CN105333492A - 多热源供热系统的热源控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多热源供热系统的热源控制方法，所述方法包括下述步骤：系统启动，获取包括设定温度和设定完成时间的供热目标；判断系统中所具有的热源；判断第一节能的热源独立工作能否达到供热目标，若能，启动该第一节能的热源；若不能，判断第一节能的热源与第二节能的热源共同工作能否达到供热目标，若能，计算该第二节能的热源的启动时间，先启动第一节能的热源，并根据启动时间启动第二节能的热源；以此类推，若系统中所具有的所有热源共同工作仍不能达到所述供热目标，则同时启动所有热源。利用本发明，可以实现具有多种热源的供热系统中多热源的合理、有效控制。

Description

多热源供热系统的热源控制方法

技术领域

本发明属于供热系统技术领域，具体地说，是涉及一种具有多热源的供热系统，更具体地说，是涉及多热源供热系统的热源控制方法。

背景技术

随着技术的进步，目前的热水供应系统、采暖系统等供热系统一般不再采用单一热源，而是将多种热源组合起来使用。例如，采用太阳能、热泵和燃气三种热源的供热系统，采用太阳能、热泵和电加热三种能源的供热系统，以及采用太阳能、热泵、燃气和电加热四种能源的供热系统。

每种能源特点不同，在使用时都会存在一定的局限性。例如，太阳能能耗最低，节能率最高，但是受环境影响大，热能输出速度慢；热泵节能率仅次于太阳能，但有最低工作温度限制，受环境影响大；燃气加热速度快，使用不受环境影响，但能耗高、成本高，安装易受限制；电加热耗能最多，成本高。

因此，对于采用多种热源的供热系统，如何对热源进行合理的控制，在满足用户需求的前提下实现最大节能，是亟待解决的问题。而本发明正是为解决该问题而提出的。

发明内容

本发明的目的是提供一种多热源供热系统的热源控制方法，以实现对系统中多热源的合理、有效控制。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种多热源供热系统的热源控制方法，所述方法包括下述过程：

系统启动，获取包括设定温度和设定完成时间的供热目标；

判断系统中所具有的热源；

判断系统中第一节能的热源独立工作能否达到所述供热目标，若能，仅启动该第一节能的热源；

若所述第一节能的热源独立工作不能达到所述供热目标，判断所述第一节能的热源与第二节能的热源共同工作能否达到所述供热目标，若能，启动所述第一节能的热源，计算该第二节能的热源的启动时间，并根据启动时间启动该第二节能的热源；

若所述第一节能的热源和所述第二节能的热源共同工作不能达到所述供热目标，判断所述第一节能的热源、所述第二节能的热源及第三节能的热源共同工作能否达到所述供热目标，若能，启动所述第一节能的热源和所述第二节能的热源，计算该第三节能的热源的启动时间，并根据启动时间启动该第三节能的热源；

以此类推，若系统中所具有的所有热源共同工作仍不能达到所述供热目标，则同时启动所有热源。

如上所述的热源控制方法，若所述系统中所具有的所有热源均启动工作仍不能达到所述供热目标，则进行提示。

如上所述的热源控制方法，所述设定温度和所述设定完成时间通过采集用户的输入获取，或者，通过系统的自学习方式获取。

如上所述的热源控制方法，判断热源能否达到所述供热目标的方法为：计算本级节能的热源的所有上一级节能的热源在设定完成时间内所能达到的中间温度，计算本级节能的热源从所述中间温度加热到所述设定温度所需要的时间，若该所需要的时间不大于所述设定完成时间与当前时间的时间差，判定该本级节能的热源及其各上级节能的热源共同工作能达到所述供热目标，否则，判定该本级节能的热源及其各上级节能的热源共同工作不能达到所述供热目标。

如上所述的热源控制方法，所述本级节能的热源的启动时间按照下述方法确定：计算本级节能的热源从所述中间温度加热到所述设定温度所需要的时间，从所述设定完成时间前推该所需要的时间，则前推后的时刻定为所述本级节能的热源的启动时间。

