[發(fā)明專利]熱泵與太陽能熱水器組合系統(tǒng)預(yù)測控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610506160.2
• 申請日: 2016-07-01
• 公開（公告）號: CN106052162B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄒時智;徐言生;蔡棟;傅仁毅
• 申請（專利權(quán)）人: 順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: F24J2/40
• 分類號: F24J2/40;F24H4/02;F24H9/20
• 代理公司: 佛山市科順專利事務(wù)所44250
• 代理人: 梁紅纓

1.一種熱泵與太陽能熱水器組合系統(tǒng)預(yù)測控制方法，其特征在于熱泵與太陽能熱水器組合系統(tǒng)包括熱泵熱水器（1）、熱泵循環(huán)水泵（2）、儲水箱（3）、太陽能循環(huán)水泵（4）、太陽能熱水器（5）、儲水箱水溫傳感器（6）、環(huán)境溫度傳感器（7）及控制器（8）；其中所述儲水箱水溫傳感器（6）感應(yīng)儲水箱（3）的水溫即水箱溫度T，所述環(huán)境溫度傳感器（7）感應(yīng)室外環(huán)境溫度即環(huán)境溫度T_h；所述控制器（8）的預(yù)測控制方法的步驟如下：

（一）影響熱泵與太陽能熱水器組合系統(tǒng)中的有效得熱量的因素主要有太陽能輻照量和環(huán)境溫度T_h，其中太陽能瞬時輻照量和全天總輻照量直接影響太陽能熱水器（5）的得熱量，儲水箱（3）因向環(huán)境散熱，室外環(huán)境溫度影響熱泵熱水器（1）有效得熱量；因每天的太陽能照射量和室外環(huán)境溫度不同，將太陽能輻照量變化和室外環(huán)境溫度的變化簡化為晴天、多云天、陰雨天三種不同氣象情況；

（二）將太陽能輻照量及室外環(huán)境溫度因素對熱泵與太陽能熱水器組合系統(tǒng)得熱量的影響綜合表述為儲水箱（3）的有效得熱量，在給定儲水箱（3）容積的情況下，通過測量儲水箱水溫傳感器（6）的溫升即可以得到組合系統(tǒng)的有效所得熱量；

（三）根據(jù)同期氣象條件試驗數(shù)據(jù)即太陽能瞬時輻照量和全天總輻照量基本相同，平均環(huán)境溫度相同，加熱開始時儲水箱（3）的初始水溫也相同的數(shù)據(jù)，建立儲水箱（3）的溫升ΔT隨時間t、太陽能瞬時輻照量e、平均室外環(huán)境溫度T_hP、水箱初始溫度T_C的擬合函數(shù)式即溫升ΔT=? (t,e, T_C,T_hP)；根據(jù)得到的試驗數(shù)據(jù)，擬合函數(shù)式按晴天、多云天、陰雨天三種不同氣象情況進(jìn)行表述；

（四）通過上述擬合方法，對每一種同期氣象條件都進(jìn)行溫升ΔT曲線擬合，得到一個不同氣象條件下溫升ΔT擬合曲線的集合A={ ?₁(t), ?₂(t), ?₃(t) ···?_n(t)}，A是一個有限集，其將作為預(yù)測特定時間段內(nèi)溫升ΔT情況的依據(jù)；

（五）以早上8點作為計時零點，按照同期氣象條件在集合A中選擇溫升曲線?_i(t), ?_i+1(t), ?_i+2(t),再根據(jù)早上8點到12點的一組時間點t_1，t_2，t₃ ···t_n，對應(yīng)的儲水箱（3）的水溫T的實測值T_1，T_2，T₃ ···T_n，計算△_j=( T_j+1- T_j)/( t_j+1- t_j)以及?_i′(t), ?_i+1′(t), ?_i+2′(t)在t_j的值，i及j均為1到n中的任意實數(shù)，應(yīng)用最小二乘法判斷與△_j最接近的?_i′(t),得到數(shù)據(jù)與集合A中哪種天氣比較吻合，即?_i(t)帶入t得到下午用熱時儲水箱（3）預(yù)測溫升值；

（六）因?qū)嶋H的溫升曲線與集合A中有限的擬合曲線不能完全吻合，考慮天氣突變情況影響，需對實際預(yù)測溫升曲線進(jìn)行修正，得到最終預(yù)測溫升ΔT′；

（七）最終預(yù)測溫升ΔT′值與初始水溫T_C之和即為預(yù)測水箱最終溫度T_Z，用戶設(shè)定水溫T_S與預(yù)測水箱最終溫度T_Z之差ΔT″,即ΔT″=T_S-T_Z為需要熱泵熱水器（1）輔助加熱的熱量，熱泵熱水器（1）在環(huán)境溫度T_h較高時提前啟動運行，當(dāng)熱泵熱水器（1）完成輔助加熱的這一部分熱量即通過熱泵熱水器（1）運行溫升達(dá)到ΔT″后停止運行。