CN110207290B - 高节能的制冷/制热循环水路系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高节能的制冷/制热循环水路系统，冷热水回路切换开关的两个进水口分别连接进水管路、循环水进水管路，两个出水口分别连接冷却水出水管路、热水出水管路；热交换组件的两侧分别与冷却水出水管路、热水出水管路连接；冷却水出水管路、热水出水管路中其中一个与冷热水循环管路的进水口连接，冷热水循环管路的出水口与循环水进水管路连接，另一个与用水设备管路连接；进水管路和循环水进水管路的进水口均设置水泵；还公开了一种采暖控制方法和制冷控制方法。本发明通过冷热水回路切换采暖或制冷模式，实现夏天冷水循环，冬天热水循环，实现家庭冬暖夏凉，能够实现一机多能。

Description

高节能的制冷/制热循环水路系统及控制方法
技术领域
本发明属于制冷和制热技术领域，具体涉及一种高节能的制冷/制热循环水路系统及控制方法。
背景技术
目前市场上壁挂炉非常火爆，空调取暖也日渐普遍。在北方，冬天气温低，时间长；不论是集中供暖还是家庭供暖，不论是空气能取暖还是燃料取暖，都是一笔很大的支出，特别是广大的农村地区更是能源消耗巨大。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种高节能的制冷/制热循环水路系统及控制方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供一种高节能的制冷/制热循环水路系统，包括进水管路、冷却水出水管路、循环水进水管路、热水出水管路、冷热水回路切换开关、热交换组件、冷热水循环管路、水泵，所述冷热水回路切换开关的两个进水口分别连接进水管路、循环水进水管路，两个出水口分别连接冷却水出水管路、热水出水管路；所述热交换组件的两侧分别与冷却水出水管路、热水出水管路连接；所述冷却水出水管路、热水出水管路中其中一个与冷热水循环管路的进水口连接，所述冷热水循环管路的出水口与循环水进水管路连接，另一个与用水设备管路连接；所述进水管路和循环水进水管路的进水口均设置水泵。
上述方案中，所述热交换组件包括蒸发热交换器、压缩机、冷凝热交换器、节流器，所述蒸发热交换器、压缩机、冷凝热交换器、节流器依次连接，所述蒸发热交换器与冷却水出水管路连接进行热交换，所述冷凝热交换器与热水出水管路连接进行热交换。
上述方案中，所述冷却水出水管路的进水口设置冷却水入水温度传感器，所述冷却水出水管路的出水口依次设置冷却水流量控制阀、冷却水流量计、冷却水出水温度传感器；所述热水出水管路的进水口设置热水入水温度传感器，所述热水出水管路的出水口依次设置热水流量控制阀、热水流量计、热水出水温度传感器。
上述方案中，所述冷热水回路切换开关控制连通进水管路和冷却水出水管路、以及循环水进水管路和热水出水管路、或者连通进水管路和热水出水管路、以及循环水进水管路和冷却水出水管路。
上述方案中，当所述冷热水回路切换开关控制连通进水管路和冷却水出水管路、以及循环水进水管路和热水出水管路时，所述热水出水管路与冷热水循环管路的进水口连接，所述冷热水循环管路的出水口与循环水进水管路连接，所述冷却水出水管路与用水设备管路连接。
上述方案中，当所述冷热水回路切换开关控制连通进水管路和热水出水管路、以及循环水进水管路和冷却水出水管路时，所述冷却水出水管路与冷热水循环管路的进水口连接，所述冷热水循环管路的出水口与循环水进水管路连接，所述热水出水管路与用水设备管路连接
本发明实施例还提供一种根据上述方案中所述的高节能的制冷/制热循环水路系统的采暖控制方法，该方法为：根据当前采集的热水流量与预计热水流量值的比较关系对热水流量控制阀进行调整；根据当前采集的冷水流量与预计冷水流量值的比较关系对冷水流量控制阀进行调整；最后，根据当前采集的热水温度与预设热水温度的比较关系对压缩机的转速进行调整。
上述方案中，所述预计热水流量值根据预设热水温度确定；所述预计冷水流量值根据预设冷却水温度、当前采集的热水入水温度以及当前采集的冷却水出水温度确定。
上述方案中，根据当前采集的冷水流量与预计冷水流量值的比较关系对冷水流量控制阀进行调整之后，该方法还包括确定当前压缩机的转速，具体为：根据热水入水温度、预设热水温度、热水流量确定当前压缩机的转速。
