CN110878956B - 用于热泵系统的控制方法及热泵系统 - Google Patents

Abstract

一种用于热泵系统的控制方法及热泵系统。本发明在靠近用户的位置设置地埋管，通过工况调节管路将地埋管与现有热力管网连接。本发明能够通过控制工况调节管路中各阀门的开启或关闭，相应的在用冷高峰季节，控制各用户供热后的回水由热泵机组加热后回流至地埋管，及时补充地埋管内热能储备供用热高峰季节使用。本发明在用热高峰季节能够通过地埋管中的热能储备供热，并对用户端回水通过多组热泵机组的共同加热回升储存至地埋管的介质温度，有效保证冬季热力供应，避免冬季管路热能损耗影响用户供热效果。

Description

用于热泵系统的控制方法及热泵系统

技术领域

本发明涉及热力系统领域，具体而言涉及一种用于热泵系统的控制方法及热泵系统。

背景技术

现有热电厂等城市制热站在夏季具有较富裕的热能能够驱动建筑制冷站的热水型吸收式制冷机为建筑供冷。

然而，夏季热力管网的相对热损失和输送能耗可达30-50%以上，现有的夏季废热循环方式虽然能够利用夏季闲置的城市热网资源，但是利用管道内热水驱动所引起的管网热损失和输送能耗会非常大，且驱动所需的热水温度要求高，对管网的使用寿命也会造成非常大的影响。

此外，考虑到城市冬季供热需求负荷较大，现有的冷热联供系统较难实现跨季节的功能、供热处理。因此，现有用户端的热泵系统仍然存在散热量大、水损耗大、城市热岛效益明显等缺陷。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种用于热泵系统的控制方法及热泵系统，本发明利用工况调节管路中的各个阀门，通过在不同季节调节不同阀门之间的通断关系，相应的调节由地埋管储热或供热。本发明具体采用如下技术方案。

首先，为实现上述目的，提出一种用于热泵系统的控制方法，其步骤包括：在用冷高峰季节，按照步骤a1至步骤a3控制所述热泵系统：步骤a1，开启第一水泵将高温供水母管中的高温介质输入至第一热泵机组和第二热泵机组的高温介质输入端，所述第一热泵机组和第二热泵机组吸收高温介质中的热量并将所述热量传递至工况调节管路中；步骤a2，调节所述工况调节管路中的各个阀门，控制地埋管的输出端将地埋管内所存储的高温介质输送至第二热泵机组的高温介质输出端，所述高温介质提高工况调节管路中介质的温度，高工况调节管路中介质由第一热泵机组和/或第二热泵机组进一步加热后由分水器分流提供至各用户；步骤a3，调节所述工况调节管路中的各个阀门，控制各用户供热后的回水由集水器汇集，汇集后的回水输入至第一热泵机组的低温介质输入端，由所述第一热泵机组获取高温供水母管中介质的热量加热用户供热后的回水，所述第一热泵机组的高温介质输出端输送重新加热后的回水至所述地埋管的输入端。以及在用热高峰季节，按照步骤b1至步骤b2控制所述热泵系统：步骤b1，开启第一水泵将高温供水母管中的高温介质输入至第一热泵机组和第二热泵机组的高温介质输入端，所述第一热泵机组和第二热泵机组吸收高温介质中的热量并将所述热量传递至工况调节管路中；步骤b2，调节所述工况调节管路中的各个阀门，控制各用户供热后的回水由集水器汇集，汇集后的回水输入至第一热泵机组和第二热泵机组的低温介质输入端，由所述第一热泵机组和第二热泵机组获取高温供水母管中介质的热量加热用户供热后的回水，所述第一热泵机组和第二热泵机组的高温介质输出端输送重新加热后的回水至所述地埋管的输入端；步骤b3，控制地埋管的输出端将地埋管内所存储的高温介质输送至分水器，由分水器分流高温介质提供至各用户。

可选的，上述的用于热泵系统的控制方法，其中，还包括以下步骤：定时获取地埋管的输入端温度和输出端温度，在地埋管的输入端温度和输出端温度低于设定范围时，控制所述第一水泵进一步开启，提高第一热泵机组和/或第二热泵机组输出介质的温度；在地埋管的输入端温度和输出端温度超出设定范围时，减小所述第一水泵的开启度，降低第一热泵机组和/或第二热泵机组输出介质的温度。

