一种流量异常判定方法、装置及空气能热水系统与流程

1.本发明涉及空气能热水系统技术领域，具体而言，涉及一种流量异常判定方法、装置及空气能热水系统。


背景技术：

2.空气能热水系统包括空调室外机、热泵热水机及多个功能终端，多个功能终端可以包括空调室内机、地暖、暖气片及生活水箱等，热泵热水机与空调室外机换热以加热水温，并通过管路选择性输送至多个功能终端。由于热泵热水机在对不同的功能终端切换供水的过程中，热水流经不同管路，产生的压力损失不同，管路中的实际流量会存在超出允许流量范围的情况，影响循环泵运行的稳定性，从而缩短循环泵的使用寿命。
3.因此，亟待一种空气能热水系统的流量异常的判定方法，以判定出管路中的流量异常，从而保护循环泵稳定运行。


技术实现要素：

4.本发明解决的问题是如何判定出管路中流量异常的情况。
5.为解决上述问题，本发明提供一种流量异常判定方法，其能够判定出管路中的流量异常情况，保护循环泵稳定运行。
6.本发明的实施例提供一种技术方案：
7.一种流量异常判定方法，应用于空气能热水系统，所述空气能热水系统包括热泵热水机及多个功能终端，所述热泵热水机配置有循环管路，所述循环管路上分别设置有循环泵及膨胀罐，所述循环管路通过多个并联支路与多个所述功能终端分别选择性连通，所述流量异常判定方法包括：
8.获取所述循环管路的最大允许流量及最小允许流量；
9.实时检测所述循环管路在实际运行过程中的实际流量，并将所述实际流量分别与所述最大允许流量及最小允许流量进行比对；
10.在所述实际流量大于所述最大允许流量第一预设百分比，或小于所述最小允许流量第二预设百分比的情况下，发出提醒信号，并控制所述热泵热水机停运；
11.停运保护时长后重启所述热泵热水机，并将所述实际流量再次分别与所述最大允许流量及最小允许流量进行比对，并重复后续步骤；
12.若所述热泵热水机连续停运预设次数，则判定所述循环管路流量异常，控制所述热泵热水机停运。
13.本发明实施例提供的流量异常判定方法，通过将实时检测到的循环管路中的实际流量与最大允许流量及最小允许流量进行对比，从而能够及时判定出管路中的流量是否异常，并在判定异常的情况下控制热泵热水机停运，以保护循环泵。
14.在可选的实施方式中，所述获取所述循环管路的最大允许流量及最小允许流量的步骤包括：
15.单开多个所述并联支路的其中之一，并在所述循环泵维持关机状态第一预设时长时，获取所述循环管路的压力值，得到管路静压；
16.控制所述循环泵以最大流量运行第二预设时长后，获取所述循环管路的实测数据组，其中，所述实测数据组包括实际流量值及实际压力值；
17.控制所述循环泵在最大流量的基础上按照第三预设百分比逐级降低流量，并在每次降低流量并运行第三预设时长后，获取所述循环管路对应的所述实测数据组，直至所述循环泵报故障为止；
18.根据所述管路静压及多个所述实测数据组，计算得到多个管阻计算值；
19.计算多个所述管阻计算值的平均值，得到当前单开的所述并联支路对应的等效管阻；
20.依次单开剩余的多个所述并联支路，并重复后续步骤，从而得到与多个所述并联支路分别对应的多个所述等效管阻；
21.根据多个所述等效管阻计算得到所述循环管路的总管阻；
22.取多个所述实际压力值中的最大值与最小值，得到最大压力值与最小压力值；
23.控制全开多个所述并联支路，且所述循环泵维持关机状态第四预设时长时，获取所述循环管路的压力值，得到总静压；
24.将所述最大压力值与所述最小压力值分别与所述总静压求差，分别得到最大压损与最小压损；
25.根据所述最大压损与所述总管阻计算得到最大理论流量，根据所述最小压损与所述总管阻计算得到最小理论流量；
26.取多个所述实际流量值与所述最大理论流量中的最大值，得到所述最大允许流量；
27.取多个所述实际流量值与所述最小理论流量中的最小值，得到所述最小允许流量。
28.在可选的实施方式中，所述根据所述管路静压及多个所述实测数据组，计算得到多个管阻计算值的步骤包括：
29.计算所述实测数据组对应的所述实际压力值与所述管路静压之间的差值，得到压损值；
30.计算所述压损值除以所述实测数据组对应的所述实际流量值的平方，得到所述管阻计算值。
31.在可选的实施方式中，所述根据多个所述等效管阻计算得到所述循环管路的总管阻的步骤包括：
32.根据以下公示计算所述总管阻：
[0033][0034]
