CN103900274B - 基于太阳能和空气能的热水器的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于太阳能和空气能的热水器的控制方法及装置，其中，上述控制方法包括：获取太阳能热水系统的太阳能变化程度；根据获取的太阳能变化程度调整空气能热水系统的加热运行时间，其中，太阳能热水系统在第一预设时间t₁制取的热水量与空气能热水系统在第二预设时间t₂制取的热水量之和等于用户预先设定的热水量。采用本发明提供的上述技术方案，节省了对基于太阳能和空气能的热水器的控制的成本，并有效节省了电力资源。

Description

基于太阳能和空气能的热水器的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种基于太阳能和空气能的热水器的控制方法及装置。

背景技术

目前较为先进的太阳能热水系统与空气能热水系统配合的控制方式为：

该系统的配置：补冷水系统、太阳能系统(或称为太阳能集热器和太阳能热水系统)、太阳能循环加热水箱、储热水箱、空气能热泵辅助系统(或称为空气能系统和空气能热水系统)、定时供水系统。

其中，太阳能循环加热水箱的容量小于太阳能集热器在正常天气状况下一天所能够制得的热水(大约为其1/5)。储热水箱中有一套温度传感器，空气能系统中有自动识别阴雨天气功能的温控器，定时供水系统中安装了一套双路12个时间段的时间控制器。

太阳能系统的控制：太阳能系统采用温差强制循环的控制方式。太阳能集热板和水箱下部各有一个测温点，当其两点温度较大时(△T≥3～5℃)，强制循环水泵循环，当温差较小时(△T≤1～2℃)，强制循环水泵停止。那么，产生一个循环加热水箱容积的水所用时间为在正常的天气状况下会用总时间T的1/5。然后把水输送到储热水箱中，而后再向循环加热水箱中补进冷水继续加热，直到把两个水箱都加满，刚好一天时间用完。

空气能系统的控制：当光照或者是阴雨天气时需要用到空气能系统。首先说明系统如何能够检测到光照或者是阴雨天气即满足空气能开启的条件：1)空气能系统有识别阴雨天气的温控器；2)太阳能系统在阴雨或光照不足时其产水量会大大降低，即远超过正常时间的1/5，那么系统仍旧会在正常加热时间(总时间的1/5)时把循环水箱里的水抽到储热水箱，然后出热水箱中温度检测器会检测到其温度没有能够达到需求的温度，那么就会反馈给空气能辅助系统，控制其开启加热到水温达到所需要的温度。如此循环加热就能够制取储热水箱容积的热水。

虽然通过上述方案可以对太阳能热水系统与空气能热水系统的配合进行有效控制，但是上述方案至少存在以下缺陷：

太阳能的安装面积固定，没有灵活性和适应性，并且，上述控制方案会可能造成空气能热水系统频繁开关，缩短使用寿命；

整个系统必须配套一个循环加热水箱，而且在天气或光照不满足的情况下存储的热水是不能够满足使用的；

如果天气出现一天内早上天气不好，而下午天气较好(是指比正常天气更好)那么空气能运行所消耗的电量实际是可以节省下来的。此处也是相当于浪费了电能。

针对相关技术中的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明解决的技术问题在于：提供了一种更节能的基于太阳能和空气能的热水器的控制方法及装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于太阳能和空气能的热水器的控制方法，包括：获取太阳能热水系统的太阳能变化程度；根据获取的所述太阳能变化程度调整空气能热水系统的加热运行时间，其中，所述太阳能热水系统在第一预设时间t₁制取的热水量与所述空气能热水系统在第二预设时间t₂制取的热水量之和等于用户预先设定的热水量。

优选地，获取所述太阳能变化程度，包括：获取太阳能热水系统的出水口的实际温度与用户设定温度的差异程度；根据所述差异程度确定所述太阳能变化程度。

优选地，所述太阳能变化程度包括以下之一：太阳能衰减程度、太阳能增强程度。

优选地，在获取太阳能热水系统的太阳能变化程度之前，还包括：判断所述太阳能热水系统实际运行时间t_实际是否满足预定条件，其中，在满足所述预定条件的情况下，触发获取所述太阳能变化程度，所述实际运行时间t_实际为太阳能热水系统的补水电磁阀在首次开启之后从关闭到下次开启的运行时间。

优选地，上述预定条件包括以下之一：t₃+Δt＜t_实际，t₃为第三预设时间，Δt为时间上限幅度值；t_实际＜t₃-Δt′，t₃为第三预设时间，Δt′为时间下限幅度值。

