CN111288677A - 一种空气源热泵***及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种空气源热泵***及其控制方法，所述***包括通过管道依次串联构成回路的压缩机、水侧换热器、闪蒸罐以及蒸发器，其中，在连接所述水侧换热器与闪蒸罐之间的管道上设置有第一电子膨胀阀，在连接闪蒸罐与蒸发器之间的管道上设置有第二电子膨胀阀，所述压缩机和闪蒸罐之间通过另一管道直接连通，在直接连通压缩机和闪蒸罐的管道上设置有增焓电磁阀。本发明通过获取压缩机的排气过热度△Td，并根据排气过热度△Td的大小对所述第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀的开度进行相应的调整，可使空气源热泵***在精准的控制中高效运行，并保证所述空气源热泵***能够适用于各种极端工况或出现异常的情况。

Description

一种空气源热泵***及其控制方法
技术领域
本发明涉及空气源热泵领域，尤其涉及一种空气源热泵***及其控制方法。
背景技术
空气源热泵受欢迎的原因，主要有以下几点：①空气源热泵能适用更低的环温运行，部分厂家甚至宣传其研发的机组能在环温低于-30℃工况下平稳运行；②空气源热泵能够降低机组的排气温度，增大机组的制热能效，为国家节省更多的能源。
空气源热泵的冷媒循环根据中间冷却方式的不同，分为中间完全冷却制热循环和中间不完全冷却制热循环。补气增焓***设计的可靠性关系到整机能否长期可靠运行，同时也关系到在采暖季期间用户的使用方便度，因此，对于补气增焓***的阀件控制显得尤为重要。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种空气源热泵***及其控制方法，旨在解决现有热泵***适用性差、运行可靠性较差以及运行效率低的问题。
本发明的技术方案如下：
一种空气源热泵***，其包括通过管道依次串联构成回路的压缩机、水侧换热器、闪蒸罐以及蒸发器，其中，在连接所述水侧换热器与闪蒸罐之间的管道上设置有第一电子膨胀阀，在连接闪蒸罐与蒸发器之间的管道上设置有第二电子膨胀阀，所述压缩机和闪蒸罐之间通过另一管道直接连通，在直接连通压缩机和闪蒸罐的管道上设置有增焓电磁阀。
所述的空气源热泵***，其中，所述压缩机与水侧换热器之间的管道上设置有一四通阀，所述四通阀的第一接口与所述压缩机的排气口连接，所述四通阀的第二接口与所述水侧换热器连接，所述四通阀的第三接口与所述压缩机的吸气口连接，所述四通阀的第四接口与所述蒸发器连接；所述第三接口与所述压缩机的吸气口之间通过气液分离器连接。
所述的空气源热泵***，其中，所述闪蒸罐上设置有进液口、补气出口和出液口，所述水侧换热器通过管道与所述闪蒸罐上的进液口连通，所述蒸发器通过管道与所述闪蒸罐上的出液口连通，所述闪蒸罐上的补气出口通过管道与所述压缩机底部的增焓口连通。
所述的空气源热泵***，其中，所述气液分离器连接所述第三接口的管道上，以及所述压缩机的排气口连接所述第一接口的管道上均设置有温度传感器。
所述的空气源热泵***，其中，所述水侧换热器上设置有进水口和出水口，且连接所述出水口的管道上设置有水流开关和安全阀。
所述空气源热泵***的控制方法，其中，包括步骤：
对压缩机的排气温度Td进行实时检测并实时计算压缩机的排气过热度△Td；
根据排气过热度△Td的大小对所述第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀的开度进行相应的调整，使空气源热泵***在精准的控制中高效运行。
所述空气源热泵***的控制方法，其中，所述步骤根据排气过热度△Td的大小对所述第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀的开度进行相应的调整，使空气源热泵***在精准的控制中高效运行，具体包括：
当所述排气过热度△Td的大小分布在第一目标区间时，则根据目标过冷度△Tsc调整第一电子膨胀阀的开度，根据吸气目标过热度△Ts调整第二电子膨胀阀的开度。
所述空气源热泵***的控制方法，其中，所述步骤根据排气过热度△Td的大小对所述第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀的开度进行相应的调整，使空气源热泵***在精准的控制中高效运行，具体还包括：
当所述排气过热度△Td的大小分布在第二目标区间时，则将目标过冷度修正到△Tsc-a，将吸气目标过热度△Ts修正到△Ts-b，其中，a为过冷度调整常数，b过热度调整常数，所述第二目标区间的最小值大于第一目标区间的最大值；
