CN114659294B - 一种空气源热泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空气源热泵，包括压力检测模块、流量检测模块、控制模块、共用水泵的水泵自循环管路和水系统全循环管路，水泵自循环管路包括水泵和电动调节阀，水系统全循环管路包括水泵、室内换热器和用户侧换热器，压力检测模块用于检测水泵上游的压力和下游的压力；流量检测模块用于检测经过水泵的流量；控制模块配置为控制调节空气源热泵的各个动作部件，通过水泵自循环管路进行水泵特性测试，通过水系统全循环管路进行管路特性测试。本发明可通过水泵特性曲线和管路特性曲线，自动获取满足用户需求的工作点，可实现定转速、定流量、定温差三种不同的水系统控制功能。

Description

一种空气源热泵
技术领域
本发明涉及热泵技术领域，具体地说，是涉及一种空气源热泵。
背景技术
空气源热泵产品在水系统安装完毕后，需要人工反复进行流量和水阻力校核，以确保系统能够满足用户需求，非常麻烦。且当管路发生变化后，需要进行重新调试。
对于采用定速水泵的空气源热泵产品，无法实现水流量的自动调节。需要在机组安装前进行充分的水路阻力和流量校核计算。并在机组安装完毕后，进行反复调整实验。且当实际安装管路发生变化，水系统流量也随之改变，很难满足用户需求。
对于采用变频水泵的空气源热泵产品，可以按照需求，调整水泵转速档位，达到目标水流量。但是无法实现水泵转速档位的自动调节控制。对于有固定水温差设计的产品，虽然可以通过调整水泵转速实现目标，但是由于水泵调节速率较低，无法实现快速响应。
此外，现有空气源热泵产品的水路计算是依据水泵厂家提供的规格书进行，不能排除水泵个体差异对水阻力计算的影响。
发明内容
本发明提供一种空气源热泵，解决了现有技术中空气源热泵产品在水系统安装完毕后，需要人工反复进行流量和水阻力校核的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种空气源热泵，所述空气源热泵包括压力检测模块、流量检测模块、控制模块、共用水泵的水泵自循环管路和水系统全循环管路，所述水泵自循环管路包括水泵和电动调节阀，所述水系统全循环管路包括水泵、室内换热器和用户侧换热器，所述压力检测模块用于检测所述水泵上游的压力和下游的压力；所述流量检测模块用于检测经过所述水泵的流量；所述控制模块配置为控制调节空气源热泵的各个动作部件，通过水泵自循环管路进行水泵特性测试，通过水系统全循环管路进行管路特性测试。
在一些实施例中，所述控制模块配置为通过所述水泵自循环管路进行水泵特性测试时，控制所述水泵自循环管路导通，所述控制模块用于控制所述水泵在若干转速运行，在每个转速运行时，控制所述电动调节阀在若干开度维持设定时间，用于计算在设定时间内所述压力检测模块检测的下游压力和上游压力差的平均值ΔP为水泵扬程，用于计算在设定时间内所述流量检测模块检测的流量的平均值Q。
在一些实施例中，所述控制模块配置为通过所述水系统全循环管路进行管路特性测试时，控制所述水系统全循环管路导通，所述控制模块用于控制所述水泵在若干转速运行，在每个转速运行设定时间，用于计算在设定时间内所述压力检测模块检测的下游压力和上游压力差的平均值ΔP＇为管路内阻力，用于计算在设定时间内所述流量检测模块检测的流量的平均值Q＇。
在一些实施例中，所述水泵自循环管路和水系统全循环管路均包括补水口，所述控制模块配置为在进行水泵特性测试和管路特性测试之前进行水泵排空控制：所述控制模块用于在水泵自循环系统或者水系统全循环启动后，在所述水泵下游的压力低于水系统压力下限值时，通过补水口补水；在所述水泵下游的压力高于水系统压力下限值时，控制所述水泵间歇运行直至所述水泵下游的压力在水系统压力下限值和上限值之间时，在|（n）时刻的下游的压力-（n-1）时刻的下游压力|低于水压波动限值并维持设定时间时，水泵排空控制完成。
在一些实施例中，所述控制模块控制所述水泵间歇运行时，相邻两次水泵运行时的转速不同。
在一些实施例中，所述控制模块用于生成水泵特性曲线和管路特性曲线。
