一种基于人工智能热泵供热系统控制方法与流程

1.本发明属于人工智能热泵供热系统领域，具体地说是一种对人工智能热泵供热系统中热泵运行数量进行计算，并控制相应数量的热泵进行运转的控制方法。


背景技术：

2.热泵供热系统是通过消耗少量电能，把热量从低温热源(空气、水、土壤等)转移到高温热源的一种技术，通常用于对人们进行热水供应。
3.现有专利(公告号：cn110513914a)公开了一种热泵供热系统及其控制方法，涉及热泵技术领域；用于解决现有技术中蒸发器底部的防结冰结构中的蒸发器换热管厚度较厚成本较高、且防结冰结构较复杂的问题；本发明提供了一种热泵供热系统包括依次连接成回路的压缩机、气体冷却器、节流装置和蒸发器，蒸发器包括第一换热管、以及位于蒸发器的底部的第二换热管，第一换热管串联在节流装置与压缩机的吸气口之间，气体冷却器包括相互换热的制冷剂管道和水路管道，制冷剂管道位于所述压缩机与节流装置之间，水路管道的进水口连接有供水管道，水路管道的出水口连接有排水管道，第二换热管连接在水路管道的进水口与供水管道之间、或水路管道的出水口与排水管道之间。
4.在实现上述发明过程中，发明人发现现有技术存在如下问题未解决：未根据用户的用水习惯对时段进行区分，使得蒸发器一直在运行用于维持水温，浪费能源的同时，由于蒸发器一直在运行，容易导致蒸发器受损。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于人工智能热泵供热系统控制方法，以解决现有技术中未根据用户的用水习惯对时段进行区分，使得蒸发器一直在运行用于维持水温的问题。
6.本发明提供如下技术方案：
7.一种基于人工智能热泵供热系统控制方法，包括：
8.s1：收集当地气象数据，根据气候条件选取热泵类型；
9.s2：收集总用水量数据，根据总用水量数据计算总热负荷；
10.s3：选定热泵型号，根据总热负荷计算所需热泵数量；
11.s4：收集用户使用习惯，根据用户使用习惯规划出用水高峰期和用水低谷期；
12.s5：收集用水低谷期的平均时长和用水低谷期平均总用水量，并计算总热负荷；
13.s6：计算出用水低谷期各自所需热泵数量；
14.s7：定期检测系统的运行状态。
15.优选的，所述s1中，收集的数据包括年平均气温、冬季平均气温、冬季最低温度、冬季相对湿度、冬季自来水温度、夏季平均气温、夏季最低温度、夏季相对湿度、夏季自来水温度，通过对地区气候的收集，便于根据气候环境选取最适合的热泵。
16.优选的，所述s1中，根据所收集的数据，选取水源热泵、地源热泵或热泵。
17.优选的，所述s2中，设总用水量为n，安全系数为m，所需水温为p，夏季自来水温度为r，则夏季单日热总负荷q的计算公式为：q＝n
×
(p-r)
×
m/860；设冬季自来水温度为b，则冬季单日热总负荷q的计算公式为：q＝n
×
(p-b)
×
m/860，通过对夏季和冬季总负荷进行计算，便于人员选取那个对应型号和数量的热泵。
18.优选的，所述s3中，根据冬季单日热总负荷q，设定热泵相应的工作时间，选取热泵，得到热泵每小时制热量，算取至少需要的热泵数量；设热泵每小时制热量为c，每日工作时长为d，则热泵数量n的计算公式为：n＝q/(c
×
d)，通过先设定热泵的每日工作时间，便于人员选取热泵数量。
19.优选的，所述s3中，根据冬季单日热总负荷q，选取一定数量的热泵，得到热泵每小时制热量，计算出热泵每天至少需要的工作时间；设热泵每小时制热量为c，每日工作时长为d，则热泵数量n的计算公式为：d＝q/(c
×
n)，通过先设定热泵的数量，便于人员选取相对应的热泵。
20.优选的，所述s4中，通过对用水高峰期数据进行收集，整理出用水高峰的时段，便于提前开启热泵，加快换热效率。
21.优选的，所述s5和s6中，通过用水高峰期的时间、用水高峰期总热负荷、热泵每小时制热量，计算出在用水高峰期需要多少热泵同时进行运作。
22.优选的，所述s5和s6中，通过用水低谷期的时间、用水低谷期总热负荷、热泵每小时制热量，计算出在用水低谷期需要多少热泵同时进行运作。
23.优选的，所述s7中，通过检查热泵机内组件的温度、压力和流量等参数来确定热泵机的运行状态。
24.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
25.1、本发明通过对当地冬季和夏季的各项气象数据进行收集，计算出冬季单日和夏季单日所需的平均热总负荷，从而计算出最少需要的热泵数量，从而降低成本，通过在夏季控制部分热泵进行运转，在保持水温的同时，降低能源消耗。
26.2、本发明通过对用户用水习惯进行收集，对每日时段进行区分，整理出每日用水高峰期和用水低谷期，在用水低谷期的总热负荷进行计算，计算出所需热泵数量，使得供热机组的多个热泵交替运行，保证水温的同时，降低能源损耗，保证供热机组的多个热泵均有休息时段，避免热泵长时间运作，增加热泵寿命的。
