太阳能、热泵及燃气三种能源复合的热水系统的节能控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种太阳能、热栗及燃气三种能源复合的热水系统的节能控制方法。
【背景技术】
[0002]太阳能热水器是一种最经济、节能及环保的热水器，广泛应用于生产及生活热水供应，但太阳能热水器在使用中存在的一个最大的问题是阴雨天加热量不够。为解决这一问题，目前常用的方法是采用电加热辅助加热，但电加热属二次能源，一次能源利用率低，经济性和环保性均较差。太阳能、热栗、燃气均属于清洁能源，采用这三种加热方式进行组合是最节能、最经济的热水方式。目前其采用的控制方式是当太阳能热水器加热不能满足需要时优先启动热栗热水器辅助加热，当气温较低热栗热水器不能正常工作或不能达到所需热水温度时，启动燃气热水器辅助加热。由于热栗热水器运行的能效比与室外环境温度和水箱水温有关，也即在不同工况下开启热栗加热的经济性和环保性不同，同时燃气加热的成本也随地域和季节而变化，因此根据用户使用需求、气象条件和资源价格，对太阳能、热栗、燃气这三种热水方式组成的清洁能源复合热水系统进行优化控制，以达到节能、环保、经济的目的。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种在现有太阳能、热栗、燃气这三种热水方式组成的清洁能源复合热水系统的基础上，根据用户使用需求、气象条件和资源价格，对复合热水系统运行进行优化控制，以达到节能、环保、经济的目的太阳能、热栗及燃气三种能源复合的热水系统的节能控制方法。
[0004]为了达到上述目的，本发明是这样实现的，其是一种太阳能、热栗及燃气三种能源复合的热水系统的节能控制方法，其特征在于控制步骤如下:
(a)使用时，用户通过输入模块输入当地的电价、燃气价格、用水高峰时间tl及水温上限温度T3 ;如果用户没有通过输入模块输入当地的电价、燃气价格、用水高峰时间tl及水温上限温度T3，系统则默认上一次使用时的输入值；
(b)通过温度采集器实时采集室外温度传感器的室外环境温度T1和水箱传感器的水箱温度T2，在上午6:00-8:00开启第一循环水栗，太阳能热水器开始对水箱进行加热；
(c)微处理器根据上午7:00-11:00时间内通过太阳能热水器加热得到的热量情况和室外环境温度T1的变化情况，预测全天在用水高峰时间tl前太阳能热水器所能得到的热量和全天的室外环境温度T1的变化情况，并建立室外环境温度-时间函数关系式；
(d)微处理器根据全天所需的总热量和根据室外环境温度-时间函数关系式所预测的太阳能热水器加热所得到的热量，微处理器计算出需要通过热栗热水器或燃气热水器加热的辅助加热量；
(e)微处理器比较运行热栗热水器加热和燃气热水器加热的经济性，以最大能效比为目标值，微处理器根据热栗瞬时制热量-室外环境温度、水箱实际温度的函数关系式以及能效比-室外环境温度、水箱实际温度的函数关系式，计算出热栗热水器开机时间t2以及停机时水箱4的中间温度T4，从而计算出热栗热水器辅助加热所需的总用电量，并根据当地电价计算所需用电总成本，微处理器计算运行燃气热水器加热辅助加热所需总用气量，然后根据当地燃气价格计算所需燃气总成本；
(f)如运行热栗热水器加热更经济，在时间到达热栗热水器最佳开启时间t2时，热栗热水器和第二循环水栗开始运行，当水箱温度T2到达水箱中间温度T4时，热栗热水器和第二循环水栗停止运行，此后太阳能热水器和第一循环水栗继续独立运行至达到水温上限温度T3 ;如运行燃气热水器加热更经济，则在用户使用时直接开启燃气热水器和第三循环水栗加热。
[0005]在本技术方案中，当所述微处理器计算出采用燃气热水器辅助加热更经济时，辅助加热还可以采取热栗热水器和燃气热水器两段加热相结合的控制方式，即前段采用热栗热水器辅助加热，后段采用燃气热水器辅助加热，其控制步骤如下:
(a)微处理器进一步计算出相对燃气热水器加热成本低的热栗热水器加热可达到水箱的中间温度T4 ；
(b)微处理器计算出达到中间温度T4时热栗热水器最佳开启时间t2;
(c)在时间到达热栗热水器最佳开启时间t2时刻时，热栗热水器和第二循环水栗开始运行；
(d)当水箱温度T2到达中间温度T4时，热栗热水器和第二循环水栗停止运行，此后用户直接开启燃气热水器和第三循环水栗对水箱进行进一步加热至水温上限温度T3。
[0006]本发明与现有技术相比，具有如下优点:
(1)能预测全天太阳能加热所能得到的热量，尽可能的利用太阳能；
(2)热栗提前在最佳能效时间段工作，节能效果好；
(3)通过热栗加热和燃气加热的经济性对比，使辅助加热更经济。
【附图说明】
[0007]图1是本发明的控制流程框图；
图2是本发明的控制器的原理框图；
图3是本发明的结构原理图。
【具体实施方式】
[0008]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。
[0009]如图2所示，太阳能、热栗及燃气三种能源复合的热水系统包括太阳能热水器1、热栗热水器2、燃气热水器3、水箱4、控制器5、第一循环水栗6、第二循环水栗7及第三循环水栗8。太阳能热水器1、热栗热水器2及燃气热水器3可通过控制器5控制分别对水箱进行加热。
[0010]如图3所示，控制器5由温度采集器51、微处理器52、输入模块53以及室外环境温度传感器T1、水箱温度传感器T2组成。
[0011]现结合图1、图2及图3详细说明清洁能源复合热水系统节能控制方法，其是一种太阳能、热栗、燃气三种热水方式组合的复合热水系统节能控制方法，其步骤如下:
(a)使用时，用户通过输入模块53输入当地的电价、燃气价格、用水高峰时间tl及水温上限温度T3 ;如果用户没有通过输入模块53输入当地的电价、燃气价格、用水高峰时间tl及水温上限温度T3，系统则默认上一次使用时的输入值；过输入模块53为定量计算模块，用水高峰时间tl 一般为16:00-24:00内的某一时刻；
(b)通过温度采集器51实时采集室外温度传感器的室外环境温度T1和水箱传感器的水箱温度T2，在上午6:00-8:00开启第一循环水栗6，太阳能热水器1开始对水箱4进行加热；本实施例中，一般在7:00开启第一循环水栗6 ；
(c)微处理器52根据上午7:00-11:00时间内通过太阳能热水器1加热得到的热量情况和室外环境温度T1的变化情况，预测全天在用水高峰时间tl前太阳能热水器1所能得到的热量和全天的室外环境温度T1的变化情况，并建立室外