在一些实施例中，所述控制模块用于获取需求的水流量，根据需求的水流量获取所述管路特性曲线对应的工作点，选取经过所述工作点的水泵特性曲线对应的水泵转速作为所述水泵的目标转速控制所述水泵运行。
在一些实施例中，所述控制模块用于在所述工作点未在已测得的水泵特性曲线上时，通过对相邻的水泵特性曲线进行线性插值，得到所述水泵的目标转速。
在一些实施例中，所述控制模块用于接收需求的水泵转速；或者，所述控制模块用于接收需求的水流量；或者，所述控制模块用于接收需求的水温差，所述空气源热泵包括用于检测所述空气源热泵出水温度和回水温度的温度检测模块，所述控制模块用于计算当前出水温度和当前回水温度的当前水温差，用于获取所述流量检测模块的当前水流量，所述控制模块用于根据所述当前水温差、当前水流量和需求的水温差计算需求的水流量。
在一些实施例中，所述控制模块用于接收需求的水温差后控制所述水泵按照设定的最高转速运行，运行稳定后再根据所述当前水温差、当前水流量和需求的水温差计算需求的水流量，根据所述需求的水流量得到的所述水泵的目标转速控制所述水泵运行。
本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：本发明空气源热泵包括压力检测模块、流量检测模块、控制模块、共用水泵的水泵自循环管路和水系统全循环管路，水泵自循环管路包括水泵和电动调节阀，水系统全循环管路包括水泵、室内换热器和用户侧换热器，压力检测模块用于检测水泵上游的压力和下游的压力；流量检测模块用于检测经过水泵的流量；控制模块配置为通过水泵自循环管路进行水泵特性测试，通过水系统全循环管路进行管路特性测试。本发明可自动通过水泵自循环管路进行水泵特性测试，通过水系统全循环管路进行管路特性测试，无需人工反复调整试验，在管路发生变化后，也可自动测定水泵特性和管路特性，无需重新调试，节省大量人力物力。
本发明能够根据测定的水泵特性和管路特性实现水泵转速的自动调整，还可以根据用户需要实现水系统的定转速、定流量、定温差控制。
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为本发明具体实施例空气源热泵的示意图。
图2为本发明体实施例空气源热泵水泵特性测试之前的水泵排空控制流程图。
图3为本发明具体实施例空气源热泵水泵特性测试的流程图。
图4为本发明具体实施例空气源热泵水泵特性测试曲线图。
图5为本发明体实施例空气源热泵管路特性测试之前的水泵排空控制流程图。
图6为本发明具体实施例空气源热泵管路特性测试的流程图。
图7为本发明具体实施例空气源热泵管路特性测试曲线图。
图8为本发明具体实施例空气源热泵定转速控制流程图
图9为本发明具体实施例空气源热泵水泵-管路特性测试曲线图。
图10为本发明具体实施例空气源热泵定流量控制流程图。
图11为本发明具体实施例空气源热泵定温差控制流程图。
图中，1、室内换热器；2、电子膨胀阀；3-*（3-1、3-2）、电动三通阀；4、水泵；5、电动调节阀；6-*（6-1、6-2）、自动排气阀、7-*（7-1、7-2）、安全阀；8-*（8-1、8-2）、水压传感器；9、水流量计；10、出水温度传感器；11、回水温度传感器；12、用户侧换热器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
空气源热泵通过使用压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器来执行冷媒循环。冷媒循环包括一系列过程，涉及压缩、冷凝、膨胀和蒸发。
低温低压制冷剂进入压缩机，压缩机压缩成高温高压状态的制冷剂气体并排出压缩后的制冷剂气体。所排出的制冷剂气体流入冷凝器。冷凝器将压缩后的制冷剂冷凝成液相，并且热量通过冷凝过程释放。
节流装置使在冷凝器中冷凝的高温高压状态的液相制冷剂膨胀为低压的液相制冷剂。蒸发器蒸发在膨胀阀中膨胀的制冷剂，并使处于低温低压状态的制冷剂气体返回到压缩机。蒸发器可以通过利用制冷剂的蒸发的潜热与待冷却的材料进行热交换来实现制冷效果。
