CN111120284B - 热泵系统及其水泵控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了热泵系统及其水泵控制方法，热泵系统的水泵控制方法，包括：预先设置若干个不同的调节条件，每个调节条件对应一种水泵控制逻辑；获取热泵系统的运行参数，将运行参数与调节条件进行比较，若运行参数满足某一调节条件，则按照该调节条件对应的水泵控制逻辑调节水泵的转速。本发明能够根据热泵系统的运行参数执行不同的水泵控制逻辑，动态调整水泵转速以确保系统稳定可靠性运行。
Description
技术领域
本发明涉及水泵调速控制技术领域，尤其涉及热泵系统及其水泵控制方法。
背景技术
传统热泵工程水泵多选用定频水泵或变频水泵固定频率控制，虽然固定频率控制起来简单容易实现，但实际应用中存在能源浪费和变频水泵利用不充分的问题。比如在供暖前期，热泵工程的末端很冷，水侧换热器的进水温度低，若按传统水泵控制方式，水温需要缓慢的加热上去，缓慢加热这段时间，由于热量品位太低，几乎无法利用，造成能源浪费。而在气温上升后，热泵制热量可以比低气温低时提高一倍以上，加热温差会成倍上涨，如在低气温状态下，进水温度50℃时换热后出水温度才55℃，但在高气温状态下，进水温度50℃时换热后出水温度将达到60℃以上，加剧了压缩机的运行负载，影响使用寿命。
因此，如何设计根据热泵系统运行状态调整水泵转速的水泵控制方法是业界亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有水泵控制方式存在能源浪费等缺陷，本发明提出热泵系统及其水泵控制方法。
本发明采用的技术方案是，设计热泵系统的水泵控制方法，包括：
预先设置若干个不同的调节条件，每个调节条件对应一种水泵控制逻辑；
获取热泵系统的运行参数，将运行参数与调节条件进行比较，若运行参数满足某一调节条件，则按照该调节条件对应的水泵控制逻辑调节水泵的转速。
优选的，若干个不同的调节条件包括温差调节条件；
温差调节条件为水侧换热器的出水温度和进水温度之间相差的实际温度大于预设温差值；
温差调节条件对应的水泵控制逻辑为将水泵的转速开至最高档位。
优选的，若干个不同的调节条件包括制热降低调节条件；
制热降低调节条件为在制热模式下，热泵系统中处于工作状态的压缩机频率均为最高极限值且水侧换热器的出水温度小于第一制热比较温度，第一制热比较温度为用户设定温度减去第一裕量；
制热降低调节条件对应的水泵控制逻辑为将水泵的转速降低一个档位并维持预设时间。
优选的，若干个不同的调节条件包括制热升高调节条件；
制热升高调节条件为在制热模式下，热泵系统中处于工作状态的压缩机频率均为最低极限值且水侧换热器的出水温度大于第二制热比较温度，第二制热比较温度为用户设定温度减去第二裕量；
制热升高调节条件对应的水泵控制逻辑为将水泵的转速提高一个档位并维持预设时间。
优选的，若干个不同的调节条件包括防冻调节条件；
防冻调节条件为热泵系统进入防冻模式运行；
防冻调节条件对应的水泵控制逻辑为将所述水泵的转速开至最高档位。
优选的，若干个不同的调节条件包括制冷降低调节条件；
制冷降低调节条件为在制冷模式下，热泵系统中处于工作状态的压缩机频率均为最高极限值且水侧换热器的出水温度大于第一制冷比较温度，第一制冷比较温度为用户设定温度加上第三裕量；
制冷降低调节条件对应的水泵控制逻辑为将水泵的转速降低一个档位维持预设时间。
优选的，若干个不同的调节条件包括制冷升高调节条件；
制冷升高调节条件为在制冷模式下，热泵系统中处于工作状态的压缩机频率均为最低极限值且水侧换热器的出水温度小于第二制冷比较温度，第二制冷比较温度为用户设定温度加上第四裕量；
制冷升高调节条件对应的水泵控制逻辑为将所述水泵的转速提高一个档位并维持预设时间。
优选的，将运行参数与调节条件进行比较之后，若运行参数不满足所有调节条件，则水泵维持当前转速。
优选的，预先将水泵按照转速高低分为多个档位，水泵上电开启时以中间档位运行。
