专利名称：热泵与燃气热水器组合的优化控制方法
技术领域：
本发明涉及一种热泵与燃气热水器组合的优化控制方法。
背景技术：
热泵热水器因其具有节能、环保及安全等优点，广泛应用于生产及生活热水供应。但热泵热水器应用中面临的一个主要问题是当环境温度较低时，其供热量不足且能效比下降。为解决供热量不足的问题，目前采取的主要措施之一是燃气辅助加热方式。目前，燃气辅助热泵热水系统运行控制的主要方式是热泵热水器用户设定使用温度后，热泵热水器始终处于待机状态，当热泵热水器水箱温度低于设定温度时，热泵热水器运行，当水箱温度达到设定温度时，热泵热水器停止运行。当用户使用热水时，如水箱温度未达到设定温度，开启燃气热水器进行加热。采用这种控制方式存在两个方面的问题一是由于全天室外环境温度变化较大，热泵热水器在不同温度时间段的能效比相差较大，如昼夜温差在10°c时，热泵热水器在最高温度时间段运行时的能效比在最低温度时间段运行时的能效高30%左右，显然采用上述控制方式未能使热泵热水器选择在每天能效最高的时间段运行，其节能效果有待进一步提高；二是由于全年空气源热泵能效比变化较大，而当热泵能效比低于2. 5以下时，直接使用燃气加热会更经济，显然采用上述控制方式上从运行经济性考虑也有待改进。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种热泵与燃气热水器组合的节能控制方法，可根据热水器设定温度、水箱实际温度以及室外环境温度，选择热水器加热能源方式以及最佳开启时间段，使热水器处于经济、高效运行状态。为了达到上述目的，本发明是这样实现的，其是一种热泵与燃气热水器组合的优化控制方法，其特征在于步骤如下
(a)当组合热水器通电时，用户通过输入模块输入当地电价和燃气价格，设定用水高峰时间tl、水温上限温度T3及水温下限温度T4 ；
(b)热泵系统实时检测并通过温度采集器采集到室外环境温度传感器Tl和水箱温度传感器T2的温度值；
(c)微处理器根据用水上限温度T3与当前水箱温度T2，计算加热所需总热量；
Cd)微处理器根据根据内置的室外环境温度-时间函数关系式以及热泵热水器瞬时制热量、能效比与室外环境温度、水箱实际温度的关系式，自动计算运行热泵系统所需总用电量以及最佳开启时间t2 ；
(e)微处理器根据运行热泵系统所需总用电量及当地电价计算所需用电总成本；
(f)微处理器自动计算运行燃气加热所需燃气总用量，然后根据当地燃气价格计算所需燃气总成本；
(g)微处理器比较运行热泵系统加热和燃气系统加热的经济性； (h)如运行热泵系统加热更经济，在时间到达热泵系统最佳开启时间t2时，微处理器输出运行热泵系统信号，热泵系统开始运行；
(i)当水箱温度T2到达设定温度上限温度T3时，热泵系统停止运行；
(j)在热泵系统停止运行后，由于水箱自然散热或设定用水高峰时间前少量用水导致水箱温度T2降低到水箱设定温度下限温度T4时，热泵系统(3)自动开启，直到达到水箱设定温度上限温度T3 ；
(k)如运行燃气系统加热更经济，则在用户使用时直接开启燃气系统加热。当所述微处理器计算出运行燃气系统加热更经济时，还可以采取热泵系统和燃气系统两段加热相结合的控制方式，其控制步骤如下
(a)微处理器计算出运行燃气系统加热更经济时，可以进一步计算出相对燃气系统加热经济的热泵系统可达到的最高中间水箱温度T5 ；
(b)微处理器计算出达到最高中间水箱温度T5时热泵系统最佳开启时间t3；
(c)在时间到达热泵系统最佳开启时间t3时刻时，微处理器输出运行热泵系统信号，热泵系统开始运行；
Cd)当水箱温度T2到达最高中间水箱温度T5时，热泵系统停止运行；
Ce)在用户使用时直接开启燃气系统对水箱温度为T5的热水进行进一步加热至所需温度。所述输入模块为键盘或触摸屏。本发明与现有技术相比，具有如下优点
(I)组合热水器能自动比较运行热泵系统加热和燃气加热的经济性使热水器处于经济运行状态。(2)热泵系统能自动计算最佳运行时间段并自动启动，使热泵系统在全天能效最高的时间段运行，因而节能效果更佳。
图1是本发明实施的控制原理框图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。如图1所示，其是一种热泵与燃气热水器组合的优化控制方法，其特征在于步骤如下
(a)当组合热水器通电时，用户通过输入模块5输入当地电价和燃气价格，设定用水高峰时间tl (tl 一般为16:00-24:00内的某一时刻)、水温上限温度T3及水温下限温度T4 ；
(b)热泵系统实时检测并通过温度采集器I采集到室外环境温度传感器Tl和水箱温度传感器T2的温度值；
(c)微处理器2根据用水上限温度T3与当前水箱温度T2(在10:00前)，计算加热所
需总热量；
Cd)微处理器2根据内置的室外环境温度-时间函数关系式以及热泵热水器瞬时制热量、能效比与室外环境温度、水箱实际温度的关系式，自动计算运行热泵系统3所需总用电量以及最佳开启时间t2 ；
(e)微处理器2根据运行热泵系统3所需总用电量及当地电价计算所需用电总成本；Cf)微处理器2自动计算运行燃气加热所需燃气总用量，然后根据当地燃气价格计算所需燃气总成本；
(g)微处理器2比较运行热泵系统3加热和燃气系统4加热的经济性；
