CN104482679B - 带预判计算功能的多能源复合热水***控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的带预判计算功能的多能源复合热水***控制方法，包括：1)利用***计算一段时间内平均用热量Q；2)根据天气预报气温信息，对平均用热量Q予以修正，再根据修正后的平均用热量来配置储热水箱的补水量V和贮热温度T；3)根据天气预报信息，利用***计算出太阳能热源***的制热量Q_太阳能，4)利用***计算热泵运行时间，根据剩余热量Q_剩余计算热泵所需加热时间t，并设定水温检测时间区间t₁，热泵的启动时间为t₁‑t等。利用本发明提供的带预判计算功能的多热源复合热水***控制方法，有效避免每天加热过多的水，减少浪费，提高热源运行效率，充分发挥各热源的优势，更加节能。

Description

带预判计算功能的多能源复合热水***控制方法

技术领域

本发明涉及水加热装置的控制领域，尤其涉及一种带预判计算功能的多能源复合热水***控制方法。

背景技术

太阳能热水器是一种经济、节能、环保的热水器，广泛应用于生产及生活热水供应。但太阳能热水器在使用中存在的一个最大问题是，在阴雨天加热量不够。为解决这一问题，目前采用的方法是用电加热丝辅助加热、空气源热泵热水器辅助加热以及燃气辅助加热。

然而，目前的这些多能源复合热水***一般会配置储热水箱，用以储存制备好的热水，而储热水箱容积的设计一般是根据设计规范中推荐的人均用水量以及用水人数计算得到的。但这样设计的储热水箱的容积一般是偏大的，这样就导致了每天都有用不完的热水其热量白白散失掉，造成浪费。另外，多能源复合热水***在选用热源时，是根据当前的条件状况来判断的，这样的判断方式很难在热源配置上达到最优。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种节能、方便、具有自我调整功能的智能多能源复合热水***的控制方法。

带预判计算功能的多能源复合热水***控制方法，其特征在于，包括：

1)利用***计算一段时间内平均用热量Q；

2)自动读取天气预报气温信息，***计算出气温的变化值⊿T，并结合用户用水情况对平均用热量Q予以修正，得到修正值Q_修正；再根据修正后的平均用热量Q_修正来配置储热水箱的补水量V和贮热温度T；

3)根据天气预报信息，利用***计算出太阳能热源***的制热量Q_太阳能，

4)利用***计算热泵运行时间，根据剩余热量Q_剩余计算热泵所需加热时间t，并设定水温检测时间区间t₁，热泵的启动时间为t₁-t；

其中，Q_剩余＝Q-Q_太阳能；t＝Q_剩余/(P·COP)，P为热泵输入功率；

5)当***运行至设定时间t₁时，***自动检测储热水箱中水温T₀是否介于设定的温度范围区间(T₁,T₂)内，如果储热水箱中水温T₀介于设定的温度范围区间(T₁,T₂)之间，则启动热泵进行加热，至水温达到贮热温度T为止；如果储热水箱中水温T₀不大于设定的温度范围的下限，则同时启动热泵和燃气热水器进行加热，至水温达到贮热温度T为止。

作为上述方案的进一步说明，所述一段时间为2-30天，以最近一段时间内的平均用热量Q作为下一天的用热量标准。

作为上述方案的进一步说明，在步骤3)中，Q_太阳能的计算方法为：

首先，以去年同月份所有晴朗日的单位面积日辐射量平均值作基准值J_基准，

n为该月份中晴朗天数；

然后，根据天气预报中的天气情况，以对应的量化值a对基准值J_基准进行修正，即乘以量化值；

最后计算太阳能热源***的制热量Q_太阳能：

Q_太阳能＝aAJ_基准η_cd

其中，A为太阳能集热器面积，η_cd代表太阳能集热器的集热效率。

作为上述方案的进一步说明，量化值a的计算方法为：初值取去年全年某天气的单位面积日辐射量均值与基准值J_基准的比值，开始运行后，继承初值的数据，继续计算该天气实际日辐射量与J_基准的比值，并累计取平均，使a值每天更新。

作为上述方案的进一步说明，实际辐射量J_实际的计算方法为：

J_实际＝(Q_总-Q₁-Q₂)/Aη_cd

式中：Q_总代表总加热量，

Q1代表热泵加热量，

Q2代表热水器加热量，

η_cd代表太阳能集热器的集热效率，

A为太阳能集热器面积。

作为上述方案的进一步说明，热泵启动时间用热泵达到最高COP值的时间点t₀代替，首先计算热泵达到最高COP值的时间点t₀，具体运行中，如果t₀值早于t₁-t时，则以热泵达到最高COP值的时间点t₀为热泵启动时间。

