CN114353155A - 阵列式空气源热泵机组运行控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种阵列式空气源热泵机组运行控制方法及系统，属于供热取暖设备技术领域，包括：当风速大于产生冷岛效应的临界风速时，则随机运行需要运行的机组台数数量的机组；当风速小于或等于产生冷岛效应的临界风速时，其中，若机组总负荷率小于预设的阈值，则优先开启距离主导风向与阵列平面交汇点最远端外边缘位置的机组，再开启最近端外边缘位置的机组，直至机组的开启数量达到需要运行的机组台数数量；若机组总负荷率大于或等于预设的阈值，则机组全部开启。本发明在不同阵列方式、主导风向、风速和负荷需求下，合理确定机组启动次序和数量，有效缓解了冷岛效应对空气源热泵实际运行影响，提高了机组制热能力，实现了全工况下高效稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及供热取暖设备技术领域，具体涉及一种阵列式空气源热泵机组运行控制方法及系统。
背景技术
阵列式空气源热泵群作为区域集中供暖的热源，能够满足用户供暖和供热水需求。空气源热泵以空气为热源，其实际的制热运行过程中，由于室外机排出的冷风回流，使得室外换热器进风侧空气温度低于外围环境温度，在机组周围形成“冷岛效应”，从而降低了机组的制热性能，其中，阵列式空气源热泵集中供暖系统尤为严重，不容忽视。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够抑制或阻碍空气源热泵冷岛效应，保障阵列式空气源热泵集中供暖系统的运行能效的阵列式空气源热泵机组运行控制方法及系统，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
一方面，本发明提供一种阵列式空气源热泵机组运行控制方法，包括：
当风速大于产生冷岛效应的临界风速时，则随机运行需要运行的机组台数数量的机组；
当风速小于或等于所述产生冷岛效应的临界风速时，其中，
若机组总负荷率小于预设的阈值，则优先开启距离主导风向与阵列平面交汇点最远端外边缘位置的机组，再开启最近端外边缘位置的机组，直至机组的开启数量达到需要运行的机组台数数量；若机组总负荷率大于或等于预设的阈值，则机组全部开启。
可选的，根据机组的总负荷率和机组总数计算所述需要运行的机组台数数量。
可选的，根据实际供水温度、实际回水温度以及设定的所需温度，计算机组的总负荷率。
可选的，机组全部开启时，结合冷岛效应形成时间，进行间歇运行。
可选的，运行冷岛效应形成时间后，关闭中间位置的机组，待达到预设的间歇时间后，再开启全部机组，如此往复。
可选的，计算机组的总负荷率
为：
其中，Tg表示实际供水温度，Th表示实际回水温度，Tg_set表示设定的所需温度；
计算所述需要运行的机组台数数量x为：
其中，x总表示阵列式空气源热泵机组中机组的总数量。
第二方面，本发明提供一种阵列式空气源热泵机组运行控制系统，包括中央控制器，所述中央控制器被配置为：
当风速大于产生冷岛效应的临界风速时，则随机运行需要运行的机组台数数量的机组；
当风速小于或等于所述产生冷岛效应的临界风速时，其中，
若机组总负荷率小于预设的阈值，则优先开启距离主导风向与阵列平面交汇点最远端外边缘位置的机组，再开启最近端外边缘位置的机组，直至机组的开启数量达到需要运行的机组台数数量；若机组总负荷率大于或等于预设的阈值，则机组全部开启。
第三方面，本发明提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现如权上所述的阵列式空气源热泵机组运行控制方法。
第四方面，本发明提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序当在一个或多个处理器上运行时，用于实现如上所述的阵列式空气源热泵机组运行控制方法。