(h)如运行热泵系统3加热更经济，在时间到达热泵系统3最佳开启时间t2时，微处理器2输出运行热泵系统信号，热泵系统3开始运行；
(i)当水箱温度T2到达设定温度上限温度T3时，热泵系统3停止运行；
(j)在热泵系统3停止运行后，由于水箱自然散热或设定用水高峰时间前少量用水导致水箱温度T2降低到水箱设定温度下限温度T4时，热泵系统3自动开启，直到达到水箱设定温度上限温度T3 ；
(k)如运行燃气系统4加热更经济，则在用户使用时直接开启燃气系统加热。在本实施例中，当所述微处理器2计算出运行燃气系统4加热更经济时，还可以采取热泵系统3和燃气系统4两段加热相结合的控制方式，其控制步骤如下
(a)微处理器2计算出运行燃气系统4加热更经济时，可以进一步计算出相对燃气系统4加热经济的热泵系统3可达到的最高中间水箱温度T5 ；
(b)微处理器2计算出达到最高中间水箱温度T5时热泵系统3最佳开启时间t3；
(c)在时间到达热泵系统3最佳开启时间t3时刻时，微处理器2输出运行热泵系统3信号，热泵系统3开始运行；
(d)当水箱温度T2到达最高中间水箱温度T5时，热泵系统3停止运行；
(e)在用户使用时直接开启燃气系统4对水箱温度为T5的热水进行进一步加热至所需温度。在本实施例中，所述输入模块5为键盘或触摸屏。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换及变形，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求
1.一种热泵与燃气热水器组合的优化控制方法，其特征在于步骤如下Ca)当组合热水器通电时，用户通过输入模块(5)输入当地电价和燃气价格，设定用水高峰时间tl、水温上限温度T3及水温下限温度T4 ；(b)热泵系统实时检测并通过温度采集器(I)采集到室外环境温度传感器Tl和水箱温度传感器T2的温度；(c)微处理器(2)根据用水上限温度T3与当前水箱温度T2，计算加热所需总热量；Cd)微处理器(2)根据内置的室外环境温度-时间函数关系式以及热泵热水器瞬时制热量、能效比与室外环境温度、水箱实际温度的关系式，自动计算运行热泵系统(3)所需总用电量以及最佳开启时间t2 ；(e)微处理器(2)根据运行热泵系统(3)所需总用电量及当地电价计算所需用电总成本；(f)微处理器(2)自动计算运行燃气加热所需燃气总用量，然后根据当地燃气价格计算所需燃气总成本；(g)微处理器(2)比较运行热泵系统(3)加热和燃气系统(4)加热的经济性；(h)如运行热泵系统(3)加热更经济，在时间到达热泵系统(3)最佳开启时间t2时，微处理器(2)输出运行热泵系统信号，热泵系统(3)开始运行；(i)当水箱温度T2到达设定温度上限温度T3时，热泵系统(3)停止运行；(j)在热泵系统(3)停止运行后，由于水箱自然散热或设定用水高峰时间前少量用水导致水箱温度T2降低到水箱设定温度下限温度T4时，热泵系统(3)自动开启，直到达到水箱设定温度上限温度T3 ；(k)如运行燃气系统(4)加热更经济，则在用户使用时直接开启燃气系统加热。
2.根据权利I根据所述的热泵与燃气热水器组合的优化控制方法，其特征在于当所述微处理器(2)计算出运行燃气系统(4)加热更经济时，还可以采取热泵系统(3)和燃气系统(4)两段加热相结合的控制方式，其控制步骤如下(a)微处理器(2)计算出运行燃气系统(4)加热更经济时，可以进一步计算出相对燃气系统(4)加热经济的热泵系统(3)可达到的最高中间水箱温度T5 ；(b)微处理器(2)计算出达到最高中间水箱温度T5时热泵系统(3)最佳开启时间t3；(c)在时间到达热泵系统(3)最佳开启时间t3时刻时，微处理器(2)输出运行热泵系统(3)信号，热泵系统(3)开始运行；Cd)当水箱温度T2到达最高中间水箱温度T5时，热泵系统(3)停止运行；(e)在用户使用时直接开启燃气系统(4)对水箱温度为T5的热水进行进一步加热至所需温度。
3.根据权利I根据所述的热泵与燃气热水器组合的优化控制方法，其特征在于所述输入模块(5)为键盘或触摸屏。
全文摘要
本发明涉及一种热泵与燃气热水器组合的优化控制方法，其特征在于步骤为用户通过输入模块输入当地电价和燃气价格，设定用水高峰时间t1、水温上限温度T3及水温下限温度T4；热泵系统实时检测并通过温度采集器采集到室外环境温度传感器T1和水箱温度传感器T2的温度；微处理器自动计算运行热泵系统所需总用电量以及最佳开启时间t2并根据运行热泵系统所需总用电量及当地电价计算所需用电总成本等；当水箱温度T2到达设定温度上限温度T3时，热泵系统停止运行；在热泵系统停止运行后，由于水箱自然散热或设定用水高峰时间前少量用水导致水箱温度T2降低到水箱设定温度下限温度T4时，热泵系统自动开启，直到达到水箱设定温度上限温度T3。热泵系统能在全天能效最高的时间段运行，节能效果更佳。
文档编号F24H9/20GK102997443SQ20121048479
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者金波, 徐言生, 麦奕昌, 钟家淞, 邹时智, 欧阳文 申请人:顺德职业技术学院