同时，本发明还提供一种热泵系统，其包括：第一水泵，其输入端连接至高温供水母管；第一热泵机组，其高温介质输入端连接所述第一水泵的输出端，其低温介质输出端连接至低温回水母管；第二热泵机组，其高温介质输入端连接至高温供水母管，其低温介质输出端连接至低温回水母管；地埋管，其输入、输出端连接所述第一热泵机组和/或第二热泵机组的低温介质输入端和高温介质输出端之间，所述地埋管埋设在土壤中，设置在接近用户的位置；工况调节管路，其连接在所述第一热泵机组的高温介质输出端、所述第一热泵机组的低温介质输入端、所述第二热泵机组的高温介质输出端、所述第二热泵机组的低温介质输入端以及地埋管的输入、输出端之间，所述工况调节管路中设置有多个阀门，各阀门切换通断状态调节高温介质和低温介质的流向；分水器，其输入端连接至所述工况调节管路，获取所述工况调节管路中的高温介质，输送高温介质提供给用户；集水器，其输入端连接各用户，接收用户回水输入至所述工况调节管路中。

可选的，上述的热泵系统，其中，所述工况调节管路包括：第四阀门，其一端连接集水器的输出端，其另一端通过不同管道支路连接至第二热泵机组的低温介质输入端和/或第一热泵机组的低温温介质输入端和/或第一热泵机组的高温介质输出端；第五阀门，其连接在集水器的输出端和地埋管的一端之间；第六阀门，其连接在地埋管的另一端和第一热泵机组的低温介质输入端之间；第二阀门，其连接在所述第二热泵机组的高温介质输出端和第一热泵机组的低温介质输入端之间；

第三阀门，其连接在第二热泵机组的低温介质输入端和所述第一热泵机组的高温介质输出端之间。

可选的，上述的热泵系统，其中，所述分水器的输入端和所述工况调节管路之间还连接有第二水泵，所述第二水泵抽取所述工况调节管路内的介质，提供至所述分水器。

可选的，上述的热泵系统，其中，所述第四阀门在用热高峰季节间歇开启，供地埋管中的介质与所述工况调节管路中的介质交互。

可选的，上述的热泵系统，其中，各所述用户之间的管路并联连接。

可选的，上述的热泵系统，其中，所述第一热泵机组为螺杆式风冷热泵机组。

可选的，上述的热泵系统，其中，所述第二热泵机组为地源热泵机组。

有益效果

本发明所提供的用于热泵系统的控制方法及热泵系统。本发明在靠近用户的位置设置地埋管，通过工况调节管路将地埋管与现有热力管网连接，在原有通过热力管网供热的基础上，进一步补充地埋管作为辅助热源，为用户提供热力供应。本发明通过地埋管的热能储备，能够在用热高峰季节弥补现有热力管网的传输过程中的热能损耗，达到更好的供热效果。

本发明能够通过控制工况调节管路中各阀门的开启或关闭，相应的在用冷高峰季节，控制各用户供热后的回水由热泵机组加热后回流至地埋管，及时补充地埋管内热能储备供用热高峰季节使用。本发明在用热高峰季节能够通过地埋管中的热能储备供热，并对用户端回水通过多组热泵机组的共同加热回升储存至地埋管的介质温度，有效保证冬季热力供应。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的热泵系统的局部示意图；

图2是本发明的热泵系统的工作流程示意图；

图中，1表示第一水泵；2表示第一热泵机组；3表示第二泵机组；4表示第一阀门；5表示第二阀门；6表示第三阀门；7表示第四阀门；8表示第五阀门；9表示第六阀门；10表示地埋管；12表示第二水泵；C1表示第一用户；C2表示第二用户。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本发明中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

图1为根据本发明的一种热泵系统，其包括：

第一水泵1，其输入端连接至高温供水母管；

第一热泵机组2，其高温介质输入端连接所述第一水泵1的输出端，其低温介质输出端连接至低温回水母管；

第二热泵机组3，其高温介质输入端连接至高温供水母管，其低温介质输出端连接至低温回水母管；

地埋管10，其输入、输出端连接所述第一热泵机组2和/或第二热泵机组3的低温介质输入端和高温介质输出端之间，所述地埋管10埋设在土壤中，设置在接近用户的位置；

工况调节管路，其连接在所述第一热泵机组2的高温介质输出端、所述第一热泵机组2的低温介质输入端、所述第二热泵机组3的高温介质输出端、所述第二热泵机组3的低温介质输入端以及地埋管10的输入、输出端之间，所述工况调节管路中设置有多个阀门，各阀门切换通断状态调节高温介质和低温介质的流向；

分水器，其输入端连接至所述工况调节管路，获取所述工况调节管路中的高温介质，输送高温介质提供给用户；

集水器，其输入端连接各用户，接收用户回水输入至所述工况调节管路中。

其中，所述工况调节管路具体可设置为包括：

第四阀门7，其一端连接集水器的输出端，其另一端通过不同管道支路连接至第二热泵机组3的低温介质输入端和/或第一热泵机组2的低温温介质输入端和/或第一热泵机组2的高温介质输出端；

