多级串联热泵系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了多级串联热泵系统及其控制方法，多级串联热泵系统包括：用户侧换热管、与用户侧换热管换热的至少两个热泵机组、控制热泵机组运行工况的控制模块。控制方法包括检测用户侧的回水温度Th和出水温度Tc，计算回水温度Th和出水温度Tc之间相差的实际温差△T，根据实际温差△T和/或回水温度Th单独控制热泵系统中各级机组的运行工况。本发明专利技术根据温度数据单独控制热泵系统中各级机组的运行工况，使各级机组的均衡使用，提高系统运行能效。

Multistage series heat pump system and its control method

【技术实现步骤摘要】
多级串联热泵系统及其控制方法
本专利技术涉及热泵机组
，尤其涉及多级串联热泵系统及其控制方法。
技术介绍
水地源热泵系统具有用户侧换热设备和热泵机组等，其利用水与地能进行冷热交换来作为地源热泵的冷热源，冬季把地能中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地能为“热源”；夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地能为“冷源”。由于水地源热泵系统通常是利用中深层地热资源作为热泵机组的热源，热源侧进出水温差可以采用大温差设置，即热泵机组可以采用串联系统，以增大热源侧进出水温差。目前多级串联的热泵系统采用所有机组同开同停的控制方式，在负荷较低的情况下，整个热泵系统的机组启停比较频繁，各级机组及整个系统的能效较低，且对热泵系统的使用寿命有较大影响。因此，如何设计能有效提高系统运行能效的多级串联热泵系统及其控制方法是业界亟待解决的技术问题。
技术实现思路
为了解决现有机组同开同停导致系统能效低的缺陷，本专利技术提出多级串联热泵系统及其控制方法。本专利技术采用的技术方案是，设计多级串联热泵系统的控制方法，包括：检测用户侧的回水温度Th和出水温度Tc，计算回水温度Th和出水温度Tc之间相差的实际温差△T，根据实际温差△T和/或回水温度Th单独控制热泵系统中各级机组的运行工况。优选的，在预设时长内连续检测用户侧的回水温度Th和出水温度Tc，实际温差△T为预设时长内回水温度Th和出水温度Tc之间相差的温差平均值。在热泵系统处于制热模式下，根据实际温差△T和/或回水温度Th控制热泵系统中各级机组的运行状态包括：将实际温差△T与预设温度范围进行比较；当实际温差△T高于预设温度范围时，判断回水温度Th是否大于或等于预设回水阈值，若是则热泵系统保持当前运行工况，否则热泵系统加大换热量；当实际温差△T低于预设温度范围时，判断回水温度Th是否大于预设回水阈值，若是则热泵系统减小换热量，否则热泵系统保持当前运行工况；当实际温差△T处于预设温度范围之内时，热泵系统保持当前运行工况。在热泵系统处于制冷模式下，根据实际温差△T和/或回水温度Th控制热泵系统中各级机组的运行状态包括：将实际温差△T与预设温度范围进行比较；当实际温差△T高于预设温度范围时，判断回水温度Th是否小于或等于预设回水阈值，若是则所述热泵系统保持当前运行工况，否则所述热泵系统加大换热量；当实际温差△T低于预设温度范围时，判断回水温度Th是否小于预设回水阈值，若是则所述热泵系统减小换热量，否则所述热泵系统保持当前运行工况；当实际温差△T处于预设温度范围之内时，热泵系统保持当前运行工况。优选的，热泵系统加大换热量包括：判断热泵系统中的机组是否全部开启，若是则各级机组的压缩机加载运行，否则增加机组的开启数量。其中，增加机组的开启数量包括：将未开启的机组按照压缩机累计运行时间由长至短排序，开启压缩机累计运行时间最短的机组。优选的，热泵系统减小换热量包括：判断热泵系统中开启的机组是否超过1台，若是则减少机组的开启数量，否则开启的机组的压缩机卸载运行。其中，减少机组的开启数量包括：在开启的机组中筛选出压缩机连续运行时间符合预设时间范围的待定机组，将待定机组按照压缩机累计运行时间由长至短排序，关闭压缩机累计运行时间最长的待定机组。本专利技术还提出了多级串联热泵系统，包括：用户侧换热管、与用户侧换热管换热的至少两个热泵机组、控制热泵机组运行工况的控制模块，控制模块采用上述的控制方法，回水温度Th为用户侧换热管的进水口温度，出水温度Tc为用户侧换热管的出水口温度。与现有技术相比，本专利技术通过检测用户侧的回水温度Th和出水温度Tc，根据温度数据单独控制热泵系统中各级机组的运行工况，均衡各级热泵机组开机频率，使串联的各级机组开机频率保持基本一致，各级机组的均衡使用能提高系统运行能效并延长热泵系统的寿命，另外在负荷较低的情况下，不会出现系统频繁启停的现象。附图说明下面结合实施例和附图对本专利技术进行详细说明，其中：图1是本专利技术中多级串联热泵系统的结构示意图；图2是本专利技术中控制方法的流程示意图。具体实施方式本专利技术提出控制方法尤其适合用在多级串联热泵系统上，包括：控制模块、用户侧换热管及至少两个热泵机组，热泵机组串联连接并与用户侧换热管换热，水从用户侧换热管的进水口进入后，依次经过各热泵机组加热，再从用户侧换热管的出水口流出。用户侧换热管的进水口和出水口均设有温度检测装置，进水口的温度检测装置用于检测回水温度Th，出水口的温度检测装置用于检测出水温度Tc，控制模块接收温度检测装置的检测温度，并根据检测温度单独控制热泵系统中各机组的运行工况。以图1所示热泵系统为例，三台水地源热泵机组相串联，负荷率较高时（60%以上），三台机组同时开启，才能使回水温度Th、出水温度Tc保持在其所需的温度参数阈值范围内。负荷率处于中间时（60%~30%），只需开两台机组，用户侧换热温差即可达到，回水温度Th、出水温度Tc保持在其所需的温度参数阈值范围内。负荷率较低时（30%以下），仅需开启其一台机组，即可达到用户侧换热温差，且控制机组开启台数，可使单台机组保持在较高负荷率下，提高系统运行能效。如图2所示，本专利技术的控制方法包括：步骤1、检测用户侧的回水温度Th和出水温度Tc；步骤2、计算回水温度Th和出水温度Tc之间相差的实际温差△T，实际温差△T等于回水温度Th减出水温度Tc的绝对值；步骤3、根据实际温差△T和/或回水温度Th控制热泵系统中各机组的运行工况。需要说明的是，步骤1中检测温度的动作每隔预设时间进行一次，每次检测持续预设时长，预设时长的取值范围不少于60S，即在预设时长内连续检测用户侧的回水温度Th和出水温度Tc。步骤2中实际温差△T为预设时长内回水温度Th和出水温度Tc之间相差的温差平均值，回水温度Th为预设时长内回水温度Th的平均值。当然，实际温差△T和回水温度Th也可以选择其他常见方式取用，预设时长也可以根据实际情况设计，本专利技术对此不作限制。以下分别对热泵系统处于制热模式和制冷模式的步骤3实施流程分别进行说明。在热泵系统处于制热模式下，将实际温差△T与预设温度范围进行比较，有以下三种情况：第一种，当实际温差△T高于预设温度范围时，判断回水温度Th是否大于或等于预设回水阈值，若是则热泵系统保持当前运行工况，否则热泵系统加大换热量。在优选实施例中，热泵系统加大换热量的方法如下，判断热泵系统中的机组是否全部开启，若是则各机组的压缩机加载运行，否则增加机组的开启数量，更具体的说，增加机组的开启数量包括：将未开启的机组按照压缩机累计运行时间由长至短排序，开启压缩机累计运行时间最短的机组，此设计的作用使系统各级机组均衡使用，提高系统运行能效。第二种，当实际温差△T低于预设温度范围时，判断回水温度Th是否大于预设回水阈值，若是则热泵系统减小换热量，否则热泵系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多级串联热泵系统的控制方法，其特征在于，包括：检测用户侧的回水温度Th和出水温度Tc，计算所述回水温度Th和出水温度Tc之间相差的实际温差△T，根据实际温差△T和/或回水温度Th单独控制所述热泵系统中各级机组的运行工况。/n

