[發明專利]用于控制熱泵運行的系統和方法

無效

• 申請號: 200580052275.9
• 申請日: 2005-10-18
• 公開（公告）號: CN101326414A
• 公開（公告）日: 2008-12-17
• 發明（設計）人: A·利夫森;M·F·塔拉斯
• 申請（專利權）人: 開利公司
• 主分類號: F25B49/00
• 分類號: F25B49/00;F25D15/00;F25B13/00;G05D15/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 曾祥夌;劉華聯

發明背景

1.發明領域

本發明涉及制冷系統，更具體地涉及配備有輔助加熱的熱泵制冷 系統。

2.相關技術的說明

有些熱泵系統配備有輔助的燃氣加熱裝置。在這些系統的運行期 間，當環境溫度降至某一水平(在特定的室內條件下)之下時，從利用 電能并以加熱模式運轉熱泵切換到通過使用輔助燃氣(天然氣、丙烷、 丁烷等)熱、來自其它物品如油、熱水和/或熱空氣的輔助熱來加熱室 內環境就變得更為經濟。目前，這是通過設定在受調節(此時為被加熱) 的環境中的溫度調節裝置來實現的，該溫度調節裝置在熱泵運行模式 和預定環境溫度下的燃氣加熱之間切換，該預定環境溫度對于常規的 70°F+/-5°F左右的室內溫度范圍而言通常為20°F左右。有時， 安裝者或消費者還可以通過移開面板以接近此內部溫度調節裝置來 調節該標準工廠設定。當環境溫度降至該預定設定之下時，則使用燃 氣或其它的輔助熱。

具有在熱泵運行模式和輔助加熱之間切換的預定設定的主要缺 點在于此設定不能實時地變化，因為其對應于在工廠或由用戶即安裝 者設立的某一預定值。此預定設定的值基于有關熱泵系統運行、被加 熱結構的熱狀態以及電力價格和燃氣(或其它商品)價格的經驗法則知 識。

甚至更糟糕的是，對于大多數的現有技術情形特別是單回路的熱 泵系統而言，溫度調節裝置設定典型地基于將取決于室內和室外條件 (主要是用于加熱系統的溫度)的結構平衡點。平衡點是指室外溫度， 在此溫度對于對應于特定室內溫度的特定溫度調節裝置設定熱泵不 提供足夠熱量。平衡點與加熱系統優化關系不大。相反地，只是假定 在所有的環境條件下運轉單回路熱泵更具成本效率。實際上，燃氣價 格越低，則在其上從運行電動熱泵切換至燃氣熱時最經濟的環境溫度 就越高。因此，在其上在氣和電之間的切換變得經濟的環境溫度直接 取決于氣/電的價格比。

然而，作為商品，電價和氣價快速地波動。公知的是，例如，電 價在24小時期間可能以10的系數變化，因為電價在晚間的非高峰時 間內可以很低而在白天時則可顯著地上升。盡管通常不像電價那樣 快，但氣價在每日的基礎上也可快速地波動。

此外，在電力高需求期間，電網可能接近于其能夠處理的極限運 行。因此，隨著此時上升的電力成本，對于電力網運行中的供電中斷 和破壞而言存在著可導致災難性后果的危險。在這種情況下切換至燃 氣熱或其它的輔助熱將提高電網運行的安全余量。

因此，需要準許在輔助燃氣加熱和熱泵系統的電運行之間響應氣 價和電價的變化實時調整切換設定點的系統和方法，以使消費者最大 程度地節約并可能地防止電網過載。

發明概述

提供了一種空間加熱系統，其包括熱泵、輔助加熱系統和控制器， 該控制器連接至加熱系統用于控制運行模式之間的切換設定點。切換 設定點至少為環境溫度，在該環境溫度上控制器在熱泵運行和輔助加 熱源運行之間切換。控制器連接至信息源，該信息源提供當前的電價 和當前的輔助加熱源價格中的至少一個價格。控制器響應于電價和輔 助加熱源價格中的至少一個價格的變化來改變切換設定點。

還提供了一種用于經由計算機系統來控制具有熱泵和輔助加熱 的加熱系統的方法。該方法包括至少周期性地接收與電和輔助加熱源 中至少一方面的當前價格相關的數據，并響應電價和輔助加熱源價格 中至少一個價格的價格變化來自動地改變切換設定點。

在一個實施例中，從包括油、燃氣、熱水和/或熱空氣的熱源提供 輔助加熱。

在另一個實施例中，控制器利用在各種室內和室外熱力學條件(主 要是溫度)下關于加熱系統運行效率的信息，連同實時的電價和氣價一 起來確定最佳切換設定點。

在另一個實施例中，控制器分析這種熱力學條件以及電價和氣價 的趨勢來在適應控制邏輯方面能動地反應，以選擇用于長期時段的最 佳切換設定點，并限制切換的次數來降低循環損耗和提高可靠性。

在又一個實施例中，根據關于最佳運行效率的類似標準，通過用 于某些回路的熱泵運行和燃氣熱運行的組合來獲得對于多回路系統 的最佳運行的判定。

在又一個實施例中，如果電網接近于過載點運行，則為了防止供 電中斷而可以在網絡上發出強制切換到燃氣加熱的信號。

附圖簡要說明

圖1示出了裝備有根據本發明的包括診斷系統的燃氣熱功能的制 冷系統。