CN107166508B - 一种热泵型地暖机控制方法及热泵型地暖机 - Google Patents

一种热泵型地暖机控制方法及热泵型地暖机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热泵型地暖机控制方法及地暖机，控制方法包括以下步骤：（1）、设定目标室温Trs和目标水温Tws；（2）、分别获取当前室温Trp和当前水温Twp；（3）、计算当前室温Trp与目标室温Trs之间的室温偏差Etr，若室温偏差Etr不小于预设阈值t1，则控制压缩机维持当前频率或者降频，否则，计算并更新压缩机的目标功率Ps，其中，t1≥0；（4）、根据目标功率Ps调节压缩机频率。本发明的热泵型地暖机控制方法，通过检测室内温度，将室温的控制定位为反馈修正的作用，以水温控制为主，室温的反馈修正为辅，综合两者进行模糊PID运算处理，可以使室温的控制更加准确、智能和高效，同时使用户体验更具备舒适性。

Description

一种热泵型地暖机控制方法及热泵型地暖机
技术领域
本发明涉及空气调节技术领域，具体地说，是涉及一种热泵型地暖机控制方法及热泵型地暖机。
背景技术
目前地暖机通常未直接安装在需供暖的房间，因此对室温的调节一般通过对水温的控制来实现，而非直接检测并控制房间的室温。在地暖机使用时，由于昼夜温差较大，需要在白天和夜晚分别设置目标回水温度，给用户使用带来较***烦。当前地暖机产品采用的控制模式是由用户使用室内机面板设定目标回水温度，从而达到调节制热功率的目的。也就是说当前地暖机的直接控制对象是回水温度而非用户所直接感受到的室内气温。由于安装条件及供暖房间存在不可控的如门窗墙壁管道保温效果不同、散热面积不同等因素，导致尽管回水温度相同，但是用户所直接感受到的室内气温存在差异，从而影响地暖机的舒适性。
发明内容
本发明为了解决现有地暖机由于昼夜温差原因，若要保持室内温度恒定需要在白天和夜晚分别设置目标回水温度，给使用带来不便的问题，提出了一种热泵型地暖机控制方法，可以解决上述问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种热泵型地暖机控制方法，包括以下步骤：
（1）、设定目标室温Trs和目标水温Tws；
（2）、分别获取当前室温Trp和当前水温Twp；
（3）、计算当前室温Trp与目标室温Trs之间的室温偏差Etr，若室温偏差Etr不小于预设阈值t1，则控制压缩机维持当前频率或者降频，否则，计算水温偏差和室温偏差的综合偏差Etrw，以及综合偏差变化率Ectrw，根据所述综合偏差Etrw以及综合偏差变化率Ectrw计算并更新压缩机的目标功率Ps，其中，t1≥0；
（4）、根据所述目标功率Ps调节压缩机频率。
进一步的，步骤（2）中还包括计算室温偏差Etr：Etr=Trp-Trs；
计算水温偏差Etw：Etw=Twp-Tws；
步骤（3）中综合偏差Etrw的计算方法为：Etrw=Etw+f* Etr；
其中，f为室温反馈修正系数，0＜f＜1；
综合偏差变化率Ectrw的计算方法为：Ectrw=（本次计算的综合偏差-上次计算的综合偏差）/时间间隔。
进一步的，步骤（3）中将综合偏差Etrw以及综合偏差变化率Ectrw作为模糊PID控制的输入，进行模糊PID运算处理，得出压缩机的目标功率Ps。
进一步的，若室温偏差Etr不小于预设阈值t1时，控制压缩机进入保温运行模式，包括：
根据室温偏差Etr确定保温制热功率Pc，当t1≤Etr<t2时，Pc=0.9Ps；当t2≤Etr<t3时，Pc=0.6Ps；当t3≤Etr<t4时，Pc=0.3Ps；当Etr≥t4时，Pc=0，进入待机模式，将保温制热功率Pc发送到室外机的主控，由室外机根据保温制热功率Pc计算压缩机的频率并进行变频调节，t1＜t2＜t3＜t4。
