CN113970125A - 一种出水温度调控方法及装置、热泵系统、制热设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种出水温度调控方法及装置、热泵系统、制热设备。其中，该方法包括：监测变频水泵的运行频率，以及，监测冷冻总管的供回水温差；判断所述变频水泵的运行频率与预设频率范围的关系，以及，判断所述供回水温差与预设温差范围的关系；根据判断结果采取对应的调控策略调整热泵机组的出水温度。本发明通过监测变频水泵的运行频率以及冷冻总管的供回水温差，对机组的出水温度进行控制调节，以适应冬季供热的负荷调节需求，空气源热泵采暖系统实现供热量按需供应，减少供热浪费，提升系统整体能耗，实现高效节能，极大满足用户的采暖舒适要求。
Description
技术领域
本发明涉及热泵系统技术领域，具体而言，涉及一种出水温度调控方法及装置、热泵系统、制热设备。
背景技术
空气源热泵采暖系统应用越来越广泛，但基于空气源热泵机组本身的能力缺陷：随室外温度降低，机组能力衰减进而能效较低，限制了空气源热泵采暖系统的进一步发展。
对于机组来说，降低1℃的出水温度，机组COP(性能系数)将提升2％～3％，可以从而提升空气源热泵采暖系统的能效。但是目前并没有通过调整出水温度提升系统能效的方案。
针对现有技术中空气源热泵采暖系统的能效较低、无法实现供热量按需供应的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例中提供一种出水温度调控方法及装置、热泵系统、制热设备，以解决现有技术中空气源热泵采暖系统的能效较低、无法实现供热量按需供应的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种出水温度调控方法，其中，所述方法包括：监测变频水泵的运行频率，以及，监测冷冻总管的供回水温差；判断所述变频水泵的运行频率与预设频率范围的关系，以及，判断所述供回水温差与预设温差范围的关系；根据判断结果采取对应的调控策略调整热泵机组的出水温度。
进一步地，监测冷冻总管的供回水温差，包括：分别获取分水器的供水管的温度数据和集水器的回水管的温度数据；根据所述分水器的供水管的温度数据、所述集水器的回水管的温度数据，得到所述冷冻总管的供回水温差；其中，所述分水器的供水管连接至热泵机组，所述热泵机组与所述集水器之间的回水管上设置有所述变频水泵。
进一步地，根据判断结果采取对应的调控策略调整热泵机组的出水温度，包括：
如果判断结果为第一结果：所述变频水泵的运行频率大于所述预设频率范围的最大值，以及，所述供回水温差大于所述预设温差范围的最大值，则对应的调控策略为：升高所述热泵机组的出水温度；
如果判断结果为第二结果：所述变频水泵的运行频率小于所述预设频率范围的最小值，以及，所述供回水温差小于所述预设温差范围的最小值，则对应的调控策略为：降低所述热泵机组的出水温度；
如果判断结果是除所述第一结果和所述第二结果之外的判断结果，所对应的调控策略为：保持所述热泵机组的出水温度不变。
进一步地，根据判断结果采取对应的调控策略调整热泵机组的出水温度，包括：如果判断结果为所述第一结果且持续时间超过预设时长，则升高所述热泵机组的出水温度；如果判断结果为所述第二结果且持续时间超过预设时长，则降低所述热泵机组的出水温度；如果是所述第一结果和所述第二结果之外的判断结果，则保持所述热泵机组的出水温度不变。
进一步地，监测变频水泵的运行频率以及监测冷冻总管的供回水温差之前，所述方法还包括：确定热泵系统的热泵机组的运行数量；如果运行数量大于或等于一台，则触发监测变频水泵的运行频率以及监测冷冻总管的供回水温差。
进一步地，根据判断结果采取对应的调控策略调整热泵机组出水温度之后，还包括：在预设间隔时长后，重新监测变频水泵的运行频率，以及，监测冷冻总管的供回水温差；判断所述变频水泵的运行频率与预设频率范围的关系，以及，判断所述供回水温差与预设温差范围的关系；根据判断结果采取对应的调控策略调整热泵机组的出水温度。
