[發明專利]熱泵與太陽能熱水器組合系統預測控制方法

有效

• 申請號: 201610506160.2
• 申請日: 2016-07-01
• 公開（公告）號: CN106052162B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 鄒時智;徐言生;蔡棟;傅仁毅
• 申請（專利權）人: 順德職業技術學院
• 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所44250
• 代理人: 梁紅纓

技術領域

本發明涉及一種熱泵與太陽能熱水器組合系統預測控制方法。

背景技術

空氣源熱泵熱水器輔助太陽能熱水器具有節能和環境適應性強的優點，在生活熱水供應中得到了越來越廣泛的應用。空氣源熱泵熱水器與太陽能熱水器組合中傳統的控制方法是優先使用太陽能加熱，當用戶使用熱水時如水溫達不到要求，則開啟熱泵熱水器進行加熱，或者是人工提前開啟或在某一固定時間提前開啟。采用上述控制方法的主要問題是由于空氣源熱泵熱水器的能效比隨室外環境溫度升高而升高，但隨水箱水溫升高而降低，如以日常用水高峰在18時以后為例，其室外環境溫度一般比午間最高溫度低5～8℃，而午間的水箱水溫也比較低。為此，發明專利“熱泵與太陽能熱水器組合的節能控制方法（ZL201210485068.4）”中提出了通過對太陽能熱水器全天得熱量進行預測，在午間氣溫較高的時段提前開啟熱泵熱水器補充加熱的技術方案。但由于每天氣象條件都不相同，如何準確預測太陽能熱水器全天所能提供的熱量是實施的關鍵。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足而提供一種熱泵與太陽能熱水器組合系統預測控制方法，其能準確預測太陽能熱水器全天得熱量，從而確定所需熱泵熱水器輔助加熱量以及熱泵熱水器最佳的開機時間及總的運行時間，實現系統運行節能目的。

為了達到上述目的，本發明是這樣實現的，其是一種熱泵與太陽能熱水器組合系統預測控制方法，其特征在于熱泵與太陽能熱水器組合系統包括熱泵熱水器、熱泵循環水泵、儲水箱、太陽能循環水泵、太陽能熱水器、儲水箱水溫傳感器、環境溫度傳感器及控制器；其中所述儲水箱水溫傳感器感應儲水箱的水溫即水箱溫度T，所述環境溫度傳感器感應室外環境溫度即環境溫度T_h；所述控制器的預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中的有效得熱量的因素主要有太陽能輻照量和環境溫度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的得熱量，儲水箱因向環境散熱，室外環境溫度影響熱泵熱水器有效得熱量；因每天的太陽能照射量和室外環境溫度不同，將太陽能輻照量變化和室外環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境溫度因素對熱泵與太陽能熱水器組合系統得熱量的影響綜合表述為儲水箱的有效得熱量，在給定儲水箱容積的情況下，通過測量儲水箱水溫傳感器的溫升即可以得到組合系統的有效所得熱量；

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

（四）通過上述擬合方法，對每一種同期氣象條件都進行溫升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，其將作為預測特定時間段內溫升ΔT情況的依據；