CN115046272B - 一种空气源热泵能量调节方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及空气源热泵能量调节技术领域，具体涉及一种空气源热泵能量调节方法及系统。空气源热泵能量调节方法，包括：实时获取压缩机的运行频率及所述直流风机处的室外环境温度；基于所述压缩机的运行频率及所述直流风机处的室外环境温度，计算直流风机的最优转速；控制所述直流风机在最优转速下运行。控制直流风机在不同的室外环境温度、不同的压缩机转速下有一个最合适热泵机组的固定风机转速，使机组运行状态能够平稳变化，同时能够保证进入到热泵机组蒸发器中的制冷剂最大效率地吸收空气热量的同时，最大程度减少直流风机的耗电，能够提高热泵机组的效率，减少热泵机组的整体能耗。
Description
技术领域
本发明涉及空气源热泵能量调节技术领域，具体涉及一种空气源热泵能量调节方法及系统。
背景技术
在空气源热泵系统中，压缩机和风机作为热泵系统的主要动力源，压缩机转速过高或过低，都会影响压缩机效率，且过高的转速下，会导致机组运行噪音偏大和启停频繁。
现有技术的热泵系统中的变频压缩机和直流风机对于运行转速，只根据环境温度做高低限制，使热泵机组在不同环温分界线上转速跨度大，长期在压缩机效率差的高转速和低转速下运行。而且现有技术中的热泵机组在不同的压缩机转速下，风机转速是不变的，导致机组运行存在状态波动大，效率差的问题。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的空气源热泵机组运行状态波动大，效率差的缺陷，从而提供一种空气源热泵能量调节方法及系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种空气源热泵能量调节方法，空气源热泵包括压缩机、直流风机，方法包括：
实时获取压缩机的运行频率及所述直流风机处的室外环境温度；
基于所述压缩机的运行频率及所述直流风机处的室外环境温度，计算直流风机的最优转速；
控制所述直流风机在最优转速下运行。
可选地，还包括：
获取室外环境温度及回水温度；
根据室外环境温度及回水温度，计算压缩机的预设最大频率及预设最小频率；
控制所述压缩机在预设最大频率与预设最小频率之间运行。
可选地，判断热泵机组的出水温度是否到达设定水温，若未到达，则压缩机在预设最大频率下运行。
可选地，基于变工况性能测试实验得到压缩机在不同室外环境温度和不同回水温度下的预设最大频率。
可选地，所述直流风机的最优转速的计算公式如下：
直流风机最优转速＝直流风机线性基本转速×[1－(1－压机机运行频率/压缩机预设最大频率)]
其中，直流风机线性基本转速根据直流风机线性基本转速－环境温度线性函数计算得到。
可选地，所述直流风机的最优转速的计算公式如下：
直流风机最优转速＝直流风机线性基本转速×[1－(1－压机机运行频率/压缩机预设最大频率)×负荷补偿系数]
其中，负荷补偿系数基于空气源热泵的融霜工况实验测得。
本发明还提供一种空气源热泵能量调节系统，空气源热泵包括压缩机、直流风机，能量调节系统包括：
风机温度采集模块，用于实时获取所述直流风机处的室外环境温度；
风机数据处理模块，用于实时获取压缩机的运行频率，并基于所述压缩机的运行频率及所述直流风机处的室外环境温度，计算直流风机的最优转速；
风机控制模块，用于控制所述直流风机在最优转速下运行。
可选地，还包括：
压缩机温度采集模块，用于实时获取室外环境温度及回水温度；
压缩机数据处理模块，用于根据室外环境温度及回水温度，计算压缩机的预设最大频率及预设最小频率；
压缩机控制模块，用于控制所述压缩机在预设最大频率与预设最小频率之间运行。
可选地，所述压缩机控制模块内置有出水温度控制单元，用于判断热泵机组的出水温度是否到达设定水温，若未到达，则控制压缩机在预设最大频率下运行。
可选地，还包括与压缩机数据处理模块通讯连接的压缩机数据存储模块，用于存储基于变工况性能测试实验得到的压缩机在不同室外环境温度和不同回水温度下的预设最大频率数据。
本发明技术方案，具有如下优点；
1.本发明提供的空气源热泵能量调节方法，空气源热泵包括压缩机、直流风机，方法包括：实时获取压缩机的运行频率及所述直流风机处的室外环境温度；基于所述压缩机的运行频率及所述直流风机处的室外环境温度，计算直流风机的最优转速；控制所述直流风机在最优转速下运行。控制直流风机在不同的室外环境温度、不同的压缩机转速下有一个最合适热泵机组的固定风机转速，使机组运行状态能够平稳变化，同时能够保证进入到热泵机组蒸发器中的制冷剂最大效率地吸收空气热量的同时，最大程度减少直流风机的耗电，能够提高热泵机组的效率，减少热泵机组的整体能耗。