本发明还提供了一种出水温度调控装置，其中，所述装置包括：监测模块，用于监测变频水泵的运行频率，以及，监测冷冻总管的供回水温差；第一处理模块，用于判断所述变频水泵的运行频率与预设频率范围的关系，以及，判断所述供回水温差与预设温差范围的关系；第二处理模块，用于根据判断结果采取对应的调控策略调整机组出水温度。
进一步地，所述装置还包括：循环执行模块，用于在预设间隔时长后，返回触发所述监测模块、所述第一处理模块以及所述第二处理模块的运行。
本发明还提供了一种热泵系统，其中，所述热泵系统包括：相连接的分水器、多个热泵机组、集水器；多个热泵机组与所述集水器之间的管路上设置有多个变频水泵；所述热泵系统还包括：第一温度传感器，设置在所述分水器的供水管上；第二温度传感器，设置在所述集水器的回水管上；控制器，用于根据所述变频水泵的运行频率，以及所述第一温度传感器和所述第二温度传感器采集的温度数据，调整所述热泵机组的出水温度。
本发明还提供了一种制热设备，其中，所述制热设备包括上述的出水温度调控装置。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述程序被处理器执行时实现如上述的方法。
本发明针对空气源热泵采暖系统，提供了一种按末端负荷需求实现调节机组出水温度的控制方案，通过监测变频水泵的运行频率以及冷冻总管的供回水温差，对机组的出水温度进行控制调节，以适应冬季供热的负荷调节需求，空气源热泵采暖系统实现供热量按需供应，减少供热浪费，提升系统整体能耗，实现高效节能，极大满足用户的采暖舒适要求。
附图说明
图1是根据本发明实施例的热泵系统的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的出水温度调控方法的流程图；
图3是根据本发明实施例的热泵系统的出水温度调控流程图；
图4是根据本发明实施例的出水温度调控装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。
下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。
实施例1
图1是根据本发明实施例的热泵系统(即空气源热泵采暖系统)的结构示意图，如图1所示，系统的制热主机采用变频空气源热泵机组，水泵采用变频水泵，采暖末端采用风机盘管。热泵系统包括：相连接的分水器、多个热泵机组、集水器；多个热泵机组(例如变频空气源热泵机组)与集水器之间的管路上设置有多个变频水泵；热泵系统还包括：第一温度传感器，设置在分水器的供水管上；第二温度传感器，设置在集水器的回水管上。控制器，用于根据变频水泵的运行频率，以及第一温度传感器和第二温度传感器采集的温度数据，调整热泵机组的出水温度。分水器的供水管和集水器的回水管上还设置有压力传感器，以监测管路压力，保证管路内压力值处于正常工作范围。
当室内建筑热负荷随室外温度的上升而下降时，风机盘管的换热能力即大于室内的负荷需求，针对变频系统可以通过优先调节水流量的方式实现空气源热泵采暖系统的供热量按需供应，因此在分水器的供水管上还设置有流量传感器，用于监测管路水流量。当水流量调节至极限后再执行出水温度的调节方案，即根据变频水泵的运行频率，以及第一温度传感器和第二温度传感器采集的温度数据，调整热泵机组的出水温度，以满足室内的负荷需求，从而保证供需关系，实现系统节能。
建筑热负荷受室外工况影响，当室外温度增大时，建筑热负荷减少，反之室外温度减小时，建筑热负荷增大。而风机盘管换热能力与室外工况无关，受水流量、供水温度等影响，在保持室内温度即风盘回风温度不变及水流量不变的情况下，风机盘管换热能力随供水温度升高而增大，降低而减小。当室外温度从T1升高到T2时，建筑热负荷从Q1减少到Q2，若供水温度仍然保持不变，会造成风机盘管换热能力大于建筑负荷需求，导致室内过热，反映到系统上是冷冻水总供回水温差减小，反之亦然。针对变频系统可以通过优先调节水流量，当水流量调节至极限再进行出水温度的调节。水流量的调节方案较为常规，因此下面对机组出水温度的调控逻辑进行介绍。
图2是根据本发明实施例的出水温度调控方法的流程图，如图2所示，该方法包括以下步骤：
