熱泵節能控制系統及方法與流程

本發明屬于管理技術領域，特別涉及一種熱泵節能控制系統及方法。

背景技術：

隨著國家對空氣環保的政策的大力號召，傳統的燃煤取暖、燃氣取暖已經慢慢被取代，而一種新型的供暖方式也被越來越多的人認可，新型的供暖方式是以自然資源為基礎的，以電能做輔助，比如水地源熱泵、空氣源熱泵等其他加熱設備。

隨著這種新型供熱方式的普及，也隨之暴露出一些問題，目前市場上的設備普遍存在的問題是：

1、不能計算出制熱設備的制熱量和熱流失量，造成市面上的設備人們不能對其進行充分的認識，也造成設備不能充分發揮其能效特點。

2、當把室內加熱到與設定溫度相同的時候，不能智能的調節制熱設備、循環泵設備以及風機盤管進行與熱流失量相匹配，當制熱量和熱流失量保持相等的時候，設備是最節能的。

3、市場上沒有采用變頻調節制熱設備和水泵，造成了制熱設備、循環泵設備和分級判官設備的頻繁啟動。

技術實現要素：

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種熱泵節能控制系統及方法，用于解決現有技術中存在的諸多問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種熱泵節能控制系統及方法，所述熱泵節能控制系統包括：采集系統、控制系統、數據庫系統和通信系統，其中

所述采集系統，用來采集系統的電流、電壓、溫度以及流速；

所述控制系統，包括制熱設備以及循環泵設備，分別用來對介質進行加熱和循環管道內的介質；

所述數據庫系統，包括存儲單元以及數據處理單元，分別用來存儲采集到的數據和計算處理數據；

所述通信系統，用來提供采集系統、控制系統以及數據庫系統之間的通信。

優選地，所述采集系統包括熱泵采集單元、室內采集單元兩部分；所述熱泵采集單元包括采集制熱設備的電流和電壓、循環泵設備的電流和電壓、循環管道的流速和流量、制熱設備的出水溫度和進水溫度以及環境溫度；所述室內采集單元包括對風機盤管處的溫度采集和室內溫度的采集。

優選地，所述存儲單元用于存儲采集到的電流、電壓、流量、流速以及溫度；

所述數據處理單元，包括制熱量計算模塊、熱流失計算模塊以及COP計算模塊。

優選地，所述通訊系統是用來獲取客戶的具體信息，遠程獲取數據庫里面的歷史熱流失量，采用工控通信、GSM通訊、藍牙、Wifi與TCP或UDP協議通信中的一種或多種組合。

優選地，所述通訊系統是用來獲取客戶的具體信息，遠程獲取數據庫里面的商品信息及位置，采用工控通信、GSM通訊、藍牙、Wifi與TCP或UDP協議通信中的一種或多種組合。

優選地，一種熱泵節能控制方法，其特征在于，所述方法包括：

通過管道流速和流量、制熱設備的出水溫度和進水溫度獲取制熱設備的制熱量；

根據當前室內溫度上升值以及室內體積計算所需要的熱量；

所述熱流失量等于制熱量與所需要的熱量之差，并將數據存到數據庫中。

優選地，所述熱泵節能控制方法還包括根據室外溫度、室內設定溫度以及當前室內熱流失的狀況使制熱設備的制熱量與室內熱流失的熱量相等。

優選地，所述制熱量與熱流失量相等是由制熱設備的變頻輸出控制的；

所述制熱量與熱流失量相等還與管道內介質的流量和流速有關；

所述制熱量與熱流失量相等還與分機盤管處的風速輸出有關；

所述管道內的流量與流速介意通過循環泵的變頻來控制它的輸出大小。

優選地，所述控制系統通過采集到管道內的溫度與室內溫度的差值來控制循環泵設備和風機盤管的調速；

制熱設備開機時，控制系統通過比較室內溫度、室內設定溫度與管道內的溫度三者的大小，控制循環泵的的功率和分機盤管風速的大小；

制熱設備關機時，還包括余熱再利用，當制熱設備關閉時，對應的循環泵設備也關閉，此時風機盤管處的溫度與室內溫度作對比，當風機盤管處溫度高于室內溫度則繼續吹風，當風機盤管處溫度低于室內溫度則停止，當室內溫度低于設定溫度5攝氏度的時候啟動循環泵設備，檢測循環泵設備的溫度，若高于室內溫度則繼續啟動風機盤管。

優選地，所述制熱量是通過Q＝c*ρ*S*v*t*T計算得到的，其中c為介質的比熱容，ρ為管道內介質的密度，S為管道的截面積，v為管道的流速，t為時間，T為出水溫度與進水溫度之差；

