一种热泵系统的水压控制方法及热泵系统与流程

本发明涉及热泵技术领域，尤其是涉及一种热泵系统的水压控制方法及热泵系统。

背景技术：

随着低温热泵在商用采暖领域的优势越来越突出，商用采暖热泵越来越普及，更节能和更舒适已成为行业追求。目前热泵采暖工程根据实际现场情况，绝大部分使用一次泵系统或二次泵系统，而一次泵系统对比二次泵系统因为没有二次泵和蓄能水箱，在节省二次泵运行费用和工程安装费用上有明显优势。但是，本发明的发明人在研究中发现，常规使用定频热泵做一次泵系统时，需要提供额定水流量给每台定频热泵，每当末端负荷变小时，由于一次泵系统不能调节水泵转速，导致末端水压变高而存在爆管风险，以及水泵始终高速运行，导致功耗大。

技术实现要素：

本发明提供一种热泵系统的水压控制方法及热泵系统，以解决现有的一次泵系统因末端负荷变小而水泵不能变速引起水泵功耗大和造成爆管风险的技术问题，本发明能够实现系统水泵根据末端负荷的变化而自适应调节水泵转速，维持管道内水压恒定，避免水泵全程高速运转和出现水压过高存在的爆管风险，提高系统运行的安全性和可靠性。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种热泵系统的水压控制方法，所述热泵系统包括通过供水管道连接的若干末端和若干设备端，所述供水管道上设有受变频器控制的水泵；所述控制方法至少包括以下步骤：

实时检测所述供水管道的末端水流量并获得所述末端水流量与预设的额定水流量之间的比较结果；

以预设的与所述比较结果对应的压力值为目标水压，通过所述变频器控制水泵转速以使所述供水管道的水压压力达到所述目标水压。

作为优选方案，所述方法还包括：

将全部所述末端启动且所述水泵关闭时检测到的所述供水管道的水压压力作为静止水压值；

设所述预设的与所述比较结果对应的压力值为所述静止水压值与预设的恒压运行补偿压力值之和；

根据所述比较结果调整所述预设的恒压运行补偿压力值的大小。

作为优选方案，所述以预设的与所述比较结果对应的压力值为目标水压，具体为：

当所述比较结果为所述末端水流量小于所述预设的额定水流量时，则增大所述预设的恒压运行补偿压力值；

当所述比较结果为所述末端水流量大于所述预设的额定水流量时，则减小所述预设的恒压运行补偿压力值。

作为优选方案，所述以预设的与所述比较结果对应的压力值为目标水压，具体为：

当所述比较结果为所述末端水流量等于所述预设的额定水流量时，则固定不变所述预设的恒压运行补偿压力值，并将此时的所述预设的恒压运行补偿压力值作为启动恒压运行补偿压力值；

所述控制方法还包括：

将所述静止水压值与所述启动恒压运行补偿压力值之和作为所述水泵每次启动之后的目标水压。

作为优选方案，所述方法还包括：

步骤s2，在全部所述末端启动且所述水泵按第一设定阀值运行至第一预设时间后，通过所述变频器pid调节水泵转速，以使所述供水管道的水压压力趋向或达到所述目标水压；

步骤s3，在所述水泵运行至第二预设时间后，执行所述实时检测所述供水管道的末端水流量并获得所述末端水流量与预设的额定水流量之间的比较结果、以预设的与所述比较结果对应的压力值为目标水压，通过所述变频器控制水泵转速以使所述供水管道的水压压力达到所述目标水压的步骤。

作为优选方案，所述以预设的与所述比较结果对应的压力值为目标水压，具体为：

当所述比较结果为所述末端水流量小于所述预设的额定水流量时，则增大所述预设的恒压运行补偿压力值，并重新执行所述步骤s2和所述步骤s3；

当所述比较结果为所述末端水流量大于所述预设的额定水流量时，则减小所述预设的恒压运行补偿压力值，并重新执行所述步骤s2和所述步骤s3。

作为优选方案，所述以预设的与所述比较结果对应的压力值为目标水压，具体为：

当所述比较结果为所述末端水流量等于所述预设的额定水流量时，则固定不变所述预设的恒压运行补偿压力值，并将此时的所述预设的恒压运行补偿压力值作为启动恒压运行补偿压力值；