作为上述方案的进一步说明，所述水温检测时间区间t₁根据用水时间点确定，其中，t₁比用水时间点提前一个小时。

本发明提供的带预判计算功能的多能源复合热水***控制方法具有以下有益效果：

一、根据用户最近一段时间内的用水习惯来控制补水量和储热温度，贴合实际用热情况，避免每天加热过多的水，减少浪费，提高热源运行效率。

二、根据储热水箱水量以及天气预报预判断热源的选用和启动时间，充分发挥各热源的优势，更加节能。

附图说明

图1所示为本发明提供的带预判计算功能的多能源复合热水***控制方法流程图。

具体实施方式

为方便本领域普通技术人员更好地理解本发明的实质，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细阐述。

如图1所示，带预判计算功能的多能源复合热水***控制方法，包括以下步骤：

1、计算出用户最近7天(不足7天则取现有天数)的平均用水温度T和平均用水量V，计算平均用热量Q，计算公式如下：

其中，c代表水的比热容，ρ代表水的密度。

2、***联网自动读取天气预报气温信息，计算气温的变化值⊿T，并结合用户用水情况对平均用热量Q予以修正，得到修正值Q_修正；再根据修正后的平均用热量Q_修正来配置储热水箱的补水量V和贮热温度T。

其中，气温变化值⊿T是以天气预报中的日平均气温与前一天的日平均气温的比较值。

平均用热量Q的具体修正方法为：根据气温的变化值⊿T按比例增加或减少平均用热量Q。本实施例中，气温每降低1℃，平均用热量应增加100kJ。在其他实施方式中，气温每降低1℃，平均用热量的修正值根据用水人数及用户用水习惯调整，不限于本实施例。

补水量V和贮热温度T的配置方式为：以略高于用户平均最高用热温度的值作为贮热温度T，再以此贮热温度T和修正后的用热量来计算用水量。本实施例中，单位，℃。

当然，在计算平均用热量Q时，用户可根据需要调整上述平均用热量的取值天数，在配置储热水箱的补水量V和贮热温度T时，用户也可手动调整补水量和贮热温度。

3、太阳能使用情况的计算判断

计算太阳能制热量，计算方法为：以去年同月份所有晴朗日的单位面积日辐射量平均值作基准值J_基准，

n为该月份中晴朗天数。

去年同月份各晴朗日的单位面积日辐射量J_晴朗可预先查找相关数据并输入到***中。若该城市去年的单位面积日辐射量未可查得，则参考相邻城市或纬度相近的城市的数据。

再接着，以天气情况的量化值a对基准值J_基准进行修正，即乘以量化值。

最后计算太阳能热源***的制热量Q_制热量，Q_制热量的具体计算方法如下：

Q_制热量＝aAJ_基准η_cd

其中，A为太阳能集热器面积，η_cd代表太阳能集热器的集热效率。

量化值a的计算方法为：初值取去年全年某天气的单位面积日辐射量均值与基准值J_基准的比值，开始运行后，继承初值的数据，继续计算该天气实际日辐射量与J_基准的比值，并累计取平均，使a值每天更新。例如，***初运行时，阴天所对应的a的取值为去年全年阴天的单位面积日辐射量均值与基准值J_基准的比值，运行四十天后，有十天阴天，那么接下来的阴天对应的量化值a就取一年加十天的均值，以此类推。

某天气的实际辐射量J_实际的计算方法为：

J_实际＝(Q_总-Q₁-Q₂)/Aη_cd在这里，总加热量Q总的计算方法是：记录热源开始工作前，水箱的水温T₁和水量V，当天水箱的贮热温度T；然后利用公式Q_总＝C_pρV(T-T₁)计算即可获得。

热泵加热量Q₁的计算方法为：取热泵的平均COP，记录当天热泵的用电量W，然后利用公式Q₁＝W×COP计算即可。

燃气热水器加热量Q₂的计算方法为：记录燃气热水器的平均进水温度T₀和出水温度T_C，质量流速g，及其工作时间t，然后利用公式Q₂＝C_pgt(T_c-T₀)计算即可。

在其他实施方式中，如果J_实际可以直接查到，只需直接查询输入即可，那就不用计算了，不限于本实施例。

4、热泵运行计算

首先根据水温以及预报中的气温信息判断热泵运行的最高COP值以及对应的时间；

然后，以剩余热量Q_剩余(总热量减去太阳能得热量)计算热泵所需加热时间t。

t＝Q_剩余/(P·COP)

