一种基于互联网的节能型二级站热泵机组及控制方法与流程

本发明涉及一种基于互联网的节能型二级站热泵机组及控制方法。

背景技术：

针对供热系统热源能力不足、管网供热能力不足的问题，涌现了多种新供热技术。申请公布号为cn102297467a的中国专利，公开了一种回收低温回水热量的集中供热系统，其主要技术方案为，在电厂侧采用吸收式热泵技术回收热源站低品质废热，在二级站侧采用吸收式热泵技术拉大供热一次管网温差；公告号为cn203757824u的中国专利，公开了一种能够降低一次网回水温度的供热系统，其主要包括一次热水管路、二次热水供热管网、吸收式热泵、电驱动热泵；公告号为cn208139393u的中国专利，公开了一种基于吸收式与电压缩式换热的一级管网大温差供热系统，其主要包括：吸收式溴化锂热水驱动型热泵、低温电动压缩式热泵和回水加压泵；申请公布号为cn104315583a的中国专利，公开了一种降低供热回水温度及回收城市废热的节能供热系统，其主要包括多级换热器、多级吸收式换热机组和多级压缩式热泵，上述四种技术方案，均涉及了在二级站侧采用吸收式热泵、或吸收式热泵与电驱动热泵组合的技术，通过进一步降低一次网回水温度，从而解决供热系统热源能力不足、管网供热能力不足的问题。在实际应用过程中，二级换热站采用大温差吸收式热泵存在如下问题：

1、二级站与居民区较近，蒸汽、燃气做为驱动热源适用性小；

2、目前大部分城市供暖系统均采用低温水供暖，实际供水温度不超过70～80℃，而目前热水驱动型吸收机驱动热水温度在80～90℃以上，同时热水温度越低则运行效率越低、热泵成本造价越高；

二级站采用大温差电驱动热泵适用性更广，但在实际应用过程中，存在运行费用较高的问题，运行费用包括：1、从一次热网取热，按照热量计费；2、电热泵运行过程中所耗电费。

公告号为cn108506994a的中国专利，公开了一种整体型压缩式热泵换热机组，其主要包括：多个热水型压缩式热泵机组、多个水-水换热器以及连接管路。此专利技术采用电驱动热泵、水-水换热器组合的方式，解决的是一次网回水温度过高，超过热泵蒸发器最高允许进水温度的问题。此问题完全可通过换热器结构优化、调节压缩机滑阀口尺寸、改变压缩机供油方式、水路混水等手段解决。因此此专利仅是解决电热泵无法运行的一种方法，并未解决电热泵运行费用高的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于互联网的节能型二级站热泵机组及控制方法，重点在于解决二级站电驱动热泵机组运行费用高的问题，中央控制器依据环境温度、太阳辐射强度和典型用户室内温度信号，来实时智能调节第一三通调节阀、第二三通调节阀、压缩机工作方式和二次网热水驱动泵组功率，从而在保证供暖效果的前提下，减少压缩机运行时间，继而可降低二级站运行费用。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于互联网的节能型二级站热泵机组，包括一次网热水进水管、一次网热水回水管、热泵组、二次网热水进水管、二次网热水回水管、中央控制器、环境温度传感器、太阳辐射传感器、典型用户室内温度传感器，所述热泵组包括第一换热器、压缩机、第二换热器和制冷剂循环管网，所述制冷剂循环管网将所述第一换热器、压缩机和第二换热器相贯通，且制冷剂通过制冷剂循环管网依次在压缩机、第二换热器和第一换热器之间反复循环流通，所述一次网热水进水管和一次网热水回水管分别与所述第一换热器的第一进水口和第一出水口相连接，在所述一次网热水回水管上设置一第一三通调节阀，且第一三通调节阀通过一第一调节管路与所述一次网热水进水管相贯通，所述二次网热水进水管与所述第二换热器的第二进水口相连接，且在二次网热水进水管上串接有第二三通调节阀和二次网热水驱动泵组，且第二三通调节阀位于二次网热水驱动泵组下游，所述二次网热水回水管与所述第二换热器的第二出水口相连接，所述第一换热器的第三进水口通过一第二调节管路与所述第二三通调节阀相贯通，所述第一换热器的第三出水口通过一第三调节管路与所述二次网热水回水管相贯通，所述环境温度传感器、太阳辐射传感器和典型用户室内温度传感器与所述中央控制器相连接，所述中央控制器可控制压缩机、第一三通调节阀、第二三通调节阀和二次网热水驱动泵组的运行。