优选地，上述方法还包括：在t₃-Δt′≤t_实际≤t₃+Δt时，禁止获取所述太阳能变化程度。

优选地，通过以下公式确定所述太阳能衰减程度：其中，η₁表示所述太阳能衰减程度，T₁表示所述用户设定温度，T₂表示在指定时间间隔后检测到所述太阳能热水系统的出水口的实际温度，T₃为温度上限幅度值，T₄为温度下限幅度值。

优选地，上述方法还包括以下至少之一处理过程：T₂≥T₁+T₃时，开启所述太阳能热水系统的补水电磁阀；T₂≤T₁-T₄时，关闭所述太阳能热水系统的补水电磁阀；在T₁-T₄＜T₂＜T₁+T₃时，保持所述补水电磁阀的当前开启或关闭状态。

优选地，通过以下公式根据获取的所述太阳能变化程度调整空气能热水系统的加热运行时间：

其中，t_空表示所述空气能热水系统的加热运行时间，t₂表示所述空气能热水系统的所述第二预设时间，θ表示所述太阳能热水系统在所述第一预设时间t₁内制取的热水量占所述用户预先设定的热水量的比值。

优选地，通过以下公式确定所述太阳能增强程度：其中，η₂表示所述太阳能增强程度，t_实际为太阳能热水系统的补水电磁阀在首次开启之后从关闭到下次开启的运行时间，t₃为第三预设时间。

优选地，通过以下公式根据获取的所述太阳能变化程度调整空气能热水系统的加热运行时间：

其中，t_空表示所述空气能热水系统的加热运行时间，t₂表示所述空气能热水系统的所述第二预设时间，θ表示所述太阳能热水系统在所述第一预设时间t₁内制取的热水量占所述用户预先设定的热水量的比值。

根据本发明的另一个方面，提供了一种基于太阳能和空气能的热水器的控制装置，包括：获取模块，用于获取太阳能热水系统的太阳能变化程度；调整模块，用于根据获取的所述太阳能变化程度调整空气能热水系统的加热运行时间，其中，所述太阳能热水系统在第一预设时间t₁制取的热水量与所述空气能热水系统在第二预设时间t₂制取的热水量之和等于用户预先设定的热水量。

优选地，所述获取模块包括：获取单元，用于获取太阳能热水系统的出水口的实际温度与用户设定温度的差异程度；确定单元，用于根据所述差异程度确定所述太阳能变化程度。

通过本发明，采用根据获取的太阳能变化程度调整空气能热水系统的加热运行时间，解决了相关技术中，需要设置循环加热水箱以及在天气异常时不能有效节省空气能运行所消耗的电量等技术问题，从而节省了对基于太阳能和空气能的热水器的控制的成本，并有效节省了电力资源。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为根据本发明实施例1的基于太阳能和空气能的热水器的控制方法的流程图；

图2为根据本发明实施例1的基于太阳能和空气能的热水器的控制装置的结构框图；

图3为根据本发明实施例1的基于太阳能和空气能的热水器的控制装置的另一结构框图；

图4为根据本发明实施例1的基于太阳能和空气能的热水器的控制系统的结构框图；

图5为根据本发明实施例的基于太阳能和空气能的热水器的控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

考虑到相关技术中，需要设置循环加热水箱以及在天气异常时不能有效节省空气能运行所消耗的电量等技术问题，以下结合实施例提供了相关的解决方案，现详细说明。

实施例1

图1为根据本发明实施例1的基于太阳能和空气能的热水器的控制方法的流程图。如图1所示，该方法包括：

步骤S102，获取太阳能热水系统的太阳能变化程度；

步骤S104，根据获取的所述太阳能变化程度调整空气能热水系统的加热运行时间，其中，所述太阳能热水系统在第一预设时间t₁制取的热水量与所述空气能热水系统在第二预设时间t₂制取的热水量之和等于用户预先设定的热水量。

通过上述处理步骤，在调整空气能热水系统的运行时间时，由于考虑了太阳能热水系统的太阳能变化程度，因此，可以解决在天气异常时不能有效节省空气能运行所消耗的电量等技术问题，有效节省了电力资源；并且，由于不需要设置循环加热水箱，节省了对基于太阳能和空气能的热水器的控制的成本。

在本实施例中，获取上述太阳能变化程度的方式有多种，例如直接采用第三方设备来计算然后从第三方设备中获取，在本实施例的一个优选实施方式中，可以采用以下方式获取：获取太阳能热水系统的出水口的实际温度与用户设定温度的差异程度；根据差异程度确定太阳能变化程度。

