CN102901142B - 住宅暖通系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的住宅暖通系统及其控制方法，所述系统包括太阳能热水系统，其连通有向用户第一用热设备提供热水的第一热水管道；通过换热器与太阳能热水系统相连的地源热泵系统，两者之间设有截止阀，地源热泵系统连通有向用户第二用热设备提供热水的第二热水管道，热水管道上均设有温度传感器；分别获取每个用热设备的目标温度值的目标温度值获取单元，控制器用于当其中一个温度传感器器的检测值小于与其对应的目标温度值时，另一个温度传感器的检测值大于与其对应的目标温度值时，切断另一个温度传感器所在的热水管道，并打开截止阀以使太阳能热水系统与地源热泵系统换热。实现了太阳能发热系统与地源热泵系统之间的补充，保证了设备的正常工作。

Description

住宅暖通系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术领域，更具体地说，涉及一种住宅暖通系统及其控制方法。

背景技术

随着科学技术、社会经济的不断发展，人们的物质生活不断提高，对能源的需求量也越来越大，而与此相对的，则是不可再生能源(如石油、煤)储量迅速减少的趋势，以及使用上述不可再生能源造成大气污染日益加重的事实。

因此，为了应对能源短缺和环境恶化，各种清洁、可再生的新能源被开发，太阳能和地热能以其“取之不尽、用之不竭”且无污染的特点，使得光伏和地热能利用产业得到高度重视和大量投入，从最开始的高端应用(如通信卫星供电)普及至家庭住宅应用。

居民家用的住宅暖通系统就是太阳能和地热能充分利用的一个非常重要的方面，太阳能和地热能不仅仅为居民提供了清洁的能源，而且降低了居民的生活成本。

现有的住宅暖通系统中，地源热泵系统和太阳能是相互独立的两个供暖系统，一般的情况下都会向居民提供热，但是在实际的过程中，太阳能光伏系统受到外部的环境影响较大(例如在阴雨天气时产生的热能可能会不足)，这就导致依靠太阳产生的热能进行工作的热能利用设备无法正常工作，而地源热泵系统产生的热能则无法进行补偿，同样当地源热泵系统的供热量不足时，这就导致依靠地源热泵系统进行工作的热能利用设备无法正常工作，而太阳能提供的热能无法进行有效补偿，导致太阳能的利用率不高。

因此，如何解决现有的住宅暖通系统在工作过程中，不能够相互补充导致的热能利用设备不能正常工作，多余的其它系统的热能无法充分利用的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种住宅暖通系统及其控制方法，该发明专利提供的技术方案解决了现有的住宅暖通系统在工作过程中，不能够相互补充导致的热能利用设备不能正常工作的问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

住宅暖通系统，包括：

太阳能热水系统，其连通有向用户的第一用热设备提供热水的第一热水管道；

通过换热器与所述太阳能热水系统相连的地源热泵系统，所述地源热泵系统连通有向用户的第二用热设备提供热水的第二热水管道，所述太阳能热水系统与地源热泵系统之间设置有截止阀，所述第一热水管道和第二热水管道上均设置有温度传感器；

分别获取由第一热水管道和第二热水管道提供热水的用热设备的目标温度值的目标温度值获取单元，

与每个管道上的所述温度传感器和目标温度值获取单元相连的控制器，所述控制器用于当其中一个温度传感器的检测值小于与其对应的目标温度值时，另一个温度传感器的检测值大于与其对应的目标温度值时，切断另一个温度传感器所在的热水管道，并打开所述截止阀以使所述太阳能热水系统与地源热泵系统之间通过所述换热器换热。

优选的，上述住宅暖通系统，所述第一热水管道和第二热水管道上的温度检测器的数量均为多个，所述控制器接收的检测数值为每个热水管道上的多个所述温度传感器所采集数据的均值。

优选的，上述住宅暖通系统，所述太阳能热水系统包括太阳能集热板和与所述太阳能集热板内的热水管道相连通的蓄热水箱。

优选的，上述住宅暖通系统，所述截止阀的数量为两个，分别设置在所述蓄热水箱和换热器、换热器与地源热泵系统之间。

优选的，上述住宅暖通系统，该暖通系统还包括：包括电池板设置在所述太阳能集热板上的太阳能发电系统在内的多个供电子系统组成的供电系统，和连接所述供电系统及用电设备的电能输出接口。

优选的，上述住宅暖通系统，所述多个供电子系统包括太阳能发电系统、沼气发电系统、汽油发电机发电系统和市电系统。

如上述的住宅暖通系统的控制方法，包括以下步骤：

向太阳能热水系统连通的第一热水管道和地源热泵系统连通的第二热水管道上设置温度传感器，分别检测两个管道的热水温度；

分别获取由第一热水管道和第二热水管道提供热水的用热设备的目标温度值；

将每个管道上的温度传感器获取的温度值与该管道所对应的用热设备的目标温度值进行比对，当其中一个温度传感器的检测值小于预期对应的目标温度值，且另一个温度传感器的检测值大于与其对应的目标温度值时，切断另一个温度传感器所在的热水管道，并打开所述截止阀以使所述太阳能热水系统与地源热泵系统之间进行换热。

