CN109579357B - 一种具有高效热回收的多联机热泵***及控制方法 - Google Patents

一种具有高效热回收的多联机热泵***及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明所提供的一种具有高效热回收的多联机热泵***及控制方法，包括蒸发器、冷凝器、第一变频压缩机、第二变频压缩机、四通阀、多联室内机组、室外换热器、水箱、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀，上述部件构成了***的板式热回收模块和热泵热回收模块，实现了在热泵***制冷过程中，不仅将热泵制冷中的热量有效用于加热水实现热回收，还使热水***可在不同室温下稳定加热，具有节约能耗、结构简单可靠，方便维护等优点。

Description

一种具有高效热回收的多联机热泵***及控制方法
技术领域
本发明涉及热泵***的技术领域，尤其是指一种具有高效热回收的多联机热泵***及控制方法。
背景技术
多联机热泵***由于其灵活的控制方法和简单的安装方式被人们所广泛使用，但在其独立制冷时，由于整个过程中的制热量直接通过置于室外的室外机排向外界，这样，不仅增加了室外风机的能耗，还使制冷产生的热量直接排出以造成能源浪费，现有通过将热水***直接并联或串联连接于热泵***中，利用热泵***制冷过程中产生的热量可在热水***中经换热器加热以制取热水，但此缺点有：一是热泵***会根据室外环境温度而改变内部冷凝剂流量，而水热***与热泵***直接连接会受到冷凝压力的限制，导致制取的热水温度不高，不能满足人们的使用需求；二是由于热泵***与热水***工况差异大，使制取时升速较慢，需对两者进行有效整合以使在不同的室外温度下都能快速制出满足人们要求的热水温度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有高效热回收的多联机热泵***及控制方法。
为了实现上述的目的，本发明所提供的一种具有高效热回收的多联机热泵***，包括蒸发器、冷凝器、第一变频压缩机、第二变频压缩机、四通阀、多联室内机组、室外换热器，其中，所述四通阀的四个接口A、B、C、D分别与第二变频压缩机的输出端、室外换热器的一端、第二变频压缩机的输入端R2及多联室内机组的一端相通，所述室外换热器的另一端与多联室内机组的另一端相通；所述蒸发器内设置可热交换的第一流路和第二流路；还包括有水箱、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀，其中，在所述水箱的外部通过预设有的换热管分别连接水箱的输出口和输入口，并且所述换热管循环穿过冷凝器，所述第一电磁阀的两端分别与第二变频压缩机的输出端及四通阀的接口A相通；上述部件构成了***的板式热回收模块和热泵热回收模块；
-所述板式热回收模块流路组成：所述第二电磁阀的两端分别与第二变频压缩机输出端及冷凝器的一端相通，所述第三电磁阀的两端分别与四通阀的接口A及冷凝器的另一端相通；
-所述热泵热回收模块流路组成：所述第一变频压缩机的输出端与冷凝器的一端相通，所述蒸发器的第一流路两端分别与第一变频压缩机的输入端及冷凝器相通，所述蒸发器的第二流路两端分别与第四电磁阀及第五电磁阀相通，所述第四电磁阀与第二变频压缩机输出端相通，所述第五电磁阀与四通阀的接口A相通；
进一步，还包括油分离器，其中，所述油分离器的一端与所述第二变频压缩机的输出端口相通，所述油分离器的另一端分别与第一电磁阀、第二电磁阀及第四电磁阀相通。
进一步，还包括气液分离器，其中，所述气液分离器设置于所述第二变频压缩机的输入端R2与四通阀的接口C之间。
进一步，还包括一设于室外换热器及多联室内机组间的过冷器，其中，所述过冷器包括E、F、G、H四个接口，所述过冷器的接口E和接口G分别与所述室外换热器的一端及多联室内机组的一端相通，所述过冷器的接口F和接口H分别与过冷器的接口G和第二变频压缩机的输入端R1相通，所述过冷器的接口F与接口G间设有第二电子膨胀阀。
进一步，所述室外换热器与所述过冷器的接口E间设有第三电子膨胀阀。
进一步，还包括有设于水箱内且用于实时监测水温的第一温度检测器及设于室外用于实时监测室外温度的第二温度检测器。
一种具有高效热回收的多联机热泵***控制方法，定义所述第一温度检测器实时监测水温为实时温度T1，所需的水温为设定温度T1s，所述第二温度检测器实时监测室外室温为实时温度T2，所需的室外温度为设定温度T2s，其中，***根据实时温度T1与设定温度T1s之间的大小，实时温度T2与设定温度T2s之间的大小，相应的启动板式热回收模块或热泵热回收模块进行工作；
