一种太阳能与空气源热泵耦合热水系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种太阳能与空气源热泵耦合热水系统的控制方法，包括以下步骤：S1在使用热水的前一天，根据太阳照度的历史数据和热水使用量，预测太阳能得热量、太阳能加热时长和第一极限温度值，并根据系统总的耗热量和太阳能得热量，预测热泵开启时间；所述第一极限温度为预测的太阳能加热的极限温度；S2使用热水的当天，在太阳能加热的时间到达预设的时长时，根据当前水箱的水温与第一极限水温的关系，调整热泵开启时间；S3按照调整后的热泵开启时间，开启空气源热泵对水箱进行加热，并在水箱内的水温达到用户需求的温度时，控制热泵停止加热。另外，本发明专利技术还公开了一种太阳能与空气源热泵耦合热水系统。采用本发明专利技术，提高了太阳能的利用率。

A solar energy and air source heat pump coupled hot water system and its control method

The invention discloses a control method for a solar energy and air source heat pump coupled hot water system, which comprises the following steps: S1 predicts solar heat gain, solar heating duration and the first limit temperature according to the historical data of solar illumination and the amount of hot water used one day before using hot water, and according to the total heat consumption of the system. The first limit temperature is the predicted limit temperature of solar heating; S2 adjusts the start time of the heat pump according to the relationship between the current tank water temperature and the first limit water temperature when the solar heating time reaches the preset time on the day of using hot water; After the whole heat pump opening time, open the air source heat pump to heat the water tank, and when the water temperature in the water tank reaches the user's temperature, control the heat pump to stop heating. In addition, the invention also discloses a solar water heating system coupled with an air source heat pump. The utilization rate of solar energy is improved by adopting the invention.

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能与空气源热泵耦合热水系统及其控制方法
本专利技术涉及热水系统
，特别是太阳能与空气源热泵耦合热水系统及其控制方法。
技术介绍
目前，空气源热泵热水器与太阳能热水器组合的节能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。在开启空气能热泵的时候，通常采用手动开启的方式，由于手动控制空气能热泵的开启，就存在开的时间过长，会造成不能充分利用太阳能进行加热的问题，进而造成了能源的浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的提供一种太阳能与空气源热泵耦合热水系统及其控制方法，提高了太阳能的利用率，节约了能源。