一种水系统空调的制作方法

文档序号:28329532发布日期:2022-01-05 02:31阅读:158来源:国知局
一种水系统空调的制作方法

1.本发明涉及电器技术领域,尤其涉及一种水系统空调。


背景技术:

2.水系统空调广泛用于地暖供热中,热稳定性好,运行费用低。
3.为了节能、控制噪音,水系统空调会并联多台热泵机组使用。每台热泵机组配的水泵能力不同,水路的阻力也不同。多台热泵机组同时运行的时候,可能导致泵大的机器水流量大,泵小的机器水流量过小,甚至发生水流量过低警报。
4.目前是靠人为调整每台热泵机组的手动水阀,使得水力相对平衡。因并联的热泵机组数量可能很多,且每台热泵机组都有可能开机、关机,所以热泵机组开机的组合会有很多种可能,人为调整水阀无法兼顾所有的运行情况。


技术实现要素:

5.本发明提出了一种水系统空调,解决了现有技术中水力不平衡的问题。
6.为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:本发明提供了一种水系统空调,包括:多个热泵机组,每个所述热泵机组均具有进水管、出水管、水泵和水流量控制阀,所述多个热泵机组的进水管并联,所述多个热泵机组的出水管并联;控制器,其被配置为当水系统空调开机时或者任一台热泵机组的开关机状态发生变化时,根据每台处于开机状态的热泵机组的水泵能力与所有处于开机状态的热泵机组的水泵能力之和的比值确定每台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度。
7.进一步的,所述根据每台处于开机状态的热泵机组的水泵能力与所有处于开机状态的热泵机组的水泵能力之和的比值确定每台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度,具体包括:首先计算evwi=pi/( p1+p2+p3+

+pm);然后计算evwi*max;其中,i=1,2, 3,

,m;m为处于开机状态的热泵机组的数量;pi为第i台处于开机状态的热泵机组的水泵能力系数;evwi为第i台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度比例;max 为水流量控制阀的最大开度。
8.又进一步的,所述控制器还被配置为当每一台热泵机组的开关机状态都没有发生变化时,根据每台处于开机状态的热泵机组的进出水实际温差与目标温差控制每台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度。
9.更进一步的,所述根据每台处于开机状态的热泵机组的进出水实际温差与目标温
差控制每台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度,具体包括:首先计算evw(n)i= evw(n

1)i+{kp
×
[

t(n)i
‑⊿
t(n

1)i]+ ki

t(n)i};然后计算evw(n)i*max;其中,n为每台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度比例的第n次计算,当水系统空调开机时或检测到任一台热泵机组的开关机状态发生变化时,n清零;evw(1)i=evwi;evw(n)i为第i台处于开机状态的热泵机组的第n次计算的流量控制阀开度比例;evw(n

1)i为第i台处于开机状态的热泵机组的第n

1次计算的流量控制阀开度比例;

t(n)i为第i台处于开机状态的热泵机组的第n次计算的进出水实际温差与目标温差的差值;