优选地，所述第一换热器为一壳管式换热器，所述第一进水口和第一出水口相应设置在壳管式换热器的圆形壳体侧壁上，在所述圆形壳体内部设置有制冷剂循环管路和二次网热水循环管路，制冷剂循环管路的制冷剂入口和制冷剂出口位于圆形壳体外侧，二次网热水循环管路与所述第三进水口和第三出水口相贯通。

进一步地，所述制冷剂循环管网包括第一管路、第二管路和第三管路，所述第一管路与所述第一换热器的制冷剂出口及压缩机入口相连接，所述第二管路与所述压缩机出口及第二换热器的制冷剂入口相连接，所述第三管路与所述第二换热器的制冷剂出口及第一换热器的制冷剂入口相连接，在所述第三管路上串接一电动节流阀，所述中央控制器可控制电动节流阀的运行。

进一步地，在所述一次网热水进水管上设置一第一温度传感器，且第一温度传感器位于所述第一调节管路与一次网热水进水管连接处的下游，第一温度传感器与所述中央控制器相连接。

进一步地，在所述二次网热水回水管上串接一第二温度传感器，且第二温度传感器位于所述第三调节管路与二次网热水回水管连接处的下游，第二温度传感器与所述中央控制器相连接。

进一步地，所述二次网热水驱动泵组为一变频水泵，所述中央控制器与变频水泵相连；或二次网热水驱动泵组包括若干定量水泵，若干所述定量水泵以并联方式设置在所述二次网热水进水管上，所述中央控制器与定量水泵相连接。

进一步地，所述压缩机为涡旋式压缩机或活塞式压缩机或螺杆式压缩机或离心式压缩机；压缩机可为单台或多台，多台压缩机采用并联方式连接。

本发明还提供了一种基于互联网的节能型二级站热泵机组的控制方法，包括以下步骤：

s1、启动中央控制器，中央控制器对热泵机组内各电控元件进行通电故障检测，如发现有故障，则中央控制器发出故障报警信息，以便通知工作人员进行故障排除；

s2、当各电控元件没有故障或者故障排除后，中央控制器发出指令启动二次网热水驱动泵组，二次网热水驱动泵组运行一定时间t1后，如果没有故障，则中央控制器进入压缩机启动判断程序；如果有故障，中央控制器发出故障报警信息，以便通知工作人员进行故障排除，故障排除后，则中央控制器进入压缩机启动判断程序；

s3、中央控制器依据环境温度传感器、太阳辐射传感器和典型用户室内温度传感器的反馈信息，来判定是否需要发出压缩机启动指令，中央控制器的判定条件如下：实时环境温度是否高于设定温度t1，实时太阳辐射强度是否大于设定强度i，实时典型用户室内温度是否高于设定温度t2；当上述三个判定条件中，至少有一个判定结果为否时，则中央控制器发出压缩机启动指令，使得压缩机开始工作，同时，中央控制器调控第二三通调节阀，使得第二三通调节阀内流向第一换热器的通道关闭，并使得第二三通调节阀内流向第二换热器的通道打开，从而使得二次网热水从第二换热器内进行取热；当上述三个判定条件中，判定结果均为是时，中央控制器发出压缩器不启动指令，同时，中央控制器调控第二三通调节阀，使得第二三通调节阀内流向第一换热器的通道打开，并使得第二三通调节阀内流向第二换热器的通道关闭，从而使得二次网热水从第一换热器内进行取热；

