随着生产的高速发展、城镇化进程的加快和人民生活水平的提高,能源紧缺和环境污染问题日益突出,因此作为可再生能源的太阳能在节能中发挥着越来越重要的作用。太阳能虽然是无穷无尽的绿色能源,但是由于能流密度比较低,且很容易受到天气等人力不可为因素的影响,在使用过程中受到了很大程度上的限制。尤其是在冬季太阳能不充足的条件下为了实现建筑的稳定供热供暖必须增加辅助热源,而燃气就是一种比较理想的清洁的辅助热源。本文针对上海地区的气候特点,展开有关太阳能辅助燃气供热采暖的相关研究,为太阳能辅助燃气组合系统的推广提供理论基础。首先针对学校已有的实验平台,我们以西门子PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)作为整个组合系统的下位机,使用西门子WinCC(Windows Control Center,视窗控制中心)组态软件作为组合系统的上位机。通过STEP7编程软件编写的PLC数据采集及电气控制程序和组态软件WinCC编写的客户端软件,完成太阳能辅助燃气组合系统的数据采集与监测系统的开发。再通过选定的各类传感器将系统中所需检测的数据(如水温、流量、室温等)通过数据总线传输到PLC再以串口通信的方式将采集的数据传输并展示在PC上以完成系统的数据采集、数据保存和数据展示,以及对系统的实时监控。本文针对上海地区冬季的气候条件下,进行了供热采暖的相关实验,并对实验数据进行深入的分析,研究了不同模式下的太阳能保证率以及系统的运行特性。得出了如下结论:(1)在单一供生活热水模式下在天气晴好的天气(平均辐射量大于400(W/m~2),辐照强度曲线呈开口向下的抛物线)情况下太阳能的保证率平均为82%;在多云到阴的天气情况(平均辐射量小于250(W/m~2))下太阳能保证率平均值为54%。在供生活热水采暖联合模式下天气晴好的情况下,太阳能保证率为10.3%左右;多云到阴的条件下太阳能保证率为5.09%左右。(2)集热器的瞬时得热量随太阳辐射强度的增加而增加,减少而减少。为了验证实验中的相关结论,分析系统的瞬时运行特性,针对系统中的重要组件集热器和蓄热水箱,建立相对应的数学模型,用MATLAB/Simulink仿真软件其进行仿真模拟,得出的结论如下:(1)集热器的瞬时得热量与太阳辐射强度呈正相关关系。(2)在晴好的气象条件下,蓄热水箱的水温从日出到日落期间线性增加,在本实验条件下蓄热水箱的水温约每小时增加3到5℃。