根据修正后的目标过冷度△Tsc-a调整第一电子膨胀阀的开度，根据修正后的吸气目标过热度△Ts-b调整第二电子膨胀阀的开度。
所述空气源热泵***的控制方法，其中，所述步骤根据排气过热度△Td的大小对所述第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀的开度进行相应的调整，使空气源热泵***在精准的控制中高效运行，具体还包括：
当所述排气过热度△Td的大小分布在第三目标区间时，则将第一电子膨胀阀的开度上调△B1，将第二电子膨胀阀的开度上调△B2，其中，第三目标区间的最小值大于第二目标区间的最大值，所述△B1和△B2均为调整步数常数。
所述空气源热泵***的控制方法，其中，所述步骤对压缩机的排气温度Td进行实时检测并实时计算压缩机的排气过热度△Td，之前还包括：
当检测到所述空气源热泵***制热运行时，则按时序将所述第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀均调整到初始开度，并开启所述增焓电子阀。
有益效果：本发明提供了一种空气源热泵***的控制方法，通过对压缩机的排气温度Td进行实时检测并实时计算压缩机的排气过热度△Td；根据排气过热度△Td的大小对所述第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀的开度进行相应的调整，使空气源热泵***在精准的控制中高效运行。通过本发明提供的控制方法能够保证空气源热泵***高效且可靠地运行，并且能够适用于各种极端工况或出现异常的情况。
附图说明
图1为本发明一种空气源热泵***较佳实施例的结构示意图。
图2为本发明一种空气源热泵***的控制方法较佳实施例的流程图。
具体实施方式
本发明提供一种空气源热泵***及其控制方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，图1为本发明提供的一种空气源热泵***的较佳实施例的结构示意图，如图所示，所述空气源热泵***包括通过管道依次串联构成回路的压缩机100、水侧换热器200、闪蒸罐300以及蒸发器400，其中，在连接所述水侧换热器200与闪蒸罐300之间的管道上设置有第一电子膨胀阀250，在连接闪蒸罐300与蒸发器400之间的管道上设置有第二电子膨胀阀350，所述压缩机100和闪蒸罐300之间通过另一管道直接连通，在直接连通压缩机100和闪蒸罐300的管道上设置有增焓电磁阀500。
本实施例提供的所述空气源热泵***可在较低的环温下运行，当所述空气源热泵***制热运行时，所述空气源热泵***用于为用户提供热源，将所述水侧换热器200置于室内侧，所述蒸发器400置于室外侧，且所述水箱换热器200上设置有进水口201和出水口202，当所述压缩机100启动后，开启所述增焓电磁阀500，从所述压缩机100出来的高温气态冷媒进入到所述水侧换热器200进行冷凝，从所述水侧换热器200冷凝后出来的冷媒经过所述第一电子膨胀阀250进行1级节流后进入到闪蒸罐300中，从所述闪蒸罐300中出来的冷媒经过所述第二电子膨胀阀350进行2级节流后，再进入到蒸发器400蒸发后返回到压缩机100，如此循环形成冷媒回路；所述水侧换热器200将高温气态冷媒转化为液态冷媒时散发热量，从而将进入所述水侧换热器200的常温水置换为热水，供用户使用。
优选的，本实施例中，所述连接出水口202的管道上还设置有水流开关203和安全阀204。
在一种优选的实施方式中，在直接连通压缩机100和闪蒸罐300的管道上设置有增焓电磁阀500，通过调节所述增焓电磁阀500的开度大小，来调节所述闪蒸罐300向所述压缩机100补气量的大小，使压缩机增焓口的补气量始终控制在合理范围内，从而使空气源热泵***在精准的控制中高效运行。
在一种优选的实施方式中，所述闪蒸罐300上设置有进液口301、补气出口302和出液口303，所述水侧换热器200通过管道与所述闪蒸罐上的进液口301连通，所述蒸发器400通过管道与所述闪蒸罐上的出液口303连通，所述闪蒸罐上的补气出口302通过管道与所述压缩机底部的增焓口101连通。所述水侧换热器200与所述进液口301连接的管路上设置有第一电子膨胀阀250，通过调整所述第一电子膨胀阀250的开度大小，可以调整从所述水侧换热器200进入所述闪蒸管300的冷媒流量，从而对所述空气源热泵***的过冷度进行调节，使所述空气源热泵***的过冷度达到预设目标过冷度；所述蒸发器400与所述闪蒸罐300上的出液口连接的管路上设置有第二电子膨胀阀350，通过调整所述第二电子膨胀阀350的开度大小，可以调整从所述闪蒸罐300进入所述蒸发器400的冷媒流量，从而对空气源热泵***的吸气过热度进行调节，所述空气源热泵***的吸气过热度达到吸气目标过热度。本发明通过对第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀的调节以实现对空气源热泵***的过冷度和吸气目标过热度进行调节，以使所述压缩机100在稳定状态下工作，尽量减小所述压缩机100的吸气时携带的液体回流，从而提升所述压缩机100运行的可靠性。