进一步的，步骤（4）中根据所述目标功率Ps调节压缩机频率的调节方法为：
进一步的，步骤（2）中，当前室温Trp的获取方法为：每隔t时间采集一次室温，连续获取n个室温值：Trp1，Trp2…Trpn，计算n个室温值的平均值即为当前室温Trp：
Trp=（Trp1+ Trp2…+Trpn）/n，其中，t＞0，n为正整数。
进一步的，步骤（2）中，当前水温Twp的获取方法为：每隔s时间采集一次水温，连续获取m个水温值：Twp1，Twp2…Twpm，计算m个水温值的平均值即为当前水温Twp：
Twp=（Twp1+ Twp2…+Twpm）/m，其中，s＞0，m为正整数。
一种热泵型地暖机，包括室内机主控板、室外机主控板、压缩机、与所述室内机连接的循环水管，所述压缩机接受所述室外机主控板的控制驱动冷媒在冷媒管道中循环，通过室内机的热交换器用于为循环水管中的水换热，设置在出水管内的出水温度传感器，还包括设置在供暖房间内的无线温度测控装置，所述无线温度测控装置包括按键、按键检测电路、单片机、室内温度传感器，无线通讯模块，所述热泵型地暖机执行以下控制方法：
（1）、用户通过按键设定目标室温Trs和目标水温Tws，所述按键检测电路检测到设定目标室温Trs和目标水温Tws并发送至所述单片机，由所述单片机发送给室内机主控板；
（2）、所述室内温度传感器获取当前室温Trp，并由所述单片机发送至室内机主控板，所述出水温度传感器检测当前水温Twp，发送至室内机主控板；
（3）、室内机主控板计算当前室温Trp与目标室温Trs之间的室温偏差Etr，若室温偏差Etr不小于预设阈值t1，则控制压缩机维持当前频率或者降频，否则，计算水温偏差和室温偏差的综合偏差Etrw，以及综合偏差变化率Ectrw，根据所述综合偏差Etrw以及综合偏差变化率Ectrw计算压缩机的目标功率Ps并将Ps发送至室外机主控板，其中，t1≥0；
（4）、室外机主控板根据所述目标功率Ps调节压缩机频率。
进一步的，所述单片机和室内机主控板分别连接有无线通信模块，两者进行无线通信。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的热泵型地暖机控制方法，通过检测室内温度，将室温的控制定位为反馈修正的作用，以水温控制为主，室温的反馈修正为辅，综合两者进行模糊PID运算处理，可以使室温的控制更加准确、智能和高效，同时使用户体验更具备舒适性。
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明所提出的热泵型地暖机控制方法的一种实施例流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本实施例提出了一种热泵型地暖机控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、设定目标室温Trs和目标水温Tws；
S2、分别获取当前室温Trp和当前水温Twp；
S3、计算当前室温Trp与目标室温Trs之间的室温偏差Etr，若室温偏差Etr不小于预设阈值t1，则控制压缩机维持当前频率或者降频，否则，计算水温偏差和室温偏差的综合偏差Etrw，以及综合偏差变化率Ectrw，根据所述综合偏差Etrw以及综合偏差变化率Ectrw计算并更新压缩机的目标功率Ps，其中，t1≥0；
S4、根据所述目标功率Ps调节压缩机频率。
