CN107883624B - 一种热泵机组停机保护控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热泵机组停机保护控制方法，包括热泵模式、电加热模式和智能模式；所述控制方法能够通过室内环境温度和套管进水温度判断是否利于使用压缩机制热，如果不利于则使用电加热制热。本发明在保证用户用水温度稳定的前提下，还降低了压缩机故障率，有利于延长其使用寿命；并且，室内环境温度和套管进水温度的阈值都是可设的，因此极大的扩展了热泵机组的使用范围。

Description

一种热泵机组停机保护控制方法

技术领域

本发明涉及热泵控制技术领域，尤其涉及一种热泵机组停机保护控制方法。

背景技术

热泵可将低温热源的热量“泵送”(交换传递)到高温热源加以利用，所以热泵实质上是一种热量提升装置。热泵技术是利用低温可再生能源的有效技术之一。近年来空气源热泵、地源热泵、水源热泵等得到了迅速的发展。其中，水源热泵是以水为介质来提取能量实现制热和制冷的一个或一组***。针对水源热泵机组，就是通过消耗少量高品位能量，将地表水中不可直接利用的低品位热量提取出来，变成可以直接利用的高品位能源的装置。水源热泵既是利用可再生能源的一种形式，又是一种经济有效的节能技术，其能量利用率要比空气源热泵高约40％。水的比热容较大，传热性能好，因此热泵机组中换热器的尺寸较小，而且不存在蒸发器表面结霜的问题。因此，在容易获得温度较稳定水源的地方，水是理想的冷热源。

热泵主要由压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀等部件组成。工作过程如下:当热泵启动后，低温热源(一般是周围环境，例如空气)通过蒸发器进行热交换，同时，蒸发器内部的工质(在热泵装置中发生状态变化的工作物质，是热泵中进行能量转换与传递的物质)从低温热源吸收热量后转换为低温低压过热气体流向压缩机，经过压缩机绝热压缩后变为高温高压气体流向冷凝器，再经过冷凝器定压冷凝后变为高温高压的液体流向膨胀阀(此时放出工质的气化潜热等，与冷凝器中被水泵强制循环流进的水进行热交换，使水的温度升高后流出供使用)，经过膨胀阀绝热节流后变回低温低压液体再次流入蒸发器，完成一个循环过程。

压缩机作为水源热泵的核心部件，它的安全可靠对***的正常运行起决定作用。传统的热泵机组在极端恶劣环境下若不停机继续运行，不仅制热能力降低，而且热水温度达不到用户的需求，长时间运行还会造成机组故障甚至烧坏压缩机，但是若机组直接停机进行停机保护，又无法满足用户对热水需求。目前市场上常用的解决方法是使用电加热进行辅助加热，通过环境温度来控制电加热的开启，但这种控制方式容易忽略进水温度对压机的影响，并不能有效的保护压缩机从而保证机组正常制热。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种热泵机组停机保护控制方法，包括热泵模式、电加热模式和智能模式，

所述热泵模式包括：

A1：开启压缩机并保持运行，当机组达到恒温停机条件时，关闭压缩机；当机组再次达到开机条件时，再次开启压缩机；

A2：当机组因故障停机时，自动开启电加热模式进行制热；当机组故障恢复后，重新判断当前运行模式；

所述电加热模式包括：

B1：开启电加热并保持运行，当机组达到恒温停机条件时，关闭电加热；当机组再次达到开机条件时，再次开启电加热；

B2：当电加热因故障停机时，自动开启热泵模式进行制热；当机组故障恢复后，重新判断当前运行模式；

所述智能模式包括：

C1：比较室内环境温度T1和电加热开启环境温度R12的大小，以及比较套管进水温度T2和电加热开启水温度R13的大小；

C2：当T1≤R12且T2≤R13时，机组采用电加热模式制热；另外，当机组处于电加热模式制热后，以及在恒温停机前，若T1＞R12且T2≤R13或者T1≤R12且T2＞R13，机组保持现在的制热模式制热，也就是以电加热模式运行。

