[发明专利]用于控制热泵运行的系统和方法

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及制冷系统，更具体地涉及配备有辅助加热的热泵制冷 系统。

2.相关技术的说明

有些热泵系统配备有辅助的燃气加热装置。在这些系统的运行期 间，当环境温度降至某一水平(在特定的室内条件下)之下时，从利用 电能并以加热模式运转热泵切换到通过使用辅助燃气(天然气、丙烷、 丁烷等)热、来自其它物品如油、热水和/或热空气的辅助热来加热室 内环境就变得更为经济。目前，这是通过设定在受调节(此时为被加热) 的环境中的温度调节装置来实现的，该温度调节装置在热泵运行模式 和预定环境温度下的燃气加热之间切换，该预定环境温度对于常规的 70°F+/-5°F左右的室内温度范围而言通常为20°F左右。有时， 安装者或消费者还可以通过移开面板以接近此内部温度调节装置来 调节该标准工厂设定。当环境温度降至该预定设定之下时，则使用燃 气或其它的辅助热。

具有在热泵运行模式和辅助加热之间切换的预定设定的主要缺 点在于此设定不能实时地变化，因为其对应于在工厂或由用户即安装 者设立的某一预定值。此预定设定的值基于有关热泵系统运行、被加 热结构的热状态以及电力价格和燃气(或其它商品)价格的经验法则知 识。

甚至更糟糕的是，对于大多数的现有技术情形特别是单回路的热 泵系统而言，温度调节装置设定典型地基于将取决于室内和室外条件 (主要是用于加热系统的温度)的结构平衡点。平衡点是指室外温度， 在此温度对于对应于特定室内温度的特定温度调节装置设定热泵不 提供足够热量。平衡点与加热系统优化关系不大。相反地，只是假定 在所有的环境条件下运转单回路热泵更具成本效率。实际上，燃气价 格越低，则在其上从运行电动热泵切换至燃气热时最经济的环境温度 就越高。因此，在其上在气和电之间的切换变得经济的环境温度直接 取决于气/电的价格比。

然而，作为商品，电价和气价快速地波动。公知的是，例如，电 价在24小时期间可能以10的系数变化，因为电价在晚间的非高峰时 间内可以很低而在白天时则可显著地上升。尽管通常不像电价那样 快，但气价在每日的基础上也可快速地波动。

此外，在电力高需求期间，电网可能接近于其能够处理的极限运 行。因此，随着此时上升的电力成本，对于电力网运行中的供电中断 和破坏而言存在着可导致灾难性后果的危险。在这种情况下切换至燃 气热或其它的辅助热将提高电网运行的安全余量。

因此，需要准许在辅助燃气加热和热泵系统的电运行之间响应气 价和电价的变化实时调整切换设定点的系统和方法，以使消费者最大 程度地节约并可能地防止电网过载。

发明概述

提供了一种空间加热系统，其包括热泵、辅助加热系统和控制器， 该控制器连接至加热系统用于控制运行模式之间的切换设定点。切换 设定点至少为环境温度，在该环境温度上控制器在热泵运行和辅助加 热源运行之间切换。控制器连接至信息源，该信息源提供当前的电价 和当前的辅助加热源价格中的至少一个价格。控制器响应于电价和辅 助加热源价格中的至少一个价格的变化来改变切换设定点。

还提供了一种用于经由计算机系统来控制具有热泵和辅助加热 的加热系统的方法。该方法包括至少周期性地接收与电和辅助加热源 中至少一方面的当前价格相关的数据，并响应电价和辅助加热源价格 中至少一个价格的价格变化来自动地改变切换设定点。

在一个实施例中，从包括油、燃气、热水和/或热空气的热源提供 辅助加热。

在另一个实施例中，控制器利用在各种室内和室外热力学条件(主 要是温度)下关于加热系统运行效率的信息，连同实时的电价和气价一 起来确定最佳切换设定点。

在另一个实施例中，控制器分析这种热力学条件以及电价和气价 的趋势来在适应控制逻辑方面能动地反应，以选择用于长期时段的最 佳切换设定点，并限制切换的次数来降低循环损耗和提高可靠性。

在又一个实施例中，根据关于最佳运行效率的类似标准，通过用 于某些回路的热泵运行和燃气热运行的组合来获得对于多回路系统 的最佳运行的判定。

在又一个实施例中，如果电网接近于过载点运行，则为了防止供 电中断而可以在网络上发出强制切换到燃气加热的信号。

附图简要说明

图1示出了装备有根据本发明的包括诊断系统的燃气热功能的制 冷系统。