对室内机主控制逻辑的变动主要在于新引入的变量:当前室温和目标室温，对于所得到的水温偏差和室温偏差进行计算和判定，若当前室温已经达到控制目标，则使室外机进入低频运行模式，以满足省电的需求。若当前室温未达到目标值，则对水温和室温进行综合计算。本方法通过设置一次水温即可，方便用户使用，水温有两种，分别为出水温度和回水温度，出水温度指从室内机流出到房间的水温；回水温度指从房间回流至室内机的水温。在本方法中，水温指出水温度。由于室温被纳入控制参数，回水温度仅测量和监视，不作为功率控制参数。
室内温度受到多方面因素的影响，且其调节过程需经过多个传热环节，与水温相比有着较大的控制滞后。针对这一情况，本实施例的热泵型地暖机控制方法，通过检测室内温度，将室温的控制定位为反馈修正的作用，以水温控制为主，室温的反馈修正为辅，综合两者进行模糊PID运算处理，可以使室温的控制更加准确、智能和高效，同时使用户体验更具备舒适性。
作为一个优选的实施例，步骤S2中还包括计算室温偏差Etr：Etr=Trp-Trs；
计算水温偏差Etw：Etw=Twp-Tws；
步骤S3中综合偏差Etrw的计算方法为：Etrw=Etw+f* Etr；
其中，f为室温反馈修正系数，0＜f＜1；其中，f用以调节室温对控制的影响。
综合偏差变化率Ectrw的计算方法为：Ectrw=（本次计算的综合偏差-上次计算的综合偏差）/时间间隔。综合偏差变化率Ectrw，由当前综合偏差减去上一次的综合偏差并除以时间间隔得出，用以反映偏差变化的速度。
步骤S3中将综合偏差Etrw以及综合偏差变化率Ectrw作为模糊PID控制的输入，进行模糊PID运算处理，得出压缩机的目标功率Ps。
将综合偏差Etrw和综合偏差变化率Ectrw发送至模糊PID控制程序模块进行运算处理，得出制热目标功率Ps；室内机主控程序将制热目标功率Ps发送至室外机主控，由室外机主控根据Ps值进行压缩机变频调节，实现对功率的调节，达到调节水温从而控制室温的目的。
若当前室温已经达到控制目标，即当前室温比目标值超出t1，则使室外机进入保温运行模式，以达到省电和维持室温的目的。
步骤S3中，若室温偏差Etr不小于预设阈值t1时，控制压缩机进入保温运行模式，包括：
根据室温偏差Etr确定保温制热功率Pc，当t1≤Etr<t2时，Pc=0.9Ps；当t2≤Etr<t3时，Pc=0.6Ps；当t3≤Etr<t4时，Pc=0.3Ps；当Etr≥t4时，Pc=0，进入待机模式，将保温制热功率Pc发送到室外机的主控，由室外机根据保温制热功率Pc计算压缩机的频率并进行变频调节，其中，t1＜t2＜t3＜t4。由以上可知，室温偏差Etr越大，保温制热功率Pc越小，相应根据保温制热功率Pc计算出的压缩机运行频率越小，也即降频控制。进而可以达到省电和维持室温的目的。
例如，本实施例中可以设置t1=1℃，t2=2℃，t3=3.5℃，t4=5℃，根据室温偏差Etr确定保温制热功率Pc，当1℃≤Etr<2℃时，Pc=0.9Ps；当2℃≤Etr<3.5℃时，Pc=0.6Ps；当3.5℃≤Etr<5℃时，Pc=0.3Ps；当Etr≥5℃时，Pc=0，进入待机模式，将保温制热功率Pc发送到室外机的主控，由室外机根据保温制热功率Pc计算压缩机的频率并进行变频调节。
***初始化时，会为目标功率Ps赋值初始值，在步骤S3中若室温偏差Etr小于预设阈值t1时，计算水温偏差和室温偏差的综合偏差Etrw，以及综合偏差变化率Ectrw，根据所述综合偏差Etrw以及综合偏差变化率Ectrw计算并更新压缩机的目标功率Ps，其中，t1≥0；也就是说，经过本步骤可以将压缩机的目标功率Ps进行更新，在计算保温制热功率Pc时，所用到的Ps值为最新值。
为了准确地获取室温值，进行适当地取平均值运算，以减小因空气温度波动导致的误差。步骤S2中，当前室温Trp的获取方法为：每隔t时间采集一次室温，连续获取n个室温值：Trp1，Trp2…Trpn，计算n个室温值的平均值即为当前室温Trp：
