一种热泵与燃气锅炉联合供热系统与其调控方法技术方案

本发明专利技术涉及暖通空调技术领域，尤其涉及一种热泵与燃气锅炉联合供热系统与其调控方法，包括热泵、燃气锅炉、调控控制器与热量表、温度压力传感器、室温监测系统、水泵、电能表、输入接口、输出接口和热用户，结构简单，易操作，还给出了该供热系统的节能调控方法，由于热泵的性能系数COP受外温与供热温度的影响，为节能运行需要尽可能提高COP，其一是在外温过低时采用燃气锅炉分担热量，其二是按热用户的热需求改变供热温度，不仅可以减少热量浪费，还能有效提高热泵的COP。

【技术实现步骤摘要】
一种热泵与燃气锅炉联合供热系统与其调控方法
本专利技术涉及暖通空调
，尤其涉及一种热泵与燃气锅炉联合供热系统与其调控方法。
技术介绍
由于热泵的性能系数COP与室外温度有关，因此在外温低的情况下，热泵的COP降低很多，特别是在频频出霜时，COP更低，也就是说产生相同的热量，需要消耗更多的电能；为保证热泵的COP足够高，并节约电能，热泵常与燃气锅炉结合运行，但是常常找到不能正确的运行分界点来切换热泵或是燃气锅炉。在热泵COP足够高的情况下，热泵系统的COP不高，这也是热泵系统常见的问题；热泵的COP与供热系统的供水温度有关，热泵为热源的供热系统不能按照热用户的热负荷供热，就会导致热泵出水温度高，也是热泵COP不高的原因之一。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种热泵与燃气锅炉联合供热系统与其调控方法，采用热泵与燃气锅炉联合作为热源的供热系统，起到提高热泵COP，降低供热成本，系统COP寻优的作用。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种热泵与燃气锅炉联合供热系统包括热泵、燃气锅炉、调控控制器与热量表、温度压力传感器、室温监测系统、水泵和热用户，所述燃气锅炉供水管和燃气锅炉回水管之间连接多个燃气锅炉，燃气锅炉连接燃气锅炉燃气表；燃气锅炉供水管连接燃气锅炉供水温度传感器、燃气锅炉供水压力传感器和燃气锅炉供水球阀，燃气锅炉供水管的末端与燃气锅炉连接上T接头相连；所述燃气锅炉回水管连接燃气锅炉循环泵、燃气锅炉热量表、燃气锅炉回水温度传感器、燃气锅炉回水压力传感器和燃气锅炉回水球阀，燃气锅炉回水管始端与燃气锅炉连接下T接头相连；所述热泵供水管和热泵回水管之间连接多个热泵，热泵连接热泵电能表；热泵供水管连接热泵供水温度传感器、热泵供水压力传感器和热泵回水球阀，热泵供水管的末端与热泵连接上T接头相连；所述热泵回水管连接热泵循环泵、热泵热量表、热泵回水温度传感器、热泵回水压力传感器和热泵供水球阀，热泵回水管的始端与热泵连接下T接头相连；所述二网循环泵入口水管连接二网循环泵、止回阀、二网供水温度传感器、二网供水压力传感器和二网供水管；所述二网供水管连接二网供水管球阀、分水器，二网供水管的末端连接热用户；热用户与二网回水管连接，所述二网回水管上连接集水器、二网回水球阀、除污器、二网回水温度传感器、二网回水压力传感器和二网流量表。同时燃气锅炉连接上T接头与二网循环泵入口水管相连，热泵连接下T接头与二网回水管相连；燃气锅炉连接下T接头与热泵连接上T接头通过燃气锅炉与热泵联通管连接；热泵循环泵、燃气锅炉循环泵和二网循环泵都配有变频器，并配有电能表；燃气锅炉供电部分与热泵供电部分也单独配置电量表；燃气锅炉单独配置燃气表，所有电量表与煤气表、热量表、流量表都具有远程数字接口，调控控制器可以直读瞬时量与累积量；所述调控控制器左端设控制器模拟量输入接口和控制器数字量接口，右端设控制器模拟量输出接口；调控控制器控制整个供热系统运行。与热泵相连的上下T接头之间的间距应该在3~5个管径，与燃气锅炉相连的上下T接头之间的间距也应该在3~5个管径。一种热泵与燃气锅炉联合供热系统的调控方法，其步骤如下：S1：计算最小成本系数（1）调控控制器采集供热系统的运行数据：热泵输出热量、用电量，燃气锅炉的输出热量与用气量，以及热泵与燃气锅炉的出水、回水温度、热网的供水温度与回水温度、与热泵、燃气锅炉、一网和二网的压力传感器；（2）调控控制器按照热用户热负荷计算热用户需要的供热量，供热量计算公式为：Q供=k1*(tn-tw)，这里k1是供热系数，可由历史数据或是经验数据获得，取值与供热面积成正比；tn是室温；tw是外温；（3）由于采用热泵与燃气锅炉联合供热，因此Q泵=Q供-Q炉；这里Q泵是热泵输出热量，Q供是热用户的供热量，Q炉是燃气锅炉输出的热量；（4）热泵性能系数计算COP热泵=Q泵/Q热泵电入；这里Q热泵电入是输入到热泵的电量；（5）燃气锅炉效率计算η=Q炉/Q炉气入；这里Q炉气入是输入到燃气锅炉的天燃气热量；（6）计算成本系数Y1=Q热泵电入*￥电价+Q炉气入*￥炉气价。