CN110793088A - 一种热泵系统的水温控制方法及热泵系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热泵系统的水温控制方法及热泵系统，方法包括实时检测所述设备端的当前出水温度，并获得所述当前出水温度与设定出水温度之间的当前出水温差；根据所述当前出水温差确定当前压缩机能级档位，并在预设的能级档位表中获取与所述当前压缩机能级档位对应的当前压缩机频率，以所述当前压缩机频率控制所述变频压缩机热泵的压缩机。本发明能够实现设备对末端负荷变化的自适应，在末端发生变化后实现出水温度的动态调节以保持水温恒定，提高一次热泵系统的性能。

Description

一种热泵系统的水温控制方法及热泵系统
技术领域
本发明涉及热泵技术领域，尤其是涉及一种热泵系统的水温控制方法及热泵系统。
背景技术
随着低温热泵在商用采暖领域的优势越来越突出，商用采暖热泵越来越普及，更节能和更舒适已成为行业追求。目前热泵采暖工程根据实际现场情况，绝大部分使用一次泵系统或二次泵系统，而一次泵系统对比二次泵系统因为没有二次泵和蓄能水箱，在节省二次泵运行费用和工程安装费用上有明显优势。但是，本发明的发明人在研究中发现，由于一次泵系统采用定频热泵，每当末端负荷发生变化时，设备却不能自适应末端负荷变化，导致出水温度受到较大波动。
发明内容
本发明提供一种热泵系统的水温控制方法及热泵系统，以解决现有的一次泵系统设备的出水温度受末端负荷变化而产生波动的技术问题，本发明能够实现设备对末端负荷变化的自适应，在末端发生变化后实现出水温度的动态调节以保持水温恒定，提高一次热泵系统的性能。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种热泵系统的水温控制方法，所述热泵系统包括设备端、末端以及设置在所述设备端与所述末端之间管道上的水泵，所述设备端具有变频压缩机热泵；所述水温控制方法至少包括以下步骤：
实时检测所述设备端的当前出水温度，并获得所述当前出水温度与设定出水温度之间的当前出水温差；
根据所述当前出水温差确定当前压缩机能级档位，并在预设的能级档位表中获取与所述当前压缩机能级档位对应的当前压缩机频率，以所述当前压缩机频率控制所述变频压缩机热泵的压缩机。
作为优选方案，用于确定所述压缩机的当前压缩机能级档位的公式为：EL＝A*B+C；
其中，EL为所述压缩机的当前压缩机能级档位，A为系数，B为预设的能级增益，C为累加值；
A＝Ka*ΔT，C＝Kc*ΔT*Δt，Ka为预设的第一温差增益，ΔT为所述当前出水温差，Kc为预设的第二温差增益，Δt为间隔时间。
作为优选方案，所述根据所述当前出水温差确定当前压缩机能级档位的步骤，具体为：
在压缩机启动后的任一预设时间节点，根据所述当前出水温差确定当前压缩机能级档位；其中，相邻的两个所述预设时间节点间隔时间为Δt。
作为优选方案，所述方法还包括：
判断所述当前出水温差是否在预设的温差阈值范围内；
若是，则保持所述当前出水温差所确定的当前压缩机能级档位，并以所述当前压缩机能级档位对应的当前压缩机频率控制所述变频压缩机热泵的压缩机；
若否，则根据所述当前出水温差重新确定当前压缩机能级档位为新能级档位，并在所述预设的能级档位表中重新获取与所述新能级档位对应的当前压缩机频率，以控制所述变频压缩机热泵的压缩机升频或降频。
作为优选方案，所述预设的温差阈值范围的下限阈值为设定温差负阀值，上限阈值为设定温差正阀值；
