一种空气能热泵机群精准供热自动调节系统技术方案

本发明专利技术提供一种空气能热泵机群精准供热自动调节系统，其包括以下步骤：步骤S1：划定温区范围，检测室外温度，判定所属温区范围并做出热负荷需求预测；步骤S2：根据热负荷需求K温区热需求确定初始启动机组的台套数，并确定初始供水温度T初始供水和回水温度T初始回水：步骤S3：每组机组单元设定不同回水温度T设置回水温度和启停回水温度T启停回水，按照设定的启停回水温度T启停回水控制不同机组单元的启停；步骤S4：机组单元根据回水温度的变化自动增减投入运行的机组单元，系统启动时的控制策略以步骤S1和步骤S2的启动方式来控制，本发明专利技术根据实时热负荷需求，自动调配主机运行，具有精准供热、精准控制管理，节约能耗特点。节约能耗特点。节约能耗特点。

【技术实现步骤摘要】
一种空气能热泵机群精准供热自动调节系统


[0001]本专利技术涉及空气能热泵采暖
，尤其涉及一种空气能热泵机群精准供热自动调节系统。

技术介绍

[0002]近几年来北方地区“煤改电”如火如荼的开展，空气能热泵采暖环保、节能、高效、可靠、运行费用低等特点，是清洁能源采暖改造最为成功的范例，是最为靠谱的采暖技术之一。分布式空气能热泵供暖由于采取了低温增焓、喷液降温和变频等综合技术措施，使得其在严寒地区高效稳定采暖运行成为可能。即使是祖国的最北端极端低温
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35℃以下的大兴安岭地区、漠河地区均有超低温空气能热泵运行案例。实践证明超低温空气能热泵在严寒地区采暖是可行、可靠和节能的。
[0003]但是在大量的工程应用中，大多数系统以能用为准则，特别是2台及多台主机构成机群空气能热泵供热系统，对节能设计、节能运行管理往往忽视。机组配比一般是以最大热负荷值确定，也就是说机组（机群）的加热能力是以1月份最严寒的时间段的需求配比。但是从一个采暖周期的长度来看，峰值热负荷机组全开的时间并不是很长，只是说机组（机群）具备严寒采暖时间段的加热能力。采暖初期、末期环境温度高，热负荷相对较小，可能只需要其中的部分机组投入运行即可。但是在工程实践中，空气能热泵机组或者机群的启停往往只受设定的1个回水温度控制，达到停机条件同时停机；达到开机条件往往将所有机组全开。由于全部开启所有机组（机群），在采暖周期的绝大多数时间里，机组（机群）加热能力远远大于低负荷需求，造成“大马拉小车”的现象出现，机组（机群）由于供热能力强大，单次启动很短的运行时间即可满足采暖需要，造成机组频繁启停，启动电流大，不节能，结果是系统运行效率低；机组频繁启停也会引起压缩机的磨损增加，缩短压缩机的运行寿命；同时循环水泵的循环换流量是要满足所有机组正常运行匹配的，也会造成不必要的水泵循环耗能；热泵系统加热能力和实际采暖需求不匹配。
[0004]而且由于建筑热负荷从采暖周期内（120天
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190天不等）是处于变化的状态，在采暖典型日，夜间、早上、中午、办公室和民用住宅、热负荷需求也是一直处于变化状态；环境温度变化、日照、风力等因素，热负荷也是处于变化状态，但是目前的分布式空气能热泵采暖系统热源站供热系统安装完毕，空气能热泵供热量没有做到随热负荷变化而变化，而是将所有的热泵主机均处于工作状态，使得系统在低负荷需求时，出现“大马拉小车”的问题，主机启停频繁，水泵一直处于工频运行，增加了主机系统采暖耗电、水泵耗电，主机启停频繁对电网造成冲击和缩短了压缩机的运行寿命。这类粗放的没有精细化用能管理的空气能热泵采暖系统的运行能耗相对较高，采暖温度波动较大，混水问题严重会更进一步降低热泵系统的运行能效。
[0005]还有一个普遍存在的问题是，在采暖周期内热泵系统的供回水温度始终不变，不能够随热负荷变化、环境温度的变化、室温的变化而作出相应的调整，使得空气能热泵供暖系统的供热效率极其低下，要么供热温度过高，室温高于设定值，要么出现室温低于设定值
等问题。在低负荷时间内，本来供回水温度处于38℃/32℃就能满足需要，但是由于没有做到热负荷预测、供热能力预测，仍然是高温供回水，造成热泵系统运行能效下降（供水温度每提高1℃，热泵能效下降2%
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3%，意味着增加耗电2%
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3%），这种空气能热泵粗放供热形式的最后表现的结果是运行费用高，空气能热泵的故障率高，无效采暖热损耗增加。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是提供一种按需供热、精准控制管理、节约能耗的空气能热泵机群精准供热自动调节系统。
