CN109764377B - 一种能源系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于能源利用领域，公开一种能源系统及其控制方法，能源系统包括：第一终端换热器、第二终端换热器和中转换热器，第一终端换热器用于是收集油烟机的热量，第二终端换热器用于将热量传递给热水器，第一终端换热器与所述第二终端换热器之间通过中转换热器以热传导的形式连通，方法包括：确定第一终端换热器的初始温度和第二终端换热器的初始温度；根据第一终端换热器和第二终端换热器的初始温度控制中转换热器的导热阀门的开度；根据第一终端换热器的温度变化调节导热阀门的开度。本发明对导热阀门的开度进行调节，使导热介质在热水器和能量存储站之间合理流动，从而提高热水器的热量利用率。

Description

一种能源系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及能源利用技术领域，特别涉及一种能源系统及其控制方法。

背景技术

能源是能够提供能量的资源，能源通常指热能、电能、光能、机械能、化学能等。热水器是指通过各种物理原理，在一定时间内使冷水温度升高变成热水的一种装置。热水器在将冷水变成热水时需要吸收热量，通常采用电能或燃气对热水器进行加热。油烟机也是家庭中常见的设备，其安装在厨房炉灶上方，能将炉灶燃烧的废物和烹饪过程中产生的油烟迅速抽走，油烟机在工作时能够产生一定的热量。如何使油烟机的热量合理传递给热水器，以提高热水器的热量利用率，该问题有待于解决。

发明内容

本发明实施例提供了一种能源系统及其控制方法，以解决如何控制油烟机的热量合理传递给热水器，以提高热水器的热量利用率问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种能源系统的控制方法，所述能源系统包括：第一终端换热器、第二终端换热器和中转换热器，所述第一终端换热器用于是收集油烟机的热量，所述第二终端换热器用于将热量传递给热水器，所述第一终端换热器与所述第二终端换热器之间通过中转换热器以热传导的形式连通，所述方法包括：

确定第一终端换热器的初始温度和第二终端换热器的初始温度；

根据第一终端换热器和第二终端换热器的初始温度控制中转换热器的导热阀门的开度；

根据第一终端换热器的温度变化调节导热阀门的开度。

在一些可选实施例中，所述根据第一终端换热器的温度变化调节导热阀门的开度，包括：

确定第一终端换热器开启第一时长时的温度变化率；

根据第一终端换热器开启第一时长的温度变化率，调节导热阀门的开度。

在一些可选实施例中，所述根据第一终端换热器开启第一时长的温度变化率，调节导热阀门的开度，包括：

当温度变化率大于第一预设值时，保持导热阀门的开度；

当温度变化率小于等于第一预设值时，增加导热阀门的开度。

在一些可选实施例中，根据第一终端换热器开启第一时长的温度变化率，调节导热阀门的开度后，还包括：

确定第一终端换热器开启第二时长的温度变化率；

根据第一终端换热器开启第二时长的温度变化率，调节导热阀门的开度。

在一些可选实施例中，所述根据第一终端换热器和第二终端换热器的初始温度控制中转换热器的导热阀门的开度，包括：

计算第一终端换热器的初始温度T₁与和第二终端换热器的初始温度T₂的差值△T；

判断第一终端换热器的初始温度T₁与和第二终端换热器的初始温度T₂的差值△T是否在预设范围内；

当△T处于预设范围内，控制中转换热器的导热阀门的开度为60％；

当△T未达到预设范围，控制中转换热器的导热阀门的开度为0％。

在一些可选实施例中，所述预设范围为△T≥α，其中12＜α≤18。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种能源系统，包括：

第一终端换热器，用于是收集油烟机的热量；

第二终端换热器，用于将热量传递给热水器；

中转换热器，串联在第一终端换热器与所述第二终端换热器之间，中转换热器具有用于控制导热介质流量的导热阀门；

控制器，控制中转换热器的导热阀门的开度。

在一些可选实施例中，所述控制器包括：

温度传感器组，用于确定第一终端换热器的初始温度和第二终端换热器的初始温度；

第一控制单元，用于根据第一终端换热器和第二终端换热器的初始温度控制中转换热器的导热阀门的开度；

第一调节单元，用于根据第一终端换热器的温度变化调节导热阀门的开度。

在一些可选实施例中，所述第一调节单元，包括：第一确定单元，用于确定第一终端换热器开启第一时长时的温度变化率；调节子单元，用于根据第一终端换热器开启第一时长的温度变化率，调节导热阀门的开度。

