一种北方严寒地区冬季地热多能互补热泵供暖系统及方法技术方案

本发明专利技术属于供暖技术领域，公开了一种北方严寒地区冬季地热多能互补热泵供暖系统及方法，北方严寒地区冬季地热多能互补热泵供暖系统包括：风力供电模块、太阳能集热模块、中央控制模块、地热抽取模块、热泵参数设置模块、加热模块、热泵故障诊断模块、预警通知模块、热泵除尘模块、供暖模块、温度监测模块、数据存储模块、显示模块。本发明专利技术通过提供的热泵故障诊断模块无需每次根据特征图谱进行分析、计算以确定故障检测结果，热泵故障的检测效率较高；同时，通过提供的热泵除尘模块利用热泵的运行参数来判断热泵换热器是否存在尘埃堆积，从而触发除尘操作，并对除尘操作中风机的运行频率进行修正，从而保证除尘效果，提升热泵换热效率。

【技术实现步骤摘要】
一种北方严寒地区冬季地热多能互补热泵供暖系统及方法
本专利技术属于供暖
，尤其涉及一种北方严寒地区冬季地热多能互补热泵供暖系统及方法。
技术介绍
在当前能源供应趋紧、环境保护要求不断提高的形势下，人们在不断地寻求既节能又环保的新能源，热泵就是新能源的一种。由于热泵能实现把低温热能输送至高温热能的功能，可大量利用自然资源和余热资源中的热量。热泵从周围环境吸取热量，并把它传递给被加热对象(温度较高物体)，其原理与制冷机相同，都是按热机的逆循环工作，只是工作温度范围不同。热泵的驱动能源包括燃料能和电能、热能和机械能。由内燃机、燃气轮机驱动，有明显的节能效果。随着核电站的发展，以单相、三相交流电驱动旋转式压缩机(小型热泵)或离心式压缩机(大型热泵)，将逐渐普及。也可用集中供热工种中热能，蒸汽轮机驱动等。按热泵的驱动方式，分为4种：机械压缩式，通过消耗机械能驱动压缩机完成热力循环达到热能的转移；蒸气喷射式，蒸气在喷射器中消耗热能并取低温热源热量供热；吸收式，通过吸收器消耗热能完成热能转移；温差电热式，又称为热电势泵或珀尔帖热泵，是基于珀尔帖效应原理，pn结电偶消耗电能完成热能转移。热泵可回收100℃以下的废热，是高效利用低温热能的节能设备，现已应用在采暖、空调、烘干、除湿、干燥等方面。然而，现有北方严寒地区冬季地热多能互补热泵供暖系统对热泵故障的诊断效率不高；同时，不能有效的对热泵进行除尘。综上所述，现有技术存在的问题及缺陷是：现有北方严寒地区冬季地热多能互补热泵供暖系统对热泵故障的诊断效率不高；同时，不能有效的对热泵进行除尘。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种北方严寒地区冬季地热多能互补热泵供暖系统及方法。本专利技术是这样实现的，一种北方严寒地区冬季地热多能互补热泵供暖方法，所述北方严寒地区冬季地热多能互补热泵供暖方法包括以下步骤：步骤一，通过风力供电模块利用风力发电机将风能转化为电能，为所述北方严寒地区冬季地热多能互补热泵供暖系统进行供电，并通过电热水器利用所述电能产生热能，将热量储存于蓄热水箱内的热水中。步骤二，通过太阳能集热模块利用太阳能集热器将所收集的太阳辐射热量储存于集热器自带水箱和蓄热水箱内的热水中。步骤三，通过中央控制模块利用中央处理器控制所述北方严寒地区冬季地热多能互补热泵供暖系统各个模块正常工作。步骤四，通过地热抽取模块利用水泵抽取地下热水；通过热泵参数设置模块利用参数设置程序设置热泵参数；通过加热模块利用热泵对抽取的地下热水进行循环加热。步骤五，通过热泵故障诊断模块利用故障诊断电路获取终端发送的特征图谱，所述特征图谱根据待检测热泵的运行信号转换得到，且所述特征图谱至少包括所述待检测热泵的时域、频域、轴心轨迹和轴位移中的至少一种图谱。步骤六，通图像增强程序对图谱进行增强处理；根据所述特征图谱确定所述待检测热泵运行时的特征数据；获取所述待检测热泵的基本参数。