太阳能/水力组合系统的“新标准”

似乎有许多不同的方式来安装太阳能/水力组合系统有安装人员。而且，这很可能是太阳能热技术在过去10年里没有像光伏技术那样突飞猛进的一个主要原因。当每个单独的太阳能加热装置都是定制的创造时，成功的结果可能完全取决于单个人的“天才”。而且，当这个天才离开时，如果没有他或她对独一无二的原始设计的特殊知识，这个系统就无法再被控制或维持。

近年来，光伏(太阳能电力)行业发展迅速，这在很大程度上是由于标准化。使用模块化组件和标准系统配置，一个安装的设计变得与下一个相似。任何合格的安装人员都可以成功部署这些可再生能源系统，并且可以由任何其他合格的安装人员进行控制、维修和维护。

这与我在过去15年左右为自己开发的太阳能热装置使用的方法相同。我发现，当我遵循某种可重复的设计策略时，太阳能热装置的部署变得更容易、更快，结果也更可靠。这种设计策略被称为“新标准”太阳能/水力组合系统，我很高兴与任何可以使用它的人分享。任何考虑建造或改造水力热水锅炉加热系统以包括可再生能源的人都可以通过遵循此模式受益。

综合方法

图71-1中的图表显示了新标准背后的概念。我们从经验中了解到，如果没有良好的控制，即使是最好的太阳能/水力管道设计本身也是无用的。因此，管道和控制必须被视为同一枚硬币的两面，并同时设计以无缝地协同工作。为了利用每一个提高效率的机会，必须获得对整个组合系统的全面控制。这包括系统中影响热能使用的所有东西，它们的温度设定值和能量优先级。而且，为了满足建筑业主和居住者的需求，控制必须主要是自动的，易于访问，易于调整。

集成太阳能热应用是我的公司SolarLogic LLC使命的很大一部分。我们已经将这些原理开发成一种封装设计方法，并与专利控制系统相结合，作为我们自己的新标准系统配置。我们已经在不同的地点成功地安装了很多次，证明了这一概念的价值，并与任何可以从中受益的人免费分享这些设计方法。

标准化管道配置

在图71-2中，你可以看到一个新标准管道配置的基本框图，我在过去十年左右的时间里，几乎在我设计的每一个太阳能/水力组合系统中都使用过(有轻微的变化)。它已经演变成“双主回路”，在室外延伸的管道中包含闭环加压乙二醇，并在室内使用闭环加压水作为锅炉流体。这种结构可以容纳各种各样的热源和各种温度的热负荷。它可以很容易地从非常简单的扩展到更复杂的安装在中等规模的建筑物。框图显示了一个较大的系统，室内有两个热源和四个主要热负荷，室外有两个间歇热源和两个热负荷。太阳能热并不是唯一可以纳入新标准体系的替代能源。多种热源的任何组合都可以组合在一起，如图71-2中红色部分所示，包括木材燃料锅炉、热泵、余热回收或任何其他热源。

这种配置最重要的设计特点是，任何主要的热源或热负荷都可以通过简单地堵塞或拔掉带有两根管道(两个紧密间隔的三通管)的二次回路来包括或排除在设计中。并且，任何现有的二次回路都可以在智能控制下随时打开或关闭，只需操作其循环泵。根据温度和优先级，包括储热水箱在内的任何二次都可以包括或绕过。这提供了一种适应性强的水力管道配置，可以以模块化的方式部署和操作，具有最高的热效率。匹配控制系统也可以适应和模块化，以匹配管道和其他部件的可预测模式。

排水和其他变化

在不改变新标准系统的基本原理或控制策略的情况下，可以使用这个基本的主回路配置实现许多变体。图71-3显示了在使用排水式太阳能集热器时经常要求的一个。在没有室外热负荷的系统中，并且没有其他令人信服的理由使用加压乙二醇，可以将排水收集器系统插入主回路，如图所示。这种变化允许使用带有热交换器的普通排水槽在太阳能回路中使用普通水。它连接在主回路上的适当位置，与任何其他具有两个紧密间隔三通的次回路相同。