如上所述的热源控制方法，所述系统中具有太阳能热源、热泵热源中的至少一种，在所述步骤b中，获取天气状况，根据该天气状况计算太阳能热源和/或热泵热源所能达到的中间温度和/或加热到所述设定温度所需要的时间。

如上所述的热源控制方法，所述天气状况包括当前天气状况和未来设定时间内的天气状况。

如上所述的热源控制方法，所述系统中设置有网络连接模块，所述天气状况通过所述网络连接模块从网络中获取。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明通过计算系统中每种热源的供热能力选择不同工作热源及热源的启动时间，且优先采用各热源中的节能热源工作，能以能耗最低的方式完成系统供热，实现了具有多种热源的供热系统中多热源的合理、有效控制。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明多热源供热系统的热源控制方法一个实施例的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

请参见图1，该图所示为本发明多热源供热系统的热源控制方法一个实施例的流程图。

该实施例以具有四种热源的供热系统为例，该供热系统包括中央控制器、平板太阳能集热器、储水箱、热泵加热装置、燃气锅炉加热装置、膨胀罐、水泵、位于储水箱中的电加热装置，以及位于太阳能集热器、储水箱、热泵加热装置和燃气锅炉加热装置内的传感器，该供热系统既能够供应热水，也能够与暖气连接，实现供暖。供热系统的具体结构为现有技术，在此不作具体描述。该实施例重点在于探讨太阳能热源、热泵热源、燃气热源及电加热热源的控制过程。

首先需要说明的是，在这四种热源中，太阳能为第一节能的热源，热泵为第二节能的热源，燃气为第三节能的热源，而电加热为第四节能的热源。

对于具有上述四种热源的供热系统，实现对热源合理、高效的控制方法如图1所示。具体来说，包括下述步骤：

步骤101：供热系统启动，获取供热目标。

此处所说的供热目标，至少包括有设定温度和设定完成时间。具体来说，设定温度是指储水箱内的目标温度，设定完成时间是指储水箱内水温达到目标温度的完成时间，或者，是指用户使用目标温度水的时间。设定温度和设定完成时间可以由用户通过输入装置手动输入，例如，使用与中央控制器连接的面板或按键输入；还可以是由系统中的中央控制器通过自学习方式获取到，例如，根据用户使用习惯、环境温度等，通过自学习获得当前的设定温度和设定完成时间。

举例来说，对于自学习获取设定温度的方法如下：用户对热水的需要会随着环境温度的降低而升高，冬天使用热水要求温度高，而夏天要求温度低。因此，可以通过回归方程：设定温度=T0-KT来计算设定温度。其中，T0和K均为为常数，可以通过样本数据分析得到；T为实测的当前环境温度。

对于自学习获取设定完成时间的方法如下：对用户用水时间的习惯分析至少有以下两种方法：1、将一天分成若干个时间段（如0-4、4-8、8-12、12-16、16-20、20-24六段），记忆用户的用水动作在哪个时间段内。如果有连续多天在同一个时间段，则认为此时间段是用户的设定完成时间段；2、仍然将一天分成若干个时间段，以周为单位对用水动作进行记忆，如发现在多周的同一天同一时间段内均有用水，则认为此时间段是设定完成时间段。可以取设定完成时间段的最早时间作为设定完成时间，或者，取设定完成时间段的中间时间作为设定完成时间。

步骤102：判断系统中所具有的热源。

判断系统中所具有的、且能够正常使用的热源类型。该实施例中，如果四种热源均可以正常工作，则热源类型为所有四种热源。有的供热系统，可能仅具有两种或三种热源，或者具有五种及以上的热源。为保证对热源进行正确控制，首先需要判断出系统中所具有的热源类型。具体来说，热源类型可以由用户输入，也可以是预先存储在中央控制器内的类型。

步骤103：判断第一节能的热源独立工作是否能达到供热目标。若是，执行步骤104；否则，转至步骤105。

在判断出系统中所具有的热源之后，将各热源按照节能性排序。如前所述，对于可正常使用的太阳能热源、热泵热源、燃气热源及电加热热源来说，太阳能热源为第一节能的热源。如果仅有热泵热源、燃气热源及电加热热源，则第一节能的热源是指热泵热源。

