一种电采暖系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种电采暖系统及其控制方法，包括：电蓄热锅炉单元通过第一换热单元的内循环管与供热区连接的水循环单元连接，热泵主机单元通过第二换热单元的内循环管与供热区连接的水循环单元连接，气候补偿器和控制单元均分别与电蓄热锅炉单元、热泵主机单元及水循环单元连接；本发明专利技术提供的技术方案，能够保证在用电低谷的时候，热泵和电蓄热锅炉单独或同时对循环水加热，解决了热泵温度提升有限的问题，提高了热利用效率，节省了能源。同时电蓄热锅炉将电能转换成热能储存在蓄热体中，在用电高峰的时候，电蓄热锅炉通过蓄热体释放热量对循环水进行加热实现室内供暖，缓解了电网的用电压力，为用户节省了用电费用。

Electric heating system and control method thereof

The invention relates to an electrical heating system and its control method, including: regenerative electric boiler unit through the first heat exchanger unit within the circulating pipe and the heating unit is connected with the connection area, the host unit heat pump heat exchange unit through the second internal circulation pipe and the heating area connected to the water cycle unit is connected, the climate compensator and control unit respectively and regenerative electric boiler unit, heat pump unit and water circulation unit is connected; the technical scheme provided by the invention can ensure that when the lowest electricity, heat pump and regenerative electric boiler separately or simultaneously to the circulating water heating, solves the problem of heat pump upgrade Limited temperature, improve the thermal efficiency, save the energy. At the same time, regenerative electric boiler converts electrical energy into thermal energy storage in the regenerator, when peak electricity, regenerative electric boiler through the regenerator heat of the circulating water heating to realize indoor heating, ease the pressure on electricity grid, save electricity costs for users.