s3.1在压缩机工作过程中，中央控制器实时接收第一温度传感器反馈的检测信息，中央控制器依据第一温度传感器的检测信息实时对第一三通调节阀进行调控，使得一次网热水进水管内的进水温度低于设定温度t3,同时，中央控制器实时接收第二温度传感器反馈的检测信息，中央控制器依据第二温度传感器反馈信息实时控制压缩机的能量载位，使得二次网热水回水管内的回水温度不低于设定温度t4；

s3.1.1在压缩机工作过程中，中央控制器依据环境温度传感器反馈的检测信息，实时调控设定温度t4；

s3.2在压缩机停止工作过程中，中央控制器调控第一三通调节阀和第二三通调节阀，中央控制器调控第一三通调节阀时，中央控制器使得第一三通调节阀内通向第一调节管道的通道关闭，并使得第一三通调节阀内贯通一次网热水回水管道的通道保持畅通，中央控制器调控第二三通调节阀时，使得第二三通调节阀内通向第一换热器的通道打开，同时，使得第二三通调节阀内通向第二换热器的通道关闭，同时，中央控制器调控二次网热水驱动泵组，使得二次网热水进水管内热水流量增大；

s4压缩机启动完成或者压缩机关闭完成后，中央控制器延时一定时间t2后,重复上述s3步骤，以便依据各种检测条件的变化，在保证供暖合格的条件下，实现热泵组的节能运行。

本发明的有益效果是：

1、中央控制器依据环境温度、太阳辐射强度和典型用户室内温度信号，来实时智能调节第一三通调节阀、第二三通调节阀、压缩机工作方式和二次网热水驱动泵组功率，从而在保证供暖效果的前提下，减少压缩机运行时间，继而可降低二级站运行费用。

2、压缩机关闭后、采用第一换热器进行一次网热水和二次网热水之间的热交换，调控二次网热水驱动泵组，可提高二次网热水循环水量，变成“小温差、大流量”的运行方式，即使压缩机不运行，供暖效果也可得到保障，继而可降低二级站运行费用。

3、第一换热器为三通道换热器，流通介质分别为一次网热水、制冷剂和二次网热水，其结构紧凑、占地面积小，利于在二级站内进行安装运行。

4、本装置采用中央控制器，对运行过程采用全自动、智能运行，可提高运行可靠性、减少人工操作程度，继而可降低二级站运行费用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的部分优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体运行工况示意图；

图2为本发明的压缩机运行工况流程示意图；

图3为本发明的压缩机不运行工况流程示意图；

图4为本发明的运行控制逻辑流程图；

图5为第一换热器的整体结构示意图；

图中：1、一次网热水进水管、2一次网热水回水管、201第一调节管路、202第二调节管路、203第三调节管路、31第一换热器、311圆形壳体、312第一进水口、313第一出水口、314制冷剂入口、315制冷剂出口、316第三进水口、317第三出水口、32压缩机、33第二换热器、341第一管路、342第二管路、343第三管路、4二次网热水进水管、401第一三通调节阀、402第二三通调节阀、403电动节流阀、5二次网热水回水管、6中央控制器、7二次网热水驱动泵组、101环境温度传感器、102太阳辐射传感器、103典型用户室内温度传感器、104第一温度传感器、105第二温度传感器。