步骤S201，监测变频水泵的运行频率，以及，监测冷冻总管的供回水温差。
具体地，变频水泵的运行频率可以通过主机读取数据的方式来确定。热泵系统中的多个变频水泵是同频运行。冷冻总管的供回水温差＝分水器的供水管的温度－集水器的回水管的温度，分水器的供水管连接至热泵机组，热泵机组与集水器之间的回水管上设置有变频水泵，在具体实现时，分别获取分水器的供水管的温度数据和集水器的回水管的温度数据，根据分水器的供水管的温度数据、集水器的回水管的温度数据，得到冷冻总管的供回水温差。
步骤S202，判断变频水泵的运行频率与预设频率范围的关系，以及，判断供回水温差与预设温差范围的关系；
步骤S203，根据判断结果采取对应的调控策略调整热泵机组的出水温度。
具体地，如果判断结果为第一结果：变频水泵的运行频率大于预设频率范围的最大值，以及，供回水温差大于预设温差范围的最大值，则对应的调控策略为：升高热泵机组的出水温度。如果判断结果为第二结果：变频水泵的运行频率小于预设频率范围的最小值，以及，供回水温差小于预设温差范围的最小值，则对应的调控策略为：降低热泵机组的出水温度。如果判断结果是除第一结果和第二结果之外的判断结果，所对应的调控策略为：保持热泵机组的出水温度不变。基于此，可以实现空气源热泵采暖系统的供热量按需供应，减少供热浪费，提升系统整体能耗，实现高效节能，极大满足用户的采暖舒适要求。
为了避免对热泵机组的出水温度的频率调节或无效调节，本实施例在设置了上述第一结果和第二结果这两个条件的基础上，还设置了持续时间这一参数，具体地，如果判断结果为第一结果且持续时间超过预设时长，则升高热泵机组的出水温度；如果判断结果为第二结果且持续时间超过预设时长，则降低热泵机组的出水温度；如果是第一结果和第二结果之外的判断结果，则保持热泵机组的出水温度不变。基于此，能够避免出水温度的频率调节。需要说明的是，对于热泵机组的出水温度的调节，即是对热泵机组的预设出水温度的调节，在升高、降低或保持出水温度之后，则将调整后的出水温度作为预设出水温度。
需要说明的是，出水温度的调整需要保证其在一个合理范围内，即调整后的出水温度不能低于出水温度的设定下限值(例如35℃)，不能高于出水温度的设定上限值(例如50℃)。从而保证系统的正常运行。
需要说明的是，在执行本实施例介绍的出水温度调控方案之前，需要确定热泵机组是否在运行中，即，确定热泵系统的热泵机组的运行数量；如果运行数量大于或等于一台，则触发监测变频水泵的运行频率以及监测冷冻总管的供回水温差，如果运行数量为零，则无法执行出水温度调控方案。
本实施例介绍的出水温度调控方案可以设置为周期性执行，即，在预设间隔时长后，重新监测变频水泵的运行频率，以及，监测冷冻总管的供回水温差；判断变频水泵的运行频率与预设频率范围的关系，以及，判断供回水温差与预设温差范围的关系；根据判断结果采取对应的调控策略调整热泵机组的出水温度。以上作为一个出水温度调控周期，在每个出水温度调控周期内，对于出水温度的调整(升高或降低)都可以按照预设重设梯度执行，即在一个出水温度调控周期内，对出水温度升高一个预设重设梯度或降低一个预设重设梯度。从而实现对空气源热泵采暖系统的长期稳定的调控。
实施例2
图3是根据本发明实施例的热泵系统的出水温度调控流程图，如图3所示，包括以下步骤：
步骤S301，判断系统内热泵机组的运行台数是否≥1台，如果是则执行步骤S303，如果否则执行步骤S302；
步骤S302，该流程结束；
步骤S303，监测变频水泵的运行频率(以下简称水泵频率)，监测冷冻总管的供回水温差；
步骤S304，判断水泵频率是否＞变频水泵最大频率(即预设频率范围的最大值)，如果是则执行步骤S305，如果否则执行步骤S310；
考虑到频率的浮动范围，可以设置预设频率范围的最大值是变频水泵最大频率(例如50Hz)－机组出水温度重设水泵频率调节值；
步骤S305，判断冷冻总管的供回水温差是否＞温差设定值+偏差设定值；例如，预先设置一个温差设定值(例如5℃)和一个偏差设定值，将温差设定值+偏差设定值作为预设温差范围的最大值，将温差设定值－偏差设定值作为预设温差范围的最小值；上述温差设定值＝冷冻总管出水温度设定值－运行机组回水温度设定值；
