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CN109405347B - 一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法 - Google Patents

一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法 Download PDF

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CN109405347B CN201811475524.0A CN201811475524A CN109405347B CN 109405347 B CN109405347 B CN 109405347B CN 201811475524 A CN201811475524 A CN 201811475524A CN 109405347 B CN109405347 B CN 109405347B
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Abstract

一种浴室用多级热利用热泵控制系统及控制方法，于所述控制系统内设有冷媒循环工作单元、恒温调节单元、水单元及温度检测单元；所述恒温调节单元基于通过温度检测单元完成的相关温度检测、完成以冷媒压缩端的排气温度、浴室用热水储水端进水口的温度、设定水温三者建立的调节，使得浴室用热水储水端进水口的温度与设定水温匹配。本发明的一种浴室用多级热利用热泵控制系统及控制方法，通过四级热回收技术，将排出的中温废水中的热量充分热回收，转移到需求加热的水中，形成多级热利用热泵控制。

Description

一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法
技术领域
本发明属于浴室用热泵领域，具体涉及一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法。
背景技术
通过对多家大中型集体浴室进行了实地考察研究，我们发现有很多浴室在生产过程中需要供应大量的热水，同时又产生更多的废热水(30～40℃)，这些废热水产生后通常不能再次使用，需要冷却后才能排放(作了相应要求的净化处理)到环境中，造成了热量的大量浪费。
申请号为201711292953X的发明申请，公开了“一种废热回收系统”，其包括驱动单元、压缩机以及废热回收循环，驱动单元具有驱动轴，压缩机可操作耦合到驱动轴，其中，驱动单元的操作驱动压缩机，废热回收循环耦合到驱动单元和压缩机，其中，驱动单元的废热对废热回收循环提供功率，使得废热回收循环将机械功率传输到压缩机。另外，还提供了一种相关联的方法。
申请号为2017104060768的发明申请，公开了一种“热回收系统”，在从压缩机进行热回收来加热冷却液(例如水)的热回收系统中，能够以简易的结构来切换热回收的有无。具备：利用压缩机的压缩热对冷却液进行加热的热回收用热交换器、使冷却液向热回收用热交换器流入的冷却液的入口路、使冷却液从热回收用热交换器流出的冷却液的出口路、连接出口路与入口路的冷却液的返回路、切换冷却液的通液路径与循环路径的切换单元、以及对循环路径的循环冷却进行冷却的散热器。
申请号为2015102217385的发明申请，公开了“一种公告浴室双管热水恒温恒压供应控制系统”，包括一个以上的淋浴器，淋浴器的入口和恒温混水阀的出口连接，恒温混水阀的冷水、热水入口分别和冷水管网控制子系统、热水管网控制子系统的输出连接，冷水和热水的流量、压力通过PLC控制，能够根据淋浴者设定的温度值控制冷、热水的混合比例，使淋浴器的出水温度始终保持恒定。
申请号为2011102053264的发明申请，公开了“一种家庭用脉冲式喷射恒温蒸汽浴室”，包括浴室、浴室内设有喷头，喷头通过进水管路与自来水管道相连接，其中所述进水管路中并联设置有一个热水发生支路和一个蒸汽发生支路，所述热水发生支路和蒸汽发生支路的相并联处设置有电动三通阀；所述热水发生支路中设置有一个具有水温调节功能模块的热水器，所述蒸汽发生支路中设置有一个具有蒸汽温度调节功能模块的蒸汽发生器；靠近喷头处的进水管路中还设置有脉冲式电控阀和温度传感器。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供了一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其技术方案具体如下：
一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其特征在于：
于所述控制系统内设有冷媒循环工作单元、恒温调节单元、水单元及温度检测单元；
冷水经由管路输送至恒温调节单元，经由恒温调节单元完成调节设定后、管路输送至冷媒循环工作单元，经由冷媒循环工作单元完成热交换后形成浴室用热水；
于所述冷媒循环工作单元内形成有冷媒压缩端、冷媒冷凝端、冷媒蒸发端；
