皇明太陽(yáng)能有限公司智能產(chǎn)品開(kāi)發(fā)室 ■ 張瑞芳 趙杰

一 引言

在太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)中，太陽(yáng)能熱水器的熱利用轉(zhuǎn)換技術(shù)無(wú)疑最成熟。中國(guó)太陽(yáng)能熱水器的年生產(chǎn)量是歐洲的2倍、北美的4倍，已成為世界上最大的太陽(yáng)能熱水器生產(chǎn)國(guó)和太陽(yáng)能熱水器市場(chǎng)。但是目前市場(chǎng)還有待規(guī)范，技術(shù)尚須改進(jìn)。本文針對(duì)國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的控制器做對(duì)比淺析，希望對(duì)國(guó)內(nèi)的技術(shù)改進(jìn)和發(fā)展有所啟示。

二 外觀設(shè)計(jì)

1 歐洲的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)控制器

歐洲太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的應(yīng)用和研究早于中國(guó)，以分離式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)為主，控制器是必不可少的部件之一。歐洲較注重產(chǎn)品的實(shí)用性，外觀設(shè)計(jì)則相對(duì)較簡(jiǎn)單，但由于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)控制器表面通常采用曲面設(shè)計(jì)，因此工藝實(shí)施并不簡(jiǎn)單。歐洲太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)控制器外觀簡(jiǎn)樸、設(shè)計(jì)精致、結(jié)構(gòu)緊湊，顏色上通常不會(huì)太艷麗，凸顯出歐洲工業(yè)化、精細(xì)化的設(shè)計(jì)風(fēng)格。同時(shí)，屏幕較小，單色屏幕，無(wú)背景光，體現(xiàn)節(jié)能的設(shè)計(jì)理念，如圖1所示。

圖1 歐洲的太陽(yáng)能控制器外觀示例

2 國(guó)內(nèi)的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)控制器

國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)控制器的發(fā)展還不到10年，外觀造型的設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單，通常以平面為主，很少用曲面，如同方塊板磚。大多采用大顯示屏、彩色顯示、帶背景光，色彩艷麗。這種設(shè)計(jì)只考慮了外形美觀、艷麗，視覺(jué)感覺(jué)較好，但不節(jié)能，如圖2所示。

圖2 國(guó)內(nèi)控制器示例

三 控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1 歐洲太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

(1)絕緣殼體以設(shè)計(jì)的專用結(jié)構(gòu)來(lái)固定內(nèi)部部件，一般僅有一個(gè)殼體緊固自攻螺釘，卸下自攻螺釘，線路板上無(wú)任何自攻螺釘固定，無(wú)需任何工具就可輕松將控制器內(nèi)各集成部件拆下；

(2)控制器的結(jié)構(gòu)中，進(jìn)、出線的壓線裝置預(yù)留空間占整個(gè)控制器1/4～1/3的空間，壓線裝置，方便安裝接線；

(3)線路板上元器件多用表面貼裝技術(shù)、模塊化分布設(shè)計(jì)、工業(yè)化生產(chǎn)，輸出端子的排布強(qiáng)弱電嚴(yán)格分離(如圖3所示)，控制器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)、弱電分離放置同時(shí)用絕緣殼體進(jìn)行隔離，有效避免信號(hào)采集時(shí)受電源干擾影響；

(4)外殼在防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，很多細(xì)節(jié)借用汽車的防水結(jié)構(gòu)，還加有防水膠條，可有效避免控制器進(jìn)水浸蝕線路板而損壞元器件。

圖3 國(guó)外控制器

2 國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

(1)絕緣殼體以結(jié)構(gòu)扣合的形式為主，但內(nèi)部線路板一般采用自攻螺釘與殼體固定。雖然殼體沒(méi)有自攻螺釘固定，但沒(méi)有工具也無(wú)法拆開(kāi)。

(2)殼體一般不可拆開(kāi)，固定采用獨(dú)立的設(shè)計(jì)固定部件。

(3)接線端子引線布局、分開(kāi)排布，但沒(méi)有嚴(yán)格的區(qū)分，信號(hào)采集時(shí)受電源干擾影響較大；強(qiáng)弱電不嚴(yán)格劃分區(qū)域，接線時(shí)誤動(dòng)作弱電碰到強(qiáng)電端子時(shí)有將弱電負(fù)載擊穿的隱患。

四 功能設(shè)計(jì)

歐洲多采用分體承壓系統(tǒng)，主要用于溫度的采集控制、循環(huán)泵的控制、電磁閥的控制和熱量計(jì)算。根據(jù)系統(tǒng)的安裝模式不同，控制器設(shè)置有多種模式供用戶選擇。

在說(shuō)明書(shū)中把安裝過(guò)程中可能出現(xiàn)的情況都加以說(shuō)明，仔細(xì)閱讀說(shuō)明書(shū)對(duì)該產(chǎn)品的功能和適用環(huán)境就會(huì)一目了然，這一點(diǎn)，國(guó)內(nèi)的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)控制器與之相差較遠(yuǎn)。

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)多采用敞口式太陽(yáng)能熱水器控制器，主要用于上水電磁閥、電熱、上水增壓泵、防凍電熱帶的控制。太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)控制器的說(shuō)明書(shū)只是對(duì)功能進(jìn)行描述，帶有較多的宣傳色彩，對(duì)安裝過(guò)程中出現(xiàn)的異常情況描述較少。

歐洲太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)控制器和國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)控制器的對(duì)比見(jiàn)下表。

五 外殼材料選擇

歐洲的太陽(yáng)能熱水器控制器殼選用阻燃級(jí)別材料，元器件選擇上考慮環(huán)保原料可降解。國(guó)外控制器工業(yè)化生產(chǎn)，加工精細(xì)，控制器所用配件嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)選用，接線連接部分均采用標(biāo)準(zhǔn)的接插件，給安裝帶來(lái)很大方便。國(guó)內(nèi)控制器的外殼采用ABS，在原材料中較少添加阻燃成分，一旦內(nèi)部元件發(fā)熱達(dá)到外殼的著火點(diǎn)，可能會(huì)引起外殼自燃，產(chǎn)生安全和環(huán)境污染問(wèn)題。

六 結(jié)論

通過(guò)國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)控制器在幾個(gè)方面的對(duì)比，我們應(yīng)該借鑒國(guó)外太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)控制器的優(yōu)點(diǎn)，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范太陽(yáng)能市場(chǎng)。

(1)國(guó)內(nèi)控制器的外觀工業(yè)化設(shè)計(jì)與歐洲相比，仍有一定的差距，因此還需在外型設(shè)計(jì)上進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)；

(2)國(guó)內(nèi)控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，大多沒(méi)有給接線和壓線裝置預(yù)留足夠的空間，還需建立相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范該方面設(shè)計(jì)；

(3)元器件及相關(guān)配件選擇，應(yīng)選擇環(huán)保、可循環(huán)利用的材料，避免二次污染；

(4)在太陽(yáng)能熱利用方面，應(yīng)該擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能系統(tǒng)的型式和結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，在技術(shù)解決方案以及系統(tǒng)的性能穩(wěn)定性方面應(yīng)該進(jìn)行更多國(guó)際交流，完善系統(tǒng)應(yīng)用的技術(shù)水平。