CN107576109A - 热泵***的控制方法及热泵*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热泵***的控制方法及热泵***，热泵***的冷媒流路上设置有压缩机，在压缩机的吸气管路和排气管路之间设置有旁通支路，在旁通支路上设置有气旁通阀，控制方法包括：在热泵***进行模式切换之后，检测压缩机吸气口的实时低压值X；随着压缩机在模式切换之后的工作时间长度不同，采用不同的低压参数值Y作为判断标准与实时低压值X进行比较，若实时低压值X小于低压参数值Y，则控制气旁通阀开启；若实时低压值X大于或等于低压参数值Y，则控制气旁通阀关闭。本发明根据压缩机工作时长不同，采用不同的低压参数值与实时低压值进行比较并控制气旁通阀开闭，使热泵***的可靠性更高，并防止气旁通阀过度开启。

Description

热泵***的控制方法及热泵***

技术领域

本发明涉及热泵控制技术领域，具体涉及一种热泵***的控制方法及热泵***。

背景技术

近年来，随着人们生活水平的提高，我国中北部地区每年都要消耗大量煤炭能源用于供暖，随之产生的大量污染物造成环境不断恶化，雾霾、沙尘暴等极端恶劣天气频繁出现。户式中央空调能够在不造成环境污染的前提下，同时满足冬季供暖需求和夏季制冷需求，将会逐渐取代煤炭供暖成为人们新的选择。

整体式变频户式中央空调机组是集制冷和制热于一体的热泵机组，采用双级增焓压缩机和变频技术，提高空调机组的低温制热能力和高温制冷能力，并扩充机组运行范围及出水温度范围，既能满足寒冷地区的低温供暖需求，又能满足夏天高温制冷需求，因此，被广泛应用于日益增多的高档公寓、复式楼、高级别墅、单元写字楼、餐厅、商店、娱乐场所等。

户式中央空调的主机包含分体式的外机和内机，也有内外机一体的形式，内机主要由内侧换热器、水泵和辅热装置构成。由于户式中央空调集制冷、制热于一体的特殊性，且要求其整体结构紧凑、占地小，因此，内机的换热器一般采用套管式换热器或板换式换热器。上述两者换热器由于自身的结构特点，其内部的冷媒存储量有限，从而造成在进行制冷的情况下很容易造成冷媒蒸发过于完全，造成压缩机运行时的模块低压低至0℃以下，换热器水路流道存在冻裂的风险。

现有技术中，此模式下低压保护的限定值一般在-1℃，即压缩机正常运行时，当出现压缩机的模块低压＜-1℃，开启模块低压保护状态，压缩机整机停机。户式中央空调在过渡季节，进行制冷和制热模式切换过程中，尤其是从制热模式切换至制冷模式时，压缩机因冷媒缺少导致模块低压过低而进入低压保护状态的问题特别突出。

为了解决上述问题，现有技术中在户式中央空调***中增设高低压旁通阀，当压缩机进入到低压保护状态时开启旁通阀来提高模块低压值，改善因冷媒缺少导致压缩机进入低压保护状态的问题。但在制热开机启动阶段，由于节流电子膨胀阀调节迟滞，压缩机启动频率变化，负荷变换引起压缩机频率上升等导致低压模块压力过低的情况更为恶劣。另外，由于压缩机变化速率过快，当空调在制热模式切换至制冷模式时，由于空调前期的工作过程造成冷媒大多数停留在室外侧，因此，压缩机更容易出现吸不到冷媒而进入低压保护状态的问题。针对上述问题，单纯依靠现有技术当中方法控制气旁通阀的开启和关闭已无法有效解决压缩机低压保护问题，给用户带来不好的使用体验。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于，提供一种能够有效防止压缩机进入低压保护状态，并防止气旁通阀过度开启的热泵***的控制方法。

本发明的目的之一在于，提供一种热泵***，该热泵***采用如上所述的热泵***的控制方法对压缩机运行过程进行控制。

为达到上述目的，一方面，本发明采用以下技术方案：

一种热泵***的控制方法，所述热泵***的冷媒流路上设置有压缩机，在所述压缩机的吸气管路和排气管路之间设置有旁通支路，在所述旁通支路上设置有气旁通阀，所述热泵***具有制热模式和制冷模式，所述控制方法包括：

在所述热泵***进行模式切换之后，检测压缩机吸气口的实时低压值X；

随着压缩机在模式切换之后的工作时间长度不同，采用不同的低压参数值Y作为判断标准与所述实时低压值X进行比较，若所述实时低压值X小于所述低压参数值Y，则控制所述气旁通阀开启；