于所述水单元内设有浴室用热水储水端；所述浴室用热水储水端通过进水口通入经由冷媒循环工作单元完成热交换后形成的浴室用热水；
所述恒温调节单元基于通过温度检测单元完成的相关温度检测、完成以冷媒压缩端的排气温度、浴室用热水储水端进水口的温度、设定水温三者建立的调节，使得浴室用热水储水端进水口的温度与设定水温匹配；
于所述控制系统内还设有冷水预热单元，于所述水单元内还设有废水蓄水端；
所述控制系统通过抽取废水蓄水端的废水送至冷水预热单元、完成基于废水热量回收型的浴室用水的预加热；
于废水蓄水端与冷水预热单元之间，设有废水恒温调节端；
冷水先经由管路输送至冷水预热单元，经由冷水预热单元完成热交换的冷水、再管路输送至恒温调节单元；
通过恒温调节单元，建立基于冷水进水温度、设定水温及废水温度三因素形成的调节依据，完成恒温调节单元初始开度值的设定；
于所述控制系统内还设有废水二次换热单元；
抽取自废水蓄水端的废水送至冷水预热单元完成一次换热后，管路输送至废水二次换热单元完成二次热交换；
所述的控制方法通过设置的冷媒循环工作单元、恒温调节单元、水单元及温度检测单元，形成浴室用热水温度与设定水温的匹配性控制，所述的浴室用热水温度与设定水温的匹配性控制，包括如下步骤：
S1：开启冷媒循环工作单元及恒温调节单元，根据当前目标设定当前设定水温T出水设，通过温度检测单元实时检测冷媒压缩端的排气温度T排气，通过温度检测单元实时检测浴室用热水储水端进水口的温度T出水；
S2：根据当前设定水温T出水设、冷媒压缩端的排气温度T排气及热水储水端进水口的温度T出三者建立的计算关系、完成对恒温调节单元调节开度的计算；
S3：根据完成的对恒温调节单元调节开度的计算建立调节区间，根据建立的调节区间调节恒温调节单元的开度；
其中，通过设置的冷水预热单元、设于水单元内的废水蓄水端，结合温度检测单元、冷媒循环工作单元及恒温调节单元，建立基于冷水进水温度T冷水进、设定水温T出水设及废水温度T废水三因素形成的调节依据，完成对恒温调节单元初始开度值的设定，
具体步骤如下：
S21：通过温度检测单元实时检测废水蓄水端的废水温度T废水，通过温度检测单元实时检测冷水进水温度T冷水进；
S22：根据当前设定水温T出水设、废水温度T废水及冷水进水温度T冷水进三者建立的计算关系、建立对恒温调节单元初始开度值的调节设定；
S23：根据建立的对恒温调节单元初始开度值的调节设定、调节恒温调节单元的开度为设定开度；
上述步骤S22所述的，根据当前设定水温T出水设、废水温度T废水及冷水进水温度T冷水进三者建立的计算关系、建立对恒温调节单元初始开度值的调节设定，具体为：
S41：根据当前设定水温T出水设及冷水进水温度T冷水进的差值△T，建立基于差值△T的纵向层级区域；
S42：建立基于废水温度T废水的横向层级区域；
S43：根据基于差值的纵向层级区域与基于废水温度T废水的横向层级区域，形成恒温调节单元初始开度值的矩阵式调节设定。
根据本发明的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其特征在于：
步骤S2所述的，根据当前设定水温T出水设、冷媒压缩端的排气温度T排气及热水储水端进水口的温度T出三者建立的计算关系、完成对恒温调节单元调节开度的计算，具体为：
△T1＝(T出-T出水设)+S；
其中，
△T1：与调节开度对应的温差值，单位为℃；
T出：热水储水端进水口的温度T出，也即：冷媒循环工作单元的出水温度，单位为℃；
T出水设：当前设定水温，单位为℃；
S＝T出(T排气-T出水设-32)/2T出水设
S:排气温度修正值。
根据本发明的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其特征在于：
步骤S3所述的，根据完成的对恒温调节单元调节开度的计算建立调节区间，根据建立的调节区间调节恒温调节单元的开度，具体为：
根据完成的对恒温调节单元调节开度的计算建立7个调节区间；
第一调节区间与△T1∈(8，+∞)所在的区间对应，其所对应的调节开度遵循：每周期开度增加180步；
第二调节区间与△T1∈(5，8]所在的区间对应，其所对应的调节开度遵循：每周期开度增加120步；
第三调节区间与△T1∈(2，5]所在的区间对应，其所对应的调节开度遵循：每周期开度增加40步；
第四调节区间与△T1∈(-2，2]所在的区间对应，其所对应的调节开度遵循：保持当前开度不变；
第五调节区间与△T1∈[-5，-2]所在的区间对应，其所对应的调节开度遵循：每周期开度减小20步；
第六调节区间与△T1∈[-8，-5)所在的区间对应，其所对应的调节开度遵循：每周期开度减小60步；
第七调节区间与△T1∈(-∞，-8)所在的区间对应，其所对应的调节开度遵循：每周期开度减小60步。
根据本发明的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其特征在于：
通过水单元内设置的恒温储水端，结合温度检测单元及冷媒循环工作单元，建立对浴室用热水储水端的温度监测与再加热控制，使得热水储水端的温度与设定温度匹配，
具体步骤如下：
S11：通过温度检测单元实时检测浴室用热水储水端进水口的温度T出水；