C3：当T1＞R12且T2＞R13时，机组采用热泵模式制热，开启压缩机；另外，当机组处于热泵模式制热后，以及在恒温停机前，若T1＞R12且T2≤R13或者T1≤R12且T2＞R13，机组保持现在的制热模式制热，也就是热泵模式运行，此时压缩机开启。

C4：当T1＞R12且T2≤R13或者T1≤R12且T2＞R13时，机组采用热泵模式制热，开启压缩机；

C5：当机组恒温停机后再次达到开机条件时，重新执行步骤C1、C2、C3和C4。

也就是说，所述智能模式可细化为三种状态，分别为热泵制热状态(压缩机制热)、电加热制热状态和保持运行状态，所述三种状态又是根据室内环境温度T1是否大于电加热开启环境温度R12、进水温度T2是否大于电加热开启水温R13来划分的。

具体的，当T1≤R12且T2≤R13时，机组采用电加热模式制热。

当T1＞R12且T2＞R13时，机组采用热泵模式制热。

而当T1＞R12且T2≤R13或者T1≤R12且T2＞R13时，机组处于保持运行状态，即保持原有的制热状态。

但是，如果机组刚开始制热即进入保持状态，那么选择热泵模式制热。以及，如果机组是恒温停机后再次制热，重新判断负载后进入保持状态，那么优选热泵模式制热。

进一步的，所述电加热开启环境温度R12和所述电加热开启水温R13可以根据具体需要进行设定。

进一步的，所述开机条件为室内环境温度小于等于目标温度与第一回差值之差；所述停机条件为室内温度大于等于目标温度与第二回差值之和。

进一步的，所述热泵模式、电加热模式和智能模式通过手动切换。

进一步的，当所述机组处于制热状态时，若压缩机开启，则在压缩机开启30s后开始进行故障检测；若压缩机关闭，则每隔5分钟进行一次故障检测。

进一步的，当所述机组出现故障时，机组进入防冻结状态，整机停机，水泵继续运行，机组通过电加热进行制热。

进一步的，若所述电加热开启，则开启机组的风机。

进一步的，所述机组的故障包括：

故障I：管套进水水温大于等于10℃，并且管套进水水温和管套出水水温相差大于等于10℃；

故障II：管套进水水温小于10℃，并且管套进水水温和套管出水水温相差大于等于3℃；

故障III：套管进水水温小于5℃；

故障IV：套管进水水温小于等于套管出水水温减去2℃。

进一步的，对应于上述机组故障，所述故障恢复包括：

(1)当套管进水水温大于等于10℃，并且管套进水水温和管套出水水温相差小于9℃时，所述故障I恢复；

(2)所述故障II和故障III只能通过手动恢复，如果手动恢复后还达到故障条件则继续进入制热防冻结保护；

(3)当套管进水温度大于等于套管出水水温减去1℃时，所述故障IV恢复。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

(1)本发明所述的控制方法充分考虑了环境温度和进水温度对机组运行的影响，从而控制电加热的开启，一方面保证了用户的用水温度稳定，另一方面降低了压缩机故障率，有利于延长压缩机的使用寿命；

(2)本发明所述的控制方法有三种模式可供选择，并且通过手动切换，适用性好，可靠性高；

(3)本发明中的室内环境温度和套管进水温度的阈值都是可设的，因此极大的扩展了热泵机组的使用范围；

(4)本发明还包括热泵机组的故障诊断、故障动作和故障恢复，能够延长热泵机组的使用寿命。

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和优点，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的介绍，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它附图。

图1为所述热泵机组停机保护控制方法的热泵模式流程图；

图2为所述热泵机组停机保护控制方法的热泵模式故障诊断流程图；

图3为所述热泵机组停机保护控制方法的电加热模式流程图；

图4为所述热泵机组停机保护控制方法的电加热模式故障诊断流程图；

图5为所述热泵机组停机保护控制方法的智能模式流程图；

图6为所述热泵机组停机保护控制方法的智能模式控制示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一个实施例，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作出创造性劳动的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。

