5.7 电气与控制系统

5.7.2 本条为强制性条文。有关低压线路保护和电气安全的术语详见现行国家标准《电气安全术语》GB/T 4776和《低压配电设计规范》GB 50054的规定。短路故障和接地故障保护是交流电动机必须设置的保护。

5.7.3 这是对太阳能热水系统中使用电器设备的安全要求。如果系统中含有电器设备，其电器安全应符合现行国家标准《家用和类似用途电器的安全》(第一部分  通用要求)GB 4706.1和(储水式热水器的特殊要求)GB 4706.12的要求。

5.7.4 太阳能热水系统电气控制线路应与建筑物的电气管线统一布置，集中隐蔽。可布置在电缆井或沿墙暗设。

5.7.5 太阳能集热器及其支架管路根据工程的需要可安装在建筑物屋面、阳台、墙面等，应根据现行国家标准《建筑物防雷设计规范》GB 50057规定要求，进行防雷、接地及等电位连接保护。

5.7.6 太阳能热水系统的发展逐渐在建筑节能领域中起到重要的作用，所以无论是作为主要能源或是辅助能源的热水供应系统，都应该坚持安全可靠为第一位的原则。在目前社会的综合经济实力状态下，还需要兼顾经济实用的原则，对发展和扩大太阳能系统的应用，促进更多的领域使用太阳能具有现实意义。

    我国地域广大，各地区的太阳辐照度、太阳辐照量、环境温度等差别较大，系统应用的种类和区别也较多，所以需要采用不同的控制系统设计以满足系统的多样性。对任何一个可再生能源系统，使用最少的常规能源获得最多的可再生能源是衡量系统应用水平的关键，也是系统应用不断扩大和发展的需要。

5.7.7 从总的方面看，太阳能热水系统包括太阳能集热系统和辅助能源系统两大部分，控制系统设计来源于系统设计的要求，在实现运行原理控制的同时应设计安全保护功能以保证系统长期稳定运行。

    太阳能热水系统的使用环境温度变化范围较大，太阳辐照变化和用户负荷变化在通常情况下的规律也不明显，所以采用自动控制功能有利于系统稳定运行，方便用户使用。手动控制功能作为调试阶段和特殊情况下的干预也是非常必要的。

5.7.8 目前已有太阳能产品国家标准《太阳能热水系统(储水箱容积大于0.6m³)控制装置》GB/T 28737，所以控制系统设计应符合该国家标准的规定。

5.7.9 太阳能热利用系统的控制系统可以分为传感、核心控制、显示、执行、布线等几个主要方面，不同的太阳能热水系统设计会对不同的控制系统设计提出相应要求，其中的零件和部件，例如传感器等，也应满足相应的标准要求。

5.7.10 本条规定了不同情况下系统运行功能的要求。

    1 温差循环中的温差是代表集热器高温端对应的温度值和代表贮热水箱或换热器低温端对应的温度值之间的差值。通常情况下的系统设计是温差值大于7℃的时候，启动集热循环的执行机构动作；温差值小于3℃的时候，停止集热循环的执行机构动作。在有些系统设计中，由于集热器阵列设计和管线长度的不同，或是负荷变化的需要，温差启动值和停止值是不同的，因此应将两值都设计为可调，以便现场调试，优化系统功能。

    2 在开放式集热系统和开式贮热水箱系统中，温差循环运行在首先保证贮热水箱加热达到设定温度后，可以采用两种方法提高集热器集热效率。一种为定温出水，采用自来水顶出集热器的热水进入水箱，根据集热器顶部温度变化控制执行。另一种为定温补水，将自来水补入贮热水箱，根据水箱温度变化执行。在水箱水满后继续执行温差循环功能。这样做的目的是降低集热器运行的平均工作温度，以进一步提高系统的得热量。

    3 低温点的正确放置位置都是为了有利于提高太阳能系统的得热量。

    4 太阳能集热循环为变流量运行时，尤其是在开放式系统中，改变流量有利于提高系统出口温度和节省常规能源，实现稳定运行。

    5 在较大面积的太阳能集热系统中，虽然有同程设计等要求，但考虑到有可能的遮挡、保温、风向等诸多因素，不同的集热器阵列存在高温点或低温点的差别，因此宜设置多于一个温度传感器，来优化动作的准确性。

    6 通常在双水箱系统的设计中，贮热水箱用于蓄积太阳能量，供热水箱采用常规能源补充。供热水箱的设计是以系统的最大小时负荷为基本依据，便于节约常规能源。在这样的情况下，控制功能设计应优先从贮热水箱向供热水箱补水，充分利用太阳能。

5.7.11 本条规定了不同情况下系统安全保护功能的要求。

    1 太阳能集热系统由于太阳辐照的变化和用户负荷的波动，可能存在系统温度过高的情况，故应设计防过热措施。如采用防冻液运行的闭式集热循环系统，虽有膨胀罐的科学设计和放置，仍宜在管路中设置并控制散热装置，辅助的保证措施还可以采用压力表控制，在压力继续高于设定值时泄压引流至储液箱以及采用机械动作的安全阀泄压引流避免停电时系统过压。对于开式真空管集热系统以水为工质的案例，在水箱超过设定温度后，如不采用散热装置的做法，目前工程实践中，大部分为停止集热循环泵运行，集热器继续升温至水沸腾。这样的系统应使控制系统在夜间或次日清晨对集热器补水，避免次日的空晒。

    2 贮热水箱的温度如果超过一定的数值，可能会给用户或换热装置后的负荷造成影响，因此应在高于设定温度时停止贮热水箱继续获得能量。

    3 控制系统的非排空方法的防冻保护功能宜分级优化防冻措施。以水为工质的集热系统，在可能冻结地区运行，在秋末与春初的一段时间内采用定温循环防冻即可保证系统安全；如在更冷的气候发生时，定温循环防冻管线温度继续下降低于设定温度，启动集热管路内或水箱内设置电加热器，同时循环水泵定温防冻运行，这样的措施比采用管路外置辅助伴热带的措施更为节能，将大幅度降低目前工程实践中冬季防冻带来的常规能耗，有利于太阳能系统的推广应用。即使是采用外置伴热带的做法，也应采集管线温度控制电伴热带的开启，不应长时间送电。控制设计时，防冻循环不宜使管线温度高于10℃。

    4 在一些系统中，排空回流是可选的防冻方式，尤其是中小系统；若排空的时间可以调节，则非常有利于系统的现场调试。

    5 由于太阳能的特点，虽然有膨胀罐的科学设计与放置，闭式太阳能系统在长时间停电时系统有可能泄压，应根据集热循环管线压力判断防冻液的缺失情况，避免可能的故障破坏水泵等设备。另外在目前大量开式贮热和供热水箱的工程现状下，应对停水等情况发生造成水箱无水时，自动控制停止供热或集热水泵的运行并报警。

5.7.14 本条是为了使太阳能热水系统可以成为集中监控系统的一部分，因为智能化和集中管理是今后的发展趋势。

5.7.15 由于太阳能系统的复杂性，在远程控制时应注意考虑现场维修及操作人员安全及气候因素对系统的影响，在系统就地控制处于手动状态时，远程管理人员不宜对系统进行远程操作。

5.7.16 在太阳能热水系统中，控制系统的使用环境存在高温和高湿的状态，有时也存在低温环境，因此设计中应考虑使用环境的温度与湿度等条件。