[实用新型]地源热泵变频节能控制装置

说明书

地源热泵变频节能控制装置，PID控制器通过变频电压输出电路经变频器与地源热泵的压缩机的输出端相连，供水温度传感器、回水温度传感器、电机转速传感器和环境温度传感器分别与PID控制器相连，供水温度传感器设置在潜水泵出口旋流除砂器与地源热泵的蒸发器之间的管路上，回水温度传感器设置在地源热泵的蒸发器的出口管路上，电机转速传感器设置在压缩机中，环境温度传感器设置在室内风机上。本实用新型通过在现有地缘热泵设备上增加PID控制器和变频器，通过运行过程电机转速、供回水温差、环境温度数据的回馈，实现了对地缘热泵运行的智能控制，有效降低了地源热泵电能消耗，地源热泵电机起动过程将变得平稳，有效避免了普通电机导致的水锤效应。

技术领域

本实用新型涉及地源热泵空调节能技术领域，具体涉及一种地源热泵变频节能控制装置。

背景技术

地源热泵技术属可再生能源利用技术。由于地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源(通常小于400米深)作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多，它不受地域、资源等限制。

现有的地源热泵控制系统无法满足空调负荷变化的不均匀性，在热泵空调设计过程中为保证能在大气温度最低、需热量最大的情况下满足使用要求，所以按最大负荷设计并留有富裕量，平时使用时并不能达到满负荷，所以存在较大余量，造成电能的浪费；水系统中通过节流阀或调节阀来调节流量、压力，存在较大节流损失。不仅浪费大量电能，而且还可能造成空调运行大幅度偏离额定设计的情形，对系统设备带来不利的影响；现有地源热泵机房控制多为星三角启动控制普通电机循环水泵，启动电流通常为额定值的5-7倍，电机在如此大的电流冲击下，进行频繁的起停，对电机、接触器触点、空气形状触点产生电弧冲击，也会给电网带来一定冲击。同时电机直接启动时带来的水锤效应对管网造成很大损害，加快了机械传动、轴承、阀门、管道等的疲劳损伤，尤其是当工作年限较长之后，这个问题会更加突出。

实用新型内容

本实用新型提供一种地源热泵变频节能控制装置，以解决技术存在的运行能耗大和设备运行不稳定的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种地源热泵变频节能控制装置，包括PID控制器、变频电压输出电路、变频器、供水温度传感器、回水温度传感器、电机转速传感器和环境温度传感器，PID控制器通过变频电压输出电路经变频器与地源热泵的压缩机的输出端相连，供水温度传感器、回水温度传感器、电机转速传感器和环境温度传感器分别与PID控制器相连，供水温度传感器设置在潜水泵出口旋流除砂器与地源热泵的蒸发器之间的管路上，回水温度传感器设置在地源热泵的蒸发器的出口管路上，电机转速传感器设置在压缩机中，环境温度传感器设置在室内风机上。

本实用新型对地源热泵系统影响较大的参数进行分析，包括电机转速、供回水温差、变频器输出的频率和电压、环境温度等，通过对现场参数的细致测量，采用数据拟合和回归等数学方法，明确系统参数之间的关联规律；对于非线性、大滞后、可制冷制热的地源热泵系统，适宜采用模糊控制，基于系统的参数关联规律，采用模糊理论对其进行分析和建模，根据反馈信号计算得出PID控制器的控制参数。本实用新型装置运行时，潜水泵将地下水经过旋流除砂器送至地源热泵机组的蒸发器中，换热后的回水再循环回至地井，地源热泵中压缩机将低位能量转化成高位能量，通过室内风机为用户提供热源或冷源，运行过程中供水温度传感器、回水温度传感器、电机转速传感器和环境温度传感器分别将供水温度、回水温度、电机转速和环境温度数据送至PID控制器中、PID控制器根据环境温度与目标温度差值、电机转速和供回水温度差，通过控制变频电压输出电路输出对应的变频电压至变频器，根据输入的变频电压，变频器输出对应的控制频率至压缩机，压缩机根据控制频率进行转速的调节，进而改变压缩机的排气量。