2.本发明提供的空气源热泵能量调节方法，还包括：获取室外环境温度及回水温度；根据室外环境温度及回水温度，计算压缩机的预设最大频率及预设最小频率；控制所述压缩机在预设最大频率与预设最小频率之间运行。控制压缩机在不同的室外环境温度、不同的回水温度下有一个不同的、最合适热泵机组的固定压缩机转速，从而保证进入蒸发器的制冷剂最大效率地吸收空气热量的同时，最大程度减少压缩机的耗电，提高压缩机效率和使用寿命，提高热泵机组的效率，减少热泵机组的整体能耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明的实施方式中提供的空气源热泵的结构示意图。
图2为本发明的实施方式中提供的压缩机最大运行频率调节基准表，表格中频率单位为Hz。
图3为本发明的实施方式中提供的压缩机最小运行频率调节曲线。
图4为本发明的实施方式中提供的直流风机线性基本转速－环境温度线性曲线。
附图标记说明：1、压缩机；2、四通换向阀；3、蒸发器；4、直流风机；5、节流装置；6、冷凝器；7、空调末端。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种空气源热泵能量调节方法，如图1所示，其中，空气源热泵包括依次连接并形成循环回路的压缩机1、蒸发器3、节流装置5和冷凝器6。其中冷凝器6上设置有用于对用户端进行温度调节的空调末端7。在回路内安装有四通换向阀2，压缩机1的出口端与四通换向阀2的第一阀口连通，蒸发器3的入口端与四通换向阀2的第二阀口连通，冷凝器6的出口端与四通换向阀2的第三阀口连通，压缩机1的入口端与四通换向阀2的第四阀口连通。在蒸发器3的一侧安装有直流风机4，直流风机4的吹风方向背向蒸发器3设置。空气源热泵还包括一个变频控制器系统，用于控制空气源热泵的运行。空气源热泵能量调节方法包括：
实时获取室外环境温度及回水温度。根据室外环境温度及回水温度，计算压缩机的预设最大频率及预设最小频率。控制压缩机在预设最大频率与预设最小频率之间运行。在压缩机运行期间，判断热泵机组的出水温度是否到达设定水温，若未到达，则压缩机在预设最大频率下运行；若热泵机组的出水温度到达设定温度，则压缩机频率逐渐下降，并保持在使出水温度能够稳定在设定温度的工作频率下运行。
基于变工况性能测试标准实验得到压缩机在不同室外环境温度和不同回水温度下的运行制热的最大频率作为预设最大频率。如图2所示，为实验测得的压缩机在不同室外环境温度和不同回水温度下的运行制热的工作频率表，其中频率的单位为Hz。表格内的其他频率值按表格中已有频率值上下左右成对应线性变化，超出表格范围段的频率值按表格界限值执行。如图3所示，为压缩机最小运行频率调节曲线。
在压缩机运行期间，实时获取压缩机的运行频率及室外环境温度。基于压缩机的运行频率及室外环境温度，计算直流风机的最优转速。控制直流风机在最优转速下运行。直流风机的最优转速的计算公式如下：
直流风机最优转速＝直流风机线性基本转速×[1－(1－压机机运行频率/压缩机预设最大频率)×负荷补偿系数]
其中，直流风机线性基本转速根据直流风机线性基本转速－环境温度线性函数计算得到；负荷补偿系数基于空气源热泵的融霜工况实验测得。
根据实验室制热名义工况和融霜工况的测试得出，直流风机最大制热线性转速；根据实验室制热最大负荷工况测试得出，直流风机最小制热线性转速，如图4所示。根据直流风机最小制热线性转速与直流风机最大制热线性转速得到直流风机线性基本转速－环境温度线性函数。空气源热泵的负荷补偿系数在空气源热泵运行制热融霜工况预先测试得出，同一空气源热泵的负荷补偿系统在不同运行环境下取同一定值。
空气源热泵在室外环境温度－22℃，回水温度20℃的工况条件下运行，压缩机最大允许频率根据频率表得出为80Hz，当回水温到达设定水温前，压缩机以80Hz的工作频率运行，当回水温度达到设定水温后进入反馈调节，根据回水温度调节压缩机的运行频率，使回水温度稳定在设定水温，压缩机运行频率稳定后，压缩机实际运行频率稳定在65Hz。且当前工况的直流风机线性转速为800r/min，压机负荷补偿系数根据对应融霜工况测试得出为0.4。则根据直流风机转速调节公式可计算得出当前直流风机转速为740r/min。
控制压缩机在不同的室外环境温度、不同的回水温度下有一个不同的、最合适热泵机组的固定压缩机转速，从而保证进入蒸发器的制冷剂最大效率地吸收空气热量的同时，最大程度减少压缩机的耗电，提高压缩机效率和使用寿命。同时控制直流风机在不同的室外环境温度、不同的压缩机转速下有一个最合适热泵机组的固定风机转速，使机组运行状态能够平稳变化，同时能够保证进入到热泵机组蒸发器中的制冷剂最大效率地吸收空气热量的同时，最大程度减少直流风机的耗电。通过控制压缩机变频运行，控制直流风机变速运行，能够有效解决热泵机组运行过程中运行噪音大、能量过剩的温度，使得热泵机组平稳运行，提高热泵机组的效率，减少热泵机组的整体能耗。
实施例2
本实施例提供一种空气源热泵能量调节系统，用于执行实施例1中的空气源热泵能量调节方法，包括：风机温度采集模块、风机数据处理模块和风机控制模块，以及压缩机温度采集模块、压缩机数据处理模块和压缩机控制模块。
