一、风能热水器
随着环保意识的不断提高，人们对于环保型电器的需求也越来越高。而风能热水器作为一种新型的环保型热水器，越来越受到人们的青睐。那么，什么是风能热水器？它的优点和操作步骤是什么呢？
什么是风能热水器？
风能热水器是一种利用风能加热水的环保型热水器。它通过风能驱动发电机，将电能转化为热能，从而加热水。相比于传统的电热水器，风能热水器具有以下优点：
1.环保：风能热水器不需要使用化石燃料，不会产生二氧化碳等有害气体，对环境没有污染。
2.节能：风能热水器利用风能发电，不需要消耗电网电力，因此可以大大节约能源消耗。
3.经济：虽然风能热水器的购买成本比传统电热水器略高，但是长期使用下来，由于节能，可以大大降低能源消耗，从而降低使用成本。
风能热水器的操作步骤
1.安装风能热水器：首先，需要将风能热水器安装在室外，以便能够充分利用风力。安装时需要注意，风能热水器的位置应该远离高楼大厦等遮挡物，以便能够获取充足的风力。
2.连接水管：安装好风能热水器后，需要将水管连接到风能热水器上，以便将水送入热水器中进行加热。在连接水管时，需要注意水管的连接方式和材质，以免出现漏水等问题。
3.开启风能热水器：安装好水管后，就可以开启风能热水器了。风能热水器通常有一个开关，需要将其打开，以便将风能转化为热能，从而加热水。
4.调节水温：风能热水器加热水的温度可以通过调节控制器来实现。通常情况下，控制器会自动调节水温，以保证水温在适宜的范围内。如果需要调节水温，可以通过控制器上的按钮来实现。
二、风能热水器是什么原理
风能热水器是什么原理
1、风能热水器也叫空气能热水器、空气能热泵，空气源热泵热水器中的冷媒把空气中的低温热能吸收进来，经过压缩机压缩后转化为高温热能，从而达到加热水温的目的。
2、风能热水器具有高效节能的特点，节能效果是电热水器的4倍，是燃气热水器的3倍，是太阳能热水器的约2倍，可以全天24小时提供大水量、高水压、恒温，可以提供全家不同热水需求，同时还可以消耗少的能源完成上述要求的热水器。
3、风能热水器的特点就是节能，如果以制造相同容量的热水为基准，那么和电热水器相比，风能热水器的使用成本只需要电热水器的四分之一，而且还不用耗费任何的燃料。
4、风能热水器就是以风和空气为主体的，因为风和空气是一直有的，所以在使用的时候非常方便了，因为空气是不会分室内室外的，只要有空气就可以使用。
三、风能热水器与空气能热水器的区别是什么
风能热水器与空气能热水器的区别：
1、电热水器是用发热管直接加热水。
2、空气源热水器是用到了空调的原理，简单来说，空调不是有制热功能嘛，这个制热功能就吧热量传给水，让水吸收热量，从而达到热水的目的，然后把加热的水存放到储水桶里，供使用。
空气源热水器的构造是空调外机和一个储水保温罐，工作是循环加热水，相对省电一些。
四、控制系统在家用太阳热水器热性能试验中的应用
此项目为国家经贸委和联合国开发计划署全球环境基金支持的“加速中国可再生能源商业化能力建设项目”的子项之一，此试验系统既要满足新的国家标准“家用太阳热水系统热性能试验方法”GB/T18708-2002，又要满足国际标准ISO 9459-2中对热性能试验系统的性能要求。控制系统由研华板卡、数据采集模块、通讯模块及工控机构成，并采用研华配套的组态软件Autoview和软逻辑Kingact实现上位机显示控制及数据记录功能。测量的参数包括太阳辐照量、风速、流量，被控对象包括三通阀、电加热、变频器、水泵、电磁阀等。由于试验系统对温度的高精度要求，文中详细介绍了温度控制的策略，并对软件功能进行了简要的介绍。目前此试验系统以投入使用，运行稳定。