第五方面，本发明提供一种电子设备，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现如上所述的阵列式空气源热泵机组运行控制方法的指令。
本发明有益效果：能够有效抑制阵列式空气源热泵冷岛效应的发生，在不同阵列方式、主导风向、风速和负荷需求下，以抑制冷岛效应为目标，合理确定机组启动次序和数量，缓解了冷岛对空气源热泵实际运行影响，提高了机组制热能力，实现了空气源热泵全工况下高效、稳定运行；未增加任何设备或系统，同时实现了制热和抑制冷岛的需求，成本低，实用性强。
本发明附加方面的优点，将在下述的描述部分中更加明显的给出，或通过本发明的实践了解到。
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为本发明实施例所述的某办公建筑区域阵列式空气源热泵机组分布示意图。
图2为本发明实施例所述的抑制阵列式空气源热泵机组冷岛效应的群控方法流程图。
具体实施方式
下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。
实施例1
本实施例1提供一种阵列式空气源热泵机组运行控制系统，该系统包括一中央控制器，所述中央控制器被配置为：
当风速大于产生冷岛效应的临界风速时，则随机运行需要运行的机组台数数量的机组；
当风速小于或等于所述产生冷岛效应的临界风速时，其中，
若机组总负荷率小于预设的阈值，则优先开启距离主导风向与阵列平面交汇点最远端外边缘位置的机组，再开启最近端外边缘位置的机组，直至机组的开启数量达到需要运行的机组台数数量；若机组总负荷率大于或等于预设的阈值，则机组全部开启。
本实施例1中，利用上述的阵列式空气源热泵机组运行控制系统，可实现一致冷岛效应的阵列式空气源热泵机组运行控制方法，包括：
首先判断检测到的风速与产生冷岛效应的临界风速的大小关系，当风速大于产生冷岛效应的临界风速时，则随机运行需要运行的机组台数数量的机组；当风速小于或等于所述产生冷岛效应的临界风速时，其中，若机组总负荷率小于预设的阈值，则优先开启距离主导风向与阵列平面交汇点最远端外边缘位置的机组，再开启最近端外边缘位置的机组，直至机组的开启数量达到需要运行的机组台数数量；若机组总负荷率大于或等于预设的阈值，则机组全部开启。
本实施例1中，根据机组的总负荷率和机组总数计算所述需要运行的机组台数数量。计算所述需要运行的机组台数数量x为：
其中，x总表示阵列式空气源热泵机组中机组的总数量。
根据实际供水温度、实际回水温度以及设定的所需温度，计算机组的总负荷率。计算机组的总负荷率
为：
其中，Tg表示实际供水温度，Th表示实际回水温度，Tg_set表示设定的所需温度。
在机组全部开启的情况下，结合冷岛效应形成时间，进行间歇运行。具体的，运行冷岛效应形成时间后，关闭中间位置的机组，待达到预设的间歇时间后，再开启全部机组，如此往复，从而抑制冷岛效应的产生。
实施例2
本实施例2中，提供一种抑制阵列式空气源热泵冷岛效应的群控方法，针对阵列式空气源热泵机组集中供暖系统，结合地域主导风向、风速及建筑负荷率，通过合理优化机组启停台数，满足制热需求的同时抑制冷岛的形成，实现机组高效运行。
本实施例2中，所述的抑制阵列式空气源热泵冷岛效应的群控方法，其实现步骤包括：首先，确定阵列式空气源热泵集中供暖系统配置台数(即机组的总台数)以及阵列方式；其次，结合阵列区域主导风向、风速及建筑负荷率，确定需要优先启动机组的方位和台数；最后，通过中央数据处理控制器，统一将控制信号发送至每一台机组控制主板，进而群控系统的机组，实现制热和抑制冷岛效应的需求。
具体的步骤如下：
第一步，确定系统机组台数x总，以及阵列方式，比如矩形、正方形、圆形等；监测阵列区域的主导风向z(如北风、西北风、西南风等)，风速v，主导风向与阵列平面交汇点O。
第二步，根据系统总供回水管的实际供水温度Tg、回水温度Th以及设定温度Tg_set，按照公式