本发明还提出采用上述水泵控制方法的热泵系统，该热泵系统设有水侧换热器、水泵和至少一个压缩机。
与现有技术相比，本发明预先设置有多个不同的调节条件，每个调节条件对应一种水泵控制逻辑，根据热泵系统的运行参数执行不同的水泵控制逻辑，当出水温度低时，降低水泵档位，提高出水温度，提升热量品位，使热量能够被充分利用；当温差过高或温度过高时，提高水泵档位，降低加热温差，动态调整水泵转速以确保系统稳定可靠性运行。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：
图1是本发明中供暖时水泵控制方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明还提出的水泵控制方法适用在热泵系统中，热泵系统具有水侧换热器和至少一个压缩机，压缩机驱动冷媒在其所在的流路中循环流动，流路中设有与水侧换热器换热的热交换部，水泵驱动水从水侧换热器的进口流入水侧换热器，流过水侧换热器时依次与各热交换部换热，再从水侧换热器的出口流出，水泵为转速可调的变频水泵，预先按照水泵运行范围设定最大电压和最小电压，将电压范围均分为多个电压档位，每个电压档位对应一个水泵档位，通过控制电压大小来调节水泵的转速，由于电压大小与水泵的转速呈正比，也即将水泵按照转速高低分为多个档位，在优选实施例中，水泵具有5个档位，上电开启时水泵以中间档位运行。
如图1所示，水泵控制方法包括：预先设置若干个不同的调节条件，每个调节条件对应一种水泵控制逻辑，获取热泵系统的运行参数，运行参数包含多种参数，各调节条件与其对应的参数进行比较，若运行参数满足某一调节条件，则按照该调节条件对应的水泵控制逻辑调节水泵的转速，若运行参数不满足所有调节条件，则水泵维持当前转速，即维持当前档位。
调节条件可以根据热泵系统的具体情况设计，本发明中给出6种调节条件，以下前4种调节条件适合用在冬季供暖的热泵系统中，第1种和最后2中适合用在夏季制冷的热泵系统中。当然，实际应用中可以仅单独设置其中的一种调节条件，也可以根据热泵系统的使用情况选择至少两种调节条件，本发明对此不作限制。
下面对各调节条件进行详细说明。
如图1所示，第一种，若干个不同的调节条件包括温差调节条件，温差调节条件为水侧换热器的出水温度和进水温度之间相差的实际温度大于预设温差值，温差调节条件对应的水泵控制逻辑为将水泵的转速开至最高档位。
水泵控制方法在执行过程如下，获取水侧换热器的出水温度和进水温度，计算出水温度和进水温度之间相差的实际温度，若实际温度大于预设温差值，则满足温差调节条件，将水泵的转速开至最高档位，返回至获取热泵系统的运行参数。此处的实际温度为正数，其计算方式为出水温度减去进水温度的绝对值，以预设温差值为12℃为例，若出水温度-进水温度＞12℃，则满足温差调节条件。
温差调节条件适用于热泵系统的制热状态和制冷状态，当获取到的水侧换热器的出水温度和进水温度满足温差调节条件时，说明水侧换热器的进出水温差过大，压缩机运行负载增大，此时将水泵转速开至最高档位，快速降低进出水温差，以避免温差继续扩大后引发机组保护停机。
如图1所示，第二种，若干个不同的调节条件包括制热降低调节条件，制热降低调节条件为在制热模式下，热泵系统中处于工作状态的压缩机频率均为最高极限值且水侧换热器的出水温度小于第一制热比较温度制热降低调节条件对应的水泵控制逻辑为将水泵的转速降低一个档位并维持预设时间。
水泵控制方法执行过程如下，获取热泵系统中处于工作状态的压缩机的频率以及水侧换热器的出水温度，若处于工作状态的压缩机频率均为最高极限值且出水温度小于第一制热比较温度，则满足制热降低调节条件，将水泵的转速降低一个档位并维持预设时间，返回至获取热泵系统的运行参数。此处的第一制热比较温度为用户设定温度减去第一裕量，第一裕量为正数，以2℃为例，第一制热比较温度为用户设定温度减去2℃。需要说明的是，当满足制热降低调节条件时水泵已处于最低档位，则水泵保持最低档位运行并维持预设时间。
