CN114135981A - 一种地源热泵机组节能优化控制的实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地源热泵机组节能优化控制的实现方法,将热泵机组实际的负载作为加减机的判断依据，通过负荷平均分配控制法来对机组启停进行控制；包括步骤如下：S1,通过在总管上安装流量传感器和温度传感器，获取流量和温度数值，计算实际负荷；S2,设定热泵机组稳定运行情况下的部分负荷率范围；S3,根据压缩机启停要求，设定热泵机组加减机时间间隔；S4,结合热泵机组额定负载，判断在不同实际负荷值下机组的开启台数及运行方式。本发明将热泵机组实际的负载作为加减机的判断依据，并结合负荷平均分配控制法来对机组启停进行控制，避免机组出现负荷率过低而运行能效降低的问题，提升了机组总体的COP，使热泵机组运行更合理。

Description

一种地源热泵机组节能优化控制的实现方法
技术领域
本发明涉及节能优化控制的实现方法，尤其涉及一种地源热泵机组节能优化控制的实现方法。
背景技术
在采用地源热泵供冷供暖的大型办公建筑中，空调系统占能源消耗的很大部分，其中热泵机组占空调系统能耗的近50％～60％。影响热泵机组运行能耗的主要原因之一是其控制方法，为了提高其运行效率和节约能耗，需要优化热泵机组的运行控制，实现保持多台热泵机组联合运行的系统稳定性和合理性以及减少由于开关动作频繁造成设备损耗。
顺序控制方法对于具有多个机组联合运行的空调系统可实现运行能效的同时保持办公建筑室内热舒适性至关重要。由于基于冷负荷的控制采用了冷却负荷的直接指标，是顺序控制中的最佳方法。传统冷负荷顺序控制法往往忽略了负荷率对机组能效的影响，只是根据负荷来对机组启停数量进行判断，也容易导致机组运行数量小于必要数量(制冷量不足，影响用户的舒适度)，或者大于必要数量(制冷量过多，导致能量浪费)。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种能提升机组总体的能效、确保机组运行更加合理的地源热泵机组节能优化控制的实现方法。
技术方案：本发明的实现方法中,将热泵机组实际的负载作为加减机的判断依据，通过负荷平均分配控制法来对机组启停进行控制；包括步骤如下：
S1,通过在总管上安装流量传感器和温度传感器，获取流量和温度数值，计算实际负荷；
S2,设定热泵机组稳定运行情况下的部分负荷率范围；
S3,根据压缩机启停要求，设定热泵机组加减机时间间隔；
S4,结合热泵机组额定负载，判断在不同实际负荷值下机组的开启台数及运行方式。
进一步，所述步骤S1中，利用负荷公式计算出实际负荷，计算方法如下：
Q＝Cp×G×|t2-t1|
其中，Q为实际负荷；Cp为水的比热；G为水管内流量；t2为回水温度；t1为供水温度。
进一步，所述步骤S2中，根据热泵机组运行的稳定性，设定多台热泵机组联合运行时的部分负荷率的范围为0.3≤PLR≤1，其中PLR为部分负荷率。
进一步，所述步骤S3中，对热泵机组加减机时间间隔进行约束，最小时间间隔为15min。
进一步，所述步骤S4中，通过检查实际负荷值是否超出机组最大额负荷范围，进行判断：
当负荷值增/减后，热泵机组运行台数随之增/减；
当热泵机组负荷率低于0.3时，所有开启的热泵机组采用负荷率平均分配的控制策略；
当热泵机组负荷率高于或等于0.3时，不改变当前状态。
进一步，判断逻辑如下：
当Q＞0.3×CL1时，开启一台机组；
当CL1+CL2＞Q＞CL1时，则再打开一台机组；否则，不采取任何行动；
当CL1+CL2+CL3＞Q＞CL1+CL2时，开启三台机组；
其中，Q为实际负荷(kW)，CL1为第一台机组额定负荷、CL2为第二台机组额定负荷、CL3为第三台机组额定负荷。
本发明与现有技术相比，其显著效果如下：1、将热泵机组实际的负载作为加减机的判断依据，并结合负荷平均分配控制法来对机组启停进行优化控制，避免机组出现负荷率过低而运行能效降低的问题，提升了机组总体的COP，使热泵机组运行更加合理；2、提供了一种地源热泵机组节能优化控制的实现方法，减少了机组的运行能耗。
附图说明
图1为本发明的负荷平均分配顺序优化控制策略图；
图2为本发明基于负载的机组启停逻辑示意图。
图3为负荷平均分配系统实现方法示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步详细描述。
本发明将地源热泵机组实际的负载作为加减机的判断依据，加入负荷平均分配控制法来对机组启停进行优化控制。其中制冷和制热控制方法相同，以制冷为例说明。
