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一种 热 泵机组及其供暖控制方法

阅读：571发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种热泵机组及其供暖控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种热泵机组及其供暖控制方法。所述的控制方法包括：开机前预测建筑热负荷、热泵机组制热能力和最佳运行频率；开机后将热泵机组运行至最佳运行频率；实时检测室内温度与设定室内温度之间的差值并根据该差值的大小调整机组的运行频率，和/或开启电加热装置。本发明能改善机组的控制精度、加快机组对热负荷的响应速度，保证机组运行在最佳状态，从而提高用户的经济性和舒适性。，下面是一种热泵机组及其供暖控制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种热泵机组的供暖控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1.开机前，检测室外环境温度、设定室内温度和室内换热器出水温度，并根据这些参数计算出建筑热负荷、热泵机组制热能力和最佳运行频率；
步骤2.开机，使热泵机组运行至最佳运行频率；
步骤3.检测室内实际温度并比较室内实际温度与设定室内温度之间的差值
，当，转步骤4；当时，转步骤5；当
时，转步骤6；
步骤4.关闭电加热装置且降低压缩机运行频率，运行时间后返回步骤3；
步骤5.关闭电加热装置，保持压缩机当前频率运行，运行后返回步骤3；
步骤6.对室内换热器的进水温度Ti进行判断，当上一时刻的进水温度与当前时刻的进水温度的差值，保持当前频率运行，然后运行时间后，返回步
骤3；当 ﹥0℃时，则判断运行频率是否为当前工况的最大频率，如果
是则保持当前频率运行，开启电加热装置，然后运行后，返回步骤3；如果否，则升高压缩机运行频率，然后运行时间后，返回步骤3。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤5还包括关闭电加热装置之后询问用户是否重新设置室内温度，如果需要重新设置则返回步骤2，如不需要重新设置，则保持当前频率，运行后返回步骤3。
3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，预测建筑热负荷的公式为
，式中：为建筑围护结构传热系数，为室内环境设定温度，
为室外环境温度，为太阳辐射量。
4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，预测热泵机组制热能力的公式为，式中：为热泵机组制热能力的预测值，为室内换热器出水
温度，为压缩机运行频率。
5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，预测最佳运行频率的公式为
，式中：为建筑热负荷，为室外环境温度，为室内换热器出
水温度。
6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述 ,所述 ,式中
a、b取值范围为30min-60min。
7.一种使用权利要求1至6任一项所述控制方法的热泵机组，其特征在于，所述热泵机组包括：压缩机（1）、通过四通阀（2）连接的室外换热器（3）和室内换热器（4），室内换热器出液管经膨胀阀（5）后与室外换热器连接，所述室内换热器包括电加热装置（6），并通过循环水与采暖装置（7）进行换热。
8.如权利要求7所述的热泵机组，其特征在于，所述室外换热器采用翅片式换热器，所述室内换热器采用套管式换热器。

说明书全文

一种热 泵机组及其供暖控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种热泵机组及其供暖控制方法。

背景技术

[0002] 热泵技术用于住宅冬季采暖在近几年已成为主流，考虑到水系统采暖的舒适性，大部分都采用热泵热水机组。由于在实际应用的过程中，用户端的建筑围护结构和采暖末端都不相同，如何控制热泵主机匹配建筑所需的热负荷，来满足用户所需的舒适性成为了一个比较热门的话题。许多企业和研究机构提出了一些新型的热泵装置和控制方法，大多数的控制方法都存在精度差、响应慢的问题，主要原因在于这些方法都没能准确预测建筑热负荷和机组的实时制热量。

发明内容

[0003] 本发明提出一种热泵机组及其供暖控制方法。本发明能改善机组的控制精度、加快机组对热负荷的响应速度，保证机组运行在最佳状态，从而提高用户的经济性和舒适性。

[0004] 本发明提出的热泵机组的供暖控制方法包括：预测建筑热负荷、热泵机组制热能力和最佳运行频率；开机后将热泵机组运行至最佳运行频率；实时检测室内温度与设定室内温度之间的差值并根据该差值的大小调整机组的运行频率，和/或开启电加热装置。

[0005] 在一实施例中，本发明的供暖控制方法以下步骤：

[0006] 步骤1.开机前，检测室外环境温度、设定室内温度和室内换热器出水温度，并根据这些参数计算出机组的建筑热负荷、热泵机组制热能力和最佳运行频率；

[0007] 步骤2.开机，使热泵机组运行至最佳运行频率；

[0008] 步骤3.检测室内实际温度并比较室内实际温度与设定室内温度之间的差值，当，转步骤4；当时，转步骤5；当时，转步骤6；

[0009] 步骤4.关闭电加热装置且降低压缩机运行频率，运行时间后返回步骤3；

[0010] 步骤5.关闭电加热装置，保持压缩机当前频率运行，运行后返回步骤3；

[0011] 步骤6.对室内换热器的进水温度Ti进行判断，当上一时刻的进水温度与当前时刻的进水温度的差值，保持当前频率运行，然后运行时间后，返回步骤3；当 ﹥0℃时，则判断运行频率是否为当前工况的最大频率，如果是则保持当前频率运行，开启电加热装置，然后运行后，返回步骤3；如果否，则升高压缩机运行频率，然后运行时间后，返回步骤3。