t(n

1)i为第i台处于开机状态的热泵机组的第n

1次计算的进出水实际温差与目标温差的差值;kp为系数;ki为系数;max 为水流量控制阀的最大开度。
[0010]
再进一步的,目标温差的计算公式为:ttsi= tsm
×
(fi/fmi);其中,ttsi为第i台处于开机状态的热泵机组的进出水目标温差;tsm为每一台处于开机状态的热泵机组的压缩机以最高运行频率运行时的进出水目标温差;fi为第i台处于开机状态的热泵机组的压缩机当前运行频率;fmi为第i台处于开机状态的热泵机组的压缩机最高运行频率。
[0011]
进一步的,tsm=5℃。
[0012]
又进一步的,所述流量控制阀为二通流量比例阀。
[0013]
更进一步的,在每台热泵机组的进水管或出水管上设置有流量检测装置,用于检测进水管或出水管的水流量,当检测到水流量低于预设阈值时,相应的热泵机组报警停机。
[0014]
再进一步的,每个热泵机组的进水管均连接进水总管;每个热泵机组的出水管均连接出水总管;所述进水总管和出水总管分别连接用水终端;在所述进水总管与出水总管之间连接有压差式旁通阀。
[0015]
进一步的,各个热泵机组之间可以互相通讯,选择其中一个热泵机组为主机,其余热泵机组为从机,所述主机控制每个从机的运行。
[0016]
本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果:本发明的水系统空调,当水系统空调开机时或者任一台热泵机组的开关机状态发生变化时,根据每台处于开机状态的热泵机组的水泵能力与所有处于开机状态的热泵机组的水泵能力之和的比值确定每台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度,从而调节相应水流量控制阀的开度,使得整个水系统空调的水力平衡。
附图说明
[0017]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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。
[0018]
图1为本发明水系统空调的一种实施例的结构示意图;图2为本发明水系统空调的控制流量控制阀开度的一种实施例的流程图。
[0019]
图3为本发明水系统空调的控制流量控制阀开度的另一种实施例的流程图。
[0020]
附图标记:10、热泵机组;11、进水管;12、出水管;13、水流量控制阀;20、热泵机组;21、进水管;22、出水管;23、水流量控制阀;30、热泵机组;31、进水管;32、出水管;33、水流量控制阀;40、进水总管;50、出水总管;60、压差式旁通阀。
具体实施方式
[0021]
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做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。
[0022]
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
[0023]
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在上述实施方式的描述中,具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0024]
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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
[0025]
热泵机组通过使用压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器来执行热泵机组的制冷循环和制热循环,由控制器执行控制,实现制冷剂的流向控制以及节流装置的开度控制等。制冷循环和制热循环包括一系列过程,涉及压缩、冷凝、膨胀和蒸发,并向已被调节和热交换的空气供应制冷剂。
[0026]
压缩机压缩处于高温高压状态的制冷剂气体并排出压缩后的制冷剂气体。所排出
的制冷剂气体流入冷凝器。冷凝器将压缩后的制冷剂冷凝成液相,并且热量通过冷凝过程释放到周围环境。
[0027]
节流装置使在冷凝器中冷凝的高温高压状态的液相制冷剂膨胀为低压的液相制冷剂。蒸发器蒸发在节流装置中膨胀的制冷剂,并使处于低温低压状态的制冷剂气体返回到压缩机。蒸发器可以通过利用制冷剂的蒸发的潜热与待冷却的材料进行热交换来实现制冷效果。在整个循环中,热泵机组可以调节室内空间的温度。
[0028]
热泵机组室外机是指制冷循环的包括压缩机和室外热交换器的部分,热泵机组室内机包括室内热交换器,并且节流装置可以提供在空调系统室外机或室内机中。
[0029]
室内热交换器和室外热交换器用作冷凝器或蒸发器。当室内热交换器用作冷凝器时,热泵机组用作制热模式的加热器,当室内热交换器用作蒸发器时,热泵机组用作制冷模式的冷却器。
[0030]
热泵机组的制冷工作原理是:压缩机工作使室内换热器(在室内机中,此时为蒸发器)内处于超低压状态,室内换热器内的液态冷媒迅速蒸发吸收热量,室内风机吹出的风经过室内换热器盘管降温后变为冷风吹到室内,蒸发汽化后的冷媒经压缩机加压后,在室外换热器(在室外机中,此时为冷凝器)中的高压环境下凝结为液态,释放出热量,通过室外风机,将热量散发到大气中,如此循环就达到了制冷效果。
[0031]
热泵机组的制热工作原理是:气态冷媒被压缩机加压,成为高温高压气体,进入室内换热器(此时为冷凝器),冷凝液化放热,成为液体,同时将室内空气加热,从而达到提高室内温度的目的。液体冷媒经节流装置减压,进入室外换热器(此时为蒸发器),蒸发气化吸热,成为气体,同时吸取室外空气的热量(室外空气变得更冷),成为气态冷媒,再次进入压缩机开始下一个循环。
[0032]
本实施例的水系统空调,包括控制器和多个热泵机组,参见图1 所示。
[0033]
热泵机组是变频空气源热泵机组,热泵机组制冷、制热时可以输出冷水、热水,提供给用水末端使用。用水末端可以是地暖等设备。
[0034]
每个热泵机组均具有进水管、出水管、水泵和水流量控制阀。水泵设置在热泵机组的进水管或出水管上,为水循环提供动力。水流量控制阀设置在热泵机组的进水管或出水管上,用于控制进水管或出水管的水流量。
[0035]
多个热泵机组的进水管并联,然后与用水末端连接;多个热泵机组的出水管并联,然后与用水末端连接。每个热泵机组通过各自的出水管输出热水或冷水,以供用水末端使用。
[0036]
如图1所示,热泵机组10具有进水管11、出水管12、水泵、水流量控制阀13;热泵机组20具有进水管21、出水管22、水泵、水流量控制阀23;热泵机组30具有进水管31、出水管32、水泵、水流量控制阀33。
[0037]
控制器,其被配置为当水系统空调开机时或者任一台热泵机组的开关机状态发生变化时,根据每台处于开机状态的热泵机组的水泵能力与所有处于开机状态的热泵机组的水泵能力之和的比值确定每台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度。
[0038]
热泵机组的能力不同,配备的水泵能力也不同,由于所有热泵机组的进水管并联,所有热泵机组的出水管并联,因此,当同时有多台热泵机组开启运行时,可能导致水泵能力
大的热泵机组的进出水流量大,水泵能力小的热泵机组的进出水流量过小,水力无法平衡。因此,需要每隔一段时间检测每一台热泵机组的开关机状态,以确定热泵机组的水流量控制阀的开度。
[0039]
在每个检测周期(如检测周期为5分钟)内,控制器对每一台热泵机组的开关机状态进行检测,如果检测到有的热泵机组的开关机状态发生变化了,如上一次检测时处于开机状态的热泵机组关机了,或上一次检测时处于关机状态的热泵机组开机了,则需要根据每台处于开机状态的热泵机组的水泵能力与所有处于开机状态的热泵机组的水泵能力之和的比值确定每台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度,从而使得整个系统的水力平衡,简单方便,易于控制。
[0040]
因此,本实施例的水系统空调,当水系统空调开机时或者任一台热泵机组的开关机状态发生变化时,根据每台处于开机状态的热泵机组的水泵能力与所有处于开机状态的热泵机组的水泵能力之和的比值确定每台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度,从而调节相应水流量控制阀的开度,使得整个水系统空调的水力平衡。
[0041]
在本实施例中,根据每台处于开机状态的热泵机组的水泵能力与所有处于开机状态的热泵机组的水泵能力之和的比值确定每台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度,具体包括下述步骤:(11)首先计算evwi=pi/( p1+p2+p3+