然后，判断第一节能的热源独立工作达到设定温度所需要的时间是否在设定完成时间之内。如果在，说明第一节能的热源独立工作就可以达到供热目标。否则，判定第一节能的热源独立工作不能达到供热目标。

第一节能的热源达到设定温度所需要的时间可以根据储水箱当前温度、储水箱水容量、设定温度、天气状况等计算出来。

举例来说，如果第一节能的热源为太阳能，需要根据时间和天气状况进行计算。在日太阳辐照满足要求、时间点在8点-16点之间时，如日太阳辐照量为17MJ/m²、时间点在8点-16点之间，可以按照2.5℃/h作为太阳能的供热能力。或者，还可以采用其他温升与时间的拟合公式计算太阳能的供热量。然后，根据储水箱当前温度、设定温度、设定完成时间及太阳能的供热能力，可以计算出太阳能在设定完成时间内能否将储水箱温度加热到设定温度，进而判定出太阳能单独工作能否实现供热目标。

日太阳辐照量可以根据天气状况来计算，具体计算方法可采用现有技术。

如果第一节能的热源为热泵，热泵的制热量采用下述公式计算：

Q=-0.00004te3+0.0009te2+0.065te+1.859

其中，te为气温。

设储水箱体积为V，储水箱内当前水温与设定温度之差为△T，则热泵加热至设定温度所需要的时间可采用下述公式计算：

t=(4.2*V*△T)/Q。

燃气热源及电加热热源达到设定温度所需要的时间的计算方法为现有技术，可采用现有技术来实现，在此不作具体阐述。

由于太阳能及热泵的加热能力跟天气有很大关系，在计算其达到设定温度需要的时间时，需要借助于天气状况。为实现自动、精确的计算，该实施例的供热系统中设置有与中央控制器连接的网络连接模块，供热系统可以通过网络连接模块连接网络，中央控制器可以从网络中获得天气状况。优选的，天气状况包括当前天气状况及未来设定时间内的天气状况。中央控制器在获得天气状况后，可以根据当前及未来一段时间内的天气情况计算出太阳能或热泵完成设定温度需要的时间。

步骤104：如果第一节能的热源独立工作就可以达到供热目标，则启动第一节能的热源工作，而不必启动其他热源，从而以最低的能耗完成加热目标。

步骤105：如果第一节能的热源独立工作不能达到供热目标，则判断第一节能的热源与第二节能的热源共同工作能否达到供热目标。若能，执行步骤106；否则，转至步骤108。

如果第一节能的热源独立工作不能达到供热目标，为保证用户的用水需求，再作进一步判断，具体来说是判断第一节能的热源与第二节能的热源共同工作是否能达到供热目标。

具体来说，可以采用下述过程判断第一节能的热源与第二节能的热源共同工作是否能达到供热目标：

计算第一节能的热源在设定完成时间内工作，对储水箱内的水进行加热所能达到的中间温度。然后，计算第二节能的热源（若第二节能的热源为本级节能的热源，则第一节能的热源为其上一级节能的热源）将储水箱内的水从中间温度加热到设定温度所需要的时间。如果该所需要的时间不大于设定完成时间与当前时间的时间差，说明第二节能的热源能够在设定完成时间之内将水温从中间温度加热到设定温度。因此，判定第一节能的热源与第二节能的热源共同工作能够在设定完成时间内将水加热到设定温度，也即能达到供热目标。否则，判定第一节能的热源与第二节能的热源共同工作不能达到供热目标。

具体计算方法可以参考步骤103中所描述的方法。

当然，除了采用上述过程判断之外，可以采用其他方法来判断两个热源共同工作能否达到供热目标，例如，计算每个热源单独工作达到设定温度所需要的时间，然后再综合起来与设定完成时间作比较来判断。