Trp=（Trp1+ Trp2…+Trpn）/n，其中，t＞0，n为正整数。
对于水温偏差值，也进行适当地取平均值运算，同样减小引水温瞬时波动导致的误差，控制效果更满足舒适性要求。步骤S2中，当前水温Twp的获取方法为：每隔s时间采集一次水温，连续获取m个水温值：Twp1，Twp2…Twpm，计算m个水温值的平均值即为当前水温Twp：
Twp=（Twp1+ Twp2…+Twpm）/m，其中，s＞0，m为正整数。
在昼夜温差较大时，假设在夜晚可能水温45℃时室温为20℃，用户认为刚好合适，假如不修改水温设定，而在白天水温45℃时室温就会变为25℃，此时用户可能会觉得室温太热。采用本热泵型地暖机控制方法，只需设置一次水温值，由于存在对当前室温和用户目标室温的判断，可以及时降低运行功率，使室温接近用户设定的目标室温，提高舒适性。
当室温偏差较大而水温偏差较小时，比如时间由白天变为夜晚，环境温度降低，假如目标水温为45℃而室温可能此时室温由20℃降为15℃；本控制方法的控制逻辑会促使提升制热效率，以更快的速度达到目标室温20℃，从而满足用户对室温的要求。
实施例二
本实施例提出了一种热泵型地暖机，包括室内机主控板、室外机主控板、压缩机、与室内机连接的循环水管，所述压缩机接受所述室外机主控板的控制驱动冷媒在冷媒管道中循环，通过室内机的热交换器用于为循环水管中的水换热，设置在出水管内的出水温度传感器，还包括设置在供暖房间内的无线温度测控装置，所述无线温度测控装置包括按键、按键检测电路、单片机、室内温度传感器，无线通讯模块，所述热泵型地暖机执行以下控制方法：
S1、用户通过按键设定目标室温Trs和目标水温Tws，所述按键检测电路检测到设定目标室温Trs和目标水温Tws并发送至所述单片机，由所述单片机发送给室内机主控板；
S2、所述室内温度传感器获取当前室温Trp，并由所述单片机发送至室内机主控板，所述出水温度传感器检测当前水温Twp，发送至室内机主控板；
S3、室内机主控板计算当前室温Trp与目标室温Trs之间的室温偏差Etr，若室温偏差Etr不小于预设阈值t1，则控制压缩机维持当前频率或者降频，否则，计算水温偏差和室温偏差的综合偏差Etrw，以及综合偏差变化率Ectrw，根据所述综合偏差Etrw以及综合偏差变化率Ectrw计算压缩机的目标功率Ps，并发送至室外机主控，其中，t1≥0；
S4、室外机主控板根据所述目标功率Ps调节压缩机频率。
单片机和室内主控板分别连接有无线通信模块，两者进行无线通信。
本实施例的热泵型地暖机通过设置一次水温即可，方便用户使用，通过检测室内温度，将室温的控制定位为反馈修正的作用，以水温控制为主，室温的反馈修正为辅，综合两者进行模糊PID运算处理，可以使室温的控制更加准确、智能和高效，同时使用户体验更具备舒适性。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种热泵型地暖机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、设定目标室温Trs和目标水温Tws；
（2）、分别获取当前室温Trp和当前水温Twp；
（3）、计算当前室温Trp与目标室温Trs之间的室温偏差Etr，若室温偏差Etr不小于预设阈值t1，则控制压缩机维持当前频率或者降频，否则，计算水温偏差和室温偏差的综合偏差Etrw，以及综合偏差变化率Ectrw，根据所述综合偏差Etrw以及综合偏差变化率Ectrw计算并更新压缩机的目标功率Ps，其中，t1≥0；