空气源热泵的室外机包括压缩机和室外热交换器的部分，空气源热泵的室内机包括室内热交换器和水循环管路，节流装置可以提供在室内机或室外机中。
空气源热包括用户侧，用户侧具有与水循环管路连接的输出能量的用户侧换热器。
室内热交换器和室外热交换器用作冷凝器或蒸发器。当室内热交换器用作冷凝器时，用户侧换热器用作制热模式的加热器，当室内热交换器用作蒸发器时，用户侧换热器用作制冷模式的冷却器。
如图1所示，本方案的空气源热泵包括空气源热泵室外部分、空气源热泵室内部分和用户侧。
空气源热泵包括控制模块。
空气源热泵室外部分包括压缩机和室外换热器。
用户侧包括用户侧换热器，用户侧换热器可以为地暖盘管、风机盘管、辐射式散热器或者加热盘（例如水箱加热盘）等。
空气源热泵室内部分包括压力检测模块、流量检测模块、温度检测模块、室内换热器1和电子膨胀阀2。
空气源热泵的室内部分还包括共用水泵的水泵自循环管路和水系统全循环管路。
水系统全循环管路与用户侧换热器相接。
水系统全循环管路包括水泵4、室内换热器1和用户侧换热器12。
水泵自循环管路包括水泵4和电动调节阀5。
压力检测模块用于检测水泵4上游的压力和下游的压力；压力检测模块包括用于检测水泵4上游压力的水压传感器8-2和用于检测水泵4下游压力的水压传感器8-1。
流量检测模块用于检测经过水泵的流量的水流量计9。
温度检测模块用于检测空气源热泵的出水温度和回水温度，温度检测模块包括出水温度传感器10和回水温度传感器11。
通过电动三通阀实现水泵自循环管路和水系统全循环管路的切换，包括电动三通阀3-1和电动三通阀3-2。
空气源热泵还包括位于水系统全循环管路的自动排气阀6-1和安全阀7-1、位于水泵自循环管路的自动排气阀6-2和安全阀7-2。
具体的，水系统全循环管路包括通过管路依次连接的水泵4、水压传感器8-1、电动三通阀3-1、室内换热器1、自动排气阀6-1、安全阀7-1、出水温度传感器10、用户侧换热器12、回水温度传感器11、电动三通阀3-2、水流量计9、水压传感器8-2。
水泵自循环管路包括通过管路依次连接的水泵4、水压传感器8-1、电动三通阀3-1、自动排气阀6-2、安全阀7-2、电动调节阀5、电动三通阀3-2、水流量计9、水压传感器8-2。
水泵4可以按照控制输入参数，实现不同转速的自动调节。电动三通阀3-1、电动三通阀3-2可以按照控制信号在不同管路间切换，实现水路的转换。电动调节阀5具有多个开度的调节功能。自动排气阀6-1、自动排气阀6-2可以释放管路中多余的空气。安全阀7-1、安全阀7-2在管路压力超出限值时，释放压力，起到保护作用。水压传感器8-1、水压传感器8-2可以采集变频水泵4前后的水压，用于阻力测定。水流量计9可以测量进出变频水泵4的水流量。出水温度传感器10、回水温度传感器11用于检测空气源热泵出水和回水的温度，参与定温差控制时水泵转速的调节。除图1所示方案以外，其他可实现相同或相近功能的部件也可采用。
空气源热泵室内部分设置有水泵自循环管路和水系统全循环管路两部分。控制模块配置为通过水泵自循环管路进行水泵特性测试，通过水系统全循环管路进行管路特性测试。
水泵自循环管路和水系统全循环管路均包括补水口，水泵自循环管路包括补水口1，水系统全循环管路包括补水口2，用于水系统的补水。补水口1位于水泵4和电动三通阀3-2之间，补水口2位于用户侧换热器12和电动三通阀3-2之间。
控制模块配置为在进行水泵特性测试和管路特性测试之前首先进行水泵排空控制，以提高特性测试精确度。
空气源热泵可以通过水泵自循环实现水泵自循环管路的自动排空和水泵特性自动测试。也可以通过水系统全循环实现整个水系统全循环管路的自动排空和管路特性自动测试。
空气源热泵可以运行制热模式、制冷模式、水泵自循环模式和水系统全循环模式。下面依次说明：
1、制热模式
空气源热泵室外部分从室外空气获取热量，并通过压缩机提升压力后，经冷媒管路，通过室内部分的室内换热器1将热量释放到水系统中。电动三通阀3-1根据控制调整内部阀芯，使得管路（6）与管路（7）连通。电动三通阀3-2根据控制调整内部阀芯，使得管路（4）与管路（5）连通。电动调节阀5完全关闭。电子膨胀阀2根据空气源热泵控制规则进行控制调节。变频水泵4控制运行。制热模式的控制流程与通常热泵相同。
