一种两联供热泵系统的变频水泵控制方法及热泵系统与流程

本发明涉及热泵系统零部件的控制领域，尤其涉及一种两联供热泵系统的变频水泵控制方法及热泵系统。

背景技术：

1、传统一体式两联供热泵系统具备制冷制热功能，其系统的主要设备包括压缩机、翅片式换热器、套管式换热器、水泵等。现有国产一体式两联供热泵系统的制造商大多使用定频水泵，在设计前期根据系统的额定能力，计算额定流量，配置一款负荷相对适配的定频水泵。但目前水泵行业服务、开发的对象更倾向于用户供水、大型设备供水、化工供水等，专门针对热泵用的型号占少数，故热泵设计中难免出现负荷选大，能效差；负荷选小，扬程、流量不足，无法达到最优解的情况。

2、在热泵系统运行过程中，采用定频水泵以额定/固定频率运行的导致系统能效较差；同时，因为定频水泵的频繁开停，使得水管路的流量变化极大，产生水系统的水锤音，影响用户体验。采用变频水泵的热泵系统，主要通过实时监控系统需要的制冷量或制热量，来决定供水流量，从而控制变频水泵的转速。该方法对系统所需的扬程、流量变化带来压力损失的变化缺乏考虑，使得系统的能效效果不佳未达采用变频水泵的预期，整体能效还有待优化。现有控制变频水泵的方法普遍缺乏对最小扬程、最小水流量的判断，降低了系统的可靠性、稳定性和能效。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的在于提供一种两联供热泵系统的变频水泵控制方法，以解决现有控制方法因缺乏对最小扬程、最小水流量的判断，导致系统可靠性、稳定性、能效不达预期的问题。

2、一种两联供热泵系统的变频水泵控制方法，包括以下步骤：

3、s20获取热泵系统的末端负荷开启数量n，计算变频水泵对应n个末端负荷所需的最小扬程，得到最小扬程对应的水泵水压；

4、s30获取热泵系统出水水压：

5、若出水水压等于水泵水压，执行s40；

6、若出水水压大于水泵水压，控制变频水泵降频或降速运行第二时间段后，持续获取下一时刻出水水压；

7、若出水水压小于水泵水压，控制变频水泵升频或提速运行第二时间段后，持续获取下一时刻出水水压；

8、s40获取热泵系统出水流量，比较其与开启末端负荷的总额定水流量的关系：

9、若出水流量大于等于总额定水流量，控制变频水泵在当前频率或转速下运行；

10、若出水流量小于总额定水流量，控制变频水泵升频或提速运行第三时间段后，持续获取下一时刻出水流量。

11、进一步地，所述变频水泵的最小扬程通过下述方式计算：

12、根据每个末端负荷需要的额定水流量q末，及每个末端负荷的水管路总阻力h末，计算n个末端负荷对应的变频水泵所需最小扬程hn-min：

13、hn-min＝a*(nq末)2+nh末

14、式中，q末表示每个末端负荷需要的额定水流量，n表示末端负荷开启数量，h末表示每个末端负荷的水管路总阻力，a表示管路阻力综合系数。

15、进一步地，所述变频水泵的最小扬程通过下述方式计算：

16、根据每个末端负荷实际所需水流量q′末，及每个末端负荷的水管路总阻力h末，计算n个末端负荷对应的变频水泵所需最小扬程h′n-min：

17、h′n-min＝a*(nq′末)2+nh末

18、式中，q′末表示每个末端负荷实际所需水流量，其值略大于各末端负荷的额定水流量，n表示末端负荷开启数量，h末表示每个末端负荷的水管路总阻力，a表示管路阻力综合系数。

19、进一步地，所述步骤s20包括以下步骤：

20、获取热泵系统的末端负荷开启数量n：

21、若末端负荷开启数量n＝1，控制变频水泵的频率或转速使出水流量在预设的最小水流量qmin的波动范围内qmin±δq运行，并持续获取下一时刻末端负荷开启数量n；

22、若末端负荷开启数量n≥2，则执行s30。

23、进一步地，所述步骤s20前还包括步骤s10：

24、s10获取热泵系统的出水流量，判断出水流量是否在预设的最小水流量qmin的波动范围内qmin±δq：

25、若出水流量在最小水流量qmin的波动范围内qmin±δq，执行步骤s20；

26、若出水流量大于最小水流量qmin的波动范围最大值qmin+δq，控制变频水泵降频或降速运行第一时间段后,再次获取并判断出水流量是否在最小水流量qmin的波动范围内qmin±δq内，连续三次不满足条件，输出水流开关故障信号，停机排查故障；