在一些可选实施例中，所述第一控制单元具体包括：

计算子单元，计算第一终端换热器的初始温度T₁与和第二终端换热器的初始温度T₂的差值△T；

控制子单元，判断第一终端换热器的初始温度T₁与和第二终端换热器的初始温度T₂的差值△T是否在预设范围内；

当△T处于预设范围内，控制中转换热器的导热阀门的开度为60％；

当△T未达到预设范围，控制中转换热器的导热阀门的开度为0％。

本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

通过第一终端换热器收集油烟机的热量，第二终端换热器收集热水器的热量，再采用中转换热器使油烟机与热水器之间进行热量交换，根据第一终端换热器和第二终端换热器的初始温度，控制中转换热器的导热阀门的开度，并结合第二终端换热器的温度变化情况，对导热阀门的开度进行调节，使导热介质在热水器和能量存储站之间合理流动，从而提高热水器的热量利用率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的能源系统的控制方法的流程图；

图2是根据一示例性实施例示出的能源系统的结构框图；

图3是根据另一示例性实施例示出的能源系统的控制方法的流程图；

图4是根据另一示例性实施例示出的能源系统的控制方法的流程图；

图5是根据另一示例性实施例示出的能源系统的控制方法的流程图；

图6是根据一示例性实施例示出的能源系统的控制器的结构框图；

图7是根据另一示例性实施例示出的能源系统的控制器的结构框图；

图8是根据一示例性实施例示出的能源系统的结构示意图；

图9是根据一示例性实施例示出的中转换热器的结构示意图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本文的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本文的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。本文中，术语“第一”、“第二”等仅被用来将一个元素与另一个元素区分开来，而不要求或者暗示这些元素之间存在任何实际的关系或者顺序。实际上第一元素也能够被称为第二元素，反之亦然。而且，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结构、装置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结构、装置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结构、装置或者设备中还存在另外的相同要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，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。

本文中的术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本文和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本文的描述中，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本文中，除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

本文中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。

本文中，术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。

一种能源系统的控制方法，如图2所示，能源系统包括：第一终端换热器1、第二终端换热器2和中转换热器11，第一终端换热器1用于是收集油烟机1011的热量，第二终端换热器2用于将热量传递给热水器1021，第一终端换热器1与第二终端换热器2之间通过中转换热器11以热传导的形式连通，如图1所示，所述方法包括：

S201、确定第一终端换热器的初始温度和第二终端换热器的初始温度；

S202、根据第一终端换热器和第二终端换热器的初始温度控制中转换热器的导热阀门的开度；

S203、根据第一终端换热器的温度变化调节导热阀门的开度。

在本实施例中，能源系统的第一终端换热器用于将油烟机产生的热量收集起来；第二终端换热器用于将热水器产生的热量收集起来；第二终端换热器、第一终端换热器和中转换热器之间以热传导的形式连通，完成热量交换。可选地，第一终端换热器、第二终端换热器和中转换热器之间通过导热介质传递热量。这样，使油烟机产生的热量能够传递给热水器使用。可以理解的是，热水器在加热时可以使用电能、燃气等方式进行加热，与油烟机产生的热量配合，对热水器中的水进行加热。

在S201中，可以通过温度传感器测定第一终端换热器、第二终端换热器的初始温度。温度传感器可以设置在第一终端换热器、第二终端换热器的管道壁上，还可以设置在油烟机的烟道内、热水器的水箱外壁上。

在S202中，中转换热器的导热阀门用于控制导热介质在油烟机与热水器之间的流通，当导热阀门开度增大时，导热介质的流量增大；当导热阀门开度减小时，导热介质的流量减小。通过S202，根据油烟机和热水器之间的温度情况，控制导热阀门的开度，当油烟机和热水器的温度情况满足条件时，将热量由油烟机传递至热水器。

