本发明专利技术提供了一种基于PLC的空气源热泵与燃气锅炉综合控制方法，将供热系统分为经济效益温度模式、经济效益效率模式、低碳模式三种模式，通过一种配套的控制系统实现，系统设置在电控柜内，包括PLC控制柜、热量表、电量表、燃气表、压力变送器、室外温度传感器和液位变送器。本发明专利技术能够根据采集到的数据判断空气源热泵和燃气锅炉加载的优先级，以及根据计算出的优先级如何稳定的对设备进行调控，从而达到高效、节能、降碳的效果。降碳的效果。降碳的效果。
【技术实现步骤摘要】
基于PLC的空气源热泵与燃气锅炉综合控制方法与系统
[0001]本专利技术涉及民用暖通空调领域，具体涉及一种基于PLC的空气源热泵与燃气锅炉综合控制方法。
技术介绍
[0002]供热是北方冬季的基本需求之一。空气源热泵与燃气锅炉同为北方清洁采暖的热源选择，是北方“煤改电”“煤改气”的首选方式。但空气源热泵和燃气锅炉均有一定的缺陷，例如燃气锅炉存在运行价格和安全施工等问题，而空气源热泵随温度衰减和水温偏低等缺点。
[0003]目前为了解决此类问题，一般会选用以下几种方法：
[0004](1)并联控制启停方法
[0005]空气源热泵与燃气锅炉并联管路，气候补偿控制器采集IO型接口，控制燃气锅炉和空气源热泵的启停，通过人为判断进行切换供热，判断方法为依据天气进行判断，天气温度高(通常以0℃为界限)时启用空气源热泵，燃气锅炉辅助。天气温度低时启用燃气锅炉供热，空气源辅助。但这种方法控制启停方式干扰原空气源与燃气锅炉的自身控制逻辑，有不可控风险。空气源与燃气锅炉自身控制逻辑不同，直接切换会造成逻辑混乱。由于以启停方式切换，两能源设备的互补衔接不通畅且需增加更多设备。不能计算两种能源经济指标指导供热高效进行。
[0006](2)中间水箱储能，启停控制
[0007]空气源热泵与燃气锅炉同时为中间水箱加热，控制系统通过采集IO型接口，控制燃气锅炉和空气源热泵的启停，判断方法为依据天气进行判断，天气温度高 (通常以0℃为界限)时启用空气源热泵，燃气锅炉辅助。天气温度低时启用燃气锅炉供热，空气源辅助。这种方法需增加水箱等相关设备，增加投资、占地面积和运行费用。如使用开式水箱，整个供热系统将采用高位定压或开式系统模式，不利于供热系统的循环和稳定，也不能计算两种能源经济指标指导供热高效进行。
技术实现思路
[0008]本专利技术目的是提供了一种基于PLC的空气源热泵与燃气锅炉综合控制方法来解决以上缺陷，通过以下技术方案实现：
[0009]基于PLC的空气源热泵与燃气锅炉综合控制方法，包括步骤：
[0010]将供热系统分为经济效益温度模式、经济效益效率模式、低碳模式三种模式；
[0011]经济效益温度模式控制逻辑是，通过调用热泵设备的能效曲线和燃气锅炉的出厂检测数据，计算燃气锅炉和热泵单位热量费用相等时的平衡点气温，即在此气温时，燃气锅炉和空气源热泵费用相等，再根据实际气温与平衡点气温相比较，得到燃气锅炉和空气源热泵的优先级，设备优先加载经济效益高设备，经济效益低的作为补充；
[0012]经济效益效率模式控制逻辑是，通过仪表数据实测燃气锅炉和空气源热泵的经济
效益，进行对比得到燃气锅炉和空气源热泵的优先级，设备优先加载经济效益高设备，经济效益低的作为补充；
[0013]低碳模式控制逻辑是，通过仪表数据实测燃气锅炉和空气源热泵的碳排放强度，进行对比得到燃气锅炉和空气源热泵的优先级，设备优先加载碳排放强度低的设备，碳排放强度高的设备补充。
[0014]进一步，经济效益效率模式还包括关机费用模拟逻辑、误差过渡逻辑和延时逻辑；
[0015]关机费用模拟逻辑为依据室外温度、湿度、供水温度参数变化，模拟计算该环境下理论费用值，与开机状态的设备费用值进行对比，保证有设备关机时，逻辑不出现锁死状态；
[0016]误差过渡逻辑为在误差范围内设定过渡控制逻辑，以确保设备不频繁启停；
[0017]延时逻辑为开机后延时时间内无论对比如何均不卸载，延时时间后延时逻辑结束再进行效率判定。
[0018]进一步，经济效益温度模式引入单位热量费用概念，单位元/GJ，即对比产生相同热量，各所需金额，单位热量费用计算公式为：
[0019]Y1＝(a,P1,H2,T
e
,Hum)
[0020]Y2＝(b,q
g
,H1,T
e
,Hum)
[0021]通过Y1与Y2进行对比，优先使用费用低的设备；
[0022]式中，Y1为热泵单位热量费用，单位是元/GJ；Y2为燃气锅炉单位热量费用，单位是元/GJ；a为电单价，单位是元/kWh；b为燃气单价，单位是元/m3； P1为热泵瞬时功率，单位是W；H2为热泵瞬时热量，单位是W；q
g
为燃气瞬时流量，单位是m3/h；H1为燃气瞬时热量，单位是W；T
e
为当前环境温度，单位是℃；Hum为当前环境湿度，单位是％RH。
[0023]进一步，关机费用模拟逻辑还包括：燃气自身特性为参数稳定，每日夜间强行开机一次检测数据为当日基准。
