空气源热泵辅助电加热分级控制系统及控制方法与流程

[0001]
本发明涉及加热控制技术领域，尤其涉及一种空气源热泵辅助电加热分级控制系统及控制方法。


背景技术：

[0002]
空气源热泵作为一种高效节能的清洁供暖方式，近年来在多种场合获得了广泛应用，系统通过消耗少量电能，将空气中的能量通过逆卡诺循环转移到工质中将水加热，进行用户侧的供热，系统具有运行成本低、高效制热、节能环保的优点，实现了清洁供热，但空气源热泵的运行受环境因素影响较大，当外界温度较低时，会造成换热器盘管表面结霜，使得热泵制热效率降低，造成供热量衰减的问题，同时因建筑对热的需求增加，导致供热量达不到要求，此时需要结合电辅助进行加热。电辅助加热耗能比较大，控制方法的设置对能耗的节省起着显著作用，目前情况下的电辅助加热控制系统设置简单，经常出现电辅助加热不足或过大的情况，造成温度波动较大、加热效果不好以及能源浪费的问题。
[0003]
综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。


技术实现要素：

[0004]
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种空气源热泵辅助电加热分级控制系统及控制方法，其在空气源热泵无法达到供热要求时，在设定的取样时间间隔内，根据温升速度控制开启几级电加热，同时设置了温度控制精度值，可实现更精确的控制，具有降低系统反馈延迟、提高控温精度、减少温度波动以及节约能耗的优点。
[0005]
为了实现上述目的，本发明提供一种空气源热泵辅助电加热分级控制系统，所述系统包括：
[0006]
空气源热泵，其通过一循环水泵连接缓冲缓冲水罐；
[0007]
缓冲水罐，其设有第一级电加热器及第二级电加热器，且所述第一级电加热器及第二级电加热器各连接一执行器；
[0008]
控制器，连接所述执行器，用于通过执行器控制所述第一级电加热器及第级二电加热器的运行状态；
[0009]
温度传感器，设置于所述缓冲水罐，并电连接所述控制器，用于检测水罐供水温度，并反馈到所述控制器。
[0010]
根据本发明的空气源热泵辅助电加热分级控制系统，所述系统还包括设置于所述缓冲水罐的第三级电加热器。
[0011]
根据本发明的空气源热泵辅助电加热分级控制系统，所述第一级电加热器、第二级电加热器及第三级电加热器自下而上依次设置。
[0012]
根据本发明的空气源热泵辅助电加热分级控制系统，所述温度传感器用于分时检测所述水罐的供水温度。
[0013]
根据本发明的空气源热泵辅助电加热分级控制系统，所述方法包括：
[0014]
s1、设置供水目标温度tg*、取样时间间隔δt、温升速率比较参数a和b(a＜b)及温度控制精度δt；
[0015]
s2、测量供水温度tg，并判断供水温度tg是否小于供水目标温度tg*，若是，执行步骤s3，否则继续通过温度传感器测量供水温度tg，进行控制循环；
[0016]
s3、判断空气源热泵是否全负荷运行，若是，则执行步骤s4，否则控制调整所述空气源热泵的工作状态；
[0017]
s4、控制开启第一级电加热器开启，经过设定的取样时间间隔δt后，计算ti与ti+1时段取样温差δtg＝tgi+1-tgi；
[0018]
s5、判断取样温差δtg是否大于温升速率比较参数a，若δtg＞a则执行步骤s6，否则执行步骤s7；
[0019]
s6、进一步判断取样温差δtg是否大于温升速率比较参数b，若δtg＞b，则执行步骤s8，否则执行步骤s9；
[0020]
s7、控制第二、三级电加热器开启，通过温度传感器进行定时测量，经过设定的取样时间间隔δt后，计算t
i
与t
i+1
时段取样温差δtg＝tg
i+1-tg
i
，进行控制循环；
[0021]
s8、控制关闭所述第二、三级电加热器；判断供水温度tg是否大于供水目标温度tg*与温度控制精度δt之和，若tg＞tg*+δt则关闭第一级电加热器，否则继续通过温度传感器进行定时测量，经过设定的取样时间间隔δt后，计算t
i
与t
i+1
时段取样温差δtg＝tg
i+1-tg
i
，进行控制循环；
[0022]
s9、控制第二级电加热器开启，第三级电加热器关闭，继续通过温度传感器进行定时测量，经过设定的取样时间间隔δt后，计算t
i
与t
i+1
时段取样温差δtg＝tg
i+1-tg
i
，进行控制循环。
[0023]
本发明适用于加热控制技术领域，提供了一种空气源热泵辅助电加热分级控制系统，所述系统包括：空气源热泵，其通过一循环水泵连接缓冲缓冲水罐；缓冲水罐，其设有第一级电加热器及第二级电加热器，且所述第一级电加热器及第二级电加热器各连接一执行器；控制器，连接所述执行器，用于通过执行器控制所述第一级电加热器及第级二电加热器的运行状态；温度传感器，设置于所述缓冲水罐，并电连接所述控制器，用于检测水罐供水温度，并反馈到所述控制器。本发明还相应的提供一种控制方法。借此，本发明在空气源热泵无法达到供热要求时，在设定的取样时间间隔内，根据温升速度控制开启几级电加热，同时设置了温度控制精度值，可实现更精确的控制，具有降低系统反馈延迟、提高控温精度、减少温度波动以及节约能耗的优点。
附图说明
[0024]
图1是本发明的结构示意图；
[0025]
图2是本发明一实施例的控制流程图。
具体实施方式