制热降低调节条件适用于热泵系统的制热状态，当压缩机的频率已开至最高，而出水温度低于第一制热比较温度时，说明水侧换热管中的水未充分换热，存在能源浪费的情况，此时将水泵的转速降低一个档位，水侧换热管中流速减慢，水与冷媒充分换热，热量被有效利用，迅速提高出水温度。
如图1所示，第三种，若干个不同的调节条件包括制热升高调节条件，制热升高调节条件为在制热模式下，热泵系统中处于工作状态的压缩机频率均为最低极限值且水侧换热器的出水温度大于第二制热比较温度，制热升高调节条件对应的水泵控制逻辑为将水泵的转速提高一个档位并维持预设时间。
水泵控制方法执行过程如下，获取热泵系统中处于工作状态的压缩机的频率以及水侧换热器的出水温度，若处于工作状态的压缩机频率均为最低极限值且出水温度大于第二制热比较温度，则满足制热升高调节条件，将水泵的转速升高一个档位并维持预设时间，返回至获取热泵系统的运行参数。此处的第二制热比较温度为用户设定温度减去第二裕量，第二裕量为正数，并且第二裕量小于第一裕量，以1℃为例，第二制热比较温度为用户设定温度减去1℃。需要说明的是，当满足制热升高调节条件时水泵已处于最高档位，则水泵保持最高档位运行并维持预设时间。
制热升高调节条件适用于热泵系统的制热状态，当压缩机的频率已开至最低，而出水温度大于第二制热比较温度时，说明水侧换热管的供热量满足室内温度要求，此时将水泵的转速提高一个档位，水侧换热管中流速加快，减少水与冷媒的换热，防止室内温度过快升高，维持室内温度稳定。
如图1所示，第四种，若干个不同的调节条件包括防冻调节条件，防冻调节条件为热泵系统进入防冻模式运行，防冻调节条件对应的水泵控制逻辑为将水泵的转速开至最高档位。
水泵控制方法在执行过程如下，获取热泵系统的运行模式，若热泵系统进入防冻模式运行，则将水泵的转速开至最高档位，返回至获取热泵系统的运行参数。
防冻调节条件适用于热泵系统在冬季供暖，当热泵系统进入防冻模式时，说明与水侧换热器连接的水侧管路可能会发生冻结的情况，此时将水泵的转速开至最高档位，提升流速以延缓水侧管路的冻结速度，同时最大限度为水侧管路提供热量。
第五种，若干个不同的调节条件包括制冷降低调节条件，制冷降低调节条件为在制冷模式下，热泵系统中处于工作状态的压缩机频率均为最高极限值且水侧换热器的出水温度大于第一制冷比较温度，制冷降低调节条件对应的水泵控制逻辑为将水泵的转速降低一个档位维持预设时间。
水泵控制方法执行过程如下，获取热泵系统中处于工作状态的压缩机的频率以及水侧换热器的出水温度，若处于工作状态的压缩机频率均为最高极限值且出水温度大于第一制冷比较温度，则满足制冷降低调节条件，将水泵的转速降低一个档位并维持预设时间，返回至获取热泵系统的运行参数。此处的第一制冷比较温度为用户设定温度加上第三裕量，第三裕量为正数，以2℃为例，第一制热比较温度为用户设定温度加上2℃。需要说明的是，当满足制热降低调节条件时水泵已处于最低档位，则水泵保持最低档位运行并维持预设时间。
制冷降低调节条件适用于热泵系统的制冷状态，当压缩机的频率已开至最高，而出水温度大于第一制冷比较温度时，说明水侧换热管中的水未充分换热，存在能源浪费的情况，此时将水泵的转速降低一个档位，水侧换热管中流速减慢，水与冷媒充分换热，冷量被有效利用，迅速降低出水温度。
第六种，若干个不同的调节条件包括制冷升高调节条件，制冷升高调节条件为在制冷模式下，热泵系统中处于工作状态的压缩机频率均为最低极限值且水侧换热器的出水温度小于第二制冷比较温度，制冷升高调节条件对应的水泵控制逻辑为将水泵的转速提高一个档位并维持预设时间。
水泵控制方法执行过程如下，获取热泵系统中处于工作状态的压缩机的频率以及水侧换热器的出水温度，若处于工作状态的压缩机频率均为最低极限值且出水温度小于第二制热比较温度，则满足制冷升高调节条件，将水泵的转速升高一个档位并维持预设时间，返回至获取热泵系统的运行参数。此处的第二制冷比较温度为用户设定温度加上第四裕量，第四裕量为正数，并且第四裕量小于第三裕量，以1℃为例，第二制冷比较温度为用户设定温度减去1℃。需要说明的是，当满足制冷升高调节条件时水泵已处于最高档位，则水泵保持最高档位运行并维持预设时间。
