太陽能熱利用工程控制系統(tǒng)淺談

0前言 　　太陽能熱利用工程控制系統(tǒng)是太陽能熱利用行業(yè)的重要組成部分。太陽能熱利用行業(yè)發(fā)展到21世紀(jì)之后，逐步出現(xiàn)了集中安裝大面積太陽能集熱陣列的市場需求，區(qū)別于20世紀(jì)末家用單體熱水器較為單一的市場特點(diǎn)，這種需求推開了行業(yè)發(fā)展的另一扇大門，那就是區(qū)別于家用產(chǎn)品的系統(tǒng)及系統(tǒng)集成。隨著熱利用系統(tǒng)及系統(tǒng)集成的發(fā)展，太陽能熱利用的工程控制系統(tǒng)逐步發(fā)展，并反過來促進(jìn)系統(tǒng)本身及市場發(fā)展，從而使得太陽能熱利用工程越來越多，單體工程越來越大，工程質(zhì)量越來越可靠，太陽能熱利用工程的競爭力越來越強(qiáng)。 　　太陽能熱利用工程控制系統(tǒng)是控制并轉(zhuǎn)移太陽能集熱器收集的太陽能量到熱利用工程蓄熱或換熱部分的過程，并實(shí)現(xiàn)蓄熱或換熱后的能量按需求達(dá)到用戶端的具有判斷與運(yùn)算能力的智能設(shè)備及其集成。太陽能熱利用工程控制系統(tǒng)的根本作用是實(shí)現(xiàn)收集、儲存、轉(zhuǎn)移太陽能量的過程。 　　1工程控制系統(tǒng)發(fā)展歷程與概況 　　早期的太陽能熱利用工程較少，20世紀(jì)八十年代在北京市有以平板集熱器為集熱單元的工程案例，這些案例以自然循環(huán)集熱為主，采用儀器儀表行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)測溫模塊，顯示水箱的溫度。許多系統(tǒng)冬季放水不運(yùn)行。 　　在20世紀(jì)九十年代，全玻璃真空管集熱形式出現(xiàn)后，熱利用工程的應(yīng)用和數(shù)量在北京、山東、江蘇、安徽、河北得到了發(fā)展。其中北京市兩個(gè)熱利用工程出現(xiàn)了主動溫差循環(huán)的控制運(yùn)行方式，水箱和太陽集熱器不是處于同一水平面，從而需要測量和控制水箱水位的控制需求。特別需要提的是由于價(jià)格原因，太陽能熱利用工程從一開始就是以開式水箱為主。 　　在上述兩個(gè)階段期間太陽能熱水工程的主控制單元，均采用市場銷售的標(biāo)準(zhǔn)儀器儀表組裝成電氣控制柜，市場上沒有專門針對太陽能工程設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)，因此需要優(yōu)秀的電工來組裝并考慮現(xiàn)場特點(diǎn)改造，系統(tǒng)的運(yùn)行功能增加了，比如出現(xiàn)了防凍循環(huán)功能，從而推動了太陽能工程的全年使用，并適應(yīng)了當(dāng)時(shí)社會集中澡堂的需求，客觀上促進(jìn)了太陽能熱利用工程的發(fā)展，但是故障點(diǎn)較多，安裝人員素質(zhì)制約了更廣泛的工程普及工作。 控制器 　　市場總是在一定的階段，發(fā)育到一定的程度，才會促進(jìn)新思想、新模式、新技術(shù)發(fā)展。到九十年代末期，家用太陽能市場快速發(fā)展，家用控制器的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售、售后形成了體系和較大的生產(chǎn)量，從而推動了專門針對太陽能工程設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。 　　到目前，國內(nèi)外都出現(xiàn)了專門設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售太陽能熱利用工程控制系統(tǒng)的公司，未來的發(fā)展機(jī)會和趨勢隨著太陽能運(yùn)用的廣度和深度進(jìn)一步擴(kuò)大。不斷總結(jié)和提高工程技術(shù)，適應(yīng)太陽能與建筑相結(jié)合的趨勢，控制系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)將越來越大。 　　2工程控制系統(tǒng)特點(diǎn) 　　1. 工程控制系統(tǒng)具有伴生性。它和太陽能熱利用工程相互依存。今天的太陽能熱利用工程控制不僅僅是太陽能系統(tǒng)本身的控制和運(yùn)行問題，已經(jīng)變成了集成太陽能控制的同時(shí)，還要解決滿足管網(wǎng)、機(jī)房設(shè)備間、用戶末端等要求的綜合性需求；已經(jīng)變成了不分太陽能集熱的主輔爭論，而是滿足綜合電能、燃?xì)?