專利名稱：一種實現(xiàn)經(jīng)濟運行的雙能源熱水供應(yīng)系統(tǒng)及其運行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙能源熱水供應(yīng)系統(tǒng)，尤其是一種實現(xiàn)經(jīng)濟運行的雙能源熱水供應(yīng)系統(tǒng)，同時本發(fā)明還涉及其運行方法，屬于熱水供應(yīng)裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，將燃氣加熱與熱泵熱水器結(jié)合在一起的熱水供應(yīng)系統(tǒng)已不鮮見。例如，申請?zhí)枮?008202(^823. 2的中國專利申請公開了一種帶燃氣輔助加熱裝置的熱泵熱水器， 它包括承壓水箱、控制裝置、出水管路，主要技術(shù)特征是還包括燃氣輔助加熱裝置，所述的燃氣輔助加熱裝置串連在承壓水箱的出水管路上，燃氣輔助加熱裝置中的倒煙溫度探頭、 水流傳感器、燃氣控制閥分別與控制裝置電聯(lián)接。具有能有效地彌補熱泵運轉(zhuǎn)供熱不足的狀況，擴大熱泵熱水器的適用區(qū)域等特點。又如，申請?zhí)枮?00920300786. 3的中國專利申請公開了一種有著兩種輔助加熱方式的太陽能熱水器，有熱泵式熱水器和燃氣熱水器輔助加熱，結(jié)合了太陽能熱水器、燃氣熱水器和熱泵熱水器的優(yōu)點，避開了太陽能熱水器、燃氣熱水器和熱泵熱水器的缺點。然而，現(xiàn)有技術(shù)在進行加熱方式切換時，均僅從補充加熱角度，而未能從如何節(jié)省運行成本的角度，考慮如何使熱水供應(yīng)系統(tǒng)最為經(jīng)濟。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提出一種可實現(xiàn)經(jīng)濟運行的雙能源熱水供應(yīng)系統(tǒng)，從而以最低的運行成本為用戶提供熱水。同時本發(fā)明還將給出其運行方法。為了達到以上目的，本發(fā)明實現(xiàn)經(jīng)濟運行的雙能源熱水供應(yīng)系統(tǒng)包括向保溫水箱提供熱能的至少一臺熱泵加熱裝置和至少一臺燃氣加熱裝置，其特征在于所述保溫水箱設(shè)有水溫傳感器，所述熱水系統(tǒng)周圍設(shè)有環(huán)境溫度傳感器，所述水溫傳感器和所述環(huán)境溫度傳感器的信號輸出端接至集中控制器的監(jiān)測輸入端，所述集中控制器的控制輸出端分別接到所述熱泵加熱裝置和燃氣加熱裝置的啟動受控端，所述集中控制器含有存儲裝置，用以存儲不同水溫和環(huán)境溫度對應(yīng)的能效系數(shù)、熱泵加熱裝置產(chǎn)生單位熱能所耗電能和燃氣加熱裝置產(chǎn)生單位熱能所耗燃氣求導(dǎo)規(guī)則；運算裝置，用以根據(jù)來自檢測輸入端的水溫和環(huán)境溫度信號，從存儲裝置中調(diào)取對應(yīng)的能效系數(shù)，并求出當(dāng)前能效系數(shù)對應(yīng)的熱泵加熱裝置產(chǎn)生單位熱能所耗電能，根據(jù)燃氣加熱裝置的燃燒效率和當(dāng)?shù)厝細鉄嶂登蟪鋈細饧訜嵫b置產(chǎn)生單位熱能所耗燃氣；輸入裝置，用以輸入當(dāng)前電價以及燃氣價，以及所述燃氣加熱裝置的燃燒效率以及當(dāng)?shù)厝細鉄嶂?；比較裝置，用以比較當(dāng)前熱泵加熱裝置產(chǎn)生單位熱能的耗電費用和燃氣加熱裝置產(chǎn)生單位熱能的耗燃氣費用；控制裝置，用以根據(jù)最經(jīng)濟原則，選擇控制熱泵加熱裝置或者燃氣加熱裝置啟動加熱。本發(fā)明相應(yīng)的運行方法為，在上述雙能源熱水供應(yīng)系統(tǒng)中，所述集中控制器的控制步驟包括存儲步驟，存儲不同水溫和環(huán)境溫度對應(yīng)的能效系數(shù)、熱泵熱水器產(chǎn)生單位熱能所耗電能和燃氣熱水器產(chǎn)生單位熱能所耗燃氣求導(dǎo)規(guī)則；運算步驟，根據(jù)來自檢測輸入端的水溫和環(huán)境溫度信號，從存儲裝置中調(diào)取對應(yīng)的能效系數(shù)，并求出當(dāng)前能效系數(shù)對應(yīng)的熱泵加熱裝置產(chǎn)生單位熱能所耗電能，根據(jù)燃氣加熱裝置的燃燒效率和當(dāng)?shù)厝細鉄嶂登蟪鋈細饧訜嵫b置產(chǎn)生單位熱能所耗燃氣；輸入步驟，輸入當(dāng)前電價以及燃氣價，以及所述燃氣加熱裝置的燃燒效率以及當(dāng)?shù)厝細鉄嶂?