计算机组总的负荷率
确定系统中需运行的机组数量x(其中，
)；
第三步，当风速v＞v0时(v0为冷岛形成的临界风速)，冷岛效应难以形成，机组按照供热需求随机开启需要的机组台数x；
第四步，当风速v≤v0时，且
(
为高负荷率，可根据阵列规模确定，如可取90％)冷岛较易形成，此时根据主导风向z，按照负荷需求优先开启距离主导风向与阵列平面交汇点O最远端外边缘位置的机组；随着负荷需求的增，开启机组的台数增加，可依次开启最近端外边缘位置机组；
第五步，当风速v≤v0时，且
意味着负荷率接近100％，机组全部开启，即x＝x总，此时结合冷岛形成时间t，进行间歇运行，如，按照x＝50％×x总的数量运行t0(t0为间歇时间，结合建筑的热惰性，可取10～30分钟)，阻断冷岛效应的形成。
综上，本实施例2中，创新性的提出了一种抑制阵列式空气源热泵冷岛效应的群控方法，在不同阵列方式、主导风向、风速和负荷需求下，以抑制冷岛效应为目标，合理确定机组启动次序和数量，缓解了冷岛对空气源热泵实际运行影响，提高了机组制热能力，实现了空气源热泵全工况下高效、稳定运行；该方法未增加任何设备或系统，同时实现了制热和抑制冷岛的需求，成本低，实用性强。
实施例3
本实施例3中，提供一种针对如图1所示的某办公建筑区域的抑制阵列式空气源热泵冷岛效应的群控方法，实现了在满足供暖系统负荷需求的同时，兼顾抑制冷岛。
如图2所示，群控方法流程图。可以看到，空气源热泵阵列方式为矩形，总共布置16台机组，即x总＝16，主导风向为西南风，主导风向与阵列平面交汇点为O。
实时监测的总供回水管的实际供水温度Tg、回水温度Th、设定温度Tg_set，及主导风速v。
当风速v＞v0时(v0为冷岛形成的临界风速)，冷岛效应难以形成，机组按照供热需求随机开启需要的机组台数x。
当风速v≤v0时，计算负荷率
若
(
为一高负荷率，即预先设置的负荷率阈值，可根据阵列规模确定，如可取90％)冷岛较易形成，此时，根据主导风向z，按照负荷需求优先开启距离主导风向与阵列平面交汇点O最远端外边缘位置的机组，如，当
优先开启东外边缘和北外边缘机组，即，1#、5#、9#、13#、14#、15#、16#共计7台机组。随负荷需求增加时，依次开启4#、3#、8#、2#、12#、11#、6#，进行机组的加载运行。反之，依次按照6#、11#、12#、2#、8#、3#、4#顺序进行机组的减载运行。
风速v≤v0时，且
意味着负荷率接近100％，机组全部开启，x＝x总，运行时间t后，关闭6#、11#、7#、10#机组，待间歇时间达到t0时(结合建筑的热惰性，t0可取10～30分钟)，开启全部机组，如此往复，以阻断冷岛效应的形成。
本实施例在结霜工况下，可以在阵列式空气源热泵集中供暖系统满足制热需求的同时有效抑制冷岛效应形成，保证机组全工况下稳定高效的运行。
实施例4
本发明实施例4提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现阵列式空气源热泵机组运行控制方法，该方法包括：
当风速大于产生冷岛效应的临界风速时，则随机运行需要运行的机组台数数量的机组；
当风速小于或等于所述产生冷岛效应的临界风速时，其中，
若机组总负荷率小于预设的阈值，则优先开启距离主导风向与阵列平面交汇点最远端外边缘位置的机组，再开启最近端外边缘位置的机组，直至机组的开启数量达到需要运行的机组台数数量；若机组总负荷率大于或等于预设的阈值，则机组全部开启。
实施例4
本发明实施例4提供一种计算机程序(产品)，包括计算机程序，所述计算机程序当在一个或多个处理器上运行时，用于实现阵列式空气源热泵机组运行控制方法，该方法包括：
当风速大于产生冷岛效应的临界风速时，则随机运行需要运行的机组台数数量的机组；
当风速小于或等于所述产生冷岛效应的临界风速时，其中，