第五阀门8，其连接在集水器的输出端和地埋管10的一端之间；

第六阀门9，其连接在地埋管10的另一端和第一热泵机组2的低温介质输入端之间；

第二阀门5，其连接在所述第二热泵机组3的高温介质输出端和第一热泵机组2的低温介质输入端之间；

第三阀门6，其连接在第二热泵机组3的低温介质输入端和所述第一热泵机组2的高温介质输出端之间。

该系统可通过对工况调节管路中各阀门的开关状态的调节，按照如下的方式进行供热：

在用冷高峰季节，按照步骤a1至步骤a3控制所述热泵系统：

步骤a1，开启第一水泵1将高温供水母管中的高温介质输入至第一热泵机组2和第二热泵机组3的高温介质输入端，所述第一热泵机组2和第二热泵机组3吸收高温介质中的热量并将所述热量传递至工况调节管路中；

步骤a2，调节所述工况调节管路中的各个阀门，控制地埋管10的输出端将地埋管10内所存储的高温介质输送至第二热泵机组3的高温介质输出端，所述高温介质提高工况调节管路中介质的温度，高工况调节管路中介质由第一热泵机组2和/或第二热泵机组3进一步加热后由分水器分流提供至各用户；

步骤a3，调节所述工况调节管路中的各个阀门，控制各用户供热后的回水由集水器汇集，汇集后的回水输入至第一热泵机组2的低温介质输入端，由所述第一热泵机组2获取高温供水母管中介质的热量加热用户供热后的回水，所述第一热泵机组2的高温介质输出端输送重新加热后的回水至所述地埋管10的输入端；

在用热高峰季节，按照步骤b1至步骤b2控制所述热泵系统：

步骤b1，开启第一水泵1将高温供水母管中的高温介质输入至第一热泵机组2和第二热泵机组3的高温介质输入端，所述第一热泵机组2和第二热泵机组3吸收高温介质中的热量并将所述热量传递至工况调节管路中；

步骤b2，调节所述工况调节管路中的各个阀门，控制各用户供热后的回水由集水器汇集，汇集后的回水输入至第一热泵机组2和第二热泵机组3的低温介质输入端，由所述第一热泵机组2和第二热泵机组3获取高温供水母管中介质的热量加热用户供热后的回水，所述第一热泵机组2和第二热泵机组3的高温介质输出端输送重新加热后的回水至所述地埋管10的输入端；

步骤b3，控制地埋管10的输出端将地埋管10内所存储的高温介质输送至分水器，由分水器分流高温介质提供至各用户。

进一步的，为保证上述系统的热能供应，第一水泵1还被设置为通过图2，所示的方式控制本发明系统从传统供热管网获取的热能。其具体控制步骤设置为：

定时获取地埋管10的输入端温度和输出端温度，在地埋管10的输入端温度和输出端温度低于设定范围时，控制所述第一水泵1进一步开启，提高第一热泵机组2和/或第二热泵机组3输出介质的温度；在地埋管10的输入端温度和输出端温度超出设定范围时，减小所述第一水泵1的开启度，降低第一热泵机组2和/或第二热泵机组3输出介质的温度；在在地埋管10的输入端温度和输出端温度位于设定范围内时，保持现有开启度。其中，所述的设定范围可根据用热和用能需求响应的调节。在用热高峰相应的调高设定温度范围以保证对用户稳定供热，在用冷高峰相应的调低设定温度范围，保证热能储备。

为保证高层用户的供热，本发明还能够进一步的在所述分水器的输入端和所述工况调节管路之间还连接有第二水泵12，所述第二水泵12抽取所述工况调节管路内的介质，提供至所述分水器。各所述用户之间的管路并联连接保证水压一致，并能够通过第二水泵12调节用户水压至适宜范围。

在更为具体的实现方式下，所述第四阀门7在用热高峰季节间歇开启，供地埋管10中的介质与所述工况调节管路中的介质交互。系统中的第一热泵机组2具体可选择为螺杆式风冷热泵机组，而第二热泵机组3具体可选择为地源热泵机组以适应地埋管路的供热或介质复热。

以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。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改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于热泵系统的控制方法，其特征在于，用于如下所述的热泵系统：

第一水泵（1），其输入端连接至高温供水母管；

第一热泵机组（2），其高温介质输入端连接所述第一水泵（1）的输出端，其低温介质输出端连接至低温回水母管；

第二热泵机组（3），其高温介质输入端连接至高温供水母管，其低温介质输出端连接至低温回水母管；

地埋管（10），其输入、输出端连接所述第一热泵机组（2）和/或第二热泵机组（3）的低温介质输入端和高温介质输出端之间，所述地埋管（10）埋设在土壤中，设置在接近用户的位置；