若所述实时低压值X大于或等于所述低压参数值Y，则控制所述气旁通阀关闭。

优选地，在所述热泵***进行模式切换后并继续工作预定时间T₁后，检测压缩机吸气口的实时低压值X。

优选地，所述压缩机的工作时间为T，

当0＜T＜T₁时，不检测压缩机吸气口的实时低压值X；

当T₁≤T≤T₂时，作为判断标准的低压参考值为Y₁，对压缩机吸气口的实时低压值X进行检测，判断所述实时低压值X是否小于低压参数值Y₁，若是，则气旁通阀开启，若否，则气旁通阀关闭；

当T＞T₂时，作为判断标准的低压参考值为Y₂，对压缩机吸气口的实时低压值X进行检测，判断所述实时低压值X是否小于低压参数值Y₂，若是，则气旁通阀开启，若否，则气旁通阀关闭；

其中，Y₁大于Y₂。

优选地，当T₁≤T≤T₂时，对压缩机的排气温度M进行检测，根据所述排气温度M的情况对所述压缩机进行控制。

优选地，所述排气温度M通过检测压缩机的排气孔的温度和/或压缩机壳顶的温度获得。

优选地，当t₁≤M≤t₂时，控制压缩机进行限频工作；

当t₂＜M＜t₃时，控制压缩机进行降频工作并禁止气旁通阀开启；

当M≥t₃时，控制压缩机停机。

优选地，当实时低压值X小于所述低压参数值Y₁时，且压缩机的排气温度t₂＜M＜t₃时，所述气旁通阀关闭。

优选地，所述t₁的取值为Z-2Δ₁-1，单位：℃，Δ₁的取值范围为6—8，和/或，

所述t₂的取值为Z-2Δ₂-1，单位：℃，Δ₂的取值范围为4—5，和/或，

所述t₃的取值为Z，Z根据压缩机排气保护温度确定。

优选地，所述T₁的取值范围为90—150s，和/或，

所述T₂的取值范围为450—750s和/或，

所述Y₁的取值为W+2Δ₃+1，单位：℃，Δ₃的取值范围为3—5；和/或，

所述Y₂的取值为W+2Δ₄+1，单位：℃，Δ₄取值范围为1—2；

其中，W为压缩机的***低压保护值。

为达到上述目的，另一方面，本发明采用以下技术方案：

一种热泵***，所述热泵***的冷媒流路上设置有压缩机，在所述压缩机的吸气管路和排气管路之间设置有旁通支路，在所述旁通支路上设置有气旁通阀，所述热泵***具有制热模式和制冷模式，所述热泵***采用如上所述的热泵***的控制方法进行控制。

有益效果：本发明根据压缩机工作时长不同，采用不同的低压参数值作为判断标准与实时低压值进行比较，根据比较结果控制气旁通阀的开启或关闭。同时，检测压缩机排气温度或压缩机壳顶温度，根据检测到的温度值对压缩机的工作频率进行控制，相比于现有技术中通过单一条件控制气旁通阀开闭的方法，使热泵***的可靠性更高，有效防止制热模式向制冷模式转换过程中压缩机出现低温保护状态，并防止气旁通阀过度开启。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚。

图1是本发明实施例一提供的空气源热泵***结构图；

图2是本发明实施例一提供的热泵***的控制方法的流程图；

图3是本发明实施例一提供的从制热模式切换至制冷模式后200秒内的***运行图；

图4是现有技术中的空调机组从制热模式切换至制冷模式后200秒内的***运行图。

图中：

1、空调主机；2、风机盘管；3、橡胶接头；4、温度计；5、压力表；6、截止阀；7、旁通阀；8、过滤器；9、地基；10、止回阀；11、流量计；12、放水阀；13、电动二通阀；14、电动三通阀；15、球阀；16、自动排气阀。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

本申请公开了一种热泵***的控制方法，当空调从制热模式转换至制冷模式过程中，设置多重判断条件，并将压缩机吸气口的实时低压值与判断条件进行比较判断，并根据判断结果对压缩机的工作模式和气旁通阀进行控制，获得工作可靠性更高的热泵***。使用上述热泵***的控制方法对空调的压缩机和气旁通阀进行控制，能够防止压缩机运行过程中出现低压保护状态，并能够有效防止气旁通阀过度开启，造成能效过渡损耗。相比于现有技术中采用单一控制条件控制气旁通阀开闭的方法，安全性和可靠性更好，***稳定性更高，压缩机不易出现因冷媒不足而低压过低的问题。