、空氣源等多種能源形式的系統(tǒng)集成控制。它與甲方和集成商設(shè)計(jì)思想密切相關(guān)。 控制器 　　2. 工程控制系統(tǒng)具有復(fù)雜性。太陽能熱利用工程的應(yīng)用范圍較廣，應(yīng)用形式和客戶需求多變，在大發(fā)展階段，工程控制系統(tǒng)始終在標(biāo)準(zhǔn)化的大趨勢中衍生多變，不容易標(biāo)準(zhǔn)化。做好控制系統(tǒng)需要建設(shè)隨工程需求變化的體系，不僅解決產(chǎn)品與系統(tǒng)的售前、售中及售后適應(yīng)性建設(shè)，還得實(shí)現(xiàn)工程思想與產(chǎn)品的一體化；不僅要實(shí)現(xiàn)功能還得解決外觀要求；不僅要解決方案還得兼顧經(jīng)濟(jì)要求；在太陽能工程系統(tǒng)集成商利潤降低的今天，發(fā)展工程控制器產(chǎn)業(yè)并做好工程控制系統(tǒng)很復(fù)雜。 　　3. 工程控制系統(tǒng)具有革命性。太陽能熱利用工程需要綜合建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)械，熱能、暖通、電子等多學(xué)科的工程技術(shù)，工程控制系統(tǒng)需要綜合多方面的知識并適應(yīng)太陽能工程的大發(fā)展，沒有現(xiàn)成完備的技術(shù)體系可以復(fù)制，因此具有革命性，并將反過來推動太陽能應(yīng)用的革命性發(fā)展。 　　3工程控制系統(tǒng)未來方向 　　1. 功能要求：未來控制系統(tǒng)的發(fā)展方向是標(biāo)準(zhǔn)化功能。一個(gè)行業(yè)的發(fā)展，在初期階段，產(chǎn)品定型非常困難。目前太陽能工程的大發(fā)展，太陽能集熱器及系統(tǒng)的運(yùn)行方式與甲方的需求是多變的。把太陽能控制功能高度集成或是將整體產(chǎn)品拆分為不同的標(biāo)準(zhǔn)模塊的博弈，以及在甲方、系統(tǒng)集成商、生產(chǎn)商的需求和產(chǎn)品與經(jīng)濟(jì)性的博弈將會在未來較長一段時(shí)間內(nèi)存在。太陽能熱利用工程控制系統(tǒng)的功能標(biāo)準(zhǔn)化還有較長的路要走，但是只有大體上的標(biāo)準(zhǔn)化，尤其是系統(tǒng)集成商愿意推動設(shè)計(jì)師和甲方思想的標(biāo)準(zhǔn)化，才能真正推動系統(tǒng)集成大發(fā)展，從而推動控制系統(tǒng)大發(fā)展。 　　2. 潛力功能、發(fā)展方向是遠(yuǎn)程監(jiān)控的重點(diǎn)。太陽能的特點(diǎn)和節(jié)能減排形勢決定了太陽能系統(tǒng)需要遠(yuǎn)程監(jiān)控，去提高系統(tǒng)集成商的服務(wù)質(zhì)量，降低系統(tǒng)集成商的維護(hù)成本，從而推動熱利用系統(tǒng)更穩(wěn)定、可靠、長久地為客戶工作，這才是真實(shí)的價(jià)值。而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，節(jié)能減排量的計(jì)量就有了物理和物質(zhì)基礎(chǔ)。計(jì)量節(jié)能減排量將更好、更大地推動行業(yè)發(fā)展，客觀上對完善行業(yè)的系統(tǒng)集成隊(duì)伍和優(yōu)化提高系統(tǒng)集成水平具有重要意義。只有真實(shí)的能量可測量、可核查，才能去推太陽能能量交易的門。 　　3. 產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向是專業(yè)化。目前存在系統(tǒng)集成商或是熱水器生產(chǎn)商自行設(shè)計(jì)、制作和安裝控制系統(tǒng)的情況，也存在控制器生產(chǎn)商為系統(tǒng)集成商設(shè)計(jì)、制作控制系統(tǒng)的情況，也就是說目前存在混業(yè)經(jīng)營情況，這是目前發(fā)展階段的表象。歐洲的發(fā)展方向是專業(yè)化，并且出現(xiàn)控制系統(tǒng)品牌化。從較長一段時(shí)間看，歐洲的方向是正確的。前提是智能技術(shù)的價(jià)格在中國能有經(jīng)濟(jì)可能性。（北京創(chuàng)意博能源科技有限公司鄒懷松）