若机组总负荷率小于预设的阈值，则优先开启距离主导风向与阵列平面交汇点最远端外边缘位置的机组，再开启最近端外边缘位置的机组，直至机组的开启数量达到需要运行的机组台数数量；若机组总负荷率大于或等于预设的阈值，则机组全部开启。
实施例5
本发明实施例5提供一种电子设备，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现阵列式空气源热泵机组运行控制方法的指令，该方法包括：
当风速大于产生冷岛效应的临界风速时，则随机运行需要运行的机组台数数量的机组；
当风速小于或等于所述产生冷岛效应的临界风速时，其中，
若机组总负荷率小于预设的阈值，则优先开启距离主导风向与阵列平面交汇点最远端外边缘位置的机组，再开启最近端外边缘位置的机组，直至机组的开启数量达到需要运行的机组台数数量；若机组总负荷率大于或等于预设的阈值，则机组全部开启。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域技术人员在不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种阵列式空气源热泵机组运行控制方法，其特征在于，包括：
当风速大于产生冷岛效应的临界风速时，则随机运行需要运行的机组台数数量的机组；
当风速小于或等于所述产生冷岛效应的临界风速时，其中，
若机组总负荷率小于预设的阈值，则优先开启距离主导风向与阵列平面交汇点最远端外边缘位置的机组，再开启最近端外边缘位置的机组，直至机组的开启数量达到需要运行的机组台数数量；若机组总负荷率大于或等于预设的阈值，则机组全部开启。
2.根据权利要求1所述的阵列式空气源热泵机组运行控制方法，其特征在于，根据机组的总负荷率和机组总数计算所述需要运行的机组台数数量。
3.根据权利要求2所述的阵列式空气源热泵机组运行控制方法，其特征在于，根据实际供水温度、实际回水温度以及设定的所需温度，计算机组的总负荷率。
4.根据权利要求1所述的阵列式空气源热泵机组运行控制方法，其特征在于，机组全部开启时，结合冷岛效应形成时间，进行间歇运行。
5.根据权利要求4所述的阵列式空气源热泵机组运行控制方法，其特征在于，运行冷岛效应形成时间后，关闭中间位置的机组，待达到预设的间歇时间后，再开启全部机组，如此往复。
6.根据权利要求3所述的阵列式空气源热泵机组运行控制方法，其特征在于：
计算机组的总负荷率
为：
其中，Tg表示实际供水温度，Th表示实际回水温度，Tg_set表示设定的所需温度；
计算所述需要运行的机组台数数量x为：
其中，x总表示阵列式空气源热泵机组中机组的总数量。
7.一种阵列式空气源热泵机组运行控制系统，其特征在于，包括中央控制器，所述中央控制器被配置为：
当风速大于产生冷岛效应的临界风速时，则随机运行需要运行的机组台数数量的机组；
当风速小于或等于所述产生冷岛效应的临界风速时，其中，
若机组总负荷率小于预设的阈值，则优先开启距离主导风向与阵列平面交汇点最远端外边缘位置的机组，再开启最近端外边缘位置的机组，直至机组的开启数量达到需要运行的机组台数数量；若机组总负荷率大于或等于预设的阈值，则机组全部开启。
8.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现如权利要求1-6任一项所述的阵列式空气源热泵机组运行控制方法。
9.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机程序，所述计算机程序当在一个或多个处理器上运行时，用于实现如权利要求1-6任一项所述的阵列式空气源热泵机组运行控制方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现如权利要求1-6任一项所述的阵列式空气源热泵机组运行控制方法的指令。
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