研究高寒地區(qū)平板太陽能大棚采暖系統(tǒng)

浙江煜騰新能源股份有限公司/姚衛(wèi)國、葉宏、徐恩惠

　　1前言

　　拉薩地處西藏中部稍偏東南，雅魯藏布江中上游北部及其支流拉薩河流域及西北地區(qū)，高原溫帶半干旱季風(fēng)氣候。拉薩輻射強(qiáng)，日照時間長，年日照時數(shù)3000小時以上。6月是一年中溫度最高的月份，平均氣溫為15.7℃，平均最高氣溫為22.9℃；1月是一年中最低的月份，平均氣溫為-2℃，平均最低氣溫-9.7℃。多年極端最高溫度為29.6℃，極端最低氣溫-16.5℃，分別出現(xiàn)在6月和1月，夏季無高溫；干濕季明顯，雨季降水集中，多為晝晴夜雨天氣。

　　2項(xiàng)目概況

　　該項(xiàng)目為城關(guān)區(qū)凈土農(nóng)業(yè)科技示范中心的中空玻璃光熱連棟智能溫室，項(xiàng)目建設(shè)時間為2015年，第一期面積為8800余平方米，項(xiàng)目采用新型建筑結(jié)構(gòu)體系和新型建筑材料，溫室大棚采暖方式為太陽能采暖系統(tǒng)。

　　3系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　3.1運(yùn)行原理

　　系統(tǒng)包括太陽能集熱系統(tǒng)、儲熱水箱、輔助能源系統(tǒng)、低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)和控制系統(tǒng)。

　　3.5集熱器選型

　　該工程選用煜騰公司自主研發(fā)的免維護(hù)抗凍高效平板太陽能，特點(diǎn)如下：

　?。?）免維護(hù)、抗凍：集熱器內(nèi)部無焊點(diǎn)，單機(jī)采用物理抗凍，系統(tǒng)可直接走水，無需定期加注防凍液；工程機(jī)流道結(jié)構(gòu)簡單，管阻低，排空方便；

　?。?）高效：集熱器瞬時效率截距86%，熱效高，熱損低。集熱器直接安裝在大棚斜屋面上，代替屋面，西藏的緯度為29°40'，因此本項(xiàng)目中集熱器的安裝角度最適宜為40°。

　　3.6儲熱水箱的設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)配置75t不銹鋼儲熱水箱4臺，水箱埋在地下，周圍填充發(fā)泡聚氨酯。

　　4系統(tǒng)運(yùn)行控制

　　4.1太陽能系統(tǒng)采用溫差循環(huán)

　?。?）集熱器溫度T1-T2≥8℃時，循環(huán)泵P1啟動，此時水箱A1中的水量減少，水箱A2中底部水流向A1，如此反復(fù)循環(huán)；

　?。?）集熱器溫度T1-T2≤3℃時，循環(huán)泵P1停止；

　?。?）水箱A3中的水溫探頭T3≤45℃（可調(diào)），循環(huán)泵P3啟動，空氣源機(jī)組開啟；

　?。?）T3≥45℃時，空氣源機(jī)組停止運(yùn)行，循環(huán)泵P3停止運(yùn)行。

　　4.2室內(nèi)地暖系統(tǒng)運(yùn)行

　　4.2.1工作邏輯

　　以6~18個溫度采集點(diǎn)，以少數(shù)服從多數(shù)，采用雙溫控采集、地面溫度和空間溫度，室內(nèi)各溫控器顯示當(dāng)前地面或空間溫度，可以翻閱設(shè)定溫度和當(dāng)前溫度，防止弄亂，應(yīng)統(tǒng)一安排至集中控制設(shè)定?？刂圃瓌t是各采集點(diǎn)的溫度上下值在3℃以內(nèi)的為正常；各溫度采集點(diǎn)之間的溫度值偏差超過5℃以上視為故障并報(bào)警。

　　4.2.2控制邏輯

　　單純地平內(nèi)溫度控制參照后的控制邏輯如采用8個采溫點(diǎn)（一般不單獨(dú)采用），地坪內(nèi)溫度設(shè)定上限50℃，設(shè)定溫度基礎(chǔ)5℃為過沖溫度。當(dāng)接入8個采溫點(diǎn)，設(shè)定溫度為任意設(shè)定值（如20℃），8個都達(dá)到設(shè)定溫度時停止供暖；7個達(dá)到設(shè)定值，一個采溫點(diǎn)溫度低于設(shè)定值1℃~2℃時停止供暖；8個采溫點(diǎn)4個以上采溫點(diǎn)溫度降底2.5℃時啟動供暖。

