复叠式热泵控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及热泵技术领域，公开了一种复叠式热泵控制方法及系统，其中复叠式热泵控制方法包括制热模式，制热模式包括：获取目标参数的精度预设值，设定使用侧流体的理想温度值T_set，将当前检测的环境温度值作为记录环境温度值Tr_air；根据理想温度值T_set和记录环境温度值Tr_air，计算目标参数的设定参数值；检测蒸发冷凝器内的工质的实时参数值，计算实时参数值与设定参数值之间的参数差值；调节高温级压缩机和/或低温级压缩机的运行频率，直至参数差值小于或者等于精度预设值。利用该复叠式热泵控制方法及系统可以使得使用侧流体温度达80℃‑140℃，为工业领域高温加热需求提供更加节能环保的技术解决方案。

Control Method and System of Cascade Heat Pump

【技术实现步骤摘要】
复叠式热泵控制方法及系统
本专利技术涉及热泵
，尤其涉及一种复叠式热泵控制方法及系统。
技术介绍
随着全球能源形势及环境污染等问题日益严峻，节能减排已成为全世界关注的焦点，节能技术成为各国积极研发的目标。热泵因其制热效率高、节能、环保等优点而成为能源应用领域的研究热点。目前应用的热泵绝大多数为蒸汽压缩式的单级循环热泵，在采用补气增焓技术后，在低环境温度下可保持较高的效率。然而普通单级热泵的供热温度一般不超过70℃。在工业生产中，常用到的干燥、加热等生产工艺都需要温度达到80℃以上，才能满足大部分工艺需求。因而，对热量需求较大的生产工艺一般采用燃油/燃气锅炉供热，对热量需求较小的多采用电加热或电锅炉形式。在生产工艺中采用热泵技术加热，与传统的锅炉加热系统相比，其热效率高，节能和环保效果显著，经济效益明显，且设备安全可靠，易于实现更高的自动化程度。目前常规单级空气源热泵的加热温度只能满足部分的工业生产工艺低温加热的需求，空气源热泵技术要广泛地应用于工业加热领域还需要解决机组高温化的问题，采用复叠式热泵系统形式可以很好地解决常规单级空气源热泵低温环境下的适应性以及机组高温化等问题。在复叠式热泵系统中，蒸发冷凝器是连接低温级与高温级的关键部件，它的作用就是完成热量从低温级向高温级的传递。蒸发冷凝器在换热时，两侧流体都是工质相变换热，相变换热保持恒温，但是换热模型相比对流换热更为复杂。同时因为系统需要完成由低温级向高温级的传热过程，两级之间存在热量匹配问题，并不是孤立运行的，如果匹配不当，将会严重影响热泵机组的性能，同时对于复叠时热泵机组应用还须解决全年变工况运行稳定性问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种复叠式热泵控制方法及系统，用以解决现有的复叠式热泵存在的两级热量不匹配的问题，以提高热泵机组的能效和运行稳定性，为工业领域生产工艺高温加热需求提供更加节能环保的技术解决方案。本专利技术实施例提供一种复叠式热泵控制方法，包括制热模式，所述制热模式包括：获取目标参数的精度预设值，设定使用侧流体的理想温度值T_set，将当前检测的环境温度值作为记录环境温度值Tr_air；根据所述理想温度值T_set和所述记录环境温度值Tr_air，计算所述目标参数的设定参数值；检测蒸发冷凝器内的工质的实时参数值，计算所述实时参数值与所述设定参数值之间的参数差值；调节高温级压缩机和/或低温级压缩机的运行频率，直至所述参数差值小于或者等于所述精度预设值。本专利技术实施例还提供一种使用上述复叠式热泵控制方法的复叠式热泵系统，包括高温级循环回路和低温级循环回路，所述高温级循环回路包括依次连接的高温级压缩机、冷凝器、第一节流装置和蒸发冷凝器的第一换热侧，所述低温级循环回路包括依次连接的低温级压缩机、所述蒸发冷凝器的第二换热侧、第二节流装置和蒸发器，所述冷凝器的第一换热侧的两端分别连接于所述高温级压缩机和所述第一节流装置，所述冷凝器的第二换热侧接入使用侧流体回路；还包括控制器、压缩机变频器以及设于所述蒸发冷凝器的目标参数传感器；所述压缩机变频器电连接于所述高温级压缩机和/或所述低温级压缩机；所述控制器电连接于所述目标参数传感器和所述压缩机变频器，以匹配所述高温级循环回路与所述低温级循环回路之间的热量；所述低温级循环回路还包括四通换向阀，所述四通换向阀的第一端连接于所述低温级压缩机的出口，所述四通换向阀的第二端连接于所述蒸发冷凝器的第二换热侧的进口，所述四通换向阀的第三端连接于所述低温级压缩机的进口，所述四通换向阀的第四端连接于所述蒸发器的出口。