实施例一

如图1所示，是典型的空气源热泵***，本实施例中的热泵控制方法应用在图1所示的空气源热泵***上。空调主机1设置于地基9上，在空调的冷媒流路上设置有压缩机，压缩机的吸气管路与排气管路之间设置有旁通支路，旁通支路上设置有气旁通阀等设备，上述设备均设置于空调主机1的内部。上述空调***具有制热模式和制冷模式，并能在制热模式与制冷模式之间进行转换，在进行模式转换时，压缩机的工作模式也需要进行转换。进一步的，压缩机的吸气口为低压状态，排气口为高压状态，本实施例中检测的实时低压值是通过采用压力传感器对压缩机吸气口进行检测获得。空调主机1中还具有水循环回路，水循环回路与自来水***相连接。该***还包括多个风机盘管2，风机盘管2通过管路分别与自来水***相连形成完整的水循环回路，有的风机盘管2上设置有电动三通阀14和球阀15，有的风机盘管2上设置有电动二通阀13。在水循环回路的出水口外部依次设置有止回阀10、流量计11和放水阀12，止回阀10用于防止回路中的水回流，流量计11用于记录管路中水的流量。在水循环回路的进水口的外部依次设置有橡胶接头3、温度计4、压力表5截止阀6和过滤器8。在水循环回路进口和出口之间还设置有旁通阀7，旁通阀7关闭时，水循环回路的进口与出口之间需要通过完整的水循环回路连通；当旁通阀7开启时，进口与出口之间能够通过旁通阀7相连通，水通过旁通阀7从出口流向进口。在进水管路和出水管路上分别设置有自动排气阀16，自动排气阀16用于在必要时排气使用。

下面通过一个具体的控制方法实施方式对本申请中的热泵控制方法进行说明，该控制方法应用在如上所述的空气源热泵***上。

当进行空调从制热模式向制冷模式转换时，压缩机改变运行模式，空调的控制装置对压缩机的启动和工作时间进行检测，压缩机的工作时间为T。在本申请的控制方法中，根据压缩机的工作时间T所在的时间段不同，采用不同的控制方法对压缩机和气旁通阀进行控制，具体包括以下三个阶段：

第一阶段、0＜T＜T₁

此阶段中，T₁的取值范围为90—150s，优选为120s。压缩机工作时间在0＜T＜120s范围内时，压缩机处于启动阶段，此阶段控制装置部控制检测装置和传感器等检测设备不对压缩机和气旁通阀进行任何检测操作。此阶段属于压缩机刚启动阶段，工作状态还不稳定，压缩机的吸气口处的低压值相对较低，压缩机进入低压保护状态是常见的现象。但由于该阶段持续时间较短，且能够采用现有技术屏蔽低压，因此在此阶段中无需对压缩机吸气口的实时低压值X进行检测。当然为了简化控制过程，也可以采用从制热模式转换至制冷模式后马上就对压缩机吸气口的实时低压值X进行检测的方式，但检测到实时低压值X后并不控制压缩机和气旁通阀进行任何动作即可。

第二阶段、T₁≤T≤T₂

此阶段中压缩机处于高低压前期建立阶段，对压缩机吸气口的实时低压值X进行检测，判断实时低压值X是否小于低压参数值Y₁，若是，则气旁通阀开启，若否，则气旁通阀关闭。

此阶段中，T₂的取值范围为450—750s，优选为600s；低压参数值Y₁为W+2Δ₃+1，单位：℃，Δ₃的取值范围为3—5，其中，参数W为压缩机的***低压保护值，不同类型的压缩机的***低压保护值不同，以板式换热器为例，其低压***保护值一般选定为-1℃。在本实施例中，Y₁优选为8℃。在此需要说明的是，在对压缩机进行检测过程中，低压参数值Y₁和实时低压值实为压力值，但由于使用压力值进行表示存在不便，因此本领域中的技术人员在对上述两个值进行描述的时候采用的是该压力值下对应的冷媒的温度进行描述，因此低压参数值和实时压力值的单位都为℃，而这样的描述方法也是本领域技术人员都能够理解的。

压缩机工作时间120s≤T≤600s时，压力传感器开始对压缩机吸气口的实时低压值X进行检测，并将实时低压值X传输给空调的控制装置，控制装置将实时低压值X与控制装置中存储的低压参数值Y₁进行比较。由于Y₁优选8℃，因此，当X＜8℃时，气旁通阀开启，将压缩机排气口(即高压侧)的冷媒通过气旁通阀输送至压缩机吸气口(即低压侧)，提高压缩机吸气口位置处的压力，防止压缩机吸气口压力过低，出现低压保护状态。当X＞8℃时，说明压缩机吸气口处的压力没有过低，处于相对比较稳定的水平，则气旁通阀保持关闭状态。