本发明通过获取建筑用户侧对负荷的需求结合热泵机组额定制冷量，判断在不同负荷值下冷水机组的开启台数及运行方式。实际工程中在冷冻水回水总管上安装流量传感器和温度传感器，根据检测到的流量和温度数值，利用负荷公式计算出实际冷负荷(近似等于空调系统末端设备总的实际冷负荷)。负荷计算方法如下：
Q0＝Cp×G×|t2-t1| (1)
式(1)中，Q0为实际冷负荷；Cp为水的比热；G为水管内流量；t2为回水温度；t1为供水温度(对于热负荷，t2-t1为负值，所以取绝对值)。
在当前运行的热泵机组达到各自的额定容量之前，不会打开其他冷水机组。为了保证系统运行的稳定性，设计多台热泵机组联合运行时的部分冷负荷率的范围为0.3≤PLR≤1，其中，PLR为部分冷负荷率。
如图1所示，投入运行的冷水机组数量主要由建筑物的冷负荷值和冷水机组的最大制冷量决定。控制逻辑为：检查冷负荷值是否超出冷水机组最大额定制冷量范围。
当Q＞0.3×CL1时开启一台冷水机组；
当CL1+CL2＞Q＞CL1时，则再打开一台冷水机组；否则，不采取任何行动；
如果满足约束条件CL1+CL2+CL3＞Q＞CL1+CL2时，开启三台冷水机组；
其中，Q为实时负荷(kW)，CL1为第一台冷水机组额定制冷量、CL2为第二台冷水机组额定制冷量、CL3为第三台冷水机组额定制冷量。。
实际工程中进行负荷计算时，在冷冻水回水总管上安装流量传感器和温度传感器，根据检测到的流量和温度数值，利用负荷公式计算出实际冷负荷(近似等于空调系统末端设备总的实际冷负荷)。为了避免压缩机频繁启停的问题，保证热泵机组的使用寿命，同时对地源热泵机组加减机时间间隔进行约束，规定最小时间间隔为15min。
如图2所示，在总冷负荷顺序控制法的基础上，加入负荷平均分配控制使热泵机组运行更加合理。当负荷值增/减后，热泵机组运行台数随之增/减但热泵机组负荷率低于0.3时，所有开启的热泵机组采用负荷率平均分配的控制策略，否则不改变当前状态。冷负荷的平均分配通过热泵机组和冷冻水泵的同步变频调节实现。如图3所示，热泵机组通过调节压缩机的输入功率来调节制冷剂的流量，达到预设的实际负荷值。为了保持供回水温度不变，冷冻水泵的功率根据温控阀的温度反馈也做相应的调整。
以上所述仅为本发明的优选实施案例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种地源热泵机组节能优化控制的实现方法,其特征在于，将热泵机组实际的负载作为加减机的判断依据，通过负荷平均分配控制法来对机组启停进行控制；包括步骤如下：
S1,通过在总管上安装流量传感器和温度传感器，获取流量和温度数值，计算实际负荷；
S2,设定热泵机组稳定运行情况下的部分负荷率范围；
S3,根据压缩机启停要求，设定热泵机组加减机时间间隔；
S4,结合热泵机组额定负载，判断在不同实际负荷值下机组的开启台数及运行方式。
2.根据权利要求1所述的地源热泵机组节能优化控制的实现方法，其特征在于：所述步骤S1中，利用负荷公式计算出实际负荷，计算方法如下：
Q＝Cp×G×|t2-t1|
其中，Q为实际负荷；Cp为水的比热；G为水管内流量；t2为回水温度；t1为供水温度。
3.根据权利要求1所述的地源热泵机组节能优化控制的实现方法，其特征在于：所述步骤S2中，根据热泵机组运行的稳定性，设定多台热泵机组联合运行时的部分负荷率的范围为0.3≤PLR≤1，其中PLR为部分负荷率。
4.根据权利要求1所述的地源热泵机组节能优化控制的实现方法，其特征在于：所述步骤S3中，对热泵机组加减机时间间隔进行约束，最小时间间隔为15min。
5.根据权利要求1所述的地源热泵机组节能优化控制的实现方法，其特征在于：所述步骤S4中，通过检查实际负荷值是否超出机组最大额负荷范围，进行判断：
当负荷值增/减后，热泵机组运行台数随之增/减；
当热泵机组负荷率低于0.3时，所有开启的热泵机组采用负荷率平均分配的控制策略；
当热泵机组负荷率高于或等于0.3时，不改变当前状态。
6.根据权利要求5所述的地源热泵机组节能优化控制的实现方法，其特征在于，判断逻辑如下：
当Q＞0.3×CL1时，开启一台机组；
当CL1+CL2＞Q＞CL1时，则再打开一台机组；否则，不采取任何行动；
当CL1+CL2+CL3＞Q＞CL1+CL2时，开启三台机组；
其中，Q为实际负荷，CL1为第一台机组额定负荷、CL2为第二台机组额定负荷、CL3为第三台机组额定负荷。
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