步骤七，根据所述待检测热泵的基本参数在预先存储了各种热泵的故障分析数据的云端数据库中定位故障分析数据范围，所述云端数据库中每种热泵下的故障分析数据与故障特征数据是对应存储的。步骤八，在所述故障分析数据范围内查找与所述特征数据匹配的故障分析数据，根据特征数据中的故障数据确定匹配的故障分析数据；将与所述特征数据匹配的故障分析数据作为故障检测结果返回至终端，对热泵故障进行诊断。步骤九，通过预警通知模块利用声光预警装置对热泵故障进行预警通知；通过热泵除尘模块利用热泵监测设备获取热泵的运行参数，并判断所述运行参数是否符合预设条件；所述热泵的运行参数包括压缩机排气压力、压缩机吸气压力、压缩机电流中的至少一个。步骤十，在所述运行参数符合预设条件后，触发执行除尘操作；利用除尘机构基于预设修正策略对风机的运行频率进行修正，得到修正后的运行频率；并控制所述风机按照修正后的运行频率运行，对热泵进行除尘操作。步骤十一，通过供暖模块利用供暖系统管道利用不同途径获取到的热水进行供暖操作，并通过温度监测模块利用温度传感器对供暖的温度进行实时监测。步骤十二，当供暖温度超出预设阈值时，温度传感器发送温控请求至中央处理器；中央处理器在接收到调温请求时，根据预设的单位时间调温值对所述供暖系统执行调温操作。步骤十三，在检测到所述供暖系统的实时温度调节至达到预设调节温度阈值时，控制停止所述调温操作，以使所述供暖系统与所述变温腔执行换气操作。步骤十四，在自停止所述调温操作时刻起经过预设时长后，再次执行所述调温操作，以使所述实时温度与所述变温腔的温度趋于相同；其中，所述调温操作包括降温操作与升温操作。步骤十五，通过数据存储模块利用存储器存储热泵参数、故障诊断结果以及预警通知；通过显示模块利用显示器显示热泵参数、故障诊断结果以及预警通知的实时数据。进一步，步骤八中，所述将与所述特征数据匹配的故障分析数据作为故障检测结果返回给所述终端的方法，包括：(I)通过模糊查询或神经网络计算，确定部分与所述特征数据匹配的故障分析数据；(II)计算所述故障分析数据的匹配度指标，以使终端将每个故障检测结果按照所述每个故障检测结果中的匹配度指标进行排列，根据排列结果显示所述每个故障检测结果；(III)获取所述终端发送的故障确认结果对应的故障分析数据及特征图谱；将所述故障确认结果对应的故障分析数据与特征图谱存储至所述云端数据库中。进一步，步骤九中，所述判断所述运行参数是否符合预设条件的方法，包括：确定热泵处于制冷模式或制热模式；如果热泵处于制冷模式，则判断所述运行参数中的至少之一是否高于该参数对应的阈值，如果是，判定所述运行参数符合预设条件；如果热泵处于制热模式，则判断所述运行参数中的至少之一是否低于该参数对应的阈值，如果是，判定所述运行参数符合预设条件。进一步，步骤十中，所述基于预设修正策略对风机的运行频率进行修正，得到修正后的运行频率的方法，包括：基于预设修正策略确定频率修正值；通过计算得到修正后的运行频率：修正后的运行频率＝预设初始频率+所述频率修正值；其中，首次除尘操作中风机的运行频率为预设初始频率。进一步，所述基于预设修正策略确定频率修正值，包括：根据当前除尘操作与前一次除尘操作的间隔时间，确定频率修正值；其中，所述间隔时间越长，所述频率修正值越小。进一步，所述基于预设修正策略确定频率修正值，包括：确定当前除尘操作是热泵开机启动后的第几次除尘操作；根据除尘操作的次数，确定与其对应的频率修正值；其中，所述次数越多，所述频率修正值越大。进一步，步骤十四中，所述在自停止所述调温操作时刻起经过预设时长后，再次执行所述调温操作的方法，包括：(1)在经过所述预设时长后，检测所述实时温度的第一变化量；(2)根据所述第一变化量确定第二单位时间调温值；(3)根据所述第二单位时间调温值执行所述调温操作，直到达到所述预设调节温度阈值。...

