變頻空氣源熱泵冷水機組及其並聯控制方法與流程

2023-10-22 02:42:29 3

1.本發明涉及熱泵技術領域，具體為一種變頻空氣源熱泵冷水機組及其並聯控制方法。


背景技術：

2.變頻空氣源熱泵冷水機組中，在機組運行期間，整個並聯繫統內單臺機組，各機組統一控制運行頻率，出現不降頻先停機問題；在部分機組水溫達溫時即直接卸載全部機組，而導致可能存在部分機組未達到設定溫度，但是機組的能力輸出剛好與能耗平衡，即使機組開啟最大輸出也只能維持水溫不降也不升，因而出現並聯繫統中有機組停機但是一直不達溫情況；另一方面，為了達到設定溫度，導致壓縮機重新開啟，由此帶來壓縮機頻繁啟停，縮短壓縮機使用壽命，影響整個系統的使用壽命。
3.另外，在並聯繫統的開機程序中，通常在開機時就直接確定開啟機組臺數，而水系統的機組無法直接通過水溫差反應末端具體需求，從而導致部分機組應開啟而未開啟，對系統需求產生誤判。


技術實現要素：

4.針對以上問題，本發明提供了一種變頻空氣源熱泵冷水機組及其並聯控制方法，各個子機組獨立控制自身的運行頻率，而防止出現不降頻先停機問題，大大提高整個系統的能源效率，實現節能的目的。另外，在卸載程序中判斷是否有開機加載需求，保證了機組能力足夠的前提下能達到所需水溫的要求，滿足使用需求。
5.本發明提供一種變頻空氣源熱泵冷水機組的並聯控制方法，變頻空氣源熱泵冷水機組包括並聯設置的多個子機組，並聯控制方法包括以下步驟：
6.設定各個子機組的設定水溫，並獲取變頻空氣源熱泵冷水機組的總出水水溫；
7.根據變頻空氣源熱泵冷水機組的運行模式，判斷總出水水溫是否滿足第一卸載條件，若滿足，則控制運行頻率最低的子機組執行卸載動作；第一卸載條件為：在制熱/生活熱水模式下，總出水水溫≥設定水溫-(子機組開啟臺數-第一預設值)；在製冷模式下：總出水水溫≤設定水溫+(子機組開啟臺數-第二預設值)；
8.實時獲取總出水水溫，並判斷總出水水溫是否滿足第二卸載條件，若是，則控制運行頻率最低的子機組執行卸載動作；
9.實時判斷總出水水溫是否滿足開機加載條件，若滿足，則控制執行卸載動作的子機組中累計運行時長最短的第一臺子機組執行開機加載動作；
10.每間隔規定時長判斷總出水水溫是否滿足開機加載條件，若滿足，則控制執行開機加載動作，執行開機加載動作的子機組的停機按非並聯模式下的條件停機。
11.本發明根據子機組是否滿足第一卸載條件判斷是否需要卸載子機組，以及根據子機組是否滿足第二卸載條件判斷是否需要進一步卸載子機組，即根據實時獲得的總出水水溫以及總出水水溫變化情況實時調整子機組的卸載數量並根據總出水水溫調整機組的運
行，提高了機組運行的高效性，達到節能的目的，各個子機組獨立控制自身的運行頻率，而防止出現不降頻先停機問題，大大提高整個系統的能源效率，進一步實現節能的目的。另外，判斷是否有開機加載需求，能夠避免並聯機組中出現有子機組停機但是水溫不達溫的情況，保證了機組運行的穩定性和可靠性，同時保證了機組能力足夠的前提下能達到所需水溫的要求，滿足使用需求；執行開機加載動作的子機組的停機按非並聯模式下的條件停機，能夠防止卸載同一臺子機組，導致該子機組短時間內頻繁啟停，提高子機組的使用壽命。
12.本發明的可選技術方案中，開機加載條件為：在制熱/生活熱水模式下，總出水水溫是否不高於設定水溫，且總出水水溫在第一預設時間段內是否上升，若總出水水溫不高於設定水溫，且總出水水溫在第一預設時間段內未上升，則控制執行卸載動作的子機組中累計運行時長最短的第一臺子機組執行開機加載動作；
13.在製冷模式下，總出水水溫是否不低於設定水溫，且總出水水溫在第二預設時間段內是否下降，若總出水水溫不低於設定水溫，且總出水水溫在第二預設時間段內未下降，則控制執行卸載動作的子機組中累計運行時長最短的第一臺子機組執行開機加載動作。
14.根據該技術方案，在卸載過程中，通過判斷總出水水溫是否滿足需求，並在不滿足需求時，對執行卸載動作的子機組中累計運行時長最短的第一臺子機組執行開機加載動作，能夠提高機組的輸出能力，使得總出水水溫滿足用戶需求水溫。
