CN112664998A - 一种多联热泵水暖系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种本发明提出的多联热泵水暖系统及其控制方法中，多联热泵水暖系统由室外机、若干室内机、水暖供水模块、水泵反馈信号获取模块、异常判断模块构成，异常判断模块获取直流变频水泵的反馈信号，计算反馈信号的占空比，查找异常占空比与水流量关系列表得到异常占空比，将当前反馈信号的占空比与异常占空比进行比较，根据比较结果判断水暖水路是否存在堵塞情况或水泵是否发生异常，从而对多联热泵水暖系统的工作状态进行及时判断，在不额外增加传感器，无需额外布线的情况下，有效解决为检测水路堵塞情况存在的系统设计成本高级布线复杂的技术问题。

Description

一种多联热泵水暖系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及多联空调机组技术领域，尤其涉及一种多联热泵水暖系统及其控制方法。

背景技术

多联式空调机组（Variable Refrigerant Flow, VRF，简称多联机）由一台室外机连接多台室内机组成，室内机用于对室内回风降温或加热，室外机用于向室外环境中散热或从室外环境吸热，具有系统安装维护方便、控制灵活、可靠性强的优点，而且各房间可独立调节，能满足不用房间不同空调负荷的需求。

在许多不能集中供暖的地方，越来越多的用户使用多联机空调系统在夏天时制冷、在冬天时制热；当处于制热模式时，传统的多联机空调系统由设置在天花板的送风口向室内输送热风，但存在制热出风温度不均匀，且会增加室内噪音的问题，降低用户的舒适度；而地暖水系统具有制热温度均匀、舒适性强的优点，在多联机空调系统的基础上增加地暖系统，形成多联热泵水暖系统成为供热趋势。

水暖产品长时间使用会出现异常情况，例如出现水路水垢堆积，水阀关闭以及水管折弯等异常状况，从而导致水路堵塞，影响系统的使用效果，水管路中水流量过低还会出现干烧情况而损坏系统，因此，为保证水暖系统的可靠性，需要及时对水暖系统的工作状况进行检测，以便及时进行维护和维修。

现有技术中，多联热泵水暖系统采用交流水泵+传感器（流量传感器、压力传感器、温度传感器等）的结构，利用传感器进行水路堵塞的检测判断，导致为了检测水流量增加硬件设备的问题，提高系统设计成本及布线复杂度。

发明内容

为解决现有多联热泵水暖系统为检测水路堵塞情况存在的系统设计成本高及布线复杂的技术问题，本发明提供一种多联热泵水暖系统及其控制方法，采用直流变频水泵，基于直流变频水泵的反馈信号的占空比与水路中水流量的关系，可以实时对水路中的水流量进行监控，及时判断出水路的堵塞情况或水泵的异常情况，在不额外增加传感器，无需额外布线的情况下，有效实现对水暖供水模块的异常检测。

本发明采用如下技术方案：

提出一种多联热泵水暖系统，包括：室外机和若干室内机，室内机通过冷媒管路与室外机连接；水暖供水模块，包括直流变频水泵、供水管路和地暖盘管；其中，直流变频水泵为水暖供水模块提供循环动力，供水管路与冷媒管路并联，地暖盘管与供水管路连接；还包括：水泵反馈信号获取模块，获取所述直流变频水泵的反馈信号，并计算反馈信号的占空比；异常判断模块，查找异常占空比与水流量关系列表，根据当前反馈信号的占空比与异常占空比的关系判断水暖供水模块是否存在异常；其中，所述异常占空比与水流量关系列表包括：水流量异常情况下直流变频水泵的反馈信号的异常占空比。

