[發(fā)明專利]一種熱泵與燃氣鍋爐聯(lián)合供熱系統(tǒng)與其調(diào)控方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010441995.0
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN111981552B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發(fā)明（設計）人: 夏路易;胡慶彥
• 申請（專利權(quán)）人: 太原大四方節(jié)能環(huán)保股份有限公司
• 主分類號: F24D3/18
• 分類號: F24D3/18;F24D3/02;F24D3/10;F24D19/10;F24H1/10;F24H9/18;F24H9/20;F24H4/02
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11385
• 代理人: 王海燕

1.一種熱泵與燃氣鍋爐聯(lián)合供熱系統(tǒng)，其特征在于，包括熱泵、燃氣鍋爐、調(diào)控控制器與熱量表、溫度壓力傳感器、室溫監(jiān)測系統(tǒng)、水泵和熱用戶，所述燃氣鍋爐供水管和燃氣鍋爐回水管之間連接多個燃氣鍋爐，燃氣鍋爐連接燃氣鍋爐燃氣表；燃氣鍋爐供水管連接燃氣鍋爐供水溫度傳感器、燃氣鍋爐供水壓力傳感器和燃氣鍋爐供水球閥，燃氣鍋爐供水管的末端與燃氣鍋爐連接上T接頭相連；所述燃氣鍋爐回水管連接燃氣鍋爐循環(huán)泵、燃氣鍋爐熱量表、燃氣鍋爐回水溫度傳感器、燃氣鍋爐回水壓力傳感器和燃氣鍋爐回水球閥，燃氣鍋爐回水管始端與燃氣鍋爐連接下T接頭相連；

所述熱泵供水管和熱泵回水管之間連接多個熱泵，熱泵連接熱泵電能表；熱泵供水管連接熱泵供水溫度傳感器、熱泵供水壓力傳感器和熱泵回水球閥，熱泵供水管的末端與熱泵連接上T接頭相連；所述熱泵回水管連接熱泵循環(huán)泵、熱泵熱量表、熱泵回水溫度傳感器、熱泵回水壓力傳感器和熱泵供水球閥，熱泵回水管的始端與熱泵連接下T接頭相連，熱泵循環(huán)泵上連接熱泵循環(huán)泵變頻器；

二網(wǎng)循環(huán)泵入口水管連接二網(wǎng)循環(huán)泵、止回閥、二網(wǎng)供水溫度傳感器、二網(wǎng)供水壓力傳感器和二網(wǎng)供水管，所述二網(wǎng)循環(huán)泵連接二網(wǎng)循環(huán)泵變頻器；所述二網(wǎng)供水管連接二網(wǎng)供水管球閥、分水器，二網(wǎng)供水管的末端連接熱用戶；熱用戶與二網(wǎng)回水管連接，所述二網(wǎng)回水管上連接集水器、二網(wǎng)回水球閥、除污器、二網(wǎng)回水溫度傳感器、二網(wǎng)回水壓力傳感器和二網(wǎng)流量表；

同時燃氣鍋爐連接上T接頭與二網(wǎng)循環(huán)泵入口水管相連，熱泵連接下T接頭與二網(wǎng)回水管相連；燃氣鍋爐連接下T接頭與熱泵連接上T接頭通過燃氣鍋爐與熱泵聯(lián)通管連接；

所述調(diào)控控制器左端設控制器模擬量輸入接口和控制器數(shù)字量接口，右端設控制器模擬量輸出接口；

S1：計算最小成本系數(shù)

(1)調(diào)控控制器采集供熱系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)：熱泵輸出熱量、用電量，燃氣鍋爐的輸出熱量與用氣量，以及熱泵與燃氣鍋爐的出水、回水溫度、熱網(wǎng)的供水溫度與回水溫度、與熱泵、燃氣鍋爐、一網(wǎng)和二網(wǎng)的壓力傳感器；

(2)調(diào)控控制器按照熱用戶熱負荷計算熱用戶需要的供熱量，供熱量計算公式為：Q_供＝k1*(tn-tw)，這里k1是供熱系數(shù)，可由歷史數(shù)據(jù)或是經(jīng)驗數(shù)據(jù)獲得，取值與供熱面積成正比；tn是室溫；tw是外溫；

