文章來源：中國安防網

太陽能光熱利用是迄今為止最環保的綠色能源利用方式，因此受到世界各國政府的大力推介。而太陽能熱水工程作為其最直接和高效的應用形式，加上政府的大力推動，發展迅猛，尤其是在中國，受到了眾多設計和使用單位的認可。據統計，太陽能工程熱利用在2012年的增長率超過50%。但是，隨著行業的迅猛發展，各種問題陸續出現，同時使用單位對工程系統的要求也越來越高。由于熱水工程是一個包括了太陽能設備、輔助能源設備、儲存設備，輸送管路、水泵管件及各種輸入輸出裝置的綜合系統，具有一定的復雜性，如何使各種設備協調并高效運行，同時方便工程售后人員進行日常管理維護和能源統計及分析，可以說是太陽能熱水工程在未來幾年內普及和被更多商業、工業利用接受的至關重要的因素。這個因素被執行得成功與否更多取決于太陽能控制系統。但控制系統在整個熱水工程中所占成本比例很小，同時行業起步較晚、產業層次不高，因而一直沒有被重視，導致現有控制系統的技術含量不高，絕大多數產品都需要在現場進行操控管理。基本沒有能夠進行遠程監控和維護的，涉及到財務分析的更是罕見。

隨著太陽能熱水工程在國內日益普及，太陽能廠家和工程集成商安裝的工程項目越來越多，跨地區施工非常普遍。在工程系統日后維護中，能夠方便快捷，同時維護多個項目，以及能夠在異地進行系統設置、修改，并快速進行故障排查和鎖定，是熱水工程系統高效運行的保證，也是廠家和集成商贏得客戶信任的重要因素。同時，對于系統的使用方來說，能夠不受空間、時間的限制隨時對系統進行查看和設置，也是提升管理效率的重要因素。此外，對于國內正在興起的合同能源管理(EMC)業務模式，如果能夠無需在現場安置人員，能夠遠程監管系統，并且系統能自動統計、分析能耗情況，并自動生成報表，則可以大大節省人工費用。

另外，采用樓宇自控系統(BAS)作為現代商業及公用建筑(例如寫字、酒店、醫院、超市、機場)為實現節能減排、提升管理效率、創造良好環境所采取的重要措施，已經比較普及。而太陽能熱利用在這些建筑領域類型中起步較晚，因此樓宇自控系統(BAS)通常都沒有包含太陽能熱水工程。因此當其他的設備系統被集成在BAS系統平臺里，使管理人員非常便利地實現集中監管分散控制時。卻不得不到另外一個物理空間，單獨去查看和操作太陽能熱水控制系統，很不方便，也很難做到與其他設備的配合協調。對于傳統的太陽能熱水工程控制柜來說，如果要把太陽能系統也集成到BAS系統里面，需要弱電工程師基于BAS系統進行太陽能控制邏輯的程序開發和集成，這對不懂太陽能熱水系統的弱電工程師來說是個很大的挑戰，弱電工程師需要和太陽能工程架構師從頭梳理，整個過程非常繁瑣耗時。所以，如果有能支持樓宇自控協議的太陽能工程控制系統，這個問題就迎刃而解。

二、新型控制柜技術介紹

針對上述種種需求，出現了一種基于Niagara平臺開發出的自帶網絡服務器(WEBSever)的太陽能控制柜，它具有遠程控制功能，用戶通過在瀏覽器上輸入IP地址就可以在異地訪問熱水工程控制界面并進行操控。同時它支持市面上主流樓控品牌的通信協議，如BACnet/Lonworks/KNX/Modbus等，能夠很容易的把太陽能工程系統操控界面植入樓控系統中，進行統一管理和操作。

下面我們對這種產品與市面上現有的同類功能的產品技術做一個分析比較，使太陽能工程業主更好的選擇合適的產品。

1、遠程監控功能

目前市場上能夠實現遠程監控功能的太陽能控制柜主要是采用云服務器的方式，即在現場有一臺控制柜，控制柜對現場設備進行管控，同時收集相關的數據，然后通過網絡將其傳送到位于異地的云服務器，并執行服務器發出的指令，與服務器進行雙相交匯。通常一臺云服務器能夠支持多臺位于設備現場的終端，即控制柜。需要遠程監控熱水工程的客戶可以通過連接網絡的電腦訪問這臺云服務器，通過云服務器查看現場設備運行狀態，并通過云服務器給現場的控制柜下達指令。

