CN218379589U - 一种智能型热泵供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及能源输送领域，公开了一种智能型热泵供热系统，供热系统包括热泵机组、一次、二次热网、换热器机组；蒸发器与余热水管网连接；发生器与蒸汽管路、冷凝水管路连接；一次热网中的一次热网回水管路的一端与所述吸收器连接，另一端与换热器机组的第一输出端连接；一次热网中一次热网供水管路的一端与冷凝器连接，另一端与换热器机组的第一输入端连接；吸收器与冷凝器连接；二次热网中的二次热网供水管路一端与换热器机组的第二输出端连接，另一端与热用户散热器的输入端连接；二次热网中的二次热网回水管路一端与换热器机组的第二输入端连接，另一端与热用户散热器的输出端连接。本实用新型解决了热泵机组热源的调节精度低，能源浪费的问题。

Description

一种智能型热泵供热系统

技术领域

本实用新型属于能源输送领域，更具体地涉及一种智能型热泵供热系统。

背景技术

蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组作为热源供热方式是常规是每天热力公司下发1-2次供热指标，热泵机组热源根据供热指标要求的制热量人工调节热泵负荷即调节热网水供水温度和流量。这种调节方式只能粗犷的调整，不能做到随着室外温度变化实时调节热泵制热量，调节精度低存在着能源浪费现象，同时又增加了人员操作的劳动强度。

实用新型内容

为解决现有技术中热泵机组热源的调节精度低，供热不及时以及能源浪费的问题，本实用新型提供一种智能型热泵供热系统。

本实用新型采用的具体方案为：

一种智能型热泵供热系统，所述供热系统包括热泵机组、一次热网、换热器机组、二次热网；

所述热泵机组包括发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器；所述蒸发器与余热水管网连接；所述发生器与蒸汽管路、冷凝水管路连接；所述一次热网中的一次热网回水管路的一端与所述吸收器连接，另一端与换热器机组的第一输出端连接；

所述一次热网中一次热网供水管路的一端与冷凝器连接，另一端与换热器机组的第一输入端连接；所述吸收器与冷凝器连接；

所述二次热网中的二次热网供水管路一端与换热器机组的第二输出端连接，另一端与热用户散热器的输入端连接；

所述二次热网中的二次热网回水管路一端与换热器机组的第二输入端连接，另一端与热用户散热器的输出端连接。

所述蒸发器的输入端与余热水管网中的余热水来水管路连接，所述蒸发器的输出端与余热水管网中的余热水回水管路连接。

所述发生器的输入端与蒸汽管路连接，所述发生器的输出端与冷凝水管路连接。

所述蒸汽管路上设置蒸汽调节阀；所述蒸汽调节阀与上位机连接。

所述一次热网供水管路上设置一次热网回水温度传感器、一次热网回水压力传感器；所述一次热网回水温度传感器、一次热网回水压力传感器均与上位机连接。

所述一次热网回水管路上设置一次热网供水温度传感器、一次热网供水压力传感器；所述一次热网供水温度传感器、一次热网供水压力传感器均与上位机连接。

所述二次热网回水管路上设置二次热网循环泵，所述一次热网回水管路上设置一次热网循环泵；所述二次热网循环泵、一次热网循环泵均与上位机连接。

所述余热水来水管路上设置余热水循环泵，所述余热水循环泵与上位机连接。

所述热用户散热器所在的室内设置热用户室内温度传感器；所述热用户室内温度传感器与上位机连接。

所述冷凝水管路与冷凝罐连接。

本实用新型相对于现有技术具有如下有益效果：

1.本实用新型通过管道连接热泵机组、一次热网、换热器机组、二次热网、热用户散热器，蒸发器与余热水管网连接；发生器与蒸汽管路、冷凝水管路连接；一次热网中的一次热网回水管路的一端与吸收器连接，另一端与换热器机组的第一输出端连接；一次热网中一次热网供水管路的一端与冷凝器连接，另一端与换热器机组的第一输入端连接；吸收器与冷凝器连接；二次热网中的二次热网供水管路一端与换热器机组的第二输出端连接，另一端与热用户散热器的输入端连接；二次热网中的二次热网回水管路一端与换热器机组的第二输入端连接，另一端与热用户散热器的输出端连接，实现了对热泵供热中热源、换热站、热用户的调节，达到高效节能的目的。

