专利名称：太阳能热水系统热能计量方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能热利用技术，尤其涉及一种太阳能热水系统热能计量方法。
背景技术：
太阳能热水系统，一般由太阳能集热器或集热器阵列(以下简称为集热器)、水箱、水泵、电磁阀、管路和控制器组成。如图I所示，是一种比较典型的系统，由集热器I吸收太阳光转换为热能，加热集热器中的水，当集热器I顶部的水温Tl升高到与水箱内水温T3的温差达到设定温差后(如7°C)，水泵3就启动，将水箱内的冷水打入集热器1，把集热器I内的热水顶出来，回流到水箱2中，当集热器I顶部的水温Tl降低到与水箱2内水温T3的温差小于设定温差后(如 3°C)，水泵3停止运行。这种运行方式称为温差循环方式。如图2所示，是另一种典型的系统，与图I不同的是进入集热器I的冷水不是水箱2内的水，而是自来水。运行方式也略有差别，当集热器I顶部水温Tl升高到某一设定温度后(如50°C )，上水电磁阀4启动，自来水进入集热器，将集热器I内的热水顶出到水箱2中。当集热器I顶部的水温Tl降低到设定温度时(如45°C)，上水电磁阀4关闭，停止上水。这种运行方式称为定温出水方式。目前，绝大多数太阳能热水系统都采用上述这两种运行方式，或这两种运行方式的组合，如水箱内水不满时定温出水，水满后转为温差循环方式。有的热水系统在集热器中采用防冻液运行，与水箱之间通过换热器来交换热量，但也采用同样的温差循环方式。目前要计量太阳能热水系统集热器的得热量，只能采取在集热器进出口管路上安装热量计直接测量，或者安装流量计测出流量，再测量集热器进出口水温，采用公式(I)进行计算。Q =-Τ2)τ(I)其中Q——集热器的得热量，Jc——水的比热容，J/ (kg · V )m——水的质量流量，kg/sTl——集热器出口温度，VT2——集热器入口温度，Vτ——采集时间间隔，s但这种计量和计算方法的问题在于，必须安装一台热量计或流量计。热量计和流量计比较昂贵，尤其对面积较大的太阳能热水系统，由于主管道较粗，必须采用大管径的热量计或流量计，价格更是成倍上涨。而热量计或流量计在太阳能热水系统的运行控制中又不需要，安装后仅仅是个测量工具，不是运行必须使用的设备，这样一般用户就不愿意花更多的费用来安装它去进行计量。由于太阳能系统主要用途是产热水，在温差循环方式中，集热器进水温度也可能会很高，这就要求必须安装高温型的热量计或流量计，成本更高。另外由于水垢问题，会使采用接入管道式的热量计或流量计(如涡轮流量计、涡街流量计和热水表等)在使用一段时间后被水垢堵塞，无法使用，必须更换。如果采用的是超声波热量计或流量计，管道壁附上水垢后，将测量误差极大，甚至会因信号衰减而无法测量。而且几乎所有的流量计都会随时使用时间的延长误差越来越大，需要定期校准。而流量计的校准一般需要拆卸下来，对于正在使用的系统将非常麻烦。
发明内容
本发明的目的是提供一种不需要另行安装热量计或流量计，只根据太阳能热水系统控制器采集的信号来计算集热器的得热量的太阳能热水系统热能计量方法。本发明的目的是通过以下方案实现的
本发明的太阳能热水系统热能计量方法，包括步骤A、判断当太阳能集热器的循环水泵或上水电磁阀启动，而水箱的上水电磁阀和用水电磁阀没有启动时，记录所述太阳能集热器的循环水泵或上水电磁阀启动期间的以下参数的变化太阳能集热器进口的温度、太阳能集热器出口的温度、水箱内的水位和水温；B、通过所述太阳能集热器的循环水泵或上水电磁阀启动期间的水箱内的水温和水位的变化，能算出所述水箱内水的得热量；C、根据计算出来的所述水箱内水的得热量除以启动前至停止后太阳能集热器进口与出口的平均温差、水的比热容和启动时间，能够得出水的平均流量；D、随后每次启动所述太阳能集热器的循环水泵或上水电磁阀时，均使用所述平均流量和所述太阳能集热器的进口温度和出口温度来计算所述太阳能集热器的得热量，从而实现热能计量。由上述本发明提供的技术方案可知，本发明的太阳能热水系统热能计量方法，由于可以不采用安装昂贵的热量计或流量计，仅采用太阳能系统控制器采集的必不可少的参数，就可以计算出太阳能集热器的得热量，降低了成本。也不存在由于水垢、泥沙等杂质堵塞流量计或造成流量计测量不准确的问题。并且由于可以不断的采用这种方法进行修正，因此即使由于各种原因，如水垢问题、管路堵塞问题造成流量发生变化，计算出来的结果都可以同时得到修正，计算会越来越准，而不像热量计或流量计一样随着使用的时间延长，误差会越来越大。采用这种方法，由于不需要对流量计或热量计的流量传感器进行校准，因此对传感器的校准也非常容易，只需要对温度和水位高度进行校准。
