专利名称：一种多热源的温度控制方法
技术领域：
本发明属于新能源技术领域，涉及一种多热源利用方法，尤其是一种用于供应热 水的多热源的温度控制方法。
背景技术：
世界经济的现代化，得益于化石能源，如石油、天然气、煤炭与核裂变能的广泛的 投入应用。因而它是建筑在化石能源基础之上的一种经济。然而，由于这一经济的资源载 体将在21世纪上半叶迅速地接近枯竭。石油储量的综合估算，可支配的化石能源的极限， 大约为1180 1510亿吨，以1995年世界石油的年开采量33. 2亿吨计算，石油储量大约在 2050年左右宣告枯竭。天然气储备估计在131800 15四00兆立方米。若年开采量维持在 2300兆立方米，将在57 65年内枯竭。煤的储量约为5600亿吨。1995年煤炭开采量为 33亿吨，可以供应169年。铀的年开采量目前为每年6万吨，根据1993年世界能源委员会 的估计可维持到21世纪30年代中期。核聚变到2050年还没有实现的希望。化石能源与 原料链条的中断，必将导致世界经济危机和冲突的加剧，最终葬送现代市场经济。因而采用 可持续的能源就日益成为必要，进而目前在工程实际中大量出现了太阳能的利用，当然为 弥补使用的不足，往往还会把空气源热泵或电加热锅炉等作为辅助热源来使用，这样就带 来了多热源应用的实际问题，进而带来了多热源应用中的核心问题——温度的自动寻优控 制。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种多热源的温度控制方法， 该方法通过控制各种热源的工作，使各种热源能够协调运行，在有效利用绿色能源的同时， 使其他能源作为补充热能及时填补绿色能源供能不足的部分，保证整个系统运行稳定。本发明的目的是通过以下技术方案来解决的该种多热源的温度控制方法为对多热源提供的不同热源温度进行自动寻优控 制，控制的目标是满足设定的要求温度，从而在控制过程下使控制目标的温度不变；所述多 热源是太阳能、空气源热泵热水机组和电加热装置。进一步，上述控制目标是热水水箱，将热水水箱分别与太阳能热水循环系统、电加 热装置和空气源热泵热水机组连接，使热水水箱的进水口与自来水管连接，所述自来水水 管还给所述太阳能供水装置和空气源热泵热水机组供应自来水；设置控制器，所述控制器 分别控制太阳能供水装置、空气源热泵热水机组和电加热装置，控制器通过液位检测装置 和温度监测装置监视热水水箱的液位和水温，控制方法如下1)水箱温度降低后的再加热控制水箱热水由于长时间没有使用，当水箱水温低于设定温度5°C时，控制器启动太阳 能热水循环系统，达到设定温度后停止，如超过时间Tl，所述太阳能热水循环系统仍未停 止，则启动空气源热泵热水机组的空气热源泵和其对应的再循环加热泵进行循环加热，如超过时间T2前述所有循环仍未停止，则启动电加热装置的电加热循环加热泵和电加热器 进行加热，直至达到水箱设定温度时停止；2)太阳能集热器与水箱之间温差控制热水水箱的热水由于长时间没有使用，当太阳能热水循环系统的太阳能集热器温 度与水箱温度温差达到8°C时，启动太阳能再循环加热系统，温差达到3°C时停止；3)太阳能集热器防冻保护控制热水水箱的热水由于长时间没有使用，当太阳能集热器温度降到5°C时，防冻保护 动作，启动太阳能热水循环系统，太阳能集热器温度达到10°c时停止；如果温度继续降低 低于4°C时，启动太阳能电伴热带，达到12°c电伴热带自动停止。进一步的，将上述热水水箱上由上至下设置液位刻度为液位一、液位二、液位三、 液位四和液位五，根据热水水箱的实际液位控制如下(1)当热水水箱的液位达到液位一时，停止对热水水箱的所有补水，只进行所述 1)至3)的控制操作；(2)当热水水箱液位降到达到液位二时，利用顶水电动阀向太阳能集热器进行顶 水控制当热水水箱的液位降到液位二同时太阳能集热器水温达到设定温度时，顶水电动 阀打开，向水箱顶进热水，当集热器水温低于设定温度5°C时，停止顶水，依上述控制进行循 环，直至水箱液位达到液位一；(3)当热水水箱液位降到液位三时，太阳能集热器继续按照步骤(2)工作；此时空 