[发明专利]热泵与太阳能热水器组合系统中太阳能得热量预测控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热泵与太阳能热水器组合系统中太阳能得热量预测控制方法。

背景技术

空气源热泵热水器辅助太阳能热水器具有节能和环境适应性强的优点，在生活热水供应中得到了越来越广泛的应用。空气源热泵热水器与太阳能热水器组合中传统的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，或者是人工提前开启或在某一固定时间提前开启。采用上述控制方法的主要问题是由于空气源热泵热水器的能效比随室外环境温度升高而升高，但随水箱水温升高而降低，如以日常用水高峰在18时以后为例，其室外环境温度一般比午间最高温度低5～8℃，而午间的水箱水温也比较低。为此，发明专利“热泵与太阳能热水器组合的节能控制方法（ZL201210485068.4）”中提出了通过对太阳能热水器全天得热量进行预测，在午间气温较高的时段提前开启热泵热水器补充加热的技术方案。但由于每天气象条件都不相同，如何准确预测太阳能热水器全天所能提供的热量是实施的关键。

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太阳能热水器组合系统中太阳能得热量预测控制方法，其基于神经网络算法，能根据历史太阳能辐射数据和使用当天前几小时的水箱实际得热量，预测未来某段时间水箱的有效得热量，从而确定所需热泵热水器辅助加热量以及热泵热水器最佳的开机时间及总的运行时间，实现系统运行节能目的。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的，其是一种热泵与太阳能热水器组合系统中太阳能得热量预测控制方法，其特征在于热泵与太阳能热水器包括热泵热水器、热泵循环水泵、储水箱、太阳能循环水泵、太阳能热水器、储水箱水温传感器、环境温度传感器及控制器；所述储水箱水温传感器感应的温度为储水箱的水温，所述环境温度传感器感应的温度为环境温度，所述控制器预测太阳能热水器得热量的方法步骤如下：

（一）影响组合系统中的有效得热量的因素主要有太阳能辐照量和环境温度，将太阳能辐照量、环境温度因素对热泵与太阳能热水器组合系统得热量的影响综合表述为储水箱的有效得热量，在给定储水箱容积的情况下，通过储水箱水温传感器测量的温升即可以得到组合系统的有效得热量；

（二）建立储水箱的温升ΔT随时间t、单位时间内太阳辐射平均值I_a、平均环境温度T_hP及储水箱初始温度T_C变化的函数式ΔT= ƒ (t, I_a, T_C, T_hP)；

（三）根据历史逐时太阳辐射序列与平均环境温度参数建立神经网络模型，采集使用当日开始预测的前2～6个小时热水系统运行时储水箱温升实时情况和平均环境温度作为网络输入，将网络模型输出的储水箱温升预测值置入到控制器，经过数学计算得到储水箱的总的温升值ΔT′。

（四）预测的储水箱的总的温升值ΔT′与初始水温T_C之和即为预测得到的储水箱的最终温度T_Z，用户设定水温T_S与最终温度T_Z之差△T″,即△T″= T_S -T_Z为需要热泵热水器辅助加热的热量，热泵热水器在全天环境温度较高时提前启动运行即一般为中午12:00，当热泵热水器完成辅助加热的这一部分热量即通过热泵热水器运行温升达到△T″后停止运行。

本发明与现有技术相比的优点为：对气象条件变化较大时的太阳能有效得热量预测更准确，热泵热水器运行时间段的能效比更高，系统节能效果明显。

附图说明

图1是本发明的系统原理图。

具体实施方式

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。