27.3、本发明通过回水管路将出水管路内变凉的自来水引导至水热交换器内，进行重新加热，从而保证用户需要用热水时，打开水龙头第一时间便能得到热水。
附图说明
28.图1是本发明运行流程图；
29.图2是本发明人工智能热泵供热系统的管路图。
30.图中：
31.1、供热机组；11、热泵；12、工质输送管路；13、工质回收管路；14、第一压力表；15、循环泵；16、水热交换器；17、水位传感器；18、温度传感器；19、进水管路；110、出水管路；111、水表；112、第-电磁阀；113、输水管路；114、回水管路；115、变频泵；116、第二压力表；117、第二电磁阀；118、止回阀；119、过滤器；120、闸阀。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
33.本发明提供一种基于人工智能热泵供热系统控制方法，包括以下步骤：
34.s1：收集当地气象数据，根据气候条件选取热泵11类型；
35.s2：收集总用水量数据，根据总用水量数据计算总热负荷；
36.s3：选定热泵11型号，根据总热负荷计算所需热泵11数量；
37.s4：收集用户使用习惯，根据用户使用习惯规划出用水高峰期和用水低谷期；
38.s5：收集用水低谷期的平均时长和用水低谷期平均总用水量，并计算总热负荷；
39.s6：计算出用水低谷期各自所需热泵11数量；
40.s7：定期检测系统的运行状态。
41.进一步的，s1中，收集的数据包括年平均气温、冬季平均气温、冬季最低温度、冬季相对湿度、冬季自来水温度、夏季平均气温、夏季最低温度、夏季相对湿度、夏季自来水温度；s1中，根据所收集的数据，选取水源热泵11、地源热泵11或空气源热泵11。
42.进一步的，s2中，设总用水量为n，安全系数为m，所需水温为p，夏季自来水温度为r，则夏季单日热总负荷q的计算公式为：q＝n
×
(p-r)
×
m/860；设冬季自来水温度为b，则冬季单日热总负荷q的计算公式为：q＝n
×
(p-b)
×
m/860；s3中，根据冬季单日热总负荷q，设定热泵11相应的工作时间，选取热泵11，得到热泵11每小时制热量，算取至少需要的热泵11数量；设热泵11每小时制热量为c，每日工作时长为d，则热泵11数量n的计算公式为：n＝q/(c
×
d)；s3中，根据冬季单日热总负荷q，选取一定数量的热泵11，得到热泵11每小时制热量，计算出热泵11每天至少需要的工作时间；设热泵11每小时制热量为c，每日工作时长为d，则热泵11数量n的计算公式为：d＝q/(c
×
n)。
43.s4中，通过对用水高峰期数据进行收集，整理出用水高峰的时段，便于提前开启热泵11，加快换热效率；s5和s6中，通过用水高峰期的时间、用水高峰期总热负荷、热泵11每小时制热量，计算出在用水高峰期需要多少热泵11同时进行运作；s5和s6中，通过用水低谷期的时间、用水低谷期总热负荷、热泵11每小时制热量，计算出在用水低谷期需要多少热泵11同时进行运作；s7中，通过检查热泵11机内组件的温度、压力和流量等参数来确定热泵11机的运行状态。
44.实施例一：
45.如图1所示，本实施例中，通过对年平均气温、冬季平均气温、冬季最低温度、冬季相对湿度、冬季自来水温度、夏季平均气温、夏季最低温度、夏季相对湿度、夏季自来水温度可以得到当地的详细气候数据，冬季自来水温度低于夏季自来水温度，则冬季供热的热总负荷大于夏季，根据用户的总用水量、所需水温，计算出冬季单日和夏季单日的热总负荷。
46.选定热泵11的型号，通过设定工作时长，使得操作人员能算取，在冬季和夏季设定工作时长最少需要热泵11数量，根据冬季单日和夏季单日的热总负荷不同，从而在夏季时可减少开启热泵11的数量，降低能源消耗。
47.若通过设定工作时长所需热泵11数量较多，成本较高，可通过选定一定数量的热泵11，通过计算得出热泵11每日所需工作的时间，若所需工作的时间大于单日时长，则增加热泵11数量，直至所需工作的时间小于或等于单日时长，得到相对应的最少所需的热泵11
数量，从而降低成本。
48.通过对用户用水习惯进行收集，通过水表111对用户每小时的用水信息进行记录，不间断记录一个星期，通过记录的数据计算出用户单日内每个小时的平均用水量，对每日时段进行区分，将用水量较少的时段规划为用水低谷期，将用水量较高的时段规划为用水高峰期。
49.以学校宿舍楼供热系统为例，在校学生5000，冬季学生每日热水用量如下所示：
[0050][0051]
通过表格可知：星期二至星期五的0-4时、星期一至星期六的9至12时、星期一至星期日13至16时为用水低谷期，其余时段用水量均较高。