在一种优选的实施方式中，所述连接压缩机100与蒸发器400的管道上设置有一四通阀600，所述四通阀600的第一接口（D接口）与所述压缩机100的排气口102连接，所述四通阀600的第二接口（C接口）与所述水侧换热器200连接，所述四通阀600的第三接口（S接口）与所述压缩机100的吸气口103连接，所述四通阀600的第四接口（E接口）与所述蒸发器400连接；所述第三接口（S接口）与所述吸气口103之间通过气液分离器700连接。所述压缩机的吸气口以及排气口上均设置有温度传感器800，所述温度传感器800分别用于检测冷媒进入气液分离器700时的进管温度以及冷媒离开压缩机时的温度。
在一种优选的实施方式中，在连接水侧换热器200和第一电子膨胀阀250之间的管道上还设置有一平衡器900。
进一步地，本发明还提供一种如上所述空气源热泵***的控制方法，如图2所示，其中，包括步骤：
S10、对压缩机的排气温度Td进行实时检测并实时计算压缩机的排气过热度△Td；
S20、根据排气过热度△Td的大小对所述第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀的开度进行相应的调整，使空气源热泵***在精准的控制中高效运行。
具体来讲，对所述空气源热泵***进行检测，当检测到所述空气源热泵***启动制热运行模式时，则按时序将所述第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀均调整到初始开度，并开启所述增焓电子阀；然后根据实时计算得到的压缩机排气过热度△Td的大小对所述第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀的开度进行相应的调整，使得空气源热泵***在精准的控制中高效、安全可靠、并长期地运行。
在一种优选的实施方式中，所述步骤S20、根据排气过热度△Td的大小对所述第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀的开度进行相应的调整，使空气源热泵***在精准的控制中高效运行，具体包括：当所述排气过热度△Td的大小分布在第一目标区间时，则根据目标过冷度△Tsc调整第一电子膨胀阀的开度，根据吸气目标过热度△Ts调整第二电子膨胀阀的开度。本实施例通过对第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀的调节可实现对空气源热泵***的过冷度和吸气目标过热度进行调节，以使所述压缩机100在稳定状态下工作，尽量减小所述压缩机100吸气时携带的液体回流，提升所述压缩机100运行的可靠性，从而提升空气源热泵***的运行高效性、以及运行安全可靠性。
优选的，当所述排气过热度△Td的大小分布在第二目标区间时，则将目标过冷度修正到△Tsc-a，将吸气目标过热度△Ts修正到△Ts-b，其中，a为过冷度调整常数，b过热度调整常数，所述第二目标区间的最小值大于第一目标区间的最大值；根据修正后的目标过冷度△Tsc-a调整第一电子膨胀阀的开度，根据修正后的吸气目标过热度△Ts-b调整第二电子膨胀阀的开度。
更优选的，当所述排气过热度△Td的大小分布在第三目标区间时，则将第一电子膨胀阀的开度上调△B1，将第二电子膨胀阀的开度上调△B2，其中，第三目标区间的最小值大于第二目标区间的最大值，所述△B1和△B2均为调整步数常数。
本发明提供的空气源热泵***的控制方法简单、易实现，通过所述控制方法能够保证空气源热泵***高效、可靠地运行，且对各种极端工况和异常情况均具有很好的适用性。