；比較步驟，比較當(dāng)前熱泵加熱裝置產(chǎn)生單位熱能的耗電費用和燃氣加熱裝置產(chǎn)生單位熱能的耗燃氣費用；控制步驟，根據(jù)最經(jīng)濟原則，選擇控制熱泵加熱裝置和燃氣加熱裝置之一啟動加熱。不難理解，采用本發(fā)明后，可以通過采集熱水器周圍的環(huán)境溫度和水箱水溫，以及輸入的當(dāng)?shù)仉妰r和燃氣價格，按照運行費用最優(yōu)原則，控制空氣源熱泵加熱裝置或燃氣加熱裝置之一運行，從而使得整套熱水系統(tǒng)的運行費用最低。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。圖1為本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖1實施例的集中控制器電路原理圖。圖4為圖1實施例的控制過程框圖。圖5為本發(fā)明實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式實施例一本實施例實現(xiàn)經(jīng)濟運行的雙能源熱水供應(yīng)系統(tǒng)如圖1所示，包括一臺熱泵熱水器 1和一臺燃氣熱水器2，熱泵熱水器1和燃氣熱水器2的出水端分別通過水流開關(guān)通往向用戶提供熱水的保溫水箱3，并且分別通過循環(huán)水泵I-M和2-M與保溫水箱3構(gòu)成循環(huán)回路。 保溫水箱3內(nèi)設(shè)有水溫傳感器4-1，熱水系統(tǒng)周圍設(shè)有環(huán)境溫度傳感器4-2，C是補水口。如圖3所示，此兩傳感器RTD1、RTD2的信號輸出端通過測溫模塊(型號見圖)接至作為集中控制器的PLC (型號見圖)的監(jiān)測輸入端，該集中控制器的控制輸出端分別接到作為熱泵熱水器1和燃氣熱水器2啟動受控端的繼電器線圈Kl和K2，同時還接循環(huán)水泵I-M和2-M的控制繼電器線圈K3、K4，從而控制相應(yīng)繼電器觸點Q3、Q4、Q5、Q6的通斷，達到控制熱泵熱水器1和燃氣熱水器2以及相應(yīng)的循環(huán)水泵1-M、2-M的目的。上述PLC集中控制器的控制步驟如下(參見圖4):存儲步驟——存儲不同水溫和環(huán)境溫度對應(yīng)的能效系數(shù)、熱泵熱水器產(chǎn)生單位熱
5能所耗電能和燃氣熱水器產(chǎn)生單位熱能所耗燃氣求導(dǎo)規(guī)則。例如本實施例通過測試可以得到一組對應(yīng)不同水溫和環(huán)境溫度條件下的能效系數(shù)(其中環(huán)境溫度20°C、水溫40°C時，能效系數(shù)為4. 2)。運算步驟——根據(jù)來自檢測輸入端的水溫和環(huán)境溫度信號，從存儲裝置中調(diào)取對應(yīng)的能效系數(shù)，并求出當(dāng)前能效系數(shù)對應(yīng)的熱泵熱水器產(chǎn)生單位熱能所耗電能和燃氣熱水器產(chǎn)生單位熱能所耗燃氣，本實施例中，輸入的水溫和環(huán)境溫度分別為40°C和20°C時，由此調(diào)取對應(yīng)的能效系數(shù)為4. 2，進而算出熱泵熱水器產(chǎn)生IMJ單位熱能所耗電能為1000/ (4. 2*3600) = 0. 06614度，根據(jù)燃氣加熱裝置的燃燒效率和當(dāng)?shù)厝細鉄嶂登蟪鋈細鉄崴鳟a(chǎn)生IMJ單位熱能所耗燃氣量為:1/(36. 5*0. 85) = 0. 3223M3 ；輸入步驟——輸入當(dāng)前電價以及燃氣價，本實施例輸入的電價和燃氣價分別為 電價0. 75元/度，燃氣價格2. 2元/M3 ；燃氣加熱裝置的燃燒效率0. 85，以及當(dāng)?shù)厝細鉄嶂担槐容^步驟——比較當(dāng)前熱泵熱水器產(chǎn)生單位熱能的耗電費用和燃氣熱水器產(chǎn)生單位熱能的耗燃氣費用；顯然此時熱泵熱水器產(chǎn)生IMJ單位熱能的耗電費用為0.06614*0. 75 = 0. 