CN115978720B - 一种空气源热泵机组非等量分组方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于空气源热泵机组制冷采暖领域，提供一种空气源热泵机组非等量分组方法，包括收集外界数据、分析数据、分组控制、定期检测运行状态，通过收集外界影响因素数据、分析收集的数据、进行分组控制，实现根据使用情况非等量调节各个组件工作安排的效果；通过自动定期对系统的运行情况进行评估，及时发现问题并调整分组方案，实现自动维护并定期检查故障的效果；解决了现有的空气源热泵机组单一的调节方式导致了其能效比低，能源费用高以及缺乏群组监控管理机制，出现故障情况下需要工作人员前往现场检修，导致了运营成本高的问题，提高了热泵机组的运行效率，降低了运行成本。

Description

一种空气源热泵机组非等量分组方法

技术领域

本发明属于空气源热泵机组制冷采暖领域，具体地说是一种空气源热泵机组非等量分组方法，通过优化空气源热泵机的分组方法，以此实现空气源热泵机组运行流程优化。

背景技术

空气源热泵机组是一种利用外界空气作为能源来供给室内采暖、制冷的设备，它的工作原理是将外界的空气通过压缩机压缩，通过换向阀来调换热泵机中蒸发器与冷凝器的工作，使排到室内的空气变热或冷，从而实现冬季采暖和夏季制冷的效果，其相较于传统热泵具有适用范围广、运行成本低等优点。

现有的空气源热泵机组可以实现各组件同时启停的效果，但其仍存在以下问题：

1.现有的空气源热泵机组中的各个热泵机独立运行，往往只根据用户指令或外界环境来自动启停，然而在某些需要热泵机提前或延迟关闭的场景下，热泵机空转造成能源浪费，传统热泵机组单一的调节方式导致了其能效比低，能源费用高的问题；

2.现有的空气源热泵机组产品系列多，用户分布范围广，产品在运行过程中故障率较高，在出现的各类问题需要用户及时反馈，而现有空气源热泵机组缺乏群组监控管理机制，需要工程师前往现场检修，导致了运营成本高的问题。

发明内容

本发明提供一种空气源热泵机组非等量分组方法，以解决现有的空气源热泵机组单一的调节方式导致了其能效比低，能源费用高以及缺乏群组监控管理机制，在特定情况下某些组件无效运转，导致了运营成本高的问题。

本发明提供如下技术方案：

一种空气源热泵机组非等量分组方法，包括：

S1：收集外界影响因素数据，如建筑负荷、设计温度、室内外温度和用户使用习惯，并传输至中控系统；

S2：分析收集的数据，使用相关分析的方法来分析不同因素对空气源热泵机组运行的影响；

S3：实现分组控制，根据热泵机各个分组的负载能力，调整各个分组的工作时间、工作模式和负载比例，对每个分组进行不同强度的任务分配，实现对热泵机组的非等量分组；

S4：定期检测系统的运行状态，通过定期对系统的运行情况进行评估，及时发现问题并调整分组方案，以提高系统的运行效率。

进一步的，所述S1中，激光测距来得出建筑面积，随后传输至中控系统，并通过建筑面积来确定当前的建筑负荷。

进一步的，所述S1中，通过温度传感器测量室内外温度，并计算出室内外温度差值，然后根据预定的温度目标，计算出当前需要增加或减少的热量。

进一步的，所述S1中，通过自动收集系统收集用户使用习惯的信息，并将其传输至中控系统中，供后续对用户使用习惯的学习，以制定更人性化、节能环保的分组计划。

进一步的，所述S2中，收集到的环境信息可以通过相关分析的方式来分析外界因素对空气源热泵机组运行的影响，并建立模型来预测在不同环境下达到设定温度所需的时间，以改进热泵机组的运行方式。

进一步的，所述S2中，使用统计方法来收集用户使用热泵机时的一些行为习惯，例如使用频率和时间的分布情况，还可以使用聚类分析来对不同用户进行分组，并研究不同组别间的差异，通过这些分析，可以更好地了解用户使用习惯，为提供更好的产品和服务提供依据。

