淺談太陽(yáng)能熱利用工程控制系統(tǒng)

太陽(yáng)能熱利用工程控制系統(tǒng)是太陽(yáng)能熱利用行業(yè)的重要組成部分。太陽(yáng)能熱利用行業(yè)發(fā)展到新世紀(jì)之后，逐步出現(xiàn)了集中安裝大面積太陽(yáng)能集熱陣列的市場(chǎng)需求，區(qū)別于上世紀(jì)末的家用單體熱水器較為單一的市場(chǎng)特點(diǎn)，這種需求推開(kāi)了行業(yè)發(fā)展的另一扇重要的大門(mén)，那就是區(qū)別于家用產(chǎn)品的系統(tǒng)及系統(tǒng)集成的重要方向。隨著熱利用系統(tǒng)及系統(tǒng)集成的發(fā)展，太陽(yáng)能熱利用的工程控制系統(tǒng)逐步發(fā)展起來(lái)，并反過(guò)來(lái)促進(jìn)了系統(tǒng)本身及市場(chǎng)的發(fā)展，從而使得太陽(yáng)能熱利用工程越來(lái)越多，單體工程越來(lái)越大，工程質(zhì)量越來(lái)越可靠，有中國(guó)特色的太陽(yáng)能熱利用工程的競(jìng)爭(zhēng)力越來(lái)越強(qiáng)。 　　太陽(yáng)能熱利用工程控制系統(tǒng)是控制并轉(zhuǎn)移太陽(yáng)能集熱器收集的太陽(yáng)能量到熱利用工程蓄熱或換熱部分的過(guò)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(yáng)能熱利用工程控制系統(tǒng)的根本作用是實(shí)現(xiàn)收集并儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)移太陽(yáng)能量的過(guò)程。 　　工程控制系統(tǒng)發(fā)展歷史與概況 　　早期的太陽(yáng)能熱利用工程較少，上世紀(jì)八十年代在北京市就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，筆者見(jiàn)過(guò)的案例是在以汽油桶改造的水箱頂部安裝的熱電偶測(cè)量為溫度傳感器，采用儀器儀表行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫模塊，顯示水箱的溫度。許多系統(tǒng)冬季放水不運(yùn)行。 　　在上世紀(jì)九十年代，尤其是全玻璃真空管的集熱形式出現(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。其中北京市的兩個(gè)熱利用工程中出現(xiàn)了主動(dòng)溫差循環(huán)的控制運(yùn)行方式，水箱和太陽(yáng)集熱器不是處于同一水平面，從而需要測(cè)量和控制水箱的水位的控制需求。特別需要提的是由于價(jià)格的原因，太陽(yáng)能熱利用工程從一開(kāi)始就是以開(kāi)式水箱為主，這種特點(diǎn)至今在行業(yè)的發(fā)展中占主流的地位。 　　在上述兩個(gè)階段期間的太陽(yáng)能熱水工程的主控制單元，均采用市場(chǎng)銷售的標(biāo)準(zhǔn)儀器儀表組裝成電氣控制柜，市場(chǎng)上沒(méi)有專門(mén)針對(duì)太陽(yáng)能工程設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)，因此需要優(yōu)秀的電工來(lái)組裝并考慮現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)了太陽(yáng)能工程的全年使用，并適應(yīng)了當(dāng)時(shí)社會(huì)集中澡堂的需求，客觀上在促進(jìn)了太陽(yáng)能熱利用工程的發(fā)展的同時(shí)，故障點(diǎn)較多，安裝人員素質(zhì)也制約了更廣泛的工程普及工作。 　　市場(chǎng)總是在一定的階段，發(fā)育到一定的程度，才會(huì)促進(jìn)新思想、新模式、新技術(shù)的冒出，源于人群的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)本身的規(guī)律。到九十年代末期，家用太陽(yáng)能市場(chǎng)的快速發(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(dòng)了專門(mén)針對(duì)太陽(yáng)能工程設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，并豐富了功能。 　　到目前，國(guó)內(nèi)外都出現(xiàn)了專門(mén)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)及銷售太陽(yáng)能熱利用工程控制系統(tǒng)的公司，未來(lái)的發(fā)展機(jī)會(huì)和趨勢(shì)隨著太陽(yáng)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(yáng)能與建筑結(jié)合的趨勢(shì)，控制系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)將越來(lái)越大。必須提醒的是，我們從事行業(yè)的同志，應(yīng)該綜合對(duì)太陽(yáng)能工程的理解和對(duì)電子及電力電子等技術(shù)的理解，創(chuàng)新發(fā)展這個(gè)交叉學(xué)科，從而更好更快地發(fā)展這個(gè)太陽(yáng)能熱利用行業(yè)中的新型子行業(yè)。 　　