本发明实施例还提供一种根据上述方案中所述的高节能的制冷/制热循环水路系统的制冷控制方法，该方法为：根据当前采集的冷水流量与预计冷水流量值的比较关系对冷水流量控制阀进行调整；根据当前采集的热水流量与预计热水流量值的比较关系对热水流量控制阀进行调整；最后，根据当前采集的冷水温度与预设冷水温度的比较关系对压缩机的转速进行调整。
上述方案中，所述预计冷水流量值根据预设冷水温度确定；所述预计热水流量值根据预设冷却水温度、当前采集的热水入水温度以及当前采集的热水出水温度确定。
上述方案中，根据当前采集的热水流量与预计热水流量值的比较关系对热水流量控制阀进行调整之后，该方法还包括确定当前压缩机的转速，具体为：根据冷水入水温度、预设冷水温度、冷水流量确定当前压缩机的转速。
与现有技术相比，本发明通过冷热水回路切换采暖或制冷模式，实现夏天冷水循环，冬天热水循环，实现家庭冬暖夏凉，能够实现一机多能。
附图说明
图1为本发明实施例提供一种高节能的制冷/制热循环水路系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供一种高节能的制冷/制热循环水路系统的采暖控制方法的流程图；
图3为本发明实施例提供一种高节能的制冷/制热循环水路系统的制冷控制方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种高节能的制冷/制热循环水路系统，如图1所示，包括进水管路1、冷却水出水管路2、循环水进水管路3、热水出水管路4、冷热水回路切换开关5、热交换组件6、冷热水循环管路、水泵7，所述冷热水回路切换开关5的两个进水口分别连接进水管路1、循环水进水管路3，两个出水口分别连接冷却水出水管路2、热水出水管路4；所述热交换组件6的两侧分别与冷却水出水管路2、热水出水管路4连接；所述冷却水出水管路2、热水出水管路4中其中一个与冷热水循环管路的进水口连接，所述冷热水循环管路的出水口与循环水进水管路3连接，另一个与用水设备管路连接；所述进水管路1和循环水进水管路3的进水口均设置水泵7。
所述进水管路1通过水泵7采集地下水，所述循环水进水管路3通过水泵循环循环水进水管路3中的余水。
所述热交换组件6包括蒸发热交换器61、压缩机62、冷凝热交换器63、节流器64，所述蒸发热交换器61、压缩机62、冷凝热交换器63、节流器64依次连接，所述蒸发热交换器61与冷却水出水管路2连接进行热交换，所述冷凝热交换器63与热水出水管路4连接进行热交换。
所述冷凝热交换器63与热水出水管路4通过金属导体传热，蒸发热交换器61与冷却水出水管路2吸热，所述蒸发热交换器61将吸收的热量传递到冷凝热交换器63。
采用热泵的原理，通过蒸发热交换器61的介质与冷水热交换，经压缩机62压缩的高温介质在冷凝热交换器63与冷水热交换产生热水。冷却水与蒸发热交换器61后变为更低温度的冷水。为防止结冰，冷却水出水温度控制在零度以上，同时这样也避免了结霜的产生。
为了产生热水，需要从地下水中获取热量，再经过热置换，产生热水。要达成热平衡，有：冷却水温差*冷却水流量＝热水温差*热水流量。所以需要测量水的温差及控制流量以保证热平衡。显然有冷却水温差大于热水温差，则需要冷却水的流量小于热水流量，反之则相反。最大热水量受冷却水温差及最大冷水流量限制，也受热压缩机最大功率(转速)限制。
所述冷却水出水管路2的进水口设置冷却水入水温度传感器21，所述冷却水出水管路2的出水口依次设置冷却水流量控制阀22、冷却水流量计23、冷却水出水温度传感器24；所述热水出水管路4的进水口设置热水入水温度传感器41，所述热水出水管路4的出水口依次设置热水流量控制阀42、热水流量计43、热水出水温度传感器44。
所述热水出水温度传感器44安装在热水出口端，热水流量计43和热水流量控制阀42安装在热水出水端，有利于防止无水换热状态。
所述冷却水出水温度传感器24安装在冷却水出口端，冷却水流量控制阀22和冷却水流量计23安装在冷却水出水端，有利于防止无水换热状态。
所述冷热水回路切换开关5控制连通进水管路1和冷却水出水管路2、以及循环水进水管路3和热水出水管路4、或者连通进水管路1和热水出水管路4、以及循环水进水管路3和冷却水出水管路2。
