CN105928052A - 一种采暖热泵机组出水温度的控制方法 - Google Patents

一种采暖热泵机组出水温度的控制方法 Download PDF

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刘子奇
李东厚
孙思萌
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1009—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
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Abstract

本发明提供了一种采暖热泵机组出水温度的控制方法，涉及节能科技领域。为了克服在热泵机组供暖期间室外环境温度变化造成的室内温度波动，以及热泵机组长期在高出水温度下运行不节能的困难的问题。首先通过室内外温度传感器获取当前室内外环境温度，根据环境温度设定热泵机组的供水温度，相应控制热泵机组加热到该供水温度，如此实现了对热泵机组中各元件运行状态的合理调整，从而达到了平稳机组出水温度的目的，提高了热泵机组的使用寿命。

Description

一种采暖热泵机组出水温度的控制方法
技术领域
本发明涉及节能科技领域，是一种控制采暖热泵机组出水温度的方法。
背景技术
热泵系统是一种高效、节能、节资、冷暖两用、运行灵活且无污染的新型中央空调系统。它利用空气、地表水、地下水、工业废水及地下常温土壤资源，借助压缩机系统，完成制冷（制热）。它无须任何人工资源，彻底取代了锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。它不向外界排放任何废气、废水、废渣，使人们远离粉尘、废气和霉菌，是一种理想的绿色空调技术。
正如水能够通过水泵能从低处向高处流动一样，热泵系统就是能够把能量从温度低（低品位能量）传递到温度高（高品位能量）的设备系统。它是以花费一部分高质能为代价，从自然环境中获取能量，并连同所花费的高质能一起向用户供热，从而有效地利用了低水平的热能。
常规的热泵机组基本上控制出水温度在45℃左右，当热泵机组出水温度在45℃时，热泵机组的COP为4.5，而当热泵机组的出水温度在40℃时热泵机组的COP为5.1，也就是说制取相同的热量，热泵机组少费电12%左右。
随着室外温度的变化，达到同样的室内温度需要的热负荷相应减少，热泵机组保持在高出水温度不利于热泵系统的节能控制。室内地板采暖系统的散热量也会随着热泵机组出水温度而产生变化，因此对整个系统的控制关键在于热泵机组出水温度的控制。
发明内容
为了克服在热泵机组供暖期间室外环境温度变化造成的室内温度波动,以及热泵机组长期在高出水温度下运行不节能的困难。本发明通过自动控制的手段，对采用热泵系统供暖项目进行节能控制。根据室外环境温度变化，自动调整热泵机组出水温度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在室内和室外各放置一个温度传感器，用来测量室内外温度。根据室内外温度来调节供水温度及回水温度。根据设置一个PLC集控系统，用来采集数据和分析利用。安装一个触摸屏，用来设定参数及修改。采用这种方法解决室外温度变化较大时的浪费能源现象，根据不同地区的不同设计温度，计算出热泵机组的供水温度。本发明具有节约能源，结构简单，使用方便的特点。
具体实施方式
下面将对技术方案进行清楚、完整的描述。
(一)主要计算过程
1.围护结构的基本耗热量Q1
Q1=αFK(tn-twn)
式中 Q1---围护结构的基本耗热量（W)
α---围护结构温差修正系数
F---围护结构的面积（㎡）
K---围护结构的传热系数【W/(㎡·K)】
tn---供暖室内计算温度（℃）
twn---供暖室外计算温度（℃）
2.热泵机组的供热量Q2
Q2=CMΔt=CM(tg-th)
式中 Q2---热泵机组的供热量（W)
C---水的比热容（J/kg）
M---末端系统中的水流量(kg/h）
tg---热泵机组供水温度（℃）
th---热泵机组回水温度（℃）
3.供暖设备的放热量 Q3
Q3=K·F·(tpj- tn）
式中Q3---供暖设备的放热量（W)
K---F【W/(㎡·K)】
F---供暖设备的散热面积(㎡）
tpj ---供暖设备内的热媒平均温度（℃）
tn---供暖室内计算温度（℃）
tpj=(热水辐射采暖及风机盘管系统）
因此Q3=K·F·（-tn）
4.围护结构的基本耗热量与热泵机组的供热量、供暖设备的放热量之间的关系
当热水管网稳定运行状态时，不考虑管网的沿途热损失，供暖室外温度（twn）条件下围护结构的基本耗热量Q1等于热泵机组的供热量Q2等于供暖设备的放热量Q3即Q1=Q2=Q3
在设计工况即室外供暖温度（t'wn）条件下围护结构的基本耗热量Q'1等于热泵机组的供热量Q'2等于供暖设备的放热量Q'3即Q'1=Q'2=Q'3
因此
5.热泵机组供回水温度与室外供暖温度关系
（二）需要测量的数据
tn---供暖室内计算温度（℃）
twn---供暖室外计算温度（℃）
该数据由温度传感器定时采集
（三）需要输入设置的数据
t'n---供暖设计室内计算温度（℃）
t'wn---供暖设计室外计算温度（℃）
t'g---热泵机组设计供水温度（℃）
t'h---热泵机组设计回水温度（℃）
该数据跟据该地区的设计温度进行输入，也可以通过2个工况进行分析计算，得到在室外计算温度twn时准确的参数值。
（四）需要控制的数据
tg---热泵机组供水温度（℃）
（五）数据极限的设置
热泵机组的供水温度上下限可设置,额定工况控制在30-45℃为宜。

Claims (5)

1.一种采暖热泵机组出水温度的控制方法，其特征是根据室外环境温度变化，自动调节热泵机组出水温度，包括室内外温度传感器，PLC集控系统以及触摸屏；其中，
所述室内外温度传感器，用于测量室内外温度；
所述PLC集控系统，用于数据的采集和分析利用；
所述触摸屏，用于人机交互，设定及修改参数；
根据室内外温度用PLC集控系统计算出合适的供水温度，然后进行调整，使得围护结构基本耗热量、热泵机组供热量以及供暖设备放热量相等，从而计算出供水温度进行控制。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征是：
若所述当前制热能力不超过所述额定制热能力，控制所述热泵机组稳定运行。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征是：
若所述设定温度不高于所述预设温度，控制所述热泵机组稳定运行。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据得到的所述室内外温度与热泵机组的供水温度之间的关系，通过室外温度的变化，调节热泵机组供水温度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据热泵机组在当前工况下的制热能力以及室内外温度计算得到热泵机组供水温度，具体为：
按照公式Q1=αF1K1（tn-twn）计算得到所述围护结构的基本耗热量；
按照公式Q2=CM(tg-th)计算得到热泵机组的供热量；
按照公式Q3=K2F2(tpj-tn)计算得到供暖设备的放热量；
按照公式Q1= Q2= Q3计算得到热泵机组供水温度tg；
其中Q1为围护结构的基本耗热量；α为围护结构温差修正系数；F1为围护结构的面积；K1为围护结构的传热系数；tn为供暖室内计算温度；twn为供暖室外计算温度；Q2为热泵机组的供热量；C为水的比热容；M为末端系统中的水流量；tg为热泵机组供水温度；th为热泵机组回水温度；Q3为供暖设备的放热量；K2为供暖设备的传热系数；F2为供暖设备的散热面积；tpj为供暖设备内的热媒平均温度；tn为供暖室内计算温度。
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