太阳能地板辐射采暖系统及其工作方法、热量计算方法技术方案

本发明专利技术涉及采暖技术领域，尤其涉及一种太阳能地板辐射采暖系统，包括光热地板辐射采暖系统和光电地板辐射采暖系统；所述光热地板辐射采暖系统包括供热水管、水箱、太阳能集热器；所述光电地板辐射采暖系统包括直流发热电缆、太阳能电池、直流稳压器、蓄电池、直流调压器、逆变器以及充电器，所述直流发热电缆和供热水管同时铺设在室内地板上，相互交织并均匀分布。本系统使用方便有效，整个控制系统设计清晰明了，可以通过触摸屏进行监控和人机交互。

【技术实现步骤摘要】
太阳能地板辐射采暖系统及其工作方法、热量计算方法
本专利技术涉及采暖
，尤其涉及一种太阳能地板辐射采暖系统及其工作方法、热量计算方法。
技术介绍
太阳能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到人们的关注，很多发达国家将发展光伏光热技术作为可持续发展的重要途径。在我国，光伏光热技术作为一种能源替代技术已经成为新能源发展规划的重要组成部分，它的商业化开发和利用是重要的发展方向。地板辐射采暖和传统的供暖方式相比，具有舒适、健康、使用寿命长、节能等优点。传统地板辐射采暖的热源一般来自城市集中供热热水，现有集中供热系统还不能完全做到绿色环保，这也是导致京津冀地区雾霾严重的主要原因之一；其次集中供热热水的温度较高，既影响居住舒适度又存在热能浪费，水管的使用寿命也大大缩短；在维护成本方面，水地暖在使用过程中容易出现漏水故障，处理起来十分麻烦，长期运行后，水管内壁会出现大量污垢，后期维护成本比较高。利用太阳能作为低温热源供地板辐射采暖系统是节能减排的一个有效途径，但是由于太阳能本身的不稳定性，易受季节、地点、气候等多种因素影响，现有光热地板辐射采暖系统需要借助其他方式解决光源不足的问题。现有技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能地板辐射采暖系统，其特征在于：包括光热地板辐射采暖系统和光电地板辐射采暖系统；所述光热地板辐射采暖系统包括供热水管、水箱、太阳能集热器；所述太阳能集热器的集热进水管和集热回水管分别与所述水箱连通，所述集热进水管上设有排气管和第一温度传感器，所述集热回水管上安装有第二温度传感器、第一流量变送器以及集热水泵；所述水箱另一侧连接有供热进水管和供热回水管，供热进水管和供热回水管分别与供热水管的两端连接，所述供热进水管上安装有供热水泵、电动调节阀、第二流量变送器、第三温度传感器，所述供热回水管上安装第四温度传感器；所述光电地板辐射采暖系统包括直流发热电缆、太阳能电池、直流稳压器、蓄电池、直流调...