优选的，上述住宅暖通系统的控制方法中，在第一热水管道和第二热水管道上均设置多个温度传感器，控制器根据每个管道上的多个温度传感器所采集的温度值求均值，然后再与管道所对应的目标温度值进行比对。

优选的，上述住宅暖通系统的控制方法中，所述控制器在设定时间段内将每个管道上的温度传感器获取的温度值与该管道所对应的用热设备的目标温度值进行比对。

优选的，上述住宅暖通系统的控制方法中，获取由第一热水管道和第二热水管道提供热水的用热设备的目标温度值的具体方式为：接收人为输入或者来自用热设备自身的目标温度值。

相对于现有技术而言，本发明采用的技术方案中，分别获取太阳能热水系统所供应的用热设备和地源热泵系统所供应的用热设备的目标温度值，并通过设置在第一热水管道和第二热水管道上的温度传感器分别采集两个管道上的问题，控制器在用于当其中一个温度传感器器的检测值小于与其对应的目标温度值时，另一个温度传感器的检测值大于与其对应的目标温度值时，切断另一个温度传感器所在的热水管道，并打开所述截止阀以使所述太阳能热水系统与地源热泵系统之间通过所述换热器换热。该种控制实现了当太阳能热水系统和地源热泵系统中的一者出现供热不足时，能够得到另一者的补充，保证了设备的正常工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的住宅暖通系统的结构示意图；

图2为每个热水管道上具有多个温度传感器的住宅暖通系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的具体结构的太阳能发热系统的住宅暖通系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的具体结构的太阳能发热系统，且具有两个截止阀的住宅暖通系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的具有供电系统的住宅暖通系统的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的住宅暖通系统的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明的核心改进点是提供了一种住宅暖通系统及其控制方法，该发明专利提供的技术方案解决了现有的住宅暖通系统在工作的过程中，不能够相互补充导致的用热设备无法正常工作的问题，实现了太阳能光热系统和地源热泵系统之间的相互补充，合作。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考附图1，本发明实施例提供了一种住宅暖通系统，包括太阳能热水系统1、地源热泵系统6、换热器5、第一热水管道11、第二热水管道12、目标温度值获取单元3和控制器7，其中：

太阳能热水系统1是整个住宅暖通系统中采集太阳能的装备，通过采集太阳能的辐射热加热整个系统中的水，并通过热水向用户的第一用热设备2供热，第一热水管道11与太阳能热水系统1相连通，即太阳能热水系统1通过第一热水管道11向第一用热设备2输送被加热的水。

地源热泵系统6系统利用地热能，通过地热能对整个系统中的水进行加热，通过加热的水向用户第二用热设备4供热，第二热水管道12与地源热泵系统6相连通，即地源热泵系统6通过第二热水管道12向第二用热设备4输送被加热的水。

本发明实施例中的第一用热设备2、第二用热设备4可以为淋浴系统、供暖系统、加湿装置、空调系统等需要用热的设备，本发明实施例中的第一用热设备2和第二用热设备4为不同的用热设备。

换热器5设置在太阳能热水系统1和地源热泵系统6之间，可以将两个系统形成的热水进行热交换，从而达到能量互相补偿的前提，换热器5具体的可以为表面式换热器、蓄热式换热器、流体连接间接式换热器等，本领域技术人员可以根据整个住宅暖通系统的整体热交换量选择较为合适的换热器种类，当然上述换热器5可以依附设置在地源热泵系统6上，也可以依附设置在太阳能热水系统1上，当然也可以独立于两者设置，为了减少换热器5在换热过程中热量的流失，需要做好换热器5的保温措施，具体的可以在换热器5与空气接触的表面设置保温层，保温层可以选择一些导热系数小的材质制作。

为了保证太阳能热水系统1与地源热泵系统6之间的换热模式和非换热模式的切换，本发明实施例中的太阳能热水系统1与地源热泵系统6之间设置有截止阀9，以确保两者之间换热与否。

为了对太阳能热水系统1和地源热泵系统6产热能力的测量，第一热水管道11和第二热水管道12上均设置有温度传感器10，分别测量两个热水管道内的热水温度；

目标温度值获取单元3，其用于获取住宅暖通系统中的各个用热设备正常工作所需要的热水的温度值，当然该目标温度值可以为用热设备本身正常工作所需要的温度值，也可以为人为输入的目标温度值；

