太陽能空氣源熱泵熱水系統運行原理及控制系統

　　太陽能空氣源熱泵熱水系統原理

　　在太陽能空氣源熱泵熱水機組當中其主要的工作原理就是通過熱器進行吸收太陽能并加熱成為熱器中的水，再通過應用循環泵把集熱水箱以及保溫水箱中低溫水全部輸入進集熱器，當水加熱以后再循環至集熱水箱與保溫水箱當中。而集熱水箱與集熱器以及在保溫水箱和集熱水箱它們之間的水循環則可以通過溫差進行控制。

　　也就是如果在集熱水箱與集熱器之間溫差當大于規定值時，則可以啟動循環泵，如果集熱水箱與集熱器二者之間的溫差沒有達到規定值時，則循環泵應停止。當保溫水箱與集熱水箱的水溫差則大于規定值時，應啟動循環泵，如其水溫差沒有達到規定值時，應停止循環泵。所以在控制系統的設計當中，其主要目的就是為了可以自動控制水泵的循環啟停，并累積加熱，從而促使水箱中的水可以滿足使用要求的溫度。此外，如果太陽能全天的加熱效果并沒有達到設定的溫度時，而控制系統則必須要啟動循環泵與空氣源熱泵做輔助加熱，以達到水溫的使用要求。而在輔助加熱時主要包括以下特點：

　　(1)在輔助熱源加熱的作用下，從而提高了蒸發器空氣的溫度，并降低了結霜的可能性，同時也可以避免蒸發器在表面出現結霜的現象，從而一直維持良好的換熱效率，此外，也可以降低機組化霜的時間以及次數，并且節約了大量的能耗，以確保熱泵機組可以不斷的連續運行。

　　(2)如果出現較低的環境溫度時，而空調的壓縮機其壓縮比會出現急劇的上升，所以它的排氣溫度通常會超出壓縮機所規定的要求范圍，就會導致壓縮機出現頻繁的啟停，不能正常的進行工作，經過長時間的反復運行，就會損傷壓縮機自身的性能，從而降低其使用的壽命。但如果應用太陽能作為輔助的熱源則可以提高系統的蒸發溫度，并改善壓縮機工作的環境，同時也解決了在低溫環境下停止運行工作的現象，并且也可以提高熱泵機組系統使用的期限。

　　太陽能空氣源熱泵熱水系統的主要運行模式

　　在太陽能空氣源熱泵熱水系統中，主要是應用了低品位的太陽能，從而確保了冬季、夏季的陰雨天，以及過渡季節的太陽能不能達到制熱水的需求時，則可以應用空氣源熱泵以滿足制熱水的需要，同時也解決了在低溫的環境下，其因熱泵蒸發器出現結霜等問題，從而達到供熱水的需要，因此，該系統的應用潛力具有非常重要的作用。太陽能空氣源熱泵熱水系統運行模式主要有以下幾方面。

　　(1)當太陽光的輻射照度達到一定的充足量時，此時可以只啟用太陽能的制熱水模塊，而這種模塊主要是通過太陽能的集熱器、循環泵以及蓄水箱等組成，并且應用了太陽能集熱器當中的熱水，再送入至蓄水箱，以達到使用熱水的需要，同時也充分發揮出節能的特點。

　　(2)如果在多云天氣或者是陰天時，由于太陽能的輻射照度不能達到相應的要求，所以也就無法滿足加熱水溫的需要，此時，則可以啟動空氣源的熱泵進行制熱水，并與太陽能的制熱水模塊共同運行，再應用冷凝器進行加熱熱水，從而也就解決了太陽能在無法提供熱水的問題。

　　太陽能空氣源熱泵熱水機組控制系統的設計應注意的問題

　　(1)當前，通常應用的太陽能熱水系統一般包括了機械循環系統、自然循環系統以及定溫放水系統。而不同太陽能的熱水系統其設計的控制系統也是有所不同的，所以應主要考慮幾方面的問題：

　　①如果太陽能所產生的熱水已經裝滿儲水箱時，則應該怎樣有效的繼續使用太陽能。

　　②如果太陽能所產生的熱水量不有滿足使用時，應怎樣起動輔助的加熱功能并補充熱水。

　　③怎樣可以確保熱水的供應具有穩定可靠性，同時又可以在一定程度上應用太陽能的熱水，從而降低不必要的輔助加熱功能，減少運行成本。

　　④怎樣解決太陽能冬季的防凍問題以及自動補水功能等方面。

　　(2)由于在太陽能空氣源熱泵熱水機組控制的系統當中主要是以PLC作為核心，從而實現了流量、溫度、功率參數以及水位等方面的信息并進行實時檢測，再通過檢測數據進行處理、運算，從而達到自動補水、集熱水箱以及集熱器與保溫水箱三者間溫差的防凍循環和自動循環等方面的控制功能。在控制系統當中的開關量信號一般包括在：系統的啟停開關、循環水泵、電磁閥、熱泵以及狀態指示等，也可以根據開關量的信號選擇PLC系統。

　　(3)在控制系統軟件的設計當中，由于應用PLC控制系統通常是用以監控數據的處理和采集、上傳數據與控制輸出等方面的具體工作，一般把PLC系統程序分為兩個部分，即主程序與子程序，一方面當主程序完成初始化、信號的采集、檢測和子模塊的各個程序的調用，另一方面則子程序主要包括了自動補水的子程序、防凍循環、溫差循環的子程序以及輔助加熱等方面的子程序。

　　總之，對于太陽能空氣源熱泵熱水機組系統是作為新型節能的一種產品，主要是通過太陽能以及空氣作為熱源，是取之不盡的一種能源，并且可以替代熱水裝置以及鍋爐供暖的設備。根據太陽能空氣源熱泵熱水機組主要的工作原理，同時也利用PLC進行設計了控制系統，從而實現了自信可以自動的采集與處理、熱水機組的自動運行、溫差和補水自動循環，并且也穩定了系統運行的可靠性，所以，這套控制系統的應用具有十分重要的意義。