所述控制方法还包括：

将所述静止水压值与所述启动恒压运行补偿压力值之和作为所述水泵每次启动之后的目标水压。

作为优选方案，所述设备端采用变频压缩机热泵，所述方法还包括：

实时检测所述设备端的出水温度；

当所述设备端的出水温度达到预设的最高限定温度时，控制所述变频压缩机热泵的频率降低。

本发明还提供一种热泵系统，所述热泵系统包括集中控制器和通过供水管道连接的若干末端和若干设备端，所述供水管道上设有受变频器控制的水泵；所述集中控制器用于：

实时检测所述供水管道的末端水流量并获得所述末端水流量与预设的额定水流量之间的比较结果；

以预设的与所述比较结果对应的压力值为目标水压，通过所述变频器控制水泵转速以使所述供水管道的水压压力达到所述目标水压。

作为优选方案，所述集中控制器还用于：

将全部所述末端启动且所述水泵关闭时检测到的所述供水管道的水压压力作为静止水压值；

设所述预设的与所述比较结果对应的压力值为所述静止水压值与预设的恒压运行补偿压力值之和；

根据所述比较结果调整所述预设的恒压运行补偿压力值的大小。

作为优选方案，所述集中控制器还用于：

当所述比较结果为所述末端水流量小于所述预设的额定水流量时，则增大所述预设的恒压运行补偿压力值；

当所述比较结果为所述末端水流量大于所述预设的额定水流量时，则减小所述预设的恒压运行补偿压力值。

作为优选方案，所述集中控制器还用于：

当所述比较结果为所述末端水流量等于所述预设的额定水流量时，则固定不变所述预设的恒压运行补偿压力值，并将此时的所述预设的恒压运行补偿压力值作为启动恒压运行补偿压力值；

所述控制方法还包括：

将所述静止水压值与所述启动恒压运行补偿压力值之和作为所述水泵每次启动之后的目标水压。

作为优选方案，所述集中控制器还用于执行以下步骤：

步骤s2，在全部所述末端启动且所述水泵按第一设定阀值运行至第一预设时间后，通过所述变频器pid调节水泵转速，以使所述供水管道的水压压力趋向或达到所述目标水压；

步骤s3，在所述水泵运行至第二预设时间后，执行所述实时检测所述供水管道的末端水流量并获得所述末端水流量与预设的额定水流量之间的比较结果、以预设的与所述比较结果对应的压力值为目标水压，通过所述变频器控制水泵转速以使所述供水管道的水压压力达到所述目标水压的步骤。

作为优选方案，所述集中控制器还用于：

当所述比较结果为所述末端水流量小于所述预设的额定水流量时，则增大所述预设的恒压运行补偿压力值，并重新执行所述步骤s2和所述步骤s3；

当所述比较结果为所述末端水流量大于所述预设的额定水流量时，则减小所述预设的恒压运行补偿压力值，并重新执行所述步骤s2和所述步骤s3。

作为优选方案，所述集中控制器还用于：

当所述比较结果为所述末端水流量等于所述预设的额定水流量时，则固定不变所述预设的恒压运行补偿压力值，并将此时的所述预设的恒压运行补偿压力值作为启动恒压运行补偿压力值；

所述控制方法还包括：

将所述静止水压值与所述启动恒压运行补偿压力值之和作为所述水泵每次启动之后的目标水压。

作为优选方案，所述设备端采用变频压缩机热泵，所述集中控制器还用于：

实时检测所述设备端的出水温度；

当所述设备端的出水温度达到预设的最高限定温度时，控制所述变频压缩机热泵的频率降低。

综上，本发明实施例提供一种热泵系统的水压控制方法及热泵系统，其任意一种实施例的有益效果在于，通过所述变频器控制所述水泵，以使所述水泵在末端负荷发生变化时能够调节水泵转速，避免末端负荷变小导致水泵功耗大以及水压过高造成爆管风险。同时，通过检测所述供水管道的末端水流量判断末端负载是否发生变化，当末端负载变化时，能够根据所述比较结果自适应调整所述水泵的转速，从而调节所述供水管道的水压压力，进而控制所述供水管道内的水压保持恒定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，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是本发明实施例中的热泵系统的结构示意图；

