CN113865152B - 一种地源热泵流量温差调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地源热泵流量温差调节方法，克服了现有技术的克服现有技术的温度调节时延性和机组寿命短的问题，包括以下步骤：S1、实时监测传感设备反馈数据并实时计算系统末端用户实际制冷或供暖需求负荷；S2、控制侧判断反馈数据是否需要对子系统进行调整，若需要进行调整则进行下一步直至建立平衡；S3、调整变频器电机输出功率。本发明采用变频调速引用在地源热泵系统中，在节能的通过试验场机组寿命，对系统的指标调节响应更快，优化了系统性能。

Description

一种地源热泵流量温差调节方法

技术领域

本发明涉及变频调速技术领域，尤其是涉及一种地源热泵流量温差调节方法。

背景技术

风电、太阳能发电等可再生能源装机容量增长迅速、边际成本逐渐递减，但其实际应用还远不能满足气候战略的需求，能源战略应当实行开源节流并重的方针，开源即尽可能多地接纳与使用可再生能源，节流的主要任务则是节能和提高能源使用效率。与此同时，浅层地表吸收吸收太阳辐射能量的47％，其蕴藏的低品位热能称之为“地能”，作为一种无限可再生的清洁能源，如何利用好它值得深思。当此背景下，“电能替代战略”应运而生，而地源热泵作为该战略核心理念之一的“以电代煤”的经典实例，得到了国家电网公司的大力推广。地源热泵系统冷热量的获取来自温度工况较为恒定的岩土层，机组能效比(COP)值保持在4以上，即消耗1kW高品位电能可以得到4kW左右的冷量或热量，运行效率极高；制冷工况下，较之普通中央空调系统，地源热泵空调系统可以节能30％～40％；供暖工况下，较之燃气锅炉地暖可以节能在40％～50％，节能减排显著。

地源热泵作为清洁可再生能源得到了广泛的应用，随着人民对生活的需求不断提升，生活水平的改善，对于室内舒适度的要求也不断提高。随着气候变暖海平面的上升等环境问题的日益严峻，社会对清洁的能源的需求也越来越多，解决清洁能源的问题已经是当今热点问题，地源热泵作为可再生清洁能源得到了大力发展和全面普及。传统的阀门节流方式下，系统裕度预留较大，地源热泵在流量调节过程中变频器电机处于实时工作状态，机组长期处在高于实际负荷的工况下，会出现温度调节实验且机组使用寿命大打折扣的情况，且能源浪费严重。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的温度调节时延性和机组寿命短的问题，提供一种地源热泵流量温差调节方法，延长机组使用寿命，对系统的温湿度、风速风量等指标调节精度更高，调节响应更快，优化了系统性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种地源热泵流量温差调节方法，包括以下步骤：

S1、实时监测传感设备反馈数据并实时计算系统末端用户实际制冷或供暖需求负荷；

S2、控制侧判断反馈数据是否需要对子系统进行调整，若需要进行调整则进行下一步直至建立平衡；

S3、调整变频器电机输出功率。

通过监测各种传感设备反馈数据，实时计算并预测系统实际负荷，即末端用户实际制冷或供暖需求量，通过变频器间接干预各子系统工作频率；系统冷负荷或热负荷发生改变时，在稳定循环工质供回温差的前提下，通过调节循环工质流量来跟随末端负荷，在地源热泵系统实际应用中，表现为以相应控制算法为每一负荷值匹配最优流量值，降低循环回路的输送能耗。

作为优选，所述S1反馈数据包括系统制冷或采暖负荷、循环工质流量、循环工质比热和循环工质供回温差。

作为优选，所述S2中控制侧判断反馈数据是否需要对子系统进行调整包括以下步骤： S21、判断系统制冷或采暖负荷与循环工质流量、循环工质比热、循环工质供回温差之间是否平衡；

S22、当稳定循环工质供回温差时，判断循环工质流量与系统制冷或采暖负荷是否匹配，若循环工质流量与系统制冷或采暖负荷匹配则不需要对子系统进行调整，若循环工质流量与系统制冷或采暖负荷不匹配则判断反馈数据与系统之间不平衡，此时需要对子系统进行调整。