空气源热泵室外部分处于制热运行模式，室内部分系统管路的循环过程如下：
冷媒回路：室外部分冷媒气管→管路（1）→管路（2）→管路（3）→室外部分冷媒液管。
闭式水系统：管路（4）→管路（5）→管路（6）→管路（7）→管路（8）→管路（4）。
2、制冷模式
室内部分的热量通过水系统传递给液态冷媒。液态冷媒经冷媒管路，并通过压缩机提升压力后，将热量释放到室外空气中。电动三通阀3-1根据控制调整内部阀芯，使得管路（6）与管路（7）连通。电动三通阀3-2根据控制调整内部阀芯，使得管路（4）与管路（5）连通。电动调节阀5完全关闭。电子膨胀阀2根据空气源热泵控制规则进行控制调节。变频水泵4控制运行。制冷模式的控制流程与通常热泵相同。
空气源热泵室外部分处于制冷运行模式，室内部分系统管路的循环过程如下：
冷媒回路：室外部分冷媒液管→管路（3）→管路（2）→管路（1）→室外部分冷媒气管。
闭式水系统：管路（4）→管路（5）→管路（6）→管路（7）→管路（8）→管路（4）。
3、水泵自循环模式
此模式适用于热泵机组在安装调试期间进行水阻力校核的情形。机组只在制冷/制热模式关闭的情况下，才能启动该模式。电动三通阀3-1根据控制调整内部阀芯，使得管路（6）与管路（9）连通。电动三通阀3-2根据控制调整内部阀芯，使得管路（10）与管路（5）连通。电动调节阀5按照设定开度差调节。电子膨胀阀2完全关闭。变频水泵4控制运行。
空气源热泵处于水泵自循环模式时，机组冷媒回路处于关闭状态。室内部分系统管路的循环过程如下：
闭式水系统：管路（5）→管路（6）→管路（9）→管路（10）→管路（5）。
空气源热泵在运行水泵自循环模式时，需要先进行自动排空控制，再进行水泵特性自动测试。
控制模块配置为在进行水泵特性测试之前进行水泵排空控制：控制模块用于在水泵自循环系统启动后，在水泵下游的压力P1低于水系统压力下限值M时，通过补水口1补水；在水泵下游的压力P1高于水系统压力下限值M时，控制水泵4间歇运行直至水泵4下游的压力P1在水系统压力下限值M和上限值N之间时，在|（n）时刻的下游的压力P1（n）-（n-1）时刻的下游压力P1（n-1）|低于水压波动限值K并维持设定时间t5时，水泵排空控制完成。
在水泵自循环模式下的自动排空控制中，直至自动排空结束后，才可关闭补水口1。
控制模块控制水泵4间歇运行时，相邻两次水泵4运行时的转速不同。
在一些实施例中，水泵4以最高转速运行。
在一些实施例中，水泵4以最高转速*A运行，A为转速比例，%。
如图2所示，空气源热泵水泵特性测试之前的水泵排空控制方法为：
S1、水泵自循环启动。
S2、P1＞M，若是，进入步骤S4，否则，进入步骤S3。
S3、补水口1补水，进入步骤S2。
S4、水泵4最高转速运行。t1时间经过。
S5、水泵4停止运行。t2时间经过。
S6、水泵4最高转速*A运行。t3时间经过。
S7、水泵4停止运行。t4时间经过。
S8、水泵4最高转速运行。
S9、M＜P1＜N，若是，进入步骤S10，否则，进入步骤S4。
S10、|（P1（n）- P1（n-1）|＜K并维持设定时间t5，若是，进入步骤S11，否则，进入步骤S4。
S11、排空控制完成。
其中，P1：水压传感器8-1检测压力，MPa；
P2：水压传感器8-2检测压力，MPa；
M：水系统压力下限值，MPa；
N：水系统压力上限值，MPa；
P1(n)：n时刻的水压，MPa；
P1(n-1)：n-1时刻的水压，MPa；
K：水压波动限值，MPa；
A：转速比率，%；
t1-t5：持续时间，s。
控制模块配置为通过水泵自循环管路进行水泵特性测试时，控制水泵自循环管路导通，用于控制水泵在若干转速运行，在每个转速运行时，控制电动调节阀在若干开度维持设定时间，用于计算在设定时间内压力检测模块检测的下游压力和上游压力差的平均值ΔP为水泵扬程，用于计算在设定时间内流量检测模块检测的流量的平均值Q。
如图3所示，空气源热泵水泵特性测试方法为：
S1、排空控制完成。
S2、水泵4最高转速运行。