【技术特征摘要】
1.一种太阳能地板辐射采暖系统，其特征在于：包括光热地板辐射采暖系统和光电地板辐射采暖系统；所述光热地板辐射采暖系统包括供热水管、水箱、太阳能集热器；所述太阳能集热器的集热进水管和集热回水管分别与所述水箱连通，所述集热进水管上设有排气管和第一温度传感器，所述集热回水管上安装有第二温度传感器、第一流量变送器以及集热水泵；所述水箱另一侧连接有供热进水管和供热回水管，供热进水管和供热回水管分别与供热水管的两端连接，所述供热进水管上安装有供热水泵、电动调节阀、第二流量变送器、第三温度传感器，所述供热回水管上安装第四温度传感器；所述光电地板辐射采暖系统包括直流发热电缆、太阳能电池、直流稳压器、蓄电池、直流调压器、逆变器以及充电器；所述太阳能电池采集的电能通过所述直流稳压器传送给所述直流调压器，所述直流调压器的输出端与直流发热电缆连接；所述直流稳压器还为所述蓄电池充电，所述逆变器并联在直流稳压器和直流调压器之间，所述充电器用于为所述蓄电池充电以及为所述直流调压器供电；所述直流发热电缆和供热水管同时铺设在室内地板上，相互交织并均匀分布，在室内设有温湿度传感器。2.根据权利要求1所述的太阳能地板辐射采暖系统，其特征在于：所述太阳能电池与所述直流稳压器之间的线路上连接有直流断路器K1和直流接触器KM1，并且并联一个直流电压传感器V1；所述直流稳压器与所述直流调压器之间的线路串联有直流电流传感器A1、直流电流传感器A2、直流断路器K2和直流接触器KM2；蓄电池的输入端并联直流电压传感器V2；所述充电器与所述蓄电池之间的线路上连接有直流断路器K4和直流接触器KM4；所述充电器与所述直流调压器之间的线路上连接有直流断路器K5和直流接触器KM5；所述直流调压器与所述直流发热电缆之间的线路上连接有直流断路器K3、直流接触器KM3、直流电流传感器A3、直流电压传感器V3。3.根据权利要求2所述的太阳能地板辐射采暖系统，其特征在于：还包括控制器，所述控制器包含DO1～DO8端口、AI1～AI16端口、AO1端口、AO2端口、电源端口和RS485通讯端口；其中DO1～DO5端口输出控制器数字量指令，控制直流接触器KM1～KM5的通断，直流接触器KM1～KM3供电电源来自蓄电池输出的48V直流电，KM4和KM5线圈的供电电源来自市电转直流，DO6～DO8端口输出控制器数字量指令，控制交流接触器KM6～KM8的通断，供电电源来自逆变器输出的220V交流电，接触器KM1～KM8对应设置HL1～HL8指示灯，当线圈得电，相应触点动作，指示灯亮；AI1～AI16端口用于采集模拟量信号，包括回路上的直流电压和电流、液位变送器信号、室内温湿度传感器信号、集热回路和供热回路上的温度和流量信号以及电动调节阀的开度反馈信号；AO1端口用于输出电动调节阀的开度指令，控制器通过模糊PID算法，可以根据设定温度和实际温度改变供热回路上电动调节阀的开度，从而实现温度控制；AO2端口将控制器计算得出的模拟量信号输出给直流调压器，模拟量信号对应直流调压器的输出电压，它们的关系基本线性，从而实现高精度的温度控制；控制器可以采集和监控光热地板辐射采暖系统和光电地板辐射采暖系统的运行时间；电源端口为控制器提供来自蓄电池的24V直流电，此DC24V还为触摸屏供电；控制器和触摸屏通过RS485通讯端口进行数据互传和共享，触摸屏上实时监测整个系统的各采集数值，同时可以接受用户指令进行阀门开度控制和接触器的通断控制；K10是控制系统电源回路上的直流断路器，用于控制系统的手动投切。4.根据权利要求3所述的太阳能地板辐射采暖系统，其特征在于：逆变器的输出电压为集热水泵、供热水泵和补水电池阀提供220V交流电，K9是总交流断路器，K6～K8是每一个分支上的交流断路器，KM6～KM8是每个分支上的交流接触器，KM6～KM8线圈得电后会动作闭合，从而启动相应设备，正常运行情况下，断路器K1～K10处于闭合状态，系统可以进行触摸屏远程集中控制和自动控制，当紧急情况发生时，可以通过断路器紧急停止设备的运行。5.一种太阳能地板辐射采暖系统控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、运行光热地板辐射采暖系统，读取触摸屏设定的温度，控制器读取室内的温度；步骤二、控制器判断室内温度是否在设定温度范围内，若不在则进行步骤三，若在设定温度范围内则返回步骤一；步骤三、控制器判断室内温度是否大于设定温度范围，如果大于设定温度则进行步骤四，若小于设定温度进行步骤五；步骤四、通过模糊PID减小电动调节阀开度；再返回步骤一；步骤五、判断电动调节阀是否全部打开，若没有全部打开，则通过模糊PID增大电动调节阀开度，若全部打开则进行步骤六；步骤六、控制器运行光电地板辐射采暖系统；步骤七、控制器判断室内温度是否在设定温度范围内，若不在则进行步骤八，若在设定温度范围内则返回步骤一；步骤八、控制器控制直流调压器调节直流发热电缆的输出功率；步骤九、控制器判断室内温度是否在设定温度范围内，若是，则返回步骤六，若否，则通过市电通过充电器给直流发热电缆供电；步骤十，返回步骤八。6.一种太阳能地板辐射采暖系统热量计算方法，其特征在于：根据传热学原理，地板辐射采暖系统可提供的瞬时热量q(i)：q(i)＝qr(i)+qc(i)(1)其中：q(i)为地板辐射采暖系统可提供的瞬时热量，W/m2；qr(i)为地板辐射采暖系统可提供的瞬时辐射热量，W/m2；qc(i)为地板辐射采暖系统可提供的瞬时对流热量，W/m2。a.所提出的地板辐射采暖系统中光热地板辐射采暖系统可提供的热量计算方法所提出的地板辐射采暖系统中光热地板辐射采暖系统地板内的传热过程为：热水管内的热水先将热量传给管壁，管壁再加热地板，最后地面通过对流和热辐射方式将热量传给墙壁和室内空气，地板内的热量传递过程的计算方法遵循经典传热学的计算方法；所提出的地板辐射采暖系统中光热地板辐射采暖系统可提供的瞬时热量qPT(i)：qPT(i)＝qPTr(i)+qPTc(i)(2)qPTr(i)＝4.98×10-8[(tp(i)+273)4-(Tr+273)4](3)qPTc(i)＝2.17×[tp(i)-tr]1.31(4)qPT(i)＝4.98×10-8[(tp(i)+273)4-(Tr+273)4]+2.17×[tp(i)-tr]1.31(5)其中：qPT(i)为所提出的地板辐射采暖系统中光热地板辐射采暖系统可提供的瞬时热量，W/m2；qPTr(i)为所提出的地板辐射采暖系统中光热地板辐射采暖系统可提供的瞬时辐射热量，W/m2；qPTc(i)为所提出的地板辐射采暖系统中光热地板辐射采暖系统可提供的瞬时对流热量，W/m2；tp(i)为光热地板辐射采暖系统所对应的地板表面温度，℃，该温度由红外测温仪测得，用于计算光热地板辐射采暖系统可提供的热量；tr为室内温度，℃，该温度由室内温湿度传感器测得；Tr为非加热面的平均辐射...

【专利技术属性】
技术研发人员：张链，曹宝文，
申请(专利权)人：天津中德应用技术大学，
类型：发明
国别省市：天津,12