S12：当热水储水端进水口的温度T出水与当前设定水温T出水设的差值落在允许的数值区间时，保持当前工作状态；
S13：当热水储水端进水口的温度T出水与当前设定水温T出水设的差值超出允许的数值区间时，通过冷媒循环工作单元对水单元内的浴室用热水储水端形成的浴室用水再加热，经由冷媒循环工作单元完成的再加热热水管路输送至恒温储水端。
根据本发明的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其特征在于：
通过设置的制冷单元、与冷媒循环工作单元内的冷媒蒸发端完成热交换，形成制冷或除湿的冷源，用于形成对浴室的制冷或除湿，
具体步骤如下：
S31：于夏季，通过温度检测单元实时检测浴室内干湿球温度；
S32：当干湿球温度达到除湿需求时，启动制冷单元、与冷媒循环工作单元内的冷媒蒸发端完成热交换，并通过制冷单元输出制冷冷源至浴室；
S33：当干湿球温度达到除湿需求时，保持当前工作状态。
根据本发明的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其特征在于：
通过设置的废水恒温调节端，控制废水排出的温度在设定的范围，
所述的废水恒温调节端形成在废水蓄水端通往冷水预热单元的废水管路上。
根据本发明的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其特征在于：
所述的差值△T，具体为：△T＝(T出水设-T冷水进)，
T出水设：当前设定水温，单位为℃；
T冷水进：冷水进水温度，单位为℃；
所述的基于差值△T的纵向层级区域包括如下7个纵向层级：
第一纵向层级：△T∈(50，+∞)；
第二纵向层级：△T∈(45，50]；
第三纵向层级：△T∈(40，45]；
第四纵向层级：△T∈(35，40]；
第五纵向层级：△T∈(30，35]；
第六纵向层级：△T∈[25，30]；
第五纵向层级：△T∈(-∞，25)；
所述的基于废水温度T废水的横向层级区域包括如下6个横向层级：
第一横向层级：T废水∈(-∞，5)℃；
第二横向层级：T废水∈[5，15)℃；
第三横向层级：T废水∈[15，25)℃；
第四横向层级：T废水∈[25，35)℃；
第五横向层级：T废水∈[35，45]℃；
第六横向层级：T废水∈(45，+∞)℃；
通过以上7个纵向层级和6个横向层级形成具有42种初始开度值的矩阵式调节设定。
根据本发明的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其特征在于：
于所述控制系统内还设有制冷单元，
所述制冷单元通过与冷媒循环工作单元内冷媒蒸发端的热交换形成制冷或除湿的冷源；
所述制冷单元用于形成对浴室的制冷或除湿。
根据本发明的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其特征在于：
于所述水单元内还设有恒温储水端；
通过温度检测单元对相应温度的检测、建立基于冷媒循环工作单元对水单元内的浴室用热水储水端形成的浴室用水再加热，经由冷媒循环工作单元完成的再加热热水管路输送至恒温储水端。
根据本发明的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其特征在于：
于所述冷媒循环工作单元内还设有第一换热端；
所述第一换热端设于冷媒冷凝端与冷媒蒸发端之间，
冷水经由管路输送至冷水预热单元，经由冷水预热单元完成热交换的冷水形成温水、管路输送至第一换热端完成热交换；经由第一换热端完成热交换形成的温水管路输送至冷媒循环工作单元。
根据本发明的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其特征在于：
用以完成废水二次换热单元的换热介质为设于冷媒蒸发端内的冷媒。
根据本发明的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其特征在于：
所述冷媒蒸发端由第一冷媒蒸发端与第二冷媒蒸发端构成；
所述第一冷媒蒸发端用以完成与制冷单元的热交换；
所述第二冷媒蒸发端用以完成与废水二次换热单元的热交换；
设于第一冷媒蒸发端的冷媒管路与设于第二冷媒蒸发端的冷媒管路呈串联设置。
根据本发明的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其特征在于：
经由第一换热端完成热交换形成的温水管路输送至恒温调节单元，
经由恒温调节单元完成初始开度值的设定后，再管路输送至冷媒循环工作单元。
本发明的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，
1、创新出多级热回收技术，实现大温差回收废热，解决了在工业行业日排放废水量比较大、废水水温不稳定、废水不可能较长时间的存储的问题，废水的热量大部分进行回收利用，使排出来的水不会造成环境热污染，省去冷却塔的投资和后期的运行费用。
2、创新出加热的热水出水恒温调节单元，通过检测出水温度、废水温度、出水设定温度之间的关系，创新出一种PID流量控制法，控制恒温调节单元内恒温控制阀的开度，调节水流量，保证出在废水温度波动时，出水温度保持恒定，出水温度还可在40℃-65℃自由设定。
