CN113465185B - 一种热泵初始频率控制方法、系统及空气源热泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热泵初始频率控制方法、系统及空气源热泵，方法包括以下步骤：获取温控数据；获取热泵主机数据；计算末端的制冷负荷效率、末端的制热负荷率计算、根据室外环境温度T_W和供水温度T_g得到制冷模式下允许运行最大频率F_coolmax和允许运行最小频率F_coolmin；根据室外环境温度T_W和供水温度T_g组合，得到制热模式下允许运行最大频率F_heatmax和允许运行最小频率F_heatmin；分别在制热和制冷模式预设初始运行频率，确定制热和制冷模式可运行的频率范围，将不同运行模式的预设初始运行频率与该模式下可运行的频率范围比较得到实际初始运行频率。本发明实现了机组的低启停率，提高了热泵的适应性，使热泵能够稳定运行。

Description

一种热泵初始频率控制方法、系统及空气源热泵

技术领域

本发明涉及热泵控制技术领域，更具体地，涉及一种热泵初始频率控制方法、系统及空气源热泵。

背景技术

传统的变频式空气源热泵频率控制与末端的开启率，负荷量没有形成联动，控制逻辑，初始频率采用固定参数运行，配合用户不同末端，不同开启率，不同负荷量时，反馈延时或者过度控制，适应性不足。

传统的变频式空气源热泵压缩机初始运行频率控制只可以根据水温与目标水温的温差和温差变化率一种方式来计算的运行频率，忽略实际末端的开启率和负荷率，有一定的局限性，可以保证基本的安全性，但是在可靠性(低负荷量时频繁启停)，节能性(通过收集运行间接数据到实施控制，调节周期长)，舒适性(末端的温度波动大)方面无法达到最佳的运行状态。

现有技术中，公开号为：CN107906760A的中国发明专利于2018年4月13日公开了一种变频热泵热水器压缩机频率动态优化方法，变频热泵热水器包括变频压缩机、气液分离器、蒸发器、节流阀、室外环境温度传感器、控制器、水箱温度传感器、储水箱、冷凝器、四通阀及排气温度传感器；特点是：在变频热泵热水器整个运行过程中，对变频压缩机的工作频率动态优化调节，使热泵热水器整个运行过程的总能耗最小，该方案属于频率动态优化，不涉及初始频率控制，且没有实现末端与主机的联动。

发明内容

本发明为克服上述现有的热泵初始频率控制没有联动，没有考虑实际末端的状态，控制效果不佳的缺陷，提供一种热泵初始频率控制方法、系统及空气源热泵。

本发明的首要目的是为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明第一方面提供了一种热泵初始频率控制方法，包括以下步骤：

S1：获取温控数据，所述温控数据包括：末端类型P_X和数量M_X，实际负荷总量Q_part、末端制冷量与室内温度变化系数K₁、末端制冷量与供水温度的变化系数K₂、末端制热量与室内温度变化系数K₃、末端制热量与供水温度的变化系数K₄；

S2：获取热泵主机数据，所述热泵主机数据包括：室外环境温度T_W和供水温度T_g、热泵机组名义制冷量Q_fulcool、实际制冷量与室外环境温度的变化系数K₅、实际制冷量与供水温度的变化系数K₆、热泵机组名义制热量Q_fulheat、实际制热量与室外环境温度的变化系数K₇、实际制热量与供水温度的变化系数K₈；

S3：利用温控数据和热泵主机数据计算末端的制冷负荷率、末端的制热负荷率,根据室外环境温度T_W和供水温度T_g得到制冷模式下允许运行最大频率F_coolmax和允许运行最小频率F_coolmin；根据室外环境温度T_W和供水温度T_g组合，得到制热模式下允许运行最大频率F_heatmax和允许运行最小频率F_heatmin；

在制冷模式预设初始运行频率F_start＝F_coolmax*φ_xcool，制冷模式可运行的频率范围：[F_coolmin，F_coolmax]，将制冷模式预设初始运行频率与制冷模式可运行的频率范围比较得到制冷模式实际初始运行频率；

在制热模式预设初始运行频率F_start＝F_heatmax*φ_xheat，制热模式可运行的频率范围：[F_heatmin,F_heatmax]，将制热模式预设初始运行频率与制热模式可运行的频率范围比较得到制热模式实际初始运行频率。

