[发明专利]地源热泵小负荷状态下的运行最优值的方法无效
申请号: | 200910243716.3 | 申请日: | 2009-12-23 |
公开(公告)号: | CN101776864A | 公开(公告)日: | 2010-07-14 |
发明(设计)人: | 苏存堂;刘伟 | 申请(专利权)人: | 北京依科瑞德地源科技有限责任公司 |
主分类号: | G05B13/04 | 分类号: | G05B13/04 |
代理公司: | 北京东方汇众知识产权代理事务所(普通合伙) 11296 | 代理人: | 刘淑芬 |
地址: | 102200北京市昌*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 源热泵小 负荷 状态 运行 最优 方法 | ||
技术领域
本发明属于地源热泵领域,特别是涉及地源热泵小负荷状态下的运行最优值的求解方法。
背景技术
夏季空调设计负荷和冬季供暖设计负荷是分别按最热月和最冷月负荷计算的。在北方寒冷地区,空调设计负荷和冬季供暖设计负荷相差不大,但是夏季大部分运行阶段的冷负荷要比设计负荷小很多,而且北方地区昼夜温差很大造成负荷不均匀,同时冬季供暖期长,供暖经常处于小负荷运行状态。供暖、供冷在小负荷状态下运行,造成系统整体效率下降。这种情况下一般系统都采用多压缩机系统,如采用两台压缩机,当处于小负荷运行状态时只启动其中一台压缩机就可以满足负荷要求。当压缩机承担的负荷大于设计负荷的50%时,压缩机可以采用输气量调节连续运行;但是压缩机承担的负荷小于设计负荷50%时,由于输气量小于50%,系统性能很差,系统不能采用输气量调节来满足负荷的需求,传统的方法是采用满负荷间歇运行。由于系统在启动的过程中必须消耗很多的能量在节流阀两边建立压力差,所以系统启动的过程中输出的热量(或冷量)是随着时间逐渐增加,直至系统达到稳定运行状态下满负荷输出。针对满负荷间歇运行方式,启动频多必然消耗过多的能量。
发明内容
本发明针对现有技术中,满负荷间歇运行方式,启动频多消耗能量的情况,本技术基于最优化原理,当系统处于小负荷运行状态时寻找一个运行负荷使得系统的能耗最小。
本发明地源热泵小负荷状态下的运行最优值的方法,所述方法如下:
第一步:建立目标函数与约束条件
所述目标函数是:
其中,Pel——电动机运行功率,Pel=Heat/COP;Peln——名义电动率,Peln=load/COP额定;Heat——系统运行负荷;load为系统额定负荷;COP定义为输出热量与轴功的比值,COP=COP额定g(x);g(x)——COP随着输气量百分比变化的函数,在此认为当输气量大于50%时,g(x)=1;
所述约束条件包括:
(1)室内空气热平衡:本方法中室内蓄热体只限为空气;
其中p(τ)为系统启动阶段单位时间输出热量与正常运行阶段单位时间输出热量的比值随时间的关系,当系统正常运行时p(τ)=1;T——室内空气温度;τ——时间;
(2)室内温度精度要求:|T-20|<ΔT;
其中ΔT——允许温度波动值,℃;20℃为室内设计温度;
(3)系统运行安全要求:要求系统在停机后一段时间内才能开机,时间间隔Time:Time>β;
其中β——允许的最小间隔时间。
第二步:模拟计算与分析,包括如下步骤:
(1)设定系统启动能量函数与电动机效率变化曲线
设系统启动函数包括线性函数1及抛物线函数2;
并设电动机效率ηmo随功率比值Pel/Peln的变化曲线;
(2)求解运行能耗
根据不同的系统启动能量函数,得出每一个热容量都有一个能耗最小值,说明对于每一个热负荷都存在一个最优运行负荷即最优值,使得该系统运行能耗最低;
(3)得出系统运行最优值
只要运行负荷满足如下两式,此运行负荷就是该状态下的最优值:
本发明基于最优化原理,当系统处于小负荷运行状态时寻找一个运行负荷使得系统的能耗最小,即实现了节能减耗,节省了系统运行的成本。
附图说明
图1所示是系统启动能量函数1及函数2。
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