CN102809195A - 自变流量的水源热泵智能集中控制一体机 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种自变流量的水源热泵智能集中控制一体机，以节约能源和方便安装使用和维护。该一体机包括具有水源侧回水接口和水源侧供水接口的水源管路、具有用户侧回水接口和用户侧供水接口的用户管路、用于用户管路和水源管路热交换的热泵机组，用户管路和水源管路上均设置有水泵、流量计及温度传感器，用户管路的用户侧回水接口和用户侧供水接口之间设置有压差变送器，用户侧回水接口和用户侧供水接口之间设有旁通支路，旁通支路设置有一个连续电动二通阀；热泵机组、水泵、流量计、温度传感器、压差变送器及连续电动二通阀均与一个控制器连接。本发明能够进行变流量控制，保证机组高效节能运行，同时结构紧凑可靠，方便安装、使用和维护。

Description

自变流量的水源热泵智能集中控制一体机

技术领域

本发明属于中央空调制造技术领域，特别涉及到一种自变流量的水源热泵智能集中控制一体机。

背景技术

能源危机以及全球气候变暖已经是全世界共同面临的问题，使用效率更高的设备、利用可再生能源、消减碳排放量等解决上述问题的措施成为了各国的研究对象。目前，空调市场需求飞速增长，空调耗能也随之激增，在整个建筑能耗中空调系统能耗占了相当大的比例，故而空调系统效率的提升、性能的优化尤为重要。

中央空调系统是按照最大负荷需求进行设计的，然而在实际运行中大部分时间会在部分负荷区域运行，在水路循环系统中水泵做为最大的能耗单元如不进行实时调控，则会造成极大的能源浪费。

在中央空调冷热源主机设备选择上满液式水源热泵以其高效节能的特点，近年来在我国有着越来越广泛的应用，其运行能效远远高于普通水冷机组、空气源热泵或其它制冷/供暖方式。在其应用上通常会专门为机组配置专用机房用于安装机组设备和水力系统部件。水地源机组(包括满液式水源热泵机组)的制冷和制热切换通常在负荷水侧完成，这种方式使得冷热源水和用户侧水会相互混合，当用户水质特殊时存在两侧水交叉污染的可能性，而且这种水源热泵机组的机房占地面积较大，工程安装复杂。

目前，大多数厂家只提供冷热源主机设备，其控制系统也仅针对机组本身的压缩机、节流机构等部件进行控制，有些厂家会留有外部水力系统水泵启停的控制接点。当用户要实现整个中央空调系统的集中控制管理及远程监控时，需要另外配置一套控制系统，操作维护的整体性及兼容性比较差。

发明内容

本发明的目的是提出一种自变流量的水源热泵智能集中控制一体机，以节约能源和方便安装使用和维护。

本发明的自变流量的水源热泵智能集中控制一体机包括具有水源侧回水接口和水源侧供水接口的水源管路、具有用户侧回水接口和用户侧供水接口的用户管路、用于用户管路和水源管路热交换的热泵机组，关键在于所述用户管路和水源管路上均设置有水泵、流量计及温度传感器，所述用户管路的用户侧回水接口和用户侧供水接口之间设置有压差变送器，用户侧回水接口和用户侧供水接口之间设有旁通支路，所述旁通支路设置有一个连续电动二通阀；所述热泵机组、水泵、流量计、温度传感器、压差变送器及连续电动二通阀均与一个控制器连接。

上述一体机的控制器可以同时对热泵机组、用户管路和水源管路组成的水力系统、用户负荷侧进行集中控制，具体来说，具有下述功能：1、根据用户管路水温信号来控制热泵机组的开启和容量调节。2、根据用户管路和水源管路的水温信号、流量信号以及用户侧回水接口和用户侧供水接口之间的压力差信号来控制水泵的工作以及用户侧回水接口和用户侧供水接口之间连续电动二通阀的开度，以保证一体机组高效运行。

进一步地，所述控制器预留有用于与用户侧空调机组水路电动调节阀连接的控制接点。一般来说，所述用户管路的用户侧回水接口和用户侧供水接口之间设置有多个用户接点，所述用户接点设置有两端分别与用户侧回水接口、用户侧供水接口连通的电动调节阀，控制器可以与所述电动调节阀连接并控制其工作，以实现对用户负荷端进行开启控制。

进一步地，所述控制器设置有用于与上位机连接的接口，便于用户进行远程监控。

进一步地，所述用户管路和水源管路均连接有膨胀水箱，以收容和管路中水的胀缩量，从而平衡水量及压力。

进一步地，所述用户管路和水源管路上均设置有水处理装置，以保证水质满足系统运行要求。

进一步地，所述热泵机组为制冷剂侧切换的满液式水源热泵机组，通过内置换向阀组件切换实现机组冷热源的高效供应。

进一步地，所述热泵机组、水泵、流量计、温度传感器、压差变送器、旁通支路、连续电动二通阀均设置于同一个箱体内。这样结构紧凑可靠，占地面积小，可安装在室外，无需专用机房，工程安装量小，方便用户使用。

综上所述，本发明将冷热源主机设备和水力系统组件结合为一体置于箱体内，整个装置结构紧凑可靠，占地面积小，可安装在室外，无需专用机房，工程安装量小，方便用户使用。本发明的一体机功能齐全，能够实现冷热源主机设备、水力系统、用户负荷侧控制阀门的集中控制和用户的远程监控，尤其是系统能够根据用户负荷侧的变化进行变流量控制，保证机组高效节能运行，同时便于用户实现智能化管理。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的结构示意图。