本发明提供了一种热泵机组停机保护控制方法，包括热泵模式、电加热模式和智能模式，

所述热泵模式包括：

如图1所示，A1：开启压缩机并保持运行，当机组达到恒温停机条件时，关闭压缩机；当机组再次达到开机条件时，再次开启压缩机；

如图2所示，A2：当机组因故障停机时，自动开启电加热模式进行制热；当机组故障恢复后，重新判断当前运行模式；

所述电加热模式包括：

如图3所示，B1：开启电加热并保持运行，当机组达到恒温停机条件时，关闭电加热；当机组再次达到开机条件时，再次开启电加热；

如图4所示，B2：当电加热因故障停机时，自动开启热泵模式进行制热；当机组故障恢复后，重新判断当前运行模式；

如图5所示，所述智能模式包括：

C1：比较室内环境温度T1和电加热开启环境温度R12的大小，以及比较套管进水温度T2和电加热开启水温度R13的大小；

C2：当T1≤R12且T2≤R13时，机组采用电加热模式制热；另外，当机组处于电加热模式制热后，以及在恒温停机前，若T1＞R12且T2≤R13或者T1≤R12且T2＞R13，机组保持现在的制热模式制热，也就是以电加热模式运行。

C3：当T1＞R12且T2＞R13时，机组采用热泵模式制热，开启压缩机；另外，当机组处于热泵模式制热后，以及在恒温停机前，若T1＞R12且T2≤R13或者T1≤R12且T2＞R13，机组保持现在的制热模式制热，也就是热泵模式运行，此时压缩机开启。

C4：当T1＞R12且T2≤R13或者T1≤R12且T2＞R13时，机组采用热泵模式制热，开启压缩机；

C5：当机组恒温停机后再次达到开机条件时，重新执行步骤C1、C2、C3和C4。

更加直观的，如图6所示，所述智能模式可细化为三种状态，分别为热泵制热状态(压缩机制热)、电加热制热状态和保持运行状态，所述三种状态又是根据室内环境温度T1是否大于电加热开启环境温度R12、进水温度T2是否大于电加热开启水温R13来划分的。

具体的，当T1≤R12且T2≤R13时，机组采用电加热模式制热。

当T1＞R12且T2＞R13时，机组采用热泵模式制热。

而当T1＞R12且T2≤R13或者T1≤R12且T2＞R13时，机组处于保持运行状态，即保持原有的制热状态。

但是，如果机组刚开始制热即进入保持状态，那么选择热泵模式制热。以及，如果机组是恒温停机后再次制热，重新判断负载后进入保持状态，那么优选热泵模式制热。

进一步的，所述电加热开启环境温度R12和所述电加热开启水温R13可以根据具体需要进行设定。

进一步的，所述开机条件为室内环境温度小于等于目标温度与第一回差值之差；所述停机条件为室内温度大于等于目标温度与第二回差值之和。

进一步的，所述热泵模式、电加热模式和智能模式通过手动切换。

进一步的，当所述机组处于制热状态时，若压缩机开启，则在压缩机开启30s后开始进行故障检测；若压缩机关闭，则每隔5分钟进行一次故障检测。

进一步的，当所述机组出现故障时，机组进入防冻结状态，整机停机，水泵继续运行，机组通过电加热进行制热。

进一步的，若所述电加热开启，则开启机组的风机。

进一步的，所述机组的故障包括：

故障I：管套进水水温大于等于10℃，并且管套进水水温和管套出水水温相差大于等于10℃；

故障II：管套进水水温小于10℃，并且管套进水水温和套管出水水温相差大于等于3℃；

故障III：套管进水水温小于5℃；

故障IV：套管进水水温小于等于套管出水水温减去2℃。

进一步的，对应于上述机组故障，所述故障恢复包括：

(1)当套管进水水温大于等于10℃，并且管套进水水温和管套出水水温相差小于9℃时，所述故障I恢复；

(2)所述故障II和故障III只能通过手动恢复，如果手动恢复后还达到故障条件则继续进入制热防冻结保护；

(3)当套管进水温度大于等于套管出水水温减去1℃时，所述故障IV恢复。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种热泵机组停机保护控制方法，其特征在于，所述控制方法包括热泵模式、电加热模式和智能模式，所述热泵模式包括：