所述用于室內溫度上升的熱量Q1，是根據Q1＝c1*ρ*V*T1計算得到的，其中c1為標況下的空氣的比熱容，ρ為空氣的密度，V為室內體積，T1為室內溫度前后之差，即提升或下降的溫度；

所述熱流失Q2＝Q-Q1，并將實時數據流失傳送到數據庫。

優選地，所述熱泵節能控制方法還包括當制熱設備將室內溫度調節到與設定溫度相同時，只需要計算得到與當前相對應的熱流失量，并使制熱設備產生與熱流失量相同的制熱量。

優選地，所述維持制熱量與熱流失量相同的方法包括對制熱設備的無極調速、循環泵設備的無極調速以及風機盤管的無極調速中的一種或多種。

優選地，所述制熱設備的無極調速系統是采集無極變頻技術對制熱設備的變頻器或者其它設備進行變頻控制；

所述循環泵設備的變頻是根據管道內的溫度與室內溫度作比較，從而調節循環泵的無極調速，當室內溫度與設定溫度差值大于5度時，并且管道內溫度高于設定溫度的時候則循環泵設備的轉速全速輸出，若室內溫度與設定溫度差值較小則循環泵的轉速也相應降低；

所述風機盤管的風速變頻是通過電機的變頻系統進行變頻，當采用PID算法進行計算實時風速的大小。

優選地，根據所述測得的歷史相同條件下或者接近條件下的熱流失數據，比較熱流失之間的差值，若熱流失量相比之前的差值超過5KW，則判斷為熱流失過大，系統會發生警告信息，提醒是否有未關的門窗或者其他的東西。

如上所述，本發明的熱泵節能控制系統及方法，具有以下有益效果：

本發明所述熱泵節能控制系統包括：采集系統、控制系統、數據庫系統和通信系統。本發明所述熱泵節能控制系統是一個開放性、兼容性平臺，采用本發明可以大大降低能耗的損失，是制熱設備更加節能，更加智慧。

附圖說明

圖1顯示為本發明一實施例中熱泵節能控制方法流程示意圖。

圖2顯示為本發明另一實施例中熱泵節能控制系統結構示意圖。

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。

本發明提供一種熱泵節能控制系統及方法，所述熱泵節能控制系統包括：采集系統、控制系統、數據庫系統和通信系統，其中

所述采集系統，用來采集系統的電流、電壓、溫度以及流速；

所述控制系統，包括制熱設備以及循環泵設備，分別用來對介質進行加熱和循環管道內的介質；

所述數據庫系統，包括存儲單元以及數據處理單元，分別用來存儲采集到的數據和計算處理數據；

所述通信系統，用來提供采集系統、控制系統以及數據庫系統之間的通信。

優選地，所述采集系統包括熱泵采集單元、室內采集單元兩部分；所述熱泵采集單元包括采集制熱設備的電流和電壓、循環泵設備的電流和電壓、循環管道的流速和流量、制熱設備的出水溫度和進水溫度以及環境溫度；所述室內采集單元包括對風機盤管處的溫度采集和室內溫度的采集。

優選地，所述存儲單元用于存儲采集到的電流、電壓、流量、流速以及溫度；

所述數據處理單元，包括制熱量計算模塊、熱流失計算模塊以及COP計算模塊。

優選地，所述通訊系統是用來獲取客戶的具體信息，遠程獲取數據庫里面的歷史熱流失量，采用工控通信、GSM通訊、藍牙、Wifi與TCP或UDP協議通信中的一種或多種組合。

優選地，所述通訊系統是用來獲取客戶的具體信息，遠程獲取數據庫里面的商品信息及位置，采用工控通信、GSM通訊、藍牙、Wifi與TCP或UDP協議通信中的一種或多種組合。