本专利技术实施例提供的复叠式热泵控制方法及系统，其中复叠式热泵控制方法包括制热模式，制热模式包括：获取目标参数的精度预设值，设定使用侧流体的理想温度值T_set，将当前检测的环境温度值作为记录环境温度值Tr_air；根据理想温度值T_set和记录环境温度值Tr_air，计算目标参数的设定参数值；检测蒸发冷凝器内的工质的实时参数值，计算实时参数值与设定参数值之间的参数差值；调节高温级压缩机和/或低温级压缩机的运行频率，直至参数差值小于或者等于精度预设值，进而实现复叠式热泵高温级与低温级之间的热量匹配，从而提升复叠式热泵系统的运行能效，同时保证机组制热需求。利用该复叠式热泵控制方法及系统可以使得使用侧流体温度达80℃-140℃，为工业领域高温加热需求提供更加节能环保的技术解决方案。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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。图1是本专利技术实施例中的一种复叠式热泵控制方法中的制热模式的流程图；图2是本专利技术实施例中的另一种制热模式的控制方法流程图；图3是本专利技术实施例中的又一种制热模式的控制方法流程图；图4是本专利技术实施例中的一种模式切换的控制方法流程图；图5是本专利技术实施例中的一种复叠式热泵系统的结构示意图；图6是本专利技术实施例中的另一种复叠式热泵系统的结构示意图；附图标记说明：1-1：高温级压缩机；1-2：低温级压缩机；2：冷凝器；3-1：第一电子膨胀阀；3-2：第二电子膨胀阀；3-3：第三电子膨胀阀；4：蒸发冷凝器；5：蒸发器；6-1：第一温度传感器；6-2：第二温度传感器；6-3：第三温度传感器；7：四通换向阀；8：经济器；9：蓄热水箱；10-1：第一干燥过滤器；10-2：第二干燥过滤器；11-1：第一视液镜；11-2：第二视液镜；12-1：第一气液分离器；12-2：第二气液分离器；13-1：第一高压开关；13-2：第二高压开关；14-1：第一低压开关；14-2：第二低压开关；15-1：第一压力传感器；15-2：第二压力传感器；16-1：第一毛细管组件；16-3：第三毛细管组件。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”“第三”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。“上”“下”“左”“右”的方向均以附图所示方向为准。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术实施例中的具体含义。需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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专利技术实施例中的具体含义。如图1所示，本专利技术实施例提供一种复叠式热泵控制方法，包括制热模式，制热模式包括：步骤S110：获取目标参数的精度预设值，设定使用侧流体的理想温度值T_set，将当前检测的环境温度值作为记录环境温度值Tr_air。步骤S120：根据理想温度值T_set和记录环境温度值Tr_air，计算目标参数的设定参数值。具体地，计算目标参数的设定参数值可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复叠式热泵控制方法，其特征在于，包括制热模式，所述制热模式包括：获取目标参数的精度预设值，设定使用侧流体的理想温度值T_set，将当前检测的环境温度值作为记录环境温度值Tr_air；根据所述理想温度值T_set和所述记录环境温度值Tr_air，计算所述目标参数的设定参数值；检测蒸发冷凝器内的工质的实时参数值，计算所述实时参数值与所述设定参数值之间的参数差值；调节高温级压缩机和/或低温级压缩机的运行频率，直至所述参数差值小于或者等于所述精度预设值。

【技术特征摘要】
