This paper focuses on control systems for hybrid heat pumps that utilize the heat from return heating water and outdoor air, designed to operate in district heating systems based on central heating plants. The aim of the research is to develop control systems for heat pumps that operate based on qualitative, quantitative, and quantitative-qualitative thermal regime control laws. The established objective is achieved by introducing two controlled heat exchangers: one of the "water-refrigerant" type, installed after the evaporator, and the other of the "air-refrigerant" type, installed after the gas cooler. The most important results are the hydraulic diagram of the heat pump, the control system for the gas superheater after the evaporator, and the gas superheater after the gas cooler. The significance of the results lies in the development of a technical solution that ensures the heat pump operates under various heating modes. Equations describing the heat pump system were derived, highlighting the influence of flow rate and working fluid temperature on the heat pump's operating mode. The derived thermal equilibrium equations enabled the development of control system architectures for the heat exchangers, compressors, and control valves of the hybrid heat pump. The scheme developed for the heat pump's air duct allowed for the use of a minimum amount of heat from the district heating network's return water in the heat pump.
Lucrarea este dedicată sistemelor de comandă pentru pompele de căldură hibride care utilizează căldura apei de încălzire de retur și a aerului exterior, concepute pentru a funcționa în sistemele de încălzire urbană bazate pe CET. Scopul cercetării este de a dezvolta sisteme de comandă ale pompelor de căldură care funcționează pe baza unor legi de reglare a regimului termiccalitative, cantitative și cantitative-calitative. Obiectivul stabilit este atins prin introducerea a două schimbătoare de căldură comandate: unul de tip "apă-agent frigorific", instalat după evaporator și celălalt de tip "aer-agent frigorific", instalat după răcitorul de gaz. Cele mai importante rezultate sunt schema hidraulică a pompei de căldură, sistemul de control al supraîncălzitorului de gaz după evaporator și al supraîncălzitorului de gaz după răcitorul de gaz. Semnificația rezultatelor obținute constă în obținerea unei soluții tehnice care asigură funcționarea pompei de căldură la diferite programe de încălzire. S-au obținut ecuații ale aparatelor pompei de căldură, în care se accentuează influența debitului și a temperaturii corpului de lucru asupra unui mod de funcționare a pompei de căldură. Ecuațiile de echilibru termic obținute au permis elaborarea structurilor sistemelor de reglare automată ale aparatelor de schimb de căldură, ale compresoarelor și ale supapelor de reglare a pompei de căldură hibride. Schema dezvoltată pentru conducta de aer a pompei de căldură a permis utilizarea unui minim de căldură din apa de retur a rețelei de termoficare în pompa de căldură.
Работа посвящена вопросу снижения расхода электроэнергии системами управления гибридными тепловыми насосами, использующими теплоту обратной сетевой воды и наружного воздуха, предназначенными для работы в системах централизованного теплоснабжения на базе ТЭЦ. Целью исследования является минимизация расхода электроэнергии у электроприводов и вентиляторов подачи наружного воздуха к элементам теплового насоса. Поставленная цель достигается за счет решения следующих задач: разработки требований к блоку подогрева наружного воздуха обратной сетевой водой, разработки систем управления контурами подачи теплоты к испарителю от обратной сетевой воды и наружного воздуха. Наиболее существенными результатами являются система управления подачей теплоты к испарителю и нелинейный ПИД-регулятор, являющийся компонентом этой системы. Значимость полученных результатов состоит в получении технического решения, которое обеспечивает работу теплового насоса при различных отопительных графиках. В процессе рассмотрения кривых переходных процессов было установлено, что квадратический критерий качества переходного процесса достигает минимального значения, если управляющее воздействие регулятора () u не имеет участка с производной равной нулю. В связи с этим в систему введен нелинейный элемент типа «насыщение», значение величины ограничения сигнала которого изменяется для выполнения данного условия по сигналу от модели системы, работающей в ускоренном масштабе времени. В связи с тем, что испаритель комбинированного теплового насоса должен иметь регулируемую площадь поверхности теплообмена, коэффициенты ПИД-регулятора должны корректироваться в соответствии с изменением параметров испарителя. В регуляторе режима работы второй ступени газоохладителя, установленного после первой ступени газоохладителя, необходимо предусмотреть вычислительный блок для расчета заданной температуры хладагента, являющейся заданием для контура регулирования этой температуры в зависимости от температуры наружного воздуха.
Except where otherwise noted, this item's license is described as Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States