所述若否，则根据所述当前出水温差重新确定当前压缩机能级档位为新能级档位，并在所述预设的能级档位表中重新获取与所述新能级档位对应的当前压缩机频率，以控制所述变频压缩机热泵的压缩机升频或降频的步骤具体为：
当所述当前出水温差大于或等于所述设定温差正阀值时，则根据所述当前出水温差重新确定当前压缩机能级档位为新能级档位，并在所述预设的能级档位表中重新获取与所述新能级档位对应的当前压缩机频率，以控制所述变频压缩机热泵的压缩机升频；
当所述当前出水温差小于或等于所述设定温差负阀值时，则根据所述当前出水温差重新确定当前压缩机能级档位为新能级档位，并在所述预设的能级档位表中重新获取与所述新能级档位对应的当前压缩机频率，以控制所述变频压缩机热泵的压缩机降频。
本发明还提供一种热泵系统，所述热泵系统包括集中控制器、设备端、末端以及设置在所述设备端与所述末端之间管道上的水泵，所述设备端具有变频压缩机热泵；所述集中控制器用于：
实时检测所述设备端的当前出水温度，并获得所述当前出水温度与设定出水温度之间的当前出水温差；
根据所述当前出水温差确定当前压缩机能级档位，并在预设的能级档位表中获取与所述当前压缩机能级档位对应的当前压缩机频率，以所述当前压缩机频率控制所述变频压缩机热泵的压缩机。
作为优选方案，用于确定所述压缩机的当前压缩机能级档位的公式为：EL＝A*B+C；
其中，EL为所述压缩机的当前压缩机能级档位，A为系数，B为预设的能级增益，C为累加值；
A＝Ka*ΔT，C＝Kc*ΔT*Δt，Ka为预设的第一温差增益，ΔT为所述当前出水温差，Kc为预设的第二温差增益，Δt为间隔时间。
作为优选方案，所述集中控制器还用于：
在压缩机启动后的任一预设时间节点，根据所述当前出水温差确定当前压缩机能级档位；其中，相邻的两个所述预设时间节点间隔时间为Δt。
作为优选方案，所述集中控制器还用于：
判断所述当前出水温差是否在预设的温差阈值范围内；
若是，则保持所述当前出水温差所确定的当前压缩机能级档位，并以所述当前压缩机能级档位对应的当前压缩机频率控制所述变频压缩机热泵的压缩机；
若否，则根据所述当前出水温差重新确定当前压缩机能级档位为新能级档位，并在所述预设的能级档位表中重新获取与所述新能级档位对应的当前压缩机频率，以控制所述变频压缩机热泵的压缩机升频或降频。
作为优选方案，所述预设的温差阈值范围的下限阈值为设定温差负阀值，上限阈值为设定温差正阀值；
所述集中控制器还用于：
当所述当前出水温差大于或等于所述设定温差正阀值时，则根据所述当前出水温差重新确定当前压缩机能级档位为新能级档位，并在所述预设的能级档位表中重新获取与所述新能级档位对应的当前压缩机频率，以控制所述变频压缩机热泵的压缩机升频；
当所述当前出水温差小于或等于所述设定温差负阀值时，则根据所述当前出水温差重新确定当前压缩机能级档位为新能级档位，并在所述预设的能级档位表中重新获取与所述新能级档位对应的当前压缩机频率，以控制所述变频压缩机热泵的压缩机降频。
综上，本发明实施例提供一种热泵系统的水温控制方法及热泵系统，其任意一种实施例的有益效果在于，通过在所述设备端采用变频压缩机热泵装置，取代现有的定频热泵，使得所述热泵系统在末端负荷发生变化时，所述设备端的压缩机频率能够调节，以达到出水温度动态调节和保持恒定的目的。