3、创新出在热回收利用系统，进行制冷除湿综合利用，夏季时，对浴室内需要除湿的场所加装制冷单元，对制冷单元内的水进行吸热降湿，从机组出去到制冷单元的水温度可达到7℃左右，通过制冷单元，对浴室进行制冷和除湿。
4、创新出冷水预热技术，因为机组为直热运行，节流前的制冷剂温度还是有30多度，现在将此制冷剂和自来水经过冷水预热单元的热交换再一次进行热回收，将节流前的温度合理转移到补加热的水中，得到免费的热水。
5、针对通过冷水预热单元完成的预加热冷水，接续设置设有第一换热端；所述第一换热端设于冷媒冷凝端与冷媒蒸发端之间，通过利用制冷剂节流前中温液态的热量，形成对预加热的辅助加热，用以实现对冷媒的充分热利用。
附图说明
图1为本发明中控制系统的结构示意框图；
图2为本发明中控制方法的步骤示意图；
图3为本发明的控制方法中的热水循环再加热的步骤示意图；
图4为本发明的控制方法中的对恒温调节单元初始开度值的设定的步骤示意图；
图5为本发明的控制方法中的对浴室的制冷或除湿的控制步骤示意图；
图6为本发明的控制方法中的对恒温调节单元初始开度值的设定的具体步骤示意图；
图7为本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面，根据说明书附图和具体实施方式对本发明的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法作进一步具体说明。
如图1、2所示的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，
于所述控制系统内设有冷媒循环工作单元、恒温调节单元、水单元及温度检测单元；
冷水经由管路输送至恒温调节单元，经由恒温调节单元完成调节设定后、管路输送至冷媒循环工作单元，经由冷媒循环工作单元完成热交换后形成浴室用热水；
于所述冷媒循环工作单元内形成有冷媒压缩端、冷媒冷凝端、冷媒蒸发端；
于所述水单元内设有浴室用热水储水端；所述浴室用热水储水端通过进水口通入经由冷媒循环工作单元完成热交换后形成的浴室用热水；
所述恒温调节单元基于通过温度检测单元完成的相关温度检测、完成以冷媒压缩端的排气温度、浴室用热水储水端进水口的温度、设定水温三者建立的调节，使得浴室用热水储水端进水口的温度与设定水温匹配；
于所述控制系统内还设有冷水预热单元，于所述水单元内还设有废水蓄水端；
所述控制系统通过抽取废水蓄水端的废水送至冷水预热单元、完成基于废水热量回收型的浴室用水的预加热；
于废水蓄水端与冷水预热单元之间，设有废水恒温调节端；
冷水先经由管路输送至冷水预热单元，经由冷水预热单元完成热交换的冷水、再管路输送至恒温调节单元；
通过恒温调节单元，建立基于冷水进水温度、设定水温及废水温度三因素形成的调节依据，完成恒温调节单元初始开度值的设定；
于所述控制系统内还设有废水二次换热单元；
抽取自废水蓄水端的废水送至冷水预热单元完成一次换热后，管路输送至废水二次换热单元完成二次热交换；
所述的控制方法通过设置的冷媒循环工作单元、恒温调节单元、水单元及温度检测单元，形成浴室用热水温度与设定水温的匹配性控制，所述的浴室用热水温度与设定水温的匹配性控制，包括如下步骤：
S1：开启冷媒循环工作单元及恒温调节单元，根据当前目标设定当前设定水温T出水设，通过温度检测单元实时检测冷媒压缩端的排气温度T排气，通过温度检测单元实时检测浴室用热水储水端进水口的温度T出水；
S2：根据当前设定水温T出水设、冷媒压缩端的排气温度T排气及热水储水端进水口的温度T出三者建立的计算关系、完成对恒温调节单元调节开度的计算；
S3：根据完成的对恒温调节单元调节开度的计算建立调节区间，根据建立的调节区间调节恒温调节单元的开度；
其中，通过设置的冷水预热单元、设于水单元内的废水蓄水端，结合温度检测单元、冷媒循环工作单元及恒温调节单元，建立基于冷水进水温度T冷水进、设定水温T出水设及废水温度T废水三因素形成的调节依据，完成对恒温调节单元初始开度值的设定，
如图4所示，具体步骤如下：
S21：通过温度检测单元实时检测废水蓄水端的废水温度T废水，通过温度检测单元实时检测冷水进水温度T冷水进；
S22：根据当前设定水温T出水设、废水温度T废水及冷水进水温度T冷水进三者建立的计算关系、建立对恒温调节单元初始开度值的调节设定；
S23：根据建立的对恒温调节单元初始开度值的调节设定、调节恒温调节单元的开度为设定开度；
上述步骤S22所述的，根据当前设定水温T出水设、废水温度T废水及冷水进水温度T冷水进三者建立的计算关系、建立对恒温调节单元初始开度值的调节设定，如图6所示，具体为：
S41：根据当前设定水温T出水设及冷水进水温度T冷水进的差值△T，建立基于差值△T的纵向层级区域；
S42：建立基于废水温度T废水的横向层级区域；
S43：根据基于差值的纵向层级区域与基于废水温度T废水的横向层级区域，形成恒温调节单元初始开度值的矩阵式调节设定。
其中，
步骤S2所述的，根据当前设定水温T出水设、冷媒压缩端的排气温度T排气及热水储水端进水口的温度T出三者建立的计算关系、完成对恒温调节单元调节开度的计算，具体为：
