热水箱水温水位显示与数据传输①水温显示：系统将温控仪探头设置在贮热水箱用水口处，用户可以通过电控箱显示仪随时观察到贮热水箱的热水温度。

②水位显示：系统在贮热水箱内设置了水位探头，用户可通过电控箱上的显示仪随时观察到贮热水箱的水量。

③数据传输：电脑控制器可将一定时间内（一天、一周、一月等）的产热水数据和系统运行数据储存，自动或手动传输到其它计算机，以备存档和分析。

8、电脑程序修改当由于设计的运行程序需要作修改或完善时，可以将新的运行程序通过手动输入电脑控制器，也可以通过电话线，实现远距离自动修改或升级。

六、国内外同类先进技术发展概况由于我国拥有全玻璃真空太阳集热管的全部知识产权，且具世界领先水平。

因此，我国的太阳能热水器行业得到了迅猛发展，太阳集热器的产销量居世界首位。

2002年度，达到了800万M2。

而排名第二位的欧洲，2002年度全欧洲各国太阳集热器累计量仅150万M2。