2.本实用新型通过在蒸汽管路上设置室外温度传感器、一次热网供水管路上设置一次热网回水温度传感器、一次热网回水压力传感器；一次热网回水管路上设置一次热网供水温度传感器、一次热网供水压力传感器；二次热网回水管路上设置二次热网循环泵，一次热网回水管路上设置一次热网循环泵；所述余热水来水管路上设置余热水循环泵；热用户散热器所在的室内设置热用户室内温度传感器，且一次热网回水温度传感器、一次热网回水压力传感器、一次热网供水温度传感器、一次热网供水压力传感器、二次热网循环泵、一次热网循环泵、余热水循环泵、热用户室内温度传感器均与上位机连接。本实用新型将室外温度和热用户温度及热泵机组能源站、换热站、热用户相关数据上传到上位机的控制系统中，在通过上位机自动控制系统数据汇总计算控制一次热网循环泵频率、二次热网循环泵频率、余热水循环泵频率，根据室外温度和热用户室内温度实时调节蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组输出负荷，保证通过蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组热源高效节能实时调节蒸汽型溴化锂吸收式热泵输出负荷满足热用户室内温度指标要求。

附图说明

图1为本实用新型的系统示意图；

图2为本实用新型的系统控制原理图；

图3为本实用新型控制过程示意图。

其中，附图标记分别为：

10.余热水管网、11.余热水来水管路、12.余热水回水管路,20.一次热网、21.一次热网回水管路、22.一次热网供水管路、50.热泵机组、51.发生器、52.冷凝器、53.吸收器、54.蒸发器、30.蒸汽管网、31.蒸汽管路、32.冷凝水管路、60.换热器机组、40.二次热网、41.二次热网供水管路、42.二次热网回水管路、70.热用户散热器、95.蒸汽调节阀、81. 余热水循环泵、82.一次热网循环泵、83.二次热网循环泵、90.上位机、91.一次热网回水温度传感器、92.一次热网回水压力传感器、93.一次热网供水温度传感器、94.一次热网供水压力传感器、95.室外温度传感器、96.热用户室内温度传感器、97.蒸汽调节阀、 81.余热水循环泵、82.一次热网循环泵、83.二次热网循环泵、50.热泵机组、60.换热器机组、70.热用户散热器、100.PLC、101.CPU模块、102.电源、103.通讯模块、104.AO 模块、105.AI模块、106.DO模块、107.DI模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

本实用新型提供一种智能型热泵供热系统，所述供热系统包括热泵机组50、一次热网20、换热器机组60、二次热网40；所述热泵机组50包括发生器51、冷凝器52、吸收器53、蒸发器54；所述蒸发器54与余热水管网10连接；所述发生器51与蒸汽管路31、冷凝水管路32连接；所述一次热网20中的一次热网回水管路21的一端与所述吸收器53 连接，另一端与换热器机组60的第一输出端连接；所述一次热网20中一次热网供水管路 22的一端与冷凝器52连接，另一端与换热器机组60的第一输入端连接；所述吸收器53 与冷凝器52连接；所述二次热网40中的二次热网供水管路41一端与换热器机组60的第二输出端连接，另一端与热用户散热器70的输入端连接；所述二次热网40中的二次热网回水管路42一端与换热器机组60的第二输入端连接，另一端与热用户散热器70的输出端连接。所述蒸发器54的输入端与余热水管网10中的余热水来水管路11连接，所述蒸发器54的输出端与余热水管网10中的余热水回水管路12连接。所述发生器51的输入端与蒸汽管路31连接，所述发生器51的输出端与冷凝水管路32连接。

所述供热系统还包括上位机和下位机。上位机包括硬件部分和软件部分，硬件部分：工控机、UPS电源、网络交换机、RS485模块；软件部分:三维力控组态系统。下位机包括热泵PLC控制系统、换热站PLC控制系统、热用户控制系统。热泵PLC控制系统：PLC控制柜。本实用新型所述的上位机、下位机中各部件均购买自现有技术中的成熟产品。在一种实施方式中，所述上位机与下位机通过无线通讯方式与各类传感器，各类循环泵连接。

所述蒸汽管路31上设置蒸汽调节阀95；所述蒸汽调节阀95与控制系统中的上位机90连接。所述一次热网供水管路22上设置一次热网回水温度传感器91、一次热网回水压力传感器92；所述一次热网回水温度传感器91、一次热网回水压力传感器92均上位机 90连接。所述一次热网回水管路21上设置一次热网供水温度传感器93、一次热网供水压力传感器94；所述一次热网供水温度传感器93、一次热网供水压力传感器94均与上位机 90连接。

所述二次热网回水管路42上设置二次热网循环泵83，所述一次热网回水管路21上设置一次热网循环泵82；所述二次热网循环泵83、一次热网循环泵82均与上位机90连接。在热泵机组能源站设置室外温度传感器95。

所述余热水来水管路11上设置余热水循环泵81，所述余热水循环泵81均与上位机90连接。所述热用户散热器70所在的室内设置热用户室内温度传感器96；所述热用户室内温度传感器96与上位机90连接。所述冷凝水管路32与冷凝罐连接。优选地，余热水来水管路11与余热水循环泵81进口连接，余热水循环泵81出口与蒸发器进水口54连接。