提出一种用于多联热泵水暖系统的控制方法，所述多联热泵水暖系统包括：室外机和若干室内机，室内机通过冷媒管路与室外机连接；水暖供水模块，包括直流变频水泵、供水管路和地暖盘管；其中，直流变频水泵为水暖供水模块提供循环动力，供水管路与冷媒管路并联，地暖盘管与供水管路连接；所述方法包括：获取所述直流变频水泵的反馈信号，并计算反馈信号的占空比；查找异常占空比与水流量关系列表，得到异常占空比；其中，所述异常占空比与水流量关系列表包括：水流量异常情况下直流变频水泵的反馈信号的异常占空比；根据当前反馈信号的占空比与异常占空比的关系判断水暖供水模块是否存在异常。

本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：本发明提出的多联热泵水暖系统及其控制方法中，获取直流变频水泵的反馈信号，计算反馈信号的占空比，查找异常占空比与水流量关系列表得到异常占空比，将当前反馈信号的占空比与异常占空比进行比较，根据比较结果判断水暖水路是否存在堵塞情况或水泵是否发生异常，从而对多联热泵水暖系统的工作状态进行及时判断，在不额外增加传感器，无需额外布线的情况下，有效解决为检测水路堵塞情况存在的系统设计成本高级布线复杂的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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例，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为本发明提出的多联热泵水暖系统的系统架构图；

图2为直流变频水泵的硬件控制电路图；

图3为直流变频水泵的反馈信号占空比与水暖水路内水流量关系图；

图4为本发明提出的多联热泵水暖系统的功能架构图；

图5为本发明提出的用于多联热泵水暖系统的控制方法的流程图。

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做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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明提出的多联热泵水暖系统，如图1所示，包括室外机1、若干室内机2和水暖供水模块，室内机2通过冷媒管路3与室外机1连接；水暖供水模块包括直流变频水泵、供水管路4和地暖盘管5；其中，直流变频水泵为水暖供水模块提供循环动力，供水管路4与冷媒管路3并联，地暖盘管5与供水管路4连接。

地暖盘管5和室内机3按照室内房间独立设置，供水管路4与各房间的地暖盘管5之间均设置有电磁阀，使得各房间的温度可以独立控制。

基于上述提出的多联热泵水暖系统，空调模式下，室外机向室外环境中散热或从室外环境吸热，各室内机用于对室内回风降温或加热；地暖模式下，室外机从室外环境吸收热量，将热量转移到水暖供水模块。

本发明提出的多联热泵水暖系统采用直流变频水泵提供水循环动力，如图2所示直流变频水泵的硬件控制电路，水暖控制端采用PWM波控制三极管Q1的导通，PWM波的占空比用来控制直流变频水泵的转速；直流变频水泵的运转状态（以下称为反馈信号）通过3引脚传递给水暖控制端。

如图3所示，本发明提出的多联热泵水暖系统，还包括水泵反馈信号获取模块6和异常判断模块7；水泵反馈信号获取模块6获取直流变频水泵的反馈信号，并计算反馈信号的占空比D0，如图3所示，通常情况下，反馈信号的占空比D0与水流量呈正向比例关系；异常判断模块7查找异常占空比与水流量关系列表，根据当前反馈信号的占空比与异常占空比的关系判断水暖供水模块是否存在异常.

异常占空比与水流量关系列表包括水流量异常情况下直流变频水泵的反馈信号的异常占空比，在本发明实施例中，该异常占空比与水流量关系列表中至少包括以下两项数据：水暖水路堵塞情况下（水流量为第一流量值Q1）直流变频水泵反馈信号的第一异常占空比D1，水泵异常运转情况下（水流量为第二流量值Q2）直流变频水泵反馈信号的第二异常占空比D2，如下表一所示：

表一

异常水流量	异常占空比
		Q1	D1
Q2	D2

当然，在本发明其他实施例中，第一异常占空比D1可以被细分为若干等级，对应不同水流量，以表征水暖水路不同的堵塞程度；同样的，第二异常占空比也可以被细分为若干等级，对应不通过的水流量，以表征水泵不同的损坏程度，本发明不予赘述。

