基于可再生能源的室温控制方法及系统与流程

本申请涉及可再生能源利用技术领域，尤其涉及一种基于可再生能源的室温控制方法及系统。

背景技术：

目前，农村冬季供热主要以电、天然气、煤为能源，加热流通于暖气中的水以达到提升室内温度的目的。对于一些室内空间较大，房间较多的房屋，水量需求大，回水的路线长，一般采用循环水泵以及水箱相互配合将水在暖气与水箱之间循环流动。循环水泵运行时，会将水箱中的水打入房间内的暖气中，水的热量会不断传递出去，最后又流入水箱中。在此过程中，供水和回水会在水箱中混合，这就会导致打入暖气中的热水品质较低，需要不断地向水箱提供热量，以提高水箱中的水温。

技术实现要素：

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种基于可再生能源的室温控制方法及系统。

根据本申请的第一方面，提供一种基于可再生能源的室温控制系统，包括：

集热系统、供能系统、换热器、控制器、室温采集装置；

所述集热系统利用空气热能与太阳能集热；

所述供能系统包括第一水箱、第二水箱、第一循环水泵、第二循环水泵及室内热传递装置；

所述集热系统通过所述换热器将热量传递给所述第一水箱；

所述控制器分别与所述室温采集装置、所述第一循环水泵、所述第二循环水泵相连接，用于根据所述室温采集装置采集到的温度控制所述第一循环水泵、所述第二循环水泵的运行状态；

所述第一循环水泵用于将所述第一水箱中的水输送给所述室内热传递装置进行散热后流入所述第二水箱，以使室温升高；

所述第二循环水泵用于将所述第二水箱中的水输送给所述室内热传递装置进行吸热后流入所述第一水箱，以使室温降低；

所述第一水箱与所述第二水箱通过水流控制装置连通，所述水流控制装置与所述控制器相连接，以使所述水流控制装置在满足预设条件时将所述第一水箱中的水输送到第二水箱或将所述第二水箱中的水输送到第一水箱。

可选的，所述集热系统包括：

太阳能集热板、与所述控制器相连接的空气源热泵、换热介质循环泵、室外环境检测装置；

用于控制换热介质进入空气源热泵的流入量的第一输入阀门；

用于控制换热介质进入太阳能集热板的流入量的第二输入阀门；

所述室外环境检测装置、所述第一输入阀门与所述第二输入阀门均与所述控制器相连接；所述室外环境检测装置用于检测室外温度与太阳辐射强度；

所述换热介质循环泵将换热介质从所述换热器中输送到空气源热泵和/或太阳能集热板进行吸热后再流入所述换热器中。

可选的，所述第一水箱与所述第二水箱间设置有吸收式热泵，用于将第二水箱中的热量传递给所述第一水箱。

可选的，所述第二水箱上设置有补水口。

可选的，所述室内热传递装置包括：盘管及毛细管；

所述盘管设置在炕表面，用于散热，以使室温升高；

所述毛细管设置在屋顶，用于吸热，以使室温降低。

可选的，还包括地埋管换热器；

所述地埋管换热器包括地埋管与设置在所述地埋管周围的相变材料；

所述地埋管的一端与所述第一水箱相连接，另一端与所述第二水箱相连接。

可选的，所述第一水箱与所述换热器之间设置有换热循环水泵，用于将上述第一水箱中的水输送到所述换热器进行换热后再流入所述第一水箱。

可选的，所述水流控制装置为第一水泵和第二水泵，所述第一水泵用于将所述第一水箱的水直接输送到所述第二水箱；所述第二水泵用于将所述第二水箱中的水直接输送到所述第一水箱。

根据本申请的第二方面，提供一种基于可再生能源的室温控制方法，应用于本申请第一方面所述的控制器，包括：

获取室温采集装置采集的温度数据；

根据所述温度数据控制第一循环水泵及第二循环水泵的运行状态，以使所述第一循环水泵将第一水箱中的水输送给室内热传递装置进行散热后流入第二水箱，进而升高室温；以使所述第二循环水泵将第二水箱中的水输送给室内热传递装置进行吸热后流入第一水箱，进而降低室温。