（4）、根据所述目标功率Ps调节压缩机频率；
步骤（2）中还包括计算室温偏差Etr：Etr=Trp-Trs；
计算水温偏差Etw：Etw=Twp-Tws；
步骤（3）中综合偏差Etrw的计算方法为：Etrw=Etw+f* Etr；
其中，f为室温反馈修正系数，0＜f＜1；
综合偏差变化率Ectrw的计算方法为：Ectrw=（本次计算的综合偏差-上次计算的综合偏差）/时间间隔。
2.根据权利要求1所述的热泵型地暖机控制方法，其特征在于，步骤（3）中将综合偏差Etrw以及综合偏差变化率Ectrw作为模糊PID控制的输入，进行模糊PID运算处理，得出压缩机的目标功率Ps。
3.根据权利要求1或2所述的热泵型地暖机控制方法，其特征在于，步骤（3）中，若室温偏差Etr不小于预设阈值t1时，控制压缩机进入保温运行模式，包括：
根据室温偏差Etr确定保温制热功率Pc，当t1≤Etr<t2时，Pc=0.9Ps；当t2≤Etr<t3时，Pc=0.6Ps；当t3≤Etr<t4时，Pc=0.3Ps；当Etr≥t4时，Pc=0，进入待机模式，将保温制热功率Pc发送到室外机的主控，由室外机根据保温制热功率Pc计算压缩机的频率并进行变频调节，其中，t1＜t2＜t3＜t4。
4.根据权利要求1或2所述的热泵型地暖机控制方法，其特征在于，步骤（2）中，当前室温Trp的获取方法为：每隔t时间采集一次室温，连续获取n个室温值：Trp1，Trp2…Trpn，计算n个室温值的平均值即为当前室温Trp：
Trp=（Trp1+ Trp2…+Trpn）/n，其中，t＞0，n为正整数。
5.根据权利要求1或2所述的热泵型地暖机控制方法，其特征在于，步骤（2）中，当前水温Twp的获取方法为：每隔s时间采集一次水温，连续获取m个水温值：Twp1，Twp2…Twpm，计算m个水温值的平均值即为当前水温Twp：
Twp=（Twp1+ Twp2…+Twpm）/m，其中，s＞0，m为正整数。
6.一种热泵型地暖机，包括室内机主控板、室外机主控板、压缩机、与室内机连接的循环水管，所述压缩机接受所述室外机主控板的控制驱动冷媒在冷媒管道中循环，通过室内机的热交换器用于为循环水管中的水换热，设置在出水管内的出水温度传感器，其特征在于，还包括设置在供暖房间内的无线温度测控装置，所述无线温度测控装置包括按键、按键检测电路、单片机、室内温度传感器，无线通讯模块，所述热泵型地暖机执行以下控制方法：
（1）、用户通过按键设定目标室温Trs和目标水温Tws，所述按键检测电路检测到设定目标室温Trs和目标水温Tws并发送至所述单片机，由所述单片机发送给室内机主控板；
（2）、所述室内温度传感器获取当前室温Trp，并由所述单片机发送至室内机主控板，所述出水温度传感器检测当前水温Twp，发送至室内机主控板；
（3）、室内机主控板计算当前室温Trp与目标室温Trs之间的室温偏差Etr，若室温偏差Etr不小于预设阈值t1，则控制压缩机维持当前频率或者降频，否则，计算水温偏差和室温偏差的综合偏差Etrw，以及综合偏差变化率Ectrw，根据所述综合偏差Etrw以及综合偏差变化率Ectrw计算压缩机的目标功率Ps并将Ps发送至室外机主控板，其中，t1≥0；
（4）、室外机主控板根据所述目标功率Ps调节压缩机频率。
7.根据权利要求6所述的热泵型地暖机，其特征在于：所述单片机和室内机主控板分别连接有无线通信模块，两者进行无线通信。
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