气源热泵热水机组的空气热源泵启动，空气热源泵增压泵启动，向空气热源泵进行顶水控 制，当空气热源泵水温达到设定温度时，向热水水箱顶进热水，当空气热源泵水温低于设定 温度5°C时，停止顶水，依上述控制进行循环，直至热水水箱液位达到液位一时，停止上述所 有顶水控制；(4)当热水水箱液位降到液位四时，在继续进行步骤(2)和步骤(3)的同时；此时 启动电加热装置并向热水水箱补充热水，当热水水箱温度达到设定温度同时液位高于液位 四时，停止电加热装置，当热水水箱的液位降至液位四时重复上述控制；(5)当热水水箱液位降到液位五时，所有与热水水箱相连接的出水水泵停止工作， 防止热水水箱抽空。本发明具有以下有益效果本发明的多热源的温度控制方法能够有效利用绿色能源即太阳能，并且在太阳能 供能不能满足需求时，能够及时使空气源热泵热水机组和电加热装置根据控制条件补上， 从而在保证整个系统运行稳定的同时，能够极大的节省能源。
图1为本发明实施例中的一种设备连接关系示意图；图2为本发明的热水水箱液位控制示意图。
具体实施例方式本发明的该种多热源的温度控制方法是对多热源即太阳能、空气源热泵热水机组和电加热装置提供的不同热源温度进行自动寻优控制，控制的目标是满足设定的要求温 度，从而在控制过程下使控制目标的温度不变。具体为将上述控制目标设定为热水水箱，将热水水箱分别与太阳能热水循环系统、电加 热装置和空气源热泵热水机组连接，使热水水箱的进水口与自来水管连接，自来水水管还 给太阳能供水装置和空气源热泵热水机组供应自来水；设置控制器，控制器分别控制太阳 能供水装置、空气源热泵热水机组和电加热装置，控制器通过液位检测装置和温度监测装 置监视热水水箱的液位和水温，控制方法如下1)水箱温度降低后的再加热控制水箱热水由于长时间没有使用，当水箱水温低于设定温度5°C时，控制器启动太阳 能热水循环系统，达到设定温度后停止，如超过时间Tl，所述太阳能热水循环系统仍未停 止，则启动空气源热泵热水机组的空气热源泵和其对应的再循环加热泵进行循环加热，如 超过时间T2前述所有循环仍未停止，则启动电加热装置的电加热循环加热泵和电加热器 进行加热，直至达到水箱设定温度时停止；2)太阳能集热器与水箱之间温差控制热水水箱的热水由于长时间没有使用，当太阳能热水循环系统的太阳能集热器温 度与水箱温度温差达到8°C时，启动太阳能再循环加热系统，温差达到3°C时停止；3)太阳能集热器防冻保护控制热水水箱的热水由于长时间没有使用，当太阳能集热器温度降到5°C时，防冻保护 动作，启动太阳能热水循环系统，太阳能集热器温度达到10°c时停止；如果温度继续降低 低于4°C时，启动太阳能电伴热带，达到12°c电伴热带自动停止。本发明的控制方法还可以结合热水水箱的液位进行联合控制，以下本发明结合附 图给出一种最佳实施例来加以说明图1是一种实现本发明控制方法的多热源联合供热系统的设备连接示意图，其包 括控制器1、热水水箱2、太阳能热水循环系统3、电加热装置4和空气源热泵热水机组5。其 中太阳能热水循环系统3、电加热装置4和空气源热泵热水机组5通过管道与热水水箱1分 别连接形成加热循环回路；热水水箱1的进水口连接有用以供水的自来水管6，自来水管6 同时为太阳能热水循环系统3和空气源热泵热水机组5供水；热水水箱1上设有与所述控 制器1连接的水位监测装置和温度监测装置；控制器1还分别通过控制线路与太阳能热水 循环系统3、电加热装置4和空气源热泵热水机组5连接。图中的太阳能热水循环系统3包 括太阳能集热器3. 1、太阳能水泵3. 2和太阳能电动阀3. 3 ；太阳能电动阀3. 3的进水端连 接自来水管6，其出水端连接至太阳能集热器3. 1的入水口 ；太阳能集热器3. 1的出水口连 接至热水水箱2 ；太阳能水泵3. 2的进水端连接至热水水箱2内，太阳能水泵3. 2的出水端 连接至太阳能集热器3. 1的入水口，太阳能水泵3. 2接收来自控制器1的控制；太阳能电动 阀3. 3通过控制线路连接至控制器1 ；控制器1还通过控制线路连接太阳能集热器3. 1用 以监测其温度。