如果是则执行步骤S306，如果否则执行步骤S308；
步骤S306，判断持续时间是否＞预设时长(例如30s)，如果是则执行步骤S307，如果否则执行步骤S309；
步骤S307，升高热泵机组的出水温度，例如将机组的出水温度升高一个预设重设梯度；在预设间隔时长(例如1800s)后，返回重新执行步骤S303；
步骤S308，热泵机组的出水温度保持不变；在预设间隔时长(例如1800s)后，返回重新执行步骤S303；
步骤S309，热泵机组的出水温度保持不变；在预设间隔时长(例如1800s)后，返回重新执行步骤S303；
步骤S310，判断水泵频率是否＜变频水泵最小频率(即预设频率范围的最小值)，如果是则执行步骤S312，如果否则执行步骤S311；
考虑到频率的浮动范围，可以设置预设频率范围的最小值是变频水泵最小频率(例如35Hz)+机组出水温度重设水泵频率调节值；
步骤S311，热泵机组的出水温度保持不变；在预设间隔时长(例如1800s)后，返回重新执行步骤S303；
步骤S312，判断冷冻总管的供回水温差是否＜温差设定值－偏差设定值；如果是则执行步骤S314，如果否则执行步骤S313；
步骤S313，热泵机组的出水温度保持不变；在预设间隔时长(例如1800s)后，返回重新执行步骤S303；
步骤S314，判断持续时间是否＞预设时长(例如30s)，如果是则执行步骤S316，如果否则执行步骤S315；
步骤S315，热泵机组的出水温度保持不变；在预设间隔时长(例如1800s)后，返回重新执行步骤S303；
步骤S316，降低热泵机组的出水温度，例如将机组的出水温度降低一个预设重设梯度；在预设间隔时长(例如1800s)后，返回重新执行步骤S303。
需要说明的是，上述流程中，对于水泵频率的判断(步骤S304)和对于冷冻总管的供回水温差的判断(步骤S305)的执行顺序可以调换，图3只是示例性说明，不作限制。
本实施例可以应用于采用风机盘管的空气源热泵采暖系统，解决了系统能效低的问题、末端供热量富余的问题，实现了系统的供热量按需供应，减少供热浪费，提升系统整体能耗，实现高效节能。
实施例3
对应于图2介绍的出水温度调控方法，本实施例提供了一种出水温度调控装置，如图4所示的出水温度调控装置的结构框图，该装置包括：
监测模块10，用于监测变频水泵的运行频率，以及，监测冷冻总管的供回水温差；
第一处理模块20，连接至监测模块10，用于判断变频水泵的运行频率与预设频率范围的关系，以及，判断供回水温差与预设温差范围的关系；
第二处理模块30，连接至第一处理模块20，用于根据判断结果采取对应的调控策略调整机组出水温度。
本实施例介绍的出水温度调控方案可以设置为周期性执行，即，上述装置还包括：循环执行模块，用于在预设间隔时长后，返回触发监测模块、第一处理模块以及第二处理模块的运行。
本实施例能够实现按末端负荷需求实现调节机组出水温度的控制方案，通过监测变频水泵的运行频率以及冷冻总管的供回水温差，对机组的出水温度进行控制调节，以适应冬季供热的负荷调节需求，空气源热泵采暖系统实现供热量按需供应，减少供热浪费，提升系统整体能耗，实现高效节能，极大满足用户的采暖舒适要求。对于具体的控制方案，前面已经进行了介绍，在此不再赘述。
本实施例还提供了一种制热设备，包括前面介绍的出水温度调控装置。
实施例4
本发明实施例提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。
本发明实施例提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的出水温度调控方法。
上述存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于：光盘、软盘、硬盘、可擦写存储器等。
上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (11)
1.一种出水温度调控方法，其特征在于，所述方法包括：
监测变频水泵的运行频率，以及，监测冷冻总管的供回水温差；