作为优选，所述S3包括以下步骤：

S31、判断当前循环工质供回温差偏差量的正负，即设定值与反馈值的偏差，以此调整变频器电机输出功率；若设定值大于反馈值，执行S32；若设定值小于反馈值，执行S33；

S32、设定值大于反馈值时，实际反馈值偏小，此时循环工质回流侧温度偏低，吸热少，增大变频器电机输出功率；

S33、设定值小于反馈值时，实际反馈值偏大，此时循环工质回流侧温度偏高，吸热多，减小变频器电机输出功率。

当循环工质供回温差偏差量为正值，即设定值大于反馈值，也就是实际反馈值偏小，循环工质回流侧温度偏低，吸热少时，变频器将增大输出频率，加快风机的运转速度，使温差重新跟随设定值，维持系统状态恒定；反之，则变频器将减小输出频率，风机转速降低、输出功率减小，同样使温差跟随设定值，从而建立新的平衡，达到控制用户侧室内温度、风量稳定的目的。

作为优选，所述S21中判断的公式为：

Q＝c_cir·q_cir·△T

若上式左右两边相等，则系统制冷或采暖负荷与循环工质流量、循环工质比热、循环工质供回温差之间平衡，若上式左右两侧不想答，则系统制冷或采暖负荷与循环工质流量、循环工质比热、循环工质供回温差之间失衡；

其中，Q为系统制冷或采暖负荷，单位为W；q_cir为循环工质流量，单位为kg/s；c_cir为循环工质比热单位为J/(kg·K)；△T为循环工质供回温差，单位为K。

变频调速的核心理念是通过改变电机工作频率来调节电机转速，可实现无极调速，调节精度好、范围广、效率高。改变f，p，s均可改变电机转速，但在实际应用中，变频是最理想的调速方式。

作为优选，所述变频器电机输出功率采用以下方式调整：通过增加电机转速增加变频器电机输出功率。

作为优选，所述变频器电机输出功率与电机转速的立方成正比。

作为优选，所述电机转速采用以下方式获取：

其中，n为电机转速，转子转速单位r/min；f为输入频率，定子频率单位为Hz；p为电机磁极对数；s为转差率。

因此，本发明具有如下有益效果：

变频调速在地源热泵系统中的应用，在节能的同时匹配负荷，延长机组使用寿命，对系统的温湿度、风速风量等指标调节精度更高，调节响应更快，优化了系统性能。

附图说明

图1是本实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例：

本实施例提供了一种地源热泵流量温差调节方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1、实时监测传感设备反馈数据并实时计算系统末端用户实际制冷或供暖需求负荷。

所述S1反馈数据包括系统制冷或采暖负荷、循环工质流量、循环工质比热和循环工质供回温差。

S2、控制侧判断反馈数据是否需要对子系统进行调整，若需要进行调整则进行下一步直至建立平衡。

所述S2中控制侧判断反馈数据是否需要对子系统进行调整包括以下步骤：

S21、判断系统制冷或采暖负荷与循环工质流量、循环工质比热、循环工质供回温差之间是否平衡；

所述S21中判断的公式为：

Q＝c_cir·q_cir·△T

若上式左右两边相等，则系统制冷或采暖负荷与循环工质流量、循环工质比热、循环工质供回温差之间平衡，若上式左右两侧不想答，则系统制冷或采暖负荷与循环工质流量、循环工质比热、循环工质供回温差之间失衡；

其中，Q为系统制冷或采暖负荷，单位为W；q_cir为循环工质流量，单位为kg/s；c_cir为循环工质比热单位为J/(kg·K)；△T为循环工质供回温差，单位为K。

S22、当稳定循环工质供回温差时，判断循环工质流量与系统制冷或采暖负荷是否匹配，若循环工质流量与系统制冷或采暖负荷匹配则不需要对子系统进行调整，若循环工质流量与系统制冷或采暖负荷不匹配则判断反馈数据与系统之间不平衡，此时需要对子系统进行调整。