在本实施例中，上述太阳能的变化程度包括但不限于以下之一：太阳能衰减程度、太阳能增强程度。以下便以上述两种太阳能变化程度为例进行说明，需要说明的是，无论太阳能的变化程度包括何种变化程度，为了节省太阳能热水系统的运行资源，在获取太阳能热水系统的太阳能变化程度之前，还需要判断所述太阳能热水系统实际运行时间t_实际是否满足预定条件，其中，在满足所述预定条件的情况下，触发获取所述太阳能变化程度，上述实际运行时间t_实际为太阳能热水系统的补水电磁阀在首次开启之后从关闭到下次开启的运行时间。需要说明的是，t_实际的计算方式有多种，例如，可以在首次关闭之后，选取指定的某次从关闭到开启的时间段作为t_实际，也可以选择在首次关闭之后，选取指定的某几次从关闭到开启的时间段，然后将选取的上述某几次时间段取平均值，得到t_实际。

在本实施例中，上述预定条件包括但不限于以下之一：t₃+Δt＜t_实际，t₃为第三预设时间，Δt为时间上限幅度值；t_实际＜t₃-Δt′，t₃为第三预设时间，Δt′为时间下限幅度值。另外，在t₃-Δt′≤t_实际≤t₃+Δt时，禁止获取所述太阳能变化程度。需要说明的是，在上述公式中，Δt与Δt′的取值可以相等，也可以不相等，具体可以根据实际情况而定。

对于太阳能衰减程度：

在本实施例中，通过以下公式确定所述太阳能衰减程度：

其中，η₁表示所述太阳能衰减程度，T₁表示所述用户设定温度，T₂表示在指定时间间隔后检测到所述太阳能热水系统的出水口的实际温度，T₃为温度上限幅度值，T₄为温度下限幅度值。

其中，在T₂≥T₁+T₃时，开启所述太阳能热水系统的补水电磁阀；在T₂≤T₁-T₄时，关闭太阳能热水系统的补水电磁阀；在T₁-T₄＜T₂＜T₁+T₃时，保持上述补水电磁阀的当前开启或关闭状态。

基于上述太阳能衰减程度η₁，可以计算得到空气能的加热运行时间：其中，t_空表示空气能热水系统的加热运行时间，t₂表示空气能热水系统的所述第二预设时间，θ表示太阳能热水系统在所述第一预设时间t₁内制取的热水量占所述用户预先设定的热水量的比值。

对于太阳能增强程度：

在本实施例中，通过以下公式确定所述太阳能增强程度：

其中，η₂表示所述太阳能增强程度，t_实际为太阳能热水系统的补水电磁阀在首次开启之后从关闭到下次开启的运行时间，t₃为第三预设时间。

基于上述太阳能增强程度的计算公式，空气能热水系统的加热运行时间可以通过以下公式计算得到：

其中，t_空表示空气能热水系统的加热运行时间，t₂表示空气能热水系统的上述第二预设时间，θ表示太阳能热水系统在上述第一预设时间t₁内制取的热水量占用户预先设定的热水量的比值。

在本实施例中还提供了一种基于太阳能和空气能的热水器的控制装置，用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述，下面对该装置中涉及到的模块进行说明。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。图2为根据本发明实施例1的基于太阳能和空气能的热水器的控制装置的结构框图。如图2所示，该装置包括：

获取模块20，用于连接调整模块22，用于获取太阳能热水系统的太阳能衰变化程度；

调整模块22，用于根据获取的太阳能变化程度调整空气能热水系统的加热运行时间，其中，太阳能热水系统在第一预设时间t₁制取的热水量与空气能热水系统在第二预设时间t₂制取的热水量之和等于用户预先设定的热水量。

通过上述各个模块实现的功能，同样可实现了调整空气能热水系统的运行时间时，考虑了太阳能热水系统的太阳能变化程度，因此，可以解决在天气异常时不能有效节省空气能运行所消耗的电量等技术问题，有效节省了电力资源；并且，由于不需要设置循环加热水箱，节省了对基于太阳能和空气能的热水器的控制的成本。

本实施例中，如图3所示，上述获取模块20包括：获取单元200，连接至确定单元202，用于获取太阳能热水系统的出水口的实际温度与用户设定温度的差异程度；确定单元202，用于根据差异程度确定太阳能变化程度。