優選地，一種熱泵節能控制方法，其特征在于，所述方法包括：

通過管道流速和流量、制熱設備的出水溫度和進水溫度獲取制熱設備的制熱量；

根據當前室內溫度上升值以及室內體積計算所需要的熱量；

所述熱流失量等于制熱量與所需要的熱量之差，并將數據存到數據庫中。

優選地，所述熱泵節能控制方法還包括根據室外溫度、室內設定溫度以及當前室內熱流失的狀況使制熱設備的制熱量與室內熱流失的熱量相等。

優選地，所述制熱量與熱流失量相等是由制熱設備的變頻輸出控制的；

所述制熱量與熱流失量相等還與管道內介質的流量和流速有關；

所述制熱量與熱流失量相等還與分機盤管處的風速輸出有關；

所述管道內的流量與流速介意通過循環泵的變頻來控制它的輸出大小。

優選地，所述控制系統通過采集到管道內的溫度與室內溫度的差值來控制循環泵設備和風機盤管的調速；

制熱設備開機時，控制系統通過比較室內溫度、室內設定溫度與管道內的溫度三者的大小，控制循環泵的的功率和分機盤管風速的大小；

制熱設備關機時，還包括余熱再利用，當制熱設備關閉時，對應的循環泵設備也關閉，此時風機盤管處的溫度與室內溫度作對比，當風機盤管處溫度高于室內溫度則繼續吹風，當風機盤管處溫度低于室內溫度則停止，當室內溫度低于設定溫度5攝氏度的時候啟動循環泵設備，檢測循環泵設備的溫度，若高于室內溫度則繼續啟動風機盤管。

優選地，所述制熱量是通過Q＝c*ρ*S*v*t*T計算得到的，其中c為介質的比熱容，ρ為管道內介質的密度，S為管道的截面積，v為管道的流速，t為時間，T為出水溫度與進水溫度之差；

所述用于室內溫度上升的熱量Q1，是根據Q1＝c1*ρ*V*T1計算得到的，其中c1為標況下的空氣的比熱容，ρ為空氣的密度，V為室內體積，T1為室內溫度前后之差，即提升或下降的溫度；

所述熱流失Q2＝Q-Q1，并將實時數據流失傳送到數據庫。

優選地，所述熱泵節能控制方法還包括當制熱設備將室內溫度調節到與設定溫度相同時，只需要計算得到與當前相對應的熱流失量，并使制熱設備產生與熱流失量相同的制熱量。

優選地，所述維持制熱量與熱流失量相同的方法包括對制熱設備的無極調速、循環泵設備的無極調速以及風機盤管的無極調速中的一種或多種。

優選地，所述制熱設備的無極調速系統是采集無極變頻技術對制熱設備的變頻器或者其它設備進行變頻控制；

所述循環泵設備的變頻是根據管道內的溫度與室內溫度作比較，從而調節循環泵的無極調速，當室內溫度與設定溫度差值大于5度時，并且管道內溫度高于設定溫度的時候則循環泵設備的轉速全速輸出，若室內溫度與設定溫度差值較小則循環泵的轉速也相應降低；

所述風機盤管的風速變頻是通過電機的變頻系統進行變頻，當采用PID算法進行計算實時風速的大小。

優選地，根據所述測得的歷史相同條件下或者接近條件下的熱流失數據，比較熱流失之間的差值，若熱流失量相比之前的差值超過5KW，則判斷為熱流失過大，系統會發生警告信息，提醒是否有未關的門窗或者其他的東西。

具體的熱泵以空氣源熱泵為例，循環管道介質以水為例，一般空氣源熱泵取暖都包括空氣源熱泵、循環泵設備、循環管道還有就是末端設備。而末端設備一般有三種其中風機盤管最多，其次就是地盤管，最后就是暖氣片。采集系統通過采集空氣源熱泵的出水溫度、進水溫度以及管道的流量流速、管道直徑，根據Q＝c*ρ*S*v*t*T計算得出制熱量Q，再根據室內溫度的變化以及室內的容積，根據Q1＝c1*ρ*V*T1計算得出室內用于提升溫度所需要的熱量，最后計算出室內的熱流失量，最后把不同環境溫度下以及不同室內溫度下的熱流失量存入數據庫中，當系統開始制熱時，會將室內溫度維持到與室內設定溫度相同或者大于室內設定溫度的情況下，將會采用變頻控制壓縮機以及循環泵設備，保證輸出的制熱量稍大于熱流失量即可，并且還要保證這些稍大于熱流失量的熱量可以保證比除霜的熱量大，這樣就保證了室內溫度的穩定性，以及管道溫度的溫度性，因為當熱泵的輸出溫度越大時，其能效也相對會降低，所以引入無極調速系統是很必要的。另外熱泵節能系統還會根據歷史的熱流失量與當前熱流失量最對比，當兩者外界環境溫度與當前環境溫度接近，并且室內溫度也相近的話，若測出的熱流失量較大，則會發出警示信息，提醒注意是有窗戶或門沒有關閉。

若末端系統采用風機盤管時，也會通過管道溫度以及室內溫度、設定溫度的比較進行PID調節，當管道內溫度大于設定溫度并且室內溫度小于設定溫度，則系統會根據差值來決定風機盤管的風速。

上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。