可选的，还包括：

获取室外环境检测装置检测的室外温度数据与太阳辐射强度数据；

根据所述室外温度数据与太阳辐射强度数据控制第一输入阀门与第二输入阀门的开度，以改变太阳能集热版与空气源热泵中换热介质的流量。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：集热系统在利用空气热能和太阳能集热后，通过换热器将集到的热量传递给第一水箱，控制器根据室温采集装置采集到的温度数据控制第一循环水泵与第二循环水泵的运行状态。其中，第一循环水泵用于将所述第一水箱中的水输送给所述室内热传递装置进行散热后流入所述第二水箱，以使室温升高；所述第二循环水泵用于将所述第二水箱中的水输送给所述室内热传递装置进行吸热后流入所述第一水箱，以使室温降低。在升高室温的过程中，由第一水箱进行供水，然后回水流入第二水箱中；在降低室温的过程中，由第二水箱供水，回水进入第一水箱中。上述过程中，供水与回水处于分开的状态，只有在满足预设条件时才会使用水流控制装置将所述第一水箱中的水输送到第二水箱或将所述第二水箱中的水输送到第一水箱，如此，可保证在升高室温的过程中，保证供水有一个较高的温度，而在降低室温的过程中，保证供水有一个较低的温度，以此来保证供水较佳的品质。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是本申请的实施例一提供的一种基于可再生能源的室温控制系统的结构示意图。

图2是本申请的实施例二提供的一种基于可再生能源的室温控制方法的流程示意图。

附图标记：第一水箱-1；第二水箱-2；第一循环水泵-3；第二循环水泵-4；水流控制装置-5；太阳能集热板-6；空气源热泵-7；换热介质循环泵-8；第一输入阀门-9；第二输入阀门-10；换热器-11；吸收式热泵-12；补水口-13；盘管-14；毛细管-15；地埋管换热器-16。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的的例子。

在农村或者高原地区，建筑分散，建筑密度低，建筑与建筑之间的距离较远，若采用集中供暖，由于沿程管线需求量高，且其冷热量损耗较大，会导致较大的投资换来较差的供暖效果，因此，对于该类型的区域，适合使用适用于独栋建筑的功能系统进行供暖或制冷，以保证室温处在相对适宜的温度范围内。

传统的功能系统在控制室温时，往往只设置一个水箱，供水口以及回水口都设置在该水箱上，导致供水和回水处于混合状态，进而导致供热的热水及制冷的冷水的品质降低，供热和制冷的效率也降低。

另外，现有的集热系统往往是单独利用太阳能集热或单独利用空气热能进行集热，这就导致集热方式单一，且无法实现联动自动控制，导致集热效率较低，无法满足供热需求。

针对上述技术问题，本申请提供了一种基于可再生能源的室温控制方法及系统。

实施例一

请参阅图1，图1是本申请的实施例一提供的一种基于可再生能源的室温控制系统的结构示意图。

如图1所示，本实施例提供的基于可再生能源的室温控制系统包括：

集热系统、供能系统、换热器11、控制器、室温采集装置；

所述集热系统利用空气热能与太阳能集热；

所述供能系统包括第一水箱1、第二水箱2、第一循环水泵3、第二循环水泵4及室内热传递装置；

所述集热系统通过所述换热器将热量传递给所述第一水箱；

所述控制器分别与所述室温采集装置、所述第一循环水泵、所述第二循环水泵相连接，用于根据所述室温采集装置采集到的温度控制所述第一循环水泵、所述第二循环水泵的运行状态；

所述第一循环水泵用于将所述第一水箱中的水输送给所述室内热传递装置进行散热后流入所述第二水箱，以使室温升高；

所述第二循环水泵用于将所述第二水箱中的水输送给所述室内热传递装置进行吸热后流入所述第一水箱，以使室温降低；

所述第一水箱与所述第二水箱通过水流控制装置5连通，所述水流控制装置与所述控制器相连接，以使所述水流控制装置在满足预设条件时将所述第一水箱中的水输送到第二水箱或将所述第二水箱中的水输送到第一水箱。

由于集热系统在利用空气热能和太阳能集热后，通过换热器将集到的热量传递给第一水箱，控制器根据室温采集装置采集到的温度数据控制第一循环水泵与第二循环水泵的运行状态。其中，第一循环水泵用于将所述第一水箱中的水输送给所述室内热传递装置进行散热后流入所述第二水箱，以使室温升高；所述第二循环水泵用于将所述第二水箱中的水输送给所述室内热传递装置进行吸热后流入所述第一水箱，以使室温降低。在升高室温的过程中，由第一水箱进行供水，然后回水流入第二水箱中；在降低室温的过程中，由第二水箱供水，回水进入第一水箱中。上述过程中，供水与回水处于分开的状态，只有在满足预设条件时才会使用水流控制装置将所述第一水箱中的水输送到第二水箱或将所述第二水箱中的水输送到第一水箱，如此，可保证在升高室温的过程中，保证供水有一个较高的温度，而在降低室温的过程中，保证供水有一个较低的温度，以此来保证供水较佳的品质。