图2是本发明第一实施例中的热泵系统的水压控制方法的步骤流程图；

图3是本发明第二实施例中的热泵系统的水压控制方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

本发明第一实施例：

请参见图1，所述热泵系统包括通过供水管道连接的若干末端和若干设备端，所述供水管道上设有受变频器控制的水泵；将水压压力传感器放置在所述供水管道内，由集中控制器实时检测主管道的水压压力；使用感应电机变频器驱动所述水泵(一次水泵)，而所述变频器放置于集控箱内；所述集中控制器和所述变频器通信，控制所述水泵转速和接收所述变频器运行状态。

请参见图2，基于所述热泵系统，本发明第一实施例提供了一种热泵系统的水压控制方法，所述控制方法至少包括以下步骤：

s101，实时检测所述供水管道的末端水流量并获得所述末端水流量与预设的额定水流量之间的比较结果；

s102，以预设的与所述比较结果对应的压力值为目标水压，通过所述变频器控制水泵转速以使所述供水管道的水压压力达到所述目标水压。

在本实施例中，通过所述变频器控制所述水泵，以使所述水泵在末端负荷发生变化时能够调节水泵转速，避免末端负荷变小导致水泵功耗大以及水压过高造成爆管风险。同时，通过检测所述供水管道的末端水流量判断末端负载是否发生变化，当末端负载变化时，能够根据所述比较结果自适应调整所述水泵的转速，从而调节所述供水管道的水压压力，进而控制所述供水管道内的水压保持恒定。

基于上述技术方案，在本发明的其中一种优选实施例中，所述方法还包括：

s001，将全部所述末端启动且所述水泵关闭时检测到的所述供水管道的水压压力作为静止水压值；

s002，设所述预设的与所述比较结果对应的压力值为所述静止水压值与预设的恒压运行补偿压力值之和；也即，所述目标水压＝所述静止水压值+所述恒压运行补偿压力值；

s003，根据所述比较结果调整所述预设的恒压运行补偿压力值的大小。

在本实施例中，应当说明的是，所述水泵转速是通过所述变频器的pid调节，该pid调节功能通过计算机软件封装一个pid模块实现，该pid模块输入有1-检测的当前水压，2-p比例参数输入，3-i积分参数输入，4-d微分参数输入，5-水泵最高转速限制，6-水泵最低转速限制；输出有1-水泵目标转速，预设最高水压pmax，分别以1/3pmax,1/2pmax,2/3pmax为目标水压，运行pid模块，确定pid模块的输入p、i、d三个参数后，永久保存该参数到pid模块内，然后通过查看水泵规格书内关于最低转速和最高转速限制，确定pid模块输入中5-水泵最高转速限制，6-水泵最低转速限制两个参数，永久保存该参数到pid模块内，以静止水压值+恒压运行补偿压力值为所述目标水压，通过变频器控制水泵转速，最终使得当前水压＝静止水压值+恒压运行补偿压力值。

在本发明的其中一种实施例中，所述步骤s102，以预设的与所述比较结果对应的压力值为目标水压，具体为：

s1021，当所述比较结果为所述末端水流量小于所述预设的额定水流量时，则增大所述预设的恒压运行补偿压力值；

s1022，当所述比较结果为所述末端水流量大于所述预设的额定水流量时，则减小所述预设的恒压运行补偿压力值；

s1023，当所述比较结果为所述末端水流量等于所述预设的额定水流量时，则固定不变所述预设的恒压运行补偿压力值，并将此时的所述预设的恒压运行补偿压力值作为启动恒压运行补偿压力值；

基于步骤s1023，所述控制方法还包括：

s301，将所述静止水压值与所述启动恒压运行补偿压力值之和作为所述水泵每次启动之后的目标水压。

在本实施例中，在所述比较结果为所述末端水流量＝所述预设的额定水流量时，通过保存当前恒压运行补偿压力值，以使所述水泵每次启动后，根据静止水压值+恒压运行补偿压力值为目标水压，从而控制水泵转速。