而采用新型技術的太陽能遠程控制柜與云服務模式最大的區別在于，它的現場控制柜里自帶網絡服務器(WebServer),無需借助任何第三方的服務器。用戶遠程訪問就是這臺位于現場的控制柜。圖1、圖2是這種兩種模式的系統架構。

現在我們從應用特點、適用的客戶群、以及設備造價三個面對這兩種系統進行分析。

1)從應用特點上來看，二者都能夠實現遠程控制。但是云服務器是一臺公用服務器支持多臺遠程控制終端，由于太陽能熱水工程的架構形式千差萬別，所以云服務器里的組態軟件需要有各種的邏輯形式和工程界面與之相對應，但這顯然是難以做到的。因此如果使用云服務器進行遠程監控，熱水工程集成商只能采用組態軟件中現有的邏輯控制模式進行工程架構，這對普通的熱水工程可行，但對復雜系統和有特殊要求的工程來說，是不能滿足要求的。

而這種采用新技術的控制柜的服務器是該工程獨享的，完全可以根據現場工程的需求對組態軟件進行二次更改，以滿足工程架構的需求。

2)從適用的客戶群來說，云服務更適合那些大型并主推自有品牌的太陽能生產廠家，因為建立一套完整云服務系統投資巨大，對硬件要求比較高，例如需要高速的服務器以滿足多個用戶同時訪問，并輔以相應的帶寬，同時要有合適的服務器機房。在軟件上，需要有開發組態軟件能力，并且能夠定時的更新、升級。此外，公司需要有專人對服務器進行管理和維護，以保證一個穩定的云服務器平臺，平臺的穩定能力，對系統的穩定能力有至關重要的影響力。這些要求顯然對中小型太陽能廠家和工程集成商來說是不現實的。

而這種新型控制柜自帶服務器，無需第三方的大型云服務器支持。只要一個控制柜，就能滿足所有的要求。這對不具備自行開發云服務模式的能力和沒有專人去維護服務器的中小太陽能廠家和以及不代理固定品牌的太陽能工程集成商來說，是一個非常好的選擇。

此外，在我們接觸的太陽能熱水工程中，有一些客戶，他們對熱水消耗情況等數據的保密性要求很高，例如化工、印染、制藥、食品加工等，因為熱水是這類企業必要的生產要素，消耗量的多少直接涉及到企業的商業機密。云服務的模式需要把相關的數據儲存在第三方的數據庫里，多少存在安全隱含。而這款自帶服務器的控制柜，使所有數據存儲在業主現場，安全性更可靠。

此外，對于EMC項目來說，數據信息的公正性和安全性對于使用方和投資方都非常關鍵。每個項目使用獨立的服務器和相應的管理軟件，能夠避免使用公用服務器而帶來的不便與安全隱患。

3)從整套系統的投入來說，如果只是單個控制末端，云服務的控制柜由于不帶服務器，成本會略低一些，但是從整個云服務的系統架構來看，包括服務器的維護，這個成本是很高的，對于安裝了云服務遠程控制柜的客戶來說，服務是沒有免費的，客戶的系統只要在云服務器中存續，就需要連續向云服務供應商支付服務費用，而且客戶對服務費的收取沒有任何議價能力。

而這種新型控制柜無需后端架構，現場安裝結束后，沒有后續投資和收費，因此對中小廠家和工程集成商來說更具成本優勢除了上述的遠程監控功能外，這款新型控制系統還具有非常強大的多能源綜合管理功能，不僅僅是對太陽能光熱設備的管理，同時還能對輔助能源或者聯合使用的其他能源進行管理。例如在太陽能熱水工程中，我們通常會同時配備輔助加熱設備，其中既有新能源范疇的空氣源熱泵熱水器、地源熱泵，也有傳統設備的節能利用模式，例如利用中央空調和冷凍機組的熱回收，同時也會有傳統的燃氣鍋爐、燃油鍋爐和電鍋爐等設備。這些設備的工作環境、制熱能力和所耗費能源的成本差異很大，而且會根據地區不同、業主單位性質不同、使用時間不同，有所變化。這款新型控制柜能夠綜合考慮上述因素，通過復雜的算法，協調各種設備的的運行時間和運行狀態及所需要達到的效果，從而使整個系統在滿足業主方需求的情況下，使可再生能源例如太陽能、空氣能等最大限度的利用，而傳統能源及高成本的能源最小限度的使用，以達到最佳的節能效果。