当所述冷热水回路切换开关5控制连通进水管路1和冷却水出水管路2、以及循环水进水管路3和热水出水管路4时即冷热水循环管路作为采暖循环管路，所述热水出水管路4与冷热水循环管路的进水口连接，所述冷热水循环管路的出水口与循环水进水管路3连接，所述冷却水出水管路2与用水设备管路连接。
当所述冷热水回路切换开关5控制连通进水管路1和热水出水管路4、以及循环水进水管路3和冷却水出水管路2时即冷热水循环管路作为制冷循环管路，所述冷却水出水管路2与冷热水循环管路的进水口连接，所述冷热水循环管路的出水口与循环水进水管路3连接，所述热水出水管路4与用水设备管路连接。
本发明实施例还提供一种高节能的制冷/制热循环水路系统的采暖控制方法，该方法通过以下步骤实现：
步骤101：根据当前采集的热水流量与预计热水流量值的比较关系对热水流量控制阀42进行调整；
具体地，所述预计热水流量值根据预设热水温度确定。
当前采集的热水流量大于预计热水流量值时，调大热水流量控制阀42的开度，反之调小热水流量控制阀42的开度。
步骤102：根据当前采集的冷水流量与预计冷水流量值的比较关系对冷水流量控制阀22进行调整；
具体地，所述预计冷水流量值根据预设冷却水温度、当前采集的热水入水温度以及当前采集的冷却水出水温度确定。
当前采集的冷水流量小于预计冷水流量值时，调大冷水流量控制阀22的开度，反之，调小冷水流量控制阀22的开度。
步骤103：根据当前采集的热水温度与预设热水温度的比较关系对压缩机62的转速进行调整。
具体地，根据热水入水温度、预设热水温度、热水流量确定当前压缩机的转速，这样，确定当前压缩机的转速后能够在其基础上进行调整。
当前采集的热水温度大于预设热水温度时，调小对压缩机62的转速，反之，调大压缩机62的转速。
通过控制压缩机62的转速，即可控制热交换热量的大小。当热水温度过高时，降低压缩机62转速，出水温度降低；当热水温度过低时，增加压缩机62转速，出水温度提高；通过控制压缩机转速，可以保持出水温度恒定。
本发明实施例还提供一种高节能的制冷/制热循环水路系统的制冷控制方法，该方法通过以下步骤实现：
步骤201：根据当前采集的冷水流量与预计冷水流量值的比较关系对冷水流量控制阀42进行调整；
具体地，所述预计冷水流量值根据预设冷水温度确定。
当前采集的冷水流量大于预计冷水流量值时，调小冷水流量控制阀22的开度，反之调大冷水流量控制阀22的开度。
步骤202：根据当前采集的热水流量与预计热水流量值的比较关系对热水流量控制阀22进行调整；
具体地，所述预计热水流量值根据预设热水温度、当前采集的热水入水温度以及当前采集的热水出水温度确定。
当前采集的热水流量小于预计热水流量值时，调大热水流量控制阀42的开度，反之，调小热水流量控制阀42的开度。
步骤203：根据当前采集的冷水温度与预设冷水温度的比较关系对压缩机62的转速进行调整。
具体地，根据冷水入水温度、预设冷水温度、冷水流量确定当前压缩机62的转速，这样，确定当前压缩机62的转速后能够在其基础上进行调整。
当前采集的冷水入水温度大于预设冷水温度时，调小对压缩机62的转速，反之，调大压缩机62的转速。
采用本发明的制冷控制方法，在一定的出水流量下，出水温度受到换热效率的控制，即换热能力受到压缩机功率控制。压缩机的功效能够达到400％-600％，即一台12千瓦的电热水器需要的压缩机功率不到3千瓦。这样极大的节约了能源，相比空气能有更节能，使用更方便，产生巨大的社会效益。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高节能的制冷/制热循环水路系统的采暖控制方法，其特征在于，该方法为：根据当前采集的热水流量与预计热水流量值的比较关系对热水流量控制阀（42）进行调整；根据当前采集的冷水流量与预计冷水流量值的比较关系对冷水流量控制阀（22）进行调整；最后，根据当前采集的热水温度与预设热水温度的比较关系对压缩机的转速进行调整；