其中图中的附图标记为：1----满液式水源热泵机组；2、7----膨胀水箱；3、8-----水处理装置；4、9-----水泵；5、10----流量计；6-----电动二通阀；11～15----温度传感器；16----压差变送器；17----控制器；18、19----变频器；20----RS485接口；21----箱体；22----电动调节阀；23----上位机。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。

实施例1：

如图1所示，本本发明的自变流量的水源热泵智能集中控制一体机为地下环路式水源热泵机组，实线21为箱体，其内部为一体机的设备，包括满液式水源热泵机组1、膨胀水箱2和7、水处理装置3和8、水泵4和9、流量计5和10、电动二通阀6、温度传感器11～15、压差变送器16、变频器18和19、控制器17。水源管路具有水源侧回水接口和水源侧供水接口，用户管路具有用户侧回水接口和用户侧供水接口，水源管路和用户管路通过满液式水源热泵机组1进行热交换。

用户侧回水管道与水处理装置3的入口连接，其连接管路上安装有膨胀水箱2，水处理装置3的出口与用户侧循环水泵4、流量计5依次连接。水处理装置3的作用是对系统循环水进行软化和除垢，经水处理装置3处理过的循环水流经用户侧循环水泵4和流量计5，进入满液式水源热泵机组1的用户侧换热器，与满液式水源热泵机组1内的制冷剂进行换热后通向用户侧供水管路。在用户侧供、回水管路之间设有旁通支路，旁通支路设置有连续电动二通阀6，可以根据需要旁通部分用户侧循环水回主机换热器。

水源侧供水管路依次与水处理装置8、水源侧循环水泵9、流量计10连接，在水处理装置8进口处管路上安装有膨胀水箱7，水源侧循环水经水处理装置8处理后流经用户侧循环水泵9和流量计10，进入满液式水源热泵机组1的水源侧换热器，与满液式水源热泵机组1内的制冷剂进行换热后流向水源侧回水管路。

在水源管路和用户管路所组成的水力系统管路上配置有5个温度传感器和1个压差变送器16，温度传感器11用于测量用户侧回水温度，测点位于供回水旁通支路之前的用户侧回水管路上。温度传感器12和温度传感器13分别位于用户侧换热器进、出水管口，以用于测量用户侧进、出水温度。温度传感器14和温度传感器15用于测量水源侧回水和送水温度，测点位于水源侧换热器出水管口和进水管口上。压差变送器16用于测量用户侧供回水管路压力差，压差变送器16两端分别接于用户侧供、回管路之间。

用户侧流量计5采集到的用户侧换热器流量、温度传感器11～13采集到的各点处的温度以及压差变送器16采集到的用户侧供、回水管路压力差数据传输到智能控制器17，所述智能控制器17通过一流量控制模型进行用户侧水泵变频器18频率和连续电动二通阀6开度的控制，从而达到用户侧供水流量以及用户侧换热器循环水流量的控制，所述流量控制模型的输入参数为液体目标流量与液体实测流量的偏差e1以及偏差e1的变化量ec1，目标流量通过采集到的温度、压差以及主机当前运转情况等参数通过计算而确定，其输出参数为用户侧循环水泵4对应变频器18的频率f1和电动连续二通阀6开启度u。

控制器17采集到的水源侧供、回水温度以及主机当前运行情况等参数后，计算出水源侧目标流量与流量计10实测流量的偏差e2以及偏差e2的变化量ec2，从而确定水源侧水泵变频器19的频率f2，控制水泵9的运行。

满液式水源热泵机组1可单独配置控制器通过通讯与控制器17连接进行控制，也可以将机组运行相关参数采集到控制器17直接进行控制，同时控制器17与用户负荷端的电动调节阀22连接，用于根据需求调节负荷侧流量。

智能控制器17配有RS485接口20，用于与上位机23进行MODBUS通讯，实现用户远程监控目的。与上位机的通讯方式在实际实施时不限于上述一种模式，客户可根据实际所需选择，诸如GPRS网络、局域网络等，实现方式不在此说明中赘叙。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (7)

1.一种自变流量的水源热泵智能集中控制一体机，包括具有水源侧回水接口和水源侧供水接口的水源管路、具有用户侧回水接口和用户侧供水接口的用户管路、用于用户管路和水源管路热交换的热泵机组，其特征在于所述用户管路和水源管路上均设置有水泵、流量计及温度传感器，所述用户管路的用户侧回水接口和用户侧供水接口之间设置有压差变送器，用户侧回水接口和用户侧供水接口之间设有旁通支路，所述旁通支路设置有一个连续电动二通阀；所述热泵机组、水泵、流量计、温度传感器、压差变送器及连续电动二通阀均与一个控制器连接。

2.根据权利要求1所述的自变流量的水源热泵智能集中控制一体机，其特征在于所述控制器预留有用于与用户侧空调机组水路电动调节阀连接的控制接点。

3.根据权利要求2所述的自变流量的水源热泵智能集中控制一体机，其特征在于所述控制器设置有用于与上位机连接的接口。

4.根据权利要求3所述的自变流量的水源热泵智能集中控制一体机，其特征在于所述用户管路和水源管路均连接有膨胀水箱。

5.根据权利要求4所述的自变流量的水源热泵智能集中控制一体机，其特征在于所述用户管路和水源管路上均设置有水处理装置。

6.根据权利要求5所述的自变流量的水源热泵智能集中控制一体机，其特征在于所述热泵机组为制冷剂侧切换的满液式水源热泵机组。

7.根据权利要求6所述的自变流量的水源热泵智能集中控制一体机，其特征在于所述热泵机组、水泵、流量计、温度传感器、压差变送器、旁通支路、连续电动二通阀均设置于同一个箱体内。

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