S3、程序1：电动阀5全闭，再开阀（开度20%）。t11时间经过，计算△P和Q。
S4、程序2：电动调节阀5开阀（开度50%）。t11时间经过，计算△P和Q。
S5、程序3：电动调节阀5开阀（开度70%）。t11时间经过，计算△P和Q。
S6、程序4：电动调节阀5开阀（开度100%）。t11时间经过，计算△P和Q。
S7、水泵4最高转速*75%运行。
S8、重复程序1-4。
S9、水泵4最高转速*50%运行。如达到设定水泵的下限转速，则运行完成后结束测试。
S10、重复程序1-4。
S11、水泵4最高转速*25%运行。如达到设定水泵的下限转速，则运行完成后结束测试。
S12、重复程序1-4。
S13、水泵4下限转速。
S14、重复程序1-4。
S15、水泵特性自动测试结束。
其中，△P：水泵扬程，△P为t11时间内水泵前后压差（P1-P2）的平均值，MPa；
P1：水压传感器8-1在检测压力，MPa；
P2：水压传感器8-2检测压力，MPa；
Q：水流量计9在t11时间内检测数据的平均值，m3/h；
t11：电动调节阀5固定开度的持续时间，s。
控制模块用于根据测试结果生成水泵特性曲线，如图4所示。
通过水泵特性自动测试数据，热泵机组自动绘制出水泵特性曲线。该曲线内嵌于热泵机组的内部程序，也可在用户端控制器界面显示，方便安装维修人员进行水路校核。
4、水系统全循环模式
此模式适用于热泵机组在安装调试期间进行水阻力校核的情形。机组只在制冷/制热模式关闭的情况下，才能启动该模式。电动三通阀3-1根据控制调整内部阀芯，使得管路（6）与管路（7）连通。电动三通阀3-2根据控制调整内部阀芯，使得管路（4）与管路（5）连通。电动调节阀5完全关闭。电子膨胀阀2完全关闭。变频水泵4控制运行。
空气源热泵处于水系统全循环模式时，机组冷媒回路处于关闭状态。室内部分系统管路的循环过程如下：
闭式水系统：管路（5）→管路（6）→管路（7）→管路（8）→管路（4）→管路（5）。
空气源热泵在运行水系统全循环模式时，需要先进行自动排空控制，再进行管路特性自动测试。
控制模块配置为在进行管路特性测试之前进行水泵排空控制：控制模块用于在水系统全循环启动后，在水泵下游的压力P1低于水系统压力下限值M时，通过补水口2补水；在水泵下游的压力P1高于水系统压力下限值M时，控制水泵4间歇运行直至水泵4下游的压力P1在水系统压力下限值M和上限值N之间时，在|（n）时刻的下游的压力P1（n）-（n-1）时刻的下游压力P1（n-1）|低于水压波动限值K并维持设定时间t5时，水泵排空控制完成。
在水系统全循环模式下的自动排空控制中，直至自动排空结束后，才可关闭补水口2。
控制模块控制水泵4间歇运行时，相邻两次水泵4运行时的转速不同。
在一些实施例中，水泵4以最高转速运行。
在一些实施例中，水泵4以最高转速*A运行，A为转速比例，%。
如图5所示，空气源热泵管路特性测试之前的水泵排空控制方法为：
S1、水系统全循环启动。
S2、P1＞M，若是，进入步骤S4，否则，进入步骤S3。
S3、补水口2补水，进入步骤S2。
S4、水泵4最高转速运行。t6时间经过。
S5、水泵4停止运行。t7时间经过。
S6、水泵4最高转速*A运行。t8时间经过。
S7、水泵4停止运行。t9时间经过。
S8、水泵4最高转速运行。
S9、M＜P1＜N，若是，进入步骤S10，否则，进入步骤S4。
S10、|（P1（n）- P1（n-1）|＜K并维持设定时间t5，若是，进入步骤S11，否则，进入步骤S4。
S11、排空控制完成。
其中，P1：水压传感器8-1检测压力，MPa；
P2：水压传感器8-2检测压力，MPa；
M：水系统压力下限值，MPa；
N：水系统压力上限值，MPa；
P1(n)：n时刻的水压，MPa；
P1(n-1)：n-1时刻的水压，MPa；
K：水压波动限值，MPa；
A：转速比率，%；
t6-t10：持续时间，s。
控制模块配置为通过水系统全循环管路进行管路特性测试时，控制水系统全循环管路导通，用于控制水泵在若干转速运行，在每个转速运行设定时间，用于计算在设定时间内压力检测模块检测的下游压力和上游压力差的平均值ΔP＇为管路内阻力，用于计算在设定时间内流量检测模块检测的流量的平均值Q＇。