具体的，异常判断模块7包括水路堵塞判断单元71和水泵异常判断单元72；水路堵塞判断单元71用于在当前反馈信号的占空比D0小于第一异常占空比D1时，表明水暖水路中的水流量小于Q1时，判断水暖水路存在堵塞异常；水泵异常判断单元72用于在当前反馈信号的占空比D0大于水泵异常占空比D2时，表明水暖水路中的水流量大于Q2时，判断直流变频水泵发生异常。

在本发明一些实施例中，异常判断模块7还包括水泵掉线检测单元73，用于检测直流变频水泵的中断定时器，如果直流变频水泵没有反馈，就不会清零中断定时器，在超过设定时长后中断定时器若没有被清零，则表明直流变频水泵没有运转，水泵掉线检测单元73判断直流变频水泵掉线。

在本发明一些实施例中，多联热泵水暖系统还包括报警模块8，用于在发生堵塞异常、水泵异常或水泵掉线时，发出报警信息；发送的方式包括但不限定于：声音报警、光电报警、向用户终端发送报警信号。

为避免发生误判，在本发明一些实施例中，异常判断模块7还包括水路堵塞确定单元74，在水路堵塞判断单元71判断水暖水路存在堵塞异常时，按照设定次数重启多联热泵水暖系统，并在每次重启之后获取水路堵塞判断单元71的判断结果，若设定次数获取的判断结果均为存在堵塞异常，则确定水暖水路发生堵塞异常，进而控制报警模块8发出报警信息，若并非每次判断的结果均为存在堵塞异常，则可以通过修改检测频率的方式来提高异常判断模块7的执行频率，以缩短对水暖水路异常情况的检测周期，保障能够及时发现水路异常。

在本发明一些实施例中，异常判断模块7还包括水泵异常延时确定单元75和水泵异常瞬时确定单元76；水泵异常延时确定单元75在水泵异常判断单元72判断直流变频水泵发生异常时，判断当前反馈信号的占空比D0是否小于第三异常占空比D3，在当前反馈信号的占空比D0小于第三异常占空比D3时，表明水暖水路的水流量小于Q3，直流变频水泵处于低风险异常运转状态，为避免偶发的误判断，水泵异常延时确定单元75延时第二设定时长（10S）后生成水泵异常确定信号，报警模块8在接收到水泵异常确定信号后发出报警信息；在本发明一些实施例中，在延时的第二设定时长期间，再次启动水泵异常判断单元72判断直流变频水泵是否发生异常，若二次判断没有发生异常，则放弃延时报警。

此时，异常占空比与水流量关系列表中还包括：水泵异常运转情况下（水流量为第三流量值Q3）直流变频水泵反馈信号的第三异常占空比D3，如下表一所示：

表一

异常水流量	异常占空比
		Q1	D1
Q2	D2
		Q3	D3

水泵异常瞬时确定单元76在水泵异常判断单元72判断直流变频水泵发生异常时，判断当前反馈信号的占空比D0是否大于等于第三异常占空比D3，在当前反馈信号的占空比D0大于等于第三异常占空比D3时，表明水暖水路的水流量大于Q3，直流变频水泵处于高风险异常运转状态，水泵异常瞬时确定单元76即刻生成水泵异常确定信号，报警模块8在接收到水泵异常确定信号后发出报警信息。

上述，第三异常占空比D3小于第二异常占空比D2；第一异常占空比D1、第二异常占空比D2和第三异常占空比D3根据实际应用情况设定，本发明不予具体限定。

基于上述提出的多联热泵水暖系统，本发明相应提出该多联热泵水暖系统的控制方法，如图5所示，包括：

步骤S51：获取直流变频水泵的反馈信号，并计算反馈信号的占空比。

基于图2所示的直流变频水泵控制电路，从3引脚获取直流变频水泵的反馈信号，并计算出反馈信号的占空比D0。

步骤S52：查找异常占空比与水流量关系列表，得到异常占空比。

参考表一或表二，获知第一异常占空比D1、第二异常占空比D2和第三异常占空比D3。

第三异常占空比D3大于第二异常占空比D2，第二异常占空比D2大于第一异常占空比D1。

步骤S53：根据当前反馈信号的占空比与异常占空比的关系判断水暖供水模块是否存在异常。

将检测得到的当前反馈信号的占空比D0与步骤S52得到的各异常占空比进行比较，在当前反馈信号的占空比D0小于第一异常占空比D1时，判断水暖水路存在堵塞异常；在当前反馈信号的占空比D0大于第二异常占空比D2时，判断直流变频水泵发生异常。

