一種熱泵型地暖機控制方法及熱泵型地暖機與流程

2023-12-02 22:45:06

本發明涉及空氣調節技術領域，具體地說，是涉及一種熱泵型地暖機控制方法及熱泵型地暖機。

背景技術：

目前地暖機通常未直接安裝在需供暖的房間，因此對室溫的調節一般通過對水溫的控制來實現，而非直接檢測並控制房間的室溫。在地暖機使用時，由於晝夜溫差較大，需要在白天和夜晚分別設置目標回水溫度，給用戶使用帶來較大麻煩。當前地暖機產品採用的控制模式是由用戶使用室內機面板設定目標回水溫度，從而達到調節制熱功率的目的。也就是說當前地暖機的直接控制對象是回水溫度而非用戶所直接感受到的室內氣溫。由於安裝條件及供暖房間存在不可控的如門窗牆壁管道保溫效果不同、散熱面積不同等因素，導致儘管回水溫度相同，但是用戶所直接感受到的室內氣溫存在差異，從而影響地暖機的舒適性。

技術實現要素：

本發明為了解決現有地暖機由於晝夜溫差原因，若要保持室內溫度恆定需要在白天和夜晚分別設置目標回水溫度，給使用帶來不便的問題，提出了一種熱泵型地暖機控制方法，可以解決上述問題。

為了解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案予以實現：

一種熱泵型地暖機控制方法，包括以下步驟：

（1）、設定目標室溫trs和目標水溫tws；

（2）、分別獲取當前室溫trp和當前水溫twp；

（3）、計算當前室溫trp與目標室溫trs之間的室溫偏差etr，若室溫偏差etr不小於預設閾值t1，則控制壓縮機維持當前頻率或者降頻，否則，計算水溫偏差和室溫偏差的綜合偏差etrw，以及綜合偏差變化率ectrw，根據所述綜合偏差etrw以及綜合偏差變化率ectrw計算並更新壓縮機的目標功率ps，其中，t1≥0；

（4）、根據所述目標功率ps調節壓縮機頻率。

進一步的，步驟（2）中還包括計算室溫偏差etr：etr=trp-trs；

計算水溫偏差etw：etw=twp-tws；

步驟（3）中綜合偏差etrw的計算方法為：etrw=etw+f*etr；

其中，f為室溫反饋修正係數，0＜f＜1；

綜合偏差變化率ectrw的計算方法為：ectrw=（本次計算的綜合偏差-上次計算的綜合偏差）/時間間隔。

進一步的，步驟（3）中將綜合偏差etrw以及綜合偏差變化率ectrw作為模糊pid控制的輸入，進行模糊pid運算處理，得出壓縮機的目標功率ps。

進一步的，若室溫偏差etr不小於預設閾值t1時，控制壓縮機進入保溫運行模式，包括：

根據室溫偏差etr確定保溫制熱功率pc，當t1≤etr<t2時，pc=0.9ps；當t2≤etr<t3時，pc=0.6ps；當t3≤etr<t4時，pc=0.3ps；當etr≥t4時，pc=0，進入待機模式，將保溫制熱功率pc發送到室外機的主控，由室外機根據保溫制熱功率pc計算壓縮機的頻率並進行變頻調節，t1＜t2＜t3＜t4。

進一步的，步驟（4）中根據所述目標功率ps調節壓縮機頻率的調節方法為：

進一步的，步驟（2）中，當前室溫trp的獲取方法為：每隔t時間採集一次室溫，連續獲取n個室溫值：trp1，trp2…trpn，計算n個室溫值的平均值即為當前室溫trp：

trp=（trp1+trp2…+trpn）/n，其中，t＞0，n為正整數。

進一步的，步驟（2）中，當前水溫twp的獲取方法為：每隔s時間採集一次水溫，連續獲取m個水溫值：twp1，twp2…twpm，計算m個水溫值的平均值即為當前水溫twp：

twp=（twp1+twp2…+twpm）/m，其中，s＞0，m為正整數。

一種熱泵型地暖機，包括室內機主控板、室外機主控板、壓縮機、與所述室內機連接的循環水管，所述壓縮機接受所述室外機主控板的控制驅動冷媒在冷媒管道中循環，通過室內機的熱交換器用於為循環水管中的水換熱，設置在出水管內的出水溫度傳感器，還包括設置在供暖房間內的無線溫度測控裝置，所述無線溫度測控裝置包括按鍵、按鍵檢測電路、單片機、室內溫度傳感器，無線通訊模塊，所述熱泵型地暖機執行以下控制方法：

（1）、用戶通過按鍵設定目標室溫trs和目標水溫tws，所述按鍵檢測電路檢測到設定目標室溫trs和目標水溫tws並發送至所述單片機，由所述單片機發送給室內機主控板；