在本发明的其中一种实施例中，所述设备端采用变频压缩机热泵，所述方法还包括：

实时检测所述设备端的出水温度；

当所述设备端的出水温度达到预设的最高限定温度时，控制所述变频压缩机热泵的频率降低。

在本发明实施例中，应当说明的是，所述热泵系统及其控制方法可以实现水泵根据末端负载变化时，自适应调节水泵转速，从而控制管道内水压始终恒定。但是当关闭一部分末端时，当前水泵转速保持不变，水压会持续上升，从而触发水泵的pid调节，使pid调节控制水泵转速下降，从而降低水压，由于管道内水压保持恒定，其他末端水流量无变化，水泵改变的只是关闭的末端流量，因此对其他末端无影响。当水泵转速下降后，管道内流量减小，设备出水温度会持续升高，触发设备的出水温度控制策略，从而降低压缩机频率。

本发明第二实施例：

请参见图3，基于本发明第一实施例，本发明第二实施例提供了一种热泵系统的水压控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤s1，控制全部所述末端开启，而所述水泵关闭；

将全部所述末端启动且所述水泵关闭时检测到的所述供水管道的水压压力作为静止水压值；设所述预设的与所述比较结果对应的压力值为所述静止水压值与预设的恒压运行补偿压力值之和；也即，所述目标水压＝所述静止水压值+所述恒压运行补偿压力值；根据所述比较结果调整所述预设的恒压运行补偿压力值的大小。

步骤s2，控制全部所述末端开启，并启动所述水泵按第一设定阀值运行；

在全部所述末端启动且所述水泵按第一设定阀值运行至第一预设时间t1后，通过所述变频器pid调节水泵转速，以使所述供水管道的水压压力趋向或达到所述目标水压。

在本实施例中，所述水泵转速是通过所述变频器的pid调节，该pid调节功能通过计算机软件封装一个pid模块实现，该pid模块输入有1-检测的当前水压，2-p比例参数输入，3-i积分参数输入，4-d微分参数输入，5-水泵最高转速限制，6-水泵最低转速限制；输出有1-水泵目标转速，预设最高水压pmax，分别以1/3pmax,1/2pmax,2/3pmax为目标水压，运行pid模块，确定pid模块的输入p、i、d三个参数后，永久保存该参数到pid模块内，然后通过查看水泵规格书内关于最低转速和最高转速限制，确定pid模块输入中5-水泵最高转速限制，6-水泵最低转速限制两个参数，永久保存该参数到pid模块内，以静止水压值+恒压运行补偿压力值为所述目标水压，通过变频器控制水泵转速，最终使得当前水压＝静止水压值+恒压运行补偿压力值。

步骤s3，在所述水泵运行至第二预设时间t2后，检测全部所述末端水流量是否满足额定要求，需实时检测所述供水管道的末端水流量并获得所述末端水流量与预设的额定水流量之间的比较结果，然后以预设的与所述比较结果对应的压力值为目标水压，通过所述变频器控制水泵转速以使所述供水管道的水压压力达到所述目标水压。

