一种智能型太阳能光伏光热集热器及其控制方法
专利汇可以提供一种智能型太阳能光伏光热集热器及其控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种智能型 太阳能 光伏光热集热器，包括光伏 电池 板、保温层、 支撑 背板 、金属 框架 和余热回收系统，所述余热回收系统包括换 热管 、第一 水 管、第一控制 阀 、变频水 泵 、第二水管、第二 控制阀 、热水箱和智能控制装置，所述余热回收系统还包括的第一 温度 传感器 、第二温度传感器、第三温度传感器、设置在换热管出水口的第四温度传感器和设置在第一水管上的流量传感器，所述智能控制装置包括监测模 块 、第一获取模块、第一控 制模 块、采集模块、第一计算模块、判断模块、第二 控制模块 、第三控制模块、第二计算模块和第四控制模块。本发明结构简单，可使水泵在合理的流量运行下实现整个集热器的集热性能最大化提高，有效降低变频水泵的用 电能 耗。，下面是一种智能型太阳能光伏光热集热器及其控制方法专利的具体信息内容。
1.一种智能型太阳能光伏光热集热器，包括光伏电池板、保温层、支撑背板、金属框架和余热回收系统，所述余热回收系统包括换热管、第一水管、第一控制阀、变频水泵、第二水管、第二控制阀、热水箱和智能控制装置，其特征在于，所述余热回收系统还包括设置在空气层内的第一温度传感器、设置在换热管上的第二温度传感器、设置在换热管进水口的第三温度传感器、设置在换热管出水口的第四温度传感器和设置在第一水管上的流量传感器，所述智能控制装置包括监测模块、第一获取模块、第一控制模块、采集模块、第一计算模块、判断模块、第二控制模块、第三控制模块、第二计算模块和第四控制模块；
所述监测模块用于监测当前时间是否处于预设热回收时间段，其中，所述预设热回收时间段包括第一预设热回收时间段和处于第一预设热回收时间段之后的第二预设热回收时间段；
所述第一获取模用于在当前时间刚处于第一预设热回收时间段内时，实时获取换热管内的水温和空气层内的空气温度，所述第一预设时间和第二预设时间之和为第一预设热回收时间段的时间长度；
所述第一控制模块用于控制变频水泵以预设流量运行第一预设时间后关闭第二预设时间，控制第一控制阀和第二控制阀打开第一预设时间后关闭第二预设时间；
所述采集模块用于将变频水泵运行第一预设时间后的换热管内的水温记为A1和空气层内的空气温度记为B1，将变频水泵关闭第二预设时间后的换热管内的水温记为A2和空气层内的空气温度记为B2；
所述第一计算模块用于根据换热管内的水温A1、空气层内的空气温度B1、换热管内的水温A2、空气层内的空气温度B2、预设空气层质量、预设换热管内的水质量和预设吸热量计算公式来估算余热回收系统在第二预设时间内的平均吸热功率；
所述判断模块用于在当前时间处于第二预设热回收时间段内时，判断所述平均吸热功率是否大于预设平均吸热功率；
所述第二控制模块用于当所述平均吸热功率小于或等于预设平均吸热功率时，控制变频水泵、第一控制阀和第二控制阀均关闭；
所述第三控制模块用于当所述平均吸热功率大于预设平均吸热功率时，控制变频水泵、第一控制阀和第二控制阀均打开；
所述第二计算模块用于在所述平均吸热功率大于预设平均吸热功率时，实时获取换热管进口处的进口水温、换热管出口处的出口水温和水泵流量，根据所述换热管进口处的进口水温、换热管出口处的出口水温和水泵流量计算所述余热回收系统的吸热功率；
所述第四控制模块用于根据所述平均吸热功率和所述余热回收系统的吸热功率调整变频水泵的流速，使得调整后的余热回收系统的吸热功率与所述平均吸热功率相匹配。