进一步地，实际负荷总量Q_part的计算公式为：

Q_part＝Q₀₁+…+Q_x

其中，Q_x表示末端x的负荷量。

进一步地，末端制冷量与室内温度变化系数K₁＝0.68～1.2；

末端制冷量与供水温度的变化系数K₂＝0.5～1.2；

末端制热量与室内温度变化系数K₃＝0.55～1.35；

末端制热量与供水温度的变化系数K₄＝0.35～1.35。

进一步地，实际制冷量与室外环境温度的变化系数K₅＝0.45～1.2；实际制冷量与供水温度的变化系数K₆＝0.65～1.2；实际制热量与室外环境温度的变化系数K₇＝0.35～1.35；实际制热量与供水温度的变化系数K₈＝0.55～1.35。

进一步地，末端的制冷负荷率计算公式为：

φ_xcool＝K₁×K₂×Q_partcool/K₅×K₆×Q_fulcool

末端的制热负荷率计算公式为：

φ_xheat＝K₃×K₄×Q_partheat/K₇×K₈×Q_fulheat。

进一步地，将制冷模式预设初始运行频率与制冷模式可运行的频率范围比较得到制冷模式实际初始运行频率具体为：

当F_start≤F_coolmin，则制冷模式实际初始运行频率取值F_coolmin；

当F_coolmin＜F_start＜F_coolmax，则制冷模式实际初始运行频率取值F_coolmax*φ_xcool；

当F_start≥F_coolmax,则制冷模式实际初始运行频率取值F_coolmax；

进一步地，将制热模式预设初始运行频率与制热模式可运行的频率范围比较得到制热模式实际初始运行频率具体为：

当F_start≤F_heatmin，制热模式实际初始运行频率取值F_heatmin；

当F_heatmin＜F_start＜F_heatmax，制热模式实际初始运行频率取值F_heatmax*φ_xheat；

当F_start≥F_heatmax,制热模式实际初始运行频率取值F_heatmax；

本发明第二方面提供了一种热泵初始频率控制系统，该系统包括：存储器、处理器，所述存储器中包括热泵初始频率控制方法程序，所述热泵初始频率控制方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：

S1：获取温控数据，所述温控数据包括：末端类型P_X和数量M_X，实际负荷总量Q_part、末端制冷量与室内温度变化系数K₁、末端制冷量与供水温度的变化系数K₂、末端制热量与室内温度变化系数K₃、末端制热量与供水温度的变化系数K₄；

S2：获取热泵主机数据，所述热泵主机数据包括：室外环境温度T_W和供水温度T_g、热泵机组名义制冷量Q_fulcool、实际制冷量与室外环境温度的变化系数K₅、实际制冷量与供水温度的变化系数K₆、热泵机组名义制热量Q_fulheat、实际制热量与室外环境温度的变化系数K₇、实际制热量与供水温度的变化系数K₈；

S3：利用温控数据和热泵主机数据计算末端的制冷负荷率、末端的制热负荷率,根据室外环境温度T_W和供水温度T_g得到制冷模式下允许运行最大频率F_coolmax和允许运行最小频率F_coolmin；根据室外环境温度T_W和供水温度T_g组合，得到制热模式下允许运行最大频率F_heatmax和允许运行最小频率F_heatmin；

在制冷模式预设初始运行频率F_start＝F_coolmax*φ_xcool，制冷模式可运行的频率范围：[F_coolmin，F_coolmax]，将制冷模式预设初始运行频率与制冷模式可运行的频率范围比较得到制冷模式实际初始运行频率；

在制热模式预设初始运行频率F_start＝F_heatmax*φ_xheat，制热模式可运行的频率范围：[F_heatmin,F_heatmax]，将制热模式预设初始运行频率与制热模式可运行的频率范围比较得到制热模式实际初始运行频率。

进一步地，所述实际负荷总量Q_part的计算公式为：

Q_part＝Q₀₁+…+Q_x

其中，Q_x表示末端x的负荷量。

本发明第三方面提供了一种空气源热泵，采用如上所述的一种热泵初始频率控制系统。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明通过线控器将热泵主机和末端形成联动，分别获取温控数据和热泵主机数据，进而计算出不同模式下的负荷效率，结合不同的水温和环境温度，控制热泵的初始频率，实现了机组的低启停率，提高了热泵的适应性，使热泵能够稳定运行。

