[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

摘要

本发明公开了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Hset，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Tset，当超过该限值时，停止蓄热。

主权项

主动式太阳能和CO2空气热源泵联合采暖控制系统，其特征在于：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；所述的热交换器与末端供暖系统间的供水管道上，沿水流方向依次设置有阀门E1、阀门E11和阀门E4，热交换器供暖出口处设置有温度计T3，检测热交换器供暖出口温度，热交换器与阀门E1间的管道上设置有压力表P4，检测管道工质压力，阀门E4与末端供暖系统间的管道上设置有流量计G3和压力表P11，分别检测管道流量和管道工质压力，末端供暖系统供水口设置有温度计T12，检测末端供热系统供水温；供暖末端房间内设置有温度计T14，检测供暖后的房间温度；所述的热交换器与末端供暖系统间的回水管道上，沿水流方向依次设置有阀门E6和第二循环水泵，末端供暖系统的回水口设置有温度计T11，检测末端供暖系统回水温度，末端供暖系统与阀门E6间的管道上设置有压力表P10，检测管道工质压力，阀门E6与第二循环水泵之间的管道上设置有流量计G2，检测管道流量，第二循环水泵与热交换器间的管道上设置有压力表P5，检测管道工质压力，热交换器供暖回水口设置有温度计T4，检测热交换器供暖回水温度；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，阀门与控制系统连接；所述的CO2空气热源泵通过阀门E2后，在阀门E11与E4间接入供水管道，CO2空气热源泵出口处设置有温度计T5，检测CO2空气热源泵出口温度，CO2空气热源泵通过阀门E9后在第二循环水泵和热交换器之间接入回水管道，CO2空气热源泵入口处设置有温度计T6，检测CO2空气热源泵入口温度，CO2空气热源泵入口管道还通过管道与阀门E10连接到阀门E1与阀门E11之间；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，阀门与控制系统连接；所述的蓄热水箱的蓄热侧入口通过阀门E3接入供热管道上阀门E11与阀门E4之间，阀门E3与蓄热水箱间的管道上设置有压力表P6，检测管道工质压力，蓄热水箱的蓄热侧入口上设置有温度计T7，检测蓄热水箱蓄热侧入口温度，蓄热水箱的蓄热侧出口通过阀门E7接入供热管道上阀门E6与第二循环水泵之间，阀门E7与蓄热水箱间的管道上设置有压力表P7，检测管道工质压力，蓄热水箱的蓄热侧出口上设置有温度计T8，检测蓄热水箱蓄热侧出口温度；蓄热水箱的供热侧出口通过阀门E5和第三循环水泵接入供热管道上阀门E4与末端供暖系统之间，阀门E5与蓄热水箱间的管道上设置有压力表P8，检测管道工质压力，蓄热水箱的供热侧出口上设置有温度计T9，检测蓄热水箱供热侧出口温度，蓄热水箱的供热侧入口通过阀门E8接入供热管道上阀门E6与末端供暖系统之间，阀门E8与蓄热水箱间的管道上设置有压力表P9，检测管道工质压力，蓄热水箱的供热侧入口上设置有温度计T10，检测蓄热水箱供热侧入口温度；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，阀门与控制系统连接；所述的控制系统包括数据存储模块、实时显示模块、状态报警模块及控制输出模块，所述的控制输出模块输出模式转换控制指令和室温控制指令；主动式太阳能和CO2空气热源泵联合采暖控制系统的控制方法，它包括如下子步骤：S1：采暖系统及控制系统启动；S2：控制系统控制各表检检测当前参数；S3：根据检测的温度参数改变供暖方式：A.当T1‑T2＞ΔTsc，T13＞T2，T3＞Tbc1，则采用太阳能单独供热模式；B.当T1‑T2＞ΔTsc，T13＞T2，T3＞Tbc2，则采用太阳能供热和蓄热模式；C.当T1‑T2＞ΔTsc，T13＞T2，T3＞Tbc3，T14＞Tfc，则采用太阳能蓄热模式；D.当T1‑T2＜ΔTsc，T9＞Txc，则采用蓄热装置单独供热模式；E.当T1‑T2＜ΔTsc，T9＜Txc，则采用CO2空气源热泵单独供热模式；F.当T1‑T2＜ΔTsc，T9＜Txc，T9‑T10＞ΔTxc，T11＞Tjc，则采用CO2空气源热泵供热和蓄热模式；G.当T1‑T2＞ΔTsc，T13＞T2，T1＞Tbc，T3＜Tbc1，则采用太阳能和CO2空气源热泵联合供热模式；S4：控制系统控制流水管道上的阀门的开闭来改变供暖模式，继续进行供暖；其中，T1‑T13为控制系统中各温度计检测的参数，ΔTsc为太阳能集热器启动温差，Tbc1为热交换器出口温度最小控制参数，Tbc2为热交换器出口温度蓄热控制参数，Tbc3为热交换器出口温度最大控制参数，Tfc为末端供暖系统温度控制参数，Txc为蓄热水箱的供热侧出口温度控制参数，ΔTxc为蓄热水箱的供热侧进出口温差控制参数，Tjc为末端供暖系统回水口温度控制参数，Tbc为太阳能集热器出口温度控制参数；主动式太阳能和CO2空气热源泵联合采暖控制系统的控制方法，它还包括模式之间的转换步骤，初始使用太阳能单独供热模式，则：1)当T3＞Tbc2，太阳能单独供热模式转换为太阳能供热与蓄热模式；2)当T9‑T10＜ΔTxc，T9≥Txc，太阳能供热与蓄热模式转换为太阳能单独供热模式；3)当T3＜Tbc1，太阳能单独供热模式转换为联合供热模式；4)当T1‑T2＜ΔTsc，T9＜Txc，联合供热模式转换为CO2空气源热泵单独供热模式；5)当T1‑T2＜ΔTsc，T9＞Txc，联合供热模式转换为蓄热装置单独供热模式；6)当T1‑T2＞ΔTsc，T13＞T2，T3＞Tbc1，CO2空气源热泵单独供热模式转换为太阳能单独供热模式；7)当T1‑T2＞ΔTsc，T13＞T2，T3＜Tbc1，CO2空气源热泵单独供热模式转换为联合供热模式。