步骤106：如果第一节能的热源与第二节能的热源共同工作能达到供热目标，则先启动第一节能的热源工作，同时，计算第二节能的热源的启动时间。然后执行步骤107。

第二节能的热源的启动时间可以通过下述方法来确定：

计算第二节能的热源从第一节能的热源所能加热到的中间温度开始、将储水箱水温加热到设定温度所需要的时间，然后从设定完成时间前推该所需要的时间，则前推后的时刻定为第二节能的热源的启动时间。步骤107：根据步骤106计算出的启动时间启动第二节能的热源。

为避免能源浪费，第二节能的热源仅在保证完成加热目标的前提下、尽量延后启动。

步骤108：如果第一节能的热源与第二节能的热源共同工作仍不能达到供热目标，则判断第一节能的热源、第二节能的热源及第三节能的热源共同工作能否达到供热目标。若能，执行步骤109；否则，转至步骤111。

如果第一节能的热源与第二节能的热源共同工作仍不能达到供热目标，为保证用户的用水需求，再作更进一步判断，具体来说是判断第一节能的热源、第二节能的热源及第三节能的热源三种热源共同工作是否能达到供热目标。

具体来说，可以通过下述过程判断三种热源共同工作能否达到供热目标：

计算第一节能的热源和第二节能的热源（也即第三节能的热源的所有上一级节能的热源）在设定完成时间内工作，对储水箱内的水加热所能达到的中间温度。然后，计算第三节能的热源（本级节能的热源）将储水箱内的水从中间温度加热到设定温度所需要的时间。如果该所需要的时间不大于设定完成时间与当前时间的时间差，说明第三节能的热源能够在设定完成时间之内将水温从中间温度加热到设定温度。因此，判定第一节能的热源、第二节能的热源及第三节能的热源共同工作能够在设定完成时间内将水加热到设定温度，也即能达到供热目标。否则，判定三种热源共同工作不能达到供热目标。

具体计算方法可以参考步骤103中所描述的方法。

步骤109：如果三种热源共同工作能达到供热目标，先启动第一节能的热源和第二节能的热源，同时，计算第三节能的热源的启动时间。然后执行步骤110。

第三节能的热源的启动时间的确定方法可以参考步骤106中计算第二节能的热源的启动时间。也即，计算第三节能的热源从第一节能的热源和第二节能的热源在设定完成时间内所能加热到的中间温度开始、将储水箱水温加热到设定温度所需要的时间，然后从设定完成时间前推该所需要的时间，则前推后的时刻定为第三节能的热源的启动时间。

步骤110：根据步骤109计算出的启动时间启动第三节能的热源。

步骤111：如果三种热源共同工作仍不能达到供热目标，则判断第一节能的热源、第二节能的热源、第三节能的热源及第四节能的热源共同工作能否达到供热目标。如果能，执行步骤112；否则，转至步骤114。

如果三种热源共同工作仍不能达到供热目标，为保证用户的用水需求，再作更进一步判断，具体来说是判断四种热源共同工作是否能达到供热目标。

具体来说，计算第一节能的热源、第二节能的热源和第三节能的热源（也即第四节能的热源的所有上一级节能的热源）在设定完成时间内工作，对储水箱内的水加热所能达到的中间温度。然后，计算第四节能的热源（本级节能的热源）将储水箱内的水从中间温度加热到设定温度所需要的时间。如果该所需要的时间不大于设定完成时间与当前时间的时间差，说明第四节能的热源能够在设定完成时间之内将水温从中间温度加热到设定温度。因此，判定第一节能的热源、第二节能的热源、第三节能的热源及第四节能的热源共同工作能够在设定完成时间内将水加热到设定温度，也即能达到供热目标。否则，判定四种热源共同工作不能达到供热目标。

具体计算方法可以参考步骤103中所描述的方法。

步骤112：如果四种热源共同工作能达到供热目标，则先启动第一节能的热源、第二节能的热源及第三节能的热源，同时，计算第四节能的热源的启动时间。然后执行步骤113。

第四节能的热源的启动时间的计算方法为：计算第四节能的热源从第一节能的热源、第二节能的热源及第三节能的热源在设定完成时间内所能加热到的中间温度开始、将储水箱水温加热到设定温度所需要的时间，然后从设定完成时间前推该所需要的时间，则前推后的时刻定为第四节能的热源的启动时间。

