[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

本發明公開了一種變化最低水位的雙水箱太陽能熱水系統的控制方法，包括以下步驟：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、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、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、計算預測日梯度控溫的供熱水箱水位設定值、集熱循環、集熱水箱向供熱水箱補水、集熱水箱補水、集熱水箱向供熱水箱補水、梯度控溫補水以及過熱保護，采用本方法減少了輔助熱源的開啟時間,預期比單水箱太陽能熱水系統節約能源20％以上。

技術領域

本發明涉及雙水箱太陽能熱水系統的控制方法，本發明尤其涉及變化最低水位的雙水箱太陽能熱水系統的控制方法。

背景技術

目前，國家大力發展可再生能源的利用，太陽能熱水系統是太陽能利用中的一種最常用的方式。但太陽輻射量隨季節、晝夜變化，同時還受天氣變化等隨機因素的強烈影響，具有很大的不穩定性，同時由于用戶用水習慣的不同，導致各時段用水量差別很大，為此太陽能熱水系統均配備了輔助熱源，而輔助熱源能耗也成為太陽能熱水系統的主要能耗，如何在滿足用戶用水需求的情況下，盡量減少輔助熱源的開啟時間是減少太陽能熱水系統能源消耗的主要方向。

常規的集中式太陽能熱水系統如圖1，系統主要包括太陽能集熱器，輔助熱源，儲熱水箱及控制系統，基本運行原理如圖1所示：首先在夜間通過補水管路7為儲熱水箱補充定量的水，其中儲熱水箱的容積是按照規范《太陽能熱水系統設計、安裝及工程工程驗收技術規范》選取，其次，使用溫差控制集熱循環時，當集熱器9上部溫度與儲熱水箱1的溫度大于設定值(如5℃)時，集熱循環泵8開啟，系統進行集熱循環，當用水終端用戶10開始用水前一段時間(如1h)，判斷太陽能儲熱水箱1中的水溫是否滿足設定值(如60℃),如未達到，開啟循環加熱泵2，利用輔助熱源3循環進行加熱，使水溫達到設定值(60℃)，熱水通過裝有供水泵4的供水管5供給終端用戶10，用戶回水通過回水管6返回儲熱水箱1。

這種系統運行原理簡單，控制方便，但通常為保證夏天的較高用水量的要求，水箱內設定的最低水位遠遠高于實際的小時用水量，并且參數的設定值為定值，無法隨季節和用戶用水習慣而變化，參數的設置缺乏科學性和準確性，而系統最低水位是影響系統輔助熱源加熱時間的主要因素，直接影響著系統的能源消耗，因季節、天氣和用水量等不確定因素導致水箱內水量在絕大部分時刻比實際用水量大很多，為保證水箱內大量熱水的水溫，導致輔助熱源加熱時間明顯增加，增加系統能耗。

發明內容

本發明的目的在于克服已有技術的缺點，提供一種能更好的適應季節及天氣和用水量等隨機因素的變化、減少輔助熱源的消耗、提高太陽能利用率并實現節能的最大化的變化最低水位的雙水箱太陽能熱水系統的控制方法。

一種變化最低水位的雙水箱太陽能熱水系統的控制方法，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；