27、若出水流量小于最小水流量qmin的波动范围最小值qmin-δq，控制变频水泵升频或提速运行第一时间段后,再次获取并判断出水流量是否在最小水流量qmin的波动范围内qmin±δq内，连续三次不满足条件，输出水流开关故障信号，停机排查故障。

28、进一步地，所述步骤s10前还包括步骤s00：

29、s00系统运行15s后，启动变频水泵并慢升频1min至设定频率平台。

30、与现有技术相比，本发明的两联供热泵系统变频水泵控制方法具有以下有益技术效果。

31、1)在一定数量末端负荷开启的情况下，修正计算各末端负荷的水压损失，得到能匹配当前时刻开启末端负荷变频水泵所需的最小扬程，通过实时检测判断出水水压与最小扬程对应水压的关系，对变频水泵的频率和转速进行调整，在确保流量满足工况需求的情形下，使变频水泵扬程、流量达到系统运行时的最优的工作点，有效提高变频水泵能效、增加系统的可靠性和稳定性。

32、2)在少量末端负荷开启的情况下，设定系统最小水流量，在满足少量末端负荷的需求的情况下起到对系统进行保护的作用，增加系统运行寿命。

33、3)在末端负荷未启动时，限定系统最小水流量来优先保证系统所需水流量，使得系统在启动末端负荷时的流量变化小，有效解决了水系统的水锤音等问题，进而增加系统寿命。

34、同时，本发明提供一种两联供热泵系统，包括热泵机组、与热泵机组的进水端连接的变频水泵、与热泵机组的出水端连接的且并联设置的若干末端负荷，及连接变频水泵与末端负荷的水箱，及设置在水路中的检测单元，及与变频水泵、检测单元电连接和/或通讯连接的控制器，其中，所述控制器执行上述的变频水泵控制方法。

35、与现有技术相比，本发明提供的两联供热泵系统具有与上述两联供热泵系统的变频水泵控制方法相同的有益效果，不在此赘述。

36、为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

技术特征：

1.一种两联供热泵系统的变频水泵控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的变频水泵控制方法，其特征在于，变频水泵的最小扬程通过下述方式计算：

3.根据权利要求1所述的变频水泵控制方法，其特征在于，所述变频水泵的最小扬程通过下述方式计算：

4.根据权利要求1-3任一项所述的变频水泵控制方法，其特征在于，所述步骤s20包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的变频水泵控制方法，其特征在于，所述步骤s20前还包括步骤s10：

6.根据权利要求5所述的变频水泵控制方法，其特征在于，所述步骤s10前还包括步骤s00：

7.根据权利要求5或6任一项所述的变频水泵控制方法，其特征在于，所述最小水流量qmin通过下述方式确定：

8.根据权利要求7所述的变频水泵控制方法，其特征在于，流量波动值δq取值为0.1m3/h。

9.根据权利要求1、2、3、5、6、8任一项所述的变频水泵控制方法，其特征在于，所述第二时间段设置为5秒。

10.一种两联供热泵系统，包括热泵机组、与热泵机组的进水端连接的变频水泵、与热泵机组的出水端连接的且并联设置的若干末端负荷，及连接变频水泵与末端负荷的水箱，及设置在水路中的检测单元，及与变频水泵、检测单元电连接和/或通讯连接的控制器，其中，所述控制器执行如权利要求1至9任一项所述的变频水泵控制方法。

技术总结
本发明涉及一种两联供热泵系统的变频水泵控制方法，本发明对若干末端负荷的水管路进行恒定压力分析，在一定数量末端负荷开启的情况下，通过修正计算各末端负荷的水压损失，得到能匹配当前时刻开启末端负荷变频水泵所需的最小扬程，通过实时检测判断出水水压与最小扬程对应水泵水压的关系，对变频水泵的频率和转速进行调整，在确保流量满足工况需求的情形下，使变频水泵扬程、流量达到系统运行时的最优的工作点，有效提高变频水泵能效、增加系统的可靠性和稳定性。

技术研发人员：邓汉钊,王志新,邓顺
受保护的技术使用者：广东芬尼能源技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23