2.根据权利要求1所述的智能型太阳能光伏光热集热器，其特征在于，所述第四控制模块具体包括计算单元、判断单元、确定单元和调整单元，
所述计算单元用于计算所述平均吸热功率和所述余热回收系统的吸热功率的差值；
所述判断单元用于判断所述平均吸热功率和所述余热回收系统的吸热功率的差值是否在预设差值范围内；
所述确定单元用于当所述差值不在所述预设差值范围内时，确定所述平均吸热功率和所述余热回收系统的吸热功率不匹配；
所述调整单元用于根据所述差值调整所述变频水泵的流量。
3.根据权利要求1所述的智能型太阳能光伏光热集热器，其特征在于，
所述吸热量计算公式为：
J=[C1*M1*(A2-A1)+ C2*M2*(B2-B1)]/T；
J-余热回收系统在第二预设时间内的平均吸热功率；
C1-水的比热容；
M1-预设换热管内的水质量，根据预设换热管内的水体积和水密度计算得出；
C2-空气的比热容；
M2-预设空气层质量与预设换热管内的水质量的差值，
T-第二预设时间。
4.根据权利要求1所述的智能型太阳能光伏光热集热器的控制方法，其特征在于，所述智能控制装置还包括第五控制模块，所述第五控制模块用于在当前时间不处于预设热回收时间段内时，控制变频水泵、第一控制阀和第二控制阀关闭。
5.一种权利要求1-4任一项所述的智能型太阳能光伏光热集热器的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
S1、监测当前时间是否处于预设热回收时间段，其中，所述预设热回收时间段包括第一预设热回收时间段和处于第一预设热回收时间段之后的第二预设热回收时间段；
S2、在当前时间刚处于第一预设热回收时间段内时，实时获取换热管内的水温和空气层内的空气温度，控制变频水泵以预设流量运行第一预设时间后关闭第二预设时间，控制第一控制阀和第二控制阀打开第一预设时间后关闭第二预设时间，所述第一预设时间和第二预设时间之和为第一预设热回收时间段的时间长度；
S3、将变频水泵运行第一预设时间后的换热管内的水温记为A1和空气层内的空气温度记为B1，将变频水泵关闭第二预设时间后的换热管内的水温记为A2和空气层内的空气温度记为B2；
S4、根据换热管内的水温A1、空气层内的空气温度B1、换热管内的水温A2、空气层内的空气温度B2、预设空气层质量、预设换热管内的水质量和预设吸热量计算公式来估算余热回收系统在第二预设时间内的平均吸热功率；
S5、在当前时间处于第二预设热回收时间段内时，判断所述平均吸热功率是否大于预设平均吸热功率；
S6、当所述平均吸热功率小于或等于预设平均吸热功率时，控制变频水泵、第一控制阀和第二控制阀均关闭；
S7、当所述平均吸热功率大于预设平均吸热功率时，控制变频水泵、第一控制阀和第二控制阀均打开，并实时获取换热管进口处的进口水温、换热管出口处的出口水温和水泵流量，根据所述换热管进口处的进口水温、换热管出口处的出口水温和水泵流量计算所述余热回收系统的吸热功率；
S8、根据所述平均吸热功率和所述余热回收系统的吸热功率调整变频水泵的流速，使得调整后的余热回收系统的吸热功率与所述平均吸热功率相匹配。
6.根据权利要求5所述的智能型太阳能光伏光热集热器的控制方法，其特征在于，所述根据所述平均吸热功率和所述余热回收系统的吸热功率调整变频水泵的流速的步骤，具体包括：
计算所述平均吸热功率和所述余热回收系统的吸热功率的差值；
判断所述平均吸热功率和所述余热回收系统的吸热功率的差值是否在预设差值范围内；
当所述差值不在所述预设差值范围内时，确定所述平均吸热功率和所述余热回收系统的吸热功率不匹配；