[0007]为解决上述技术问题本专利技术所采取的技术方案是：一种空气能热泵机群精准供热自动调节系统，其包括以下步骤：步骤S1：划定温区范围，检测室外温度，判定所属温区范围并做出热负荷需求预测；按照环境温度划区和进行温区热负荷预测，在采暖周期范围内将环境温度T环境以每间隔一定温度划分温度区间T温区范围，检测室外环境温度T环境，根据检测的环境温度T环境数值判断所属采暖时间内温区范围T温区范围，并结合T温区范围计算出热负荷需求K温区热需求；步骤S2：根据热负荷需求K温区热需求确定初始启动机组的台套数，并确定初始供水温度T初始供水和回水温度T初始回水：将空气能热泵机群划分成不同的机组单元，按照T环境所属T温区范围，并按照预设的T温区范围对应的单台机组单元空气能热泵工况制热量K单台热泵工况制热量进行匹配，并依据热负荷需求K温区热需求等于热泵机组供热能力K温区热供给的原则，确定初步启动机组单元的数量，根据按照T环境所属T温区范围，并结合进回水的流量初步确定初始供水温度T初始供水和回水温度T初始回水；步骤S3：每组机组单元设定不同的回水温度T设置回水温度，每组机组单元的回水温度T设置回水温度之间设置预设可调的温度差，为不同机组单元设置不同启停回水温度T启停回水，按照设定的启停回水温度T启停回水控制不同机组单元的启停，当热负荷发生变化时，实时回水温度T实际回水也会发生变化，机组单元根据回水温度的变化自动增加或者减少投入运行的的机组单元；步骤S4： 系统启动时的控制策略以步骤S1和步骤S2的启动方式来控制，即当不同的机组单元全部停止工作后，系统启动时的控制策略以步骤S1和步骤S2的启动方式来控制，当有一组机组单元仍在工作时，控制策略以步骤S3的方式来控制。
[0008]进一步的，所述步骤S3中控制策略分为两个阶段，当低热负荷阶段，回水温度T实际回水升高较快，当达到某一机组单元的T启停回水设定停止水温且达到设定时间后，系统自动停止该机组单元的运行，随着采暖回水温度T实际回水的继续升高，仅保留其中的最少机组投入运行以满足采暖实际需求即可，直到回水温度高于第一组机组单元设置回水温度T设置回水温度，系统全部停机。
[0009]进一步的，所述步骤S3中，当处于热负荷高的阶段，回水温度降低较快，达到某一机组单元的T启停回水设定启动水温且达到设定时间后，系统自动加载机组单元投入运行，当处于峰值采暖热负荷阶段，加载机组单元投入运行，直到加载完毕全部机组单元。
[0010]进一步的，步骤S1和步骤S2中，结合T温区范围匹配热负荷需求K温区热需求的过程为，结合所属T温区范围，匹配得出空气能热泵在此温区T温区范围内的制热量的K单台热
泵工况制热量，得出需要投入运行的空气能主机单元数量N运行主机单元，在此环境温区T温区范围内热泵机组供热能力K温区热供给和实时需求热负荷K温区热需求需求相一致，做到热泵系统实际供热满足实际需求高效运行、系统精准供热。
[0011]进一步的，所述步骤S1中，温度区间T温区范围的间隔温度为4
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6℃。
[0012]进一步的，所述步骤S3中，预设可调的温度差为1
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3℃。
[0013]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术针对目前分布式空气能热泵采暖系统的粗放管理，采暖费用高，“大马拉小车”等问题，采取了热负荷预测、精准供热等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空气能热泵机群精准供热自动调节系统，其特征在于，其包括以下步骤：步骤S1：划定温区范围，检测室外温度，判定所属温区范围并做出热负荷需求预测；按照环境温度划区和进行温区热负荷预测，在采暖周期范围内将环境温度T环境以每间隔一定温度划分温度区间T温区范围，检测室外环境温度T环境，根据检测的环境温度T环境数值判断所属采暖时间内的温区范围T温区范围，并结合T温区范围计算出热负荷需求K温区热需求；步骤S2：根据热负荷需求K温区热需求确定启动机组的台套数，并确定初始供水温度T初始供水和回水温度T初始回水：将空气能热泵机群划分成不同的机组单元，按照T环境所属T温区范围，并按照预设的T温区范围对应的单台机组单元空气能热泵工况制热量K单台热泵工况制热量进行匹配，并依据热负荷需求K温区热需求匹配温区范围内热泵机组供热能力K温区热供给的原则，确定运行启动机组单元数量，并根据所属T温区范围确定环境温区内的供水温度T初始供水和回水温度T初始回水；步骤S3：每组机组单元设定不同的回水温度T设置回水温度，每组机组单元的回水温度T设置回水温度之间设置预设可调的温度差，为不同的机组单元设置不同的启停回水温度T启停回水，依据不同的热泵各单元设置供回水温度T设置回水温度/T设置回水温度，根据热泵供热单元设置梯级依次递减原则；按照设定的启停回水温度T启停回水控制不同机组单元的启停，当热负荷发生变化时，实时回水温度T实际回水也会发生变化，机组单元根据回水温度的变化自动增加或者减少投入运行的的机组单元；步骤S4：系统启动时的控制策略以步骤S1和步骤S2的启动方式来控制，即当不同的机组单元全部停止工作后，系统启动时的控制策略以步骤S1和步骤S2的启动方式来控制，当有一组机组单元仍在工作时，控制策略...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文虎，李天普，
申请(专利权)人：山东福德新能源设备有限公司，
类型：发明
国别省市：