步骤113：根据步骤112计算出的启动时间启动第四节能的热源。

步骤114：如果步骤111判定四种热源共同工作仍不能达到供热目标，则进行提示，然后，同时启动四种热源。

如果系统中所有的热源同时工作仍不能达到供热目标，系统将给出提示，提醒用户是否需要更改供热目标。然后，将所有四种热源同时启动工作。

上述实施例是以具有四种热源的供热系统为例，描述了其控制过程。如果热源类型小于四种，例如仅有三种，则不需要执行步骤111的判断过程，在执行完步骤108判定三种热源不能达到供热目标时，将启动所有热源。如果热源类型大于四种，例如为五种，则在步骤111判定四种热源不能达到供热目标时，再判断五种热源是否能够达到供热目标。具有更多种热源的供热系统的热源控制过程可以此类推，目标是用尽可能低的能耗完成供热目标，在满足用户需求的前提下降低能源消耗。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种多热源供热系统的热源控制方法，其特征在于，所述方法包括下述过程：

系统启动，获取包括设定温度和设定完成时间的供热目标；

判断系统中所具有的热源；

判断系统中第一节能的热源独立工作能否达到所述供热目标，若能，仅启动该第一节能的热源；

若所述第一节能的热源独立工作不能达到所述供热目标，判断所述第一节能的热源与第二节能的热源共同工作能否达到所述供热目标，若能，启动所述第一节能的热源，计算该第二节能的热源的启动时间，并根据启动时间启动该第二节能的热源；

若所述第一节能的热源和所述第二节能的热源共同工作不能达到所述供热目标，判断所述第一节能的热源、所述第二节能的热源及第三节能的热源共同工作能否达到所述供热目标，若能，启动所述第一节能的热源和所述第二节能的热源，计算该第三节能的热源的启动时间，并根据启动时间启动该第三节能的热源；

以此类推，若系统中所具有的所有热源共同工作仍不能达到所述供热目标，则同时启动所有热源。

2.根据权利要求1所述的热源控制方法，其特征在于，若所述系统中所具有的所有热源均启动工作仍不能达到所述供热目标，则进行提示。

3.根据权利要求1所述的热源控制方法，其特征在于，所述设定温度和所述设定完成时间通过采集用户的输入获取。

4.根据权利要求1所述的热源控制方法，其特征在于，所述设定温度和所述设定完成时间通过系统的自学习方式获取。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的热源控制方法，其特征在于，判断热源能否达到所述供热目标的方法为：计算本级节能的热源的所有上一级节能的热源在设定完成时间内所能达到的中间温度，计算本级节能的热源从所述中间温度加热到所述设定温度所需要的时间，若该所需要的时间不大于所述设定完成时间与当前时间的时间差，判定该本级节能的热源及其各上级节能的热源共同工作能达到所述供热目标，否则，判定该本级节能的热源及其各上级节能的热源共同工作不能达到所述供热目标。

6.根据权利要求5所述的热源控制方法，其特征在于，所述本级节能的热源的启动时间按照下述方法确定：计算本级节能的热源从所述中间温度加热到所述设定温度所需要的时间，从所述设定完成时间前推该所需要的时间，则前推后的时刻定为所述本级节能的热源的启动时间。

7.根据权利要求5所述的热源控制方法，其特征在于，所述系统中具有太阳能热源、热泵热源中的至少一种，，获取天气状况，根据该天气状况计算太阳能热源和/或热泵热源所能达到的中间温度和/或加热到所述设定温度所需要的时间。

8.根据权利要求7所述的热源控制方法，其特征在于，所述天气状况包括当前天气状况和未来设定时间内的天气状况。

9.根据权利要求7所述的热源控制方法，其特征在于，所述系统中设置有网络连接模块，所述天气状况通过所述网络连接模块从网络中获取。