需要说明的是，上述水流控制装置可以为第一水泵和第二水泵，所述第一水泵用于将所述第一水箱的水直接输送到所述第二水箱；所述第二水泵用于将所述第二水箱中的水直接输送到所述第一水箱。另外，预设条件可以为预先设置的时间段，当当前时间在该时间段时，可以使用水流控制装置将所述第一水箱中的水输送到第二水箱或将所述第二水箱中的水输送到第一水箱；预设条件也可以为第一水箱的液位小于预设值或第二水箱的液位小与预设值，当第一水箱的液位小于预设值时，控制水流控制装置将第二水箱中的水输送到第一水箱中；当第二水箱的液位小于预设值时，控制水流控制装置将第一水箱中的水输送到第二水箱中。其中液位可以由设置在第一水箱及第二水箱中的液位传感器进行测量，并将第一水箱及第二水箱的液位数据发送给控制器。

其中，所述集热系统可以包括：

太阳能集热板6、与所述控制器相连接的空气源热泵7、换热介质循环泵8、室外环境检测装置；

用于控制换热介质进入空气源热泵的流入量的第一输入阀门9；

用于控制换热介质进入太阳能集热板的流入量的第二输入阀门10；

所述室外环境检测装置、所述第一输入阀门与所述第二输入阀门均与所述控制器相连接；所述室外环境检测装置用于检测室外温度与太阳辐射强度；

所述换热介质循环泵将换热介质从所述换热器中输送到空气源热泵和/或太阳能集热板进行吸热后再流入所述换热器中。

太阳能集热板用于收集太阳能，空气源热泵用于吸收空气中的热量，室外环境检测装置用于蒋策室外温度与太阳辐射强度。当太阳辐射强度较强时，比如白天，可以增大第二输入阀门的开度，增加流入太阳能集热板中换热介质的流量，进行集热；若太阳辐射强度较低时，比如阴天或夜间，可以增大第一输入阀门的开度，增加流入空气源热泵中换热介质的流量，吸收空气中的热量，以补足所需热量。其中，太阳能集热板可以设置在屋顶或其他空旷处，根据设置位置太阳辐射角度设置太阳能集热板的倾斜角度。

由此，就可以实现空气热源泵与太阳能集热板联动控制，提高集热效率，一定程度上满足供热需求。

需要说明的是，在上述集热过程中，可以首先利用太阳能集热板进行集热，当太阳能集热板无法满足供热需求时，再开启空气源热泵，两者同时集热。换热介质可以为制冷剂。

进一步地，如图1所示，还可以在第一水箱与第二水箱之间设置吸收式热泵12，该吸收式热泵可以具有两对出、入口，其中一对出入口与第一水箱相连接，另一对出入口与第二水箱相连接，以使吸收式热泵可以吸收第二水箱中水的热量并传递给第一水箱，进一步提高第一水箱中水的温度及降低第二水箱中水的温度。

另外，还可以在第一水箱中设置电加热设备，用来辅助加热。当太阳能集热板与空气源热泵均无法满足供热需求时，可以使用电加热设备对第一水箱中的水进行加热。

由于在运行过程中，循环的水在不断地蒸发，因此，可以在第二水箱上设置补水口13，以及时补充供能系统中的水。

室内热传递装置也可以由多种，对于供热而言，可以使用盘管14，判官可以设置在炕表面及墙壁上，用于散热，使室温升高。此过程中，第一循环水泵将第一水箱中的水输送到设置在炕表面及墙壁上的盘管中，水在盘管中流动的同时会进行散热，散热后的水再流入第二水箱中。

对于制冷而言，可以使用毛细管15，毛细管由于其设置密度大，当冷水在毛细管中流动时，冷量密度较在普通管道中流动要大，因此，可以将毛细管设置在屋顶，冷量可以自上而下充满房间。在此过程中，第二循环水泵将第二水箱中的水输送到设置在屋顶的毛细管中，水在毛细管中流动时会进行吸热，吸热后的水再流入第一水箱中。

另外，供能系统中还可以包括地埋管换热器16，如图1所示，所述地埋管换热器包括地埋管与设置在所述地埋管周围的相变材料；所述地埋管的一端与所述第一水箱相连接，另一端与所述第二水箱相连接。