△T1＝(T出-T出水设)+S；
其中，
△T1：与调节开度对应的温差值，单位为℃；
T出：热水储水端进水口的温度T出，也即：冷媒循环工作单元的出水温度，单位为℃；
T出水设：当前设定水温，单位为℃；
S＝T出(T排气-T出水设-32)/2T出水设
S:排气温度修正值。
其中，
步骤S3所述的，根据完成的对恒温调节单元调节开度的计算建立调节区间，根据建立的调节区间调节恒温调节单元的开度，具体为：
根据完成的对恒温调节单元调节开度的计算建立7个调节区间；
第一调节区间与△T1∈(8，+∞)所在的区间对应，其所对应的调节开度遵循：每周期开度增加180步；
第二调节区间与△T1∈(5，8]所在的区间对应，其所对应的调节开度遵循：每周期开度增加120步；
第三调节区间与△T1∈(2，5]所在的区间对应，其所对应的调节开度遵循：每周期开度增加40步；
第四调节区间与△T1∈(-2，2]所在的区间对应，其所对应的调节开度遵循：保持当前开度不变；
第五调节区间与△T1∈[-5，-2]所在的区间对应，其所对应的调节开度遵循：每周期开度减小20步；
第六调节区间与△T1∈[-8，-5)所在的区间对应，其所对应的调节开度遵循：每周期开度减小60步；
第七调节区间与△T1∈(-∞，-8)所在的区间对应，其所对应的调节开度遵循：每周期开度减小60步。
其中，
通过水单元内设置的恒温储水端，结合温度检测单元及冷媒循环工作单元，建立对浴室用热水储水端的温度监测与再加热控制，使得热水储水端的温度与设定温度匹配，
如图3所示，具体步骤如下：
S11：通过温度检测单元实时检测浴室用热水储水端进水口的温度T出水；
S12：当热水储水端进水口的温度T出水与当前设定水温T出水设的差值落在允许的数值区间时，保持当前工作状态；
S13：当热水储水端进水口的温度T出水与当前设定水温T出水设的差值超出允许的数值区间时，通过冷媒循环工作单元对水单元内的浴室用热水储水端形成的浴室用水再加热，经由冷媒循环工作单元完成的再加热热水管路输送至恒温储水端。
其中，
通过设置的制冷单元、与冷媒循环工作单元内的冷媒蒸发端完成热交换，形成制冷或除湿的冷源，用于形成对浴室的制冷或除湿，
如图5所示，具体步骤如下：
S31：于夏季，通过温度检测单元实时检测浴室内干湿球温度；
S32：当干湿球温度达到除湿需求时，启动制冷单元、与冷媒循环工作单元内的冷媒蒸发端完成热交换，并通过制冷单元输出制冷冷源至浴室；
S33：当干湿球温度达到除湿需求时，保持当前工作状态。
其中，
通过设置的废水恒温调节端，控制废水排出的温度在设定的范围，
所述的废水恒温调节端形成在废水蓄水端通往冷水预热单元的废水管路上。
其中，
所述的差值△T，具体为：△T＝(T出水设-T冷水进)，
T出水设：当前设定水温，单位为℃；
T冷水进：冷水进水温度，单位为℃；
所述的基于差值△T的纵向层级区域包括如下7个纵向层级：
第一纵向层级：△T∈(50，+∞)；
第二纵向层级：△T∈(45，50]；
第三纵向层级：△T∈(40，45]；
第四纵向层级：△T∈(35，40]；
第五纵向层级：△T∈(30，35]；
第六纵向层级：△T∈[25，30]；
第五纵向层级：△T∈(-∞，25)；
所述的基于废水温度T废水的横向层级区域包括如下6个横向层级：
第一横向层级：T废水∈(-∞，5)℃；
第二横向层级：T废水∈[5，15)℃；
第三横向层级：T废水∈[15，25)℃；
第四横向层级：T废水∈[25，35)℃；
第五横向层级：T废水∈[35，45]℃；
第六横向层级：T废水∈(45，+∞)℃；
通过以上7个纵向层级和6个横向层级形成具有42种初始开度值的矩阵式调节设定。
其中，
于所述控制系统内还设有制冷单元，
所述制冷单元通过与冷媒循环工作单元内冷媒蒸发端的热交换形成制冷或除湿的冷源；
所述制冷单元用于形成对浴室的制冷或除湿。
其中，
于所述水单元内还设有恒温储水端；
通过温度检测单元对相应温度的检测、建立基于冷媒循环工作单元对水单元内的浴室用热水储水端形成的浴室用水再加热，经由冷媒循环工作单元完成的再加热热水管路输送至恒温储水端。
其中，
于所述冷媒循环工作单元内还设有第一换热端；
所述第一换热端设于冷媒冷凝端与冷媒蒸发端之间，
冷水经由管路输送至冷水预热单元，经由冷水预热单元完成热交换的冷水形成温水、管路输送至第一换热端完成热交换；经由第一换热端完成热交换形成的温水管路输送至冷媒循环工作单元。
其中，
用以完成废水二次换热单元的换热介质为设于冷媒蒸发端内的冷媒。
其中，
所述冷媒蒸发端由第一冷媒蒸发端与第二冷媒蒸发端构成；
所述第一冷媒蒸发端用以完成与制冷单元的热交换；
所述第二冷媒蒸发端用以完成与废水二次换热单元的热交换；
设于第一冷媒蒸发端的冷媒管路与设于第二冷媒蒸发端的冷媒管路呈串联设置。
其中，
经由第一换热端完成热交换形成的温水管路输送至恒温调节单元，
经由恒温调节单元完成初始开度值的设定后，再管路输送至冷媒循环工作单元。
工作原理及实施例
如图7所示，本实施例中的冷媒循环工作单元由两组并联设置的第一闭式冷媒循环回路和第二闭式冷媒循环回路构成，
