CN100587357C - 一种与太阳能配合的专用热泵热水器的启停控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能热泵热水器技术领域，特别涉及一种与太阳能配合的专用热泵热水器的启停控制方法，通过一个环境温度传感器实时检测环境温度T环，由第(m-1)天的T环计算出第(m-1)天的平均温度T平均，由第(m-1)天的平均温度T平均确定第m天的天气属于夏季、冬季或过渡季节；通过一个热水温度传感器实时检测保温水箱中的热水温度T热；T热与热水设定温度Tfh比较，在不同季节、不同时间点以不同的差值确定压缩机的启停。本发明具有大大加长的热泵热水器可辅助加热运行的时间、可大幅度降低热泵热水器的加热功率配置，提高设备利用效率、降低初投资和降低初投资中的金属等资源消耗、可起到错峰用电的效果的优点。
Description
技术领域：
本发明涉及太阳能热泵热水器技术领域，特别涉及一种与太阳能配合的专用热泵热水器的启停控制方法。
背景技术：
现有的太阳能热水系统需要辅助加热才能保证全年正常使用，目前可用的太阳能辅助加热系统有燃油、燃气等锅炉辅助、电辅助和热泵热水器辅助。
锅炉辅助和电辅助的启停控制一般是在下午的某个时间点检测热水温度是否达到设定值；若达到设定值则辅助加热系统不启动，若未达到设定值则辅助加热系统启动。相对于锅炉，热泵热水器的加热功率一般较小；若需加大加热功率，则需相应地加大或增多设备。若采用锅炉的控制方法控制热泵热水器辅助加热的启停，则热泵热水器的加热功率需满足冬季在14:00～17:00内把所需要的水量加热到设定温度。若在白天多时段定时检测水温来控制设备的启停，则热泵热水器的加热功率需满足冬季在9:00～17:00把所需要的水量加热到设定温度。上述两种控制方法都存在热泵热水器配置过大、利用效率低问题，造成自然资源的不合理消耗。
发明内容：
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种大大加长的热泵热水器可辅助加热运行的时间、可大幅度降低热泵热水器的加热功率配置，提高设备利用效率、降低初投资和降低初投资中的金属等资源消耗、可起到错峰用电的效果的与太阳能配合的专用热泵热水器的启停控制方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种与太阳能配合的专用热泵热水器的启停控制方法，其特征在于其通过以下方法来实现热泵热水器的启停控制：
通过一个环境温度传感器实时检测环境温度T环，由第(m-1)天的T环计算出第(m-1)天的平均温度T平均，由第(m-1)天的平均温度T平均确定第m天的天气属于夏季、冬季或过渡季节；
通过一个热水温度传感器实时检测保温水箱中的热水温度T热；T热与热水设定温度Tfh比较，在由第(m-1)天的平均温度T平均所确定的第m天的天气所属的不同季节、不同时间点以不同的差值确定压缩机的启停。
所述由T平均确定第m天的天气属于夏季、冬季或过渡季节的方法为：T平均≥25℃为夏季，25℃＞T平均≥20℃为过渡季节，T平均＜20℃为冬季。
所述在由第(m-1)天的平均温度T平均所确定的第m天的天气所属的不同季节、不同时间点以不同的差值确定压缩机的启停的方法为：
冬季：(A)在00:00检测T热，当T热＜Tfh-6℃时，启动压缩机制热直至T热≥Tfh-16℃；(B)在10:00、12:00、14:00、16:00分别检测T热并与Tfh比较，以不同的温差值确定压缩机的启停；
过渡季节：(A)在00:00检测T热，当T热＜Tfh-23℃时，启动压缩机制热直至T热≥Tfh-23℃；(B)在10:00、12:00、14:00、16:00分别检测T热并与Tfh比较，以不同的温差值确定压缩机的启停；
夏季：(A)在00:00检测T热，当T热＜Tfh-30℃时，启动压缩机制热直至T热≥Tfh-30℃；(B)在10:00、12:00、14:00、16:00分别检测T热并与Tfh比较，以不同的温差值确定压缩机的启停；
每天的17:00～00:00，当T热＜Tfh-5℃时启动压缩机制热，当T热≥Tfh-2℃时停止压缩机运行。
有益效果为：采用与太阳能配合的专用热泵热水器的启停控制方法，则热泵热水器的加热功率只需满足冬季在00:00～17:00内把所需要的水量加热到设定温度即可。显然，该启停控制方法大大加长的热泵热水器可辅助加热运行的时间，可大幅度降低热泵热水器的加热功率配置，提高设备利用效率，降低初投资和降低初投资中的金属等资源消耗，同时冬季和过渡季节设备在低谷电价时段会启动运行，可起到错峰用电的效果。
具体实施方式：
下面对本发明作进一步的说明，一种与太阳能配合的专用热泵热水器的启停控制方法，控制器配置有一个环境温度传感器、一个热水温度传感器，控制器需有24小时制的时钟功能。由所检测到的环境温度确定当前所属的季节和所要制取的热水温度；设备根据不同的季节采取不同的运行方式。
通过一个环境温度传感器实时检测环境温度T环，由第(m-1)天的T环计算出第(m-1)天的平均温度T平均，由第(m-1)天的平均温度T平均确定第m天的天气属于夏季、冬季或过渡季节并自动设定所要热水制取所要达到的温度Tfh。当T平均≥25℃时为夏季，此时默认Tfh＝50℃；当25℃＞T平均≥20℃时为过渡季节，此时默认Tfh＝53℃；
当T平均＜20℃时为冬季，此时默认Tfh＝55℃。Tfh值可手动设置，同时各季节Tfh的默认值也可手动更改。
