CN104077206A - 热水系统的温度预测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种热水系统的温度预测方法，包括：记录太阳辐射强度、每日天气状况和热水系统的水箱温度数据；汇总所述太阳辐射强度、每日天气状况和水箱温度数据以获得每日水箱最高温度和每日累计太阳辐射强度；以当日水箱最高温度、前日水箱最高温度和当日累计太阳辐射强度为变量，采用二元回归分析预测法获得当日水箱最高温度的预测模型；通过散点图法获得所述每日天气状况和当日累计太阳辐射强度之间的散点图，根据所述预测模型预测未来日的水箱最高温度。所述热水系统的温度预测方法的有益效果是：预测数据保障率高；方法简单，可靠，便于推广应用；有利于热水系统的使用者提前采取相应措施，减少事故发生问题的几率；降低企业的运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能热利用系统的运行管理技术领域，尤其是一种太阳能热水系统的温度预测方法。
背景技术
在太阳能热利用系统的实际应用中，系统的参数选择一般是根据冬季的参数确定，由于太阳能冬、夏季节的不平衡,导致夏季产热量大于需求量，产生过剩的热量，给太阳能热利用系统带来一些问题。如何避免系统过热，是太阳能热利用系统设计中不可忽视的问题，也是困扰太阳能热利用系统大范围推广的重要因素。
太阳能热水系统是一种常见的太阳能热利用系统。目前，《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》规定太阳能热水系统应安全可靠，内置加热系统必须带有保证使用安全的装置，并根据不同地区应采取防过热等技术措施。其中太阳能热水系统防过热措施有：具有防过热功能的太阳能承压水箱、设置储热水箱和热平衡水箱、用遮荫网盖住一部分真空管、电控散热器、配置并联散热管路的太阳能承压集热器等措施。这些措施全部是事后防治措施，即当水箱水温过高时，采用泄压、放水、遮蔽、散热等技术措施。这些事后防止措施的主要缺点是：使用者无法了解系统何时出现过热问题，完全依靠系统本身进行防治；当系统周围环境恶化或者系统本身防治措施失灵时，过热现象仍会出现；当遇到极端天气或超出设计情况时，系统仍然会出现过热现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以预测热水系统的水箱温度的方法，该方法简单，可靠，便于推广应用。所述预测方法可以帮助使用者提前了解何时会出现过热问题，并采取相应措施，减少了事故发生问题的几率，降低了企业的运行成本，有利于热水系统的安全运行。
为了达到上述目的，本发明提供了一种热水系统的温度预测方法，包括以下步骤：
记录太阳辐射强度、每日天气状况和热水系统的水箱温度数据；
汇总所述太阳辐射强度、每日天气状况和热水系统的水箱温度数据以获得每日水箱最高温度和每日累计太阳辐射强度；
以当日水箱最高温度、前日水箱最高温度和当日累计太阳辐射强度为变量，采用二元回归分析预测法获得当日水箱最高温度的预测模型；
通过散点图法获得所述每日天气状况和当日累计太阳辐射强度之间的散点图，根据所述当日天气情况获得当日累计太阳辐射强度，根据所述预测模型预测未来日的水箱最高温度。
进一步地，所述预测模型为所述当日水箱最高温度与前日水箱最高温度、当日累计太阳辐射强度之间的数学关系式。
进一步地，所述二元回归分析预测法所使用的当日水箱最高温度、前日水箱最高温度和当日累计太阳辐射强度的数据不少于50组。
进一步地，所述温度预测方法还包括修正所述预测模型，所述预测模型为所述当日水箱最高温度与前日水箱最高温度、当日最大太阳辐射强度之间的数学关系式，根据所述修正预测模型预测未来日的水箱最高温度。
进一步地，通过散点图法获得所述每日天气状况和当日最大太阳辐射强度之间的散点图。
进一步地，所述每日天气状况采用每日白天天气。
进一步地，所述每日白天为每日6点至18点。
进一步地，所述每日天气状况为晴、多云、阴、小雨、中雨、大雨或雨雪。