电加热装置4包括电加热器4. 1和电加热泵4. 2 ；电加热泵4. 2的进水端连接至热 水水箱2，电加热泵4. 2的出水端连接至电加热器4. 1的入水口，电加热泵4. 2的出水口接 回热水水箱2 ；电加热器4. 1和电加热泵4. 2分别通过控制线路接受控制器1的控制。空 气源热泵热水机组5主要包括有水箱5. 1、第一水泵5. 2、第二水泵5. 3和电动阀5. 4。其中水箱5. 1通过管路以及设置在该段管路上的电动阀5. 4连接至热水水箱2，水箱5. 1的进水 端通过管路同时连接第一水泵5. 2和第二水泵5. 3的出水端，第二水泵5. 3的进水端连接 通过电动阀5. 4连接自来水管6。第一水泵5. 2的进水端通过管路连接在热水水箱2的下 端出水口。在第一水泵5. 2与热水水箱2之间的管路上还可以设置另一进水管路，在该管 路上设置用于进水的第三水泵5. 5。本发明中，第一水泵5. 2、第二水泵5. 3、第三水泵5. 5 以及电动阀5. 4的控制端分别通过控制线路连接至控制器1。以上所有设备的控制均可以切换至手动运行，实现手动、自动无扰切换。以下结合图1的具体设备连接结构，基于以上本发明的控制方法，根据热水水箱 的液位对水箱进行控制。首先，如图2所示，在热水水箱上由上至下设置液位刻度为液位一、液位二、液位 三、液位四和液位五，根据热水水箱的实际液位控制如下(1)当热水水箱液位达到液位一时，所有补水、顶水控制停止，只进行以下子项控 制1)热水水箱温度降低后的再加热控制；热水水箱热水由于长时间没有使用，当水箱水温低于设定温度5°C时，启动太阳能 再循环加热系统，达到设定温度后停止，如超过时间Tl上述循环仍未停止，则启动空气热 源泵和其对应的再循环加热泵进行循环加热，如超过时间T2前述所有循环仍未停止，则启 动电加热循环加热泵和电加热器进行加热，直至达到水箱设定温度时停止。2)太阳能集热器与热水水箱之间温差控制；热水水箱热水由于长时间没有使用，当集热器温度与水箱温度温差达到8°C时，启 动太阳能再循环加热系统，温差达到3°C时停止。2)太阳能集热器防冻保护控制；热水水箱的热水由于长时间没有使用，当集热器温度降到5°C时，防冻保护动作， 启动太阳能再循环加热系统，集热器温度达到10°C时停止；如果温度继续降低低于4°C时， 启动电伴热带，达到12°C电伴热带自动停止。(2)当热水水箱液位降到液位二时，利用顶水电动阀向太阳能集热器进行顶水控 制；集热器定温顶水控制；当液位降到液位二，同时集热器水温达到设定温度时，顶水电动阀打开，向水箱顶 进热水，当集热器水温低于设定温度5°C时，停止顶水，依上述控制进行循环，直至水箱液位 达到液位一时，停止上述控制。(3)水箱液位降到液位三时，太阳能集热器继续按照步骤(2)工作，此时空气源热 泵热水机组的空气热源泵启动，空气热源泵增压泵启动，顶水电动阀打开向空气热源泵进 行顶水控制(由于集热器出力不足或者用水量过大，因此造成液位降到3)；空气热源泵定温顶水控制具体如下(此时集热器定温顶水控制仍然继续)液位降到液位三，启动空气热源泵，当空气热源泵水温达到设定温度时，顶水电动 阀打开，向水箱顶进热水，当空气热源泵水温低于设定温度5°C时，停止顶水，依上述控制进 行循环，直至热水水箱液位达到液位一时，停止上述所有顶水控制。(4)当热水水箱液位降到液位四时，电加热装置形成的电加热循环控制启动，水箱
7补水电动阀打开向水箱进行补水循环加热控制(由于集热器、空气热源泵出力不足或者用 水量过大，因此造成液位降到液位四)；电加热补水循环加热控制(此时集热器、空气热源泵定温顶水控制仍然继续)；当液位降到液位四时，启动电加热装置的电加热循环泵以及电加热器，启动补水 电动阀将热水水箱液位补充至液位三时补水电动阀关闭停止，热水水箱温度达到设定温 度同时液位高于液位四时，停止电加热器，停止电加热循环泵，降至液位四时重复上述控制 (此时集热器、空气热源泵定温顶水控制仍然继续)，直至水箱液位达到液位四时，停止上 述所有顶水控制。(5)热水水箱液位降到液位五时，所有与热水水箱相连接的水泵停止工作，防止水 泵抽空保护控制；由以上控制方法可知，在本发明中，太阳能与空气热源泵作为正常加热热源，而电 锅炉是作为辅助热源。