S3、调整变频器电机输出功率。

所述S3包括以下步骤：

S31、判断当前循环工质供回温差偏差量的正负，即设定值与反馈值的偏差，以此调整变频器电机输出功率；若设定值大于反馈值，执行S32；若设定值小于反馈值，执行S33；

S32、设定值大于反馈值时，实际反馈值偏小，此时循环工质回流侧温度偏低，吸热少，增大变频器电机输出功率；

S33、设定值小于反馈值时，实际反馈值偏大，此时循环工质回流侧温度偏高，吸热多，减小变频器电机输出功率。

变频器电机输出功率与电机转速的立方成正比。

电机输出功率P与电机转速n的立方成正比，电机定子频率由50Hz变频至35Hz时，

电机输出功率将下降66％左右，节能效益十分可观。

所述电机转速采用以下方式获取：

其中，n为电机转速，转子转速单位r/min；f为输入频率，定子频率单位为Hz；p为电机磁极对数；s为转差率。

所述变频器电机输出功率采用以下方式调整：通过增加电机转速增加变频器电机输出功率。

上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种地源热泵流量温差调节方法，其特征是，包括以下步骤：

S1、实时监测传感设备反馈数据并实时计算系统末端用户实际制冷或供暖需求负荷；

S2、控制侧判断反馈数据是否需要对子系统进行调整，若需要进行调整则进行下一步直至建立平衡；

S3、调整变频器电机输出功率；

所述S2中控制侧判断反馈数据是否需要对子系统进行调整包括以下步骤：

S21、判断系统制冷或采暖负荷与循环工质流量、循环工质比热、循环工质供回温差之间是否平衡；

S22、当稳定循环工质供回温差时，判断循环工质流量与系统制冷或采暖负荷是否匹配，若循环工质流量与系统制冷或采暖负荷匹配则不需要对子系统进行调整，若循环工质流量与系统制冷或采暖负荷不匹配则判断反馈数据与系统之间不平衡，此时需要对子系统进行调整；

所述S21中判断的公式为：

Q＝c_cir·q_cir·ΔT

若上式左右两边相等，则系统制冷或采暖负荷与循环工质流量、循环工质比热、循环工质供回温差之间平衡，若上式左右两侧不想答，则系统制冷或采暖负荷与循环工质流量、循环工质比热、循环工质供回温差之间失衡；

其中，Q为系统制冷或采暖负荷，单位为W；q_cir为循环工质流量，单位为kg/s；c_cir为循环工质比热单位为J/(kg·K)；ΔT为循环工质供回温差，单位为K。

2.根据权利要求1所述的一种地源热泵流量温差调节方法，其特征是，所述S1反馈数据包括系统制冷或采暖负荷、循环工质流量、循环工质比热和循环工质供回温差。

3.根据权利要求1所述的一种地源热泵流量温差调节方法，其特征是，所述S3包括以下步骤：

S31、判断当前循环工质供回温差偏差量的正负，即设定值与反馈值的偏差，以此调整变频器电机输出功率；若设定值大于反馈值，执行S32；若设定值小于反馈值，执行S33；

S32、设定值大于反馈值时，实际反馈值偏小，此时循环工质回流侧温度偏低，吸热少，增大变频器电机输出功率；

S33、设定值小于反馈值时，实际反馈值偏大，此时循环工质回流侧温度偏高，吸热多，减小变频器电机输出功率。

4.根据权利要求1或3所述的一种地源热泵流量温差调节方法，其特征是，所述变频器电机输出功率采用以下方式调整：通过增加电机转速增加变频器电机输出功率。

5.根据权利要求4所述的一种地源热泵流量温差调节方法，其特征是，所述变频器电机输出功率与电机转速的立方成正比。

6.根据权利要求4所述的一种地源热泵流量温差调节方法，其特征是，所述电机转速采用以下方式获取：

其中，n为电机转速，转子转速单位r/min；f为输入频率，定子频率单位为Hz；p为电机磁极对数；s为转差率。

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