基于比例调节阀的温度控制方法及具有其的空气热源泵

摘要

本发明公开了一种基于比例调节阀的温度控制方法及具有其的空气热源泵。该空气热源泵包括水泵，膨胀水箱，用户末端，以及包括压缩机、四通阀、室外换热器和节流阀的室外机组，以及包括室内换热器的室内机组，在室内机组的出水处与膨胀水箱之间还设置有比例调节阀，用户末端设置有感温包。本发明通过在机组出水处与回水膨胀水箱中间添加比例调节阀装置，比例调节阀能控制阀门开度，当室内实际温度超出室内设定温度时，比例调节阀开度增大，且与室内实际温度和室内设定温度的差值呈线性关系。避免能源浪费，提高了用户舒适性。

权利要求

1.基于比例调节阀的温度控制方法，其特征在于，包括：

设定初始时比例调节阀的开度K为0，获取环境设定温度T01和环境实测温度T02；

经过t0时间，计算环境设定温度T01和环境实测温度T02的差值△T，制热模式下：△T＝T02-T01；

制冷模式下：△T＝T01-T02；

判断△T与第一设定温度T1之间的关系，若△T＜T1，比例调节阀的开度K保持为0，经过t0时间后重新判断△T与第一设定温度T1之间的关系并相应调节比例调节阀的开度；

若△T≥T1，判断△T与第二设定温度T2之间的关系，若T1≤△T≤T2，比例调节阀的开度K按照以下方法调节：K＝(a△T)％K0；

其中，a为比例系数；K0为比例调节阀全开时的开度；

经过t0时间后重新判断△T与第一设定温度T1以及与第二设定温度T2之间的关系并相应调节比例调节阀的开度；

若△T＞T2，比例调节阀的开度K调节至K0，经过t0时间后重新判断△T与第一设定温度T1以及与第二设定温度T2之间的关系并相应调节比例调节阀的开度。

2.根据权利要求1所述的基于比例调节阀的温度控制方法，其特征在于，所述t0的取值范围是40s～60s。

3.根据权利要求1所述的基于比例调节阀的温度控制方法，其特征在于，所述第一设定温度T1为0℃；所述第二设定温度T2的取值范围是2～5℃。

4.根据权利要求1所述的基于比例调节阀的温度控制方法，其特征在于，所述环境设定温度T01为用户设定温度，所述环境实测温度T02为实际室温；或者，所述环境设定温度T01为设定出水温度，所述环境实测温度T02为实际出水温度。

5.根据权利要求1所述的基于比例调节阀的温度控制方法，其特征在于，所述比例系数a的取值范围是20～30。

6.一种空气热源泵，包括水泵，膨胀水箱，用户末端，以及包括压缩机、四通阀、室外换热器和节流阀的室外机组，以及包括室内换热器的室内机组，其特征在于，在室内机组的出水处与膨胀水箱之间还设置有比例调节阀，所述用户末端设置有感温包，所述比例调节阀采用权利要求1至5中任意一项所述的温度控制方法进行调节。

7.根据权利要求6所述的空气热源泵，其特征在于，所述感温包安装在距地1.2m高的位置。

8.根据权利要求6所述的空气热源泵，其特征在于，用户通过手操器设定环境设定温度T01。

9.根据权利要求6所述的空气热源泵，其特征在于，所述室内换热器的进水端设置有进水感温包，所述室内换热器的出水端设置有出水感温包。

10.根据权利要求6所述的空气热源泵，其特征在于，制热模式下，压缩机将制冷剂压缩成高温高压的气体，通过四通阀进入室内换热器冷凝，制冷剂将热传递给载冷剂，从室内换热器出来的高压液体进入节流阀降压变成低压液体，经过室外换热器，与外部环境进行换热，变成低温低压气体回到压缩机；载冷剂由室内换热器到水泵后分两路，一路进入用户末端放热，一路通过比例调节阀直接进入膨胀水箱，最后回流至室内换热器换热。