进一步的，所述S3中，使用控制器来实现对热泵机内各组件的分组控制，控制器通过监控热泵机内每个组件的运行状态，并根据预设的规则进行控制，通过对热泵机内每个组件的运行进行分组，可以更加有效地控制每个热泵机的运行状态，从而提高系统的效率。

进一步的，所述S4中，通过检查热泵机内组件的温度、压力和流量等参数来确定热泵机的运行状态。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明所述的一种空气源热泵机组非等量分组方法，通过收集外界影响因素数据、分析收集的数据、进行分组控制，实现根据使用情况非等量调节各个组件工作安排的效果，解决了现有的空气源热泵机组单一的调节方式导致了其能效比低，能源费用高的问题，本方法提高了热泵机组的运行效率。

2.本发明所述的一种空气源热泵机组非等量分组方法，通过自动定期对系统的运行情况进行评估，及时发现问题并调整分组方案，实现自动维护并定期检查故障的效果，解决了现有的空气源热泵机组缺乏群组监控管理机制，出现故障情况下需要工作人员前往现场检修，导致了运营成本高的问题，本方法降低了热泵机组的运行成本。

附图说明

图1是本发明中空气源热泵机组的各组件示意图。

图2是本发明运行过程的流程图。

图3是空气源热泵机组非等量分组流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

本发明提供一种空气源热泵机组非等量分组方法，通过收集外界影响因素数据、分析收集的数据、进行分组控制，实现根据使用情况非等量调节各个组件工作安排的效果，具体步骤如下：

步骤1：热泵机组制冷；

如图1和图2所示，在夏季需要室内降温时，空气源热泵机组按制冷工况运行，室外气体进入压缩机，压缩机通过压缩作用提高室外气体的压力和温度，创造将室外气体的热量向外界环境介质转移的条件，即将低温低压的室外气体压缩至高温高压状态即冷媒，这时冷媒沸点随压力的升高而升高，高沸点的冷媒进入冷凝器开始液化，这时冷媒放出热量，变成液体，在进入蒸发器前先经过膨胀阀，膨胀阀又使冷媒压力降低，以减缓流动速度，节省流量，压力降低的冷媒在蒸发器中又开始蒸发，这时冷媒吸收热量，使室内降温，随后又变为低压的气体，再次进入压缩机，整个冷媒制冷循环系统就这样形成。

步骤2：热泵机组制热；

如图1和图2所示，在冬季需要取暖时，先将换向阀转向热泵工作位置，从压缩机排出的高压制冷剂蒸汽，经换向阀后流入室内蒸发器（作冷凝器用），制冷剂蒸汽冷凝时释放出热量，将室内空气加热，达到室内取暖目的，冷凝后的液态制冷剂，反向流过节流装置进入冷凝器（作蒸发器用），吸收外界热量而蒸发，蒸发后的蒸汽经过换向阀后被压缩机吸入，完成制热循环，从而将外界空气中的热量“泵”入温度较高的室内，实现室内制热功能。

步骤3：收集外界影响因素数据；

如图3所示，热泵机组进行制冷或制热的过程中，同时收集外界影响因素数据，如建筑负荷、室内外温度和用户使用习惯，并传输至中控系统，在收集建筑负荷数据时，由于建筑面积与建筑负荷呈正相关关系，可通过建筑面积来确定当前的建筑负荷，当建筑物的面积较大时，建筑负荷也越大，平衡温度点将增高，使整个供暖季的辅助加热量的增加，从而导致制热季节性能系数降低，当建筑物的面积较小时，建筑负荷也越小，平衡温度点将降低，导致整个供暖季的辅助加热量减小，从而使得制热季节性能系数提高，热泵机组通过激光测距来得出建筑面积，随后传输至中控系统，并通过建筑面积来确定当前的建筑负荷；

在收集室内外温度数据时，通过温度传感器测量室内外温度，并计算出室内外温度差值，然后根据预定的温度目标，计算出当前需要增加或减少的热量，并通过调节蒸发器的蒸发压力、冷凝器的冷凝压力、压缩机的风扇转速来调节运行温度，且在低温制热工况下，应采取增加高低压旁通等措施，来防止机组的回液问题；