同时，在此阶段过程中，同时对压缩机排气孔的排气温度和/或压缩机壳顶温度M进行检测，两者均可以表示压缩机的排气温度，表征压缩机的工作状态。在具体操作过程中，可以仅对压缩机排气孔的排气温度进行检测，也可以仅对压缩机壳顶的温度进行检测，在实际操作过程中，由于两者之间的温度相差不多，因此，默认两者的温度相同，都用M进行表示。优选地，对压缩机排气孔的排气温度和压缩机壳顶温度同时进行检测，采用同时检测的方式能够保证数据的准确性，当上述两者中的一个传感器由于意外无法获得数据时，另一个传感器还能够获得数据，以完成整个控制过程，提升***可靠性。作为一种优选的数据处理方式，当压缩机排气孔的排气温度和压缩机壳顶温度之间的温差相差不到3℃范围内，以温度值相对较高的数值作为M的数值，也可以将两者取平均数作为M的数值。通过检测获得的温度M处于不同温度范围时，控制装置控制压缩机采用不同的方法进行工作，具体分为三个阶段。

(1)当t₁≤M≤t₂时

其中，t₁的取值为Z-2Δ₁-1，t₂的取值为Z-2Δ₂-1，t₁和t₂的单位均为℃，Z根据压缩机排气保护温度确定，通常情况下，Z为118℃。在本实施例中，优选t₁为103℃，t₂为107℃。

在此阶段中，压缩机的排气温度稍微高于正常工作状态，此时控制装置控制压缩机采用一级限频工作模式进行工作。在一级限频工作模式下，控制装置要控制压缩机的工作频率，不让压缩机的工作频率继续增加，此时空调制冷效果有所下降。

(2)当t₂＜M＜t₃时

其中，t₃的取值为Z，Z根据压缩机排气保护温度确定，优选为118℃。

如果压缩机排气孔的排气温度或壳顶温度继续上升至此阶段的温度范围内时，控制装置控制压缩机进行二级限频工作并禁止旁通阀开启。在二级限频工作模式下，控制装置控制压缩机降低其工作频率工作，另外，在此阶段下不能开启气旁通阀为压缩机吸气口进行升压操作。

在此，需要注意的是，对压缩机排气孔的排气温度和压缩机壳顶温度检测后采取的控制方法相比于根据压缩机工作时间长度确定的控制方法具有优先控制权。比如，当压力传感器检测到压缩机吸气口处的实时低压值X＜8℃，控制装置控制气旁通阀开启；同时，检测到压缩机的排气温度处于107℃＜M＜118℃范围内时，控制装置禁止气旁通阀开启时，此时，执行气旁通阀关闭的指令。

(3)当M≥t₃时

此阶段，压缩机的排气温度过高，意味着压缩机工作温度已经超出了正常范围，此时，控制装置需要控制压缩机赶紧停机。如果控制装置不及时控制压缩机停机，那么压缩机将会因工作温度过高而发生故障停机。即使压缩机没有因高温发生故障停机，也会因高温造成压缩机寿命缩短，降低压缩机工作可靠性。

第三阶段、T＞T₂

当T＞600s时，压缩机进入正常运行阶段，此时控制装置将采集到的压缩机吸气口的实时低压值X与储存于控制装置中的低压参数值Y₂进行比较，Y₂的取值为W+2Δ₄+1，单位：℃，Δ₄取值范围为1—2，本实施例中优选为4℃。

当X≤4℃时，控制装置控制气旁通阀开启，将压缩机排气口的气态冷媒输送至压缩机吸气口，提高压缩机吸气口处的压力值，防止低压保护状态出现。

当X＞4℃时，控制装置控制气旁通阀关闭，压缩机吸气口与排气口之间部连通。

低压参考值Y₁大于低压参考值Y₂，从而能够更有效防止低压保护状态出现，保证压缩机运行稳定性和可靠性。

如图3是使用本实施例中的控制方法进行控制下，压缩机的***运行图，图4是采用现有技术中的控制方法进行控制下，压缩机的***运行图。从两者对比可以看出，使用现有技术中的控制方法进行控制时，压缩机运行一段时间后会出现低压保护状态，但使用本实施例中的控制方法进行控制时，压缩机不会出现低压保护状态，压缩机整体运行正常。