　　4.2.3過沖情況控制

　?。?）3個以上溫度過沖（超過設(shè)定值5℃），同時有三個以內(nèi)低于設(shè)定值3℃的，輸出報(bào)警信號（高音蜂鳴器，設(shè)置手動按鈕消除警報(bào)），顯示器顯示故障代碼DP+溫控地址碼或屏幕上對應(yīng)地址閃爍，但不停止工作。

　?。?）4個以上溫度過沖（超過設(shè)定值5℃），同時有三個以下低于設(shè)定值3℃的，輸出報(bào)警信號（高音蜂鳴器，設(shè)置手動按鈕消除警報(bào)）停止供暖，顯示器顯示故障代碼DP+溫控地址碼或屏幕上對應(yīng)地址閃爍，但不停止工作。

　?。?）8個采溫點(diǎn)中有4個以上采溫點(diǎn)溫度降低1.5℃時啟動供暖，大于等于5個地址達(dá)到過沖溫度（3℃）但不超過3℃，少于等于3個低于設(shè)定值1℃~2℃時停止供暖，輸出預(yù)警提示并顯示所有的溫度分布情況。

　?。?）4個地址溫度過沖，4個地址溫度過低（且低于3℃），輸出報(bào)警信號（高音蜂鳴器，設(shè)置手動按鈕消除警報(bào)，故障沒有排除，只是手動消除報(bào)警的1小時后繼續(xù)警報(bào)），顯示器顯示故障代碼KQ+溫控地址碼或屏幕上對應(yīng)地址閃爍，但不停止工作。

　　4.2.4雙溫度控制邏輯

　　8個采溫點(diǎn)參照空氣溫度和地坪內(nèi)溫度控制。8個采溫點(diǎn)地面溫度沒有達(dá)到設(shè)定值，空氣溫度全部達(dá)到設(shè)定值時停止供暖，8個采溫點(diǎn)地面溫度達(dá)到或超過設(shè)定值，空氣溫度接近設(shè)定值0.5℃時停止供暖，再次啟動條件如下：

　?。?）大于等于4個以上的采溫點(diǎn)都低于設(shè)定溫度時（單個雙溫度采溫點(diǎn)：地面溫度降2℃以上，空氣溫度降0.5℃以上），空氣溫度優(yōu)先；

　?。?）8個采溫點(diǎn)地面溫度降2℃~3℃時，空氣溫度沒變化不啟動供暖；

　?。?）8個采溫點(diǎn)有地面溫度4個以上降3℃~5℃時，4個以上空氣溫度降0.5℃時啟動供暖。

　?。?）地面溫度達(dá)到設(shè)定值且各采溫點(diǎn)溫差在2℃以內(nèi)的，但空氣溫度低于設(shè)定溫度5℃以上的且各采溫點(diǎn)溫差在2℃以內(nèi)的，繼續(xù)供暖，但輸出預(yù)警，提示設(shè)定溫度是否合理?？諝鉁囟葍?yōu)先。

　?。?）地面溫度沒有達(dá)到設(shè)定值且各采溫點(diǎn)溫差在2℃以內(nèi)的，空氣溫度高于設(shè)定溫度5℃以上的且各采溫點(diǎn)溫差在2℃以內(nèi)的，停止供暖，輸出預(yù)警，提示設(shè)定溫度是否合理，空氣溫度優(yōu)先。

　　4.2.5報(bào)警的情況

　　（1）地面溫度沒有達(dá)到設(shè)定值，各采溫點(diǎn)之間的溫度值偏差超過5℃以上且空氣溫度也沒有達(dá)到設(shè)定值，各采溫點(diǎn)之間的溫度值偏差超過2℃以上的，繼續(xù)工作并報(bào)出報(bào)警提示，顯示器顯示故障代碼D+溫控地址碼或屏幕上對應(yīng)地址閃爍。

　?。?）地面溫度沒有達(dá)到設(shè)定值，各采溫點(diǎn)之間的溫度值偏差超過5℃以上的、空氣溫度大于等于設(shè)定值的，停止供暖并報(bào)警提示，顯示器顯示故障代碼D+溫控地址碼或屏幕上對應(yīng)地址閃爍。

　?。?）其他保護(hù)輸出：報(bào)警輸出代碼TD（地坪傳感器）+采溫點(diǎn)地址碼TK（空氣傳感器）+采溫點(diǎn)地址碼水泵測故障（電流傳感器檢測），接觸器或水泵損壞，水泵無工作電流，報(bào)警輸出代碼B1或B2。

　　5結(jié)語

　　此項(xiàng)目由中央財(cái)政投資近億元，旨在解決拉薩地區(qū)冬季市民難以吃上新鮮蔬菜問題，是和“菜籃子”工程相輔相成的民生工程，也為西藏、新疆、甘肅、東三省等高寒地區(qū)的平板太陽能大棚采暖工程樹立了標(biāo)桿。