控制器7，是整个住宅暖通系统中的控制核心，其与第一热水管道11和第二热水管道12上的温度传感器10相连以获取温度传感器检测的当前状态下的热水温度值，控制器7还与目标温度获取单元3相连以获取其得到的用热设备的目标温度值，控制器7得到第一热水管道11和第二热水管道12内的热水温度值之后并与每个热水管道所对应的用热设备的目标温度值进行比对，并在对比后当其中的一个温度传感器的检测值小于与其对应的目标温度值时，另一个温度传感器的检测值大于与其对应的目标温度值时，切断另一个温度传感器(前述的检测值大于与其对应的目标温度值的温度传感器)所在的热水管道，并打开太阳能热水系统1和地源热泵系统6之间的截止阀9以使得两者之间的热水通过换热器进行换热。一般的情况下，第一热水管道11和第二热水管道12上均设置有开关阀8，具体的控制器7通过控制开关阀8的闭合达到切断热水管道的目的。

本发明实施例提供的住宅暖通系统在工作的过程中，第一热水管道11和第二热水管道12上的温度传感器10分别检测各自所在热水管道内的热水的温度值，为了保证暖通系统中控制器7控制的精确度，第一热水管道11和第二热水管道12上的温度检测器10的数量均可以为多个，通过多个温度传感器10的多点测量以更加准确地对所在热水管道内的热水进行检测，针对第一热水管道11和第二热水管道12上多个温度传感器(如图2所示)，本发明实施例的控制器7接收的温度检测数值为每个热水管道上多个温度传感器10的多点采集的数据的均值。

请参考附图3，具体的，本发明实施例中的住宅暖通系统中，太阳能热水系统1具体可以包括太阳能集热板102和与太阳能集热板101内的热水管相连通的蓄热水箱101，具体的蓄热水箱101与换热器5相连通，太阳能热水系统1的蓄热水箱101与地源热泵系统6的热水之间进行热交换。在实际的工作过程中，换热器5设置在蓄热水箱101和地源热泵系统6的水源管道之间，在不进行换热的时间内，如果不将换热器5完全与两者的热水水源隔离，那么会导致换热器5将与其连通的蓄热水箱101或者是地源热泵系统6的热水管道内的热水与空气进行热交换，这造成了能源的浪费，为了解决该问题，本发明实施例中的截止阀9的数量为两个，分别设置在蓄热水箱101和换热器5、换热器5和地源热泵系统6之间(请参考附图4)，当需要进行热交换时，控制控制两个截止阀9均打开。我们知道在寒冷的地域，特别是在冬天，当太阳能热水系统1与地源热泵系统6之间没有热交换时，而换热器5内又残存水，结冻后会造成换热器5的损坏，为了保证这一点，换热器5的底部可以设置有排水阀，可以人工或者通过其他控制设备将该排水阀打开以排空里面的水。

为了提高整个住宅暖通系统的利用效率和功能，请参考附图5，本发明实施例中的住宅暖通系统还包括供电系统和连接供电系统及用电设备的电能输出接，14，其中供电系统包括多个供电子系统，其中的一个供电子系统为太阳能发电系统，该太阳能发电系统的太阳能电池板13设置在太阳能集热板102上，实现了太阳能光热光电的一体化配置。具体的供电系统所包括的多个供电子系统可以为太阳能发电系统、沼气发电系统15、汽油发电机发电系统16和市电系统，其中：所述太阳能发电系统利用太阳能电池板13(即光伏组件)直接将太阳能转换成电能，所述沼气发电系统15利用燃气发动机或燃料发动机以沼气作为燃料产生动力来驱动发电机产生电能，所述汽油发电机发电系统16以汽油作为燃料产生动力驱动发电机产生电能，市电系统直接来源于电网系统。所述电能输出接口14与外部的用电设备相连，所述用电设备可以是电视机、空调、计算机、电灯、电热水器或者其他需要电能驱动的设备。所述供电系统中的各个供电子系统均与所述电能输出接口14相连，通过所述电能输出接口13向外部的用电设备输送电能。

请参考附图6，基于本发明上述实施例提供的住宅暖通系统，本发明还提供了一种上述住宅暖通系统的控制方法，具体包括以下步骤：

S101、向太阳能热水系统连通的第一热水管道和地源热泵系统连通的第二热水管道上设置温度传感器，分别检测两个管道的热水温度；

为了保证暖通系统中控制器的控制的精确度，上述步骤S 101具体的可以在第一热水管道和第二热水管道上设置温度检测器的数量可以为多个，通过多个温度传感器的多点测量以更加准确地对所在热水管道内的热水进行检测，针对第一热水管道和第二热水管道上多个温度传感器，本发明实施例的控制器接收的温度检测数值为每个热水管道上多个温度传感器的多点采集的数据的均值。

