高校太阳能集热供水系统改造

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高校太阳能集热供水系统改造

作者：刘素娟包天悦

来源：《计算技术与自动化》2013年第02期

摘要：针对某高校原人工控制的集热供水系统的不足，从控制品质和控制成本综合考虑，设计一种基于ARM的太阳能供水节能优化控制系统。以力控6.0作为上位机的组态软件，并采用STM32x系列编程软件实现对下位机的控制。结果表明该系统能够很好地控制水温，控制精度高、可靠性好、有助于充分利用太阳能，节约电能。

关键词：太阳能；节能； ARM；力控

中图分类号：TP273 文献标识码：A

1引言

随着高校的扩招，学校建筑面积不断增加，各类能耗也在增加[1]。原有的一些基础设施

已经不能满足要求。例如秦皇岛某高校的集中供应热水系统主要为学生宿舍楼、学生浴池和教工家属区提供热水。随着用户的增加，用水量的提高，原有的主要靠人工控制的电加热系统存在水温控制精度不高，能耗很大的问题，急需改造。

随着我国国民经济持续快速发展和人民生活水平的提高，能源问题已经成为影响中国经济和谐发展的关键因素。为了节约能源，各国政府都提出了开发新能源的方案，大力发展并使用太阳能、风能等清洁能源[2]。但是由于地球表面上太阳能量密度较低，且存在季节和昼夜交

替变化等特点。这就使得目前广泛应用的太阳能供热系统不可避免地存在很大的不稳定性。尤其是秦皇岛地区夏季光热充足，年平均日照时数为2680.3-2821.6小时[3]，但冬季漫长，一月份最冷，平均气温在-9℃至-5℃之间[4]。太阳能热水器大多放置在楼顶，冬季经常发生水管冻结不能使用的现象。为了解决冬季热水的供应问题，笔者建议用太阳能配合电加热系统一起运行集中供应热水。因此，目前面临的最大难题，就是何时投入电加热，电加热多长时间，以及如何进行电加热与太阳能之间的自动控制才能最大限度的节约电能，降低控制成本，提高系统工作稳定性。

考虑到现有的人工控制劳动量大，精度低太低；若采用常见的PLC控制，硬件成本又比较高。本文设计了一套“ARM内核（STM32）+ TFTLCD+上位机” 结构的控制系统。以

STM32F103RBT6为主控芯片的MCU，完成数据的采集、分析，以及相应的控制操作；TFTLCD和上位机与均可以进行数据的显示和控制。系统中重要参数可以根据当地太阳能强弱的情况预先设置，能充分利用太阳能、控制方式灵活、大大节约了电能，提高了供应热水的温度以及稳定性，真正达到了以太阳能加热为主，电锅炉加热为辅的节能目标。

2系统的总体设计