在本实施例中，还提供了一种基于太阳能和空气能的热水器的控制系统，如图4所示，包括：太阳能热水系统40和空气能热水系统42，该系统还包括：

温度检测器44，与主控器46连接，用于检测太阳能热水系统的出水口的温度并将检测到的温度发送至主控器46；

主控器46，与空气能热水系统42连接，用于将检测到的温度与预先设定的温度进行比较，确定太阳能热水系统的太阳能变化程度，以及根据太阳能变化程度产生控制信号；

空气能热水系统42，用于接收控制信号并根据控制信号调整其加热运行时间。

在该控制系统中，由于在调整空气能热水系统的运行时间时，考虑了太阳能热水系统的太阳能变化程度，因此，可以解决在天气异常时不能有效节省空气能运行所消耗的电量等技术问题，有效节省了电力资源；并且，由于不需要设置循环加热水箱，节省了对基于太阳能和空气能的热水器的控制的成本。

为了更好地理解上述实施例，以下结合相关附图和实施例2-3详细说明。在以下实施例中，可以基于但不限于图5所示系统。如图5所示，基于太阳能和空气能的热水器的控制系统包括：空气能热水系统(空气能热水机组)10、水泵101、电磁阀103；太阳能热水系统(太阳能集热器)12、水泵121、补水电磁阀123(或者被称为补水电磁阀)、出水温度检测器125(可以为温度传感器)、电磁阀127；保温水箱14、水位开关141；增压水泵16，以及用户水端。

实施例2

本实施例的目的在于提出一种控制配合的方法来提高太阳能和空气能结合的适应性，使太阳能集热管的安装数量根据具体的可利用面积来定，并结合空气能来满足用户对热水的需求。进一步地，可以解决太阳能系统如何在阴雨天气或者是光照不足时能够及时有效的检测到，并作出反应控制空气能系统开启，保证用户用水量。

①用户所需水量V即为储热水箱大小，太阳能在正常天气下，能够制取热水量为V_太，占水箱水量的θ。空气能工作一天(8到10小时)可制取热水量为V_空，空气能一天工作t₂小时(t₂是根据水箱和太阳能的面积计算得出的加热时间，)，可制取热水V_空＝V-V_太，在正常天气下，太阳能在设定工作时间t₁制取水量和空气能设定工作时间t₂总共制取热水量为V，满足用户用水。此方法能够满足用户可选任意面积的太阳能集热管配合空气能使用，达到制取热水的需求。

②太阳能系统采用强制温差循环。

太阳能集热管系统出水口有个温度检测装置。把集热管中的热水挤出到储热水箱中。补水电磁阀的开启条件为：太阳能集热系统出水口检测到温度达到T₂≥T₁+3℃时，补水电磁阀开启；当检测到T₂≤T₁-2℃时，补水电磁阀关闭；T₂-2℃时＜T₁＜T₂+3℃，保持原来状态，即如果原来为开启则补水电磁阀保持开启，原来补水电磁阀关闭则保持关闭。其中T₁表示所述用户设定温度，T₂表示在指定时间间隔后检测到所述太阳能热水系统的出水口的实际温度。

在正常情况下，在首次开启之后，补水电磁阀会在t_实际分钟从关闭到下次开启，t₃为标准情况下，补水阀的开启时间间隔，约为8分钟～12分钟。当t满足t₃-1≤t_实际≤t3+1时，机组为正常情况，不进行太阳能变化程度的计算。

如果天气状况不好时，加热时间较长，例如，当t_实际＞t₃+1，太阳能的衰减程度可按下面的公式计算：

η₁＝(T₁+3-T₂)/5

得到了太阳能的衰减率，那么太阳能实际制取热水量为V_太＊(1-η)，那么空气能相应的就会增加一定的运行时间：

由于V＝V_太+V_空

V_太＝V＊θ

V_空＝t₂＊k

k为空气能热水系统的产水量，θ＝V_太/V；

结合上述条件得到空气能实际运行时间为t_空＝t₂＊(1+θη₁/(1-θ))，

如果天气状况良好时，加热时间较长，例当t_实际＜t₃-1那么太阳能的增强程度可按下面的公式计算：

得到了太阳能的增强程度，那么太阳能实际制取热水量为V_太＊(1-η)，那么空气能相应的就会减少一定的运行时间：

由于V＝V_太+V_空

V_太＝V＊θ

V_空＝t₂＊k

k为空气能热水系统的产水量，θ＝V_太/V；

结合上述条件得到空气能实际运行时间为t_空＝t₂＊(1+θη₂/(1-θ))。

计算出来的上述运行时间t_空会保存到控制系统中(每隔一段时间会有一个数据保存)，空气能的实际运行时间会根据控制系统中保存的数据进行加和平均，算出较为合理的运行时间。这个时间是会实时更新，直到满足水箱烧满之后停止，并且清空数据。