地埋管换热器采用相变材料回填，相变材料是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。当运行过程为供热过程时，水经过地埋管时，相变材料会吸收热量并进行储存，在集热不足时可以通过相变材料进行放热，升高水温；当运行过程为制冷时，可以停止水流经地埋管，此时，相变材料会向周围不断散发热量，储存冷量，以便在制冷需求较大时使水流经地埋管，进一步降低水的温度。

另外，在第一水箱与所述换热器之间可以设置换热循环水泵，用于将上述第一水箱中的水输送到所述换热器进行换热后再流入所述第一水箱。以加快换热的进程。

需要说明的是，水流控制装置可以为第一水泵和第二水泵，所述第一水泵用于将所述第一水箱的水直接输送到所述第二水箱；所述第二水泵用于将所述第二水箱中的水直接输送到所述第一水箱。

下面，针对不同季节及时间对集热系统与供能系统的运行过程进行说明。

对于冬季的白天：

集热过程：太阳能集热板集热，加热循环水，热水储存在第一水箱中；若太阳能集热板集热量不够，开启空气源热泵集热，加热循环水，热水储存在第一水箱中；第一水箱中的高温水在白天预设时间段在地埋管中循环，此时相变材料储热；

供热过程：第一水箱中的热水供应到设置在墙壁上及炕表面的盘管中辐射供暖。其中第一水箱中的水可以供应生活热水。

对于冬季的夜间或与阴天：

集热过程：若夜间需要的热量较多，第一水箱与地埋管不能满足热需求，则运行空气源热泵进行集热；利用吸收式热泵，将第二水箱中的热量吸收并释放给第一水箱中的水，以提高供热水温度。

供热过程：地埋管中的水吸收相变材料放出的热量，同时从地下土壤集热，向室内供热；利用第一水箱中的高温水，实现盘管辐射供暖。

对于夏季的白天：

集热过程：夏季主要供冷，但是夏季的热水负荷较大，因此，太阳能集热板集热，若热量不足，空气源热泵集热，热量存储在第一水箱中；地埋管换热器白天没有水流经过，处于蓄冷状态；利用吸收式热泵，将第二水箱中的热量吸收并释放给第一水箱中的水，以降低第二水箱中的温度，用于供冷。

供冷过程：地埋管换热器与第二水箱中的循环低温水通入炕上的盘管和屋顶毛细管，用于对室内供冷，其中，地埋管首先相变供冷，然后地埋管从周围土壤收集冷量供应。

对于夏季的夜晚或阴天：

集热过程：利用吸收式热泵，将第二水箱中的热量吸收并释放给第一水箱中的水，以降低第二水箱中的温度，用于供冷；白天储存在第一水箱中的热量不足，空气源热泵工作集热。

供冷过程：地埋管换热器与第二水箱中的循环低温水通入炕上的盘管和屋顶毛细管，用于对室内供冷，其中，地埋管首先相变供冷，然后地埋管从周围土壤收集冷量供应。

需要说明的是，在第一水箱与地埋管换热器同时具备供热能力时，首先利用第一水箱进行供热，在第一水箱供热能力不足时，开启地埋管换热器供热。在第二水箱与地埋管换热器同时具备供冷能力时，首先利用第二水箱进行供冷，在第二水箱功能不足时，开启地埋管换热器供冷。因为第一水箱和第二水箱中的热能及冷能可以很方便地获得，而地埋管换热器长时间使用会出现地下土壤热失衡现象。

实施例二

请参阅图2，图2是本申请的实施例二提供的一种基于可再生能源的室温控制方法的流程示意图。

如图2所示，本实施例提供的基于可再生能源的室温控制方法包括：

步骤s21、获取室温采集装置采集的温度数据；

步骤s22、根据所述温度数据控制第一循环水泵及第二循环水泵的运行状态，以使所述第一循环水泵将第一水箱中的水输送给室内热传递装置进行散热后流入第二水箱，进而升高室温；以使所述第二循环水泵将第二水箱中的水输送给室内热传递装置进行吸热后流入第一水箱，进而降低室温。

进一步地，本方法还可以还包括：

获取室外环境检测装置检测的室外温度数据与太阳辐射强度数据；

根据所述室外温度数据与太阳辐射强度数据控制第一输入阀门与第二输入阀门的开度，以改变太阳能集热版与空气源热泵中换热介质的流量。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。