根据所述差值调整所述变频水泵的流量。
7.根据权利要求5所述的所述的智能型太阳能光伏光热集热器的控制方法，其特征在于，
所述吸热量计算公式为：
J=[C1*M1*(A2-A1)+ [C2*M2*(B2-B1)]/T；
J-余热回收系统在第二预设时间内的平均吸热功率；
C1-水的的比热容；
M1-预设换热管内的水质量，根据预设换热管内的水体积和水密度计算得出；
C2-空气的比热容；
M2-预设空气层质量与预设换热管内的水质量的差值，
T-第二预设时间。
8.根据权利要求5所述的智能型太阳能光伏光热集热器的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括以下步骤：
S9、在当前时间不处于预设热回收时间段内时，控制变频水泵、第一控制阀和第二控制阀关闭。
一种智能型太阳能光伏光热集热器及其控制方法
技术领域
背景技术
发明内容
所述第一获取模用于在当前时间刚处于第一预设热回收时间段内时，实时获取换热管内的水温和空气层内的空气温度，所述第一预设时间和第二预设时间之和为第一预设热回收时间段的时间长度；
所述第一控制模块用于控制变频水泵以预设流量运行第一预设时间后关闭第二预设时间，控制第一控制阀和第二控制阀打开第一预设时间后关闭第二预设时间；
所述采集模块用于将变频水泵运行第一预设时间后的换热管内的水温记为A1和空气层内的空气温度记为B1，将变频水泵关闭第二预设时间后的换热管内的水温记为A2和空气层内的空气温度记为B2；
所述第一计算模块用于根据换热管内的水温A1、空气层内的空气温度B1、换热管内的水温A2、空气层内的空气温度B2、预设空气层质量、预设换热管内的水质量和预设吸热量计算公式来估算余热回收系统在第二预设时间内的平均吸热功率；
所述判断模块用于在当前时间处于第二预设热回收时间段内时，判断所述平均吸热功率是否大于预设平均吸热功率；
所述第二控制模块用于当所述平均吸热功率小于或等于预设平均吸热功率时，控制变频水泵、第一控制阀和第二控制阀均关闭；
所述第三控制模块用于当所述平均吸热功率大于预设平均吸热功率时，控制变频水泵、第一控制阀和第二控制阀均打开；
所述第二计算模块用于在所述平均吸热功率大于预设平均吸热功率时，实时获取换热管进口处的进口水温、换热管出口处的出口水温和水泵流量，根据所述换热管进口处的进口水温、换热管出口处的出口水温和水泵流量计算所述余热回收系统的吸热功率；
所述第四控制模块用于根据所述平均吸热功率和所述余热回收系统的吸热功率调整变频水泵的流速，使得调整后的余热回收系统的吸热功率与所述平均吸热功率相匹配。
所述判断单元用于判断所述平均吸热功率和所述余热回收系统的吸热功率的差值是否在预设差值范围内；
所述确定单元用于当所述差值不在所述预设差值范围内时，确定所述平均吸热功率和所述余热回收系统的吸热功率不匹配；
所述调整单元用于根据所述差值调整所述变频水泵的流量。
J-余热回收系统在第二预设时间内的平均吸热功率；
C1-水的比热容；
M1-预设换热管内的水质量，根据预设换热管内的水体积和水密度计算得出；
C2-空气的比热容；
M2-预设空气层质量与预设换热管内的水质量的差值，
T-第二预设时间。
S2、在当前时间刚处于第一预设热回收时间段内时，实时获取换热管内的水温和空气层内的空气温度，控制变频水泵以预设流量运行第一预设时间后关闭第二预设时间，控制第一控制阀和第二控制阀打开第一预设时间后关闭第二预设时间，所述第一预设时间和第二预设时间之和为第一预设热回收时间段的时间长度；