0496元/MJ，低于燃氣熱水器產(chǎn)生IMJ單位熱能的耗氣費用 2. 2*0. 3223 = 0. 0709 元 /MJ ；控制步驟——根據(jù)最經(jīng)濟原則，選擇控制熱泵熱水器啟動加熱，同時使熱泵熱水器的水流開關(guān)打開、其對應(yīng)的循環(huán)水泵啟動運行。這樣，可以通過采集熱水器周圍的環(huán)境溫度和水箱水溫，以及輸入的當(dāng)?shù)仉妰r和燃氣價格，按照運行費用最優(yōu)原則，控制空氣源熱泵熱水器(或燃氣熱水器)運行，從而使得整套熱水系統(tǒng)的運行費用最低。實施例二本實施例實現(xiàn)經(jīng)濟運行的雙能源熱水供應(yīng)系統(tǒng)如圖2所示，包括一組并聯(lián)的熱泵熱水器1-1、1-2. . . 1-Π和一組并聯(lián)的燃氣熱水器2-l、2-2. . . 2_n，熱泵熱水器組和燃氣熱水器組的出水端分別通過水流開關(guān)通往向用戶提供熱水的保溫水箱3，并且分別通過循環(huán)水泵與保溫水箱3構(gòu)成循環(huán)回路。保溫水箱3內(nèi)設(shè)有水溫傳感器4-2，熱水系統(tǒng)周圍設(shè)有環(huán)境溫度傳感器4-1，此兩傳感器的信號輸出端接至集中控制器4的監(jiān)測輸入端，該集中控制器的控制輸出端分別接到作為熱泵熱水器組和燃氣熱水器組的啟動受控端(參見圖3)。 其控制步驟與實施例一相同，不另贅述。實施例三本實施例實現(xiàn)經(jīng)濟運行的雙能源熱水供應(yīng)系統(tǒng)如圖5所示，與上述實施例不同的是，一臺熱泵加熱裝置的換熱盤管直接盤繞在保溫水箱3外，一臺燃氣加熱裝置的燃燒器6 直接安置在保溫水箱3底部，從而向保溫水箱3提供熱能，而不是像上述實施例那樣，通過熱泵熱水器和燃氣熱水器間接向保溫水箱3提供熱能。圖中5是燃氣加熱裝置的啟動受控端——燃氣閥。其工作原理及控制步驟等均與實施例一相同，不另贅述。
權(quán)利要求
1.一種實現(xiàn)經(jīng)濟運行的雙能源熱水供應(yīng)系統(tǒng)，包括向保溫水箱提供熱能的至少一臺熱泵加熱裝置和至少一臺燃氣加熱裝置，其特征在于所述保溫水箱設(shè)有水溫傳感器，所述熱水系統(tǒng)周圍設(shè)有環(huán)境溫度傳感器，所述水溫傳感器和所述環(huán)境溫度傳感器的信號輸出端接至集中控制器的監(jiān)測輸入端，所述集中控制器的控制輸出端分別接到所述熱泵加熱裝置和燃氣加熱裝置的啟動受控端，所述集中控制器含有存儲裝置，用以存儲不同水溫和環(huán)境溫度對應(yīng)的能效系數(shù)、熱泵加熱裝置產(chǎn)生單位熱能所耗電能和燃氣加熱裝置產(chǎn)生單位熱能所耗燃氣求導(dǎo)規(guī)則；運算裝置，用以根據(jù)來自檢測輸入端的水溫和環(huán)境溫度信號，從存儲裝置中調(diào)取對應(yīng)的能效系數(shù)，并求出當(dāng)前能效系數(shù)對應(yīng)的熱泵加熱裝置產(chǎn)生單位熱能所耗電能；根據(jù)燃氣加熱裝置的燃燒效率和當(dāng)?shù)厝細鉄嶂登蟪鋈細饧訜嵫b置產(chǎn)生單位熱能所耗燃氣；輸入裝置，用以輸入當(dāng)前電價、燃氣價，以及所述燃氣加熱裝置的燃燒效率和當(dāng)?shù)厝細鉄嶂担槐容^裝置，用以比較當(dāng)前熱泵加熱裝置產(chǎn)生單位熱能的耗電費用和燃氣加熱裝置產(chǎn)生單位熱能的耗燃氣費用；控制裝置，用以根據(jù)最經(jīng)濟原則，選擇控制熱泵加熱裝置或者燃氣加熱裝置啟動加熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述實現(xiàn)經(jīng)濟運行的雙能源熱水供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于所述熱泵加熱裝置的換熱盤管直接盤繞在所述保溫水箱外，所述燃氣加熱裝置的燃燒器直接安置在所述保溫水箱底部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述實現(xiàn)經(jīng)濟運行的雙能源熱水供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