另外，由于本申请中的控制方法根据压缩机运行时间长度不同，设置了两个低压参数值，不同阶段开启气旁通阀的判断标准不同，从而能够有效防止气旁通阀开启过度的现象出现。如果气旁通阀开启过度，那么就会有较多的经过压缩机增加的高压气态冷媒从压缩机排气口向压缩机吸气口流动，造成压缩机做了许多无用功，导致整机能效低，而本申请却能够有效避免这一现象产生。

实施例二

本实施例公开了一种热泵***，热泵***的冷媒流路上设置有压缩机，在压缩机的吸气管路和排气管路之间设置有旁通支路，在旁通支路上设置有气旁通阀，热泵***具有制热模式和制冷模式。本实施例中的热泵***采用实施例一中的控制方法进行控制，因此，本实施例中的热泵***具有更高的使用可靠性和安全性。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热泵***的控制方法，所述热泵***的冷媒流路上设置有压缩机，在所述压缩机的吸气管路和排气管路之间设置有旁通支路，在所述旁通支路上设置有气旁通阀，所述热泵***具有制热模式和制冷模式，其特征在于，所述控制方法包括：

在所述热泵***进行模式切换之后，检测压缩机吸气口的实时低压值X；

随着压缩机在模式切换之后的工作时间长度不同，采用不同的低压参数值Y作为判断标准与所述实时低压值X进行比较，若所述实时低压值X小于所述低压参数值Y，则控制所述气旁通阀开启；

若所述实时低压值X大于或等于所述低压参数值Y，则控制所述气旁通阀关闭。

2.根据权利要求1所述的热泵***的控制方法，其特征在于，在所述热泵***进行模式切换后并继续工作预定时间T₁后，检测压缩机吸气口的实时低压值X。

3.根据权利要求1或2所述的热泵***的控制方法，其特征在于，所述压缩机的工作时间为T，

当0＜T＜T₁时，不检测压缩机吸气口的实时低压值X；

当T₁≤T≤T₂时，作为判断标准的低压参考值为Y₁，对压缩机吸气口的实时低压值X进行检测，判断所述实时低压值X是否小于低压参数值Y₁，若是，则气旁通阀开启，若否，则气旁通阀关闭；

当T＞T₂时，作为判断标准的低压参考值为Y₂，对压缩机吸气口的实时低压值X进行检测，判断所述实时低压值X是否小于低压参数值Y₂，若是，则气旁通阀开启，若否，则气旁通阀关闭；

其中，Y₁大于Y₂。

4.根据权利要求3所述的热泵***的控制方法，其特征在于，当T₁≤T≤T₂时，对压缩机的排气温度M进行检测，根据所述排气温度M的情况对所述压缩机进行控制。

5.根据权利要求4所述的热泵***的控制方法，其特征在于，所述排气温度M通过检测压缩机的排气孔的温度和/或压缩机壳顶的温度获得。

6.根据权利要求4所述的热泵***的控制方法，其特征在于，

当t₁≤M≤t₂时，控制压缩机进行限频工作；

当t₂＜M＜t₃时，控制压缩机进行降频工作并禁止气旁通阀开启；

当M≥t₃时，控制压缩机停机。

7.根据权利要求6所述的热泵***的控制方法，其特征在于，

当实时低压值X小于所述低压参数值Y₁时，且压缩机的排气温度t₂＜M＜t₃时，所述气旁通阀关闭。

8.根据权利要求6所述的热泵***的控制方法，其特征在于，所述t₁的取值为Z-2Δ₁-1，单位：℃，Δ₁的取值范围为6—8，和/或，

所述t₂的取值为Z-2Δ₂-1，单位：℃，Δ₂的取值范围为4—5，和/或，

所述t₃的取值为Z，Z根据压缩机排气保护温度确定。

9.根据权利要求3所述的热泵***的控制方法，其特征在于，所述T₁的取值范围为90—150s，和/或，

所述T₂的取值范围为450—750s和/或，

所述Y₁的取值为W+2Δ₃+1，单位：℃，Δ₃的取值范围为3—5；和/或，

所述Y₂的取值为W+2Δ₄+1，单位：℃，Δ₄取值范围为1—2；

其中，W为压缩机的***低压保护值。

10.一种热泵***，所述热泵***的冷媒流路上设置有压缩机，在所述压缩机的吸气管路和排气管路之间设置有旁通支路，在所述旁通支路上设置有气旁通阀，所述热泵***具有制热模式和制冷模式，其特征在于，所述热泵***采用如权利要求1至9任一项所述的热泵***的控制方法进行控制。