+pm);(12)然后计算evwi*max。
[0042]
其中,i=1,2, 3,

,m;m为处于开机状态的热泵机组的数量;pi为第i台处于开机状态的热泵机组的水泵能力系数,每个机型有其固定的能力系数。水泵能力系数的大小可以直接表征水泵能力的大小。因此,每台处于开机状态的热泵机组的水泵能力与所有处于开机状态的热泵机组的水泵能力之和的比值,可以直接表示为每台处于开机状态的热泵机组的水泵能力系数与所有处于开机状态的热泵机组的水泵能力系数之和的比值。
[0043]
evwi为第i台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度比例;0%≤evwi≤100%。
[0044]
max 为水流量控制阀的最大开度。所有的热泵机组配备的水流量控制阀规格相同,最大开度均为max。
[0045]
计算出第i台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度比例evwi后,然后计算第i台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀的开度:evwi*max。
[0046]
假设,m=3,即有3台热泵机组处于开机状态,计算出的开度比例和开度如下:第1台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度比例evw1=20%;该水流量控制阀的开度为20%*max。
[0047]
第2台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度比例evw2=40%;该水流量控制阀的开度为40%*max。
[0048]
第3台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度比例evw3=60%;该水流量控制阀的开度为60%*max。
[0049]
通过上述公式,可以在水系统空调开机时或检测到任一台热泵机组的开关机状态
发生变化时,简单方便快速地确定每台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度,调节相应水流量控制阀的开度,使得水系统空调的水力平衡。
[0050]
在本实施例中,控制器还被配置为:当每一台热泵机组的开关机状态都没有发生变化时,根据每台处于开机状态的热泵机组的进出水实际温差与目标温差控制每台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度。
[0051]
由于每一台热泵机组的开关机状态都没有发生变化,直接根据实际温差与目标温差调节水流量控制阀的开度,即可保证整个水系统空调的水力平衡,控制简单,便于实现。
[0052]
在本实施例中,根据每台处于开机状态的热泵机组的进出水实际温差与目标温差控制每台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度,具体包括下述步骤:(21)首先计算evw(n)i:evw(n)i= evw(n