（2）、所述室內溫度傳感器獲取當前室溫trp，並由所述單片機發送至室內機主控板，所述出水溫度傳感器檢測當前水溫twp，發送至室內機主控板；

（3）、室內機主控板計算當前室溫trp與目標室溫trs之間的室溫偏差etr，若室溫偏差etr不小於預設閾值t1，則控制壓縮機維持當前頻率或者降頻，否則，計算水溫偏差和室溫偏差的綜合偏差etrw，以及綜合偏差變化率ectrw，根據所述綜合偏差etrw以及綜合偏差變化率ectrw計算壓縮機的目標功率ps並將ps發送至室外機主控板，其中，t1≥0；

（4）、室外機主控板根據所述目標功率ps調節壓縮機頻率。

進一步的，所述單片機和室內機主控板分別連接有無線通信模塊，兩者進行無線通信。

與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是：本發明的熱泵型地暖機控制方法，通過檢測室內溫度，將室溫的控制定位為反饋修正的作用，以水溫控制為主，室溫的反饋修正為輔，綜合兩者進行模糊pid運算處理，可以使室溫的控制更加準確、智能和高效，同時使用戶體驗更具備舒適性。

結合附圖閱讀本發明實施方式的詳細描述後，本發明的其他特點和優點將變得更加清楚。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明所提出的熱泵型地暖機控制方法的一種實施例流程圖。

具體實施方式

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。

實施例一

本實施例提出了一種熱泵型地暖機控制方法，如圖1所示，包括以下步驟：

s1、設定目標室溫trs和目標水溫tws；

s2、分別獲取當前室溫trp和當前水溫twp；

s3、計算當前室溫trp與目標室溫trs之間的室溫偏差etr，若室溫偏差etr不小於預設閾值t1，則控制壓縮機維持當前頻率或者降頻，否則，計算水溫偏差和室溫偏差的綜合偏差etrw，以及綜合偏差變化率ectrw，根據所述綜合偏差etrw以及綜合偏差變化率ectrw計算並更新壓縮機的目標功率ps，其中，t1≥0；

s4、根據所述目標功率ps調節壓縮機頻率。

對室內機主控制邏輯的變動主要在於新引入的變量:當前室溫和目標室溫，對於所得到的水溫偏差和室溫偏差進行計算和判定，若當前室溫已經達到控制目標，則使室外機進入低頻運行模式，以滿足省電的需求。若當前室溫未達到目標值，則對水溫和室溫進行綜合計算。本方法通過設置一次水溫即可，方便用戶使用，水溫有兩種，分別為出水溫度和回水溫度，出水溫度指從室內機流出到房間的水溫；回水溫度指從房間回流至室內機的水溫。在本方法中，水溫指出水溫度。由於室溫被納入控制參數，回水溫度僅測量和監視，不作為功率控制參數。

室內溫度受到多方面因素的影響，且其調節過程需經過多個傳熱環節，與水溫相比有著較大的控制滯後。針對這一情況，本實施例的熱泵型地暖機控制方法，通過檢測室內溫度，將室溫的控制定位為反饋修正的作用，以水溫控制為主，室溫的反饋修正為輔，綜合兩者進行模糊pid運算處理，可以使室溫的控制更加準確、智能和高效，同時使用戶體驗更具備舒適性。

作為一個優選的實施例，步驟s2中還包括計算室溫偏差etr：etr=trp-trs；

計算水溫偏差etw：etw=twp-tws；

步驟s3中綜合偏差etrw的計算方法為：etrw=etw+f*etr；

其中，f為室溫反饋修正係數，0＜f＜1；其中，f用以調節室溫對控制的影響。

綜合偏差變化率ectrw的計算方法為：ectrw=（本次計算的綜合偏差-上次計算的綜合偏差）/時間間隔。綜合偏差變化率ectrw，由當前綜合偏差減去上一次的綜合偏差並除以時間間隔得出，用以反映偏差變化的速度。

步驟s3中將綜合偏差etrw以及綜合偏差變化率ectrw作為模糊pid控制的輸入，進行模糊pid運算處理，得出壓縮機的目標功率ps。

將綜合偏差etrw和綜合偏差變化率ectrw發送至模糊pid控制程序模塊進行運算處理，得出制熱目標功率ps；室內機主控程序將制熱目標功率ps發送至室外機主控，由室外機主控根據ps值進行壓縮機變頻調節，實現對功率的調節，達到調節水溫從而控制室溫的目的。

若當前室溫已經達到控制目標，即當前室溫比目標值超出t1，則使室外機進入保溫運行模式，以達到省電和維持室溫的目的。

步驟s3中，若室溫偏差etr不小於預設閾值t1時，控制壓縮機進入保溫運行模式，包括：

根據室溫偏差etr確定保溫制熱功率pc，當t1≤etr<t2時，pc=0.9ps；當t2≤etr<t3時，pc=0.6ps；當t3≤etr<t4時，pc=0.3ps；當etr≥t4時，pc=0，進入待機模式，將保溫制熱功率pc發送到室外機的主控，由室外機根據保溫制熱功率pc計算壓縮機的頻率並進行變頻調節，其中，t1＜t2＜t3＜t4。由以上可知，室溫偏差etr越大，保溫制熱功率pc越小，相應根據保溫制熱功率pc計算出的壓縮機運行頻率越小，也即降頻控制。進而可以達到省電和維持室溫的目的。