为解决现有技术存在的问题，本专利技术提供一种太阳能与空气源热泵耦合热水系统的控制方法，该方法包括：S1，在使用热水的前一天，根据太阳照度的历史数据和热水使用量，预测太阳能得热量、太阳能加热时长和第一极限温度值，并根据系统总的耗热量和太阳能得热量，预测热泵开启时间；所述第一极限温度为预测的太阳能加热的极限温度；S2，使用热水的当天，在太阳能加热的时间到达预设的时长时，根据当前水箱的水温与第一极限水温的关系，调整热泵开启时间；S3，按照调整后的热泵开启时间，开启空气源热泵对水箱进行加热，并在水箱内的水温达到用户需求的温度时，控制热泵停止加热。本技术方案，在使用热水的前一天，对热泵开启时间进行预测。并在使用热水的当天，根据当前水箱的水温和预设的第一极限水温的关系，调整热泵开启时间。其中，第一极限水温为预设的太阳能对水的加热温度，通过将当天水的实际温度与预设的太阳能加热温度进行比较，能够了解太阳能的制热情况，从而充分利用了太阳能。并根据太阳能的加热情况，对热泵的启动时间进行调整，进一步满足了用户使用热水的需求。优选的，所述步骤s1包括：S11，根据存储的热水使用量的历史数据预测热水使用量；S12，根据所述预测的热水使用量，确定总的耗热量；S13，根据存储的太阳照度的历史数据和热水使用量，预测当日的太阳能得热量；S14，根据总的耗热量和太阳能得热量，确定空气源热泵的制热量，并根据空气源热泵的制热量，确定空气源热泵的开启时间。本技术方案根据历史数据预测使用热水当日的热水使用量，免去了用户手动设置的过程，方便了用户的使用。另外，根据太阳照度的历史数据来预测太阳能得热量，提高了太阳能得热量预估的准确性。优选的，所述步骤S11中预测热水使用量采用的计算公式为：L＝b1LMXX+b2LVERL为当日预测热水使用量，LMXX为当月日热水使用量最大值，LVER为当月日平均热水使用量，b1、b2为常数。本技术方案中根据当月日最大使用量和当月日平均热水实用量，以及预测的热水使用量来综合确定热水使用量提高了热水使用量预估的准确度。优选的，所述步骤S13中采用下面算法确定太阳得热量：Q2为预测的当日太阳能得热量；QMXX当月日太阳能照度累积量最大值；QVER当月日太阳能照度累积量平均值。提高了太阳能照度预测的准确性。优选的，所述步骤S13中还包括对预测的太阳得热量进行修正的步骤，修正算法为：式中，T为实时时间；QS为太阳能瞬时得热量；Q预计为当日剩余时间集热板瞬时得热；QS＝a1H+a2(tad-tb)+a3式中，QS为太阳能得热量，单位为MJ；H为集热器表面上的太阳辐照量，单位为MJ/m2；tad为日平均环境温度；tb为水箱初始温度；a1、a2、a3为常数；Q预计＝K1*K2*QVER1式中，K1为当日时间t时累计照度与当月平均t时累积照度的比值；K2为天气预报参数修正值；QVER1为当月照太阳平均照度值。本技术方案根据当天的天气预报情况对太阳能照度进行修订，进一步提高了太阳能照度预测的精度。优选的，所述步骤S12还包括：获取总耗热量的系数，所述总耗热量的系数为预测的总耗热量与预设的总耗热量标准值的比值；根据预设的总耗热量系数与档位的映射关系表，确定与总耗热量系数对应的总耗热量档位。优选的，所述步骤S13还包括：获取太阳能得热量系数，所述太阳能得热量系数为计算得到的太阳能得热量与预设的太阳能得热量标准值的比值；根据预设的太阳能得热量系数与档位的映射关系表，确定与太阳能得热量系数对应的太阳能得热量档位。优选的，所述步骤S14包括：根据确定的太阳能得热量档位和总耗热量档位，以及预设的档位与空气源热泵开启时长的对应关系，确定空气源热泵开启时长；根据用户使用热水的时间和空气源热泵开启时长，确定空气源热泵的开启时间。本技术方案设分别设置有总耗热量档位确定表、太阳能得热量档位确定表、以及空气源热泵开启时长与档位的映射关系表。因此，可以根据每个具体应用领域的不同设置不同的标准值，从而使本专利技术的技术方案可以应用于不同的制热系统中，拓展了本技术方案的实际应用范围。优选的，所述步骤S2包括：S21，采集太阳能集热板的温度；S22，将太阳能集热板的温度与水箱内的水温进行比较，若太阳能集热板的温度大于水箱的水温，则控制水箱的阀门打开，通过太阳能集热板进行加热；S23，当到达预设的太阳能加热时长时，将水箱中的水温与预设的第一极限水温进行比较，若水箱的水温小于第一极限水温，则将预测的热泵开启时间提前，若水箱的水温大于第一极限水温，则将预测的热泵开启时间延后。本技术方案通过将水箱中的水温与预设的第一极限水温进行比较，来调整热泵的开启时间。即根据当天太阳能的照度来调整热泵的开启时间，从而实现了在保证太阳能利用率前提下，满足了用户使用热水的需求。相应的本专利技术还提供一种太阳能与空气源热泵耦合热水系统，该系统包括太阳能集热板、集热水箱、集热水循环泵、空气源热泵、热泵循环水泵、供热水箱和供热水循环泵；所述太阳能集热板与集热水箱连接，所述集热水箱与集热水泵连接，所述集热水泵与太阳能集热板连接；所述空气源热泵与热泵循环水泵连接，热泵循环水泵与供热水箱连接，供热水箱输入端与集热水箱连接，供热水箱输出端与用户总管连接，另外，所述太阳能与空气源热泵耦合热水系统采用权利要求1-9所述的控制方法对水加热。