[0012] 所述步骤5还包括关闭电加热装置之后询问用户是否重新设置室内温度，如果需要重新设置则返回步骤2，如不需要重新设置，则保持当前频率，运行后返回步骤3。

[0013] 所述预测建筑热负荷的公式为，式中：为建筑围护结构传热系数，为室内环境设定温度，为室外环境温度，为太阳辐射量。

[0014] 所述预测热泵机组制热能力的公式为，式中：为热泵机组制热能力的预测值，为室内换热器出水温度，为压缩机运行频率。

[0015] 所述预测最佳运行频率的公式为，式中：为建筑热负荷，为室外环境温度，为室内换热器出水温度

[0016] 所述 ,所述 ,式中a、b取值范围优选30min-60min。

[0017] 本发明还提出一种使用上述控制方法的热泵机组，包括：压缩机、通过四通阀连接的室外换热器和室内换热器，室内换热器出液管经膨胀阀后与室外换热器连接，所述室内换热器包括电加热装置，并通过循环水与采暖装置进行换热。

[0018] 在一实施例中，所述室外换热器采用翅片式换热器，所述室内换热器采用套管式换热器。

[0019] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0020] 1.对于部分低温工况，热泵机组的制热量衰减严重，当前工况下的最大制热量无法满足建筑热负荷，无法满足室内设定温度的要求，此时需要开启辅助电加热。本发明提出了一种电加热开启的判断逻辑。

[0021] 2.对于不同的运行工况，热泵机组的单位频率制热量不同，因此匹配当前工况建筑热负荷的最佳运行频率不同，本发明能够准确的预测到该最佳运行频率，缩短热泵机组的调节时间。

[0022] 3.通过交互系统定时与用户互动，询问其在当前室内设定温度下的热感觉，优化室内设定温度，提高用户的热舒适体验。附图说明

[0023] 图1为本发明的空气源热泵机组系统图；

[0024] 图2为本发明控制方法的流程图。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。

[0026] 本发明提出的空气源热泵机组包括室内侧和室外侧两部分。如图1所示，空气源热泵机组包括压缩机1、通过四通阀2连接的室外换热器3和室内换热器4，室内换热器出液管经膨胀阀5后与室外换热器3连接，然后通过汽液分离器8后返回压缩机。该实施例中，室外换热器3采用风冷翅片换热器，室内换热器4采用套管换热器，室内换热器中的冷媒与循环水进行换热。室内换热器中还包括一电加热装置6。

[0027] 制热时，液态冷媒在室外换热器3侧吸收空气的热量蒸发为低压冷媒蒸汽，在压缩机1中绝热压缩为高压高温的冷媒气体，然后进入室内换热器4冷凝为冷媒液体，释放大量热量。冷媒液体经过膨胀阀5节流降压，回到室外换热，完成一次循环。

[0028] 本发明提出一种用于上述空气源热泵机组的供暖控制方法。该方法首先要建立三个模型：预测建筑热负荷模型、预测热泵机组制热能力模型和预测机组最佳运行频率模型。其中：

[0029] 预测建筑热负荷模型为：，

[0030] 式中：

[0031] --建筑热负荷；

[0032] --建筑围护结构传热系数，用户建筑的固有属性；

[0033] --室内环境设定温度，由用户设定；

[0034] ----室外环境温度，可由气候条件查询

[0035] --太阳辐射量，可由气候条件查询。

[0036] 预测热泵机组制热能力模型为：，

[0037] 式中：

[0038] --热泵机组制热能力的预测值；

[0039] --出水温度；

[0040] --压缩机运行频率。

[0041] 预测最佳运行频率模型为：。

[0042] 本发明提出的热泵机组的供暖控制方法包括以下步骤：

[0043] 步骤1.每次开机运行，执行气候参数检测和机组传感器参数检测，获得室外环境温度、太阳辐射量、室内环境设定温度、出水温度等，根据这些参数计算出机组的建筑热负荷、热泵机组制热能力和最佳运行频率；

[0044] 步骤2.开机，使热泵机组运行至最佳运行频率；

[0045] 步骤3.检测室内实际温度并比较室内实际温度与设定室内温度之间的差值，当，转步骤4；当时，转步骤5；当时，转步骤6；

[0046] 步骤4. 当，关闭电加热装置且降低压缩机运行频率。频率的计算公式为 ,这里为上一时刻设定的频率，为频率调节参数，然后运行时间后，返回步骤3，再进行下一次判断；

[0047] 步骤5. 当时，关闭电加热装置，保持压缩机当前频率运行，运行后返回步骤3；也可以提示用户对当前的热感觉进行判断是否重新设定室内环境温度，如果是则重新计算最佳运行频率，否则保持当前频率运行，然后运行时间后，返回步骤3，再进行下一次判断；

[0048] 步骤6.如果，则进一步对回水温度Ti（图1中室内换热器的进水温度）进行判断，计算上一时刻（d分钟之前）的回水温度与当前时刻回水温度的差值是否大于0℃。

[0049] 如果，则说明机组所提供的热负荷足够满足建筑所需热负荷，因此保持当前频率运行。然后运行时间后，返回步骤3，再进行下一次判断。

[0050] 如果大于0℃，则判断频率是否为当前工况的最大频率，如果是则保持当前频率运行，开启电加热，然后运行时间后，返回步骤3，再进行下一次判断；如果否，则升高压缩机运行频率，运行时间后，返回步骤3，再进行下一次判断。频率的计算公式为 ,这里为频率调节参数。

[0051] 上述控制方法中的参数、为时间参数，用于确定下一次检测及调节时间，其中 , ,a、b取值范围优选为30min-60min。频率调节参数c取决于室外环境温度和压缩机的性能参数。

[0052] 上述实施例仅用于说明本发明的具体实施方式。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和变化，这些变形和变化都应属于本发明的保护范围。

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