其中，s表征所述总管阻，s1、s2
…
sn表征与多个所述并联支路分别对应的多个所述等效管阻。
[0035]
在可选的实施方式中，所述根据所述最大压损与所述总管阻计算得到最大理论流量，根据所述最小压损与所述总管阻计算得到最小理论流量的步骤包括：
[0036]
计算所述最大压损除以所述总管阻的值的平方根，得到所述最大理论流量；
[0037]
计算所述最小压损除以所述总管阻的值的平方根，得到所述最小理论流量。
[0038]
在可选的实施方式中，在所述单开多个所述并联支路的其中之一，并在所述循环泵维持关机状态第一预设时长时，获取所述循环管路的压力值，得到管路静压的步骤之前，所述流量异常判定方法还包括：
[0039]
判断所述循环泵的规格是否匹配，并在判定所述循环泵的规格匹配的情况下执行后续步骤。
[0040]
在可选的实施方式中，所述判断所述循环泵的规格是否匹配的步骤包括：
[0041]
全开多个所述并联支路，并控制所述循环泵以最大流量运行第五预设时长后，获取所述循环管路的流量值；
[0042]
将获取到的流量值与所述最大流量进行对比，若获取到的流量值小于或等于所述最大流量，则判定所述循环泵的规格匹配。
[0043]
本发明的实施例还提供一种流量异常判定装置，应用于空气能热水系统，所述空气能热水系统包括热泵热水机及多个功能终端，所述热泵热水机配置有循环管路，所述循环管路上分别设置有循环泵及膨胀罐，所述循环管路通过多个并联支路与多个所述功能终端分别选择性连通，所述流量异常判定装置包括：
[0044]
获取模块，用于获取所述循环管路的最大允许流量及最小允许流量；
[0045]
处理模块；用于实时检测所述循环管路在实际运行过程中的实际流量，并将所述实际流量分别与所述最大允许流量及最小允许流量进行比对；
[0046]
控制模块，用于在所述实际流量大于所述最大允许流量第一预设百分比，或小于所述最小允许流量第二预设百分比的情况下，发出提醒信号，并控制所述热泵热水机停运；
[0047]
所述控制模块还用于在所述热泵热水机停运保护时长后重启所述热泵热水机，并将所述实际流量再次分别与所述最大允许流量及最小允许流量进行比对；
[0048]
所述控制模块还用于在所述热泵热水机连续停运预设次数后，判定所述循环管路流量异常，并控制所述热泵热水机停运。
[0049]
在可选的实施方式中，所述获取模块包括：
[0050]
控制子模块，用于单开多个所述并联支路的其中之一，并在所述循环泵维持关机状态第一预设时长时，获取所述循环管路的压力值，得到管路静压；并用于控制所述循环泵以最大流量运行第二预设时长后，获取所述循环管路的实测数据组，其中，所述实测数据组包括实际流量值及实际压力值；还用于控制所述循环泵在最大流量的基础上按照第三预设百分比逐级降低流量，并在每次降低流量并运行第三预设时长后，获取所述循环管路对应的所述实测数据组，直至所述循环泵报故障为止；
[0051]
计算子模块，用于根据所述管路静压及多个所述实测数据组，计算得到多个管阻计算值；并用于计算多个所述管阻计算值的平均值，得到当前单开的所述并联支路对应的等效管阻；
[0052]
所述控制子模块还用于依次单开剩余的多个所述并联支路，并重复后续步骤得到多个所述实测数据组；
[0053]
所述计算子模块还用于在所述控制子模块依次单开剩余的多个所述并联支路的情况下，重复后续步骤得到与多个所述并联支路分别对应的多个所述等效管阻；并用于根
据多个所述等效管阻计算得到所述循环管路的总管阻；
[0054]
比对子模块，用于取多个所述实际压力值中的最大值与最小值，得到最大压力值与最小压力值；
[0055]
所述控制子模块还用于控制全开多个所述并联支路，且所述循环泵维持关机状态第四预设时长时，获取所述循环管路的压力值，得到总静压；
[0056]
所述计算子模块还用于将所述最大压力值与所述最小压力值分别与所述总静压求差，分别得到最大压损与最小压损；并用于根据所述最大压损与所述总管阻计算得到最大理论流量，根据所述最小压损与所述总管阻计算得到最小理论流量；
[0057]
所述比对子模块还用于取多个所述实际流量值与所述最大理论流量中的最大值，得到所述最大允许流量；并用于取多个所述实际流量值与所述最小理论流量中的最小值，得到所述最小允许流量。
[0058]
