太陽能、熱泵及燃氣三種能源復合的熱水系統的節能控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種太陽能、熱栗及燃氣三種能源復合的熱水系統的節能控制方法。
【背景技術】
[0002]太陽能熱水器是一種最經濟、節能及環保的熱水器，廣泛應用于生產及生活熱水供應，但太陽能熱水器在使用中存在的一個最大的問題是陰雨天加熱量不夠。為解決這一問題，目前常用的方法是采用電加熱輔助加熱，但電加熱屬二次能源，一次能源利用率低，經濟性和環保性均較差。太陽能、熱栗、燃氣均屬于清潔能源，采用這三種加熱方式進行組合是最節能、最經濟的熱水方式。目前其采用的控制方式是當太陽能熱水器加熱不能滿足需要時優先啟動熱栗熱水器輔助加熱，當氣溫較低熱栗熱水器不能正常工作或不能達到所需熱水溫度時，啟動燃氣熱水器輔助加熱。由于熱栗熱水器運行的能效比與室外環境溫度和水箱水溫有關，也即在不同工況下開啟熱栗加熱的經濟性和環保性不同，同時燃氣加熱的成本也隨地域和季節而變化，因此根據用戶使用需求、氣象條件和資源價格，對太陽能、熱栗、燃氣這三種熱水方式組成的清潔能源復合熱水系統進行優化控制，以達到節能、環保、經濟的目的。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種在現有太陽能、熱栗、燃氣這三種熱水方式組成的清潔能源復合熱水系統的基礎上，根據用戶使用需求、氣象條件和資源價格，對復合熱水系統運行進行優化控制，以達到節能、環保、經濟的目的太陽能、熱栗及燃氣三種能源復合的熱水系統的節能控制方法。
[0004]為了達到上述目的，本發明是這樣實現的，其是一種太陽能、熱栗及燃氣三種能源復合的熱水系統的節能控制方法，其特征在于控制步驟如下:
(a)使用時，用戶通過輸入模塊輸入當地的電價、燃氣價格、用水高峰時間tl及水溫上限溫度T3 ;如果用戶沒有通過輸入模塊輸入當地的電價、燃氣價格、用水高峰時間tl及水溫上限溫度T3，系統則默認上一次使用時的輸入值；
(b)通過溫度采集器實時采集室外溫度傳感器的室外環境溫度T1和水箱傳感器的水箱溫度T2，在上午6:00-8:00開啟第一循環水栗，太陽能熱水器開始對水箱進行加熱；
(c)微處理器根據上午7:00-11:00時間內通過太陽能熱水器加熱得到的熱量情況和室外環境溫度T1的變化情況，預測全天在用水高峰時間tl前太陽能熱水器所能得到的熱量和全天的室外環境溫度T1的變化情況，并建立室外環境溫度-時間函數關系式；
(d)微處理器根據全天所需的總熱量和根據室外環境溫度-時間函數關系式所預測的太陽能熱水器加熱所得到的熱量，微處理器計算出需要通過熱栗熱水器或燃氣熱水器加熱的輔助加熱量；
(e)微處理器比較運行熱栗熱水器加熱和燃氣熱水器加熱的經濟性，以最大能效比為目標值，微處理器根據熱栗瞬時制熱量-室外環境溫度、水箱實際溫度的函數關系式以及能效比-室外環境溫度、水箱實際溫度的函數關系式，計算出熱栗熱水器開機時間t2以及停機時水箱4的中間溫度T4，從而計算出熱栗熱水器輔助加熱所需的總用電量，并根據當地電價計算所需用電總成本，微處理器計算運行燃氣熱水器加熱輔助加熱所需總用氣量，然后根據當地燃氣價格計算所需燃氣總成本；
(f)如運行熱栗熱水器加熱更經濟，在時間到達熱栗熱水器最佳開啟時間t2時，熱栗熱水器和第二循環水栗開始運行，當水箱溫度T2到達水箱中間溫度T4時，熱栗熱水器和第二循環水栗停止運行，此后太陽能熱水器和第一循環水栗繼續獨立運行至達到水溫上限溫度T3 ;如運行燃氣熱水器加熱更經濟，則在用戶使用時直接開啟燃氣熱水器和第三循環水栗加熱。
[0005]在本技術方案中，當所述微處理器計算出采用燃氣熱水器輔助加熱更經濟時，輔助加熱還可以采取熱栗熱水器和燃氣熱水器兩段加熱相結合的控制方式，即前段采用熱栗熱水器輔助加熱，后段采用燃氣熱水器輔助加熱，其控制步驟如下:
(a)微處理器進一步計算出相對燃氣熱水器加熱成本低的熱栗熱水器加熱可達到水箱的中間溫度T4 ；
(b)微處理器計算出達到中間溫度T4時熱栗熱水器最佳開啟時間t2;
(c)在時間到達熱栗熱水器最佳開啟時間t2時刻時，熱栗熱水器和第二循環水栗開始運行；
(d)當水箱溫度T2到達中間溫度T4時，熱栗熱水器和第二循環水栗停止運行，此后用戶直接開啟燃氣熱水器和第三循環水栗對水箱進行進一步加熱至水溫上限溫度T3。
[0006]本發明與現有技術相比，具有如下優點:
(1)能預測全天太陽能加熱所能得到的熱量，盡可能的利用太陽能；
(2)熱栗提前在最佳能效時間段工作，節能效果好；
(3)通過熱栗加熱和燃氣加熱的經濟性對比，使輔助加熱更經濟。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發明的控制流程框圖；
圖2是本發明的控制器的原理框圖；
圖3是本發明的結構原理圖。
【具體實施方式】
[0008]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0009]如圖2所示，太陽能、熱栗及燃氣三種能源復合的熱水系統包括太陽能熱水器1、熱栗熱水器2、燃氣熱水器3、水箱4、控制器5、第一循環水栗6、第二循環水栗7及第三循環水栗8。太陽能熱水器1、熱栗熱水器2及燃氣熱水器3可通過控制器5控制分別對水箱進行加熱。
[0010]如圖3所示，控制器5由溫度采集器51、微處理器52、輸入模塊53以及室外環境溫度傳感器T1、水箱溫度傳感器T2組成。
[0011]現結合圖1、圖2及圖3詳細說明清潔能源復合熱水系統節能控制方法，其是一種太陽能、熱栗、燃氣三種熱水方式組合的復合熱水系統節能控制方法，其步驟如下:
(a)使用時，用戶通過輸入模塊53輸入當地的電價、燃氣價格、用水高峰時間tl及水溫上限溫度T3 ;如果用戶沒有通過輸入模塊53輸入當地的電價、燃氣價格、用水高峰時間tl及水溫上限溫度T3，系統則默認上一次使用時的輸入值；過輸入模塊53為定量計算模塊，用水高峰時間tl 一般為16:00-24:00內的某一時刻；
(b)通過溫度采集器51實時采集室外溫度傳感器的室外環境溫度T1和水箱傳感器的水箱溫度T2，在上午6:00-8:00開啟第一循環水栗6，太陽能熱水器1開始對水箱4進行加熱；本實施例中，一般在7:00開啟第一循環水栗6 ；
(c)微處理器52根據上午7:00-11:00時間內通過太陽能熱水器1加熱得到的熱量情況和室外環境溫度T1的變化情況，預測全天在用水高峰時間tl前太陽能熱水器1所能得到的熱量和全天的室外環境溫度T1的變化情況，并建立室外