[0024]优选延时时间为30分钟。
[0025]进一步，低碳模式引入单位热量碳排放值，单位kgCO2/GJ，即对比产生相同热量时，各设备碳排放，单位热量碳排放计算公式为：
[0026]X1＝(c,P1,H2,T
e
,Hum)
[0027]X2＝(d,f,g,q
g
,H1,T
e
,Hum)
[0028]通过Y1与Y2进行对比，优先使用单位热量碳排放低的设备；
[0029]式中，X1为热泵单位热量碳排放值，单位是kgCO2/GJ；X2为燃气锅炉单位热量碳排放值，单位是kgCO2/GJ；c为电力碳排放因子，单位是 tCO2/MWh；d为燃气单位热值含碳量，单位是tCO2/GJ；f为燃气低位发热量，单位为GJ/m3，g为燃气碳氧化率，单位为％，P1为热泵瞬时功率，单位是W；H2为热泵瞬时热量，单位是W；q
g
为燃气瞬时流量，单位是m3/h；H1 为燃气瞬时热量，单位是W；T
e
为当前环境温度，单位是℃；Hum为当前环境湿度，单位是％RH。
[0030]进一步，为保证两种设备的逻辑不出现互斥和不兼容现象，调整空气源热泵与燃气锅炉的启停逻辑为以设定温度控制启停。
[0031]另外提出一种应用于上述方法的基于PLC的空气源热泵与燃气锅炉综合控制系统，系统设置在电控柜内，包括PLC控制柜、热量表、电量表、燃气表、压力变送器、室外温度传感器和液位变送器，热量表、电量表、燃气表、室外温度传感器通过Modbus RTU串口通讯
的方式采集参数，压力变送器和液位变送器采用模拟量信号采集。
[0032]进一步的，PLC控制柜包括CPU以及与CPU连接的通讯模块、人机屏、远程模块、交换机和光电隔离器。
[0033]本专利技术能够根据采集到的数据判断空气源热泵和燃气锅炉加载的优先级(通过仪表计算、碳排放计算、气候预测等方法)，以及根据计算出的优先级如何稳定的对设备进行调控，从而达到高效、节能、降碳的效果。
[0034]本方案提高了现有供热控制的智能化水平，减少对两能源的自身控制干扰，使多能互补衔接更流畅；可以选择利用实际计算的综合能源的经济效益进行控制、计算碳排放强度进行控制，综合控制两种热源，使系统更加完整和统一，且整个系统通过大数据平台进行调控本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于PLC的空气源热泵与燃气锅炉综合控制方法，其特征在于，包括步骤：将供热系统分为经济效益温度模式、经济效益效率模式、低碳模式三种模式；所述经济效益温度模式控制逻辑是，通过调用热泵设备的能效曲线和燃气锅炉的出厂检测数据，计算燃气锅炉和热泵单位热量费用相等时的平衡点气温，即在此气温时，燃气锅炉和空气源热泵费用相等，再根据实际气温与平衡点气温相比较，得到燃气锅炉和空气源热泵的优先级，设备优先加载经济效益高设备，经济效益低的作为补充；所述经济效益效率模式控制逻辑是，通过仪表数据实测燃气锅炉和空气源热泵的经济效益，进行对比得到燃气锅炉和空气源热泵的优先级，设备优先加载经济效益高设备，经济效益低的作为补充；所述低碳模式控制逻辑是，通过仪表数据实测燃气锅炉和空气源热泵的碳排放强度，进行对比得到燃气锅炉和空气源热泵的优先级，设备优先加载碳排放强度低的设备，碳排放强度高的设备补充。2.根据权利要求1所述的基于PLC的空气源热泵与燃气锅炉综合控制方法，其特征在于，所述经济效益效率模式还包括关机费用模拟逻辑、误差过渡逻辑和延时逻辑；所述关机费用模拟逻辑为依据室外温度、湿度、供水温度参数变化，模拟计算该环境下理论费用值，与开机状态的设备费用值进行对比，保证有设备关机时，逻辑不出现锁死状态；所述误差过渡逻辑为在误差范围内设定过渡控制逻辑，以确保设备不频繁启停；所述延时逻辑为开机后延时时间内无论对比如何均不卸载，延时时间后延时逻辑结束再进行效率判定。3.根据权利要求1所述的基于PLC的空气源热泵与燃气锅炉综合控制方法，其特征在于，所述经济效益温度模式引入单位热量费用概念，单位元/GJ，即对比产生相同热量，各所需金额，单位热量费用计算公式为：Y1＝(a,P1,H2,T
e
,Hum)Y2＝(b,q
g
,H1,T
e
,Hum)通过Y1与Y2进行对比，优先使用费用低的设备；式中，Y1为热泵单位热量费用，单位是元/GJ；Y2为燃气锅炉单位热量费用，单位是元/GJ；a为电单价，单位是元/kWh；b为燃气单价，单位是元/m3；P1为热泵瞬时功率，单位是W；H2为热泵瞬时热量，单位是W；q
g
为燃气瞬时流量，单位是m3/h；H1为燃气瞬时热量，单位是W；T
e
【专利技术属性】
技术研发人员：王淼，亓琨，孟醒，张晓杰，李文强，
申请(专利权)人：山东力诺瑞特节能环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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