热泵制热模式：当设定温度T1s大于实时温度T1时，若设定温度T2s大于实时温度T2，则关闭第一电磁阀、第二电磁阀及第三电磁阀，开启第四电磁阀及第五电磁阀，***启动热泵热回收模块开始制热工作；
板式制热模式：当设定温度T1s大于实时温度T1时，若设定温度T2s小于实时温度T2，则关闭第一电磁阀、第四电磁阀及第五电磁阀，开启第二电磁阀及第三电磁阀，***启动板式热回收模块开始制热工作；
关闭制热模式：当设定温度Ts与实时温度T的差值小于或等于0°时，开启第一电磁阀、第三电磁阀及第五电磁阀，关闭第二电磁阀及第四电磁阀，***停止启动板式热回收模块或热泵热回收模块。
进一步，***在处于热泵制热模式下，根据实时温度T1与预设温度T1s的差值大小，所述第一变频压缩机及第二变频压缩机的工作频率呈逐级递减/递增变化。
本发明采用上述的方案，其有益效果在于：本发明通过在热水***与热泵***间设置多个电磁阀以交替通断成不同的加热模式，实现了在热泵***制冷过程中，不仅将热泵制冷中的热量有效用于加热水实现热回收，还使热水***可在不同室温下稳定加热，具有节约能耗、结构简单可靠，方便维护等优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的控制流程图。
其中，1-第一电磁阀，2-第二电磁阀，3-第三电磁阀，4-第四电磁阀，5-第五电磁阀，6-水泵，7-第一变频压缩机，8-第一电子膨胀阀，9-蒸发器，10-冷凝器，11-水箱，12-第二变频压缩机，13-油分离器，14-四通阀，15-室外换热器，16-第三电子膨胀阀，17-第二电子膨胀阀，18-过冷器，19-室内换热器，20-气液分离器，21-第一温度检测器，22-第二温度检测器，23-电磁阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图1，在本实施例中，一种具有高效热回收的多联机热泵***，主要包括蒸发器9、冷凝器10、水箱11、水泵6、第一变频压缩机7、第二变频压缩机12、四通阀14、多联室内机组、过冷器18、室外换热器15、油分离器13、气液分离器20、第一电磁阀1、第二电磁阀2、第三电磁阀3、第四电磁阀4及第五电磁阀5，其中，在本实施例中，四通阀14包括A、B、C、D四个接口，过冷器18包括E、F、G、H四个接口，多联室内机组由多个室内换热器19并联连接（在本实施例中室内换热器19的数目为三个，此外，室内换热器19数目可根据实际需要而定），具体的，第二变频压缩机12输出端与四通阀14的接口A相通，油分离器13设于第二变频压缩机12与四通阀14间，即，油分离器13的两端分别与第二变频压缩机12的输出端及四通阀14的接口A相通连接，室外换热器15的两端分别与四通阀14的接口B及任一室内换热器19的一端相通，其中，过冷器18设于室外换热器15与任一室内换热器19间，所述过冷器18的接口E和接口G分别与室外换热器15的一端及任一室内换热器19的一端相通，所述过冷器18的接口F和接口H分别和过冷器18的接口G和第二变频压缩机12的输入端R1相通，进一步，室外换热器15与过冷器18的接口E间设有第三电子膨胀阀16，过冷器18的接口F与接口G间设有第二电子膨胀阀17，通过设置电子膨胀阀的开度用以调节过冷度并对管路内冷媒起节流降压的作用（过冷器18及电子膨胀阀为本领域常用部件，技术人员可通过相关技术手册获知，在此不对其原理进行赘述），任一室内换热器19的另一端与四通阀14的接口D相通，此外，气液分离器20的两端分别与四通阀14的接口C及第二变频压缩机12的输入端R2相通，进一步，在本实施例中，过冷器18的接口H与第二变频压缩机12的输入端R1间设有电磁阀23，当开启电磁阀23时，冷媒经第二变频压缩机12输出端、油分离器13、四通阀14、室外换热器15、过冷器18的接口E和接口G、第二电子膨胀阀17、过冷器18的接口F和接口H及第二变频压缩机12输入端R1以构成热泵***的增焓流路，通过增设辅助增焓流路以使部分冷媒在制冷循环过程中可直接进入第二变频压缩机12进行补液或补气，可增强热泵***循环的循环量及可持续性；此外，在本实施例中，第一电磁阀1两端分别与第二变频压缩机12的输出端及四通阀14的接口A相通（由于油分离器13在第二变频压缩机12与四通阀14间，即，第一电磁阀1的两端分别与油分离器13及四通阀14的接口A相通），通过第一电磁阀1的开闭以控制连通或阻断经第二变频压缩机12输出端的冷媒是否进入四通阀的接口A处；