具体实施方式

下面将结合具体实施例及附图1-5，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分优选实施例，而不是全部的实施例。本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似变形，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明提供了一种基于互联网的节能型二级站热泵机组(如图1所示)，包括一次网热水进水管1、一次网热水回水管2、热泵组、二次网热水进水管4、二次网热水回水管5、中央控制器6、环境温度传感器101、太阳辐射传感器102和典型用户室内温度传感器103，所述热泵组包括第一换热器31、压缩机32、第二换热器33和制冷剂循环管网，所述制冷剂循环管网将所述第一换热器31、压缩机32和第二换热器33相贯通，且制冷剂通过制冷剂循环管网依次在压缩机32、第二换热器33和第一换热器31之间反复循环流通，所述一次网热水进水管1和一次网热水回水管2分别与所述第一换热器31的第一进水口311和第一出水口312相连接，在所述一次网热水回水管2上设置一第一三通调节阀401，且第一三通调节阀401通过一第一调节管路201与所述一次网热水进水管1相贯通，所述二次网热水进水管4与所述第二换热器33的第二进水口相连接，且在二次网热水进水管4上串接有第二三通调节阀402和二次网热水驱动泵组7，且第二三通调节阀402位于二次网热水驱动泵组7下游，所述二次网热水回水管5与所述第二换热器33的第二出水口相连接，所述第一换热器31的第三进水口316通过一第二调节管路202与所述第二三通调节阀402相贯通，所述第一换热器31的第三出水口317通过一第三调节管路203与所述二次网热水回水管5相贯通，所述环境温度传感器101、太阳辐射传感器102和典型用户室内温度传感器103与所述中央控制器6相连接，所述中央控制器6可控制压缩机32、第一三通调节阀401、第二三通调节阀402和二次网热水驱动泵组7的运行。

在实际应用中，第一换热器31用于实现一次网热水进水管1内热水与制冷剂或二次网热水进水管4内热水进行热量交换，且制冷剂或二次网热水进水管4内热水实现吸热升温，第二换热器33用于制冷剂与二次网热水进水管4内热水进行热量交换，且二次网热水进水管4内热水实现吸热升温。

在本具体实施例中，第一换热器31的具体实施例的具体实施方式为：所述第一换热器31为一壳管式换热器，所述第一进水口312和第一出水口313相应设置在壳管式换热器的圆形壳体311侧壁上，在所述圆形壳体311内部设置有制冷剂循环管路和二次网热水循环管路，制冷剂循环管路的制冷剂入口314和制冷剂出口315位于圆形壳体311外侧，二次网热水循环管路与所述第三进水口316和第三出水口317相贯通，进一步地，制冷剂循环管网的具体实施方式为：所述制冷剂循环管网包括第一管路341、第二管路342和第三管路343，所述第一管路341与所述第一换热器31的制冷剂出口315及压缩机32的入口相连接，所述第二管路342与所述压缩机32的出口及第二换热器33的制冷剂入口相连接，所述第三管路343与所述第二换热器33的制冷剂出口及第一换热器31的制冷剂入口314相连接，在所述第三管路343上串接一电动节流阀403，所述中央控制器6可控制电动节流阀403的运行。

在泵站运行过程中，为便于实时监测第一换热器31的进水温度及第二换热器33的出水温度，在此，在所述一次网热水进水管1上设置一第一温度传感器104，且第一温度传感器104位于所述第一调节管路201与一次网热水进水管1连接处的下游，第一温度传感器104与所述中央控制器6相连接，进一步地，在所述二次网热水回水管5上串接一第二温度传感器105，且第二温度传感器105位于所述第三调节管路203与二次网热水回水管5连接处的下游，第二温度传感器105与所述中央控制器6相连接。

为便于实现二次网热水进水管4内热水量的调节，在此，将二次网热水驱动泵组7设置为变频水泵或若干个定量水泵，当二次网热水驱动泵组7为变频水泵时，变频水泵7与中央控制器6相连接，中央控制器6控制变频水泵7的运行，以便实时改变二次网热水进水管4内的水的流量，当二次网热水驱动泵组7为多个定量水泵时，若干所述定量水泵以并联方式设置在所述二次网热水进水管4上，所述中央控制器6与定量水泵相连接，中央控制器6可通过控制定量水泵的开启个数，来实现二次网热水进水管4内流量的控制。

在本具体实施方式中，压缩机32可为涡旋式压缩机或活塞式压缩机或螺杆式压缩机或离心式压缩机；压缩机32可为单台或多台，压缩机32为多台时，多台压缩机32采用并联方式连接。