使用统计方法来收集用户特征和使用热泵机时的一些行为习惯，例如年龄、住房类型、使用热泵机的时长、使用热泵机的频率等，通过系统自动收集用户使用习惯的信息，并将其传输至中控系统中，供后续对用户使用习惯的学习，以制定更人性化、节能环保的分组计划，自动收集系统还可以记录用户通常在什么时间打开和关闭热泵机，并在日后根据这些信息来自动调节热泵机的工作状态，以更好地满足用户的需求以及实现节能减排的功能。

步骤4：分析收集的数据；

如图3所示，收集到的环境信息可以通过相关分析的方式来分析外界因素对空气源热泵机组运行的影响，相关分析是一种统计分析方法，可以用来测量两个变量之间的相关性，比如在研究外界温度对热泵机组运行的影响时，可以收集每天的热泵机组运行情况和每天的外界温度，然后使用相关分析来测量这两个变量之间的相关性，建立模型来预测在不同环境下达到设定温度所需的时间，以改进热泵机组的运行方式；

使用聚类分析来对不同用户行为进行分析，并研究不同组别间的差异，聚类分析是一种无监督学习方法，它可以帮助我们将数据样本分成若干个类别，而无需事先指定这些类别；对于热泵机的用户进行分组，我们可以将它们的用户行为（如使用时长、使用频率、用电量等）作为数据样本，在进行聚类分析之前，对数据进行预处理，以便聚类分析算法可以处理这些数据样本，例如将收集到信息中的非数值数据转化为数值数据，随后使用Min-Max法对数据进行归一化处理，公式如下：X_scaled=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)，其中X是原始数据，Xmin和Xmax分别是原始数据的最小值和最大值，X_scaled是归一化后的数据，从而将将数据缩放到[0,1]或[-1,1]的范围内，以便计算机算法能够更好地处理这些数据，提高了数据分析的效率。

步骤5：实现分组控制；

如图3所示，根据热泵机各个分组的负载能力，调整各个分组的工作时间、工作模式和负载比例，对每个分组进行不同强度的任务分配，实现对热泵机组的非等量分组；使用控制器来实现对热泵机内各组件的分组控制，控制器通过监控热泵机内每个组件的运行状态，并根据预设的规则进行控制，通过对热泵机内每个组件的运行进行分组，可以更加有效地控制每个热泵机的运行状态，从而提高系统的效率；使用聚类算法如K-Means聚类法来执行热泵机内不同组件的任务分组，K-Means聚类是一种流行的聚类算法，它的主要思想是将数据点分成K个群集，使得每个群集内的数据点的距离之和最小，以获得更精准的分组结果，最后可以检查分组的结果，并根据需要进行调整，以获得更好的分组效果，K-Means聚类的基本流程如下：

步骤5.1：初始化聚类中心；

选择K个数据点作为初始聚类中心，这些数据点将作为各自群集的聚类中心。

步骤5.2：分配数据点；

对于每个数据点，计算它到每个聚类中心的距离，并将其分配到距离最近的聚类中心所在的群集。

步骤5.3：更新聚类中心；

通过计算每个群集内所有数据点的均值并将均值作为新的聚类中心，来实现对聚类中心的实时更新，使得数据保持最新，适应不同使用环境。

步骤5.4：重复步骤5.2和5.3，直到聚类中心不再发生变化，或者达到最大迭代次数为止，随后对每个群集进行分析，了解不同用户之间使用习惯的差异，并为热泵机组制定相应的工作计划。

步骤5.5：针对不同场景制定运行计划；

当系统负荷较大，比如热泵机使用高峰期时，控制器可以调用更多的热泵机来满足需求，而在负荷较小，比如机器使用率低谷时，控制器可以将一些热泵机停止运行，在达到控温效果的同时节省能源，此外中控系统还可以学习用户使用时间，得到一个用户频繁使用的时间段，在时间段开始之前提前预热或预冷，使得加热或制冷的效率更高，在时间段结束之前降低热泵机组运行的功率或关闭部分热泵机，在不影响用户体验的同时提高能源利用率，实现对热泵机组的非等量分组，通过这些分析，可以更好地了解用户使用习惯，为提供更好的产品和服务提供依据。