如图6所示，空气源热泵管路特性测试方法为：
S1、排空控制完成。
S2、水泵4最高转速运行。t12时间经过，计算ΔP＇和Q＇。
S3、水泵4最高转速*75%运行。t12时间经过，计算ΔP＇和Q＇。
S4、水泵4最高转速*50%运行。t12时间经过，计算ΔP＇和Q＇。
S5、水泵4最高转速*25%运行。t12时间经过，计算ΔP＇和Q＇。
S6、水泵特性自动测试结束。
其中，△P＇：管路内阻力，
△P＇为t12时间内水泵4前后压差（P1-P2）的平均值，MPa；
P1：水压传感器8-1在检测压力，MPa；
P2：水压传感器8-2检测压力，MPa；
Q＇：水流量计9在t12时间内检测数据的平均值，m3/h；
t12：水泵4在固定转速下的持续运行时间，s。
控制模块用于根据测试结果生成管路特性曲线，如图7所示。
通过管路特性自动测试数据，热泵机组会自动绘制出管路特性曲线。该曲线内嵌于热泵机组的内部程序，也可在用户端控制器界面显示，方便安装维修人员进行水路校核。
为了满足用户对于水温控制的不同需求，空气源热泵在制热模式、制冷模式下定义了定转速、定水量和定水温差三个不同的水泵控制功能。在定转速功能下，水泵将按照设定转速运行。在定水量功能下，通过对水泵转速的变频调节，使得热泵机组的循环水流量保持设定值。在定水温差功能下，通过对水泵转速的变频调节，使得热泵机组的水温差（制冷模式：水温差=回水温度-出水温度；制热模式：水温差=出水温度-回水温度）保持设定值。用户可以根据需要设定不同的水泵最高转速和下限转速。
1、定转速功能
此功能适用于热泵机组在制冷/制热模式下正常运行的情形。机组只在制冷/制热模式开启的情况下，才能启动该功能。电动三通阀3-1根据控制调整内部阀芯，使得管路（6）与管路（7）连通。电动三通阀3-2根据控制调整内部阀芯，使得管路（4）与管路（5）连通。电动调节阀5完全关闭。电子膨胀阀2根据空气源热泵控制规则进行控制调节。变频水泵4设定转速运行。
室内部分的冷媒回路根据热泵机组所处的制冷/制热模式调节，其循环过程参照1、制热模式和2、制冷模式。室内部分的水系统管路的循环过程同4、水系统全循环模式。
在该功能下，水泵将按照设定的转速运行。
如图8所示，定转速控制方法为：
S1、用户在操作界面设定转速。默认最高转速，如用户未主动设置，将按照最高转速执行。
S2、制冷/制热模式启动。
S3、水泵按照设定转速运行。
S4、制冷/制热模式关闭。t13时间经过，t13：水泵延迟停止时间，s。
S5、水泵停止运行。
2、定水流量功能
此功能适用于热泵机组在制冷/制热模式下正常运行的情形。机组只在制冷/制热模式开启的情况下，才能启动该功能。电动三通阀3-1根据控制调整内部阀芯，使得管路（6）与管路（7）连通。电动三通阀3-2根据控制调整内部阀芯，使得管路（4）与管路（5）连通。电动调节阀5完全关闭。电子膨胀阀2根据空气源热泵控制规则进行控制调节。变频水泵4控制运行。
室内部分的冷媒回路根据热泵机组所处的制冷/制热模式调节，其循环过程参照1、制热模式和2、制冷模式。室内部分的水系统管路的循环过程同4、水系统全循环模式。
在该功能下，机组安装或维护人员可以根据需要，设定机组运行所需要的水流量。机组会根据3、水泵自循环模式下测定的水泵特性曲线（图4）以及4、水系统全循环模式下测定的管路特性曲线（图7）汇总形成水泵-管路特性曲线，如图9所示。
控制模块用于获取需求的水流量（直接接收用户设定的需求的水流量），根据需求的水流量获取管路特性曲线对应的工作点，选取经过工作点的水泵特性曲线对应的水泵转速作为水泵的目标转速控制水泵运行。
如用户设定水流量为0.6m3/h，热泵机组通过该水流量先获取管路特性上对应的工作点（工作点1），并选取同样经过该点的水泵转速曲线（水泵4最高转速×25%），该曲线对应的水泵转速（水泵4最高转速×25%）即可作为确定的水泵运行转速。
控制模块用于在工作点未在已测得的水泵特性曲线上时，通过对相邻的水泵特性曲线进行线性插值，得到水泵的目标转速。