【技术实现步骤摘要】
一种电采暖系统及其控制方法
本专利技术涉及用电服务领域，具体涉及一种电采暖系统及其控制方法。
技术介绍
社会的发展以及人民生活水平的提高，用电结构发生了急剧变化，高峰电力严重不足，峰谷差不断加大，谷期发电机组低效率运行。实行“削峰填谷”的措施势在必行，此外，锅炉供暖系统消耗大量的煤炭资源，排放出大量的二氧化碳、酸性气体二氧化硫和固体颗粒，造成了空气污染，是引起雾霾天气的主要原因之一。锅炉的热利用系数小、效率低，不能高效的地利用热能资源，同时锅炉昼夜持续加热，用电费用高。热泵在极低温度环境下难以运行，热泵加热温度提升有限，仅一步提高水温度能源耗费巨大。室内温度受室外温度变化的影响，特别是当室外温度越高时，室内温度偏离设定值的程度越大，造成室内温度过高，现有的集中供暖区域例如办公区和住宅区，办公区和住宅区同步供暖，导致能源浪费。
技术实现思路
本专利技术提供一种电采暖系统及其控制方法，其目的是提供一种热泵和电蓄热锅炉组合电采暖的系统，在室内供暖过程中，缓解电网的用电压力的同时提高用户用电的经济性。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：一种电采暖系统，其改进之处在于，包括：电蓄热锅炉单元、热泵主机单元、水循环单元、控制单元、第一换热单元和第二换热单元，所述的电蓄热锅炉单元通过第一换热单元的内循环管与供热区连接的所述水循环单元连接，所述热泵主机单元通过第二换热单元的内循环管与供热区连接的所述水循环单元连接，所述控制单元分别与所述电蓄热锅炉单元、热泵主机单元及水循环单元连接；所述电蓄热锅炉单元，用于在用电或电价低谷期蓄热，并利用蓄热的热能供暖；所述热泵主机单元，用于利用低位热源的热能供暖；所述水循环单元，用于分别将所述电蓄热锅炉单元和所述热泵主机单元提供的热能通过循环流量传递至供暖目标；所述控制单元，用于根据室内温度，调节所述水循环单元对供暖区传递的供暖热量。优选的，所述系统进一步包括：气候补偿器，所述气候补偿器分别与所述电蓄热锅炉单元、热泵主机单元及水循环单元连接，用于根据室外温度调节所述电蓄热锅炉单元和热泵主机单元对供暖区的供暖热量。优选的，所述热泵主机单元包括：地埋换热器、膨胀阀、储液罐、气液分离器和压缩机，所述气液分离器和所述压缩机依次设于从地埋换热器出口至所述第二换热单元的外循环管的入口管路上，所述储液罐和所述膨胀阀依次设于从所述第二换热单元的外循环管出口至地埋换热器的入口管路上。优选的，所述电蓄热锅炉单元包括电蓄热锅炉，和连接所述电蓄热锅炉与所述第一换热单元的外循环管路。进一步的，所述电蓄热锅炉包括：蓄热砖、加热丝、热风通道、可控阀门、变频风机和炉温传感器，其中，所述蓄热砖中镶嵌所述加热丝，所述炉温传感器镶嵌在蓄热砖中，与加热丝的方向垂直所述蓄热砖的层与层之间形成所述热风通道，所述热风通道两端与所述可控阀门相连，所述可控阀门与所述变频风机连接，所述变频风机与所述第一换热单元连接；所述蓄热砖，用于存储热能；所述加热丝，用于将电能转换为热能；所述热风通道，用于传递热能；所述可控阀门，用于控制所述热风通道与所述变频风机间的连接关系；所述变频风机，用于推动热能在所述热风通道中流动；所述炉温传感器，用于量测电蓄热锅炉内部温度。优选的，所述水循环单元包括：于供热区一侧并联设置的两条内循环管路；所述并联设置的内循环管路中的一条内循环管路包括：从所述供热区的出口至所述第一换热单元入口间的设有三通阀和补水阀的第一内循环管段，从所述第一换热单元出口至所述第二换热单元入口间的设有流量监测仪、第一电磁阀和集热器循环水泵的第二内循环管段，和从所述第二换热单元另一出口至所述供热区的出口处间的设有排气阀的第三内循环管段；所述并联设置的内循环管路中的另一条内循环管路，设有与所述第三内循环管段连通的三通阀，所述第一内循环管段设有与所述另一条内循环管路相同的三通阀。优选的，所述控制单元，包括：室外温度传感器、室内温度传感器、供水温度传感器、回水温度传感器和控制器；所述供水温度传感器安装于水循环单元的补水阀与电动三通阀之间，所述回水温度传感器安装于水循环单元的排气阀与室内供暖末端之间；所述控制器分别与电蓄热锅炉单元的加热丝、电蓄热锅炉单元的可控阀门、电蓄热锅炉单元的变频风机、热泵主机单元的压缩机、水循环单元的电动三通阀、水循环单元的集热器循环水泵、热泵主机单元的膨胀阀连接。进一步的，所述气候补偿器分别与所述控制单元的室外温度传感器、室内温度传感器、供水温度传感器、回水温度传感器、水循环单元的流量检测仪、热泵主机单元的膨胀阀、电蓄热锅炉单元的可控阀门及水循环单元的第一电磁阀连接；所述气候补偿器用于根据室外温度传感器的数值确定理论供水温度，采集供水温度传感器的实际供水温度，进行理论供水温度和实际供水温度的比较，获取供水温度的偏差和偏差变化率，作为所述气候补偿器内部模糊PID控制器的输入，并利用所述气候补偿器内部模糊PID控制器获取第一控制量；气候补偿器内部模糊PID控制器根据所述第一控制量，调节电蓄热锅炉单元的可控阀门、热泵主机单元的膨胀阀和热泵主机单元的第一电磁阀的开度。优选的，所述控制器用于采集室内温度传感器的室内温度值，将室内温度值和设定的室内温度阈值进行比较，获取室温偏差和室温偏差变化率，作为控制器内部模糊PID控制器的输入，并利用控制器内部模糊PID控制器获取第一控制量；控制器内部模糊PID控制器利用所述第一控制量，调节水循环单元的电动三通阀的开度。一种电采暖系统的控制方法，其改进之处在于，所述方法包括：利用电蓄热锅炉单元，在用电或电价低谷期蓄热，并利用蓄热的热能供暖；利用热泵主机单元将低位热源转换为高位热源，并利用低位热源的热能供暖；控制水循环单元分别将电蓄热锅炉单元和热泵主机单元提供的热能通过循环流量传递至供暖目标；控制器采集室内温度传感器的室内温度值，将室内温度值和设定的室内温度进行比较，获取室温偏差和室温偏差变化率，作为控制器内部模糊PID控制器的输入，并利用控制器内部模糊PID控制器获取第一控制量；控制器内部模糊PID控制器利用所述第一控制量，调节水循环单元的电动三通阀的开度；气候补偿器根据室外温度传感器的数值确定供水温度，采集供水温度传感器的数值，进行理论供水温度和实际供水温度的比较，获取供水温度的偏差和偏差变化率，作为所述气候补偿器内部模糊PID控制器的输入，并利用所述气候补偿器内部模糊PID控制器获取第一控制量；气候补偿器内部模糊PID控制器根据所述第一控制量，调节电蓄热锅炉单元的可控阀门、热泵主机单元的膨胀阀和热泵主机单元的第一电磁阀的开度。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的技术方案，采用热泵、电蓄热锅炉、气候补偿器和控制单元联合的采暖技术，用电低谷期电蓄热锅炉加热将能量储存起来，用于用电高峰期的供暖，同时用电低谷期热泵和电蓄热锅炉联合供暖，满足供暖的需求，充分利用了谷期电力，为用户节省了用电费用，缓解电网峰谷差，节约了能源，热泵和电蓄热锅炉依次对循环水加热，提高了热利用效率。气候补偿器根据室外温度的变化设定供水温度，并且采用模糊PID算法对阀门的开度进行调节，实现了按需供暖，避免了室内温度过高或过低，节约了能源。实现了对单体建筑分时分温独立调节，有效的提高了能源利用率。附图说明图1是本专利技术一种电采暖系统的结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电采暖系统，其特征在于，所述系统包括：电蓄热锅炉单元、热泵主机单元、水循环单元、控制单元、第一换热单元和第二换热单元，所述的电蓄热锅炉单元通过第一换热单元的内循环管与供热区连接的所述水循环单元连接，所述热泵主机单元通过第二换热单元的内循环管与供热区连接的所述水循环单元连接，所述控制单元分别与所述电蓄热锅炉单元、热泵主机单元及水循环单元连接；所述电蓄热锅炉单元，用于在用电或电价低谷期蓄热，并利用蓄热的热能供暖；所述热泵主机单元，用于利用低位热源的热能供暖；所述水循环单元，用于分别将所述电蓄热锅炉单元和所述热泵主机单元提供的热能通过循环流量传递至供暖目标；所述控制单元，用于根据室内温度，调节所述水循环单元对供暖区传递的供暖热量。