15.本發明的可選技術方案中，第二卸載條件為：在制熱/生活熱水模式下，總出水水溫上升第一規定溫度；在製冷模式下：總出水水溫下降第二規定溫度。
16.根據該技術方案，在不同模式下，總出水水溫上升或下降規定溫度即卸載運行頻率最低的子機組，在提高能效的基礎上減少了能源浪費，達到了節能的目的。
17.本發明的可選技術方案中，還包括：判斷總出水水溫是否滿足最高水溫/最低水溫限制條件，若不滿足，則達溫停機處理。
18.根據該技術方案，能夠將機組水溫控制在合理區間，提高使用的舒適性以及機組運行的可靠性。
19.本發明的可選技術方案中，還包括判斷子機組是否滿足關機停機/達溫停機條件，若滿足，則按照子機組的累積運行時長每間隔規定時長依次卸載一臺子機組。
20.本發明的可選技術方案中，還包括開機控制邏輯：根據變頻空氣源熱泵冷水機組的運行模式，判斷總出水水溫是否滿足第一開機條件，若滿足，則開啟停機狀態下累積運行時長最短的子機組；每間隔第一規定時長獲取總出水水溫，並間隔第二規定時長判斷相鄰時間間隔總出水水溫的差值是否滿足第二開機條件，若滿足，則開啟停機狀態下累積運行時長最短的子機組；若不滿足，則不開啟子機組。
21.根據該技術方案，在滿足開機需求後，通過實時獲取總出水水溫，以及判斷總出水水溫的溫差是否滿足第二開機條件，能夠根據機組的需求實時調整子機組的開啟數量，提高機組開啟臺數的準確性。進一步地，通過間隔規定時長判斷是否開機以及在開機前判斷總出水水溫上升/下降幅度，從而判斷機組是否能快速滿足設定水溫需求，來判斷是否繼續開啟機組，避免誤判需求以及避免子機組的啟停頻繁，從而保證子機組中壓縮機的使用壽命，減少能源浪費。
22.本發明的可選技術方案中，第一開機條件為：在制熱/生活熱水模式下，總出水水
溫≤設定水溫與第三預設值的差值；在製冷模式下，總出水水溫≥設定水溫與第四預設值的和；
23.第二開機條件為：在制熱/生活熱水模式下，總出水水溫≤設定水溫與第三預設值的差值，且總出水水溫的差值≤第一溫度閾值；在製冷模式下，總出水水溫≥設定水溫與第四預設值的和，且總出水水溫的差值≥第二溫度閾值。
24.根據該技術方案，在制熱/生活熱水模式下，總出水水溫低於設定水溫，以及總出水水溫上升幅度小，在製冷模式下，總出水水溫高於設定溫度以及總出水水溫下降幅度小時，執行開機加載動作，能夠提高機組的輸出能力，使得總出水水溫以及總出水水溫上升/下降速率能夠滿足用戶需求。
25.本發明的可選技術方案中，每間隔5min獲取總出水水溫，每間隔30min判斷總出水水溫的差值是否滿足第二開機條件，若滿足，則開啟停機狀態下累積運行時長最短的子機組；若不滿足，則不開啟子機組。
26.根據該技術方案，能夠避免頻繁啟停機組，提高機組運行的可靠性。
27.本發明的可選技術方案中，若總出水水溫的差值或總出水水溫不滿足任一開機條件持續規定時長，且期間未檢測到子機組執行卸載動作，則強制開啟累積運行時長最短的一臺子機組。
28.根據該技術方案，在上述條件下，強制開啟累積運行時長最短的一臺子機組能夠提高機組的輸出能力，使得總出水水溫滿足用戶需求水溫。
29.本發明另提供一種變頻空氣源熱泵冷水機組，執行上述的變頻空氣源熱泵冷水機組的並聯控制方法。
附圖說明
30.圖1為本發明實施方式中變頻空氣源熱泵冷水機組的並聯控制方法的停機控制邏輯流程示意圖。
31.圖2為本發明實施方式中變頻空氣源熱泵冷水機組的並聯控制方法的開機控制邏輯流程示意圖。
具體實施方式
32.下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
33.如圖1所示，本發明提供一種變頻空氣源熱泵冷水機組的並聯控制方法，變頻空氣源熱泵冷水機組包括並聯設置的多個子機組，並聯控制方法包括以下步驟：
34.設定各個子機組的設定水溫ts，並獲取所述變頻空氣源熱泵冷水機組的總出水水溫t1。