本专利技术的技术方案，在使用热水的前一天基于对太阳能照度的预测来设置空气源热泵的开启时间，而且初步预测后还进行了修正性的预测，提高了预测的精度。另外，在使用热水的当天，基于太阳能实际对水的加热情况，进一步调整热泵的开启时间，从而进一步校正了太阳能得热量的预测偏差，进一步保证了太阳能的利用率。另外，通过对热泵开启时间的调整，不仅进一步提高了太阳能的利用率，而且满足了用户的用水需求。附图说明图1是本专利技术一种太阳能与空气源热泵耦合热水系统的一种实施例的示意图；图2是本专利技术一种太阳能与空气源热泵耦合热水系统控制方法的一种实施例的流程示意图。具体实施方式下面结合幅度对本专利技术进行详细说明。参考图1，该图是本专利技术一种太阳能与空气源热泵耦合热水系统的一种实施例的示意图，该系统包括：太阳能集热板1、集热水箱2、集热水泵3、空气源热泵4、热泵循环水泵5、供热水箱6和供热水循环泵7以及控制器；太阳能集热板1与集热水箱2连接，集热水箱2与集热水泵3连接，集热水泵3与太阳能集热板1连接，从而形成了太阳能加热循环回路。空气源热泵4与热泵循环水泵5连接，热泵循环水泵5与供热水箱6连接，供热水箱6输入端与集热水箱2连接，供热水箱6输出端与用户总管连接。其中，空气源热泵、热泵循本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能与空气源热泵耦合热水系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，在使用热水的前一天，根据太阳照度的历史数据和热水使用量，预测太阳能得热量、太阳能加热时长和第一极限温度值，并根据系统总的耗热量和太阳能得热量，预测热泵开启时间；所述第一极限温度为预测的太阳能加热的极限温度；S2，使用热水的当天，在太阳能加热的时间到达预设的时长时，根据当前水箱的水温与第一极限水温的关系，调整热泵开启时间；S3，按照调整后的热泵开启时间，开启空气源热泵对水箱进行加热，并在水箱内的水温达到用户需求的温度时，控制热泵停止加热。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能与空气源热泵耦合热水系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，在使用热水的前一天，根据太阳照度的历史数据和热水使用量，预测太阳能得热量、太阳能加热时长和第一极限温度值，并根据系统总的耗热量和太阳能得热量，预测热泵开启时间；所述第一极限温度为预测的太阳能加热的极限温度；S2，使用热水的当天，在太阳能加热的时间到达预设的时长时，根据当前水箱的水温与第一极限水温的关系，调整热泵开启时间；S3，按照调整后的热泵开启时间，开启空气源热泵对水箱进行加热，并在水箱内的水温达到用户需求的温度时，控制热泵停止加热。2.根据权利要求1所述的太阳能与空气源热泵耦合热水系统的控制方法，其特征在于，所述步骤s1包括：S11，根据存储的热水使用量的历史数据预测热水使用量；S12，根据所述预测的热水使用量，确定总的耗热量；S13，根据存储的太阳照度的历史数据和热水使用量，预测当日的太阳能得热量；S14，根据总的耗热量和太阳能得热量，确定空气源热泵的制热量，并根据空气源热泵的制热量，确定空气源热泵的开启时间。3.根据权利要求2所述的太阳能与空气源热泵耦合热水系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S11中预测热水使用量采用的计算公式为：L＝b1LMXX+b2LVERL为当日预测热水使用量，LMXX为当月日热水使用量最大值，LVER为当月日平均热水使用量，b1、b2为常数。4.根据权利要求2所述的太阳能与空气源热泵耦合热水系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S13中采用下面算法预测太阳能得热量：Q2为预测的当日太阳能得热量；QMXX当月日太阳能照度累积量最大值；QVER当月日太阳能照度累积量平均值。5.根据权利要求4所述的太阳能与空气源热泵耦合热水系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S13中还包括对预测的太阳得热量进行修正的步骤，修正算法为：式中，T为实时时间；QS为太阳能瞬时得热量；Q预计为当日剩余时间集热板瞬时得热；QS＝a1H+a2(tad-tb)+a3式中，QS为太阳能得热量，单位为MJ；H为集热器表面上的太阳辐照量，单位为MJ/m2；tad为日平均环境温度；tb为水箱初始温度；a1、a2、a3为常数；Q预计＝K1*K2*QVER1...

【专利技术属性】
技术研发人员：付凯，
申请(专利权)人：杭州龙华环境集成系统有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33