关键词：太阳能热水器测控系统温度控制组态
近年来随着经济的快速发展，能源和环境开始向人类提出了巨大的挑战。以太阳能、地热能、风能为代表的绿色可再生能源的开发和利用将是解决能源危机和环境危机的有效途径。目前太阳能热水器已在我国成为太阳能利用最成熟应用最为广泛的产品。作为国家经贸委和联合国开发计划署全球环境基金支持的“加速中国可再生能源商业化能力建设项目”的子项之一，家用太阳热水器热性能检测试验系统将对国内太阳热水器产业进行具有权威性、公证性、科学性的评判。此试验系统为适应国内外市场的竞争，既要满足新的国家标准“家用太阳能热水系统热性能试验方法”GB/T18708-2002，又要满足国际标准ISO 9459-2中对热性能试验系统的性能要求。
一、工艺简介
试验过程如下：早晨8点钟以前将20±0.2℃（设定温度与环境温度有关）的水打入太阳能热水器储水箱入水口，当水箱入口出口水温在规定时间变化不大于±1℃时，关闭太阳能热水器储水箱入口、出口阀门。太阳能热水器在阳光的照射下储热，记录此时温度作为计算太阳能热水器得热量的初始温度。8小时以后启动循环水泵使太阳能热水器储水箱内温度达到均匀。记录此时的温度并用称重法测得热水箱中水的体积按下面的公式计算太阳能热水器的得热量。
QS=PwCWVS（t2-t1）
其中：QS—贮热水箱中水的体积VS中所含的系统得热量，单位MJ； PW—水的密度，单位kg/m3； CW—水的比热容，单位J/kg.℃； VS-贮热水箱中的流体容积，m3； t2-集热式样结束是贮热水箱内的水，单位℃； t1-集热试验开始时贮热水箱内的水温，单位℃；
上述试验为一个独立全天试验，整个试验由n个这样的试验组成。最后给出太阳能热水器在不同太阳幅照度下性能曲线。
本试验系统可同时进行八台太阳能热水器热性能检测，其中六台可进行混水法试验，其余两台可进行排水法试验。上述介绍的试验方法为混水法，排水法试验原理本文从略。
二、测控制系统组成
由工艺过程可知，控制太阳能热水器入口水温为20±0.2℃是很关键的。为此采用计算机测控系统。测控系统由研华PCI、PCL系列板卡、ADAM4000系列数据采集模块、通讯模块及工控机构成，并采用研华配套的组态软件Autoview和软逻辑软件Kingact实现上位机显示控制及数据记录功能。测量的参数包括温度、太阳辐照量、风速、流量；被控对象包括三通阀、电加热器、变频器、水泵、电磁阀等。
控制系统构成如图2所示。
上位机操作系统为Windows2000，通过运行监控软件可实现现场参数的实时显示、测量、控制、记录，并对超限参数进行报警及采取相应应急措施。工控组态软件具有良好的人机界面，根据需要可以加载不同硬件产品的驱动程序，缩短了项目的开发周期，避免了重复费时的硬件接口开发工作。
由于试验系统对温度控制高精度的要求，温度传感器均采用铂电阻Pt100，在整个系统运行的情况下进行标定，根据标定后的数据运用最小二乘法对数据拟合回归后误差小于0.05℃。流量计经标定回归后为准确度优于给定量程范围内测量值的±1%，8台电磁流量计中误差最大的一台测量误差为0.25%。
三、典型控制环节
1、循环水箱温度控制
冷水机组自带一套控制系统，根据循环水温的设定值自动启停风冷机组，冷水机组出口水温波动±2℃之间。在板式换热器一次侧设电动三通阀，根据循环水箱温度调节电动三通阀开度使循环水箱温度控制在设定值±1℃的范围内。
2、进水干管温度控制
进水干管的水从循环水箱经过一次电加热器加热送至各检测单元进水口，通过PID调节一次电加热的可控硅调功器，将进水干管的温度控制在设定温度的±0.5℃范围内。
3、测量单元进口温度控制