注意在峰谷电价情况下，要按照时间段，按照峰谷电价计算成本系数；（7）使燃气锅炉输出热量Q炉在0~100%变化，每变化1%，计算热泵输出的热量Q泵，并计算成本系数；（8）在成本系数Y1数列中找最小成本系数，对应最小成本系数的Q泵和Q炉就是最经济的泵炉热量分配比；（9）按照最小成本系数对应的Q泵，可以计算热泵出水温度tg泵=Q泵/G热泵流量+th二网；这里G热泵流量是热泵水系统流量，th二网是二网回水温度；（10）按照最小成本系数对应的Q炉，可以计算燃气锅炉出水温度tg炉=Q炉/G炉流量+tg泵；这里G炉流量是燃气锅炉水系统的流量；（11）以上（2）~（10），每小时计算一次；S2：计算最佳流量（1）使系统最佳流量G佳流=G泵流量=G炉流量=G二网流量，使流量G佳流在设计流量~k2%之间变化，每次变化减少1%，K2%的选择范围60%~100%之间；（2）按照tg泵流=Q泵/G泵流量+th二网计算热泵出水温度，与tg炉=Q炉/G炉流量+tg泵计算燃气锅炉出水温度；（3）计算改变流量后的热泵COP，COP流量=COP泵+（tg泵-tg泵流）*k3%，k3值在1~4之间选择；（4）计算热泵输入电量，Q热泵电入=Q泵/COP流量；（5）计算系统COP，COP系统=（Q泵+Q炉）/（Q热泵电入+Q炉电入+Q炉气入+Q水泵电入）；（6）计算热泵与燃气锅炉的联合性能系数COP泵炉=（Q泵+Q炉）/（Q热泵电入+Q炉气入）；（7）然后计算综合性能系数Y2=COP泵炉－COP系统；（8）上述计算完成后，在综合性能系数Y2的数列中，选择综合性能系数Y2为最大值时的流量为最佳流量G佳流，而对应最佳流量G佳流的是最佳热泵出水温度tg泵与燃气锅炉出水温度tg炉；（9）以上（1）~（8），每小时计算一次；S3：调控控制器输出计算的热泵出水温度tg泵流与燃气锅炉出水温度tg炉到热泵与燃气锅炉，控制二网供水温度按照给定的供水温度运行；同时控制热泵循环泵流量、燃气锅炉循环泵流量与二网循环泵流量按照G热泵流量、G炉流量与G二网流量运行。与现有技术相比，本专利技术取得的有益效果：采用热泵与燃气锅炉联合作为热源的供热系统，系统设计简单合理，易操作；应用合理的方法计算准确的运行分界点来切换热泵或是燃气锅炉，起到提高热泵COP，降低供热成本，系统COP寻优的作用。附图说明图1是本专利技术供热系统的结构图；1、热泵电能表；2、燃气锅炉燃气表；3、二网循环泵入口水管；4、热泵循环泵变频器；5、热泵循环泵；6、热泵N；7、热泵二；8、热泵一；9、燃气锅炉电能表；10、燃气锅炉循环泵变频器，11、二网流量表；12、燃气锅炉循环泵；13、燃气锅炉N；14、燃气锅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热泵与燃气锅炉联合供热系统，其特征在于，包括热泵、燃气锅炉、调控控制器与热量表、温度压力传感器、室温监测系统、水泵和热用户，所述燃气锅炉供水管和燃气锅炉回水管之间连接多个燃气锅炉，燃气锅炉连接燃气锅炉燃气表；燃气锅炉供水管连接燃气锅炉供水温度传感器、燃气锅炉供水压力传感器和燃气锅炉供水球阀，燃气锅炉供水管的末端与燃气锅炉连接上T接头相连；所述燃气锅炉回水管连接燃气锅炉循环泵、燃气锅炉热量表、燃气锅炉回水温度传感器、燃气锅炉回水压力传感器和燃气锅炉回水球阀，燃气锅炉回水管始端与燃气锅炉连接下T接头相连；/n所述热泵供水管和热泵回水管之间连接多个热泵，热泵连接热泵电能表；热泵供水管连接热泵供水温度传感器、热泵供水压力传感器和热泵回水球阀，热泵供水管的末端与热泵连接上T接头相连；所述热泵回水管连接热泵循环泵、热泵热量表、热泵回水温度传感器、热泵回水压力传感器和热泵供水球阀，热泵回水管的始端与热泵连接下T接头相连，热泵循环泵上连接热泵循环泵变频器；/n所述二网循环泵入口水管连接二网循环泵、止回阀、二网供水温度传感器、二网供水压力传感器和二网供水管，所述二网循环泵连接二网循环泵变频器；所述二网供水管连接二网供水管球阀、分水器，二网供水管的末端连接热用户；热用户与二网回水管连接，所述二网回水管上连接集水器、二网回水球阀、除污器、二网回水温度传感器、二网回水压力传感器和二网流量表；/n同时燃气锅炉连接上T接头与二网循环泵入口水管相连，热泵连接下T接头与二网回水管相连；燃气锅炉连接下T接头与热泵连接上T接头通过燃气锅炉与热泵联通管连接；/n所述调控控制器左端设控制器模拟量输入接口和控制器数字量接口，右端设控制器模拟量输出接口。/n...