说明书

基于比例调节阀的温度控制方法及具有其的空气热源泵

技术领域

[0001] 本发明涉及一种温度控制方法，特别涉及一种基于比例调节阀的温度控制方法及具有其的空气热源泵。

背景技术

[0002] 近年来，空气源热泵机组的应用越来越广泛。空气源热泵机组能有效的改善北方雾霾严重的问题，但是由于北方供暖周期长、环境恶劣等原因，机组耗电总量较大，亟需对现有空气源热泵系统进行优化，提高其热效率，使机组的节能减排效果更加显著。

[0003] 由于空气源热泵热泵冷热水机组末端负荷受建筑面积、建筑维护结构、地区气候、居住习惯等诸多因素的影响，单一控制水温很难对室温精准控制，机组实际运行过程中，水温波动较大，用户室内温度会超出设定温度，超出设定温度的这部分热量既会浪费，也会降低用户舒适性。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是：空气源热泵冷热水机组实际运行过程中，水温波动较大，用户室内温度会超出设定温度，超出设定温度的这部分热量既会浪费，也会降低用户舒适性。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术手段：

[0006] 本发明提供一种基于比例调节阀的温度控制方法，包括：

[0007] 设定初始时比例调节阀的开度K为0，获取环境设定温度T01和环境实测温度T02；

[0008] 经过t0时间，计算环境设定温度T01和环境实测温度T02的差值△T，

[0009] 制热模式下：△T＝T02-T01；

[0010] 制冷模式下：△T＝T01-T02；

[0011] 判断△T与第一设定温度T1之间的关系，若△T＜T1，比例调节阀的开度K保持为0，经过t0时间后重新判断△T与第一设定温度T1之间的关系并相应调节比例调节阀的开度；

[0012] 若△T≥T1，判断△T与第二设定温度T2之间的关系，若T1≤△T≤T2，比例调节阀的开度K按照以下方法调节：

[0013] K＝(a△T)％K0；

[0014] 其中，a为比例系数；K0为比例调节阀全开时的开度；

[0015] 经过t0时间后重新判断△T与第一设定温度T1以及与第二设定温度T2之间的关系并相应调节比例调节阀的开度；

[0016] 若△T＞T2，比例调节阀的开度K调节至K0，经过t0时间后重新判断△T与第一设定温度T1以及与第二设定温度T2之间的关系并相应调节比例调节阀的开度。

[0017] 更进一步地，所述t0的取值范围是40s～60s。

[0018] 更进一步地，所述第一设定温度T1为0℃；所述第二设定温度T2的取值范围是2～5℃。

[0019] 更进一步地，所述环境设定温度T01为用户设定温度，所述环境实测温度T02为实际室温；或者，所述环境设定温度T01为设定出水温度，所述环境实测温度T02为实际出水温度。

[0020] 更进一步地，所述比例系数a的取值范围是20～30。

[0021] 本发明还提供一种空气热源泵，包括水泵，膨胀水箱，用户末端，以及包括压缩机、四通阀、室外换热器和节流阀的室外机组，以及包括室内换热器的室内机组，在室内机组的出水处与膨胀水箱之间还设置有比例调节阀，所述用户末端设置有感温包，所述比例调节阀采用上述的温度控制方法进行调节。

[0022] 更进一步地，所述感温包安装在距地1.2m高的位置。

[0023] 更进一步地，用户通过手操器设定环境设定温度T01。

[0024] 更进一步地，所述室内换热器的进水端设置有进水感温包，所述室内换热器的出水端设置有出水感温包。

[0025] 更进一步地，制热模式下，压缩机将制冷剂压缩成高温高压的气体，通过四通阀进入室内换热器冷凝，制冷剂将热传递给载冷剂，从室内换热器出来的高压液体进入节流阀降压变成低压液体，经过室外换热器，与外部环境进行换热，变成低温低压气体回到压缩机；载冷剂由室内换热器到水泵后分两路，一路进入用户末端放热，一路通过比例调节阀直接进入膨胀水箱，最后回流至室内换热器换热。