直流风机在室外工作，风机温度采集模块用于实时获取直流风机处的室外环境温度。风机数据处理模块用于实时获取压缩机的运行频率，并基于压缩机的运行频率及直流风机的处室外环境温度，计算直流风机的最优转速。风机控制模块用于控制直流风机在最优转速下运行。
压缩机温度采集模块用于实时获取室外环境温度及回水温度。压缩机数据处理模块用于根据室外环境温度及回水温度，计算压缩机的预设最大频率及预设最小频率。压缩机控制模块用于控制压缩机在预设最大频率与预设最小频率之间运行。压缩机控制模块内置有出水温度控制单元，用于判断热泵机组的出水温度是否到达设定水温，若未到达，则控制压缩机在预设最大频率下运行。还包括与压缩机数据处理模块通讯连接的压缩机数据存储模块，用于存储基于变工况性能测试实验得到的压缩机在不同室外环境温度和不同回水温度下的预设最大频率数据以及压缩机最小运行频率调节数据。
通过利用空气源热泵能量调节系统控制压缩机在不同的室外环境温度、不同的回水温度下有一个不同的、最合适热泵机组的固定压缩机转速，从而保证进入蒸发器的制冷剂最大效率地吸收空气热量的同时，最大程度减少压缩机的耗电，提高压缩机效率和使用寿命。同时控制直流风机在不同的室外环境温度、不同的压缩机转速下有一个最合适热泵机组的固定风机转速，使机组运行状态能够平稳变化，同时能够保证进入到热泵机组蒸发器中的制冷剂最大效率地吸收空气热量的同时，最大程度减少直流风机的耗电。通过控制压缩机变频运行，控制直流风机变速运行，能够有效解决热泵机组运行过程中运行噪音大、能量过剩的温度，使得热泵机组平稳运行，提高热泵机组的效率，减少热泵机组的整体能耗。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种空气源热泵能量调节方法，其特征在于，空气源热泵包括压缩机、直流风机，方法包括：
实时获取压缩机的运行频率及所述直流风机处的室外环境温度；
基于所述压缩机的运行频率及所述直流风机处的室外环境温度，计算直流风机的最优转速；
控制所述直流风机在最优转速下运行；
所述直流风机的最优转速的计算公式如下：
直流风机最优转速＝直流风机线性基本转速×[1－(1－压机机运行频率/压缩机预设最大频率)×负荷补偿系数]
其中，直流风机线性基本转速根据直流风机线性基本转速－环境温度线性函数计算得到，负荷补偿系数基于空气源热泵的融霜工况实验测得。
2.根据权利要求1所述的空气源热泵能量调节方法，其特征在于，还包括：
获取室外环境温度及回水温度；
根据室外环境温度及回水温度，计算压缩机的预设最大频率及预设最小频率；
控制所述压缩机在预设最大频率与预设最小频率之间运行。
3.根据权利要求2所述的空气源热泵能量调节方法，其特征在于，判断热泵机组出水温度是否到达设定水温，若未到达，则压缩机在预设最大频率下运行。
4.根据权利要求2或3所述的空气源热泵能量调节方法，其特征在于，基于变工况性能测试实验得到压缩机在不同室外环境温度和不同回水温度下的预设最大频率。
5.一种空气源热泵能量调节系统，其特征在于，空气源热泵包括压缩机、直流风机，能量调节系统包括：
风机温度采集模块，用于实时获取室外环境温度；
风机数据处理模块，用于实时获取压缩机的运行频率，并基于所述压缩机的运行频率及所述室外环境温度，计算直流风机的最优转速；
风机控制模块，用于控制所述直流风机在最优转速下运行；
所述直流风机的最优转速的计算公式如下：
直流风机最优转速＝直流风机线性基本转速×[1－(1－压机机运行频率/压缩机预设最大频率)×负荷补偿系数]
其中，直流风机线性基本转速根据直流风机线性基本转速－环境温度线性函数计算得到，负荷补偿系数基于空气源热泵的融霜工况实验测得。
6.根据权利要求5所述的空气源热泵能量调节系统，其特征在于，还包括：
压缩机温度采集模块，用于实时获取室外环境温度及回水温度；
压缩机数据处理模块，用于根据室外环境温度及回水温度，计算压缩机的预设最大频率及预设最小频率；
压缩机控制模块，用于控制所述压缩机在预设最大频率与预设最小频率之间运行。
7.根据权利要求6所述的空气源热泵能量调节系统，其特征在于，所述压缩机控制模块内置有出水温度控制单元，用于判断热泵机组的出水温度是否到达设定水温，若未到达，则控制压缩机在预设最大频率下运行。
8.根据权利要求5至7任一项中所述的空气源热泵能量调节系统，其特征在于，还包括与压缩机数据处理模块通讯连接的压缩机数据存储模块，用于存储基于变工况性能测试实验得到的压缩机在不同室外环境温度和不同回水温度下的预设最大频率数据。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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