于所述熱泵加熱裝置為一臺熱泵熱水器，所述燃氣加熱裝置為一臺燃氣熱水器，所述熱泵熱水器和燃氣熱水器的出水端分別通過循環(huán)水泵與保溫水箱構(gòu)成循環(huán)回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述實現(xiàn)經(jīng)濟運行的雙能源熱水供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于所述熱泵加熱裝置為一組并聯(lián)的熱泵熱水器，所述燃氣加熱裝置為一組并聯(lián)的燃氣熱水器，所述一組熱泵熱水器和一組燃氣熱水器的出水端分別通過水流開關(guān)通往所述保溫水箱，并且分別通過循環(huán)水泵與保溫水箱構(gòu)成循環(huán)回路。
5.一種實現(xiàn)經(jīng)濟運行的雙能源熱水供應(yīng)系統(tǒng)運行方法，其特征在于包括向保溫水箱提供熱能的至少一臺熱泵加熱裝置和至少一臺燃氣加熱裝置，其特征在于所述保溫水箱設(shè)有水溫傳感器，所述熱水系統(tǒng)周圍設(shè)有環(huán)境溫度傳感器，所述水溫傳感器和所述環(huán)境溫度傳感器的信號輸出端接至集中控制器的監(jiān)測輸入端，所述集中控制器的控制輸出端分別接到所述熱泵加熱裝置和燃氣加熱裝置的啟動受控端，所述集中控制器的控制步驟包括存儲步驟，存儲不同水溫和環(huán)境溫度對應(yīng)的能效系數(shù)、熱泵熱水器產(chǎn)生單位熱能所耗電能和燃氣熱水器產(chǎn)生單位熱能所耗燃氣求導(dǎo)規(guī)則；運算步驟，根據(jù)來自檢測輸入端的水溫和環(huán)境溫度信號，從存儲裝置中調(diào)取對應(yīng)的能效系數(shù)，并求出當(dāng)前能效系數(shù)對應(yīng)的熱泵加熱裝置產(chǎn)生單位熱能所耗電能；根據(jù)燃氣加熱裝置的燃燒效率和當(dāng)?shù)厝細鉄嶂登蟪鋈細饧訜嵫b置產(chǎn)生單位熱能所耗燃氣；輸入步驟，輸入當(dāng)前電價、燃氣價，以及所述燃氣加熱裝置的燃燒效率和當(dāng)?shù)厝細鉄嶂?；比較步驟，比較當(dāng)前熱泵加熱裝置產(chǎn)生單位熱能的耗電費用和燃氣加熱裝置產(chǎn)生單位熱能的耗燃氣費用；控制步 據(jù)最經(jīng)濟原則，選擇控制熱泵加熱裝置和燃氣加熱裝置之一啟動加熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述實現(xiàn)經(jīng)濟運行的雙能源熱水供應(yīng)系統(tǒng)運行方法，其特征在于 所述熱泵熱水器和燃氣熱水器的出水端還分別通過循環(huán)水泵與保溫水箱構(gòu)成循環(huán)回路；所述控制步驟選擇控制熱泵熱水器或者燃氣熱水器啟動加熱，同時控制對應(yīng)的循環(huán)水泵啟動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種實現(xiàn)經(jīng)濟運行的雙能源熱水供應(yīng)系統(tǒng)及其運行方法，屬于熱水供應(yīng)裝置技術(shù)領(lǐng)域。該熱水系統(tǒng)包括至少一臺熱泵加熱和燃氣加熱裝置，其出水端通往保溫水箱，保溫水箱內(nèi)設(shè)有水溫傳感器，同時設(shè)置有檢測熱水器周圍環(huán)境溫度的傳感器，溫度傳感器的信號輸出端接至集中控制器的監(jiān)測輸入端，集中控制器的控制輸出端分別接到熱泵加熱裝置和燃氣加熱裝置的啟動受控端，集中控制器含有存儲裝置、運算裝置、輸入裝置、比較裝置、控制裝置。采用本發(fā)明后，可以通過采集熱水器周圍的環(huán)境溫度和水箱水溫，以及輸入的當(dāng)?shù)仉妰r和燃氣價格，按照運行費用最優(yōu)原則，控制空氣源熱泵加熱裝置或燃氣加熱裝置之一運行，從而使得整套熱水系統(tǒng)的運行費用最低。
文檔編號F24H9/20GK102444986SQ201010297968
公開日2012年5月9日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者從功力, 顏松 申請人:艾歐史密斯(中國)熱水器有限公司