本发明的实施例还提供一种空气能热水系统，包括控制器，所述控制器用于执行所述的流量异常判定方法，所述流量异常判定方法包括获取所述循环管路的最大允许流量及最小允许流量；实时检测所述循环管路在实际运行过程中的实际流量，并将所述实际流量分别与所述最大允许流量及最小允许流量进行比对；在所述实际流量大于所述最大允许流量第一预设百分比，或小于所述最小允许流量第二预设百分比的情况下，发出提醒信号，并控制所述热泵热水机停运；停运保护时长后重启所述热泵热水机，并将所述实际流量再次分别与所述最大允许流量及最小允许流量进行比对，并重复后续步骤；若所述热泵热水机连续停运预设次数，则判定所述循环管路流量异常，控制所述热泵热水机停运。
附图说明
[0059]
图1为本发明实施例提供的流量异常判定方法的流程框图；
[0060]
图2为图1中步骤s101的一种子步骤流程框图；
[0061]
图3为本发明实施例提供的流量异常判定装置的结构框图；
[0062]
图4为图3中获取模块的结构框图。
[0063]
附图标记说明：
[0064]
100-流量异常判定装置；110-获取模块；111-控制子模块；112-计算子模块；113-比对子模块；120-处理模块；130-控制模块。
具体实施方式
[0065]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0066]
请参阅图1，图1所示为本实施例提供的流量异常判定方法的流程框图，该流量异常判定方法应用于空气能热水系统，空气能热水系统包括热泵热水机及多个功能终端，热泵热水机配置有循环管路，循环管路上分别设置有循环泵及膨胀罐，循环管路通过多个并联支路与多个功能终端分别选择性连通。该流量异常判定方法可以包括以下步骤：
[0067]
步骤s101，获取循环管路的最大允许流量及最小允许流量。
[0068]
请结合参阅图2，图2所示为步骤s101的一种子步骤流程框图，步骤s101可以包括：
[0069]
子步骤s101a，判断循环泵的规格是否匹配，并在判定循环泵的规格匹配的情况下
执行后续步骤。
[0070]
本实施例中，判定循环泵的规格是否匹配主要通过以下步骤：
[0071]
全开多个并联支路，并控制循环泵以最大流量运行第五预设时长后，获取循环管路的流量值；
[0072]
将获取到的流量值与最大流量进行对比，若获取到的流量值小于或等于最大流量，则判定循环泵的规格匹配。
[0073]
需要说明的是，循环泵的最大流量由查阅循环泵的规格书中的记载所获知。本实施例中，低于预设时长为3min，即在所有并联支路全开，循环泵以最大流量运行3min后，获取循环管路中的流量值。获取到流量值后与循环泵的最大流量进行比对，若获取到的流量值小于或等于最大流量，则表明循环泵选型正确，适配于当前的空气能热水系统，即判定循环泵的规格匹配，能够继续执行后续步骤。
[0074]
相反的，若获取到的流量值大于循环泵的最大流量，则表明循环泵选型错误，与当前的空气能热水系统不适配，即判定循环泵的规格不匹配，则需要更换循环泵。
[0075]
子步骤s101b，单开多个并联支路的其中之一，并在循环泵维持关机状态第一预设时长时，获取循环管路的压力值，得到管路静压。
[0076]
单开多个并联支路的其中之一，即使得该并联支路与循环管路接通，剩余的所有并联支路不接通。本实施例中，第一预设时长为3min。
[0077]
子步骤s101c，控制循环泵以最大流量运行第二预设时长后，获取循环管路的实测数据组，其中，实测数据组包括实际流量值及实际压力值。
[0078]
本实施例中，第二预设时长同样为3min，控制循环泵以最大流量运行3min后，默认此时管路中的流量与压力趋于稳定，因此，获取此时循环管路的实际流量值与实际压力值，实际流量值与实际压力值相对应，组成实测数据组。
[0079]
子步骤s101d，控制循环泵在最大流量的基础上按照第三预设百分比逐级降低流量，并在每次降低流量并运行第三预设时长后，获取循环管路对应的实测数据组，直至循环泵报故障。
[0080]
本实施例中，第三预设百分比为5％，在其他实施例中，根据实际应用条件，还可以对第三预设百分比的取值进行适应性调整。第三预设时长同样为3min，在每次降低5％流量后运行3min，默认此时管路中的水流稳定，则获取对应的实测数据组。
[0081]