【技术特征摘要】
1.一种热泵与燃气锅炉联合供热系统，其特征在于，包括热泵、燃气锅炉、调控控制器与热量表、温度压力传感器、室温监测系统、水泵和热用户，所述燃气锅炉供水管和燃气锅炉回水管之间连接多个燃气锅炉，燃气锅炉连接燃气锅炉燃气表；燃气锅炉供水管连接燃气锅炉供水温度传感器、燃气锅炉供水压力传感器和燃气锅炉供水球阀，燃气锅炉供水管的末端与燃气锅炉连接上T接头相连；所述燃气锅炉回水管连接燃气锅炉循环泵、燃气锅炉热量表、燃气锅炉回水温度传感器、燃气锅炉回水压力传感器和燃气锅炉回水球阀，燃气锅炉回水管始端与燃气锅炉连接下T接头相连；
所述热泵供水管和热泵回水管之间连接多个热泵，热泵连接热泵电能表；热泵供水管连接热泵供水温度传感器、热泵供水压力传感器和热泵回水球阀，热泵供水管的末端与热泵连接上T接头相连；所述热泵回水管连接热泵循环泵、热泵热量表、热泵回水温度传感器、热泵回水压力传感器和热泵供水球阀，热泵回水管的始端与热泵连接下T接头相连，热泵循环泵上连接热泵循环泵变频器；
所述二网循环泵入口水管连接二网循环泵、止回阀、二网供水温度传感器、二网供水压力传感器和二网供水管，所述二网循环泵连接二网循环泵变频器；所述二网供水管连接二网供水管球阀、分水器，二网供水管的末端连接热用户；热用户与二网回水管连接，所述二网回水管上连接集水器、二网回水球阀、除污器、二网回水温度传感器、二网回水压力传感器和二网流量表；
同时燃气锅炉连接上T接头与二网循环泵入口水管相连，热泵连接下T接头与二网回水管相连；燃气锅炉连接下T接头与热泵连接上T接头通过燃气锅炉与热泵联通管连接；
所述调控控制器左端设控制器模拟量输入接口和控制器数字量接口，右端设控制器模拟量输出接口。


2.根据权利要求1所述的一种热泵与燃气锅炉联合供热系统，其特征在于，与热泵相连的上下T接头之间的间距应该在3~5个管径，与燃气锅炉相连的上下T接头之间的间距也应该在3~5个管径。


3.根据权利要求1所述的一种热泵与燃气锅炉联合供热系统，其特征在于，热泵循环泵、燃气锅炉循环泵和二网循环泵都配有变频器，并配有电能表；燃气锅炉供电部分与热泵供电部分也单独配置电量表；燃气锅炉单独配置燃气表。


4.根据权利要求1所述的一种热泵与燃气锅炉联合供热系统，其特征在于，所有电量表与煤气表、热量表、流量表都具有远程数字接口，调控控制器可以直读瞬时量与累积量。


5.一种热泵与燃气锅炉联合供热系统的调控方法，其特征在于，其步骤如下：
S1：计算最小成本系数
（1）调控控制器采集供热系统的运行数据：热泵输出热量、用电量，燃气锅炉的输出热量与用气量，以及热泵与燃气锅炉的出水、回水温度、热网的供水温度与回水温度、与热泵、燃气锅炉、一网和二网的压力传感器；
（2）调控控制器按照热用户热负荷计算热用户需要的供热量，供热量计算公式为：Q供=k1*(tn-tw)，这里k1是供热系数，可由历...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏路易，胡庆彦，
申请(专利权)人：太原大四方节能环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14