热泵与太阳能热水器组合系统预测控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种热泵与太阳能热水器组合系统预测控制方法，特点是预测控制方法的步骤为：建立储水箱的温升ΔT随时间t、太阳能瞬时辐照量e、平均室外环境温度ThP、水箱初始温度TC的拟合函数式；通过上述拟合方法，对每一种同期气象条件都进行温升ΔT曲线拟合，得到一个不同气象条件下温升ΔT拟合曲线的集合；因实际的温升曲线与集合A中有限的拟合曲线不能完全吻合，需对实际预测温升曲线进行修正，得到最终预测温升ΔT′；最终预测温升ΔT′值与初始水温TC之和即为预测水箱最终温度TZ，用户设定水温TS与预测水箱最终温度TZ之差ΔT″为需要热泵热水器辅助加热的热量。其优点为：太阳能有效得热量预测更准确，热泵运行时间段的能效比更高，系统节能效果明显。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热泵与太阳能热水器组合系统预测控制方法。
技术介绍
空气源热泵热水器辅助太阳能热水器具有节能和环境适应性强的优点，在生活热水供应中得到了越来越广泛的应用。空气源热泵热水器与太阳能热水器组合中传统的控制方法是优先使用太阳能加热，当用户使用热水时如水温达不到要求，则开启热泵热水器进行加热，或者是人工提前开启或在某一固定时间提前开启。采用上述控制方法的主要问题是由于空气源热泵热水器的能效比随室外环境温度升高而升高，但随水箱水温升高而降低，如以日常用水高峰在18时以后为例，其室外环境温度一般比午间最高温度低5～8℃，而午间的水箱水温也比较低。为此，专利技术专利“热泵与太阳能热水器组合的节能控制方法（ZL201210485068.4）”中提出了通过对太阳能热水器全天得热量进行预测，在午间气温较高的时段提前开启热泵热水器补充加热的技术方案。但由于每天气象条件都不相同，如何准确预测太阳能热水器全天所能提供的热量是实施的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足而提供一种热泵与太阳能热水器组合系统预测控制方法，其能准确预测太阳能热水器全天得热量，从而确定所需热泵热水器辅助加热量以及热泵热水器最佳的开机时间及总的运行时间，实现系统运行节能目的。为了达到上述目的，本专利技术是这样实现的，其是一种热泵与太阳能热水器组合系统预测控制方法，其特征在于热泵与太阳能热水器组合系统包括热泵热水器、热泵循环水泵、储水箱、太阳能循环水泵、太阳能热水器、储水箱水温传感器、环境温度传感器及控制器；其中所述储水箱水温传感器感应储水箱的水温即水箱温度T，所述环境温度传感器感应室外环境温度即环境温度Th；所述控制器的预测控制方法的步骤如下：（一）影响热泵与太阳能热水器组合系统中的有效得热量的因素主要有太阳能辐照量和环境温度Th，其中太阳能瞬时辐照量和全天总辐照量直接影响太阳能热水器的得热量，储水箱因向环境散热，室外环境温度影响热泵热水器有效得热量；因每天的太阳能照射量和室外环境温度不同，将太阳能辐照量变化和室外环境温度的变化简化为晴天、多云天、阴雨天三种不同气象情况；（二）将太阳能辐照量及室外环境温度因素对热泵与太阳能热水器组合系统得热量的影响综合表述为储水箱的有效得热量，在给定储水箱容积的情况下，通过测量储水箱水温传感器的温升即可以得到组合系统的有效所得热量；（三）根据同期气象条件试验数据即太阳能瞬时辐照量和全天总辐照量基本相同，平均环境温度相同，加热开始时储水箱的初始水温也相同的数据，建立储水箱的温升ΔT随时间t、太阳能瞬时辐照量e、平均室外环境温度ThP、水箱初始温度TC的拟合函数式即温升ΔT=ƒ (t,e, TC,ThP)；根据得到的试验数据，拟合函数式按晴天、多云天、阴雨天三种不同气象情况进行表述；（四）通过上述拟合方法，对每一种同期气象条件都进行温升ΔT曲线拟合，得到一个不同气象条件下温升ΔT拟合曲线的集合A={ ƒ1(t), ƒ2(t), ƒ3(t) ···ƒn(t)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热泵与太阳能热水器组合系统预测控制方法，其特征在于热泵与太阳能热水器组合系统包括热泵热水器（1）、热泵循环水泵（2）、储水箱（3）、太阳能循环水泵（4）、太阳能热水器（5）、储水箱水温传感器（6）、环境温度传感器（7）及控制器（8）；其中所述储水箱水温传感器（6）感应储水箱（3）的水温即水箱温度T，所述环境温度传感器（7）感应室外环境温度即环境温度Th；所述控制器（8）的预测控制方法的步骤如下：（一）影响热泵与太阳能热水器组合系统中的有效得热量的因素主要有太阳能辐照量和环境温度Th，其中太阳能瞬时辐照量和全天总辐照量直接影响太阳能热水器（5）的得热量，储水箱（3）因向环境散热，室外环境温度影响热泵热水器（1）有效得热量；因每天的太阳能照射量和室外环境温度不同，将太阳能辐照量变化和室外环境温度的变化简化为晴天、多云天、阴雨天三种不同气象情况；（二）将太阳能辐照量及室外环境温度因素对热泵与太阳能热水器组合系统得热量的影响综合表述为储水箱（3）的有效得热量，在给定储水箱（3）容积的情况下，通过测量储水箱水温传感器（6）的温升即可以得到组合系统的有效所得热量；（三）根据同期气象条件试验数据即太阳能瞬时辐照量和全天总辐照量基本相同，平均环境温度相同，加热开始时储水箱（3）的初始水温也相同的数据，建立储水箱（3）的温升ΔT随时间t、太阳能瞬时辐照量e、平均室外环境温度ThP、水箱初始温度TC的拟合函数式即温升ΔT=ƒ (t,e, TC,ThP)；根据得到的试验数据，拟合函数式按晴天、多云天、阴雨天三种不同气象情况进行表述；（四）通过上述拟合方法，对每一种同期气象条件都进行温升ΔT曲线拟合，得到一个不同气象条件下温升ΔT拟合曲线的集合A={ ƒ1(t), ƒ2(t), ƒ3(t) ···ƒn(t)}，A是一个有限集，其将作为预测特定时间段内温升ΔT情况的依据；（五）以早上8点作为计时零点，按照同期气象条件在集合A中选择温升曲线ƒi(t), ƒi+1(t), ƒi+2(t),再根据早上8点到12点的一组时间点t1，t2，t3 ···tn，对应的储水箱（3）的水箱温度T的实测值T1，T2，T3 ···Tn，计算△i=( Ti+1‑ Ti)/( ti+1‑ ti)以及ƒi′(t), ƒi+1′(t), ƒi+2′(t)在ti的值，应用最小二乘法判断与△i最接近的ƒi′(t),得到数据与集合A中哪种天气比较吻合，即ƒi(t)带入t得到下午用热时储水箱（3）预测温升值；（六）因实际的温升曲线与集合A中有限的拟合曲线不能完全吻合，考虑天气突变等情况影响，需对实际预测温升曲线进行修正，得到最终预测温升ΔT′；（七）最终预测温升ΔT′值与初始水温TC之和即为预测水箱最终温度TZ，用户设定水温TS与预测水箱最终温度TZ之差ΔT″,即ΔT″=TS‑TZ为需要热泵热水器（1）辅助加热的热量，热泵热水器（1）在环境温度Th较高时提前启动运行，当热泵热水器（1）完成辅助加热的这一部分热量即通过热泵热水器（1）运行温升达到ΔT″后停止运行。...

【技术特征摘要】
1.一种热泵与太阳能热水器组合系统预测控制方法，其特征在于热泵与太阳能热水器组合系统包括热泵热水器（1）、热泵循环水泵（2）、储水箱（3）、太阳能循环水泵（4）、太阳能热水器（5）、储水箱水温传感器（6）、环境温度传感器（7）及控制器（8）；其中所述储水箱水温传感器（6）感应储水箱（3）的水温即水箱温度T，所述环境温度传感器（7）感应室外环境温度即环境温度Th；所述控制器（8）的预测控制方法的步骤如下：（一）影响热泵与太阳能热水器组合系统中的有效得热量的因素主要有太阳能辐照量和环境温度Th，其中太阳能瞬时辐照量和全天总辐照量直接影响太阳能热水器（5）的得热量，储水箱（3）因向环境散热，室外环境温度影响热泵热水器（1）有效得热量；因每天的太阳能照射量和室外环境温度不同，将太阳能辐照量变化和室外环境温度的变化简化为晴天、多云天、阴雨天三种不同气象情况；...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹时智，徐言生，蔡栋，傅仁毅，
申请(专利权)人：顺德职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东;44