空氣熱源泵聯合采暖控制系統及其控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種主動式太陽能和co2空氣熱源泵聯合采暖控制系統及其控制方 法。
【背景技術】
[0002] 在太陽能和co2空氣源熱泵聯合采暖系統運行中，室外氣象參數（太陽輻射、室 外溫度等）是不可控參數，為了使系統能夠在不同天氣狀況下盡可能達到控制目標所述要 求，因此一套完整的控制系統和控制策略必不可少。
[0003] 依據太陽輻射量的大小，可以將太陽能和co2空氣源熱泵聯合采暖系統控制策略 分為4類。
[0004] 1)日間當太陽輻射較強時，屬于晴天工況。因此控制策略為在較低太陽輻射階段 (清晨或傍晚），利用太陽能和〇) 2空氣源熱泵聯合向末端供熱；在較高輻射階段，集熱器出 水溫度逐漸升高，可以單獨向末端供熱，此時利用太陽能單獨向末端供熱；當集熱器出水溫 度繼續升高，集熱器傳遞至板式換熱器的熱量有所剩余，此時一方面可以傳遞至末端，另外 多余部分通過蓄熱水箱儲存起來，當夜間無日照時可以向末端繼續供熱。
[0005] 2)日間太陽輻射較差，多云天氣，太陽提供的熱量較少，屬于多云工況。本系統在 此工況下，集熱器傳遞至板式換熱器的熱量不能夠達到直接向末端供暖的要求，此時應配 合co2空氣源熱泵采用聯合供熱方式；
[0006] 3)連續陰天天氣或者降雪天時，沒有太陽能資源可供利用，屬于陰天工況。此時 co2空氣源熱泵系統單獨供熱；
[0007] 4)日間天氣變化復雜，晴天、多云天和陰天在一天內都會出現，在此工況下，綜合 以上三種工況下的控制策略即可。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種主動式太陽能和〇)2空氣熱源 泵聯合采暖控制系統及其控制方法，該控制系統包括多個溫度計、壓力表、流量計和閥門， 上位控制系統能夠根據溫度計、壓力表、流量計采集的數據來根據控制方法控制閥門的開 閉，實時的根據外界和系統本身參數的變化，監測控制變量，從而正確切換運行模式、故障 報警等，使系統能夠安全運行，對涉及太陽能集熱系統運行的控制參數準確判斷，使太陽能 盡可能承擔較多的供暖負荷，達到節能目的，采用浮球閥對水位進行控制，設定水位Hsrt，當 實際水位低于設定水位時，對蓄熱水箱進行補水，當蓄熱水箱過熱時，不允許集熱系統熱量 再進入蓄熱水箱。設定水溫上限值Tset，當超過該限值時，停止蓄熱。
[0009] 本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：主動式太陽能和C02空氣熱源泵聯 合采暖控制系統，它包括太陽能集熱器、熱交換器、蓄熱水箱、〇) 2空氣熱源泵系統、末端供 暖系統、循環系統和控制系統，所述的循環系統包括流水管道、多個循環水泵、閥門、流量 計、溫度計和壓力表，多個循環水泵、閥門、流量計、溫度計和壓力表分別與控制系統連接， 所述的太陽能集熱器通過流水管道與熱交換器連接，熱交換器分別通過流水管道與〇)2空 氣源熱泵系統和蓄熱水箱連接，co2空氣源熱泵系統通過流水管道與蓄熱水箱連接，末端供 暖系統分別通過流水管道與蓄熱水箱、co2空氣熱源泵系統和熱交換器連接。
[0010] 所述的太陽能集熱器內設置有溫度計T13,檢測太陽能集熱器蓋板內壁溫度，太陽 能集熱器與熱交換器間的回水管道上設置有第一循環泵，第一循環泵與熱交換器之間管道 上設置有壓力表P2和溫度計T2,分別檢測管道工質壓力和太陽能集熱器的回水溫度，第一 循環泵與太陽能集熱器之間設置有流量計G1和壓力表P3,分別檢測集熱系統流量值和管 道工質壓力；太陽能集熱器與熱交換器間的供水管道上設置有壓力表P1和溫度計T1，分別 檢測管道工質壓力和集熱器出水溫度；所述的溫度計、壓力表、流量計均將采集到的數據傳 回控制系統。
[0011] 所述的熱交換器與末端供暖系統間的供水管道上，沿水流方向依次設置有閥門 E1、閥門E11和閥門E4,熱交換器供暖出口處設置有溫度計T3,檢測熱交換器供暖出口溫 度，熱交換器與閥門E1間的管道上設置有壓力表P4,檢測管道工質壓力，閥門E4與末端供 暖系統間的管道上設置有流量計G3和壓力表P11，分別檢測管道流量和管道工質壓力，末 端供暖系統供水口設置有溫度計T12,檢測末端供熱系統供水溫；供暖末端房間內設置有 溫度計T14,檢測供暖后的房間溫度；所述的熱交換器與末端供暖系統間的回水管道上，沿 水流方向依次設置有閥門E6和第二循環水泵，末端供暖系統的回水口設置有溫度計T11， 檢測末端供暖系統回水溫度，末端供暖系統與閥門E6間的管道上設置有壓力表P10,檢測 管道工質壓力，閥門E6與第二循環水泵之間的管道上設置有流量計G2,檢測管道流量，第 二循環水泵與熱交換器間的管道上設置有壓力表P5,檢測管道工質壓力，熱交換器供暖回 水口設置有溫度計T4,檢測熱交換器供暖回水溫度；所述的溫度計、壓力表、流量計均將采 集到的數據傳回控制系統，閥門與控制系統連接。