[0052]
通过设定的热水温度，计算出各个时段的所需的总热负荷，计算出所需开启的热泵数量，从而在相对应的时间开启。
[0053]
用水高峰期来临前可通过提前开启进水管路19向水热交换器16中添加自来水，从而便于开启热泵11对自来水进行加热，从而避免用水高峰期时热水供应不足的情况。
[0054]
通过计算出各个时段的所需的总热负荷，可计算出用水低谷期的平均热总负荷，此时可通过延长相邻高峰时段多个热泵11加热的时间，以储存满足用水低谷期的热水量，从而使得热泵可在用水低谷期进行休息，从而避免热泵11长时间运作，对热泵11进行保护的同时减少能源的损耗。
[0055]
夏季学生每日热水用量如下所示：
[0056][0057][0058]
通过表格可知夏季学生热水用量在各时段均低于冬季热水用量；且夏季气温较高便于热水储存的同时设定的水温也将低于冬季所需温度，从而夏季单日的热总负荷将远低于冬季所需热总负荷，从而夏季并不需要所用的热泵11同时进行运作，通过对总热负荷进行计算，控制热泵11在用水高峰时段进行交替作业，从而进一步避免单个热泵11持续工作，对热泵11进行保护。
[0059]
通过整理出夏季和冬季每日用水高峰期和用水低谷期，使得在用水高峰期之前，提前启动热泵11对水进行预热，当处于用水低谷期时，通过对用水低谷期的总热负荷进行计算，计算出所需热泵11数量，使得供热机组1的多个热泵11交替运行，保证水温的同时，降低能源损耗，保证供热机组1的多个热泵11均有休息时段，避免热泵11长时间运作，增加热泵11寿命的。
[0060]
实施例二：
[0061]
如图2所示，本实施例中不同于实施例一的是，采用一种基于人工智能热泵供热系统包括，对工质进行加热的供热机组1，供热机组1包括多个热泵11，多个热泵11通过管路相互连通，热泵11上连接有将加热完成的工质输送至水热交换器16内的工质输送管路12和将换热完成的工质输送至热泵11内的工质回收管路13，工质回收管路13上设置有对工质回收管路13内的压力进行检测的第一压力表14和使得工质循环流过热泵11、工质输送管路12、水热交换器16和工质回收管路13的循环泵15，热泵11通过工质输送管路12和工质回收管路
13连接有对工质的热量进行吸收的水热交换器16。
[0062]
水热交换器16内设置有对水热交换器16水位进行检测的水位传感器17和对水热交换器16温度进行检测的温度传感器18，水位传感器17外壁顶部和外壁底部分别设置有将自来水输送至水热交换器16的进水管路19和将换热完成自来水输送至用户的出水管路110，进水管路19上设置有对流入水热交换器16内的自来水的量进行检测的水表111和控制进水管路19通断的第一电磁阀112，进水管路19上连接有将自来水输送至用户的输水管路113。
[0063]
水热交换器16上还设置有将出水管路110中凉掉的自来水输送至水热交换器16内的回水管路114，回水管路114与出水管路110连通，出水管路110上设置有对换热完成的自来水进行输送的变频泵115和对出水管路110内的压力进行检测的第二压力表116，回水管路114上设置有控制回水管路114通断的第二电磁阀117。
[0064]
工质回收管路13和出水管路110上均设置有防止换热完成的工质和换热完成的自来水回流的止回阀118，工质回收管路13上设置有对回收的工质进行过滤的过滤器119，工质输送管路12上、工质回收管路13上、进水管路19上、出水管路110上、输水管路113上和回水管路114上局设置有闸阀120。
[0065]
当需要提供热水时，热泵11进行运转，将加热完成的工质沿着工质输送管路12输送至水热交换器16，在水热交换器16内，自来水对工质的热量进行吸收，从而产生热水，热水由变频泵115带动由出水管路110输送至用户。
[0066]
工质在换热完成后由循环泵15带动从水热交换器16进入工质回收管路13，过滤器119对工质进行过滤，避免杂质进入到热泵11内，保证工质质量的同时，对热泵11进行保护，过滤完成的工质重新回到热泵11内进行加热，从而进行循环。
[0067]
水位传感器17对水热交换器16内的水位进行检测，当水位较低时，进水管路19上的第一电磁阀112打开，使得自来水进入水热交换器16；温度传感器18对水位传感器17内的水温进行探测，当水温达到设定水温时，变频泵115打开，将热水输送至用户。
[0068]
当出水管路110内的自来水变凉时，第二电磁阀117打开，凉水由回水管路114流回水热交换器16内，进行重新加热，从而保证用户需要用热水时，打开水龙头第一时间便能得到热水。
[0069]
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。