本发明实施例通过温度传感器实时检测所述设备端的当前出水温度，从集中控制器中获取所述设定出水温度，从而获得所述当前出水温差，根据所述当前出水温差确定所述当前压缩机能级档位，然后查询所述预设的能级档位表，获得对应的所述当前压缩机频率，以所述当前压缩机频率控制所述变频压缩机热泵的压缩机，从而使得所述热泵系统在运行过程中，其压缩机频率能够跟随所述设定出水温度、所述当前出水温度进行动态调节，进而保证水泵供给所述末端的水温保持恒定。这样当所述末端的负荷发生变化时，所影响到的出水温度变化将引起所述设备调节压缩机频率，以使所述当前出水温度能够保持恒定，同时实现所述设备对所述末端负荷变化的自适应功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中的热泵系统的结构示意图；
图2是本发明第一实施例中的热泵系统的水温控制方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
本发明第一实施例：
请参见图1，热泵系统包括通过供水管道连接的若干末端和若干设备端，供水管道上设有水泵；将水温监测传感器放置在供水管道内，由集中控制器实时检测主管道的出水温度；设备端具有变频压缩机热泵。
请参见图2，基于热泵系统，本发明第一实施例提供了一种热泵系统的水温控制方法，控制方法至少包括以下步骤：
S101，实时检测设备端的当前出水温度，并获得当前出水温度与设定出水温度之间的当前出水温差；
在本实施例中，通过水温监测传感器采集设备端的当前出水温度，从集中控制器中获取设定出水温度，从而根据设定出水温度和当前出水温度计算得到当前出水温差。
S102，根据当前出水温差确定当前压缩机能级档位，并在预设的能级档位表中获取与当前压缩机能级档位对应的当前压缩机频率，以当前压缩机频率控制变频压缩机热泵的压缩机；
在本实施例中，将压缩机频率设置最大频率Fmax和最小频率Fmin，从Fmin开始，间隔1Hz(可调整)设定预设的能级档位表：
表1能级档位表
用于确定压缩机的当前压缩机能级档位的公式为：EL＝A*B+C；
其中，EL为压缩机的当前压缩机能级档位；
A为设定出水温度和当前出水温度所得到的当前出水温差通过函数A＝f(ΔT)确定的系数，对于函数A＝f(ΔT)，说明如下：
ΔT＝Ts-To，Ts为设定出水温度，To为当前出水温度；
A＝Ka*ΔT，Ka为预设的第一温差增益，Ka通过实验数据得出，通常为一固定值；
当当前出水温差变大时，A值增大，EL对应增大，则压缩机频率上升。
当当前出水温差变小时，A值变小，EL对应变小，则压缩机频率下降。
B为预设的能级增益，该值用于适配当能级总档位发生变化时，修改B值可对应获得相应的控制策略不变化，例如当上表间隔1Hz改为0.5Hz时，总能级档位翻倍，对应B值修改为2*B即可。
C为通过函数C＝f(ΔT，T)确定的累加值，对于函数C＝f(ΔT，T)，说明如下：
C＝Kc*ΔT*Δt，Kc为预设的第二温差增益，Kc通过实验数据得出，通常为一固定值；
ΔT＝Ts-To，Ts为设定出水温度，To为当前出水温度；
Δt＝tn-tn-1，Δt为间隔时间，tn为当前计算C时刻，tn-1为上周期计算C值时刻。程序会间隔Δt时间计算一次C值；当温差ΔT≠0时，C值实现对EL的微调。
在本实施例中，通过在设备端采用变频压缩机热泵装置，取代现有的定频热泵，使得热泵系统在末端负荷发生变化时，设备端的压缩机频率能够调节，以达到出水温度动态调节和保持恒定的目的。
本发明实施例通过温度传感器实时检测设备端的当前出水温度，从集中控制器中获取设定出水温度，从而获得当前出水温差，根据当前出水温差确定当前压缩机能级档位，然后查询预设的能级档位表，获得对应的当前压缩机频率，以当前压缩机频率控制变频压缩机热泵的压缩机，从而使得热泵系统在运行过程中，其压缩机频率能够跟随设定出水温度、当前出水温度进行动态调节，进而保证水泵供给末端的水温保持恒定。这样当末端的负荷发生变化时，所影响到的出水温度变化将引起设备调节压缩机频率，以使当前出水温度能够保持恒定，同时实现设备对末端负荷变化的自适应功能。