附图说明

图1为本发明一种热泵初始频率控制方法流程图。

图2为本发明一种热泵初始频率控制系统框图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1

如图1所示，本发明第一方面提供了一种热泵初始频率控制方法，包括以下步骤：

S1：获取温控数据，所述温控数据包括：末端类型P_X和数量M_X，实际负荷总量Q_part、末端制冷量与室内温度变化系数K₁、末端制冷量与供水温度的变化系数K₂、末端制热量与室内温度变化系数K₃、末端制热量与供水温度的变化系数K₄；

需要说明的是，在热泵系统中，当用户启动末端(例如，风机盘管，暖气片，地板采暖，顶辐射)，可以利用线控器通过室内温控器开始监测不同末端的初始状态，所述初始状态包括：末端类型，室内温度，室内目标温度，同时线控器通过热泵主机监测室外的环境温度，热泵主机的供水温度。

S2：获取热泵主机数据，所述热泵主机数据包括：室外环境温度T_W和供水温度T_g、热泵机组名义制冷量Q_fulcool、实际制冷量与室外环境温度的变化系数K₅、实际制冷量与供水温度的变化系数K₆、热泵机组名义制热量Q_fulheat、实际制热量与室外环境温度的变化系数K₇、实际制热量与供水温度的变化系数K₈；

在一个具体的实施例中，可以利用热泵系统的监测器获取获取热泵主机数据。

S3：利用温控数据和热泵主机数据计算末端的制冷负荷率、末端的制热负荷率，根据室外环境温度T_W和供水温度T_g得到允许运行最大频率F_coolmax和允许运行最小频率F_coolmin；根据室外环境温度T_W和供水温度T_g得到

允许运行最大频率F_heatmax和允许运行最小频率F_heatmin；

在制冷模式预设初始运行频率F_start＝F_coolmax*φ_xcool，制冷模式可运行的频率范围：[F_coolmin，F_coolmax]，将制冷模式预设初始运行频率与制冷模式可运行的频率范围比较得到制冷模式实际初始运行频率；

在制热模式预设初始运行频率F_start＝F_heatmax*φ_xheat，制热模式可运行的频率范围：[F_heatmin,F_heatmax]，将制热模式预设初始运行频率与制热模式可运行的频率范围比较得到制热模式实际初始运行频率。

在一个具体的实施例中，制冷模式和制热模式的预设初始运行频率可以通过监控器给热泵主机设置。

在本发明中通过线控器将热泵主机和末端形成联动，监测末端状态获取温控数据和热泵主机数据，进而计算出不同模式下的负荷效率，结合不同的水温和环境温度，控制热泵的初始频率，实现了机组的低启停率，提高了热泵的适应性，使热泵能够稳定运行。

此外，本申请根据监测不同末端的运行状态辅助压缩机频率控制，提高了产品的用户体验，机组噪声低，系统波动小，可靠性高，控制成本低，为达到舒适节能冷暖系统提供有效的解决方案。

进一步地，实际负荷总量Q_part的计算公式为：

Q_part＝Q₀₁+…+Q_x

其中，Q_x表示末端x的负荷量。

进一步地，末端制冷量与室内温度变化系数K₁＝0.68～1.2；

末端制冷量与供水温度的变化系数K₂＝0.5～1.2；

末端制热量与室内温度变化系数K₃＝0.55～1.35；

末端制热量与供水温度的变化系数K₄＝0.35～1.35。

进一步地，实际制冷量与室外环境温度的变化系数K₅＝0.45～1.2；实际制冷量与供水温度的变化系数K₆＝0.65～1.2；实际制热量与室外环境温度的变化系数K₇＝0.35～1.35；实际制热量与供水温度的变化系数K₈＝0.55～1.35。

进一步地，末端的制冷负荷率计算公式为：

φ_xcool＝K₁×K₂×Q_partcool/K₅×K₆×Q_fulcool

末端的制热负荷率计算公式为：

φ_xheat＝K₃×K₄×Q_partheat/K₇×K₈×Q_fulheat。

进一步地，将制冷模式预设初始运行频率与制冷模式可运行的频率范围比较得到制冷模式实际初始运行频率具体为：

当F_start≤F_coolmin，则制冷模式实际初始运行频率取值F_coolmin；

当F_coolmin＜F_start＜F_coolmax，则制冷模式实际初始运行频率取值F_coolmax*φ_xcool；

当F_start≥F_coolmax,则制冷模式实际初始运行频率取值F_coolmax；

进一步地，将制热模式预设初始运行频率与制热模式可运行的频率范围比较得到制热模式实际初始运行频率具体为：

当F_start≤F_heatmin，制热模式实际初始运行频率取值F_heatmin；

当F_heatmin＜F_start＜F_heatmax，制热模式实际初始运行频率取值F_heatmax*φ_xheat；

当F_start≥F_heatmax，制热模式实际初始运行频率取值F_heatmax；

如图2所示，本发明第二方面提供了一种热泵初始频率控制系统，该系统包括：存储器、处理器，所述存储器中包括热泵初始频率控制方法程序，所述热泵初始频率控制方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：