在本发明一些实施例中，在判断水暖水路存在堵塞异常时，按照设定次数重启多联热泵水暖系统，并在每次重启之后判断水暖水路是否存在堵塞异常；若设定次数判断的结果均为存在堵塞异常，则确定水暖水路发生堵塞异常。

在本发明一些实施例中，在判断直流变频水泵发生异常时，判断当前反馈信号的占空比D0与第三异常占空比D3的关系；在当前反馈信号的占空比D0小于第三异常占空比D3时，延时第二设定时长后生成水泵异常确定信号；在当前反馈信号的占空比D0大于等于第三异常占空比D3时，生成水泵异常确定信号；

在本发明一些实施例中，还通过监测直流变频水泵的中断定时器，在超过设定时长后中断定时器没有被清零时，判断直流变频水泵掉线。

当判断水暖水路发生堵塞异常、水泵异常或水泵掉线情况时，及时发出报警信息，提醒用户及时处理。

上述本发明提出的多联热泵水暖系统及其控制方法中，获取直流变频水泵的反馈信号，计算反馈信号的占空比，查找异常占空比与水流量关系列表得到异常占空比，将当前反馈信号的占空比与异常占空比进行比较，根据比较结果判断水暖水路是否存在堵塞情况或水泵是否发生异常，从而对多联热泵水暖系统的工作状态进行及时判断，在不额外增加传感器，无需额外布线的情况下，有效解决为检测水路堵塞情况存在的系统设计成本高级布线复杂的技术问题。

需要说明的是，在具体实现过程中，上述的多联热泵水暖系统的控制方法可以通过硬件形式的处理器执行存储器中存储的软件形式的计算机执行指令实现，此处不予赘述，而上述多联热泵水暖系统所执行的动作所对应的程序均可以以软件形式存储于系统的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

上文中的存储器可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器；也可以包括非易失性存储器，例如只读存储器、快闪存储器、硬盘或固态硬盘；还可以包括上述种类的存储器的组合。

上文所提到的处理器，也可以是多个处理元件的统称。例如，处理器可以为中央处理器，也可以为其他通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者可以是任何常规的处理器等等，还可以为专用处理器。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种多联热泵水暖系统，包括：