具体的，所述比较结果以及对应的步骤有以下三种情况：

s31，当所述比较结果为所述末端水流量小于所述预设的额定水流量时，进入步骤s4。

s32，当所述比较结果为所述末端水流量大于所述预设的额定水流量时，进入步骤s5。

s33，当所述比较结果为所述末端水流量等于所述预设的额定水流量时，进入步骤s6。

步骤s4，增大所述预设的恒压运行补偿压力值，重新执行所述步骤s2和所述步骤s3。

步骤s5，减小所述预设的恒压运行补偿压力值，并重新执行所述步骤s2和所述步骤s3。

步骤s6，固定不变所述预设的恒压运行补偿压力值，并将此时的所述预设的恒压运行补偿压力值作为启动恒压运行补偿压力值；

并将所述静止水压值与所述启动恒压运行补偿压力值之和作为所述水泵每次启动之后的目标水压。

在本发明的其中一种实施例中，所述设备端采用变频压缩机热泵，所述方法还包括：

实时检测所述设备端的出水温度；

当所述设备端的出水温度达到预设的最高限定温度时，控制所述变频压缩机热泵的频率降低。

在本发明实施例中，应当说明的是，所述热泵系统及其控制方法可以实现水泵根据末端负载变化时，自适应调节水泵转速，从而控制管道内水压始终恒定。但是当关闭一部分末端时，当前水泵转速保持不变，水压会持续上升，从而触发水泵的pid调节，使pid调节控制水泵转速下降，从而降低水压，由于管道内水压保持恒定，其他末端水流量无变化，水泵改变的只是关闭的末端流量，因此对其他末端无影响。当水泵转速下降后，管道内流量减小，设备出水温度会持续升高，触发设备的出水温度控制策略，从而降低压缩机频率。

本发明第三实施例：

对应于上述的热泵系统的水压控制方法，本发明第三实施例提供一种热泵系统，所述热泵系统包括集中控制器和通过供水管道连接的若干末端和若干设备端，所述供水管道上设有受变频器控制的水泵；所述集中控制器用于：

实时检测所述供水管道的末端水流量并获得所述末端水流量与预设的额定水流量之间的比较结果；

以预设的与所述比较结果对应的压力值为目标水压，通过所述变频器控制水泵转速以使所述供水管道的水压压力达到所述目标水压。

在本发明的其中一种实施例中，所述集中控制器还用于：

将全部所述末端启动且所述水泵关闭时检测到的所述供水管道的水压压力作为静止水压值；

设所述预设的与所述比较结果对应的压力值为所述静止水压值与预设的恒压运行补偿压力值之和；

根据所述比较结果调整所述预设的恒压运行补偿压力值的大小。

在本发明的其中一种实施例中，所述集中控制器还用于：

当所述比较结果为所述末端水流量小于所述预设的额定水流量时，则增大所述预设的恒压运行补偿压力值；

当所述比较结果为所述末端水流量大于所述预设的额定水流量时，则减小所述预设的恒压运行补偿压力值。

在本发明的其中一种实施例中，所述集中控制器还用于：

当所述比较结果为所述末端水流量等于所述预设的额定水流量时，则固定不变所述预设的恒压运行补偿压力值，并将此时的所述预设的恒压运行补偿压力值作为启动恒压运行补偿压力值；

所述控制方法还包括：

将所述静止水压值与所述启动恒压运行补偿压力值之和作为所述水泵每次启动之后的目标水压。

在本发明的其中一种实施例中，所述集中控制器还用于执行以下步骤：

步骤s2，在全部所述末端启动且所述水泵按第一设定阀值运行至第一预设时间后，通过所述变频器pid调节水泵转速，以使所述供水管道的水压压力趋向或达到所述目标水压；

步骤s3，在所述水泵运行至第二预设时间后，执行所述实时检测所述供水管道的末端水流量并获得所述末端水流量与预设的额定水流量之间的比较结果、以预设的与所述比较结果对应的压力值为目标水压，通过所述变频器控制水泵转速以使所述供水管道的水压压力达到所述目标水压的步骤。

在本发明的其中一种实施例中，所述集中控制器还用于：

当所述比较结果为所述末端水流量小于所述预设的额定水流量时，则增大所述预设的恒压运行补偿压力值，并重新执行所述步骤s2和所述步骤s3；

当所述比较结果为所述末端水流量大于所述预设的额定水流量时，则减小所述预设的恒压运行补偿压力值，并重新执行所述步骤s2和所述步骤s3。

在本发明的其中一种实施例中，所述集中控制器还用于：

当所述比较结果为所述末端水流量等于所述预设的额定水流量时，则固定不变所述预设的恒压运行补偿压力值，并将此时的所述预设的恒压运行补偿压力值作为启动恒压运行补偿压力值；

所述控制方法还包括：

将所述静止水压值与所述启动恒压运行补偿压力值之和作为所述水泵每次启动之后的目标水压。

在本发明的其中一种实施例中，所述设备端采用变频压缩机热泵，所述集中控制器还用于：

实时检测所述设备端的出水温度；

当所述设备端的出水温度达到预设的最高限定温度时，控制所述变频压缩机热泵的频率降低。

需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。