本发明第二实施例：
基于本发明第一实施例，本发明第二实施例提出的一种热泵系统的水温控制方法，具体包括以下步骤：
步骤S1，在压缩机启动之前，通过水温监测传感器采集设备端的当前出水温度，从集中控制器中获取设定出水温度，从而根据设定出水温度和当前出水温度计算得到当前出水温差ΔT1；
根据当前出水温差计算A值(A1)，此时C值(C1)为0；
在计算得到当前压缩机能级档位EL(EL1)后，查表1找到对应的当前压缩机频率(F1)，从而设定设备端的压缩机频率为F1，控制压缩机以当前压缩机频率(F1)运行。
步骤S2，在压缩机以当前压缩机频率(F1)启动后，达到预设时间Δt后，重新计算一次A值(A2)和C值(C2)。
根据最新计算的能级EL(EL2)，查表1找到对应的当前压缩机频率(F2)，设定压缩机频率为F2，控制压缩机以当前压缩机频率(F2)运行。
步骤S3，根据当前出水温差确定当前压缩机能级档位的步骤，具体为：
在压缩机启动后的任一预设时间节点，根据当前出水温差确定当前压缩机能级档位；其中，相邻的两个预设时间节点间隔时间为Δt。
也即，在步骤S2结束之后每一次间隔预设时间Δt后，重新计算一次A值(An)和C值(Cn)。
并将上一周期极端的EL值(ELn-1)中的An-1，替换为本次计算的An，替换后再累加C值，则可得到最新的EL值(ELn)。
最后根据能级EL(ELn)，查表1找到对应的当前压缩机频率(Fn)，设定压缩机频率为Fn，控制压缩机以当前压缩机频率(Fn)运行。
步骤S4，判断当前出水温差是否在预设的温差阈值范围内；
若是，则保持当前出水温差所确定的当前压缩机能级档位，并以当前压缩机能级档位对应的当前压缩机频率控制变频压缩机热泵的压缩机；
若否，则根据当前出水温差重新确定当前压缩机能级档位为新能级档位，并在预设的能级档位表中重新获取与新能级档位对应的当前压缩机频率，以控制变频压缩机热泵的压缩机升频或降频。
其中，预设的温差阈值范围的下限阈值为设定温差负阀值，上限阈值为设定温差正阀值；
当当前出水温差大于或等于设定温差正阀值时，则重复步骤S2，也即根据当前出水温差重新确定当前压缩机能级档位为新能级档位，并在预设的能级档位表中重新获取与新能级档位对应的当前压缩机频率，以控制变频压缩机热泵的压缩机升频；
当当前出水温差小于或等于设定温差负阀值时，则进入步骤S3，也即根据当前出水温差重新确定当前压缩机能级档位为新能级档位，并在预设的能级档位表中重新获取与新能级档位对应的当前压缩机频率，以控制变频压缩机热泵的压缩机降频。
综上，本发明提供的热泵系统的水温控制方法，可以使压缩机频率能够跟随设定出水温度、当前出水温度进行动态调节，进而保证水泵供给末端的水温保持恒定。这样当末端的负荷发生变化时，所影响到的出水温度变化将引起设备调节压缩机频率，以使当前出水温度能够保持恒定，同时实现设备对末端负荷变化的自适应功能。
本发明第三实施例：
对应于上述的热泵系统的水温控制方法，本发明第三实施例提供一种热泵系统，热泵系统包括集中控制器、设备端、末端以及设置在设备端与末端之间管道上的水泵，设备端具有变频压缩机热泵；集中控制器用于：
实时检测设备端的当前出水温度，并获得当前出水温度与设定出水温度之间的当前出水温差；