所述高节能的制冷/制热循环水路系统，包括进水管路（1）、冷却水出水管路（2）、循环水进水管路（3）、热水出水管路（4）、冷热水回路切换开关（5）、热交换组件（6）、冷热水循环管路、水泵（7），所述冷热水回路切换开关（5）的两个进水口分别连接进水管路（1）、循环水进水管路（3），两个出水口分别连接冷却水出水管路（2）、热水出水管路（4）；所述热交换组件（6）的两侧分别与冷却水出水管路（2）、热水出水管路（4）连接；所述冷却水出水管路（2）、热水出水管路（4）中其中一个与冷热水循环管路的进水口连接，所述冷热水循环管路的出水口与循环水进水管路（3）连接；所述进水管路（1）和循环水进水管路（3）的进水口均设置水泵（7）；
所述冷却水出水管路（2）的进水口设置冷却水入水温度传感器（21），所述冷却水出水管路（2）的出水口依次设置冷却水流量控制阀（22）、冷却水流量计（23）、冷却水出水温度传感器（24）；所述热水出水管路（4）的进水口设置热水入水温度传感器（41），所述热水出水管路（4）的出水口依次设置热水流量控制阀（42）、热水流量计（43）、热水出水温度传感器（44）；
当所述冷热水回路切换开关（5）控制连通进水管路（1）和冷却水出水管路（2）、以及循环水进水管路（3）和热水出水管路（4）时，所述热水出水管路（4）与冷热水循环管路的进水口连接，所述冷热水循环管路的出水口与循环水进水管路（3）连接。
2.根据权利要求1所述的采暖控制方法，其特征在于，所述预计热水流量值根据预设热水温度确定；所述预计冷水流量值根据预设冷却水温度、当前采集的热水入水温度以及当前采集的冷却水出水温度确定。
3.根据权利要求1或2所述的采暖控制方法，其特征在于，根据当前采集的冷水流量与预计冷水流量值的比较关系对冷水流量控制阀（22）进行调整之后，该方法还包括确定当前压缩机（62）的转速，具体为：根据热水入水温度、预设热水温度、热水流量确定当前压缩机（62）的转速。
4.一种高节能的制冷/制热循环水路系统的制冷控制方法，其特征在于，该方法为：根据当前采集的冷水流量与预计冷水流量值的比较关系对冷水流量控制阀（22）进行调整；根据当前采集的热水流量与预计热水流量值的比较关系对热水流量控制阀（42）进行调整；最后，根据当前采集的冷水温度与预设冷水温度的比较关系对压缩机（62）的转速进行调整；
所述高节能的制冷/制热循环水路系统，包括进水管路（1）、冷却水出水管路（2）、循环水进水管路（3）、热水出水管路（4）、冷热水回路切换开关（5）、热交换组件（6）、冷热水循环管路、水泵（7），所述冷热水回路切换开关（5）的两个进水口分别连接进水管路（1）、循环水进水管路（3），两个出水口分别连接冷却水出水管路（2）、热水出水管路（4）；所述热交换组件（6）的两侧分别与冷却水出水管路（2）、热水出水管路（4）连接；所述冷却水出水管路（2）、热水出水管路（4）中其中一个与冷热水循环管路的进水口连接，所述冷热水循环管路的出水口与循环水进水管路（3）连接；所述进水管路（1）和循环水进水管路（3）的进水口均设置水泵（7）；
所述冷却水出水管路（2）的进水口设置冷却水入水温度传感器（21），所述冷却水出水管路（2）的出水口依次设置冷却水流量控制阀（22）、冷却水流量计（23）、冷却水出水温度传感器（24）；所述热水出水管路（4）的进水口设置热水入水温度传感器（41），所述热水出水管路（4）的出水口依次设置热水流量控制阀（42）、热水流量计（43）、热水出水温度传感器（44）；
当所述冷热水回路切换开关（5）控制连通进水管路（1）和冷却水出水管路（2）、以及循环水进水管路（3）和热水出水管路（4）时，所述热水出水管路（4）与冷热水循环管路的进水口连接，所述冷热水循环管路的出水口与循环水进水管路（3）连接。
5.根据权利要求4所述的制冷控制方法，其特征在于，所述预计冷水流量值根据预设冷水温度确定；所述预计热水流量值根据预设冷却水温度、当前采集的热水入水温度以及当前采集的热水出水温度确定。
6.根据权利要求4或5所述的制冷控制方法，其特征在于，根据当前采集的热水流量与预计热水流量值的比较关系对热水流量控制阀（42）进行调整之后，该方法还包括确定当前压缩机（62）的转速，具体为：根据冷水入水温度、预设冷水温度、冷水流量确定当前压缩机（62）的转速。
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