进一步地，所述水箱温度的记录周期和太阳辐射强度的记录周期均小于或等于15分钟。
进一步地，所述未来日的日数取决于天气预报的天数。
进一步地，所述未来日的日数为3-7天。
本发明公开了一种热水系统的温度预测方法，所述温度预测方法可以广泛应用于太阳能热水系统建筑应用的运行管理技术领域，其有益效果是：
1.预测数据保障率高。使用该方法可以较高的贴合实际发生的温度，通过不断地使用近期数据更新预测模型可以不断提高预测模型的精确度；
2.方法简单，可靠，便于推广应用。本发明方法中所涉及的数据记录、预测方法，方法简单，易于操作，便于推广；
3.有利于热水系统的使用者提前采取相应措施，减少事故发生问题的几率。通过提前预知未来可能发生过热的可能，提前检查系统放热措施、周围环境或者使用额外措施来防治，极大地降低事故发生的可能性；
4.降低企业的运行成本。通过提前预测，可以使物业维护人员不需每日防治，只在可能日加强巡检力度，可以极大地减少物业管理的成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的热水系统的温度预测方法的流程图。
图2为本发明实施例提供的未来日水箱最高温度与实际计量的水箱最高水温的对比图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。
如图1所示，本发明实施例提供了一种热水系统的温度预测方法，热水系统优选为太阳能热水系统，所述太阳能热水系统的温度预测方法包括步骤：
步骤S1，记录太阳辐射强度、每日天气状况和太阳能热水系统的水箱温度数据，水箱水温记录和太阳辐射强度记录周期为小于等于15分钟，水温记录精度为0.1℃，太阳辐射强度记录精度为0.1W/m2，每日天气状况为晴、多云、阴、小雨、中雨、大雨或雨雪，每日天气状况只记录每日白天天气情况；
步骤S2，汇总所述太阳辐射强度、每日天气状况和热水系统的水箱温度数据汇总获得每日水箱最高温度和每日累计太阳辐射强度，所述每日累计太阳辐射强度为每日所有记录的太阳辐射强度的累加值；
步骤S3，采用二元回归分析预测法获得当日水箱最高温度的预测模型，所述预测模型为所述当日水箱最高温度与前日水箱最高温度、当日累计太阳辐射强度之间的数学关系式，所述二元回归分析预测法所使用的当日水箱最高温度、前日水箱最高温度和当日累计太阳辐射强度的数据应不少于50组；
步骤S4，修正所述预测模型，所述修正预测模型为所述当日水箱最高温度与前日水箱最高温度、当日最大太阳辐射强度之间的数学关系式，即在所述预测模型的数学公式中使用当日最大太阳辐射强度替代当日累计太阳辐射强度，此外，通过散点图法获得所述每日天气状况和当日最大太阳辐射强度之间的散点图；
步骤S5，根据所述修正预测模型预测未来日的水箱最高温度，未来日的日数决定于天气预报的天数，一般为3-7天。
在本实施例中，选定当日水箱最高温度、前日水箱最高温度和当日累计太阳辐射强度的数据为55组，每日白天的时间会随着季节的不同而不同，优选为6点至18点，通过二元回归分析预测方法获得当日水箱最高温度与前日水箱最高温度、当日累计太阳辐射强度之间数学关系式如下：
T＝23.36+0.09*T1+10.99*P
其中，T为当日水箱最高温度，T1为前日水箱最高温度，P为当日累计太阳辐射强度。
通过散点图法可以获得所述每日天气状况和当日累计太阳辐射强度之间的散点图，然后，根据未来日的天气状况确定当日累计太阳辐射强度，最后根据上述数学公式即可预测出未来日的水箱最高温度。
优选地，在上述数学公式中，使用当日最大太阳辐射强度替代当日累计太阳辐射强度，可得修正预测模型的数学关系式如下：
T＝23.36+0.09*T1+10.99*P1
其中，T为当日水箱最高温度，T1为前日水箱最高温度，P1为当日最大太阳辐射强度。
由于当日最大太阳辐射强度与每日天气状况的相关性比当日累计太阳辐射强度与每日天气状况的相关性更大，通过未来日的天气状况预测当日最大太阳辐射强度更为精确，因此在本实施例中采用修正预测模型进行未来日的水箱最高温度的预测。