第一闭式冷媒循环回路由依次连接的压机1、冷凝器1、热回收器2、膨胀阀1、热回收器3、热回收器4、汽分1构成；
第二闭式冷媒循环回路由依次连接的压机2、冷凝器2、热回收器2、膨胀阀2、热回收器3、热回收器4、汽分2构成。
冷水进入热回收器1中，与通入热回收器1的废水完成热交换后，输送至热回收器2中完成辅助加热，完成辅助加热的温水管路输送至进水电磁阀与恒温水阀1，进行相应的恒温开度调节，而后输入冷凝器1和冷凝器2，完成热交换后形成浴室用热水，在恒温水阀1侧还并联设置一旁通电磁阀。
废水进入热回收器1中，与冷水完成热交换后，形成第一次废水热回收，然后通过管路输送进热回收器4中，完成二次废水热回收后，形成废水排出；于废水进口还设置恒温水阀2，通过恒温水阀2的调节控制废水排出的温度在3摄氏度。
在热回收器3的末端加装制冷单元，根据浴室夏季的除湿或制冷要求，形成浴室除湿或制冷用处理。
热泵制冷系统循环流程：(参照图7)
压缩机排出的高温高压气体制冷剂流入到冷凝器冷凝，释放热量后，流入到热回收器2进行二级热回收，电子膨胀阀进行一次节流，节流后的液态制冷剂流入到热回收器3(制冷、除湿需求时，制冷设备循环水泵开启)，吸入浴室内的热量，再流入热加收器4，对废水中的热量进行热回收，低温液态制冷剂吸热后成为低温气态制冷剂，进入汽分后，被压缩机吸气口吸入。
热泵水循系统说明：
1、热水加热流程：冷水进水通过热回器吸收废水中的免费热量后，到热加收器2吸制冷剂节流前中温液态的热量，再流入到进水电磁阀和恒温水阀，再进入冷凝器吸收压缩机排气的高温高压的气态制冷剂中的大量热量，排入到储热水箱中。
2、废水热回收流程：排出的废水首先和冷水进水通过热回收器1进行免费热转移，再流入热回收器4进行2级热回收，热回收器4采用的是二级系统串接形式，从而保证排出的水温更低，达到热回收率的效果
3、储热水箱恒温流程：当储热水箱中的水温低于设定值时，开启恒温循环水泵，将水箱中的热水送入到冷凝器中，通过冷凝器对热水进行加热，再送入到恒温水箱中。
4、恒温水阀1控制逻辑：根据冷水进水温度、出水设定温度、废水温度三者之间的关系，制定出电子水阀初始开度值表、最小开度值，详见初始开度值表。
Figure GDA0003106038290000131
注：△T＝(T出水设-T冷水进)
机组运行后，机组运行后，根据排气温度、出水温度和出水设定温度相互关系进行PID算法调节，以调整到出水温度达到设定值为准，动作表如下：
Figure GDA0003106038290000132
Figure GDA0003106038290000141
T出代表出水温度值，T出水设代表出水温度设定值，△T1＝(T出-T出水设)+S
S为排气温度修正值，调节过程中通过开度修正值进行微调。
S＝T出(T排气-T出水-32)/2T出水设。
5、恒温水阀2根据检测废水温控制流量，废水温度控制值为3度。
通过一种浴室用多级热利用热泵技术创新，达到冷水进入后，通过多级热回收，通过恒温水阀控制，直接加热到需求的水温，同时还可以在对浴室内满足制冷和除湿要求。排放的废水由中转蓄水池到恒温水阀2，再通过二级热回收，保证排出水温在3℃，不会对环境热污染，省去废水排放前加装冷却塔进行冷却后再排放。节能是此创新的最大优势，产品不仅能免费提供房间制冷和除湿的需求，同时产品制热水的能效能达到5，在中国大力推广再生能源利用和节能产品应用的今天，此创新非常符合国家的发展战略，有很好的发展前景。
本发明的一种浴室用多级热利用热泵控制系统及控制方法，通过四级热回收技术，将排出的中温废水中的热量充分热回收，转移到需求加热的水中，形成多级热利用热泵控制。
1、创新出多级热回收技术，实现大温差回收废热，解决了在工业行业日排放废水量比较大、废水水温不稳定、废水不可能较长时间的存储的问题，废水的热量大部分进行回收利用，使排出来的水不会造成环境热污染，省去冷却塔的投资和后期的运行费用。
2、创新出加热的热水出水恒温调节单元，通过检测出水温度、废水温度、出水设定温度之间的关系，创新出一种PID流量控制法，控制恒温调节单元内恒温控制阀的开度，调节水流量，保证出在废水温度波动时，出水温度保持恒定，出水温度还可在40℃-65℃自由设定。
3、创新出在热回收利用系统，进行制冷除湿综合利用，夏季时，对浴室内需要除湿的场所加装制冷单元，对制冷单元内的水进行吸热降湿，从机组出去到制冷单元的水温度可达到7℃左右，通过制冷单元，对浴室进行制冷和除湿。
4、创新出冷水预热技术，因为机组为直热运行，节流前的制冷剂温度还是有30多度，现在将此制冷剂和自来水经过冷水预热单元的热交换再一次进行热回收，将节流前的温度合理转移到补加热的水中，得到免费的热水。
5、针对通过冷水预热单元完成的预加热冷水，接续设置设有第一换热端；所述第一换热端设于冷媒冷凝端与冷媒蒸发端之间，通过利用制冷剂节流前中温液态的热量，形成对预加热的辅助加热，用以实现对冷媒的充分热利用。

Claims (13)

1.一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其特征在于：
于所述控制系统内设有冷媒循环工作单元、恒温调节单元、水单元及温度检测单元；