【技术保护点】
1.一种北方严寒地区冬季地热多能互补热泵供暖方法，其特征在于，所述北方严寒地区冬季地热多能互补热泵供暖方法包括以下步骤：/n步骤一，通过风力供电模块利用风力发电机将风能转化为电能，为所述北方严寒地区冬季地热多能互补热泵供暖系统进行供电，并通过电热水器利用所述电能产生热能，将热量储存于蓄热水箱内的热水中；/n步骤二，通过太阳能集热模块利用太阳能集热器将所收集的太阳辐射热量储存于集热器自带水箱和蓄热水箱内的热水中；/n步骤三，通过中央控制模块利用中央处理器控制所述北方严寒地区冬季地热多能互补热泵供暖系统各个模块正常工作；/n步骤四，通过地热抽取模块利用水泵抽取地下热水；通过热泵参数设置模块利用参数设置程序设置热泵参数；通过加热模块利用热泵对抽取的地下热水进行循环加热；/n步骤五，通过热泵故障诊断模块利用故障诊断电路获取终端发送的特征图谱，所述特征图谱根据待检测热泵的运行信号转换得到，且所述特征图谱至少包括所述待检测热泵的时域、频域、轴心轨迹和轴位移中的至少一种图谱；/n步骤六，通图像增强程序对图谱进行增强处理；根据所述特征图谱确定所述待检测热泵运行时的特征数据；获取所述待检测热泵的基本参数；/n步骤七，根据所述待检测热泵的基本参数在预先存储了各种热泵的故障分析数据的云端数据库中定位故障分析数据范围，所述云端数据库中每种热泵下的故障分析数据与故障特征数据是对应存储的；/n步骤八，在所述故障分析数据范围内查找与所述特征数据匹配的故障分析数据，根据特征数据中的故障数据确定匹配的故障分析数据；将与所述特征数据匹配的故障分析数据作为故障检测结果返回至终端，对热泵故障进行诊断；/n步骤九，通过预警通知模块利用声光预警装置对热泵故障进行预警通知；通过热泵除尘模块利用热泵监测设备获取热泵的运行参数，并判断所述运行参数是否符合预设条件；所述热泵的运行参数包括压缩机排气压力、压缩机吸气压力、压缩机电流中的至少一个；/n步骤十，在所述运行参数符合预设条件后，触发执行除尘操作；利用除尘机构基于预设修正策略对风机的运行频率进行修正，得到修正后的运行频率；并控制所述风机按照修正后的运行频率运行，对热泵进行除尘操作；/n步骤十一，通过供暖模块利用供暖系统管道利用不同途径获取到的热水进行供暖操作，并通过温度监测模块利用温度传感器对供暖的温度进行实时监测；/n步骤十二，当供暖温度超出预设阈值时，温度传感器发送温控请求至中央处理器；中央处理器在接收到调温请求时，根据预设的单位时间调温值对所述供暖系统执行调温操作；/n步骤十三，在检测到所述供暖系统的实时温度调节至达到预设调节温度阈值时，控制停止所述调温操作，以使所述供暖系统与所述变温腔执行换气操作；/n步骤十四，在自停止所述调温操作时刻起经过预设时长后，再次执行所述调温操作，以使所述实时温度与所述变温腔的温度趋于相同；其中，所述调温操作包括降温操作与升温操作；/n步骤十五，通过数据存储模块利用存储器存储热泵参数、故障诊断结果以及预警通知；通过显示模块利用显示器显示热泵参数、故障诊断结果以及预警通知的实时数据。/n...