如用户设定水流量为0.5m3/h，热泵机组通过该水流量先获取管路特性上对应的工作点（工作点2），该工作点未在已测得的水泵特性曲线上，则通过对相邻的水泵特性曲线（水泵4最高转速×25%和水泵4下限转速）进行线性插值，最终得到合适的水泵转速。
水泵转速在运行过程中依据水流量计9测得的实时数据进行动态调整，如图10所示：
S1、水泵在定流量转速下运行。t14时间经过。
S2、△R1（n）=η1*{△Q(n)-△Q(n-1)}+η2*△Q(n)。△R2（n）=η3*Q(n-1)。
S3、△R(n)=△R1(n)+△R2(n)。
S4、R(n)=R(n-1)+△R(n)。进入步骤S1。
其中，R(n):n时刻的水泵转速比率（与最高转速的比值，%）；
R(n-1):n-1时刻的水泵转速比率（与最高转速的比值，%）；
△R(n):n时刻的水泵转速变化比率（定水流量控制），%；
△R1(n):n时刻的PID控制的水泵转速变化比率（定水流量控制），%；
△R2(n):n时刻的过调和欠调控制的水泵转速变化比率（定水流量控制），%；
η1，η2:定水流量控制的PID控制常数（＜0）；
η3:定水流量控制的过调和欠调的控制常数；
△Q(n):n时刻水流量计9检测的水流量与设定水流量的差值，△Q(n)=Q(n)-Qs(n)；
Q(n):n时刻的水流量，单位m3/h；
Qs(n):n时刻的设定水流量，单位m3/h；
t14:水泵在定水量转速下的运行时间，s
3、定水温差功能
此功能适用于热泵机组在制冷/制热模式下正常运行的情形。机组只在制冷/制热模式开启的情况下，才能启动该模式。电动三通阀3-1根据控制调整内部阀芯，使得管路（6）与管路（7）连通。电动三通阀3-2根据控制调整内部阀芯，使得管路（4）与管路（5）连通。电动调节阀5完全关闭。电子膨胀阀2根据空气源热泵控制规则进行控制调节。变频水泵4控制运行。。
室内部分的冷媒回路根据热泵机组所处的制冷/制热模式调节，其循环过程参照1、制热模式和2、制冷模式。室内部分的水系统管路的循环过程同4.、水系统全循环模式。
控制模块用于接收需求的水温差，控制模块用于计算当前出水温度和当前回水温度的当前水温差，用于获取流量检测模块的当前水流量，控制模块用于根据当前水温差、当前水流量和需求的水温差计算需求的水流量。
控制模块用于接收需求的水温差后控制水泵按照设定的最高转速运行，运行稳定后再根据当前水温差、当前水流量和需求的水温差计算需求的水流量，根据需求的水流量得到的水泵的目标转速控制水泵运行。
机组安装或维护人员可以根据需要，设定机组运行所需要的水温差（制冷模式：水温差=回水温度-出水温度；制热模式：水温差=出水温度-回水温度）。在机组的运行初始阶段，水泵将按照设定的最高转速运行。当初始阶段结束后，即热泵机组运行参数稳定后，空气源热泵机组会实时采集回水温度、出水温度和水流量，依据水温差和水流量之间的关系（Q1×△T1= Q2×△T2），计算出满足设定水温差对应的水流量，设定水温差对应的水流量Q2= 当前水流量Q1×当前水温差△T1/设定水温差△T2。再通过2、定水流量功能相同的控制方式，获取对应的水泵初始定温差转速。水泵转速在运行过程中依据出水温度传感器10、回水温度传感器11检测的温度值进行动态调整，如图11所示：
S1、水泵在定温差转速下运行。t15时间经过。
S2、△R3（n）=η4*{△tr(n)-△tr(n-1)}+η5*△tr(n)。△R4（n）=η6*△tr(n)。
S3、△R＇(n)=△R3(n)+△R4(n)。
S4、R(n)=R(n-1)+△R＇(n)。进入步骤S1。
其中，R(n):n时刻的水泵转速比率（与最高转速的比值，%）；
R(n-1):n-1时刻的水泵转速比率（与最高转速的比值，%）；
△R＇(n):n时刻的水泵转速变化比率（定水温差控制），%；
△R3(n):n时刻的PID控制的水泵转速变化比率（定水温差控制），%；
△R4(n):n时刻的过调和欠调控制的水泵转速变化比率（定水温差控制），%；
η4，η5:定水温差控制的PID控制常数（＜0）；
