[发明专利]主动式太阳能和CO2空气热源泵联合采暖控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种主动式太阳能和CO₂空气热源泵联合采暖控制系统及其控制方法。

背景技术

在太阳能和CO₂空气源热泵联合采暖系统运行中，室外气象参数(太阳辐射、室外温度等) 是不可控参数，为了使系统能够在不同天气状况下尽可能达到控制目标所述要求，因此一套完整的控制系统和控制策略必不可少。

依据太阳辐射量的大小，可以将太阳能和CO₂空气源热泵联合采暖系统控制策略分为4 类。

1)日间当太阳辐射较强时，属于晴天工况。因此控制策略为在较低太阳辐射阶段(清晨或傍晚)，利用太阳能和CO₂空气源热泵联合向末端供热；在较高辐射阶段，集热器出水温度逐渐升高，可以单独向末端供热，此时利用太阳能单独向末端供热；当集热器出水温度继续升高，集热器传递至板式换热器的热量有所剩余，此时一方面可以传递至末端，另外多余部分通过蓄热水箱储存起来，当夜间无日照时可以向末端继续供热。

2)日间太阳辐射较差，多云天气，太阳提供的热量较少，属于多云工况。本系统在此工况下，集热器传递至板式换热器的热量不能够达到直接向末端供暖的要求，此时应配合CO₂空气源热泵采用联合供热方式；

3)连续阴天天气或者降雪天时，没有太阳能资源可供利用，属于阴天工况。此时CO₂空气源热泵系统单独供热；

4)日间天气变化复杂，晴天、多云天和阴天在一天内都会出现，在此工况下，综合以上三种工况下的控制策略即可。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种主动式太阳能和CO₂空气热源泵联合采暖控制系统及其控制方法，该控制系统包括多个温度计、压力表、流量计和阀门，上位控制系统能够根据温度计、压力表、流量计采集的数据来根据控制方法控制阀门的开闭，实时的根据外界和系统本身参数的变化，监测控制变量，从而正确切换运行模式、故障报警等，使系统能够安全运行，对涉及太阳能集热系统运行的控制参数准确判断，使太阳能尽可能承担较多的供暖负荷，达到节能目的，采用浮球阀对水位进行控制，设定水位H_set，当实际水位低于设定水位时，对蓄热水箱进行补水，当蓄热水箱过热时，不允许集热系统热量再进入蓄热水箱。设定水温上限值T_set，当超过该限值时，停止蓄热。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：主动式太阳能和CO₂空气热源泵联合采暖控制系统，它包括太阳能集热器、热交换器、蓄热水箱、CO₂空气热源泵系统、末端供暖系统、循环系统和控制系统，所述的循环系统包括流水管道、多个循环水泵、阀门、流量计、温度计和压力表，多个循环水泵、阀门、流量计、温度计和压力表分别与控制系统连接，所述的太阳能集热器通过流水管道与热交换器连接，热交换器分别通过流水管道与CO₂空气源热泵系统和蓄热水箱连接，CO₂空气源热泵系统通过流水管道与蓄热水箱连接，末端供暖系统分别通过流水管道与蓄热水箱、CO₂空气热源泵系统和热交换器连接。

所述的太阳能集热器内设置有温度计T13，检测太阳能集热器盖板内壁温度，太阳能集热器与热交换器间的回水管道上设置有第一循环泵，第一循环泵与热交换器之间管道上设置有压力表P2和温度计T2，分别检测管道工质压力和太阳能集热器的回水温度，第一循环泵与太阳能集热器之间设置有流量计G1和压力表P3，分别检测集热系统流量值和管道工质压力；太阳能集热器与热交换器间的供水管道上设置有压力表P1和温度计T1，分别检测管道工质压力和集热器出水温度；所述的温度计、压力表、流量计均将采集到的数据传回控制系统。