所述余热水回水管路12与蒸发器54出水口连接。

所述蒸汽管路31与蒸汽调节阀95出汽口和发生器51进汽口连接。

本实用新型所述输入端为进水口，输出端为出水口。

所述PLC控制器100中CPU模块101、电源102、通讯模块103、AO模块104、AI模块105、106.DO模块、DI模块107，模块通过底板卡轨固定。所述CPU模块101与106.DO 模块通过通讯卡件连接；106.DO模块与AO模块104通过通讯卡件连接；AO模块104与 AI模块105通过通讯卡件连接；AI模块105与DI模块107通过通讯卡件连接；DI模块 107与通讯模块103通过通讯卡件连接；电源102模块给AO模块104、AI模块105、106.DO 模块、DI模块107提供工作电源。

本实用新型的工作过程为：

室外温度传感器95、热用户室内温度传感器96分别采集室外温度和热用户室内温度后转换为模拟量信号(4-20mA)输入到PLC控制器100中AI模块105的CH1和CH0通道，温度的模拟量(4-20mA)通过AI模块105转变为对应数值(模拟值，如西门子300为 0-27648)，PLC控制器100读到温度模拟值通过程序运算把温度对应数值(0-27648)转变为对应温度数值(℃)，此温度数值通过PLC控制器的通讯模块103传递给上位机。上位机经过热力学运算确定用户端需要总热量值，对应运算出余热水循环泵81、一次热网循环泵82、二次热网循环泵83所需要的流量及对应的频率值(HZ)。上位机通过PLC控制器的通讯模块103把频率值(HZ)传输给AO模块104。通过AO模块104把频率值(HZ) 转换成对应数值(模拟值，如西门子300为0-27648)，对应对应数值(0-27648)又转换成对应模拟量(4-20mA)，通过AO模块104的通道CH1、CH2、CH3输出模拟量信号(4-20mA) 给余热水循环泵81、一次热网循环泵82、二次热网循环泵83的频率控制模拟量输入端，从而控制循环泵使循环泵按着控制系统要求的频率运转，达到所需要的流量。同时根据上位机热力学运算确定用户端需要总热量值，对应运算出热泵所需要的驱动蒸汽流量及蒸汽调节阀开度值，上位机通过PLC控制器100的103通讯模块把蒸汽调节阀97的开度值(％) 传输给AO模块104。通过AO模块104把蒸汽调节阀97的开度值(％)转换成对应数值(模拟值，如西门子300为0-27648)，对应对应数值(0-27648)又转换成对应模拟量(4-20mA)，通过AO模块104的CH0通道输出模拟量信号(4-20mA)给蒸汽调节阀97的执行器模输入端子，蒸汽调节阀97的执行器按照接收到的模拟量数值调节蒸汽调节阀97的开度(％)，控制输入热泵机组50中发生器51蒸汽流量，按着运算需求热力控制热泵机组50制热量。

当室外温度和热用户室内温度变化超过系统设定温度偏差时，通过控制系统重新运算，由上位机给PLC控制器100发出指令，PLC控制器100按着控制系统运算结果通过上述模块及通道分别给循环泵、蒸汽调节阀输出对应的模拟量信号，控制循环泵流量和蒸汽流量，确保热泵机组输出热量随着温度变化实时调整，达到自动精细化调整，节能能源。

在智能型热泵供热系统中的上位机上设定供热区域热指标(q)及供热面积(A)，计算出供暖设计热负荷(Qn')，计算公式如下：

Qn'＝q×A×10^-6

Qn'-------供暖设计热负荷，MW

q＝-------热指标，W/m²

A--------供热面积，m²

系统通过温度传感器测取室外温度，根据热用户所需室内温度(tn)、系统计算出的供暖设计热负荷(Qn')及测取的室外温度(tw)，计算出对应室外温度下供暖热负荷(Qn)，计算公式如下。当室外温度(tw)变化±0.5℃时，系统重新对所需供暖热负荷(Qn) 进行计算，重新生成供暖热负荷信号。

Qn-------供暖热负荷，MW

tn--------供暖室内计算温度，℃

tw--------室外温度，℃

tw'--------供暖室外计算温度，℃

把热泵变工况制热系数(COP)曲线输入至系统，系统根据不同运行参数自动计算出热泵制热系数(COP)。系统根据供暖热负荷(Qn)及制热系数(COP)，计算出热泵驱动热量Q_驱＝Q_n/COP。系统根据计算出的驱动热量(Q_驱),系统给热泵驱动侧调节阀信号，通过调节阀门开度使驱动热量达到给定值。