工况调节管路，其连接在所述第一热泵机组（2）的高温介质输出端、所述第一热泵机组（2）的低温介质输入端、所述第二热泵机组（3）的高温介质输出端、所述第二热泵机组（3）的低温介质输入端以及地埋管（10）的输入、输出端之间，所述工况调节管路中设置有多个阀门，各阀门切换通断状态调节高温介质和低温介质的流向；

分水器，其输入端连接至所述工况调节管路，获取所述工况调节管路中的高温介质，输送高温介质提供给用户；

集水器，其输入端连接各用户，接收用户回水输入至所述工况调节管路中；

其中，所述热泵系统的工况调节管路包括：

第四阀门（7），其一端连接集水器的输出端，其另一端通过不同管道支路连接至第二热泵机组（3）的低温介质输入端和/或第一热泵机组（2）的低温温介质输入端和/或第一热泵机组（2）的高温介质输出端；

第五阀门（8），其连接在集水器的输出端和地埋管（10）的一端之间；

第六阀门（9），其连接在地埋管（10）的另一端和第一热泵机组（2）的低温介质输入端之间；

第二阀门（5），其连接在所述第二热泵机组（3）的高温介质输出端和第一热泵机组（2）的低温介质输入端之间；

第三阀门（6），其连接在第二热泵机组（3）的低温介质输入端和所述第一热泵机组（2）的高温介质输出端之间；

控制方法包括如下步骤：

在用冷高峰季节，按照步骤a1至步骤a3控制所述热泵系统：步骤a1，开启第一水泵（1）将高温供水母管中的高温介质输入至第一热泵机组（2）和第二热泵机组（3）的高温介质输入端，所述第一热泵机组（2）和第二热泵机组（3）吸收高温介质中的热量并将所述热量传递至工况调节管路中；

步骤a2，调节所述工况调节管路中的各个阀门，控制地埋管（10）的输出端将地埋管（10）内所存储的高温介质输送至第二热泵机组（3）的高温介质输出端，所述高温介质提高工况调节管路中介质的温度，该工况调节管路中介质由第一热泵机组（2）和/或第二热泵机组（3）进一步加热后由分水器分流提供至各用户；

步骤a3，调节所述工况调节管路中的各个阀门，控制各用户供热后的回水由集水器汇集，汇集后的回水输入至第一热泵机组（2）的低温介质输入端，由所述第一热泵机组（2）获取高温供水母管中介质的热量加热用户供热后的回水，所述第一热泵机组（2）的高温介质输出端输送重新加热后的回水至所述地埋管（10）的输入端；

在用热高峰季节，按照步骤b1至步骤b2控制所述热泵系统：

步骤b1，开启第一水泵（1）将高温供水母管中的高温介质输入至第一热泵机组（2）和第二热泵机组（3）的高温介质输入端，所述第一热泵机组（2）和第二热泵机组（3）吸收高温介质中的热量并将所述热量传递至工况调节管路中；

步骤b2，调节所述工况调节管路中的各个阀门，控制各用户供热后的回水由集水器汇集，汇集后的回水输入至第一热泵机组（2）和第二热泵机组（3）的低温介质输入端，由所述第一热泵机组（2）和第二热泵机组（3）获取高温供水母管中介质的热量加热用户供热后的回水，所述第一热泵机组（2）和第二热泵机组（3）的高温介质输出端输送重新加热后的回水至所述地埋管（10）的输入端；

步骤b3，控制地埋管（10）的输出端将地埋管（10）内所存储的高温介质输送至分水器，由分水器分流高温介质提供至各用户。

2.如权利要求1所述的用于热泵系统的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：定时获取地埋管（10）的输入端温度和输出端温度，在地埋管（10）的输入端温度和输出端温度低于设定范围时，控制所述第一水泵（1）进一步开启，提高第一热泵机组（2）和/或第二热泵机组（3）输出介质的温度；在地埋管（10）的输入端温度和输出端温度超出设定范围时，减小所述第一水泵（1）的开启度，降低第一热泵机组（2）和/或第二热泵机组（3）输出介质的温度。

3.如权利要求1所述的用于热泵系统的控制方法，其特征在于，所述分水器的输入端和所述工况调节管路之间还连接有第二水泵（12），所述第二水泵（12）抽取所述工况调节管路内的介质，提供至所述分水器。

4.如权利要求1所述的用于热泵系统的控制方法，其特征在于，所述第四阀门（7）在用热高峰季节间歇开启，供地埋管（10）中的介质与所述工况调节管路中的介质交互。

5.如权利要求1所述的用于热泵系统的控制方法，其特征在于，各所述用户之间的管路并联连接。

6.如权利要求1所述的用于热泵系统的控制方法，其特征在于，所述第一热泵机组（2）为螺杆式风冷热泵机组。

7.如权利要求1所述的用于热泵系统的控制方法，其特征在于，所述第二热泵机组（3）为地源热泵机组。