冷水经由管路输送至恒温调节单元，经由恒温调节单元完成调节设定后、管路输送至冷媒循环工作单元，经由冷媒循环工作单元完成热交换后形成浴室用热水；
于所述冷媒循环工作单元内形成有冷媒压缩端、冷媒冷凝端、冷媒蒸发端；
于所述水单元内设有浴室用热水储水端；所述浴室用热水储水端通过进水口通入经由冷媒循环工作单元完成热交换后形成的浴室用热水；
所述恒温调节单元基于通过温度检测单元完成的相关温度检测、完成以冷媒压缩端的排气温度、浴室用热水储水端进水口的温度、设定水温三者建立的调节，使得浴室用热水储水端进水口的温度与设定水温匹配；
于所述控制系统内还设有冷水预热单元，于所述水单元内还设有废水蓄水端；
所述控制系统通过抽取废水蓄水端的废水送至冷水预热单元、完成基于废水热量回收型的浴室用水的预加热；
于废水蓄水端与冷水预热单元之间，设有废水恒温调节端；
冷水先经由管路输送至冷水预热单元，经由冷水预热单元完成热交换的冷水、再管路输送至恒温调节单元；
通过恒温调节单元，建立基于冷水进水温度、设定水温及废水温度三因素形成的调节依据，完成恒温调节单元初始开度值的设定；
于所述控制系统内还设有废水二次换热单元；
抽取自废水蓄水端的废水送至冷水预热单元完成一次换热后，管路输送至废水二次换热单元完成二次热交换；
所述的控制方法通过设置的冷媒循环工作单元、恒温调节单元、水单元及温度检测单元，形成浴室用热水温度与设定水温的匹配性控制，所述的浴室用热水温度与设定水温的匹配性控制，包括如下步骤：
S1：开启冷媒循环工作单元及恒温调节单元，根据当前目标设定当前设定水温T出水设，通过温度检测单元实时检测冷媒压缩端的排气温度T排气，通过温度检测单元实时检测浴室用热水储水端进水口的温度T出水；
S2：根据当前设定水温T出水设、冷媒压缩端的排气温度T排气及热水储水端进水口的温度T出三者建立的计算关系、完成对恒温调节单元调节开度的计算；
S3：根据完成的对恒温调节单元调节开度的计算建立调节区间，根据建立的调节区间调节恒温调节单元的开度；
其中，通过设置的冷水预热单元、设于水单元内的废水蓄水端，结合温度检测单元、冷媒循环工作单元及恒温调节单元，建立基于冷水进水温度T冷水进、设定水温T出水设及废水温度T废水三因素形成的调节依据，完成对恒温调节单元初始开度值的设定，
具体步骤如下：
S21：通过温度检测单元实时检测废水蓄水端的废水温度T废水，通过温度检测单元实时检测冷水进水温度T冷水进；
S22：根据当前设定水温T出水设、废水温度T废水及冷水进水温度T冷水进三者建立的计算关系、建立对恒温调节单元初始开度值的调节设定；
S23：根据建立的对恒温调节单元初始开度值的调节设定、调节恒温调节单元的开度为设定开度；
上述步骤S22所述的，根据当前设定水温T出水设、废水温度T废水及冷水进水温度T冷水进三者建立的计算关系、建立对恒温调节单元初始开度值的调节设定，具体为：
S41：根据当前设定水温T出水设及冷水进水温度T冷水进的差值△T，建立基于差值△T的纵向层级区域；
S42：建立基于废水温度T废水的横向层级区域；
S43：根据基于差值的纵向层级区域与基于废水温度T废水的横向层级区域，形成恒温调节单元初始开度值的矩阵式调节设定。
2.根据权利要求1所述的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其特征在于：
步骤S2所述的，根据当前设定水温T出水设、冷媒压缩端的排气温度T排气及热水储水端进水口的温度T出三者建立的计算关系、完成对恒温调节单元调节开度的计算，具体为：
△T1＝(T出-T出水设)+S；
其中，
△T1：与调节开度对应的温差值，单位为℃；
T出：热水储水端进水口的温度T出，也即：冷媒循环工作单元的出水温度，单位为℃；
T出水设：当前设定水温，单位为℃；
S＝T出(T排气-T出水设-32)/2T出水设
S:排气温度修正值。
3.根据权利要求2所述的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其特征在于：
步骤S3所述的，根据完成的对恒温调节单元调节开度的计算建立调节区间，根据建立的调节区间调节恒温调节单元的开度，具体为：
根据完成的对恒温调节单元调节开度的计算建立7个调节区间；
第一调节区间与△T1∈(8，+∞)所在的区间对应，其所对应的调节开度遵循：每周期开度增加180步；
第二调节区间与△T1∈(5，8]所在的区间对应，其所对应的调节开度遵循：每周期开度增加120步；
第三调节区间与△T1∈(2，5]所在的区间对应，其所对应的调节开度遵循：每周期开度增加40步；
第四调节区间与△T1∈(-2，2]所在的区间对应，其所对应的调节开度遵循：保持当前开度不变；
第五调节区间与△T1∈[-5，-2]所在的区间对应，其所对应的调节开度遵循：每周期开度减小20步；
第六调节区间与△T1∈[-8，-5)所在的区间对应，其所对应的调节开度遵循：每周期开度减小60步；
第七调节区间与△T1∈(-∞，-8)所在的区间对应，其所对应的调节开度遵循：每周期开度减小60步。