η6:定水温差控制的过调和欠调的控制常数；
△tr(n):n时刻实测水温差与设定水温差的差值，△tr(n)=△t(n)-△ts(n)；
△t(n):n时刻的实测水温差，单位℃；
△ts(n):n时刻的设定水温差，单位℃；
t15:水泵在定温差转速下的运行时间，s。
综上所述，本发明可以实现对水泵单体和整个水系统的水阻力测量，根据测定的水泵特性和管路特性实现水泵转速的自动调整，不需要反复调试。同时，也可以根据用户需要实现水系统的定转速、定流量、定温差控制。
以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种空气源热泵，其特征在于，所述空气源热泵包括压力检测模块、流量检测模块、控制模块、共用水泵的水泵自循环管路和水系统全循环管路，所述水泵自循环管路包括水泵和电动调节阀，所述水系统全循环管路包括水泵、室内换热器和用户侧换热器，所述压力检测模块用于检测所述水泵上游的压力和下游的压力；所述流量检测模块用于检测经过所述水泵的流量；所述控制模块配置为通过水泵自循环管路进行水泵特性测试，通过水系统全循环管路进行管路特性测试；所述控制模块用于生成水泵特性曲线和管路特性曲线，所述控制模块用于获取需求的水流量，根据需求的水流量获取所述管路特性曲线对应的工作点，选取经过所述工作点的水泵特性曲线对应的水泵转速作为所述水泵的目标转速控制所述水泵运行；所述控制模块用于在所述工作点未在已测得的水泵特性曲线上时，通过对相邻的水泵特性曲线进行线性插值，得到所述水泵的目标转速。
2.根据权利要求1所述的空气源热泵，其特征在于，所述控制模块配置为通过所述水泵自循环管路进行水泵特性测试时，控制所述水泵自循环管路导通，所述控制模块用于控制所述水泵在若干转速运行，在每个转速运行时，控制所述电动调节阀在若干开度维持设定时间，用于计算在设定时间内所述压力检测模块检测的下游压力和上游压力差的平均值ΔP为水泵扬程，用于计算在设定时间内所述流量检测模块检测的流量的平均值Q。
3.根据权利要求1所述的空气源热泵，其特征在于，所述控制模块配置为通过所述水系统全循环管路进行管路特性测试时，控制所述水系统全循环管路导通，所述控制模块用于控制所述水泵在若干转速运行，在每个转速运行设定时间，用于计算在设定时间内所述压力检测模块检测的下游压力和上游压力差的平均值ΔP＇为管路内阻力，用于计算在设定时间内所述流量检测模块检测的流量的平均值Q＇。
4.根据权利要求2或3所述的空气源热泵，其特征在于，所述水泵自循环管路和水系统全循环管路均包括补水口，所述控制模块配置为在进行水泵特性测试和管路特性测试之前进行水泵排空控制：所述控制模块用于在水泵自循环系统或者水系统全循环启动后，在所述水泵下游的压力低于水系统压力下限值时，通过补水口补水；在所述水泵下游的压力高于水系统压力下限值时，控制所述水泵间歇运行直至所述水泵下游的压力在水系统压力下限值和上限值之间时，在|（n）时刻的下游的压力-（n-1）时刻的下游压力|低于水压波动限值并维持设定时间时，水泵排空控制完成。
5.根据权利要求4所述的空气源热泵，其特征在于，所述控制模块控制所述水泵间歇运行时，相邻两次水泵运行时的转速不同。
6.根据权利要求1所述的空气源热泵，其特征在于，所述控制模块用于接收需求的水泵转速；或者，所述控制模块用于接收需求的水流量；或者，所述控制模块用于接收需求的水温差，所述空气源热泵包括用于检测所述空气源热泵出水温度和回水温度的温度检测模块，所述控制模块用于计算当前出水温度和当前回水温度的当前水温差，用于获取所述流量检测模块的当前水流量，所述控制模块用于根据所述当前水温差、当前水流量和需求的水温差计算需求的水流量。
7.根据权利要求6所述的空气源热泵，其特征在于，所述控制模块用于接收需求的水温差后控制所述水泵按照设定的最高转速运行，运行稳定后再根据所述当前水温差、当前水流量和需求的水温差计算需求的水流量，根据所述需求的水流量得到的所述水泵的目标转速控制所述水泵运行。
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