权利要求
1.一种多热源的温度控制方法，其特征在于对多热源提供的不同热源温度进行自动 寻优控制，控制的目标是满足设定的要求温度，从而在控制过程下使控制目标的温度不变； 所述多热源是太阳能、空气源热泵热水机组和电加热装置。
2.根据权利要求1所述的多热源的温度控制方法，其特征在于所述控制目标是热水 水箱，将热水水箱分别与太阳能热水循环系统、电加热装置和空气源热泵热水机组连接，使 热水水箱的进水口与自来水管连接，所述自来水水管还给所述太阳能供水装置和空气源热 泵热水机组供应自来水；设置控制器，所述控制器分别控制太阳能供水装置、空气源热泵热 水机组和电加热装置，控制器通过液位检测装置和温度监测装置监视热水水箱的液位和水 温，控制方法如下1)热水水箱温度降低后的再加热控制热水水箱热水由于长时间没有使用，当水箱水温低于设定温度5°C时，控制器启动太 阳能热水循环系统，达到设定温度后停止，如超过时间Tl，所述太阳能热水循环系统仍未停 止，则启动空气源热泵热水机组的空气热源泵和其对应的再循环加热泵进行循环加热，如 超过时间T2前述所有循环仍未停止，则启动电加热装置的电加热循环加热泵和电加热器 进行加热，直至达到水箱设定温度时停止；2)太阳能集热器与水箱之间温差控制热水水箱的热水由于长时间没有使用，当太阳能热水循环系统的太阳能集热器温度与 水箱温度温差达到8°C时，启动太阳能再循环加热系统，温差达到3°C时停止；3)太阳能集热器防冻保护控制热水水箱的热水由于长时间没有使用，当太阳能集热器温度降到5°C时，防冻保护动 作，启动太阳能热水循环系统，太阳能集热器温度达到10°C时停止；如果温度继续降低低 于4°C时，启动太阳能电伴热带，达到12°C电伴热带自动停止。
3.根据权利要求2所述的多热源的温度控制方法，其特征在于在所述热水水箱上由 上至下设置液位刻度为液位一、液位二、液位三、液位四和液位五，根据热水水箱的实际液 位控制如下(1)当热水水箱的液位达到液位一时，停止对热水水箱的所有补水，只进行所述1)至 3)的控制操作；(2)当热水水箱液位降到达到液位二时，利用顶水电动阀向太阳能集热器进行顶水控制当热水水箱的液位降到液位二同时太阳能集热器水温达到设定温度时，顶水电动阀打 开，向水箱顶进热水，当集热器水温低于设定温度5°C时，停止顶水，依上述控制进行循环， 直至水箱液位达到液位一；(3)当热水水箱液位降到液位三时，太阳能集热器继续按照步骤(2)工作；此时空气源 热泵热水机组的空气热源泵启动，空气热源泵增压泵启动，向空气热源泵进行顶水控制，当 空气热源泵水温达到设定温度时，向热水水箱顶进热水，当空气热源泵水温低于设定温度 5°C时，停止顶水，依上述控制进行循环，直至热水水箱液位达到液位一时，停止上述所有顶 水控制；(4)当热水水箱液位降到液位四时，在继续进行步骤( 和步骤(3)的同时；此时启 动电加热装置并向热水水箱补充热水，当热水水箱温度达到设定温度同时液位高于液位四时，停止电加热装置，当热水水箱的液位降至液位四时重复上述控制；(5)当热水水箱液位降到液位五时，所有与热水水箱相连接的出水水泵停止工作，防止 热水水箱抽空。
全文摘要
本发明公开了一种多热源的温度控制方法，该控制方法对多热源即太阳能、空气源热泵热水机组和电加热装置提供的不同热源温度进行自动寻优控制，控制的目标是满足设定的要求温度，从而在控制过程下使控制目标的温度不变。本发明的多热源的温度控制方法能够有效利用绿色能源即太阳能，并且在太阳能供能不能满足需求时，能够及时使空气源热泵热水机组和电加热装置根据控制条件补上，从而在保证整个系统运行稳定的同时，能够极大的节省能源。
文档编号F24D17/02GK102095221SQ201110047899
公开日2011年6月15日 申请日期2011年2月28日 优先权日2011年2月28日
发明者严彩球, 徐方军 申请人:徐方军, 陕西盛田能源服务有限公司