步骤6：定期检测系统的运行状态；

如图3所示，通过定期对系统的运行情况进行评估，及时发现问题并调整分组方案，以提高系统的运行效率，通过检查热泵机内组件的温度、压力和流量等参数来确定热泵机的运行状态，检查进出水温度差是否适当，检查压缩机的压力和温度是否正常，并确保系统中的水流量适当，发现任何异常情况时，立即停止热泵机的工作并上报专业人员进行检修，此外机器内的清洗装置可定期对各个组件进行保养和清洗，确保热泵机各部件的正常工作，还可以帮助除去系统内部的污垢和杂质，避免对热泵机造成损害。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种空气源热泵机组非等量分组方法，其特征在于，所述分组方法包括以下步骤：

S1：收集外界影响因素数据，如建筑负荷、设计温度、室内外温度和用户使用习惯，并传输至中控系统；

S2：分析收集的数据，使用相关分析的方法来分析不同因素对空气源热泵机组运行的影响；

所述S2中，收集到的环境信息可以通过相关分析的方法来分析外界因素对空气源热泵机组运行的影响，以及使用统计方法来收集用户使用热泵机时的行为习惯，还可以使用聚类分析来对不同用户进行分组，并研究不同组别间的差异，通过这些分析，可以更好地了解用户使用习惯，为提供更好的产品和服务提供依据；

S3：实现分组控制，根据热泵机各个分组的负载能力，调整各个分组的工作时间、工作模式和负载比例，对每个分组进行不同强度的任务分配，实现对热泵机组的非等量分组；

所述S3中，使用控制器来实现对热泵机内各组件的分组控制，控制器通过监控热泵机内每个组件的运行状态，并根据预设的规则进行控制，通过对热泵机内每个组件的运行进行分组，可以更加有效地控制每个热泵机的运行状态，从而提高系统的效率，使用聚类算法如K-Means聚类法来执行热泵机内不同组件的任务分组，基本流程如下：

（1）初始化聚类中心，选择K个数据点作为初始聚类中心，这些数据点将作为各自群集的聚类中心；

（2）分配数据点，对于每个数据点，计算它到每个聚类中心的距离，并将其分配到距离最近的聚类中心所在的群集；

（3）更新聚类中心，通过计算每个群集内所有数据点的均值并将均值作为新的聚类中心，来实现对聚类中心的实时更新，使得数据保持最新，适应不同使用环境；

（4）重复步骤（2）和（3），直到聚类中心不再发生变化，或者达到最大迭代次数为止，随后对每个群集进行分析，了解不同用户之间使用习惯的差异，并为热泵机组制定相应的工作计划；

（5）针对不同场景制定运行计划；

S4：定期检测系统的运行状态，通过定期对系统的运行情况进行评估，及时发现问题并调整分组方案，以提高系统的运行效率。

2.如权利要求1所述一种空气源热泵机组非等量分组方法，其特征在于：所述S1中，激光测距来得出建筑面积，随后传输至中控系统，并通过建筑面积来确定当前的建筑负荷。

3.如权利要求1所述一种空气源热泵机组非等量分组方法，其特征在于：所述S1中，通过温度传感器测量室内外温度，并计算出室内外温度差值，然后根据预定的温度目标，计算出当前需要增加或减少的热量。

4.如权利要求1所述一种空气源热泵机组非等量分组方法，其特征在于：所述S1中，通过自动收集系统收集用户使用习惯的信息，并将其传输至中控系统中，供后续对用户使用习惯的学习，以制定更人性化、节能环保的分组计划。

5.如权利要求1所述一种空气源热泵机组非等量分组方法，其特征在于：所述S4中，通过检查热泵机内组件的温度、压力和流量等参数来确定热泵机的运行状态。

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