根据当前出水温差确定当前压缩机能级档位，并在预设的能级档位表中获取与当前压缩机能级档位对应的当前压缩机频率，以当前压缩机频率控制变频压缩机热泵的压缩机。
作为优选方案，用于确定压缩机的当前压缩机能级档位的公式为：EL＝A*B+C；
其中，EL为压缩机的当前压缩机能级档位，A为系数，B为预设的能级增益，C为累加值；
A＝Ka*ΔT，C＝Kc*ΔT*Δt，Ka为预设的第一温差增益，ΔT为当前出水温差，Kc为预设的第二温差增益，Δt为间隔时间。
作为优选方案，集中控制器还用于：
在压缩机启动后的任一预设时间节点，根据当前出水温差确定当前压缩机能级档位；其中，相邻的两个预设时间节点间隔时间为Δt。
作为优选方案，集中控制器还用于：
判断当前出水温差是否在预设的温差阈值范围内；
若是，则保持当前出水温差所确定的当前压缩机能级档位，并以当前压缩机能级档位对应的当前压缩机频率控制变频压缩机热泵的压缩机；
若否，则根据当前出水温差重新确定当前压缩机能级档位为新能级档位，并在预设的能级档位表中重新获取与新能级档位对应的当前压缩机频率，以控制变频压缩机热泵的压缩机升频或降频。
作为优选方案，预设的温差阈值范围的下限阈值为设定温差负阀值，上限阈值为设定温差正阀值；
集中控制器还用于：
当当前出水温差大于或等于设定温差正阀值时，则根据当前出水温差重新确定当前压缩机能级档位为新能级档位，并在预设的能级档位表中重新获取与新能级档位对应的当前压缩机频率，以控制变频压缩机热泵的压缩机升频；
当当前出水温差小于或等于设定温差负阀值时，则根据当前出水温差重新确定当前压缩机能级档位为新能级档位，并在预设的能级档位表中重新获取与新能级档位对应的当前压缩机频率，以控制变频压缩机热泵的压缩机降频。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种热泵系统的水温控制方法，其特征在于，所述热泵系统包括设备端、末端以及设置在所述设备端与所述末端之间管道上的水泵，所述设备端具有变频压缩机热泵；所述水温控制方法至少包括以下步骤：
实时检测所述设备端的当前出水温度，并获得所述当前出水温度与设定出水温度之间的当前出水温差；
根据所述当前出水温差确定当前压缩机能级档位，并在预设的能级档位表中获取与所述当前压缩机能级档位对应的当前压缩机频率，以所述当前压缩机频率控制所述变频压缩机热泵的压缩机。
2.如权利要求1所述的热泵系统的水温控制方法，其特征在于，用于确定所述压缩机的当前压缩机能级档位的公式为：EL＝A*B+C；
其中，EL为所述压缩机的当前压缩机能级档位，A为系数，B为预设的能级增益，C为累加值；
A＝Ka*ΔT，C＝Kc*ΔT*Δt，Ka为预设的第一温差增益，ΔT为所述当前出水温差，Kc为预设的第二温差增益，Δt为间隔时间。
3.如权利要求2所述的热泵系统的水温控制方法，其特征在于，所述根据所述当前出水温差确定当前压缩机能级档位的步骤，具体为：
在压缩机启动后的任一预设时间节点，根据所述当前出水温差确定当前压缩机能级档位；其中，相邻的两个所述预设时间节点间隔时间为Δt。
4.如权利要求1或2所述的热泵系统的水温控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
判断所述当前出水温差是否在预设的温差阈值范围内；
若是，则保持所述当前出水温差所确定的当前压缩机能级档位，并以所述当前压缩机能级档位对应的当前压缩机频率控制所述变频压缩机热泵的压缩机；