舉個例子，太陽能設備工作需要有一定的陽光輻照度，而空氣能熱泵工作需要有適合的環境氣溫才能達到較高的能效比。這二者都與環境有緊密的聯系。如何對滿足第二天所需熱水的熱量來源進行分配，太陽能供多少，空氣能供多少，傳統能源又供多少，分別在什么供，都是需要通過分析和計算來安排的。因為用熱水的時間段有要求，而且空氣源熱泵開啟時間有峰谷電價的差別。這款新型產品中的一個分析特色是，綜合分析天氣情況的歷史數據并與實時的天氣預報以及現場監測情況進行比對和計算，從而得出最佳的設備開啟關閉的時間和運行工況。我們的系統會涵蓋到近幾年的歷史環境數據，例如光照、環境氣溫等，同時系統會經過網絡自動從天氣預報信息提供商抓取相關信息，并結合現場實際的探測裝置自動綜合優化分析后安排設備工作情況實現成本效益最大化。同時，這套系統引入了先進的自學習功能，用戶在使用了一段時間后，系統會根據用戶的使用習慣自動調整邏輯控制。自適應的軟件算法能科學確定設備啟停，參數優化，以達到最大化的節能減排，幫助客戶實現利益最大化。

此外，該設備數據處理功能也是一大亮點：具有很強的數據收集、處理、分析能力，能夠對整個系統的節能減排數據進行綜合分析、對比，形成天、周、月、年的數據報告，并進行曲線圖、柱狀圖、餅圖的多能源占比分析，及時地把節能、耗能情況反映給使用單位，以指導使用單位的節能減排。圖3～圖5(能耗、數據、分析圖)。

合同能源管理(EMC)是近年來節能減排市場中非常流行的業務操作模式，在太陽能大型熱水工程中頗受業主單位的青睞，許多太陽能廠家和集成商們都有涉及這類業務。EMC模式非常關鍵的一點是需要對節能量有精確的計量，同時能夠很直觀的表現出來，同時能夠準確的轉化成財務數據。同時它預置了多種EMC統計分析工具，能夠實時、按日、周、月、年分階段和不同的角度實現節能統計和財務收益統計。同時也可以根據具體項目的財務統計和收益分配方式對軟件進行定制化調整，以滿足具體項目的要求。此外，對系統集成商和EMC項目的投資方來說，可以最大程度的減少進行現場抄錄、統計的人力投入，并保證數據的準確性和實時性。

2、與樓宇自控系統(BAS)集成

如之前在行業背景中所述，把太陽能熱水工程管理系統集成在樓宇自控系統中已經成為眾多高端寫字樓、賓館酒店、超市、醫院等單位在考慮安裝太陽能熱水工程時的必要考慮條件。而傳統的無論是單片機還是PLC類型的控制柜無法做到這一點。

這個新型控制柜基于Niagara技術平臺，采用樓宇自控系統所需的DDC控制模塊做核心，能夠兼容目前樓控行業的所有主流協議：BACnet/Lonworks/KNX/Modbus等，使太陽能系統能夠十分容易的整體嵌入到樓控系統中，與暖通空調(HVAC)系統、照明系統、安全防范、消防、電梯系統和其他系統的出現在同一界面，統一操控管理，從而幫助設施管理人員、建筑業主以及系統集成商，進行同步、準確、最優化的控制，也實現了節能減排的最大化。在物理連接上也非常簡單，只需一根網線把太陽能控制柜與樓控控制柜連在一起即可。見圖6自控系統圖。

三、展望

太陽能熱水工程在節能減排領域有著許多獨特的優勢，但由于歷史原因和行業起步基點不高的局限，這一具有巨大發展空間且巨大使用收益的產品一直徘徊在一個較低端的產業層次上。盡管產品已經從家用過度到商業項目使用上，但是它的利用還遠遠不足，至于在能產生巨大節能效益的工業項目利用上還非常少見。這里既有太陽能設備本身的功能限制，也有工程設計和控制管理方面的不完善，使得一些單位和用戶對使用太陽能熱水工程系統仍持有懷疑態度。這個采用跨行業技術的新型控制柜的面世，將通過提升太陽能熱水工程的軟實力和增強人性化因素，來使太陽能熱水工程領域向著更高效利用，更廣泛使用的方向邁進。

文章編輯：重慶監控 網址：http://www.123661.cn