进一步，在本实施例中，所述蒸发器9内设置可热交换的第一流路和第二流路，水箱11的外部通过预设有的换热管分别连接水箱11的输出口和输入口，所述水箱11输出口处设置有水泵6，其中，换热管穿过冷凝器10，通过水泵6将水箱11内的水抽取至换热管，并在冷凝器10内加热后流回至水箱11中从而得到所需热水，上述部件构成***的板式热回收模块和热泵热回收模块，在本实施例中，板式热回收模块流路组成为：第二电磁阀2的两端分别与第二变频压缩机12输出端及冷凝器10的一端相通（由于油分离器13连接于第二变频压缩机12输出端上，因此实质上第二电磁阀2的两端分别与油分离器13及冷凝器10的一端相通），所述第三电磁阀3的两端分别与四通阀14的接口A及冷凝器10的另一端相通；
此外，热泵热回收模块流路组成为：第一变频压缩机7的输出端与冷凝器10的一端相通，蒸发器9的第一流路两端分别与第一变频压缩机7的输入端及冷凝器10相通，蒸发器9的第二流路两端分别与第四电磁阀4及第五电磁阀5相通，第四电磁阀4与第二变频压缩机12输出端相通（由于油分离器13连接于第二变频压缩机12输出端上，因此实质上第四电磁阀4与油分离器13相通），第五电磁阀5与四通阀14的接口A相通；进一步，在冷凝器10与蒸发器9间设有用于给冷媒节流降压的第一电子膨胀阀8。
上述板式热回收模块和热泵热回收模块组成本实施例***中的热泵制热模式、板式制热模式及关闭制热模式，此外，在本实施例中还包括有设于水箱11内且用于实时监测水温的第一温度检测器21，设于室外且用于实时监测室外温度的第二温度检测器22，其中，定义所述第一温度检测器21实时监测水温为实时温度T1，所需的水温为设定温度T1s，定义所述第二温度检测器22实时监测室外温度为实时温度T2，所需的室外温度为设定温度T2s，其中，***根据实时温度T1与设定温度T1s之间的大小比较，实时温度T2与设定温度T2s之间的大小比较，相应的启动板式热回收模块或热泵热回收模块进行工作，为便于技术人员对本实施例的理解，下面结合具体事例来对本实施例进行说明：
如图2所示，当设定温度T1s大于实时温度T1时，若设定温度T2s大于实时温度T2（即，T2＜T2s时，若T1＜T1s），此时由于热泵制冷冷媒流量（压力）较小，***启动热泵热回收模块开始制热工作；关闭第一电磁阀1、第二电磁阀2及第三电磁阀3，开启第四电磁阀4、第五电磁阀5及水泵6，其工作方式为：经第一变频压缩机7的呈高温高压的冷媒流经冷凝器10时进行冷凝放热以对冷凝器10内换热管中的水进行加热（加热后的水通过换热管返回水箱11中），接着冷凝呈液态的冷媒经电子膨胀阀8节流降压后经蒸发器9的第一流路蒸发呈气态并流回至变频压缩机7输入端，以此循环制热，经第二变频压缩机12输出端的呈高温高压的冷媒通过油分离器13油气分离后经第四电磁阀4流入蒸发器9的第二流路进行放热降温并与热泵热回收模块中流至蒸发器9内第一流路的冷媒进行热交换，即利用热泵热回收模块中冷媒在蒸发器9中吸收热泵***制冷的冷媒的热量，从而提高了热泵热回收模块冷媒循环量和第一变频压缩机7的冷媒过热度、降低压缩比，进而提高了第一变频压缩机7制热量和能效比，冷媒从蒸发器9的第二流路流至第五电磁阀5后流向四通阀14的接口A，接着冷媒流至室外换热器15进行冷凝放热呈液态后经第三电子膨胀阀16节流降压后，冷媒经过冷器18的接口E及接口G进入室内换热器19进行蒸发制冷，呈气态的冷媒经四通阀的接口D和接口C及过气液分离器20气液分离后流至第二变频压缩机12的输入端R2，通过上述循环从而实现热泵制热模式的制热工作，直至温差（T1s-T1）小于或等于0℃；
进一步，根据实时温度T1与预设温度T1s的差值大小（即，T1s- T1），调整使第一变频压缩机7及第二变频压缩机12的工作频率呈逐级递减或递增变化，如，当5＜T1s- T1≤10℃时，此时调整在第一变频压缩机7及第二变频压缩机12的原频率上增大1级；当T1s- T1＞10℃时，此时将第一变频压缩机7频率调整至最大，第二变频压缩机12在原频率上增大1级，若T1s -T1＜5℃时，此时调整变频压缩机7在原频率上减1级，第二变频压缩机12在原频率上减1级；