图I为温差循环方式运行的太阳能热水系统示意图；图2为定温出水方式运行的太阳能热水系统示意图。图中，I.太阳能集热器，2.水箱，3.集热器回路循环水泵，4.上水电磁阀，5.管路，
6— 1、6 — 2、6 — 3.温度传感器，7.自来水上水管道，8.用水管道，9.水位传感器，10.用水电磁阀，Tl、T2、T3.分别代表温度传感器6 — 1、6 — 2、6 — 3的检测温度。
具体实施方式
本发明的太阳能热水系统热能计量方法，其较佳的具体实施方式
包括步骤A、判断当太阳能集热器的循环水泵或上水电磁阀启动，而水箱的上水电磁阀和用水电磁阀没有启动时，记录所述太阳能集热器的循环水泵或上水电磁阀启动期间的以下参数的变化太阳能集热器进口的温度、太阳能集热器出口的温度、水箱内的水位和水温；B、通过所述太阳能集热器的循环水泵或上水电磁阀启动期间的水箱内的水温和水位的变化，能算出所述水箱内水的得热量；C、根据计算出来的所述水箱内水的得热量除以启动前至停止后太阳能集热器进口与出口的平均温差、水的比热容和启动时间，能够得出水的平均流量；D、随后每次启动所述太阳能集热器的循环水泵或上水电磁阀时，均使用所述平均流量和所述太阳能集热器的进口温度和出口温度来计算所述太阳能集热器的得热量，从而实现热能计量。下面对本发明进行详细的描述本发明的太阳能热水系统控制器为了实现对热水系统的控制，需要采集集热器顶部温度(或出口温度)τI，集热器底部温度(或进口温度)Τ2，水箱内水温Τ3，水箱水位高度H，另外控制器要控制水泵或电磁阀的开启停止，则有开关信号输出给水泵或电磁阀。所有这些参数值都在控制器内，或可以通过与控制器通讯取到，如远程监控的计算机、太阳能热水系统数据中心等与控制器通讯的设备。流量计算的条件太阳能热水系统控制器启动集热器回路的循环水泵3(温差循环方式)或上水电磁阀4 (定温出水方式)，而其他水泵和电磁阀都没有启动。首先要判断是否满足这个条件，一般太阳能热水系统运行过程中出现满足条件的次数很多，当满足此条件时，集热器回路的得热量均输出到水箱中，集热器回路得热量就等于水箱得热量。因此只要计算出水箱得热量，就等于计算出了集热器得热量。水箱计算公式如下温差循环方式，集热器循环加热水箱中的水，循环前后水箱中的水位不变
权利要求
1. 一种太阳能热水系统热能计量方法，其特征在于，包括步骤 A、判断当太阳能集热器的循环水泵或上水电磁阀启动，而水箱的上水电磁阀和用水电磁阀没有启动时，记录所述太阳能集热器的循环水泵或上水电磁阀启动期间的以下参数的变化太阳能集热器进口的温度、太阳能集热器出口的温度、水箱内的水位和水温； B、通过所述太阳能集热器的循环水泵或上水电磁阀启动期间的水箱内的水温和水位的变化，能算出所述水箱内水的得热量； C、根据计算出来的所述水箱内水的得热量除以启动前至停止后太阳能集热器进口与出口的平均温差、水的比热容和启动时间，能够得出水的平均流量； D、随后每次启动所述太阳能集热器的循环水泵或上水电磁阀时，均使用所述平均流量和所述太阳能集热器的进口温度和出口温度来计算所述太阳能集热器的得热量，从而实现热能计量。·
全文摘要
本发明公开了一种太阳能热水系统热能计量方法，首先判断当太阳能集热器的循环水泵或上水电磁阀启动，而水箱的上水电磁阀和用水电磁阀没有启动时，记录太阳能集热器的循环水泵或上水电磁阀启动期间的以下参数的变化太阳能集热器进口的温度、太阳能集热器出口的温度、水箱内的水位和水温；然后通过启动期间的水箱内的水温和水位的变化，能算出水箱内水的得热量；之后根据水箱内水的得热量除以启动前至停止后太阳能集热器进口与出口的平均温差、水的比热容和启动时间，能够得出水的平均流量；随后每次启动太阳能集热器的循环水泵或上水电磁阀时，均使用该平均流量和太阳能集热器的进口温度和出口温度来计算太阳能集热器的得热量，从而实现热能计量。
文档编号G01K17/08GK102735371SQ201210186769
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月7日 优先权日2012年6月7日
发明者唐轩, 张一宇, 曲向林, 梁引俊, 邹怀松, 霍岩 申请人:北京创意博能源科技有限公司
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