【技术特征摘要】
1.一种多级串联热泵系统的控制方法，其特征在于，包括：检测用户侧的回水温度Th和出水温度Tc，计算所述回水温度Th和出水温度Tc之间相差的实际温差△T，根据实际温差△T和/或回水温度Th单独控制所述热泵系统中各级机组的运行工况。


2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在预设时长内连续检测所述用户侧的回水温度Th和出水温度Tc，所述实际温差△T为所述预设时长内回水温度Th和出水温度Tc之间相差的温差平均值。


3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述热泵系统处于制热模式下，所述根据实际温差△T和/或回水温度Th控制热泵系统中各级机组的运行状态包括：
将实际温差△T与预设温度范围进行比较；
当实际温差△T高于预设温度范围时，判断回水温度Th是否大于或等于预设回水阈值，若是则所述热泵系统保持当前运行工况，否则所述热泵系统加大换热量；
和/或当实际温差△T低于预设温度范围时，判断回水温度Th是否大于预设回水阈值，若是则所述热泵系统减小换热量，否则所述热泵系统保持当前运行工况。


4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述热泵系统处于制冷模式下，所述根据实际温差△T和/或回水温度Th控制热泵系统中各级机组的运行状态包括：
将实际温差△T与预设温度范围进行比较；
当实际温差△T高于预设温度范围时，判断回水温度Th是否小于或等于预设回水阈值，若是则所述热泵系统保持当前运行工况，否则所述热泵系统加大换热量；
和/或当实际温差△T低于预设温度范围时，判断回水温度Th是否小于预设回水阈值，若是则所述热泵系统减小换热量，否则所述热泵系统保持当前运行...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宏波，张雪，张锐，韦湘云，陈述略，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44