[發明專利]一種太陽能與空氣源熱泵聯動熱水系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201210333847.2
• 申請日: 2012-09-11
• 公開（公告）號: CN102798224A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 王德元
• 申請（專利權）人: 王德元
• 主分類號: F24J2/00
• 分類號: F24J2/00;F24J2/04;F24J2/40
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術領域????

本發明涉及一種太陽能與空氣源熱泵聯動熱水系統及其控制方法。

背景技術????

當前工程上應用的太陽能與空氣源聯動的熱水系統，空氣源熱泵的啟停僅僅依靠判斷保溫水箱的水溫來進行控制，由于缺乏對水位進行白天和晚上不同時段內的差異化控制（含補水控制），也缺乏對環境溫度、太陽能的光照強度的變化等的監控和控制，致使空氣源熱泵進行很多不必要的運行，造成較大的能源浪費，具體體現在：

1）缺乏對水位進行白天和晚上的差異化控制（含補水控制）造成的能源浪費

一般的熱水系統的用水高峰期在傍晚和晚上，當用水高峰期到達時，水位很快下降到補水位，此時系統補水電磁閥打開補水到100%水位。由于高峰用水量較大，補水帶入的冷量較大導致熱水溫度下降到空氣源的啟動溫度以下，空氣源熱泵開始運行，并在晚上經過長時間的運行將一箱熱水加熱到使用溫度，到第二天上午，由于熱水溫度的起點很高，且不需要補充很多冷水進行加熱，太陽能的效率顯著下降。而且，在夏天太陽較好的幾個月份內，空氣源熱泵完全沒有必要在晚上運行，由于缺乏相應的自動控制造成在炎熱的夏天的晚上，空氣源熱泵也會運行。

還有一些熱水系統采用定時早、中、晚三次定時補水至滿水液位，這和單純的水位控制補水一樣，避免不了熱泵的不必要的運行。比如早上補水至滿水液位，由于經過晚上的高峰用水，補水量很大，熱水溫度下降到熱泵啟動溫度以下，熱泵運行，太陽能也同時工作，直到將水加熱到使用溫度，這在夏天的幾個月內是完全沒必要的。

2）缺乏對環境溫度的監控而對一些控制參數進行自動修正而造成的能源浪費

A、對熱水溫度的修正：一般的熱水系統由于缺乏對環境溫度的變化而對一些控制參數進行修正引起能源浪費，如全年的熱水溫度設定為55℃。如果能對熱水設定溫度進行自動修正，將冬天熱水溫度設定為50～55℃，春秋季節設定為46～50℃，夏季設定為41～45℃，這樣可明顯提高太陽能的效率而產更多的熱水，從而減少空氣源的運行時間，減少能耗。據資料數據，對平板型集熱器進水溫度每下降10℃，集熱器的效率會提升15%（相對值）；對同等條件變化下的真空管太陽能，集熱器效率會提升5%。

B、對空氣源熱泵啟停溫度的修正：一般的熱水系統缺乏對環境溫度的變化而對熱泵的啟停控制溫度進行有效的修正，造成空氣源熱泵不必要的工作或一年四季經常在50～55℃高溫區域工作，空氣源熱泵運行效率低下，能耗居高不下，資料顯示，在同等蒸發溫度下，熱水溫度每下降10℃，空氣源熱泵的效率提高16%。另外，由于熱泵夏天工作在高蒸發溫度和高冷凝溫度下，容易發生高壓保護和壓縮機過載，縮短了熱泵的使用壽命。

3）缺乏對太陽能光照強度的隨時監控而引起的能源浪費

工程上所有的太陽能與空氣源熱泵聯動熱水系統，只要因有短暫的兩小時左右的陰雨天氣而觸發熱泵運行，就會將水加熱到使用溫度，不管隨后的太陽光的強度是否足夠強，也不管留給太陽能加熱時間是否足夠長。

發明內容

本發明旨在克服現有技術的不足，提供一種太陽能與空氣源熱泵聯動熱水系統及其控制方法。通過引入環境溫度、熱水溫度、熱水水位、時間等輸入信號，通過內部專家數據庫對各種控制數據進行動態修正，有效克服了上述傳統太陽能與空氣源熱泵聯動熱水系統的控制缺陷，達到最大限度地使用太陽能而少開熱泵的節能目的，節能效果顯著。

本發明的技術方案是，

所述太陽能與空氣源聯動熱水系統，包括太陽能集熱器3、空氣源熱泵機組1、接有系統補水電磁閥5的保溫水箱4和控制系統2；所述太陽能集熱器3的進水口和出水口用連通管甲9同保溫水箱4的第一出水口和第一進水口對應連通，且所述連通管甲9上設有使水循環加熱的太陽能系統循環水泵7；所述太陽能集熱器3內裝有第二溫度傳感器10；所述空氣源熱泵機組1的進水口和出水口用連通管乙14同保溫水箱4的第二出水口和第二進水口對應連通，且所述連通管乙14上設有空氣源熱泵系統循環水泵6；所述保溫水箱4中設有第三溫度傳感器12和液位傳感器13；所述保溫水箱4的用戶給水管道16上設有用戶循環水泵8和第四溫度傳感器15；室外設有第一溫度傳感器11；所述第二溫度傳感器10、第一溫度傳感器11、第三溫度傳感器12、第四溫度傳感器15和液位傳感器13的信號輸出端均與控制系統2對應的信號輸入端連接，控制系統2對應的信號輸出端分別與空氣源熱泵機組1、系統補水電磁閥5、空氣源熱泵系統循環水泵6、太陽能系統循環水泵7和用戶循環水泵8的工作電源控制極連接。其中，所述用戶循環水泵8為增壓泵或回水泵。