在S203中，根据第一终端换热器的温度变化，对导热阀门的开度进行调节，使导热阀门开度更加准确、合理。

通过该实施例设置导热阀门的开度，使导热介质在中转换热器与热水器之间流量合理，将热量由油烟机传递至热水器。

在本发明的一个实施例中，如图3所示，所述根据第一终端换热器的温度变化调节导热阀门的开度，包括：

S301、确定第一终端换热器开启第一时长时的温度变化率；

S302、根据第一终端换热器开启第一时长的温度变化率，调节导热阀门的开度。

在S301中，通过计时电路控制温度传感器在第一时长时测定第一终端换热器的实时温度。可选地，第一时长为t₁，5min≤t₁≤10min。

在本实施例中，温度变化率m₁＝(T₁-T₀)/t₁，其中，T₁为第一终端换热器开启第一时长时的温度，单位为℃；T₀为第一终端换热器的初始温度，单位为℃；t₁为第一时长，单位为min。第一终端换热器的温度变化率反映导热阀门开启后，热水器接收热量后的温度变化情况，导热阀门的调节结合热水器的温度变化情况，能够更加准确。

可选地，根据第一终端换热器开启第一时长的温度变化率，调节导热阀门的开度，包括：

当温度变化率大于第一预设值时，保持导热阀门的开度；

当温度变化率小于等于第一预设值时，增加导热阀门的开度。

在本实施例中，温度变化率反映第一终端换热器接收热量后的温度变化情况，当温度变化率较大表明温度变化的很快，反之则温度变化较小。如果温度变化率大于第一预设值，表明热量传递效率合适，此时保持导热阀门的开度，继续以此流量进行热量传递；如果温度变化率不超过第一预设值，表明热量传递效率较低，应增加导热阀门开度，提高传递效率。通过该实施例，可以根据第一终端换热器的温度变化情况，使导热阀门的开度更加合理准确。可选地，第一预设值为m_设，1℃/min≤m_设≤1.5℃/min。可选地，当温度变化率小于等于第一预设值时，增加导热阀门的开度，增加值为5％～10％。示例性的，导热阀门的原始开度为60％，当温度变化率小于等于第一预设值时，将导热阀门的开度调节至60％+10％＝70％。

在本发明的一个实施例中，如图4所示，根据第一终端换热器开启第一时长的温度变化率，调节导热阀门的开度后，还包括：

S303、确定第一终端换热器开启第二时长的温度变化率；

S304、根据第一终端换热器开启第二时长的温度变化率，调节导热阀门的开度。

通过该实施例，使第一终端换热器在第二时长后继续对导热阀门进行调节，对第一时长时的调节进行修正，使导热阀门的开度更加准确合理。可选地，第二时长小于第一时长。第二时长为从第一时长结束时开始计算。由于第一次调节后，第一终端换热器温度稳定下来所需的时间较刚开启导热阀门时更短，故第二时长短于第一时长。可选地，第二时长为t₂，3min≤t₂＜5min。

可选地，根据第一终端换热器开启第二时长的温度变化率，调节导热阀门的开度，包括：

当温度变化率大于第二预设值时，减小导热阀门的开度；

当温度变化率小于等于第一预设值时，增加导热阀门的开度；

当温度变化率大于第一预设值且小于等于第二预设值时，保持导热阀门的开度；

其中，第一预设值小于第二预设值。

在本实施例中，温度变化率大于第二预设值，表明第一终端换热器向第二终端换热器传递的热量较高，第二终端换热器升温过快，表明第二终端换热器与热水器的温差过大，热量并不能完全被利用，此时应该适当调小导热阀门的开度；如果温度变化率不超过第一预设值，则增加导热阀门的开度，增加值为5％～10％。示例性的，导热阀门的第一时长后开度为70％，当温度变化率小于等于第一预设值时，将导热阀门的开度调节至70％+10％＝80％。如果温度变化率介于第一预设值和第二预设值之间，则表明阀门开度合适。通过该实施例，基于第一时长后的第二终端换热器的温度变化情况，继续调节导热阀门的开度，使油烟机和热水器之间的热量传递更加合理。可选地，第二预设值为n_设，2℃/min≤n_设≤3℃/min。

可选地，温度变化率m₂＝(T₂-T₁)/t₂，其中，T₂为第一终端换热器开启第二时长时的实时温度，单位为℃；T₁为第一终端换热器开启第一时长时的温度，单位为℃；t₂为第二时长，单位为min。在第二时长后，结合热水器在第二时长内的温度变化情况调节导热阀门，使导热阀门的开度更加准确。