S102、分别获取由第一热水管道和第二热水管道提供热水的用热设备的目标温度值；

获取住宅暖通系统中的各个用热设备正常工作所需要的热水的温度值，当然该目标温度值可以为用热设备本身正常工作所需要的温度值，也可以为人为输入的目标温度值，所以具体的获取方式可以为人为输入或者是直接检测得到用热设备自身的目标温度值。

S103、将每个管道上的温度传感器获取的温度值与该管道所对应的用热设备的目标温度值进行比对，当其中一个温度传感器的检测值小于预期对应的目标温度值，且另一个温度传感器的检测值大于与其对应的目标温度值时，切断另一个温度传感器所在的热水管道，并打开所述截止阀以使所述太阳能热水系统与地源热泵系统之间进行换热。

具体的，上述控制器可以在设定的时间段内将每个管道上的温度传感器获取温度值与该管道的用热设备的目标温度值进行比对，当然为了保证控制的准确性，提高控制精度，控制器也可以实时将每个管道上的温度传感器获取的温度值与该管道的用热设备的目标温度值进行比对。针对上述的两种方式，本领域技术人员可以根据一般的住宅用电量需要进行有目的地选择，本发明实施例不对此做任何限制。

需要说明的是，本说明书中各个实施例可相互补充，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

另外，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。另外，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.住宅暖通系统，其特征在于，包括：

太阳能热水系统，其连通有向用户的第一用热设备提供热水的第一热水管道；

通过换热器与所述太阳能热水系统相连的地源热泵系统，所述地源热泵系统连通有向用户的第二用热设备提供热水的第二热水管道，所述太阳能热水系统与所述地源热泵系统之间设置有截止阀，所述第一热水管道和所述第二热水管道上均设置有温度传感器；

分别获取由所述第一热水管道和所述第二热水管道提供热水的用热设备的目标温度值的目标温度值获取单元，

与每个管道上的所述温度传感器和所述目标温度值获取单元相连的控制器，所述控制器用于当其中一个温度传感器的检测值小于与其对应的目标温度值时，另一个温度传感器的检测值大于与其对应的目标温度值时，切断所述另一个温度传感器所在的热水管道，并打开所述截止阀以使所述太阳能热水系统与地源热泵系统之间通过所述换热器换热。

2.根据权利要求1所述的住宅暖通系统，其特征在于，所述第一热水管道和第二热水管道上的温度检测器的数量均为多个，所述控制器接收的检测数值为每个热水管道上的多个所述温度传感器所采集数据的均值。

3.根据权利要求1所述的住宅暖通系统，其特征在于，所述太阳能热水系统包括太阳能集热板和与所述太阳能集热板内的热水管道相连通的蓄热水箱。

4.根据权利要求2所述的住宅暖通系统，其特征在于，所述截止阀的数量为两个，分别设置在所述蓄热水箱和换热器、换热器与地源热泵系统之间。

5.根据权利要求3所述的住宅暖通系统，其特征在于，该暖通系统还包括：包括电池板设置在所述太阳能集热板上的太阳能发电系统在内的多个供电子系统组成的供电系统，和连接所述供电系统及用电设备的电能输出接口。

6.根据权利要求5所述的住宅暖通系统，其特征在于，所述多个供电子系统包括太阳能发电系统、沼气发电系统、汽油发电机发电系统和市电系统。

7.如权利要求1所述的住宅暖通系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

向太阳能热水系统连通的第一热水管道和地源热泵系统连通的第二热水管道上设置温度传感器，分别检测两个管道的热水温度；

分别获取由第一热水管道和第二热水管道提供热水的用热设备的目标温度值；

将每个管道上的温度传感器获取的温度值与该管道所对应的用热设备的目标温度值进行比对，当其中一个温度传感器的检测值小于预期对应的目标温度值，且另一个温度传感器的检测值大于与其对应的目标温度值时，切断另一个温度传感器所在的热水管道，并打开所述截止阀以使所述太阳能热水系统与地源热泵系统之间进行换热。

8.根据权利要求7所述的住宅暖通系统的控制方法，其特征在于，在第一热水管道和第二热水管道上均设置多个温度传感器，控制器根据每个管道上的多个温度传感器所采集的温度值求均值，然后再与管道所对应的目标温度值进行比对。

9.根据权利要求8所述的住宅暖通系统的控制方法，其特征在于，所述控制器在设定时间段内将每个管道上的温度传感器获取的温度值与该管道所对应的用热设备的目标温度值进行比对。

10.根据权利要求7-9中任意一项所述的住宅暖通系统的控制方法，其特征在于，获取由第一热水管道和第二热水管道提供热水的用热设备的目标温度值的具体方式为：接收人为输入或者来自用热设备自身的目标温度值。