判断所述变频水泵的运行频率与预设频率范围的关系，以及，判断所述供回水温差与预设温差范围的关系；
根据判断结果采取对应的调控策略调整热泵机组的出水温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，监测冷冻总管的供回水温差，包括：
分别获取分水器的供水管的温度数据和集水器的回水管的温度数据；
根据所述分水器的供水管的温度数据、所述集水器的回水管的温度数据，得到所述冷冻总管的供回水温差；
其中，所述分水器的供水管连接至热泵机组，所述热泵机组与所述集水器之间的回水管上设置有所述变频水泵。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据判断结果采取对应的调控策略调整热泵机组的出水温度，包括：
如果判断结果为第一结果：所述变频水泵的运行频率大于所述预设频率范围的最大值，以及，所述供回水温差大于所述预设温差范围的最大值，则对应的调控策略为：升高所述热泵机组的出水温度；
如果判断结果为第二结果：所述变频水泵的运行频率小于所述预设频率范围的最小值，以及，所述供回水温差小于所述预设温差范围的最小值，则对应的调控策略为：降低所述热泵机组的出水温度；
如果判断结果是除所述第一结果和所述第二结果之外的判断结果，所对应的调控策略为：保持所述热泵机组的出水温度不变。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据判断结果采取对应的调控策略调整热泵机组的出水温度，包括：
如果判断结果为所述第一结果且持续时间超过预设时长，则升高所述热泵机组的出水温度；
如果判断结果为所述第二结果且持续时间超过预设时长，则降低所述热泵机组的出水温度；
如果是所述第一结果和所述第二结果之外的判断结果，则保持所述热泵机组的出水温度不变。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，监测变频水泵的运行频率以及监测冷冻总管的供回水温差之前，所述方法还包括：
确定热泵系统的热泵机组的运行数量；
如果运行数量大于或等于一台，则触发监测变频水泵的运行频率以及监测冷冻总管的供回水温差。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，根据判断结果采取对应的调控策略调整热泵机组出水温度之后，还包括：
在预设间隔时长后，重新监测变频水泵的运行频率，以及，监测冷冻总管的供回水温差；判断所述变频水泵的运行频率与预设频率范围的关系，以及，判断所述供回水温差与预设温差范围的关系；根据判断结果采取对应的调控策略调整热泵机组的出水温度。
7.一种出水温度调控装置，其特征在于，所述装置包括：
监测模块，用于监测变频水泵的运行频率，以及，监测冷冻总管的供回水温差；
第一处理模块，用于判断所述变频水泵的运行频率与预设频率范围的关系，以及，判断所述供回水温差与预设温差范围的关系；
第二处理模块，用于根据判断结果采取对应的调控策略调整机组出水温度。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
循环执行模块，用于在预设间隔时长后，返回触发所述监测模块、所述第一处理模块以及所述第二处理模块的运行。
9.一种热泵系统，其特征在于，所述热泵系统包括：相连接的分水器、多个热泵机组、集水器；多个热泵机组与所述集水器之间的管路上设置有多个变频水泵；所述热泵系统还包括：
第一温度传感器，设置在所述分水器的供水管上；
第二温度传感器，设置在所述集水器的回水管上；
控制器，用于根据所述变频水泵的运行频率，以及所述第一温度传感器和所述第二温度传感器采集的温度数据，调整所述热泵机组的出水温度。
10.一种制热设备，其特征在于，所述制热设备包括权利要求7或8所述的出水温度调控装置。
11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的方法。
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