循环泵每次按照5％降低流量后，即可得到一组实测数据组。当循环泵降低流量至一定程度时，循环管路中的水流量过低导致水流不连续，在此情况下，循环泵会报故障，此时停止继续获取实测数据组并停止继续降低流量。可见，在循环泵报故障之前进行的多次降低流量，能够对应得到多组实测数据组。
[0082]
子步骤s101e，根据管路静压及多个实测数据组，计算得到多个管阻计算值。
[0083]
由于循环管路配置有膨胀罐，因此循环管路可以看做是一个定压系统，结合局部阻力公式与沿程阻力公式得到管路中的压损与流量的关系式，根据该关系式即可计算出管阻计算值。
[0084]
局部阻力公式如下：
[0085][0086]
沿程阻力公式如下：
[0087][0088]
总压损等于各局部阻力与沿程阻力之和，因此，总压损公式如下：
[0089][0090]
令：
[0091]
sr表征管阻计算值，因此，总压损公式可以简化为：δh＝sr*q2。
[0092]
其中，δh表征压损值，通过计算实测数据组对应的实际压力值与管路静压之间的差值即可得到。q表征实际流量值，每个实际流量值与同组的实际压力值相对应。因此，分别带入多个实测数据组对应的实际压力值与实际流量值，计算压损值除以实测数据组对应的实际流量值的平方，即可得到多个管阻计算值。
[0093]
子步骤s101f，计算多个管阻计算值的平均值，得到当前单开的并联支路对应的等效管阻。
[0094]
为了保证结果的准确性，对多个管阻计算值进行求平均，从而得到单开当前并联支路对应的等效管阻。
[0095]
子步骤s101g，依次单开剩余的多个并联支路，并重复后续步骤，从而得到与多个并联支路分别对应的多个等效管阻。
[0096]
子步骤s101h，根据多个等效管阻计算得到循环管路的总管阻。
[0097]
当多个并联支路同时开启的时候，每条并联支路相互并联，因此，每条并联支路的压损值δh相等，流量之和等于总流量q，因此，将多个并联支路结合循环管路作为一个整体时，该整体管路的总管阻能够根据以下公式计算：
[0098][0099]
其中，s表征总管阻，s1、s2
…
sn表征与多个并联支路分别对应的多个等效管阻。
[0100]
子步骤s101i，取多个实际压力值中的最大值与最小值，得到最大压力值与最小压力值。
[0101]
子步骤s101j，控制全开多个并联支路，且循环泵维持关机状态第四预设时长时，获取循环管路的压力值，得到总静压。
[0102]
本实施例中，第四预设时长同样取3min，在多个并联支路全开，且循环泵维持关机状态3min后，默认循环管路中的水流稳定，此时获取获取循环管路的压力值，得到总静压。
[0103]
子步骤s101k，将最大压力值与最小压力值分别与总静压求差，分别得到最大压损与最小压损。
[0104]
子步骤s101l，根据最大压损与总管阻计算得到最大理论流量，根据最小压损与总管阻计算得到最小理论流量。
[0105]
根据前述的简化后的总压损公式，计算最大压损除以总管阻的值的平方根，得到最大理论流量，同样的，计算最小压损除以总管阻的值的平方根，得到最小理论流量。
[0106]
子步骤s101m，取多个实际流量值与最大理论流量中的最大值，得到最大允许流量。
[0107]
子步骤s101n，取多个实际流量值与最小理论流量中的最小值，得到最小允许流量。
[0108]
实际上，在得到最大允许流量与最小允许流量后，还可以根据预设的修正参数对二者进行修正，以提升结果的准确性。
[0109]
请继续参阅图1，本实施例提供的流量异常判定方法还可以包括：
[0110]
步骤s102，实时检测循环管路在实际运行过程中的实际流量，并将实际流量分别与最大允许流量及最小允许流量进行比对。
[0111]
步骤s103，在实际流量大于最大允许流量第一预设百分比，或小于最小允许流量第二预设百分比的情况下，发出提醒信号，并控制热泵热水机停运。
[0112]
本实施例中，第一预设百分比与第二预设百分比相等，均为10％，因此，在实际流量超出最大允许流量10％，或低于最小允许流量10％的情况下，先进行提醒，并停止热泵热水机停运保护时长。
[0113]
步骤s104，停运保护时长后重启热泵热水机，并将实际流量再次分别与最大允许流量及最小允许流量进行比对，并重复后续步骤。
[0114]
本实施例中，保护时长取30s，在热泵热水机停运30s后重启热泵热水机，并将实时检测到的实际流量再次分别与最大允许流量及最小允许流量进行比对，并前述的判定标准决定是否再次停运30s。
[0115]