35.根據變頻空氣源熱泵冷水機組的運行模式，判斷總出水水溫t1是否滿足第一卸載條件，若滿足，則控制運行頻率最低的子機組執行卸載動作；如圖1中虛線框所示，第一卸載條件為：在制熱/生活熱水模式下，總出水水溫t1≥設定水溫ts-(子機組開啟臺數-第一預
設值)；在製冷模式下：總出水水溫t1≤設定水溫ts+(子機組開啟臺數-第二預設值)。
36.實時獲取總出水水溫t1，並判斷總出水水溫t1是否滿足第二卸載條件，若是，則控制運行頻率最低的子機組執行卸載動作；如圖1中虛線框所示，第二卸載條件為：在制熱/生活熱水模式下，總出水水溫t1上升第一規定溫度a℃，即判斷相鄰兩次溫度獲取時間間隔內，總出水水溫的溫差值t1
』‑
t1是否不小於a℃，其中t1'為本次獲取的總出水水溫，t1為上一次獲取的總出水水溫；在製冷模式下：總出水水溫t1下降第二規定溫度a』，即判斷相鄰兩次溫度獲取時間間隔內，總出水水溫的溫差值t1
』‑
t1是否不大於-a℃。
37.實時判斷總出水水溫t1是否滿足開機加載條件，若滿足，則控制執行卸載動作的子機組中累計運行時長最短的第一臺子機組執行開機加載動作；以及每間隔規定時長判斷總出水水溫t1是否滿足開機加載條件，若滿足，則控制執行開機加載動作，執行開機加載動作的子機組的停機按非並聯模式下的條件停機。
38.本發明根據子機組是否滿足第一卸載條件判斷是否需要卸載子機組，以及根據子機組是否滿足第二卸載條件判斷是否需要進一步卸載子機組，即根據實時獲得的總出水水溫以及總出水水溫變化情況實時調整子機組的卸載數量並根據總出水水溫調整機組的運行，提高了機組運行的高效性，達到節能的目的；且結合設定水溫和子機組開啟臺數與總出水水溫進行比較，如在制熱/生活熱水模式，在子機組開啟臺數較少時，總出水水溫可能超過設定水溫才進入卸載程序，在子機組開啟臺數較多時，總出水水溫可能低於設定水溫即進入卸載程序，充分考慮子機組開啟臺數對總出水水溫變化速度的影響，提高了卸載的精確性；各個子機組獨立控制自身的運行頻率，而防止出現不降頻先停機問題，大大提高整個系統的能源效率，進一步實現節能的目的。另外，判斷是否有開機加載需求，能夠避免並聯機組中出現有子機組停機但是水溫不達溫的情況，保證了機組運行的穩定性和可靠性，同時保證了機組能力足夠的前提下能達到所需水溫的要求，滿足使用需求。執行開機加載動作的子機組的停機按非並聯模式下的條件停機，能夠防止卸載同一臺子機組，導致該子機組短時間內頻繁啟停，提高子機組的使用壽命。需要說明的是，本發明設定水溫為各子機組的設定水溫，各子機組的設定水溫可相同或不同。
39.本發明的優選實施方式中，如圖1中虛線框所示，開機加載條件為：在制熱/生活熱水模式下，總出水水溫t1是否不高於設定水溫ts(t1≤ts)，且總出水水溫t1在第一預設時間段內是否上升，若總出水水溫t1不高於設定水溫ts(t1≤ts)，且總出水水溫t1在第一預設時間段內未上升，則控制執行卸載動作的子機組中累計運行時長最短的第一臺子機組執行開機加載動作；
40.在製冷模式下，總出水水溫t1是否不低於設定水溫ts，且總出水水溫t1在第二預設時間段內是否下降，若總出水水溫t1不低於設定水溫ts，且總出水水溫t1在第二預設時間段內未下降，則控制執行卸載動作的子機組中累計運行時長最短的第一臺子機組執行開機加載動作。
41.根據系統所處的不同運行模式，分別判斷總出水水溫是否滿足製冷水溫需求或制熱/生活熱水的水溫需求，提高了總出水水溫控制的精準性。在卸載過程中，通過判斷總出水水溫t1是否滿足水溫需求，並在不滿足水溫需求時，對執行卸載動作的子機組中累計運行時長最短的第一臺子機組執行開機加載動作，能夠提高機組的輸出能力，使得總出水水溫t1滿足用戶水溫需求。
42.本發明的優選實施方式中，還包括判斷每個子機組是否滿足單臺停機條件，若滿足，則控制子機組停機；具體地，單臺停機條件為能需等於0或者超溫保護，機組滿足任一停機條件時，即執行停機動作，
43.本發明的優選實施方式中，還包括：判斷總出水水溫t1是否滿足最高水溫/最低水溫限制條件，若不滿足，則達溫停機處理。通過上述方式，能夠將機組水溫控制在合理區間，提高使用的舒適性以及機組運行的可靠性。