【技术特征摘要】
1.一种电采暖系统，其特征在于，所述系统包括：电蓄热锅炉单元、热泵主机单元、水循环单元、控制单元、第一换热单元和第二换热单元，所述的电蓄热锅炉单元通过第一换热单元的内循环管与供热区连接的所述水循环单元连接，所述热泵主机单元通过第二换热单元的内循环管与供热区连接的所述水循环单元连接，所述控制单元分别与所述电蓄热锅炉单元、热泵主机单元及水循环单元连接；所述电蓄热锅炉单元，用于在用电或电价低谷期蓄热，并利用蓄热的热能供暖；所述热泵主机单元，用于利用低位热源的热能供暖；所述水循环单元，用于分别将所述电蓄热锅炉单元和所述热泵主机单元提供的热能通过循环流量传递至供暖目标；所述控制单元，用于根据室内温度，调节所述水循环单元对供暖区传递的供暖热量。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：气候补偿器，所述气候补偿器分别与所述电蓄热锅炉单元、热泵主机单元及水循环单元连接，用于根据室外温度调节所述电蓄热锅炉单元和热泵主机单元对供暖区的供暖热量。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热泵主机单元包括：地埋换热器、膨胀阀、储液罐、气液分离器和压缩机，所述气液分离器和所述压缩机依次设于从地埋换热器出口至所述第二换热单元的外循环管的入口管路上，所述储液罐和所述膨胀阀依次设于从所述第二换热单元的外循环管出口至地埋换热器的入口管路上。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电蓄热锅炉单元包括电蓄热锅炉，和连接所述电蓄热锅炉与所述第一换热单元的外循环管路。5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述电蓄热锅炉包括：蓄热砖、加热丝、热风通道、可控阀门、变频风机和炉温传感器，其中，所述蓄热砖中镶嵌所述加热丝，所述炉温传感器镶嵌在蓄热砖中，与加热丝的方向垂直所述蓄热砖的层与层之间形成所述热风通道，所述热风通道两端与所述可控阀门相连，所述可控阀门与所述变频风机连接，所述变频风机与所述第一换热单元连接；所述蓄热砖，用于存储热能；所述加热丝，用于将电能转换为热能；所述热风通道，用于传递热能；所述可控阀门，用于控制所述热风通道与所述变频风机间的连接关系；所述变频风机，用于推动热能在所述热风通道中流动；所述炉温传感器，用于量测电蓄热锅炉内部温度。6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水循环单元包括：于供热区一侧并联设置的两条内循环管路；所述并联设置的内循环管路中的一条内循环管路包括：从所述供热区的出口至所述第一换热单元入口间的设有三通阀和补水阀的第一内循环管段，从所述第一换热单元出口至所述第二换热单元入口间的设有流量监测仪、第一电磁阀和集热器循环水泵的第二内循环管段，和从所述第二换热单元另一出口至所述供热区的出口处间的设有排气阀的第三内循环管段；所述并联设置的内循环管路中的另一条内循环管路，设有与所述第三内循环管段连通的三通阀，所述第一内循环管段设有与所述另一条...

【专利技术属性】
技术研发人员：成岭，郭炳庆，金璐，蒋利民，钟鸣，覃剑，闫华光，黄伟，何桂雄，孟珺遐，张新鹤，杨东升，齐格，王蕊，王迎春，刘桁宇，孙龙印，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网江西省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11