系统余热侧采用余热量调节方式。余热量Q_余＝Q_n(COP-1)/COP，系统保持余热水温差(△t_余)不变，根据公式Q_余＝1.163×G×△t_余×10^-3可知，系统给定余热量信号后，通过调节余热水增压泵频率控制余热水流量，从而使提取余热量达到给定值。

确认供热区域上位机上设定用户室内温度(例如20℃)，采集室外温度传感器数据结合每个换热站所供热的面积经过综合分析运算得出蒸汽型溴化锂吸收式热泵供热热源此时需要提供的制热量，根据所需，进一步运算发出指令控制蒸汽型溴化锂吸收式热泵调节阀开度，通过调节阀开度调节来控制调节蒸汽的进汽流量，蒸汽流量的增减直接决定蒸汽型溴化锂吸收式热泵的瞬时制热量。同时根据每个换热站热指标控制调节一次热网循环泵的流量和供水温度，使一次热网流量和温度根据不同供热阶段进行按进行自动控制调节。如供热初末期小流量低温供热，供热严寒期大流量高温供热。根据蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组不同阶段制热量的不同，实时控制调节余热水循环泵流量，使余热水流量保持一个最佳提热量的数值范围，在此范围蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组提取余热量和余热水循环泵用电量比值最大，达到最理想的蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组COP数值。

热用户室内温度通过无线通讯上传至本实用新型上位机的控制系统中，经过控制系统进行综合分析运算，设定室内温度值，控制系统将根据运算结果进行自动控制调节二次热网循环泵流量、二次供水温度，使室内温度始终在设定温度范围内。

在满足供热指标前提下根据室外温度变化达到实时调节控制制热量的效果，满足供热需求提供最低制热量从而实现最大程度节约能源。

Claims (10)

1.一种智能型热泵供热系统，其特征在于，所述供热系统包括热泵机组(50)、一次热网(20)、换热器机组(60)、二次热网(40)；

所述热泵机组(50)包括发生器(51)、冷凝器(52)、吸收器(53)、蒸发器(54)；所述蒸发器(54)与余热水管网(10)连接；所述发生器(51)与蒸汽管路(31)、冷凝水管路(32)连接；所述一次热网(20)中的一次热网回水管路(21)的一端与所述吸收器(53)连接，另一端与换热器机组(60)的第一输出端连接；

所述一次热网(20)中一次热网供水管路(22)的一端与冷凝器(52)连接，另一端与换热器机组(60)的第一输入端连接；所述吸收器(53)与冷凝器(52)连接；

所述二次热网(40)中的二次热网供水管路(41)一端与换热器机组(60)的第二输出端连接，另一端与热用户散热器(70)的输入端连接；

所述二次热网(40)中的二次热网回水管路(42)一端与换热器机组(60)的第二输入端连接，另一端与热用户散热器(70)的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的智能型热泵供热系统，其特征在于，所述一次热网供水管路(22)上设置一次热网回水温度传感器(91)、一次热网回水压力传感器(92)；所述一次热网回水温度传感器(91)、一次热网回水压力传感器(92)均与上位机(90)连接。

3.根据权利要求1所述的智能型热泵供热系统，其特征在于，所述一次热网回水管路(21)上设置一次热网供水温度传感器(93)、一次热网供水压力传感器(94)；所述一次热网供水温度传感器(93)、一次热网供水压力传感器(94)均与上位机(90)连接。

4.根据权利要求1所述的智能型热泵供热系统，其特征在于，所述二次热网回水管路(42)上设置二次热网循环泵(83)，所述一次热网回水管路(21)上设置一次热网循环泵(82)；所述二次热网循环泵(83)、一次热网循环泵(82)均与上位机(90)连接。

5.根据权利要求1所述的智能型热泵供热系统，其特征在于，所述发生器(51)的输入端与蒸汽管路(31)连接，所述发生器(51)的输出端与冷凝水管路(32)连接。

6.根据权利要求5所述的智能型热泵供热系统，其特征在于，所述蒸汽管路(31)上设置蒸汽调节阀(97)；所述蒸汽调节阀(97)与上位机(90)连接。

7.根据权利要求1所述的智能型热泵供热系统，其特征在于，所述蒸发器(54)的输入端与余热水管网(10)中的余热水来水管路(11)连接，所述蒸发器(54)的输出端与余热水管网(10)中的余热水回水管路(12)连接。

8.根据权利要求7所述的智能型热泵供热系统，其特征在于，所述余热水来水管路(11)上设置余热水循环泵(81)，所述余热水循环泵(81)与上位机(90)连接。

9.根据权利要求1-8任一项所述的智能型热泵供热系统，其特征在于，所述热用户散热器(70)所在的室内设置热用户室内温度传感器(96)；所述热用户室内温度传感器(96)与上位机(90)连接。

10.根据权利要求9所述的智能型热泵供热系统，其特征在于，所述冷凝水管路(32)与冷凝罐连接。

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