制冷升高调节条件适用于热泵系统的制冷状态，当压缩机的频率已开至最低，而出水温度小于第二制冷比较温度时，说明水侧换热管的供冷量满足室内温度要求，此时将水泵的转速提高一个档位，水侧换热管中流速加快，减少水与冷媒的换热，防止室内温度过快降低，维持室内温度稳定。
以上提到的预设时间可为3min，也可以设置为其它时间，在优选实施例中，热泵系统仅用在冬季供暖，预先设置有以上的前四种调节条件。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种热泵系统的水泵控制方法，其特征在于，包括：
预先设置若干个不同的调节条件，每个所述调节条件对应一种水泵控制逻辑；
获取热泵系统的运行参数，将所述运行参数与所述调节条件进行比较，若所述运行参数满足某一调节条件，则按照该调节条件对应的水泵控制逻辑调节水泵的转速；
所述若干个不同的调节条件包括制冷升高调节条件；
所述制冷升高调节条件为在制冷模式下，所述热泵系统中处于工作状态的压缩机频率均为最低极限值且水侧换热器的出水温度小于第二制冷比较温度；
所述制冷升高调节条件对应的水泵控制逻辑为将所述水泵的转速提高一个档位并维持预设时间。
2.如权利要求1所述的水泵控制方法，其特征在于，所述若干个不同的调节条件还包括温差调节条件；
所述温差调节条件为水侧换热器的出水温度和进水温度之间相差的实际温度大于预设温差值；
所述温差调节条件对应的水泵控制逻辑为将所述水泵的转速开至最高档位。
3.如权利要求1所述的水泵控制方法，其特征在于，所述若干个不同的调节条件还包括制热降低调节条件；
所述制热降低调节条件为在制热模式下，所述热泵系统中处于工作状态的压缩机频率均为最高极限值且水侧换热器的出水温度小于第一制热比较温度；
所述制热降低调节条件对应的水泵控制逻辑为将所述水泵的转速降低一个档位并维持预设时间。
4.如权利要求3所述的水泵控制方法，其特征在于，所述第一制热比较温度为用户设定温度减去第一裕量。
5.如权利要求1所述的水泵控制方法，其特征在于，所述若干个不同的调节条件还包括制热升高调节条件；
所述制热升高调节条件为在制热模式下，所述热泵系统中处于工作状态的压缩机频率均为最低极限值且水侧换热器的出水温度大于第二制热比较温度；
所述制热升高调节条件对应的水泵控制逻辑为将所述水泵的转速提高一个档位并维持预设时间。
6.如权利要求5所述的水泵控制方法，其特征在于，所述第二制热比较温度为用户设定温度减去第二裕量。
7.如权利要求1所述的水泵控制方法，其特征在于，所述若干个不同的调节条件还包括防冻调节条件；
所述防冻调节条件为热泵系统进入防冻模式运行；
所述防冻调节条件对应的水泵控制逻辑为将所述水泵的转速开至最高档位。
8.如权利要求1所述的水泵控制方法，其特征在于，所述若干个不同的调节条件还包括制冷降低调节条件；
所述制冷降低调节条件为在制冷模式下，所述热泵系统中处于工作状态的压缩机频率均为最高极限值且水侧换热器的出水温度大于第一制冷比较温度；
所述制冷降低调节条件对应的水泵控制逻辑为将所述水泵的转速降低一个档位并维持预设时间。
9.如权利要求8所述的水泵控制方法，其特征在于，所述第一制冷比较温度为用户设定温度加上第三裕量。
10.如权利要求1所述的水泵控制方法，其特征在于，所述第二制冷比较温度为用户设定温度加上第四裕量。
11.如权利要求1所述的水泵控制方法，其特征在于，所述将运行参数与调节条件进行比较之后，若所述运行参数不满足所有调节条件，则水泵维持当前转速。
12.如权利要求1至11任一项所述的水泵控制方法，其特征在于，预先将水泵按照转速高低分为多个档位，所述水泵上电开启时以中间档位运行。
13.一种热泵系统，包括：水侧换热器、水泵和至少一个压缩机，其特征在于，所述热泵系统采用如权利要求1至12任一项所述的水泵控制方法。
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