[0026] 本发明的有益效果如下：

[0027] 通过在机组出水处与回水膨胀水箱中间增加比例调节阀，比例调节阀能控制阀门开度，当室内实际温度超出室内设定温度时，比例调节阀开度增大，且与室内实际温度和室内设定温度的差值呈线性关系。增加比例调节阀后，一部分的热量不经过用户末端直接进入膨胀水箱蓄热，防止这部分多余的热量浪费，也使得室内环境温度波动变缓，提高了用户舒适性。

附图说明

[0028] 图1是本发明空气热源泵的系统结构示意图；

[0029] 图2是本发明基于比例调节阀的温度控制方法的控制流程图；

[0030] 图3是比例调节阀开度变化曲线。

[0031] 图中标记：1、比例调节阀；2、膨胀水箱；3、室内换热器；4、四通阀；5、变频压缩机；6、室外换热器；7、电子膨胀阀；8、水泵；9、室内感温包；10、进水感温包；11、出水感温包。

具体实施方式

[0032] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

[0033] 室内温度达到设定温度后，用户末端所需的热负荷减少，为了使机组运行平稳可靠，一般情况下控制变频压缩机缓慢降频，使得室内实际温度超出设定温度，从而造成能源浪费，也会降低用户舒适性。

[0034] 基于此，本发明提供一种基于比例调节阀的温度控制方法及具有其的空气热源泵。

[0035] 本发明的温度控制方法，包括：

[0036] 设定初始时比例调节阀的开度K为0，获取环境设定温度T01和环境实测温度T02；

[0037] 经过t0时间，计算环境设定温度T01和环境实测温度T02的差值△T，

[0038] 制热模式下：△T＝T02-T01；

[0039] 制冷模式下：△T＝T01-T02；

[0040] 判断△T与第一设定温度T1之间的关系，若△T＜T1，比例调节阀的开度K保持为0，经过t0时间后重新判断△T与第一设定温度T1之间的关系并相应调节比例调节阀的开度；

[0041] 若△T≥T1，判断△T与第二设定温度T2之间的关系，若T1≤△T≤T2，比例调节阀的开度K按照以下方法调节：

[0042] K＝(a△T)％K0；

[0043] 其中，a为比例系数；K0为比例调节阀全开时的开度；

[0044] 经过t0时间后重新判断△T与第一设定温度T1以及与第二设定温度T2之间的关系并相应调节比例调节阀的开度；

[0045] 若△T＞T2，比例调节阀的开度K调节至K0，经过t0时间后重新判断△T与第一设定温度T1以及与第二设定温度T2之间的关系并相应调节比例调节阀的开度。

[0046] 本发明的空气热源泵包括水泵，膨胀水箱，用户末端，以及包括压缩机、四通阀、室外换热器和节流阀的室外机组，以及包括室内换热器的室内机组，在室内机组的出水处与膨胀水箱之间还设置有比例调节阀，所述用户末端设置有感温包，所述比例调节阀采用上述的温度控制方法进行调节。

[0047] 本发明通过在机组出水处与回水膨胀水箱中间增加比例调节阀，比例调节阀能控制阀门开度，当室内实际温度超出室内设定温度时，比例调节阀开度增大，且与室内实际温度和室内设定温度的差值呈线性关系。增加比例调节阀后，一部分的热量不经过用户末端直接进入膨胀水箱蓄热，防止这部分多余的热量浪费，也使得室内环境温度波动变缓，提高了用户舒适性。

[0048] 图1为空气源热泵冷热水机组系统的具体实施例，包括变频压缩机5、四通阀4、室外换热器6、电子膨胀阀7、室内换热器3、水泵8、膨胀水箱2、比例调节阀1、用户末端、室内感温包9；膨胀水箱2与室内换热器3之间的管路上设置有进水感温包10，室内换热器3与水泵8之间的管路上设置有出水感温包11。