44.本發明的優選實施方式中，還包括判斷子機組是否滿足關機停機/達溫停機條件，若滿足，則按照子機組的累積運行時長每間隔規定時長依次卸載一臺子機組；具體地，子機組滿足關機停機/達溫停機條件時，按照子機組的累積運行時長可以每間隔10s卸載一臺子機組。
45.如圖2所示，本發明的優選實施方式中，還包括開機控制邏輯：根據變頻空氣源熱泵冷水機組的運行模式，判斷總出水水溫t1是否滿足第一開機條件，若滿足，則開啟停機狀態下累積運行時長最短的子機組；每間隔第一規定時長獲取總出水水溫t1，並間隔第二規定時長判斷相鄰時間間隔總出水水溫t1的差值是否滿足第二開機條件，若滿足，則開啟停機狀態下累積運行時長最短的子機組；若不滿足，則不開啟子機組。
46.通過上述方式，在滿足開機需求後，通過實時獲取總出水水溫t1，以及判斷總出水水溫t1的溫差是否滿足第二開機條件，能夠根據機組的需求實時調整子機組的開啟數量，提高機組開啟臺數的準確性，且開啟累計運行時長最短的子機組有利於延長變頻空氣源熱泵冷水機組的整體使用壽命，降低使用成本。進一步地，通過間隔規定時長判斷是否開機以及在開機前判斷總出水水溫上升/下降幅度，從而判斷機組是否能快速滿足設定水溫需求，來判斷是否繼續開啟機組，避免誤判需求以及避免子機組的啟停頻繁，從而保證子機組中壓縮機的使用壽命，減少能源浪費。
47.本發明的優選實施方式中，第一開機條件為：在制熱/生活熱水模式下，總出水水溫t1≤設定水溫ts與第三預設值的差值(如t1≤ts-2)；在製冷模式下，總出水水溫t1≥設定水溫ts與第四預設值的和(如t1≥ts+6)；第二開機條件為：在制熱/生活熱水模式下，總出水水溫t1≤設定水溫ts與第三預設值的差值，且總出水水溫t1的差值≤第一溫度閾值(如δt1(δt1＝第10mint1-第5mint1)≤5℃)；在製冷模式下，總出水水溫t1≥設定水溫ts與第四預設值的和，且總出水水溫t1的差值≥第二溫度閾值(δt1(δt1＝第10mint1-第5mint1)≥-5℃)。
48.通過上述方式，在制熱/生活熱水模式下，總出水水溫t1低於設定水溫ts，以及總出水水溫t1上升幅度小於第三預設值，在製冷模式下，總出水水溫t1高於設定溫度以及總出水水溫t1下降幅度小於第四預設值時，執行開機加載動作，能夠提高機組的輸出能力，使得總出水水溫t1以及總出水水溫t1上升/下降幅度能夠滿足用戶需求。
49.本發明的優選實施方式中，還包括每間隔5min獲取總出水水溫t1，每間隔30min判斷總出水水溫t1的差值是否滿足第二開機條件，若滿足，則開啟停機狀態下累積運行時長最短的子機組；若不滿足，則不開啟停機子機組。通過上述方式，實時獲取總出水水溫t1，能夠及時了解機組的出水水溫情況，避免水溫過高或過低，影響機組的運行可靠性或者用戶的舒適度，且拉長判斷是否滿足第二開機條件的時間間隔能夠避免頻繁啟停機組，提高機組運行的可靠性。
50.本發明的優選實施方式中，若總出水水溫t1的差值或總出水水溫t1不滿足任一開機條件持續規定時長，且期間未檢測到子機組執行卸載動作，則強制開啟累積運行時長最短的一臺子機組。在上述條件下，強制開啟累積運行時長最短的一臺子機組能夠提高機組的輸出能力，使得總出水水溫t1滿足用戶需求水溫。
51.本發明的優選實施方式中，各子機組在具體運行過程中，能需按單臺子機組的能需運行方式運行：如通過設定水溫ts與總出水水溫t1的溫差，分不同溫差區間按不同速度增加或降低子機組的運行頻率。
52.本發明的優選實施方式中，在進入卸載控制邏輯及開機控制邏輯之前，還包括判斷變頻空氣源熱泵冷水機組是否為並聯機組，以及在開機控制邏輯中還包括判斷是否開機步驟。
53.本發明另提供一種變頻空氣源熱泵冷水機組，執行上述的變頻空氣源熱泵冷水機組的並聯控制方法。
54.以上僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。