综上所述，本发明提供了一种空气源热泵***及其控制方法，所述***包括通过管道依次串联构成回路的压缩机、水侧换热器、闪蒸罐以及蒸发器，其中，在连接所述水侧换热器与闪蒸罐之间的管道上设置有第一电子膨胀阀，在连接闪蒸罐与蒸发器之间的管道上设置有第二电子膨胀阀，所述压缩机和闪蒸罐之间通过另一管道直接连通，在直接连通压缩机和闪蒸罐的管道上设置有增焓电磁阀。本发明通过对压缩机的排气温度Td进行实时检测并实时计算压缩机的排气过热度△Td，并根据排气过热度△Td的大小对所述第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀的开度进行相应的调整，可使空气源热泵***在精准的控制中高效运行。通过本发明提供的控制方法能够保证空气源热泵***高效且可靠地运行，并且能够适用于各种极端工况或出现异常的情况。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种空气源热泵***，其包括通过管道依次串联构成回路的压缩机、水侧换热器、闪蒸罐以及蒸发器，其特征在于，在连接所述水侧换热器与闪蒸罐之间的管道上设置有第一电子膨胀阀，在连接闪蒸罐与蒸发器之间的管道上设置有第二电子膨胀阀，所述压缩机和闪蒸罐之间通过另一管道直接连通，在直接连通压缩机和闪蒸罐的管道上设置有增焓电磁阀。
2.根据权利要求1所述的空气源热泵***，其特征在于，所述连接压缩机与蒸发器的管道上设置有一四通阀，所述四通阀的第一接口与所述压缩机的排气口连接，所述四通阀的第二接口与所述水侧换热器连接，所述四通阀的第三接口与所述压缩机的吸气口连接，所述四通阀的第四接口与所述蒸发器连接；所述第三接口与所述压缩机的吸气口之间通过气液分离器连接。
3.根据权利要求1所述的空气源热泵***，其特征在于，所述闪蒸罐上设置有进液口、补气出口和出液口，所述水侧换热器通过管道与所述闪蒸罐上的进液口连通，所述蒸发器通过管道与所述闪蒸罐上的出液口连通，所述闪蒸罐上的补气出口通过管道与所述压缩机底部的增焓口连通。
4.根据权利要求2所述的空气源热泵***，其特征在于，所述气液分离器连接所述第三接口的管道上，以及所述压缩机的排气口连接所述第一接口的管道上均设置有温度传感器。
5.根据权利要求1所述的空气源热泵***，其特征在于，所述水侧换热器上设置有进水口和出水口，且连接所述出水口的管道上设置有水流开关和安全阀。
6.一种如权利要求1-5任一所述空气源热泵***的控制方法，其特征在于，包括步骤：
对压缩机的排气温度Td进行实时检测并实时计算压缩机的排气过热度△Td；
根据排气过热度△Td的大小对所述第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀的开度进行相应的调整，使空气源热泵***在精准的控制中高效运行。
7.根据权利要求6所述空气源热泵***的控制方法，其特征在于，所述步骤根据排气过热度△Td的大小对所述第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀的开度进行相应的调整，使空气源热泵***在精准的控制中高效运行，具体包括：
当所述排气过热度△Td的大小分布在第一目标区间时，则根据目标过冷度△Tsc调整第一电子膨胀阀的开度，根据吸气目标过热度△Ts调整第二电子膨胀阀的开度。
8.根据权利要求7所述空气源热泵***的控制方法，其特征在于，所述步骤根据排气过热度△Td的大小对所述第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀的开度进行相应的调整，使空气源热泵***在精准的控制中高效运行，具体还包括：
当所述排气过热度△Td的大小分布在第二目标区间时，则将目标过冷度修正到△Tsc-a，将吸气目标过热度△Ts修正到△Ts-b，其中，a为过冷度调整常数，b过热度调整常数，所述第二目标区间的最小值大于第一目标区间的最大值；
根据修正后的目标过冷度△Tsc-a调整第一电子膨胀阀的开度，根据修正后的吸气目标过热度△Ts-b调整第二电子膨胀阀的开度。
9.根据权利要求8所述空气源热泵***的控制方法，其特征在于，所述步骤根据排气过热度△Td的大小对所述第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀的开度进行相应的调整，使空气源热泵***在精准的控制中高效运行，具体还包括：
当所述排气过热度△Td的大小分布在第三目标区间时，则将第一电子膨胀阀的开度上调△B1，将第二电子膨胀阀的开度上调△B2，其中，第三目标区间的最小值大于第二目标区间的最大值，所述△B1和△B2均为调整步数常数。
10.根据权利要求6所述空气源热泵***的控制方法，其特征在于，所述步骤对压缩机的排气温度Td进行实时检测并实时计算压缩机的排气过热度△Td，之前还包括：
当检测到所述空气源热泵***制热运行时，则按时序将所述第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀均调整到初始开度，并开启所述增焓电子阀。
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