[0049] 制热模式下，压缩机将制冷剂压缩成高温高压的气体，通过四通阀进入室内换热器冷凝，制冷剂将热传递给载冷剂——水，从室内换热器出来的高压液体进入电子膨胀阀降压变成低压液体，经过室外换热器，与外部环境进行换热，变成低温低压气体回到压缩机。载冷剂——水由室内换热器到水泵后分两个流路，一路进入用户末端放热，一路通过比例调节阀直接进入膨胀水箱，最后回流至室内换热器换热。

[0050] 室内感温包主要检测室内实际温度，符号为T02，一般需要安装在距地1.2m高、空气流通性好、且不被阳光直照的地方。用户在手操器上自行设定的目标温度为T01。

[0051] 本实施例基于比例调节阀的温度控制方法主要包含三个部分：

[0052] 第一部分，当室内感温包温度T02与手操器室内设定温度T01的差值(符号为△T)小于第一预设值T1时，即：

[0053] △T＝T02-T01＜T1；

[0054] 此时认定机组提供的热负荷不足以满足用户要求，比例调节阀的开度为0，第一预设值T1一般为0℃；

[0055] 第二部分，当室内感温包温度T02与手操器室内设定温度T01的差值△T在第一预设值与第二预设值之间时，即：

[0056] T1≤△T＝T02-T01≤T2；

[0057] 此时认定机组提供的热负荷刚好满足或者超出用户要求，比例调节阀的开度与△T呈线性关系，即：

[0058] K＝(a△T)％K0；

[0059] a为比例系数，一般设定范围在20～30之间，本文设置为25；

[0060] K0为比例调节阀全开时的开度；

[0061] 第二预设值本文为4℃，一般范围取2～5℃；

[0062] 第三部分，当室内感温包温度T02与手操器室内设定温度T01的差值△T大于第二预设值时，即：

[0063] △T＝T02-T01＞T2；

[0064] 此时认定机组提供的热负荷远远超出用户要求，比例调节阀全开。此类情况往往伴随着机组停机，待室内温度低于设定值，机组再次开机运行。

[0065] 图2是该控制策略图，具体实施方法如下：

[0066] 步骤1：设定比例调节阀开机后的初始开度为0，获取室内设定温度T01，室内感温包检测的温度T02；

[0067] 步骤2：经过t0时间后，计算△T＝T02-T01，其中t0取40s～60s；

[0068] 步骤3：判断△T＜T1？，如果是，比例调节阀开度K调节至0，然后进入步骤2；如果否，进入步骤4；

[0069] 步骤4：判断T1≤△T≤T2？，如果是，比例调节阀开度K调节如下：

[0070] K＝(a△T)％K0；

[0071] 然后进入步骤2；如果否，比例调节阀开度调节K至K0，然后进入步骤2。

[0072] 制冷模式下，压缩机将制冷剂压缩成高温高压的气体，通过四通阀进入室外换热器，与外部环境进行换热冷凝成高压液体，然后进入电子膨胀阀节流成低压液体进入室内换热器，制冷剂吸收载冷剂的热量变成低温低压气体回到压缩机。水侧流路与制热模式相同。

[0073] 制冷模式下比例调节阀控制方法与制热模式类似，控制逻辑中，△T＝T01-T02即可。

[0074] 图3为比例调节阀开度变化曲线，由图可知，比例调节阀开度与室内感温包温度和设定目标温度的差值呈线性关系。在实际工程中，可以通过大量的实验数据和机组的运行情况，匹配出比例调节阀变化趋势，不一定呈线性关系，本文只提供一种思路供参考。

[0075] 综上所述，本发明通过在机组出水处与回水膨胀水箱中间添加比例调节阀装置，比例调节阀能控制阀门开度，当室内实际温度超出室内设定温度时，比例调节阀开度增大，且与室内实际温度和室内设定温度的差值呈线性关系。避免能源浪费，提高了用户舒适性。通过判断实际室温与用户设定温度的差值来调节比例调节阀的开度，还可以通过判断实际出水温度与设定出水温度的差值来控制比例调节阀的开度。

[0076] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。