当涉及到小的变化时，新标准的主循环配置往往是可适应的。我们已经将这种配置调整到需要某些已经存在或已经指定的流体加热产品的系统中，例如变速泵，混合块，液压流分离器和额外的热交换器。这些变化已经安装，有时有，有时没有修改我们的标准控制策略。我们发现，最好的结果，最无故障和最有利可图的安装发生时，我们能够坚持最简单的解释新标准的设计指导方针，而无需修改。

全系统控制

像图71-2所示的加热系统的适当控制需要的不仅仅是在正确的时间打开和关闭太阳能集热器。能源效率的优化必须与每个热负荷所需的目标温度保持适当的平衡，并要求对供暖系统中的所有组件进行全面控制。在SolarLogic，我们创建了一个被称为SolarLogic集成控制(SLIC)的控制系统，为新标准管道系统提供全面控制。SLIC控制系统内置的综合功能可以启用或禁用，以匹配最终安装的配置。该控制系统内置了以下功能，并可根据需要激活:

•室内恒温控制(两级和“挫折”)
•生活热水(DHW)能源控制
•DHW“即热水”再循环控制
•储热分布(在储罐中或在质量地板中)
•“BTU”能源计量，数据记录和数据访问
•多热源管理
•多重热负荷管理
•优先管理(能源使用/燃料类型/加热负荷)
•室内游泳池和水疗加热一体化
•室外游泳池，水疗和融冰加热一体化
太阳能过热控制面板和水箱
•NSRC -辐射夜空冷却控制

指尖控制(高效舒适)

虽然上述控制功能必须是智能的和响应性的，但从居住者的角度来看，系统必须是微不足道的。通过将恒温器调高或调低，居住者可能不知道正在工作的全面控制功能，但可能只知道结果:

•室温管理
•卓越的“专家系统”控制
•自动化、集成化、综合性

网络访问

除非提供某种显示屏幕，并使能量信息可见和可验证，否则无法确定多功能组合系统是否正常运行。就像混合动力汽车一样，混合动力加热系统也需要仪表盘显示。尽管居住者可能只需要一个室内恒温器，但业主和安装人员很快就会学会欣赏一个好的显示器所提供的洞察力。SLIC控制系统使用本地网络和互联网，使任何已启用的网络计算机都可以轻松访问以下所有交互功能:

•仪表板式远程监控(软件显示)
•家庭热水温度管理
•远程控制操作和调整(互联网接入)
•远程热计量和能源显示
•能源策略配置文件(预置性能设置)
•电子邮件文本提醒
•连续数据记录
•可升级(网络软件更新)

总结

新标准包括管道配置和控制方案，当它们结合在一起时，非常接近于太阳能/水力组合系统的即插即用解决方案。通过使用标准的一次回路(流中心)结构，可以非常快速地设计一些复杂的管道。然后，它与SLIC封装控制系统完全兼容，从而形成我们安装过的最可靠，可验证和可访问的可再生热流体系统。SolarLogic辅助太阳能加热设计(SLASH-D)程序可在以下网站免费获得https://secure.solarlogicllc.com/sol3/来帮助设计主回路管道。这个程序产生一个新的标准管道图，零件清单，和其他有用的分析。有关作者在YouTube上的详细视频演示，请查看http://bit.ly/1jarclR。

最后指出

这些文章针对的是小于一万平方英尺的住宅和小型商业建筑。重点是加压乙二醇/水力系统，因为这些系统可以应用于各种建筑几何形状和方向，几乎没有限制。这些文章中提到的品牌名称、组织、供应商和制造商仅为说明和讨论提供示例，不构成任何推荐或认可。

布里斯托尔斯蒂克尼已经设计，制造，维修和安装太阳能水力加热系统超过30年。他拥有机械工程学士学位，是新墨西哥州的许可机械承包商。他是位于新墨西哥州圣达菲的SolarLogic LLC的首席技术官，在那里他参与开发太阳能加热控制系统和为太阳能加热专业人员设计工具。访问www.solarlogicllc.com了解更多信息。