本发明还提供了一种基于互联网的节能型二级站热泵机组的控制方法，包括以下步骤：

s1、启动中央控制器6，中央控制器6对热泵机组内各电控元件(如第一三通调节阀401、第二三通调节阀402等电控元件)进行通电故障检测，如发现有故障，则中央控制器6发出故障报警信息，以便通知工作人员进行故障排除；

s2、当各电控元件没有故障或者故障排除后，中央控制器6发出指令启动二次网热水驱动泵组7，二次网热水驱动泵组7运行一定时间t1(在实际应用中，可将t1设置在5-10s之间，在本具体实施例中，优选地，可将t1设置为10s)后，如果没有故障，则中央控制器6进入压缩机启动判断程序；如果有故障，中央控制器6发出故障报警信息，以便通知工作人员进行故障排除，故障排除后，则中央控制器6进入压缩机启动判断程序；

s3、中央控制器6依据环境温度传感器101、太阳辐射传感器102和典型用户室内温度传感器103的反馈信息，来判定是否需要发出压缩机启动指令，中央控制器6的判定条件如下：实时环境温度是否高于设定温度t1(在实际应用中，可将t1设置在8-15℃之间，在本具体实施例中，优选地，将t1设置为10℃)，实时太阳辐射强度是否大于设定强度i(在实际应用中，可将i设置在180-220w/㎡之间，在本具体实施例中，优选地，将i设置为200w/㎡)，实时典型用户室内温度是否高于设定温度t2(在本具体实施例中，将t2设置为18℃)；当上述三个判定条件中，至少有一个判定结果为否时，则中央控制器6发出压缩机启动指令，使得压缩机32开始工作，同时，中央控制器6调控第二三通调节阀402，使得第二三通调节阀402内流向第一换热器31的通道关闭，并使得第二三通调节阀403内流向第二换热器33的通道打开，从而使得二次网热水从第二换热器33内进行取热；当上述三个判定条件中，判定结果均为是时，中央控制器6发出压缩器不启动指令，同时，中央控制器6调控第二三通调节阀402，使得第二三通调节阀402内流向第一换热器31的通道打开，并使得第二三通调节阀402内流向第二换热器33的通道关闭，从而使得二次网热水从第一换热器31内进行取热；

s3.1在压缩机32工作过程中，中央控制器6实时接收第一温度传感器104反馈的检测信息，中央控制器6依据第一温度传感器104的检测信息实时对第一三通调节阀401进行调控，使得一次网热水进水管2内的进水温度低于设定温度t3(在实际应用中，t3可设置在25-35℃之间，在本具体实施例中，优选地，将t3设置为30℃),同时，中央控制器6实时接收第二温度传感器105反馈的检测信息，中央控制器6依据第二温度传感器105反馈信心实时控制压缩机32的能量载位，使得二次网热水回水管5内的回水温度不低于设定温度t4，在实际应用中，t4可设置在45～60℃范围内；

s3.1.1在压缩机32工作过程中，中央控制器6依据环境温度传感器101反馈的检测信息，实时调控设定温度t4，当环境温度较高时，可将t4设置为45℃；当环境温度较低时，可将t4设置为60℃。

s3.2在压缩机停止工作过程中，中央控制器调6控第一三通调节阀401和第二三通调节阀402，中央控制器6调控第一三通调节阀401时，中央控制器6使得第一三通调节阀401内通向第一调节管道201的通道关闭，并使得第一三通调节阀401内贯通一次网热水回水管道的通道保持畅通，中央控制器6调控第二三通调节阀402时，使得第二三通调节阀402内通向第一换热器31的通道打开，同时，使得第二三通调节阀402内通向第二换热器33的通道关闭，同时，中央控制器6调控二次网热水驱动泵组7，使得二次网热水进水管4内热水流量增大；

s4压缩机32启动完成或者压缩机32关闭完成后，中央控制器6延时一定时间t2(在实际应用中，可将t2设置在25-35min之间，在本具体实施例中，优选地，可将t2设置为30min)后,重复上述s3步骤，以便依据各种检测条件的变化，在保证供暖合格的条件下，实现热泵组的节能运行。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

以上所述结合附图对本发明的优选实施方式和实施例作了详述，但是本发明并不局限于上述实施方式和实施例，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。