若否，则根据所述当前出水温差重新确定当前压缩机能级档位为新能级档位，并在所述预设的能级档位表中重新获取与所述新能级档位对应的当前压缩机频率，以控制所述变频压缩机热泵的压缩机升频或降频。
5.如权利要求4所述的热泵系统的水温控制方法，其特征在于，所述预设的温差阈值范围的下限阈值为设定温差负阀值，上限阈值为设定温差正阀值；
所述若否，则根据所述当前出水温差重新确定当前压缩机能级档位为新能级档位，并在所述预设的能级档位表中重新获取与所述新能级档位对应的当前压缩机频率，以控制所述变频压缩机热泵的压缩机升频或降频的步骤具体为：
当所述当前出水温差大于或等于所述设定温差正阀值时，则根据所述当前出水温差重新确定当前压缩机能级档位为新能级档位，并在所述预设的能级档位表中重新获取与所述新能级档位对应的当前压缩机频率，以控制所述变频压缩机热泵的压缩机升频；
当所述当前出水温差小于或等于所述设定温差负阀值时，则根据所述当前出水温差重新确定当前压缩机能级档位为新能级档位，并在所述预设的能级档位表中重新获取与所述新能级档位对应的当前压缩机频率，以控制所述变频压缩机热泵的压缩机降频。
6.一种热泵系统，其特征在于，所述热泵系统包括集中控制器、设备端、末端以及设置在所述设备端与所述末端之间管道上的水泵，所述设备端具有变频压缩机热泵；所述集中控制器用于：
实时检测所述设备端的当前出水温度，并获得所述当前出水温度与设定出水温度之间的当前出水温差；
根据所述当前出水温差确定当前压缩机能级档位，并在预设的能级档位表中获取与所述当前压缩机能级档位对应的当前压缩机频率，以所述当前压缩机频率控制所述变频压缩机热泵的压缩机。
7.如权利要求6所述的热泵系统，其特征在于，用于确定所述压缩机的当前压缩机能级档位的公式为：EL＝A*B+C；
其中，EL为所述压缩机的当前压缩机能级档位，A为系数，B为预设的能级增益，C为累加值；
A＝Ka*ΔT，C＝Kc*ΔT*Δt，Ka为预设的第一温差增益，ΔT为所述当前出水温差，Kc为预设的第二温差增益，Δt为间隔时间。
8.如权利要求7所述的热泵系统，其特征在于，所述集中控制器还用于：
在压缩机启动后的任一预设时间节点，根据所述当前出水温差确定当前压缩机能级档位；其中，相邻的两个所述预设时间节点间隔时间为Δt。
9.如权利要求6或7所述的热泵系统，其特征在于，所述集中控制器还用于：
判断所述当前出水温差是否在预设的温差阈值范围内；
若是，则保持所述当前出水温差所确定的当前压缩机能级档位，并以所述当前压缩机能级档位对应的当前压缩机频率控制所述变频压缩机热泵的压缩机；
若否，则根据所述当前出水温差重新确定当前压缩机能级档位为新能级档位，并在所述预设的能级档位表中重新获取与所述新能级档位对应的当前压缩机频率，以控制所述变频压缩机热泵的压缩机升频或降频。
10.如权利要求9所述的热泵系统，其特征在于，所述预设的温差阈值范围的下限阈值为设定温差负阀值，上限阈值为设定温差正阀值；
所述集中控制器还用于：
当所述当前出水温差大于或等于所述设定温差正阀值时，则根据所述当前出水温差重新确定当前压缩机能级档位为新能级档位，并在所述预设的能级档位表中重新获取与所述新能级档位对应的当前压缩机频率，以控制所述变频压缩机热泵的压缩机升频；
当所述当前出水温差小于或等于所述设定温差负阀值时，则根据所述当前出水温差重新确定当前压缩机能级档位为新能级档位，并在所述预设的能级档位表中重新获取与所述新能级档位对应的当前压缩机频率，以控制所述变频压缩机热泵的压缩机降频。
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