A1：开启压缩机并保持运行，当机组达到恒温停机条件时，关闭压缩机；当机组再次达到开机条件时，再次开启压缩机；

A2：当机组因故障停机时，自动开启电加热模式进行制热；当机组故障恢复后，重新判断当前运行模式；

所述电加热模式包括：

B1：开启电加热并保持运行，当机组达到恒温停机条件时，关闭电加热；当机组再次达到开机条件时，再次开启电加热；

B2：当电加热因故障停机时，自动开启热泵模式进行制热；当机组故障恢复后，重新判断当前运行模式；

所述智能模式包括：

C1：采集室内环境温度T1和套管进水温度T2，确定电加热开启环境温度R12和电加热开启水温R13；

C2：当T1≤R12且T2≤R13时，机组采用电加热模式制热；

C3：当T1＞R12且T2＞R13时，机组采用热泵模式制热，开启压缩机；

C4：当T1＞R12且T2≤R13或者T1≤R12且T2＞R13时，机组采用热泵模式制热，开启压缩机；

C5：当机组恒温停机后再次达到开机条件时，重新执行步骤C1、C2、C3和C4；

其中，在所述步骤C2中，当机组处于电加热模式制热后，若T1＞R12且T2≤R13或者T1≤R12且T2＞R13，机组保持电加热模式运行；

在所述步骤C3中，当机组处于热泵模式制热后，若T1＞R12且T2≤R13或者T1≤R12且T2＞R13，机组保持热泵模式运行，此时压缩机开启。

2.根据权利要求1所述的一种热泵机组停机保护控制方法，其特征在于，所述开机条件为室内环境温度小于等于目标温度与第一回差值之差；所述停机条件为室内环境温度大于等于目标温度与第二回差值之和。

3.根据权利要求1至2所述的任意一项热泵机组停机保护控制方法，其特征在于，所述热泵模式、电加热模式和智能模式通过手动切换。

4.根据权利要求1所述的一种热泵机组停机保护控制方法，其特征在于，当所述机组处于制热状态时，若压缩机开启，则在压缩机开启30s后开始进行故障检测；若压缩机关闭，则每隔5分钟进行一次故障检测。

5.根据权利要求4所述的一种热泵机组停机保护控制方法，其特征在于，当所述机组出现故障时，机组进入防冻结状态，整机停机，水泵继续运行，机组通过电加热进行制热。

6.根据权利要求5所述的一种热泵机组停机保护控制方法，其特征在于，若所述电加热开启，则开启机组的风机。

7.根据权利要求4所述的一种热泵机组停机保护控制方法，其特征在于，所述机组的故障包括：

故障I：管套进水水温大于等于10℃，并且管套进水水温和管套出水水温相差大于等于10℃；

故障II：管套进水水温小于10℃，并且管套进水水温和套管出水水温相差大于等于3℃；

故障III：套管进水水温小于5℃；

故障IV：套管进水水温小于等于套管出水水温减去2℃。

8.根据权利要求7所述的一种热泵机组停机保护控制方法，其特征在于，所述故障恢复包括：

(1)当套管进水水温大于等于10℃，并且管套进水水温和管套出水水温相差小于9℃时，所述故障I恢复；

(2)所述故障II和故障III只能通过手动恢复，如果手动恢复后还达到故障条件则继续进入制热防冻结保护；

(3)当套管进水温度大于等于套管出水水温减去1℃时，所述故障IV恢复。

Images