当设定温度T1s大于实时温度T1时，若设定温度T2s小于实时温度T2（即，T2≥T2s时，若T1＜T1s），此时由于热泵制冷冷媒流量（压力）较大，***启动板式热回收模块开始制热工作；关闭第一电磁阀1、第四电磁阀4及第五电磁阀5，开启第二电磁阀2及第三电磁阀3及水泵6，其工作方式为：经第二变频压缩机12输出端的呈高温高压的冷媒通过油分离器13油气分离后经第二电磁阀2流入冷凝器10时进行冷凝放热以对冷凝器10内流经换热管中的水进行加热（加热后的水通过换热管返回水箱11中），接着冷凝呈液态的冷媒经第三电磁阀3流至四通阀14的接口A，接着冷媒流至室外换热器15进行冷凝放热呈气态后经第三电子膨胀阀16节流降压后，冷媒通过过冷器18的接口E及接口G进入室内换热器19进行蒸发制冷，呈气态的冷媒经四通阀14的接口D和接口C及过气液分离器20气液分离后流至第二变频压缩机12的输入端R2，通过上述循环从而实现板式制热模式的制热工作，直至温差（T1s-T1）小于或等于0℃。
当设定温度Ts与实时温度T的差值小于或等于0°时（即，T1s-T1≤0℃），此时为关闭制热模式，***停止启动板式热回收模块或热泵热回收模块，开启第一电磁阀1、第三电磁阀3及第五电磁阀5，关闭第二电磁阀2及第四电磁阀4，热泵***工作方式为：经第二变频压缩机12输出端的呈高温高压的冷媒通过油分离器13油气分离后经第一电磁阀1流入四通阀14的接口A，接着冷媒流至室外换热器15进行冷凝放热呈气态后经第三电子膨胀阀16节流降压后，冷媒通过过冷器18的接口E及接口G进入室内换热器19进行蒸发制冷，呈气态的冷媒经四通阀14的接口D和接口C及过气液分离器20气液分离后流至第二变频压缩机12的输入端R2，以此循环完成***制冷。
以上所述之实施例仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出更多可能的变动和润饰，或修改均为本发明的等效实施例。故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之思路所作的等同等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种具有高效热回收的多联机热泵***的控制方法，多联机热泵***包括板式热回收模块和热泵热回收模块；
板式热回收模块流路组成：第二电磁阀（2）的两端分别与第二变频压缩机（12）输出端及冷凝器（10）的一端相通，第三电磁阀（3）的两端分别与四通阀（14）的接口A及冷凝器（10）的另一端相通；
热泵热回收模块流路组成：第一变频压缩机（7）的输出端与冷凝器（10）的一端相通，蒸发器（9）的第一流路两端分别与第一变频压缩机（7）的输入端及冷凝器（10）相通，蒸发器（9）的第二流路两端分别与第四电磁阀（4）及第五电磁阀（5）相通，第四电磁阀（4）与第二变频压缩机（12）输出端相通，第五电磁阀（5）与四通阀（14）的接口A相通；
包括有水箱（11）、设于水箱（11）内且用于实时监测水温的第一温度检测器（21）以及设于室外用于实时监测室外温度的第二温度检测器（22），在水箱（11）的外部通过预设有的换热管分别连接水箱（11）的输出口和输入口，并且换热管循环穿过冷凝器（10）；
其特征在于：定义所述第一温度检测器（21）实时监测水温为实时温度T1，所需的水温为设定温度T1s，所述第二温度检测器（22）实时监测室外室温为实时温度T2，所需的室外温度为设定温度T2s，其中，***根据实时温度T1与设定温度T1s之间的大小比较，实时温度T2与设定温度T2s之间的大小比较，相应的启动板式热回收模块或热泵热回收模块进行工作；
热泵制热模式：当设定温度T1s大于实时温度T1时，若设定温度T2s大于实时温度T2，则关闭第一电磁阀（1）、第二电磁阀（2）及第三电磁阀（3），开启第四电磁阀（4）及第五电磁阀（5），***启动热泵热回收模块开始制热工作；
板式制热模式：当设定温度T1s大于实时温度T1时，若设定温度T2s小于实时温度T2，则关闭第一电磁阀（1）、第四电磁阀（4）及第五电磁阀（5），开启第二电磁阀（2）及第三电磁阀（3），***启动板式热回收模块开始制热工作；
关闭制热模式：当设定温度Ts与实时温度T1的差值小于或等于0℃时，开启第一电磁阀（1）、第三电磁阀（3）及第五电磁阀（5），关闭第二电磁阀（2）及第四电磁阀（4），***停止启动板式热回收模块或热泵热回收模块。
2.根据权利要求1所述的一种具有高效热回收的多联机热泵***的控制方法，其特征在于：***在处于热泵制热模式下，根据实时温度T1与预设温度T1s的差值大小，所述第一变频压缩机（7）的工作频率呈逐级递减/递增变化、第二变频压缩机（12）的工作频率呈逐级递减/递增变化。
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