(3)由于采用熱泵與燃氣鍋爐聯(lián)合供熱，因此Q_泵＝Q_供-Q_爐；這里Q_泵是熱泵輸出熱量，Q_供是熱用戶的供熱量，Q_爐是燃氣鍋爐輸出的熱量；

(4)熱泵性能系數(shù)計算COP_熱泵＝Q_泵/Q_熱泵電入；這里Q_熱泵電入是輸入到熱泵的電量；

(5)燃氣鍋爐效率計算η＝Q_爐/Q_爐氣入；這里Q_爐氣入是輸入到燃氣鍋爐的天燃氣熱量；

(6)計算成本系數(shù)Y1＝Q_熱泵電入*￥_電價+Q_爐氣入*￥_爐氣價；

注意在峰谷電價情況下，要按照時間段，按照峰谷電價計算成本系數(shù)；

(7)使燃氣鍋爐輸出熱量Q_爐在0～100％變化，每變化1％，計算熱泵輸出的熱量Q_泵，并計算成本系數(shù)；

(8)在成本系數(shù)Y1數(shù)列中找最小成本系數(shù)，對應最小成本系數(shù)的Q_泵和Q_爐就是最經(jīng)濟的泵爐熱量分配比；

(9)按照最小成本系數(shù)對應的Q_泵，可以計算熱泵出水溫度tg_泵＝Q_泵/G_熱泵流量+th_{二網(wǎng)}；這里G_熱泵流量是熱泵水系統(tǒng)流量，th_{二網(wǎng)}是二網(wǎng)回水溫度；

(10)按照最小成本系數(shù)對應的Q_爐，可以計算燃氣鍋爐出水溫度tg_爐＝Q_爐/G_爐流量+tg_泵；這里G_爐流量是燃氣鍋爐水系統(tǒng)的流量；

(11)以上(2)～(10)，每小時計算一次；

S2：計算最佳流量

(1)使系統(tǒng)最佳流量G_佳流＝G_泵流量＝G_爐流量＝G_{二網(wǎng)流量}，使流量G_佳流在設計流量～k2％之間變化，每次變化減少1％；

(2)按照tg_泵流＝Q_泵/G_泵流量+th_{二網(wǎng)}計算熱泵出水溫度，與tg_爐＝Q_爐/G_爐流量+tg_泵計算燃氣鍋爐出水溫度；

(3)計算改變流量后的熱泵COP，COP_流量＝COP_泵+(tg_泵-tg_泵流)*k3％；

(4)計算熱泵輸入電量，Q_熱泵電入＝Q_泵/COP_流量；

(5)計算系統(tǒng)COP，COP_{系統(tǒng)}＝(Q_泵+Q_爐)/(Q_熱泵電入+Q_爐電入+Q_爐氣入+Q_水泵電入)；

(6)計算熱泵與燃氣鍋爐的聯(lián)合性能系數(shù)COP_泵爐＝(Q_泵+Q_爐)/(Q_熱泵電入+Q_爐氣入)；

(7)然后計算綜合性能系數(shù)Y2＝COP_泵爐－COP_{系統(tǒng)}；

(8)上述計算完成后，在綜合性能系數(shù)Y2的數(shù)列中，選擇綜合性能系數(shù)Y2為最大值時的流量為最佳流量G_佳流，而對應最佳流量G_佳流的是最佳熱泵出水溫度tg_泵與燃氣鍋爐出水溫度tg_爐；

(9)以上(1)～(8)，每小時計算一次；

S3：調(diào)控控制器輸出計算的熱泵出水溫度tg_泵流與燃氣鍋爐出水溫度tg_爐到熱泵與燃氣鍋爐，控制二網(wǎng)供水溫度按照給定的供水溫度運行；同時控制熱泵循環(huán)泵流量、燃氣鍋爐循環(huán)泵流量與二網(wǎng)循環(huán)泵流量按照G_熱泵流量、G_爐流量與G_{二網(wǎng)流量}運行。