[發明專利]一種變化最低水位的雙水箱太陽能熱水系統的控制方法

有效

• 申請號: 201710035713.5
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106839467B
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 馬洪亭;劉超凡;張靖宇;苗壯壯;林雪銀
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F24S50/40
• 分類號: F24S50/40;F24D19/10
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗英

1.一種變化最低水位的雙水箱太陽能熱水系統的控制方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、對預測日之前n天中每天各時段的雙水箱太陽能熱水系統的多個參數進行采集，過程如下：

在供熱水箱和集熱水箱上分別安裝上傳式水位計及溫度計,分別用于檢測供熱水箱內的實時水位、供熱水箱內的實時水溫，集熱水箱內的實時水位、集熱水箱內的實時水溫；在連接在用戶的入水口與供熱水箱的出水口之間的系統供水干管上和連接在用戶的出水口和供熱水箱的回水口之間的系統回水干管上分別安裝流量計,用于檢測供水干管在預測日前n天的每天各時段的水流量，以及系統回水干管在相應時段的水流量，在集熱器的進出口分別安裝上傳式溫度計，分別用于檢測集熱器出口端的實時水溫以及集熱器進口端的實時水溫；

步驟二、用供水干管在預測日前n天的每天各時段的水流量-回水干管在相應時段的水流量計算得到預測日前n天每天各時段的用水量；

步驟三、結合應用數理統計中t分布的統計方法，在設定的置信度下，分別采用下式計算得出預測日各時段用水量預測值；

式中μ_i代表樣本均值；

Q_ij代表預測日前n天每天各時段的用水量；

S_i代表樣本標準差；

t_p(n-1)代表可信度為p時的系數值；

Q_i代表預測日各時段用水量預測值；

n為預測日之前設定的采樣天數；

i代表設定的每天各時段序號；

步驟四、計算預測日供熱水量和集熱水箱各時段最低水位值，公式如下：

式中h_1i代表供熱水箱在預測日各時段最低水位要求值；

h_2i代表集熱水箱在預測日各時段最低水位要求值；

S為供熱水箱和集熱水箱底面積；

h₀為供熱水箱和集熱水箱的最低安全水位；

步驟五、計算預測日梯度控溫的供熱水箱水位設定值，計算過程如下：

式中：h_s代表預測日梯度控溫的供熱水箱水位設定值；

a為高峰用水量的開始時間,b為高峰用水量的結束時間；

步驟六、集熱循環，具體過程為：在預測日當集熱器出口端的實時溫度-集熱水箱內的實時溫度≥第一設定值，開啟集熱循環水泵，使得集熱水箱內的水流出集熱水箱并依次流經集熱循環水泵和太陽能集熱器后返回集熱水箱進行集熱循環，當集熱器出口端的實時溫度-集熱水箱內的實時溫度≤第二設定值，關閉集熱循環泵；

步驟七、在預測日的各時段前第一設定時間檢測供熱水箱內的實時水位,當供熱水箱內的實時水位＜供熱水箱在預測日各時段最低水位要求值時，開啟通過補水管線連接在集熱水箱和供熱水箱之間的補水泵，將集熱水箱內的任意溫度的熱水送入供熱水箱至供熱水箱內的實時水位＝供熱水箱在預測日各時段的最低水位要求值，關閉補水泵，補水泵關閉后檢測供熱水箱水溫,當供熱水箱溫度＜系統供熱水溫度時，開啟循環加熱泵將供熱水箱內的水抽出并經輔助熱源加熱后再返回供熱水箱直至供熱水箱內的實時水溫＝供熱水箱供水溫度設定值時停止加熱；當供熱水箱溫度≥供熱水箱供水溫度設定值，不開啟輔助熱源；

步驟八、在預測日的各時段晚于第一設定時間的第二設定時間或補水泵停止運行時檢測集熱水箱內的實時水位，若集熱水箱內的實時水位＜集熱水箱在預測日各時段最低水位要求值時，開啟電動補水閥使補水經電動補水閥流入集熱水箱進行補水直至集熱水箱內的實時水位等于集熱水箱在預測日各時段最低水位要求值時，關閉電動補水閥，然后利用太陽能集熱循環對集熱水箱內的水進行集熱循環；若集熱水箱內的實時水位≥集熱水箱在預測日各時段最低水位要求值，則直接對集熱水箱內的水進行集熱循環；

步驟九、集熱水箱向供熱水箱補水，具體過程為：在任意時刻當集熱水箱水溫＝集熱水箱向供熱水箱補水溫度設定值時,開啟補水泵,將集熱水箱中的水送入供熱水箱至集熱水箱內水位降至最低安全水位時，關閉補水泵，然后開啟電動補水閥對集熱水箱進行補水，再繼續進行集熱循環；

步驟十、梯度控溫補水，具體過程為：在任意時刻當供熱水箱內的實時水位達到預測日梯度控溫的供熱水箱水位設定值時，提高集熱水箱向供熱水箱補水溫度設定值，然后重復步驟六-步驟九直至當供熱水箱的水位達到供熱水箱最高安全水位時,關閉補水泵，繼續進行集熱循環，此后當集熱水箱內的實時水溫≥集熱水箱向供熱水箱補水的水溫設定值時，開啟電動補水閥向集熱水箱補水至集熱水箱水位達到集熱水箱最高安全水位時關閉電動補水閥，若集熱水箱內水繼續升溫等于集熱器損壞的極限溫度，則關閉集熱循環，啟動過熱循環保護模式,防止系統損壞。