工程控制系統(tǒng)的重要性 　　1.工程控制系統(tǒng)具有伴生性。它和太陽(yáng)能熱利用工程是相互依存的。今天的太陽(yáng)能熱利用工程控制不僅僅是太陽(yáng)能系統(tǒng)本身的控制和運(yùn)行問(wèn)題，已經(jīng)變成了集成太陽(yáng)能控制的同時(shí)，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(yáng)能集熱的主輔爭(zhēng)論，而是滿足綜合電能、燃?xì)狻⒖諝庠?、水地源等多種能源形式的綜合供應(yīng)的系統(tǒng)集成控制。它是與甲方和集成商設(shè)計(jì)思想密切相關(guān)，已經(jīng)變成為與太陽(yáng)能熱利用工程相互依存的同時(shí)，又拉動(dòng)將太陽(yáng)能熱利用作為客戶可再生能源能量需求的必需配置。 　　2.工程控制系統(tǒng)具有復(fù)雜性。太陽(yáng)能熱利用工程的應(yīng)用范圍較廣，應(yīng)用形式和客戶需求是多變的，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(shì)中衍生多變性，不容易標(biāo)準(zhǔn)化。熟悉和了解工程的同志知道，做好控制系統(tǒng)需要建設(shè)隨工程需求變化的體系，不僅要解決產(chǎn)品與系統(tǒng)的售前、售中及售后的適應(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)性要求；在太陽(yáng)能工程系統(tǒng)集成商利潤(rùn)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)是復(fù)雜的。 　　3.工程控制系統(tǒng)具有革命性。太陽(yáng)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(shí)并適應(yīng)太陽(yáng)能工程的大發(fā)展，沒(méi)有現(xiàn)成的完備的技術(shù)體系可以復(fù)制，因此具有革命性，并將反過(guò)來(lái)推動(dòng)太陽(yáng)能應(yīng)用的革命性發(fā)展，有中國(guó)特色的太陽(yáng)能工程實(shí)踐及太陽(yáng)能控制系統(tǒng)應(yīng)用對(duì)世界太陽(yáng)能熱利用的發(fā)展和普及具有重要的啟示和推動(dòng)意義，已經(jīng)并將繼續(xù)擴(kuò)大它的影響。 　　工程控制系統(tǒng)的未來(lái)方向 　　1.從功能要求上來(lái)看，未來(lái)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)品定型是非常困難的。目前太陽(yáng)能工程的大發(fā)展，太陽(yáng)能集熱器及系統(tǒng)的運(yùn)行方式與甲方的需求都是多變的。把太陽(yáng)能的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(huì)在未來(lái)的較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)存在。太陽(yáng)能熱利用工程控制系統(tǒng)的功能標(biāo)準(zhǔn)化還有較長(zhǎng)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(dòng)設(shè)計(jì)師和甲方思想的標(biāo)準(zhǔn)化，才能真正推動(dòng)系統(tǒng)集成的大發(fā)展，從而推動(dòng)控制系統(tǒng)的大發(fā)展。 　　2.從未來(lái)具有潛力的功能上看，發(fā)展方向是遠(yuǎn)程監(jiān)控與能量計(jì)量。太陽(yáng)能的特點(diǎn)和節(jié)能減排的形勢(shì)，決定了太陽(yáng)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(dòng)熱利用系統(tǒng)更穩(wěn)定、可靠、長(zhǎng)久地為客戶工作，這才是真實(shí)的價(jià)值。而實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控，節(jié)能減排量的計(jì)量就有了物理上和物質(zhì)上的基礎(chǔ)。計(jì)量節(jié)能減排量將更好更大地推動(dòng)行業(yè)發(fā)展，客觀上對(duì)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(cè)量、可核查，才能去推太陽(yáng)能能量交易的門(mén)，這將是控制系統(tǒng)的從業(yè)者未來(lái)為太陽(yáng)能熱利用行業(yè)做的重大支撐作用之一。 　　3.從工程控制器產(chǎn)業(yè)發(fā)展看，方向是專業(yè)化。目前的存在系統(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(shuō)目前還是存在混業(yè)經(jīng)營(yíng)的情況，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(zhǎng)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(guó)能有經(jīng)濟(jì)可能性并且系統(tǒng)集成商的積累和水平的提高。 作者:創(chuàng)意博 鄒懷松