本试验测试系统共有8个检测单元，各检测单元的进水温度需要稳定在设定温度的±0.2℃，将其设定值设为进水干管温度设定值加1℃，减小进水干管的温度波动对其产生的影响。通过PID调节各检测单元入口处二次电加热的可控硅调控器，将温度稳定在要求范围之内。
由上述介绍可知，水温的控制是一个经过四级控制逐步收敛的过程，首先冷水机组将常温水降温，自动控制冷水机组出口水温在16±2℃（以16℃为例）；再经过调节板式换热器一次侧电动三通阀使循环水箱水温保持在18±1℃；经过干管电加热器将水温提升至19±0.5℃；最后，对于每一台热水器入口水温由二次电加热器提升至20±0.2℃。
四、测试数据
图4中的数据曲线是在规范要求的太阳辐射度、风速条件下，同时进行4台家用太阳能热水器热性能的试验得到的数据中的一组。在对热水器进行暴晒前，保证各检测单元水温波动在±0.2℃范围内，流量波动在±50L/h范围内。
五、软件的主要功能
1.实时监控人机界面
通过研华Autoview组态软件实现了方便、易用、友好的人机界面的开发。根据功能和流程的不同，将画面分为如下几类：工艺流程画面、检测单元画面、报警画面、报表查询画面、实时趋势画面、历史趋势画面、PID控制画面以及环境参数画面，各画面可以方便切换，各种参数可以实时在线调整。
在工艺流程画面上可以显示出工艺流程各单元之间的关系，设备的运行状态，例如：水泵的启停，故障状态，水泵变频调速器设定的频率值，各控制点的实时温度数据等。在PID控制界面上，可以显示出控制环节的设定值，实时温度数据，输出量的百分比，PID参数和温度控制过程曲线。可以在这个界面上修改设定值，PID参数等。
2.报警和事件
报警和事件主要包括变量报警事件、操作事件、用户登录事件。通过这些报警和事件，用户可以方便地监视和查看系统的报警、操作运行情况。当有参数超限时，报警画面会出现相应提示，当参数恢复到正常范围时，报警画面提示报警恢复。报警和事件历史记录可以实时在上位机上显示，同时通过ODBC将报警和事件写入到ACCESS数据库中，便于故障和事件的分析。
3.实时趋势及历史趋势
对参数进行PID调节时，通过实时趋势画面的显示，可以观察设定值和实际值的差别，进而对比例、积分、微分参数进行调整。历史趋势画面可以同时查询八个参数在一定时间段的变化趋势。历史趋势画面还可以自由选择需要查看的参数以及查询的时间段。
4.报表
在报表画面中，操作人员可以根据需要选择报表所需的参数及相应的时间区间，查询结果显示在屏幕上，通过打印机可以直接打印输出。
5.数据记录
系统采集和控制的历史数据在指定的数据库路径下保存为rec的格式。历史数据可以通过报表查询和历史趋势调出查看。由于记录的数据量比较大，重要的参数通过脚本编程调用SQL函数，设定ODBC将数据传输到ACCESS数据库中。
6.系统的安全管理
为保证系统正常工作防止误操作对整个系统造成的影响，同时兼顾软件本身的安全性，防止操作人员误操作修改源程序，设计了不同的安全区，将不同的权限分配给不同的操作人员，保证控制命令的准确发送。
7.软逻辑与组态软件的结合
采用Kingact软逻辑软件实现复杂的控制功能。软逻辑控制器被看作一个控制设备加载到组态软件当中。采集上来的被控参数和需要设定调整的参数以及进行控制的条件参数经过设定赋给相应的软逻辑参数寄存器，然后将其传输到Kingact相关功能模块中。通过梯形图进行Kingact的编程，然后进行在线调试、动态编辑下载，用软的逻辑实现控制功能，实践证明达到了良好的控制结果。
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