在本发明的一个实施例中，如图5所示，所述根据第一终端换热器和第二终端换热器的初始温度控制中转换热器的导热阀门的开度，包括：

S305、计算第一终端换热器的初始温度T₁与和第二终端换热器的初始温度T₂的差值△T；

S306、判断第一终端换热器的初始温度T₁与和第二终端换热器的初始温度T₂的差值△T是否在预设范围内。

可选地，判断第一终端换热器的初始温度T₁与和第二终端换热器的初始温度T₂的差值△T是否在预设范围内，包括：

当△T处于预设范围内，控制中转换热器的导热阀门的开度为60％；

当△T未达到预设范围，控制中转换热器的导热阀门的开度为0％。

在本实施例中，当△T未达到预设范围时，则油烟机和热水器之间温度差别太小，无需进行传热，此时可关闭导热阀门；当△T处于预设范围内，则油烟机和热水器之间的温差合适，可以开启导热阀门进行传热，则控制中转换热器的导热阀门的开度为60％。该实施例开度只有两个数值供选择，便于控制导热阀门的开度。通过该实施例，能够控制导热阀门在合适的情况下开启。

可选地，所述预设范围为△T≥α，其中12＜α≤18。在该温差范围内，可以控制油烟机和热水器之间进行热量传递。

一种能源系统，如图8所示，包括：

第一终端换热器1，用于是收集油烟机1011的热量；

第二终端换热器2，用于将热量传递给热水器1021；

中转换热器11，串联在第一终端换热器1与所述第二终端换热器2之间，中转换热器11具有用于控制导热介质流量的导热阀门；

控制器，控制中转换热器11的导热阀门的开度。

在一种可选的实施例中，第一终端换热器1和第二终端换热器2均具有进液管141和出液管142(即，一组连通管路组14)，通过两根管路与中转换热器11的换热装置连通，油烟机1011、热水器1021与中转换热器11之间通过各自的导热介质循环通路进行热量转换。

本发明实施例的中转换热器11中，中转换热器11的吸热端111连通至油烟机1011时，放热端112连通至热水器，油烟机1011通过中转换热器11向热水器1021供给热量。

可选地，如图9所示，中转换热器11，包括：

吸热端111，用于连通至油烟机1011；

放热端112，用于连通至热水器1021；

单向导热装置120，吸热端111和放热端112设置在单向导热装置120的两端。

在一种可选的实施例中，中转换热器11的吸热端111具体采用换热装置，如，板式换热器、蒸发器或者换热盘管等。放热端112具体采用换热装置，如，板式换热器，冷凝器，或者，换热盘管等。

在一种可选的实施例中，第一终端换热器1和第二终端换热器2具体采用换热装置，如，板式换热器、蒸发器或者换热盘管等。

在本实施例中，单向导热装置120实现将吸热端111的热量(强制)交换至放热端112。具体可以采用冷媒换热器或者半导体温度调节器。

在一种可选的实施例中，冷媒换热器包括蒸发器121、压缩机(图未示)、冷凝器122和膨胀阀(图未示)，四者连接构成换热回路。中转换热器11包括两个绝热保温设置的吸热腔室113和放热腔室114；蒸发器121与中转换热器11的吸热端111相对设置，并设置在吸热腔室113中；冷凝器122与中转换热器11的放热端112相对设置，并设置在放热腔室114中。

可选地，如图6所示，能源系统还包括控制器400；所述控制器包括：

温度传感器组410，用于确定第一终端换热器的初始温度和第二终端换热器的初始温度；

第一控制单元420，用于根据第一终端换热器和第二终端换热器的初始温度控制中转换热器的导热阀门的开度；

第一调节单元430，用于根据第一终端换热器的温度变化调节导热阀门的开度。

在本实施例中，温度传感器组包括多个温度传感器，分别安装于需要检测温度的各个位置，例如，安装于第一终端换热器的管壁上，安装于第二终端换热器的管壁上，或者安装于热水器的水箱箱壁，还可以安装在油烟机的烟气管道内。

在本发明的一个实施例中，所述第一调节单元，包括：第一确定单元，用于确定第一终端换热器开启第一时长时的温度变化率；调节子单元，用于根据第一终端换热器开启第一时长的温度变化率，调节导热阀门的开度。