通过一个热水温度传感器实时检测保温水箱中的热水温度T热。T热与热水设定温度Tfh进行比较，在由第(m-1)天的平均温度T平均所确定的第m天的大气所属的不同季节、不同时间点以不同的差值确定压缩机的启停。
实时检测外界环境温度T环，然后根据第(m-1)天所检测到的外界环境温度，在第m大的00:00计算出第(m-1)天的环境温度平均值T平均，T平均由下列公式得出：
式中n——第(m-1)大外界环境温度取样次数。
季节和热水温度Tfh的确定
热泵热水器启停控制在由第(m-1)天的平均温度T平均所确定的第m天的天气所属的不同季节、不同时间点以不同的差值确定压缩机的启停的方法见下表：
根据热泵热水器的制热能力，白天定时检测水温：当在给定时间点热水未达到要求温度时，认为时间点前后时段天气不好，太阳辐照度不足，此时启动热泵热水器辅助加热，补足时间点前后时段所应得的太阳辐照度能量；当在给定时间点热水达到要求温度时，认为时间点前后时段天气好，太阳辐照度充足，此时热泵热水器辅助加热系统不启动。
夏季冷水温度较高，人所需要的热水温度较低，所需要的热水量也较少，热泵热水器制热能力高，同时晴好天气太阳辐照度较大，通过把所要制取的热水温度自动调低，即使在没有太阳或太阳辐照度很弱的时候，一直到12:00热泵热水器都可能很难启动，这样在夏季就使辅助加热系统的运行时间尽量缩短。
过渡季节和冬季冷水温度较低，人所需要的热水温度较高，所需要的热水量也较多，热泵热水器制热能力低于夏季，同时晴好天气太阳辐照度较少，通过把所要制取的热水温度自动调高，这样在00:00一般热泵热水器会启动运行把冷水辅助加热到设定温度。该措施大大提高了热泵热水器辅助加热运行的时间，提高了热泵热水器的利用效率，保证了在较小热泵热水器制热能力配置情况下热水的供应，降低了初投资，降低了多种金属等自然资源的消耗，并起到错峰用电的效果，可进一步降低用户的运行费用，并对社会的能源平衡利用起到积极的作用。
在热泵热水器启停控制表中，若不满足开启条件或关闭条件，则保持原状态。
太阳能采用循环加热系统，太阳能控制系统和热泵热水器辅助加热控制系统相互独立。
太阳辐照度的大小和太阳能系统对太阳辐照度的实际利用直接反映于热水温度上，因此，根据各季节太阳辐照度情况、各季节热泵热水器的加热能力，定时检测热水温度，保证各季节在各时间点达到相应的热水温度，最终保证了每天热水的供应，在充分利用太阳能的同时，也尽量减少了辅助加热系统的能耗，如夏季当日照充足时辅助加热系统就不可能启动。
与太阳能配合的专用热泵热水器的启停控制方法综合考虑了太阳辐照度、太阳辐照度的实际利用、冷水温度、人使用热水温度的特点、热泵热水器的加热能力和加热特点等，其利用环境温度判断季节，在不同的季节采用不同的控制方式；在冬季可有17个小时的运行制热时间，比一般控制方法8小时的运行制热时间长了1倍多，实现了以小的辅助加热能力配置保证了热水的供应，提高了辅助加热设备的利用效率，降低了系统的初投资，降低了日益珍贵的多种金属等自然资源的消耗。
与太阳能配合的专用热泵热水器的启停控制方法使热泵热水器部分时间在夜间运行，起到错峰用电的效果，可进一步降低用户的运行费用，并对社会的能源平衡利用起到积极的作用。
以上所述实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括本发明专利申请范围内。
Claims (3)
1、一种与太阳能配合的专用热泵热水器的启停控制方法，其特征在于其通过以下方法来实现热泵热水器的启停控制：
通过一个环境温度传感器实时检测环境温度T环，由第(m-1)天的T环计算出第(m-1)天的平均温度T平均，由第(m-1)天的平均温度T平均确定第m天的天气属于夏季、冬季或过渡季节；
通过一个热水温度传感器实时检测保温水箱中的热水温度T热；T热与热水设定温度Tfh比较，在由第(m-1)天的平均温度T平均所确定的第m天的天气所属的不同季节、不同时间点以不同的差值确定压缩机的启停。
2、根据权利要求1所述的一种与太阳能配合的专用热泵热水器的启停控制方法，其特征在于所述由T平均确定第m天的天气属于夏季、冬季或过渡季节的方法为：T平均≥25℃为夏季，25℃＞T平均≥20℃为过渡季节，T平均＜20℃为冬季。
3、根据权利要求1所述的一种与太阳能配合的专用热泵热水器的启停控制方法，其特征在于所述在由第(m-1)天的平均温度T平均所确定的第m天的天气所属的不同季节、不同时间点以不同的差值确定压缩机的启停的方法为：
冬季：(A)在00:00检测T热，当T热＜Tfh-16℃时，启动压缩机制热直至T热≥Tfh-16℃；(B)在10:00、12:00、14:00、16:00分别检测T热并与Tfh比较，以不同的温差值确定压缩机的启停；
过渡季节：(A)在00:00检测T热，当T热＜Tfh-23℃时，启动压缩机制热直至T热≥Tfh-23℃；(B)在10:00、12:00、14:00、16:00分别检测T热并与Tfh比较，以不同的温差值确定压缩机的启停；
夏季：(A)在00:00检测T热，当T热＜Tfh-30℃时，启动压缩机制热直至T热≥Tfh-30℃；(B)在10:00、12:00、14:00、16:00分别检测T热并与Tfh比较，以不同的温差值确定压缩机的启停；
每天的17:00～00:00，当T热＜Tfh-5℃时启动压缩机制热，当T热≥Tfh-2℃时停止压缩机运行。
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