S3、将变频水泵运行第一预设时间后的换热管内的水温记为A1和空气层内的空气温度记为B1，将变频水泵关闭第二预设时间后的换热管内的水温记为A2和空气层内的空气温度记为B2；
S4、根据换热管内的水温A1、空气层内的空气温度B1、换热管内的水温A2、空气层内的空气温度B2、预设空气层质量、预设换热管内的水质量和预设吸热量计算公式来估算余热回收系统在第二预设时间内的平均吸热功率；
S5、在当前时间处于第二预设热回收时间段内时，判断所述平均吸热功率是否大于预设平均吸热功率；
S6、当所述平均吸热功率小于或等于预设平均吸热功率时，控制变频水泵、第一控制阀和第二控制阀均关闭；
S7、当所述平均吸热功率大于预设平均吸热功率时，控制变频水泵、第一控制阀和第二控制阀均打开，并实时获取换热管进口处的进口水温、换热管出口处的出口水温和水泵流量，根据所述换热管进口处的进口水温、换热管出口处的出口水温和水泵流量计算所述余热回收系统的吸热功率；
S8、根据所述平均吸热功率和所述余热回收系统的吸热功率调整变频水泵的流速，使得调整后的余热回收系统的吸热功率与所述平均吸热功率相匹配。
判断所述平均吸热功率和所述余热回收系统的吸热功率的差值是否在预设差值范围内；
当所述差值不在所述预设差值范围内时，确定所述平均吸热功率和所述余热回收系统的吸热功率不匹配；
根据所述差值调整所述变频水泵的流量。
J-余热回收系统在第二预设时间内的平均吸热功率；
C1-水的的比热容；
M1-预设换热管内的水质量，根据预设换热管内的水体积和水密度计算得出；
C2-空气的比热容；
M2-预设空气层质量与预设换热管内的水质量的差值，
T-第二预设时间。
（2）估算的余热回收系统的平均吸热功率综合考虑了太阳光光照强度、照射角度、环境因素和发电效率等因素的影响，根据余热回收系统的平均吸热功率对水泵的相应控制技术准确性较高，通用性强，适用于不同地区和不同环境条件，无需通过大量的试验分析得出合理的水泵流量值，进一步降低了太阳能光伏光热集热器智能控制的应用成本。
附图说明
具体实施方式
J-余热回收系统在第二预设时间内的平均吸热功率；
Q-余热回收系统在第二预设时间内的吸热量；
C1-水的比热容；
M1-预设换热管内的水质量，根据预设换热管内的水体积和水密度计算得出；
C2-空气的比热容；
M2-预设空气层质量与预设换热管内的水质量的差值，
T-第二预设时间。
X-余热回收系统的吸热功率，с-水的比热容，ρ-水的密度，ν-水泵流量，t2-换热管出口处的出口水温，t1-换热管进口处的进口水温。
所述判断单元用于判断所述平均吸热功率和所述余热回收系统的吸热功率的差值是否在预设差值范围内；
所述确定单元用于当所述差值不在所述预设差值范围内时，确定所述平均吸热功率和所述余热回收系统的吸热功率不匹配；
所述调整单元用于根据所述差值调整所述变频水泵的流量。
J-余热回收系统在第二预设时间内的平均吸热功率；
Q-余热回收系统在第二预设时间内的吸热量；
C1-水的比热容；
M1-预设换热管内的水质量，根据预设换热管内的水体积和水密度计算得出；
C2-空气的比热容；
M2-预设空气层质量与预设换热管内的水质量的差值，
T-第二预设时间。
X-余热回收系统的吸热功率，с-水的比热容，ρ-水的密度，ν-水泵流量，t2-换热管出口处的出口水温，t1-换热管进口处的进口水温。
S12、判断所述平均吸热功率和所述余热回收系统的吸热功率的差值是否在预设差值范围内。
根据当前时刻的差值和差值变化趋势，确定调整所述变频水泵的调整幅度；
根据所述调整幅度调整变频水泵的流量。
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