S1：获取温控数据，所述温控数据包括：末端类型P_X和数量M_X，实际负荷总量Q_part、末端制冷量与室内温度变化系数K₁、末端制冷量与供水温度的变化系数K₂、末端制热量与室内温度变化系数K₃、末端制热量与供水温度的变化系数K₄；

S2：获取热泵主机数据，所述热泵主机数据包括：室外环境温度T_W和供水温度T_g、热泵机组名义制冷量Q_fulcool、实际制冷量与室外环境温度的变化系数K₅、实际制冷量与供水温度的变化系数K₆、热泵机组名义制热量Q_fulheat、实际制热量与室外环境温度的变化系数K₇、实际制热量与供水温度的变化系数K₈；

S3：利用温控数据和热泵主机数据计算末端的制冷负荷率、末端的制热负荷率,根据室外环境温度T_W和供水温度T_g得到制冷模式下允许运行最大频率F_coolmax和允许运行最小频率F_coolmin；根据室外环境温度T_W和供水温度T_g组合，得到制热模式下允许运行最大频率F_heatmax和允许运行最小频率F_heatmin；

在制冷模式预设初始运行频率F_start＝F_maxcool*φ_xcool，制冷模式可运行的频率范围：[F_coolmin,F_coolmax]，将制冷模式预设初始运行频率与制冷模式可运行的频率范围比较得到制冷模式实际初始运行频率；

在制热模式预设初始运行频率F_start＝F_maxheat*φ_xheat，制热模式可运行的频率范围：[F_heatmin,F_heatmax]，将制热模式预设初始运行频率与制热模式可运行的频率范围比较得到制热模式实际初始运行频率。

进一步地，所述实际负荷总量Q_part的计算公式为：

Q_part＝Q₀₁+…+Q_x

其中，Q_x表示末端x的负荷量。

本发明第三方面提供了一种空气源热泵，采用如上所述的一种热泵初始频率控制系统。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种热泵初始频率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取温控数据，所述温控数据包括：末端类型P_X和数量M_X，实际负荷总量Q_part、末端制冷量与室内温度变化系数K₁、末端制冷量与供水温度的变化系数K₂、末端制热量与室内温度变化系数K₃、末端制热量与供水温度的变化系数K₄；

S2：获取热泵主机数据，所述热泵主机数据包括：室外环境温度T_W和供水温度T_g、热泵机组名义制冷量Q_fulcool、实际制冷量与室外环境温度的变化系数K₅、实际制冷量与供水温度的变化系数K₆、热泵机组名义制热量Q_fulheat、实际制热量与室外环境温度的变化系数K₇、实际制热量与供水温度的变化系数K₈；

S3：利用温控数据和热泵主机数据计算末端的制冷负荷率、末端的制热负荷率,根据室外环境温度T_W和供水温度T_g得到制冷模式下允许运行最大频率F_coolmax和允许运行最小频率F_coolmin；根据室外环境温度T_W和供水温度T_g得到制热模式下允许运行最大频率F_heatmax和允许运行最小频率F_heatmin；

在制冷模式预设初始运行频率F_start=F_coolmax*φ_xcool，φ_xcool表示末端的制冷负荷率，制冷模式可运行的频率范围：[F_coolmin , F_coolmax]，将制冷模式预设初始运行频率与制冷模式可运行的频率范围比较得到制冷模式实际初始运行频率；

在制热模式预设初始运行频率F_start=F_heatmax*φ_xheat，φ_xheat表示末端的制热负荷率，制热模式可运行的频率范围：[F_heatmin ,F_heatmax]，将制热模式预设初始运行频率与制热模式可运行的频率范围比较得到制热模式实际初始运行频率；其中，末端的制冷负荷率计算公式为：