[0012] 所述的C02空氣熱源泵通過閥門E2后，在閥門E11與E4間接入供水管道，0)2空 氣熱源泵出口處設置有溫度計T5,檢測0)2空氣熱源泵出口溫度，C02空氣熱源泵通過閥門 E9后在第二循環水泵和熱交換器之間接入回水管道，C02空氣熱源泵入口處設置有溫度計 T6,檢測0)2空氣熱源泵入口溫度，C02空氣熱源泵入口管道還通過管道與閥門E10連接到 閥門E1與閥門E11之間；所述的溫度計、壓力表、流量計均將采集到的數據傳回控制系統， 閥門與控制系統連接。
[0013] 所述的蓄熱水箱的蓄熱側入口通過閥門E3接入供熱管道上閥門El1與閥門E4之 間，閥門E3與蓄熱水箱間的管道上設置有壓力表P6,檢測管道工質壓力，蓄熱水箱的蓄熱 側入口上設置有溫度計17,檢測蓄熱水箱蓄熱側入口溫度，蓄熱水箱的蓄熱側出口通過閥 門E7接入供熱管道上閥門E6與第二循環水泵之間，閥門E7與蓄熱水箱間的管道上設置有 壓力表P7,檢測管道工質壓力，蓄熱水箱的蓄熱側出口上設置有溫度計T8,檢測蓄熱水箱 蓄熱側出口溫度；蓄熱水箱的供熱側出口通過閥門E5和第三循環水泵接入供熱管道上閥 門E4與末端供暖系統之間，閥門E5與蓄熱水箱間的管道上設置有壓力表P8,檢測管道工質 壓力，蓄熱水箱的供熱側出口上設置有溫度計T9,檢測蓄熱水箱供熱側出口溫度，蓄熱水箱 的供熱側入口通過閥門E8接入供熱管道上閥門E6與末端供暖系統之間，閥門E8與蓄熱水 箱間的管道上設置有壓力表P9,檢測管道工質壓力，蓄熱水箱的供熱側入口上設置有溫度 計T10,檢測蓄熱水箱供熱側入口溫度；所述的溫度計、壓力表、流量計均將采集到的數據 傳回控制系統，閥門與控制系統連接。
[0014] 所述的控制系統包括數據存儲模塊、實時顯示模塊、狀態報警模塊及控制輸出模 塊，所述的控制輸出模塊輸出墨海轉換控制指令和室溫控制指令。
[0015] 主動式太陽能和co2空氣熱源泵聯合采暖控制系統的控制方法，它包括如下子步 驟：
[0016] S1 :采暖系統及控制系統啟動；
[0017] S2 :控制系統控制各表檢檢測當前參數；
[0018] S3 :根據檢測的溫度參數改變供暖方式：
[0019] A.當TrT2>ATSC，T13>T2,T3>Tbcl，則采用太陽能單獨供熱模式；
[0020] B.當TrT2>ATS。，T13>T2,T3> 1\。2,則采用太陽能供熱和蓄熱模式；
[0021] C.當^〉八^^^丁^丁^^^丁^則采用太陽能蓄熱模式；
[0022] D.當TrT2<ATs。，T9>Tx。，則采用蓄熱裝置單獨供熱模式；
[0023] E.當T「T2<ATs。，T9<Tx。，則采用C02空氣源熱泵單獨供熱模式；
[0024] F?當T「T2<ATsc，T9<Txc，T9-T1Q>ATxc，Tn>T，則采用C02空氣源熱泵供 熱和蓄熱模式；
[0025] G?當T「T2> '^。^^、^〈丁^則采用太陽能和吸空氣源熱泵 聯合供熱模式；
[0026] S4 :控制系統控制流水管道上的閥門的開閉來改變供暖模式，繼續進行供暖；
[0027] 其中，T1-T13為控制系統中各溫度計檢測的參數，ATS。為太陽能集熱器溫差最大 控制參數，1^為熱交換器出口溫度最小控制參數，1\。 2為熱交換器出口溫度蓄熱控制參數， Tbc;3為熱交換器出口溫度最大控制參數，Tf。為末端供暖系統溫度控制參數，Tx。為蓄熱水箱 的供熱側出口溫度控制參數，△Tx。為蓄熱水箱的供熱側進出口溫差控制參數，T」。為末端供 暖系統回水口溫度控制參數，Tb。為太陽能集熱器出口溫度控制參數。
[0028] 它還包括模式之間的轉換步驟，初始使用太陽能單獨供熱模式，則：
[0029] 1)當T3> 1\。2，太陽能單獨供熱模式轉換為太陽能供熱與蓄熱模式；
[0030] 2)當T9-T1(l<ATX。，T9>Tx。，太陽能供熱與蓄熱模式轉換為太陽能單獨供熱模 式；
[0031] 3)當T3<Tbc;1，太陽能單獨供熱模式轉換為聯合供熱模式；
[0032] 4)當ATs。，T9<Tx。，聯合供熱模式轉換為C02空氣源熱泵單獨供熱模式；
[0033] 5)當ATs。，T9>Tx。，聯合供熱模式轉換為蓄熱裝置單獨供熱模式；
[0034] 6)當ATs。，T13>T2