可选地，如图7所示，所述第一控制单元具体包括：

计算子单元421，计算第一终端换热器的初始温度T₁与和第二终端换热器的初始温度T₂的差值△T；

控制子单元422，判断第一终端换热器的初始温度T₁与和第二终端换热器的初始温度T₂的差值△T是否在预设范围内；

当△T处于预设范围内，控制中转换热器的导热阀门的开度为60％；

当△T未达到预设范围，控制中转换热器的导热阀门的开度为0％。

该实施例中，控制子单元422基于计算子单元421的计算结果，进行判断，并依据判断结果对导热阀门进行调整，使导热阀门开度更加合理。

本发明实施例提供了一种能源系统，通过第一终端换热器收集油烟机的热量，第二终端换热器收集热水器的热量，再采用中转换热器将油烟机的热量传递给热水器，根据第一终端换热器和第二终端换热器的初始温度，控制中转换热器的导热阀门的开度，并结合第二终端换热器的温度变化情况，对导热阀门的开度进行调节，使导热介质在热水器和能量存储站之间合理流动，从而提高热水器的热量利用率。

关于上述实施例装置，其中各个单元执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不作详细阐述说明。

本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种能源系统的控制方法，其特征在于，所述能源系统包括：第一终端换热器、第二终端换热器和中转换热器，所述第一终端换热器用于是收集油烟机的热量，所述第二终端换热器用于将热量传递给热水器，所述第一终端换热器与所述第二终端换热器之间通过中转换热器以热传导的形式连通，所述方法包括：

确定第一终端换热器的初始温度和第二终端换热器的初始温度；

根据第一终端换热器和第二终端换热器的初始温度控制中转换热器的导热阀门的开度；

根据第一终端换热器的温度变化调节导热阀门的开度；其中，所述根据第一终端换热器的温度变化调节导热阀门的开度，包括：

确定第一终端换热器开启第一时长时的温度变化率；

根据第一终端换热器开启第一时长的温度变化率，调节导热阀门的开度；

确定第一终端换热器开启第二时长的温度变化率；

根据第一终端换热器开启第二时长的温度变化率，调节导热阀门的开度，第二时长小于第一时长。

2.根据权利要求1所述的能源系统的控制方法，其特征在于，所述根据第一终端换热器开启第一时长的温度变化率，调节导热阀门的开度，包括：

当温度变化率大于第一预设值时，保持导热阀门的开度；

当温度变化率小于等于第一预设值时，增加导热阀门的开度。

3.根据权利要求1所述的能源系统的控制方法，其特征在于，所述根据第一终端换热器和第二终端换热器的初始温度控制中转换热器的导热阀门的开度，包括：

计算第一终端换热器的初始温度T₁与和第二终端换热器的初始温度T₂的差值△T；

判断第一终端换热器的初始温度T₁与和第二终端换热器的初始温度T₂的差值△T是否在预设范围内；

当△T处于预设范围内，控制中转换热器的导热阀门的开度为60％；

当△T未达到预设范围，控制中转换热器的导热阀门的开度为0％。

4.根据权利要求3所述的能源系统的控制方法，其特征在于，所述预设范围为△T≥α，其中12＜α≤18。

5.一种能源系统，其特征在于，包括：

第一终端换热器，用于是收集油烟机的热量；

第二终端换热器，用于将热量传递给热水器；

中转换热器，串联在所述第一终端换热器与所述第二终端换热器之间，所述中转换热器具有用于控制导热介质流量的导热阀门；

控制器，用于控制所述中转换热器的导热阀门的开度

其中，所述控制器包括：

温度传感器组，用于确定第一终端换热器的初始温度和第二终端换热器的初始温度；

第一控制单元，用于根据第一终端换热器和第二终端换热器的初始温度控制中转换热器的导热阀门的开度；

第一调节单元，用于根据第一终端换热器的温度变化调节导热阀门的开度，包括：第一确定单元，用于确定第一终端换热器开启第一时长时的温度变化率，以及调节导热阀门的开度后确定第二终端换热器开启第二时长的温度变化率；调节子单元，用于根据第一终端换热器开启第一时长的温度变化率，调节导热阀门的开度，以及根据第一终端换热器开启第二时长的温度变化率二次调节导热阀门的开度。

6.如权利要求5所述的能源系统，其特征在于，所述第一控制单元具体包括：

计算子单元，计算第一终端换热器的初始温度T₁与和第二终端换热器的初始温度T₂的差值△T；

控制子单元，判断第一终端换热器的初始温度T₁与和第二终端换热器的初始温度T₂的差值△T是否在预设范围内；

当△T处于预设范围内，控制中转换热器的导热阀门的开度为60％；

当△T未达到预设范围，控制中转换热器的导热阀门的开度为0％。

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