[發明專利]基于大數據技術的智慧空氣源熱泵控制系統及方法

在審

• 申請號: 202010061794.8
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111271907A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 吳天文;耿哲;薛磊;張洪錦;梁曉方
• 申請（專利權）人: 山東和同信息科技股份有限公司
• 主分類號: F25B49/02
• 分類號: F25B49/02;F25B47/02
• 代理公司: 濟南智本知識產權代理事務所(普通合伙) 37301
• 代理人: 張平平;于志波

本發明涉及基于大數據技術的智慧空氣源熱泵控制系統及方法，該控制系統包括空氣源熱泵設備和空氣源熱泵系統監控管理平臺，兩者通過物聯網技術進行數據交互，實現空氣源熱泵設備的數據采集、數據分析與計算并將動作指令下傳至空氣源熱泵設備，實現對系統中所有空氣源熱泵設備實時監控。本發明解決現有空氣源熱泵設備由于技術限制而造成的能源消耗大的技術問題；利用準確結霜預判方法和熱水循環外部加熱的防結霜方式代替現有空氣源熱泵的逆循環除霜方式，解決現有空氣源熱泵設備逆循環除霜方式存在的結霜誤判和能量消耗過高的問題，解決現有空氣源熱泵設備無法提供智能監控、實現集中式數據處理、和運行過程實時控制的問題。

技術領域

本發明涉及一種空氣源熱泵控制系統及方法，具體涉及一種基于大數據技術的智慧空氣源熱泵控制系統及方法。

背景技術

空氣源熱泵是一種采用電動機驅動，采用蒸氣壓縮制冷循環，將低品位熱源空氣中的熱量轉移到水或空氣等高位熱源的設備。

現有的空氣源熱泵存在以下不足：

一、空氣源熱泵使用消耗電能的方法從空氣中交換熱能，現有空氣源設備采用單機獨自控制的方式，多采用單片機實現，由于沒有足夠的存儲空間，無法實現大量的數據存儲和歷史數據分析，因此均采用固定的運行策略和參數，或由人工在設備安裝時設置運行參數的控制方式，空氣源熱泵設備按照設定的參數運行。但由于空氣源熱泵在實際運行過程中，使用環境(溫度、濕度等)變化不受人為控制，因此固定的運行策略和參數不可能使熱泵系統時刻保持最優化的運行狀態，導致了效率的降低和能源消耗的增大。另外受人員本身技術水平的影響，設定的運行參數不一定最合理，也造成了設備的能源消耗的增加。空氣源熱泵設備的能效比(COP值)有很大的提升空間。

二、現有的空氣源熱泵設備存在除霜消耗過大的問題。當一定濕度空氣中的水蒸氣接觸到低于露點溫度的蒸發器表面時，就會發生相變，產生結霜現象。蒸發器表面結霜后，會降低蒸發器的熱導系數，甚至會堵塞蒸發器間隙，嚴重降低了設備的效率。現有空氣源熱泵設備普遍采用逆循環除霜的方法。根據蒸發器溫度和環境溫度的數值，計算出除霜操作的間隔時間，定時從制熱工況切換到制冷工況進行除霜。逆循環除霜方法主要存在兩個方面的問題，一是除霜過程從制熱狀態變成吸熱狀態，完全為負能量狀態，造成了熱量的大量損失。二是僅采用溫度作為判斷結霜的條件，會在沒有結霜的情況下產生結霜誤判從而進入誤除霜過程，造成無謂的能源浪費。根據測試，逆循環除霜消耗的能量約占熱泵總能量消耗的20％，能量損失問題嚴重。

三、現有的空氣源熱泵設備，每套設備獨立安裝、運行，形成信息“孤島”，對于大規模集中供熱供冷的服務商來說，給系統信息管理造成障礙，無法實現大數據的采集、處理和優化，難以為智慧城市建設提供支持。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種基于大數據技術的智慧空氣源熱泵控制系統及方法。改變了現有空氣源熱泵設備采用固定策略及參數的控制方式，前端設備由“控制器”的運行方式改為“采集器”+“執行器”的運行方式，控制策略的運算由后臺系統實現，本發明與現有空氣源熱泵設備控制方式的主要對比如下。

本發明提供的一種基于5G(兼容4G)及大數據技術的智慧空氣源熱泵控制系統及方法，簡化了前端設備的設計，提高前端設備的穩定性，降低了設備的成本，降低了人工維護的成本，擴展了大數據及人工智能技術的應用范圍。

為解決上述問題，本發明采取的技術方案為：基于大數據技術的智慧空氣源熱泵控制系統，包括安裝于用戶端、用于實現用戶端制熱制冷功能的空氣源熱泵設備和安裝于管理中心的空氣源熱泵系統監控管理平臺，所述的空氣源熱泵系統監控管理平臺通過物聯網技術與空氣源熱泵設備的中央控制器進行數據交互，實現空氣源熱泵設備的數據采集、數據分析與計算并將動作指令下傳至空氣源熱泵設備，從而實現對系統中所有空氣源熱泵設備實時監控。