【技术特征摘要】
1.一种北方严寒地区冬季地热多能互补热泵供暖方法，其特征在于，所述北方严寒地区冬季地热多能互补热泵供暖方法包括以下步骤：
步骤一，通过风力供电模块利用风力发电机将风能转化为电能，为所述北方严寒地区冬季地热多能互补热泵供暖系统进行供电，并通过电热水器利用所述电能产生热能，将热量储存于蓄热水箱内的热水中；
步骤二，通过太阳能集热模块利用太阳能集热器将所收集的太阳辐射热量储存于集热器自带水箱和蓄热水箱内的热水中；
步骤三，通过中央控制模块利用中央处理器控制所述北方严寒地区冬季地热多能互补热泵供暖系统各个模块正常工作；
步骤四，通过地热抽取模块利用水泵抽取地下热水；通过热泵参数设置模块利用参数设置程序设置热泵参数；通过加热模块利用热泵对抽取的地下热水进行循环加热；
步骤五，通过热泵故障诊断模块利用故障诊断电路获取终端发送的特征图谱，所述特征图谱根据待检测热泵的运行信号转换得到，且所述特征图谱至少包括所述待检测热泵的时域、频域、轴心轨迹和轴位移中的至少一种图谱；
步骤六，通图像增强程序对图谱进行增强处理；根据所述特征图谱确定所述待检测热泵运行时的特征数据；获取所述待检测热泵的基本参数；
步骤七，根据所述待检测热泵的基本参数在预先存储了各种热泵的故障分析数据的云端数据库中定位故障分析数据范围，所述云端数据库中每种热泵下的故障分析数据与故障特征数据是对应存储的；
步骤八，在所述故障分析数据范围内查找与所述特征数据匹配的故障分析数据，根据特征数据中的故障数据确定匹配的故障分析数据；将与所述特征数据匹配的故障分析数据作为故障检测结果返回至终端，对热泵故障进行诊断；
步骤九，通过预警通知模块利用声光预警装置对热泵故障进行预警通知；通过热泵除尘模块利用热泵监测设备获取热泵的运行参数，并判断所述运行参数是否符合预设条件；所述热泵的运行参数包括压缩机排气压力、压缩机吸气压力、压缩机电流中的至少一个；
步骤十，在所述运行参数符合预设条件后，触发执行除尘操作；利用除尘机构基于预设修正策略对风机的运行频率进行修正，得到修正后的运行频率；并控制所述风机按照修正后的运行频率运行，对热泵进行除尘操作；
步骤十一，通过供暖模块利用供暖系统管道利用不同途径获取到的热水进行供暖操作，并通过温度监测模块利用温度传感器对供暖的温度进行实时监测；
步骤十二，当供暖温度超出预设阈值时，温度传感器发送温控请求至中央处理器；中央处理器在接收到调温请求时，根据预设的单位时间调温值对所述供暖系统执行调温操作；
步骤十三，在检测到所述供暖系统的实时温度调节至达到预设调节温度阈值时，控制停止所述调温操作，以使所述供暖系统与所述变温腔执行换气操作；
步骤十四，在自停止所述调温操作时刻起经过预设时长后，再次执行所述调温操作，以使所述实时温度与所述变温腔的温度趋于相同；其中，所述调温操作包括降温操作与升温操作；
步骤十五，通过数据存储模块利用存储器存储热泵参数、故障诊断结果以及预警通知；通过显示模块利用显示器显示热泵参数、故障诊断结果以及预警通知的实时数据。


2.如权利要求1所述的北方严寒地区冬季地热多能互补热泵供暖方法，其特征在于，步骤八中，所述将与所述特征数据匹配的故障分析数据作为故障检测结果返回给所述终端的方法，包括：
(I)通过模糊查询或神经网络计算，确定部分与所述特征数据匹配的故障分析数据；
(II)计算所述故障分析数据的匹配度指标，以使终端将每个故障检测结果按照所述每个故障检测结果中的匹配度指标进行排列，根据排列结果显示所述每个故障检测结果；
(III)获取所述终端发送的故障确认结果对应的故障分析数据及特征图谱；将所述故障确认结果对应的故障分析数据与特征图谱存储至所述云端数据库中。


3.如权利要求1所述的北方严寒地区冬季地热多能互补热泵供暖方法，其特征在于，步骤九中，所述判断所述运行参数是否符合预设条件的方法，包括：
确定热泵处于制冷模式或制热模式；
如果热泵处于制冷模式，则判断所述运行参数中的至少之一是否高于该参数对应的阈值，如果是，判定所述运行参数符合预设条件；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：武强，牛力群，史俊斌，包福利，吕云强，
申请(专利权)人：内蒙古星空能源发展有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15