1.一种复叠式热泵控制方法，其特征在于，包括制热模式，所述制热模式包括：获取目标参数的精度预设值，设定使用侧流体的理想温度值T_set，将当前检测的环境温度值作为记录环境温度值Tr_air；根据所述理想温度值T_set和所述记录环境温度值Tr_air，计算所述目标参数的设定参数值；检测蒸发冷凝器内的工质的实时参数值，计算所述实时参数值与所述设定参数值之间的参数差值；调节高温级压缩机和/或低温级压缩机的运行频率，直至所述参数差值小于或者等于所述精度预设值。2.根据权利要求1所述的复叠式热泵控制方法，其特征在于，所述制热模式在所述获取目标参数的精度预设值，设定使用侧流体的理想温度值之后，在所述根据所述理想温度值T_set和所述记录环境温度值Tr_air，计算所述目标参数的设定参数值之前，还包括：设定所述使用侧流体的波动温差值ΔTu；检测所述使用侧流体的实时温度值T_use，计算所述实时温度值T_use与所述理想温度值T_set之间的使用侧流体温差值；当所述使用侧流体温差值大于所述波动温差值ΔTu，且所述实时温度值T_use大于所述理想温度值T_set(即T_use－T_set＞ΔTu)时，停止所述高温级压缩机和所述低温级压缩机；或者当所述使用侧流体温差值大于所述波动温差值ΔTu，且所述实时温度值T_use小于所述理想温度值T_set(即T_set－T_use＞ΔTu)时，启动所述高温级压缩机和所述低温级压缩机；或者当所述使用侧流体温差值小于或者等于所述波动温差值ΔTu(即|T_set－T_use|≤ΔTu)时，保持所述高温级压缩机和所述低温级压缩机为上一运行状态。3.根据权利要求1所述的复叠式热泵控制方法，其特征在于，所述目标参数包括所述蒸发冷凝器的蒸发温度、冷凝温度、蒸发压力和冷凝压力中的一种或者多种。4.根据权利要求3所述的复叠式热泵控制方法，其特征在于，所述根据所述理想温度值T_set和所述记录环境温度值Tr_air，计算所述目标参数的设定参数值，进一步包括：当所述目标参数包括所述蒸发压力时，先计算出所述蒸发温度的设定值Te_set，再获取高温级循环回路中的高温级工质的饱和气体温度与压力对照关系，通过查询所述高温级工质的饱和气体温度与压力对照表，或者通过所述高温级工质的饱和气体压力与饱和气体温度的拟合一元多项式计算，将所述蒸发温度的设定值Te_set转换为对应的所述蒸发压力的设定值Pe_set；或者当所述目标参数包括所述冷凝压力时，先计算出所述冷凝温度的设定值Tc_set，再获取低温级循环回路中的低温级工质的饱和液体温度与压力对照关系，通过查询所述低温级工质的饱和气体温度与压力对照表，或者通过所述低温级工质的饱和液体压力拟合为关于饱和液体温度的拟合一元多项式计算，将所述冷凝温度的设定值Tc_set转换为对应的所述冷凝压力的设定值Pc_set；或者当所述目标参数包括所述蒸发温度时，直接计算出所述蒸发温度的设定值Te_set；或者当所述目标参数包括所述冷凝温度时，直接计算出所述冷凝温度的设定值Tc_set。5.根据权利要求1所述的复叠式热泵控制方法，其特征在于，所述制热模式在所述调节高温级压缩机和/或低温级压缩机的运行频率，直至所述参数差值小于或者等于所述精度预设值之后，还包括：获取对应于所述高温级压缩机的第一吸气过热度预设区间以及对应于所述低温级压缩机的第二吸气过热度预设区间；调节第一节流装置和第二节流装置，直至所述高温级压缩机的第一吸气过热度值位于所述第一吸气过热度预设区间内，且所述低温级压缩机的第二吸气过热度值位于所述第二吸气过热度预设区间内。6.根据权利要求5所述的复叠式热泵控制方法，其特征在于，所述制热模式在所述调节第一节流装置和第二节流装置，直至所述高温级压缩机的第一吸气过热度值位于所述第一吸气过热度预设区间内，且所述低温级压缩机的第二吸气过热度值位于所述第二吸气过热度预设区间内之后，还包括：获取环境温度波动温差预设值ΔTa；检测实时环境温度值Tm_air，计算所述实时环境温度值Tm_air与所述记录环境温度值Tr_air之间的环境温度差值；当所述环境温度差值小于或者等于所述环境温度波动温差预设值ΔTa(即|Tm_air－Tr_air|≤ΔTa)时，进入稳定运行状态；或者当所述环境温度差值大于所述环境温度波动温差预设值ΔTa(即|Tm_air－Tr_air|＞ΔTa)时，将所述实时环境温度值Tm_air作为新的记录环境温度值Tr_air，计算所述目标参数的设定参数值。7.根据权利要求6所述的复叠式热泵控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐明生，田长青，王锦，郭长民，马永德，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，广州德能热源设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11