例如，本實施例中可以設置t1=1℃，t2=2℃，t3=3.5℃，t4=5℃，根據室溫偏差etr確定保溫制熱功率pc，當1℃≤etr<2℃時，pc=0.9ps；當2℃≤etr<3.5℃時，pc=0.6ps；當3.5℃≤etr<5℃時，pc=0.3ps；當etr≥5℃時，pc=0，進入待機模式，將保溫制熱功率pc發送到室外機的主控，由室外機根據保溫制熱功率pc計算壓縮機的頻率並進行變頻調節。

系統初始化時，會為目標功率ps賦值初始值，在步驟s3中若室溫偏差etr小於預設閾值t1時，計算水溫偏差和室溫偏差的綜合偏差etrw，以及綜合偏差變化率ectrw，根據所述綜合偏差etrw以及綜合偏差變化率ectrw計算並更新壓縮機的目標功率ps，其中，t1≥0；也就是說，經過本步驟可以將壓縮機的目標功率ps進行更新，在計算保溫制熱功率pc時，所用到的ps值為最新值。

為了準確地獲取室溫值，進行適當地取平均值運算，以減小因空氣溫度波動導致的誤差。步驟s2中，當前室溫trp的獲取方法為：每隔t時間採集一次室溫，連續獲取n個室溫值：trp1，trp2…trpn，計算n個室溫值的平均值即為當前室溫trp：

trp=（trp1+trp2…+trpn）/n，其中，t＞0，n為正整數。

對於水溫偏差值，也進行適當地取平均值運算，同樣減小引水溫瞬時波動導致的誤差，控制效果更滿足舒適性要求。步驟s2中，當前水溫twp的獲取方法為：每隔s時間採集一次水溫，連續獲取m個水溫值：twp1，twp2…twpm，計算m個水溫值的平均值即為當前水溫twp：

twp=（twp1+twp2…+twpm）/m，其中，s＞0，m為正整數。

在晝夜溫差較大時，假設在夜晚可能水溫45℃時室溫為20℃，用戶認為剛好合適，假如不修改水溫設定，而在白天水溫45℃時室溫就會變為25℃，此時用戶可能會覺得室溫太熱。採用本熱泵型地暖機控制方法，只需設置一次水溫值，由於存在對當前室溫和用戶目標室溫的判斷，可以及時降低運行功率，使室溫接近用戶設定的目標室溫，提高舒適性。

當室溫偏差較大而水溫偏差較小時，比如時間由白天變為夜晚，環境溫度降低，假如目標水溫為45℃而室溫可能此時室溫由20℃降為15℃；本控制方法的控制邏輯會促使提升制熱效率，以更快的速度達到目標室溫20℃，從而滿足用戶對室溫的要求。

實施例二

本實施例提出了一種熱泵型地暖機，包括室內機主控板、室外機主控板、壓縮機、與室內機連接的循環水管，所述壓縮機接受所述室外機主控板的控制驅動冷媒在冷媒管道中循環，通過室內機的熱交換器用於為循環水管中的水換熱，設置在出水管內的出水溫度傳感器，還包括設置在供暖房間內的無線溫度測控裝置，所述無線溫度測控裝置包括按鍵、按鍵檢測電路、單片機、室內溫度傳感器，無線通訊模塊，所述熱泵型地暖機執行以下控制方法：

s1、用戶通過按鍵設定目標室溫trs和目標水溫tws，所述按鍵檢測電路檢測到設定目標室溫trs和目標水溫tws並發送至所述單片機，由所述單片機發送給室內機主控板；

s2、所述室內溫度傳感器獲取當前室溫trp，並由所述單片機發送至室內機主控板，所述出水溫度傳感器檢測當前水溫twp，發送至室內機主控板；

s3、室內機主控板計算當前室溫trp與目標室溫trs之間的室溫偏差etr，若室溫偏差etr不小於預設閾值t1，則控制壓縮機維持當前頻率或者降頻，否則，計算水溫偏差和室溫偏差的綜合偏差etrw，以及綜合偏差變化率ectrw，根據所述綜合偏差etrw以及綜合偏差變化率ectrw計算壓縮機的目標功率ps，並發送至室外機主控，其中，t1≥0；

s4、室外機主控板根據所述目標功率ps調節壓縮機頻率。

單片機和室內主控板分別連接有無線通信模塊，兩者進行無線通信。

本實施例的熱泵型地暖機通過設置一次水溫即可，方便用戶使用，通過檢測室內溫度，將室溫的控制定位為反饋修正的作用，以水溫控制為主，室溫的反饋修正為輔，綜合兩者進行模糊pid運算處理，可以使室溫的控制更加準確、智能和高效，同時使用戶體驗更具備舒適性。

當然，上述說明並非是對本發明的限制，本發明也並不僅限於上述舉例，本技術領域的普通技術人員在本發明的實質範圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬於本發明的保護範圍。