φ_xcool=K₁×K₂×Q_partcool/K₅×K₆×Q_fulcool

末端的制热负荷率计算公式为：

φ_xheat=K₃×K₄×Q_partheat/K₇×K₈×Q_fulheat。

2.根据权利要求1所述的一种热泵初始频率控制方法，其特征在于，实际负荷总量Q_part的计算公式为：

Q_part=Q₀₁+…+Q_x

其中，Q_x表示末端x的负荷量。

3.根据权利要求1所述的一种热泵初始频率控制方法，其特征在于，末端制冷量与室内温度变化系数K₁=0.68~1.2；

末端制冷量与供水温度的变化系数K₂=0.5~1.2；

末端制热量与室内温度变化系数K₃=0.55~1.35；

末端制热量与供水温度的变化系数K₄=0.35~1.35。

4.根据权利要求1所述的一种热泵初始频率控制方法，其特征在于，实际制冷量与室外环境温度的变化系数K₅=0.45~1.2；实际制冷量与供水温度的变化系数K₆=0.65~1.2；实际制热量与室外环境温度的变化系数K₇=0.35~1.35；实际制热量与供水温度的变化系数K₈=0.55~1.35。

5.根据权利要求1所述的一种热泵初始频率控制方法，其特征在于，将制冷模式预设初始运行频率与制冷模式可运行的频率范围比较得到制冷模式实际初始运行频率具体为：当F_start≤F_coolmin，则制冷模式实际初始运行频率取值F_coolmin；

当F_coolmin＜F_start＜F_coolmax，则制冷模式实际初始运行频率取值F_coolmax*φ_xcool；

当F_start≥F_coolmax，则制冷模式实际初始运行频率取值F_coolmax。

6.根据权利要求1所述的一种热泵初始频率控制方法，其特征在于，将制热模式预设初始运行频率与制热模式可运行的频率范围比较得到制热模式实际初始运行频率具体为：

当F_start≤F_heatmin，制热模式实际初始运行频率取值F_heatmin；

当F_heatmin＜F_start＜F_heatmax，制热模式实际初始运行频率取值F_heatmax*φ_xheat；

当F_start≥F_heatmax，制热模式实际初始运行频率取值F_heatmax。

7.一种热泵初始频率控制系统，其特征在于，该系统包括：存储器、处理器，所述存储器中包括热泵初始频率控制方法程序，所述热泵初始频率控制方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：

S1：获取温控数据，所述温控数据包括：末端类型P_X和数量M_X，实际负荷总量Q_part、末端制冷量与室内温度变化系数K₁、末端制冷量与供水温度的变化系数K₂、末端制热量与室内温度变化系数K₃、末端制热量与供水温度的变化系数K₄；

S2：获取热泵主机数据，所述热泵主机数据包括：室外环境温度T_W和供水温度T_g、热泵机组名义制冷量Q_fulcool、实际制冷量与室外环境温度的变化系数K₅、实际制冷量与供水温度的变化系数K₆、热泵机组名义制热量Q_fulheat、实际制热量与室外环境温度的变化系数K₇、实际制热量与供水温度的变化系数K₈；

S3：计算末端的制冷负荷率、末端的制热负荷率,根据室外环境温度T_W和供水温度T_g得到制冷模式下允许运行最大频率F_coolmax和允许运行最小频率F_coolmin；根据室外环境温度T_W和供水温度T_g组合，得到制热模式下允许运行最大频率F_heatmax和允许运行最小频率F_heatmin；

在制冷模式预设初始运行频率F_start=F_coolmax*φ_xcool，制冷模式可运行的频率范围：[F_coolmin , F_coolmax]，将制冷模式预设初始运行频率与制冷模式可运行的频率范围比较得到制冷模式实际初始运行频率；

在制热模式预设初始运行频率F_start=F_heatmax*φ_xheat，制热模式可运行的频率范围：[F_heatmin ,F_heatmax]，将制热模式预设初始运行频率与制热模式可运行的频率范围比较得到制热模式实际初始运行频率；其中，末端的制冷负荷率计算公式为：

φ_xcool=K₁×K₂×Q_partcool/K₅×K₆×Q_fulcool

末端的制热负荷率计算公式为：

φ_xheat=K₃×K₄×Q_partheat/K₇×K₈×Q_fulheat。

8.根据权利要求7所述的一种热泵初始频率控制系统，其特征在于，所述实际负荷总量Q_part的计算公式为：

Q_part=Q₀₁+…+Q_x

其中，Q_x表示末端x的负荷量。

9.一种空气源热泵，其特征在于，采用如权利要求7-8任一项所述的一种热泵初始频率控制系统。

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