1)i+{kp
×
[

t(n)i
‑⊿
t(n

1)i]+ ki

t(n)i};(22)然后计算evw(n)i*max。
[0053]
其中,n为每台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度比例的第n次计算,当水系统空调开机时或者检测到任一台热泵机组的开关机状态发生变化时,n清零;第1次计算,即n=1,evw(1)i=evwi;evwi=pi/( p1+p2+p3+

+pm);第2次计算,即n=2,evw(2)i= evw(1)i+{kp
×
[

t(2)i
‑⊿
t(1)i]+ ki

t(2)i};第3次计算,即n=3,evw(3)i= evw(2)i+{kp
×
[

t(3)i
‑⊿
t(2)i]+ ki

t(3)i};
……
;evw(n)i为第i台处于开机状态的热泵机组的第n次计算的流量控制阀开度比例;0%≤evw(n)i≤100%;evw(n

1)i为第i台处于开机状态的热泵机组的第n

1次计算的流量控制阀开度比例;0%≤evw(n

1)i≤100%;{kp
×
[

t(n)i
‑⊿
t(n

1)i]+ ki

t(n)i}为开度变化值;

t(n)i为第i台处于开机状态的热泵机组的第n次计算的进出水实际温差与目标温差的差值;

t(n

1)i为第i台处于开机状态的热泵机组的第n

1次计算的进出水实际温差与目标温差的差值;kp为系数;ki为系数;max 为水流量控制阀的最大开度。
[0054]
计算出第i台处于开机状态的热泵机组的第n次计算的流量控制阀开度比例evw(n)i后,然后计算第i台处于开机状态的热泵机组的第n次计算的流量控制阀开度:evw(n)i*max。
[0055]
通过上述公式,可以在每一台热泵机组的开关机状态都没有发生变化时,简单方便快速地确定每台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度,调节相应水流量控制阀的开度,使得水系统空调的水力平衡。
[0056]
制冷时,第i台处于开机状态的热泵机组的进出水实际温差tsi=实际进水温度

实际出水温度。
[0057]
制热时,第i台处于开机状态的热泵机组的进出水实际温差tsi=实际出水温度

实际进水温度。
[0058]
第i台处于开机状态的热泵机组的进出水目标温差的计算公式为:ttsi= tsm
×
(fi/fmi);其中,ttsi为第i台处于开机状态的热泵机组的进出水目标温差;tsm为每一台处于开机状态的热泵机组的压缩机以最高运行频率运行时的进出水目标温差。当热泵机组的压缩机以最高运行频率运行时,热泵机组的运行负荷最大。
[0059]
fi为第i台处于开机状态的热泵机组的压缩机当前运行频率;fmi为第i台处于开机状态的热泵机组的压缩机最高运行频率,每台热泵机组的压缩机最高运行频率不同。
[0060]

t(n)i为第n次计算的进出水实际温差tsi

进出水目标温差ttsi;

