[发明专利]用于操作热泵系统的方法和热泵系统

说明书

本公开涉及一种用于操作热泵系统的方法和热泵系统，所述热泵系统优选地采用该方法，其中该操作方法包括确定热泵系统的操作模式的步骤。

技术领域

本公开涉及一种用于操作热泵系统的方法和热泵系统，该热泵系统优选地采用该方法，其中该用于操作热泵系统的方法包括确定热泵系统的操作模式的步骤。

背景技术

建筑物中的能源消耗被认为是二氧化碳排放的主要来源。近年来，由于家用电器领域的脱碳目的，零能耗房屋(ZEH)变得流行起来。因热泵的可再生性质，热泵成为用于提供空间加热和水加热的优选解决方案。热泵系统的一个重要的性能因素是性能系数COP，该性能系数是所提供的有用加热或冷却与所需功率的比率。如果在热泵系统运行期间COP的值保持较高，则意味着热泵系统具有较高的效率。

图1示出了常规热泵系统100的构造图。热泵系统100包括制冷剂回路110、热介质回路120、与制冷剂回路110和热介质回路120连接的板式热交换器130、以及控制元件140。源空气-制冷剂热交换器 112、压缩机111、热交换器130和膨胀阀113通过制冷剂导管依次连接。

在热泵系统100的加热操作期间，处于低压液相的制冷剂流过作为蒸发器工作的源空气-制冷剂热交换器112以便从周围空气吸热。接下来，制冷剂被引导流入压缩机111中，然后到达作为冷凝器的热交换器130，使得制冷剂将热量传递给热交换器130中的热介质回路120 的热介质。传递热量之后的制冷剂被引导到膨胀阀113，导致压力降低。

在上述加热操作中，压缩机111的速度和膨胀阀113的开度由控制元件140控制，使得在热交换器130中加热并从热交换器130流出的热介质的温度达到给定的目标流温度。在此，目标流温度由加热单元要求的温度或者由用以加热存储在水储热柜中的水的水要求温度来确定。在下文描述中，加热单元所要求的上述室温和水要求温度可以被描述为设定温度。

在热泵系统100的上述构造中，控制元件140与相关部件电联接以对相关部件进行控制。这里，多个温度传感器和/或压力传感器(图 1中未示出)布置在根据实际需求而变化的位置中。因此，控制元件 140基于所测量的数据和内置指令来控制操作。

图2示出了用于目标温度控制的常规热泵系统的前馈控制和反馈控制的功能图。控制元件140包括前馈控制装置141、反馈控制装置 142和节能控制装置143。首先，通过对应的温度传感器测量客厅温度 (或水温)和环境温度，然后将其发送到控制元件140。前馈控制装置141和反馈控制装置142构造成基于设定温度和测量的环境空气温度获得目标流温度。此外，节能控制装置143构造成基于目标流温度获得功率需求值，并且输入该值以控制加热操作。

然而，当在低热负荷下工作时，热泵系统100变得尺寸过大。特别地，尤其是对于密闭且隔热良好的房间，可能由于达到设定温度而导致热泵系统100的低热负荷。

图3示出了因频繁执行开关循环操作而造成的流温度波动和功率波动。图3中的最上方位置中的曲线代表热介质的供给流的温度波动，图3中的中间位置中的曲线代表热介质的返回流的温度波动，最下方位置中的曲线代表热泵系统100的功耗。这里，术语“热介质的供给流”是指热介质流动以供热，术语“热介质的返回流”是指热介质在供热之后流动。上述情况导致热泵系统100频繁地打开和关闭。结果，缩短了热泵系统100的寿命并且效率恶化。此外，在不同的环境温度和目标流温度条件下很难达到最大COP，其中目标流温度直接由常规热曲线法计算得到。

另一方面，为了达到最大COP，还基于构建在控制元件140中的热泵性能表来选择功率需求值。但是，对于相同的环境温度，针对最大COP的热负荷可能大于针对目标流温度的需求热负荷。结果，通过加热操作达到的室温或水温容易超过设定温度。

发明内容

因此，本公开要解决的问题是提高热泵系统的效率并且在不同的环境条件下达到期望的温度。