其中，P为热泵输入功率。

最后进行加热时间分配：以下午18点用水为例，从热泵达到最高COP值的时间点往后，分配加热时间，17点以后的时间不纳入计算范围，若该时间点至17点的时长小于所需加热时间，则剩余加热时间从该时间点往前分配。

5、水箱补热：当时间在17点以后时，检测水箱水温

1)若预设温度T₁＜水温＜预设温度T₂时，启动热泵进行加热，至水温达到贮热温度为止。

2)若水温≤预设温度T₁时，同时启动热泵和燃气热水器进行加热，至水温达到贮热温度为止。

整个***的设计思维是，尽量每天单靠太阳能和空气能热泵的启用就能满足用户的用热需求。设计成提前一小时完成加热，是考虑到理论计算与实际情况可能有差距，而最后一小时内双温度检测，是为了判断理论计算与实际情况之间的差距是否能单靠热泵来补足。这样的设计，是出于以保证用热需求为大前提，尽量节能的考虑。当然，在其他实施方式中，在最后一小时内只进行一次温度检测亦可，不限于本实施例。

以上具体实施方式对本发明的实质进行了详细说明，但并不能以此来对本发明的保护范围进行限制。显而易见地，在本发明实质的启示下，本技术领域普通技术人员还可进行许多改进和修饰，需要注意的是，这些改进和修饰都落在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.带预判计算功能的多能源复合热水***控制方法，其特征在于，包括：

1)利用***计算一段时间内平均用热量Q；

2)自动读取天气预报气温信息，***计算出气温的变化值⊿T，并结合用户用水情况对平均用热量Q予以修正，得到修正值Q_修正；再根据修正后的平均用热量Q_修正来配置储热水箱的补水量V和贮热温度T；

3)根据天气预报信息，利用***计算出太阳能热源***的制热量Q_太阳能，

4)利用***计算热泵运行时间，根据剩余热量Q_剩余计算热泵所需加热时间t，并设定水温检测时间区间t₁，热泵的启动时间为t₁-t；

其中，Q_剩余＝Q-Q_太阳能；t＝Q_剩余/(P·COP)，P为热泵输入功率；

5)当***运行至设定时间t₁时，***自动检测储热水箱中水温T₀是否介于设定的温度范围区间(T₁,T₂)内，如果储热水箱中水温T₀介于设定的温度范围区间(T₁,T₂)之间，则启动热泵进行加热，至水温达到贮热温度T为止；如果储热水箱中水温T₀不大于设定的温度范围的下限，则同时启动热泵和燃气热水器进行加热，至水温达到贮热温度T为止。

2.根据权利要求1所述的带预判计算功能的多能源复合热水***控制方法，其特征在于，所述一段时间为2-30天，以最近一段时间内的平均用热量Q作为下一天的用热量标准。

3.根据权利要求1所述的带预判计算功能的多能源复合热水***控制方法，其特征在于，在步骤3)中，Q_太阳能的计算方法为：

首先，以去年同月份所有晴朗日的单位面积日辐射量平均值作基准值J_基准，

n为该月份中晴朗天数；

然后，根据天气预报中的天气情况，以对应的量化值a对基准值J_基准进行修正，即乘以量化值；

最后计算太阳能热源***的制热量Q_太阳能：

Q_太阳能＝aAJ_基准η_cd

其中，A为太阳能集热器面积，η_cd代表太阳能集热器的集热效率。

4.根据权利要求3所述的带预判计算功能的多能源复合热水***控制方法，其特征在于，量化值a的计算方法为：初值取去年全年某天气的单位面积日辐射量均值与基准值J_基准的比值，开始运行后，继承初值的数据，继续计算该天气实际日辐射量与J_基准的比值，并累计取平均，使a值每天更新。

5.根据权利要求4所述的带预判计算功能的多能源复合热水***控制方法，其特征在于，实际辐射量J_实际的计算方法为：

J_实际＝(Q_总-Q₁-Q₂)/Aη_cd

式中：Q_总代表总加热量，

Q1代表热泵加热量，

Q2代表热水器加热量，

η_cd代表太阳能集热器的集热效率，

A为太阳能集热器面积。

6.根据权利要求1所述的带预判计算功能的多能源复合热水***控制方法，其特征在于，热泵启动时间用热泵达到最高COP值的时间点t₀代替，首先计算热泵达到最高COP值的时间点t₀，具体运行中，如果t₀值早于t₁-t时，则以热泵达到最高COP值的时间点t₀为热泵启动时间。

7.根据权利要求1所述的带预判计算功能的多能源复合热水***控制方法，其特征在于，所述水温检测时间区间t₁根据用水时间点确定，其中，t₁比用水时间点提前一个小时。