[0026]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0027]
参见图1，本发明提供了一种空气源热泵辅助电加热分级控制系统，其特征在于，所述系统包括：
[0028]
空气源热泵1，其通过一循环水泵14及控制阀12连接缓冲水罐2。
[0029]
缓冲水罐2，其设有第一级电加热器3及第二级电加热器4，且所述第一级电加热器3及第二级电加热器4各连接一执行器8。本发明中，电加热器可以有多级，比如，一实施例中，还可以设置第三级电加热器4
[0030]
控制器7，连接所述执行器8，用于通过执行器8控制所述第一级电加热器3及第二级电加热器4的运行状态；
[0031]
温度传感器6，设置于所述缓冲水罐2，并电连接所述控制器8，用于检测水罐2供水温度，并反馈到所述控制器7。
[0032]
所述缓冲水罐2具有良好的储热性能，并且可缓冲系统压力波动，消除水锤起到稳压卸荷的作用，能保证系统的水压稳定，使得水泵不会因压力的改变而频繁的开启；考虑到水罐中水体温度分层的现象，上层温度高，下层温度低，为了实现热量利用的最大化，将供热出水口设置在水罐上部，回水进水口设置在水罐下部；所述执行器8与电加热器电性连接，电加热器分为三级，根据高度自下而上安装在缓冲水罐的内侧壁位置，布置在底层的为第一级电加热器3，布置在中层的为第二级电加热器4，布置在上层的为第三级电加热器5，加热时因热量自下向上传递，这样的布置方式可减少热量的浪费，达到节能的效果；所述温度传感器6安装在水罐2最上端，定时监测水罐供水温度；所述温度传感器6与控制器7电性连接，将定时测得的温度值传送给控制器7；所述控制器7与执行器8电性连接，所述控制器7根据温升速度判断开启或关闭几级电加热器，根据供水温度与温度控制精度判断一级电加热器的关闭；所述执行器8接收控制器7发送的控制信号进行电加热器的分级开启或关闭。
[0033]
结合图2，本发明的控制流程
[0034]
进一步地，启动控制系统，进行控制参数的设置：供水目标温度tg*、取样时间间隔δt、温升速率比较参数a和b(a＜b)、温度控制精度δt；
[0035]
进一步地，测量供水温度tg，判断供水温度tg是否小于供水目标温度tg*，若tg＜tg*，判断空气源热泵是否全负荷运行；否则继续通过温度传感器测量供水温度tg，进行控制循环；
[0036]
进一步地，当tg＜tg*时，判断空气源热泵是否全负荷运行，若空气源热泵全负荷运行，开启一级电加热，否则调整空气源热泵，调整结束后，继续通过温度传感器测量供水温度tg，进行控制循环；
[0037]
进一步地，当一级电加热器开启时，经过设定的取样时间间隔δt后，计算t
i
与t
i+1
时段取样温差δtg＝tg
i+1-tg
i
；
[0038]
进一步地，判断取样温差δtg是否大于温升速率比较参数a，若δtg＞a则判断取样温差δtg是否大于温升速率比较参数b，否则二三级电加热器开启，通过温度传感器进行定时测量，经过设定的取样时间间隔δt后，计算t
i
与t
i+1
时段取样温差δtg＝tg
i+1-tg
i
，进行控制循环；
[0039]
进一步地，当δtg＞a时，判断取样温差δtg是否大于温升速率比较参数b，若δtg＞b则二三级电加热器关闭，否则二级电加热器开启，三级电加热器关闭，继续通过温度传感器进行定时测量，经过设定的取样时间间隔δt后，计算t
i
与t
i+1
时段取样温差δtg＝
tg
i+1-tg
i
，进行控制循环；
[0040]
进一步地，当δtg＞b时，判断供水温度tg是否大于供水目标温度tg*与温度控制精度δt之和，若tg＞tg*+δt则关闭一级电加热，否则继续通过温度传感器进行定时测量，经过设定的取样时间间隔δt后，计算t
i
与t
i+1
时段取样温差δtg＝tg
i+1-tg
i
，进行控制循环；
[0041]
进一步地，关闭一级电加热后，回到最初通过温度传感器测量供水温度tg，进行控制循环。
[0042]
该发明的优点是当空气源热泵无法达到供热要求时，在设定的取样时间间隔内，根据温升速度控制开启几级电加热，同时设置了温度控制精度值，可实现更精确的控制，具有降低系统反馈延迟、提高控温精度、减少温度波动以及节约能耗的优点。
[0043]
综上所述，本发明适用于加热控制技术领域，提供了一种空气源热泵辅助电加热分级控制系统，所述系统包括：空气源热泵，其通过一循环水泵连接缓冲缓冲水罐；缓冲水罐，其设有第一级电加热器及第二级电加热器，且所述第一级电加热器及第二级电加热器各连接一执行器；控制器，连接所述执行器，用于通过执行器控制所述第一级电加热器及第级二电加热器的运行状态；温度传感器，设置于所述缓冲水罐，并电连接所述控制器，用于检测水罐供水温度，并反馈到所述控制器。本发明还相应的提供一种控制方法。借此，本发明在空气源热泵无法达到供热要求时，在设定的取样时间间隔内，根据温升速度控制开启几级电加热，同时设置了温度控制精度值，可实现更精确的控制，具有降低系统反馈延迟、提高控温精度、减少温度波动以及节约能耗的优点。
[0044]
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

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