从而两者达到有机结合完成了V用水量的需求：

1)、借用本实施例，用户可以随意选定太阳能集热管的面积。

2)、借用本实施例太阳能热水系统能够及时检测到其变化程度，进而及时反馈给空气能调整空气能的运行时间，达到了相对完美的结合。

在另外一个实施例中，还提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。

在另外一个实施例中，还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于：光盘、软盘、硬盘、可擦写存储器等。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种基于太阳能和空气能的热水器的控制方法，其特征在于，包括：

获取太阳能热水系统的太阳能变化程度；

根据获取的所述太阳能变化程度调整空气能热水系统的加热运行时间，其中，所述太阳能热水系统在第一预设时间t₁制取的热水量与所述空气能热水系统在第二预设时间t₂制取的热水量之和等于用户预先设定的热水量；

在获取太阳能热水系统的太阳能变化程度之前，所述方法还包括：判断所述太阳能热水系统实际运行时间t_实际是否满足预定条件，其中，在满足所述预定条件的情况下，触发获取所述太阳能变化程度，所述实际运行时间t_实际为太阳能热水系统的补水电磁阀在首次开启之后从关闭到下次开启的运行时间；

所述太阳能变化程度包括以下至少之一：太阳能衰减程度、太阳能增强程度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述太阳能变化程度，包括：

获取太阳能热水系统的出水口的实际温度与用户设定温度的差异程度；

根据所述差异程度确定所述太阳能变化程度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定条件包括以下之一：

t₃+△t<t_实际，t₃为第三预设时间，△t为时间上限幅度值；

t_实际<t₃-△t'，t₃为第三预设时间，△t'为时间下限幅度值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

在t₃-△t'≤t_实际≤t₃+△t时，禁止获取所述太阳能变化程度。

5.根据权利要求1、3和4中任一项所述的方法，其特征在于，通过以下公式确定所述太阳能衰减程度：

其中，η₁表示所述太阳能衰减程度，T₁表示用户设定温度，T₂表示在指定时间间隔后检测到所述太阳能热水系统的出水口的实际温度，T₃为温度上限幅度值，T₄为温度下限幅度值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括以下至少之一处理过程：

T₂≥T₁+T₃时，开启所述太阳能热水系统的补水电磁阀；

T₂≤T₁-T₄时，关闭所述太阳能热水系统的补水电磁阀；

在T₁-T₄<T₂<T₁+T₃时，保持所述补水电磁阀的当前开启或关闭状态。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过以下公式根据获取的所述太阳能变化程度调整空气能热水系统的加热运行时间：

其中，t_空表示所述空气能热水系统的加热运行时间，t₂表示所述空气能热水系统的所述第二预设时间，θ表示所述太阳能热水系统在所述第一预设时间t₁内制取的热水量占所述用户预先设定的热水量的比值。

8.根据权利要求1、3和4中任一项所述的方法，其特征在于，通过以下公式确定所述太阳能增强程度：

其中，η₂表示所述太阳能增强程度，t_实际为太阳能热水系统的补水电磁阀在首次开启之后从关闭到下次开启的运行时间，t₃为第三预设时间。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过以下公式根据获取的所述太阳能变化程度调整空气能热水系统的加热运行时间：

其中，t_空表示所述空气能热水系统的加热运行时间，t₂表示所述空气能热水系统的所述第二预设时间，θ表示所述太阳能热水系统在所述第一预设时间t₁内制取的热水量占所述用户预先设定的热水量的比值。

10.一种基于太阳能和空气能的热水器的控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取太阳能热水系统的太阳能变化程度；

调整模块，用于根据获取的所述太阳能变化程度调整空气能热水系统的加热运行时间，其中，所述太阳能热水系统在第一预设时间t₁制取的热水量与所述空气能热水系统在第二预设时间t₂制取的热水量之和等于用户预先设定的热水量；

判断模块，用于在获取太阳能热水系统的太阳能变化程度之前，判断所述太阳能热水系统实际运行时间t_实际是否满足预定条件；

触发模块，用于在满足所述预定条件的情况下，触发获取所述太阳能变化程度，所述实际运行时间t_实际为太阳能热水系统的补水电磁阀在首次开启之后从关闭到下次开启的运行时间；

其中，所述太阳能变化程度包括以下至少之一：太阳能衰减程度、太阳能增强程度。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括：

获取单元，用于获取所述太阳能热水系统的出水口的实际温度与用户设定温度的差异程度；

确定单元，用于根据所述差异程度确定所述太阳能变化程度。