如表1所示，表1给出了所述当日天气状况和当日最大太阳辐射强度之间的散点关系。
| 天气状况 | 代码 | 当日最大太阳辐射强度 |
| 晴 | 1 | 6.6 |
| 多云 | 2 | 5.7 |
| 阴 | 3 | 3.8 |
| 小雨 | 4 | 3.8 |
| 中雨 | 5 | 3 |
| 大雨 | 6 | 3 |
| 雨雪 | 7 | 2 |
表1
当天气状况为晴、多云、阴、小雨、中雨、大雨或雨雪时，对应的当日最大太阳辐射强度分别为6.6、5.7、3.8、3.8、3、3以及2。
如图2所示，图2为使用上述修正预测模型预测未来日的水箱最高温度与实际计量的最高水温的对比图，横向为未来日的日数，竖直方向为未来日的水箱最高温度，采用本发明实施例公开的温度预测方法获得的预测值较为接近实际值，增大了预测的保障性，满足了用户的多样化需求。
综上，本发明公开了一种热水系统的温度预测方法，所述温度预测方法可以广泛应用于太阳能热水系统建筑应用的运行管理技术领域，其有益效果是：
1.预测数据保障率高。使用该方法可以较高的贴合实际发生的温度，通过不断地使用近期数据更新预测模型可以不断提高预测模型的精确度；
2.方法简单，可靠，便于推广应用。本发明方法中所涉及的数据记录、预测方法，方法简单，易于操作，便于推广；
3.有利于热水系统的使用者提前采取相应措施，减少事故发生问题的几率。通过提前预知未来可能发生过热的可能，提前检查系统放热措施、周围环境或者使用额外措施来防治，极大地降低事故发生的可能性；
4.降低企业的运行成本。通过提前预测，可以使物业维护人员不需每日防治，只在可能日加强巡检力度，可以极大地减少物业管理的成本。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种热水系统的温度预测方法，其特征在于，所述热水系统的温度预测方法包括以下步骤：
记录太阳辐射强度、每日天气状况和热水系统的水箱温度数据；
汇总所述太阳辐射强度、每日天气状况和热水系统的水箱温度数据以获得每日水箱最高温度和每日累计太阳辐射强度；
以当日水箱最高温度、前日水箱最高温度和当日累计太阳辐射强度为变量，采用二元回归分析预测法获得当日水箱最高温度的预测模型；
通过散点图法获得所述每日天气状况和当日累计太阳辐射强度之间的散点图，根据所述当日天气情况获得当日累计太阳辐射强度，根据所述预测模型预测未来日的水箱最高温度。
2.如权利要求1所述的热水系统的温度预测方法，其特征在于，所述预测模型为所述当日水箱最高温度与前日水箱最高温度、当日累计太阳辐射强度之间的数学关系式。
3.如权利要求2所述的热水系统的温度预测方法，其特征在于，所述二元回归分析预测法所使用的当日水箱最高温度、前日水箱最高温度和当日累计太阳辐射强度的数据不少于50组。
4.如权利要求1所述的热水系统的温度预测方法，其特征在于，所述温度预测方法还包括修正所述预测模型，所述修正预测模型为所述当日水箱最高温度与前日水箱最高温度、当日最大太阳辐射强度之间的数学关系式，根据所述修正预测模型预测未来日的水箱最高温度。
5.如权利要求4所述的热水系统的温度预测方法，其特征在于，通过散点图法获得所述每日天气状况和当日最大太阳辐射强度之间的散点图。
6.如权利要求1所述的热水系统的温度预测方法，其特征在于，所述每日天气状况采用每日白天天气。
7.如权利要求6所述的热水系统的温度预测方法，其特征在于，所述每日白天为每日6点至18点。
8.如权利要求7所述的热水系统的温度预测方法，其特征在于，所述每日天气状况为晴、多云、阴、小雨、中雨、大雨或雨雪。
9.如权利要求1所述的热水系统的温度预测方法，其特征在于，所述水箱温度的记录周期和太阳辐射强度的记录周期均小于或等于15分钟。
10.如权利要求1所述的热水系统的温度预测方法，其特征在于，所述未来日的日数取决于天气预报的天数。
11.如权利要求10所述的热水系统的温度预测方法，其特征在于，所述未来日的日数为3-7天。
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