室外机和若干室内机，室内机通过冷媒管路与室外机连接；

水暖供水模块，包括直流变频水泵、供水管路和地暖盘管；其中，直流变频水泵为水暖供水模块提供循环动力，供水管路与冷媒管路并联，地暖盘管与供水管路连接；

其特征在于，还包括：

水泵反馈信号获取模块，获取所述直流变频水泵的反馈信号，并计算反馈信号的占空比；

异常判断模块，查找异常占空比与水流量关系列表，根据当前反馈信号的占空比与异常占空比的关系判断水暖供水模块是否存在异常；

其中，所述异常占空比与水流量关系列表包括：水流量异常情况下直流变频水泵的反馈信号的异常占空比。

2.根据权利要求1所述的多联热泵水暖系统，其特征在于，所述异常判断模块包括：

水路堵塞判断单元，在所述当前反馈信号的占空比小于第一异常占空比时，判断水暖水路存在堵塞异常；

水泵异常判断单元，在所述当前反馈信号的占空比大于第二异常占空比时，判断所述直流变频水泵发生异常；

其中，所述第二异常占空比大于所述第一异常占空比。

3.根据权利要求2所述的多联热泵水暖系统，其特征在于，所述异常判断模块包括：

水泵掉线检测单元，监测所述直流变频水泵的中断定时器，在超过设定时长后所述中断定时器没有被清零，判断所述直流变频水泵掉线。

4.根据权利要求3所述的多联热泵水暖系统，其特征在于，所述系统还包括：

报警模块，用于在发生堵塞异常、水泵异常或水泵掉线时，发出报警信息。

5.根据权利要求2所述的多联热泵水暖系统，其特征在于，所述异常判断模块还包括：

水路堵塞确定单元，在所述水路堵塞判断单元判断水暖水路存在堵塞异常时，按照设定次数重启所述多联热泵水暖系统，并在每次重启之后获取所述水路堵塞判断单元的判断结果，若设定次数获取的判断结果均为存在堵塞异常，则确定水暖水路发生堵塞异常。

6.根据权利要求2所述的多联热泵水暖系统，其特征在于，所述异常判断模块还包括：

水泵异常延时确定单元，在所述水泵异常判断单元判断所述直流变频水泵发生异常时，判断所述当前反馈信号的占空比是否小于第三异常占空比，在所述当前反馈信号的占空比小于所述第三异常占空比时，延时第二设定时长后生成水泵异常确定信号；

水泵异常瞬时确定单元，在所述水泵异常判断单元判断所述直流变频水泵发生异常时，判断所述当前反馈信号的占空比是否大于等于所述第三异常占空比，在所述当前反馈信号的占空比大于等于所述第三异常占空比时，生成水泵异常确定信号；

其中，所述第三异常占空比小于所述第二异常占空比。

7.用于多联热泵水暖系统的控制方法，所述多联热泵水暖系统包括：

室外机和若干室内机，室内机通过冷媒管路与室外机连接；

水暖供水模块，包括直流变频水泵、供水管路和地暖盘管；其中，直流变频水泵为水暖供水模块提供循环动力，供水管路与冷媒管路并联，地暖盘管与供水管路连接；

其特征在于，所述方法包括：

获取所述直流变频水泵的反馈信号，并计算反馈信号的占空比；

查找异常占空比与水流量关系列表，得到异常占空比；其中，所述异常占空比与水流量关系列表包括：水流量异常情况下直流变频水泵的反馈信号的异常占空比；

根据当前反馈信号的占空比与异常占空比的关系判断水暖供水模块是否存在异常。

8.根据权利要求7所述的多联热泵水暖系统的控制方法，其特征在于，根据当前反馈信号的占空比与异常占空比的关系判断水暖供水模块是否存在异常，具体包括：

在所述当前反馈信号的占空比小于第一异常占空比时，判断水暖水路存在堵塞异常；

在所述当前反馈信号的占空比大于第二异常占空比时，判断所述直流变频水泵发生异常；和/或，

监测所述直流变频水泵的中断定时器，在超过设定时长后所述中断定时器没有被清零时，判断所述直流变频水泵掉线；

其中，所述第二异常占空比大于所述第一异常占空比。

9.根据权利要求8所述的用于多联热泵水暖系统的控制方法，其特征在于，在判断水暖水路存在堵塞异常时，所述方法还包括：

按照设定次数重启所述多联热泵水暖系统，并在每次重启之后判断水暖水路是否存在堵塞异常；

若设定次数判断的结果均为存在堵塞异常，则确定水暖水路发生堵塞异常。

10.根据权利要求8所述的多联特泵水暖系统的控制方法，其特征在于，判断所述直流变频水泵发生异常时，所述方法还包括：

判断所述当前反馈信号的占空比与第三异常占空比的关系；

在所述当前反馈信号的占空比小于所述第三异常占空比时，延时第二设定时长后生成水泵异常确定信号；

在所述当前反馈信号的占空比大于等于所述第三异常占空比时，生成水泵异常确定信号；

其中，所述第三异常占空比小于所述第二异常占空比。

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