4.根据权利要求1所述的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其特征在于：
通过水单元内设置的恒温储水端，结合温度检测单元及冷媒循环工作单元，建立对浴室用热水储水端的温度监测与再加热控制，使得热水储水端的温度与设定温度匹配，
具体步骤如下：
S11：通过温度检测单元实时检测浴室用热水储水端进水口的温度T出水；
S12：当热水储水端进水口的温度T出水与当前设定水温T出水设的差值落在允许的数值区间时，保持当前工作状态；
S13：当热水储水端进水口的温度T出水与当前设定水温T出水设的差值超出允许的数值区间时，通过冷媒循环工作单元对水单元内的浴室用热水储水端形成的浴室用水再加热，经由冷媒循环工作单元完成的再加热热水管路输送至恒温储水端。
5.根据权利要求1所述的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其特征在于：
通过设置的制冷单元、与冷媒循环工作单元内的冷媒蒸发端完成热交换，形成制冷或除湿的冷源，用于形成对浴室的制冷或除湿，
具体步骤如下：
S31：于夏季，通过温度检测单元实时检测浴室内干湿球温度；
S32：当干湿球温度达到除湿需求时，启动制冷单元、与冷媒循环工作单元内的冷媒蒸发端完成热交换，并通过制冷单元输出制冷冷源至浴室；
S33：当干湿球温度达到除湿需求时，保持当前工作状态。
6.根据权利要求1所述的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其特征在于：
通过设置的废水恒温调节端，控制废水排出的温度在设定的范围，
所述的废水恒温调节端形成在废水蓄水端通往冷水预热单元的废水管路上。
7.根据权利要求1所述的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其特征在于：
所述的差值△T，具体为：△T＝(T出水设-T冷水进)，
T出水设：当前设定水温，单位为℃；
T冷水进：冷水进水温度，单位为℃；
所述的基于差值△T的纵向层级区域包括如下7个纵向层级：
第一纵向层级：△T∈(50，+∞)；
第二纵向层级：△T∈(45，50]；
第三纵向层级：△T∈(40，45]；
第四纵向层级：△T∈(35，40]；
第五纵向层级：△T∈(30，35]；
第六纵向层级：△T∈[25，30]；
第五纵向层级：△T∈(-∞，25)；
所述的基于废水温度T废水的横向层级区域包括如下6个横向层级：
第一横向层级：T废水∈(-∞，5)℃；
第二横向层级：T废水∈[5，15)℃；
第三横向层级：T废水∈[15，25)℃；
第四横向层级：T废水∈[25，35)℃；
第五横向层级：T废水∈[35，45]℃；
第六横向层级：T废水∈(45，+∞)℃；
通过以上7个纵向层级和6个横向层级形成具有42种初始开度值的矩阵式调节设定。
8.根据权利要求1所述的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其特征在于：
于所述控制系统内还设有制冷单元，
所述制冷单元通过与冷媒循环工作单元内冷媒蒸发端的热交换形成制冷或除湿的冷源；
所述制冷单元用于形成对浴室的制冷或除湿。
9.根据权利要求1所述的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其特征在于：
于所述水单元内还设有恒温储水端；
通过温度检测单元对相应温度的检测、建立基于冷媒循环工作单元对水单元内的浴室用热水储水端形成的浴室用水再加热，经由冷媒循环工作单元完成的再加热热水管路输送至恒温储水端。
10.根据权利要求1所述的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其特征在于：
于所述冷媒循环工作单元内还设有第一换热端；
所述第一换热端设于冷媒冷凝端与冷媒蒸发端之间，
冷水经由管路输送至冷水预热单元，经由冷水预热单元完成热交换的冷水形成温水、管路输送至第一换热端完成热交换；经由第一换热端完成热交换形成的温水管路输送至冷媒循环工作单元。
11.根据权利要求1所述的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其特征在于：
用以完成废水二次换热单元的换热介质为设于冷媒蒸发端内的冷媒。
12.根据权利要求8所述的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其特征在于：
所述冷媒蒸发端由第一冷媒蒸发端与第二冷媒蒸发端构成；
所述第一冷媒蒸发端用以完成与制冷单元的热交换；
所述第二冷媒蒸发端用以完成与废水二次换热单元的热交换；
设于第一冷媒蒸发端的冷媒管路与设于第二冷媒蒸发端的冷媒管路呈串联设置。
13.根据权利要求10所述的一种浴室用多级热利用热泵控制系统的控制方法，其特征在于：
经由第一换热端完成热交换形成的温水管路输送至恒温调节单元，
经由恒温调节单元完成初始开度值的设定后，再管路输送至冷媒循环工作单元。
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