t(n

1)i为第n

1次计算的进出水实际温差tsi

进出水目标温差ttsi。
[0061]
因此,处于开机状态的热泵机组的目标温差是动态变化的,跟随压缩机当前运行频率的变化而变化,进而

t(n)i是动态变化的,计算出的evw(n)i也是动态变化的,可以计算出比较准确的水流量控制阀开度,实现对水流量控制阀的开度进行精确控制。
[0062]
在本实施例中,tsm=5℃,即每一台处于开机状态的热泵机组的压缩机以最高运行频率运行时的进出水目标温差为5℃,既能保证热泵机组的进出水温差控制,满足出水温度要求,又避免过度调控。
[0063]
在本实施例中,kp=0.004,ki=0.005,以合理选择系数取值,计算出比较精确的水流量控制阀开度比例。
[0064]
在本实施例中,所有热泵机组的流量控制阀均为二通流量比例阀,调节开启比例,控制简单,性价比高,可以进行远距离控制。
[0065]
在本实施例中,在每台热泵机组的进水管或出水管上设置有流量检测装置f,流量检测装置用于检测进水管或出水管的水流量,当检测到进水管或出水管的水流量低于预设阈值时,相应的热泵机组报警停机,以便于及时维修。
[0066]
在本实施例中,每个热泵机组的进水管均连接进水总管40;每个热泵机组的出水管均连接出水总管50;进水总管40和出水总管50分别连接用水末端(进水总管40连接用水末端的出水管,出水总管50连接用水末端的进水管);在进水总管40与出水总管50之间连接有压差式旁通阀60,以保证进水总管40与出水总管50之间的压力平衡。
[0067]
在本实施例中,各个热泵机组之间可以互相通讯,选择其中一个热泵机组为主机,其余热泵机组为从机,主机控制每个从机的运行。主机可以获取每个从机的参数,统一控制所有从机,统一调控二通流量比例阀,实现整个水系统空调的统一调控。
[0068]
本实施例的水系统空调,当水系统空调开机时或者任一台热泵机组的开关机状态发生变化时,根据每台处于开机状态的热泵机组的水泵能力,其对应的二通流量比例阀开度进行重新分配,然后每台处于开机状态的热泵机组的二通流量比例阀根据目标温差控制开度,目标温差根据当前的压缩机运行频率确定。因此,不论哪几台热泵机组开机,都可以
自动调节水流量控制阀,使水系统空调的水力平衡。
[0069]
本实施例的水系统空调的控制器的控制流程如图2所示,水系统空调开机后,控制器开始工作,先执行控制(1),然后检测每一台热泵机组的开关机状态,如果检测到任一台热泵机组的开关机状态发生变化,则执行控制(1);如果所有的热泵机组的开关机状态都没有发生变化,则执行控制(2)。控制(2)执行结束后,如果水系统空调不关机,则重新检测每一台热泵机组的开关机状态。
[0070]
控制(1)是指根据每台处于开机状态的热泵机组的水泵能力与所有处于开机状态的热泵机组的水泵能力之和的比值确定每台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度,具体指步骤(11)~(12)。
[0071]
控制(2)是指根据每台处于开机状态的热泵机组的进出水实际温差与目标温差控制每台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度,具体指步骤(21)~(22)。
[0072]
本实施例的水系统空调的控制器的具体控制流程如下,参见图3所示。
[0073]
s31:水系统空调开机,n清零。
[0074]
s32:计算每一台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度。
[0075]
计算evwi=pi/( p1+p2+p3+

+pm);本次计算为第i台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度比例的第1次计算,即n=1。
[0076]
然后计算第i台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度:evwi*max。
[0077]
s33:检测每一台热泵机组的开关机状态,判断是否任一台热泵机组的开关机状态发生变化。
[0078]
如果任一台热泵机组的开关机状态发生变化,则n清零,返回s32。
[0079]
如果所有的热泵机组的开关机状态都没有发生变化,则执行s34。
[0080]
s34:计算每一台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度。
[0081]
计算evw(n)i= evw(n

1)i+{kp
×
[

t(n)i
‑⊿
t(n

1)i]+ ki

t(n)i};本次计算为第i台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度比例的第2次计算,即n=2:计算evw(2)i= evw(1)i+{kp
×
[

t(2)i
‑⊿
t(1)i]+ ki

t(2)i};计算evw(2)i*max。
[0082]
如果水系统空调不关机,则重新判断是否任一台热泵机组的开关机状态发生变化。如果任一台热泵机组的开关机状态发生变化,则n清零,返回s32。如果所有的热泵机组的开关机状态都没有发生变化,则计算evw(n)i= evw(n

1)i+{kp
×
[

t(n)i
‑⊿
t(n

1)i]+ ki

t(n)i};本次计算为第i台处于开机状态的热泵机组的水流量控制阀开度比例的第3次计算,即n=3:计算evw(3)i= evw(2)i+{kp
×
[

t(3)i
‑⊿
t(2)i]+ ki

t(3)i};计算evw(3)i*max。
[0083]
如果水系统空调不关机,则重新判断是否任一台热泵机组的开关机状态发生变化。如果任一台热泵机组的开关机状态发生变化,则n清零,返回s32。如果所有的热泵机组的开关机状态都没有发生变化,则计算evw(4)i= evw(3)i+{kp
×
[

t(4)i
‑⊿
t(3)i]+ ki

t(4)i};
计算evw(4)i*max。
[0084]
如果水系统空调不关机,则重新判断是否任一台热泵机组的开关机状态发生变化。如果任一台热泵机组的开关机状态发生变化,则n清零,返回s32。如果所有的热泵机组的开关机状态都没有发生变化,则计算evw(5)i= evw(4)i+{kp
×
[

t(5)i
‑⊿
t(4)i]+ ki

t(5)i};计算evw(5)i*max。
[0085]
……
直至水系统空调关机。
[0086]
在上述实施方式的描述中,具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0087]
以上仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
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