步骤s105，若热泵热水机连续停运预设次数，则判定循环管路流量异常，控制热泵热水机停运。
[0116]
本实施例中，预设次数为3次，若热泵热水机连续停运3次，则判定流量异常，此时，控制热泵热水机停运，保护循环泵。
[0117]
请参阅图3，图3所示为本实施例提供的流量异常判定装置100的结构框图，本实施例提供的流量异常判定装置100应用于空气能热水系统，空气能热水系统包括热泵热水机及多个功能终端，热泵热水机配置有循环管路，循环管路上分别设置有循环泵及膨胀罐，循环管路通过多个并联支路与多个功能终端分别选择性连通。流量异常判定装置100包括：
[0118]
获取模块110，用于获取循环管路的最大允许流量及最小允许流量。
[0119]
处理模块120；用于实时检测循环管路在实际运行过程中的实际流量，并将实际流量分别与最大允许流量及最小允许流量进行比对。
[0120]
控制模块130，用于在实际流量大于最大允许流量第一预设百分比，或小于最小允许流量第二预设百分比的情况下，发出提醒信号，并控制热泵热水机停运。
[0121]
控制模块130还用于在热泵热水机停运保护时长后重启热泵热水机，并将实际流
量再次分别与最大允许流量及最小允许流量进行比对。
[0122]
控制模块130还用于在热泵热水机连续停运预设次数后，判定循环管路流量异常，并控制热泵热水机停运。
[0123]
因此，获取模块110用于执行前述的流量异常判定方法的步骤s101及其子步骤s101a至子步骤s101n，处理模块120用于执行前述的流量异常判定方法的步骤s102，控制模块130用于执行前述的流量异常判定方法的步骤s103至步骤s105。
[0124]
请结合参阅图4，图4所示为获取模块110的结构框图，获取模块110包括控制子模块111、计算子模块112及比对子模块113。
[0125]
控制子模块111用于单开多个并联支路的其中之一，并在循环泵维持关机状态第一预设时长时，获取循环管路的压力值，得到管路静压；并用于控制循环泵以最大流量运行第二预设时长后，获取循环管路的实测数据组，其中，实测数据组包括实际流量值及实际压力值；还用于控制循环泵在最大流量的基础上按照第三预设百分比逐级降低流量，并在每次降低流量并运行第三预设时长后，获取循环管路对应的实测数据组。
[0126]
计算子模块112用于根据管路静压及多个实测数据组，计算得到多个管阻计算值；并用于计算多个管阻计算值的平均值，得到当前单开的并联支路对应的等效管阻。
[0127]
控制子模块111还用于依次单开剩余的多个并联支路，并重复后续步骤得到多个实测数据组。
[0128]
计算子模块112还用于在控制子模块111依次单开剩余的多个并联支路的情况下，重复后续步骤得到与多个并联支路分别对应的多个等效管阻；并用于根据多个等效管阻计算得到循环管路的总管阻；
[0129]
比对子模块113用于取多个实际压力值中的最大值与最小值，得到最大压力值与最小压力值。
[0130]
控制子模块111还用于控制全开多个并联支路，且循环泵维持关机状态第四预设时长时，获取循环管路的压力值，得到总静压。
[0131]
计算子模块112还用于将最大压力值与最小压力值分别与总静压求差，分别得到最大压损与最小压损；并用于根据最大压损与总管阻计算得到最大理论流量，根据最小压损与总管阻计算得到最小理论流量。
[0132]
比对子模块113还用于取多个实际流量值与最大理论流量中的最大值，得到最大允许流量；并用于取多个实际流量值与最小理论流量中的最小值，得到最小允许流量。
[0133]
可见，控制子模块111用于执行前述的子步骤s101b、s101c、s101d、s101g、s101j，计算子模块112用于执行前述的子步骤s101e、s101f、s101g、s101h、s101k、s101l，比对子模块113用于执行前述的子步骤s101i、s101m、s101n。
[0134]
另外，本实施例还提供一种空气能热水系统，包括控制器，控制器用于执行前述的流量异常判定方法。
[0135]
综上，本实施例提供的流量异常判定方法、流量异常判定装置100及空气能热水系统能够实现对管路流量异常的准确判定，从而保护循环泵稳定运行，避免循环泵损坏。
[0136]
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。