家用空气源热泵供暖系统控制策略研究

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随着清洁取暖改造工作的深入推进,空气源热泵技术得以快速发展,其应用形式逐步丰富,现已经在我国大部分地区普遍应用。而在实际应用中,缺乏对家用空气源热泵供暖系统控制优化的研究,本文通过理论分析和仿真模拟对家用空气源热泵启停及流量控制策略进行研究,在保证室内供暖要求的前提下,找出降低系统耗电量的控制策略。本文首先建立了空气源热泵机组仿真模型,并探究了室外温度、压缩机频率、回水温度和热水体积流量等因素对空气源热泵机组性能的影响。然后分别建立了供暖水系统和房间模型,并探究了室外温度、供水温度和水流量等因素对房间供暖效果的影响,发现想要快速调节室内温度,优先考虑调节供水温度,再考虑调节流量。利用编程软件将空气源热泵模型、房间模型、地板辐射模型和供暖水系统模型进行耦合链接成家用空气源热泵地板辐射供暖系统模型,为了找到适用于家用空气源热泵供暖系统的控制策略,本文通过对系统不同控制策略的研究并将控制策略应用于家用空气源热泵供暖系统模型中进行仿真。研究表明对于启停控制的定频空气源热泵供暖系统而言,其水泵的比较好的控制模式是水泵在机组开启时以工频运行,在机组停机时低频运行。对于变频控制的变频空气源热泵供暖系统而言,其水泵的比较好的控制模式是水泵在机组以工频运行期间以工频运行,其他时间中均低频运行。在供暖末期,控制策略优化后的系统节能率高达30%以上,按照新的控制策略运行整个供暖季的系统的耗电量和年运行费用均下降了10%以上。机组参数和蓄热水箱容量的影响研究表明,定频机组相对变频机组对容量更加敏感。机组容量如果选的过大,室内温度失调的情况更容易出现,不仅会使居住的人感觉不舒适,也会产生更多能耗;蓄热水箱越大,可以使供暖系统的用户侧的供暖效果越稳定,室内温度受到机组启停运行波动的影响就越小。该研究降低了家用空气源热泵地板辐射供暖系统的能耗且帮助用户节省电费,同时也为设备选型提供了一些参考,目的是保证用户舒适性前提下使系统运行更节能,这也有助于空气源热泵的市场推广。
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