CN113757843B - 一种适用于空气源的热泵机组及其制热控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于空气源的热泵机组及其制热控制方法，包括压缩机、四通换向阀、翅片式换热器、风机、电子膨胀阀、水路换热器和气液分离器，所述压缩机与四通换向阀的D接口相连，所述四通换向阀的E接口、S接口和C接口分别与翅片式换热器的出口、气液分离器的进口和水路换热器的进口相连通，所述气液分离器的出口与压缩机相连，所述水路换热器的出口与翅片式换热器的进口相连，所述电子膨胀阀位于水路换热器和翅片式换热器之间，所述风机位于翅片式换热器一侧并与翅片式换热器的空气通道相连通；本技术方案采用直流变速风机，能够根据温度的变化，调整风机运行转速，按需输出，确保机组稳定运行，节能环保，延长机组使用寿命。

Description

一种适用于空气源的热泵机组及其制热控制方法
技术领域
本发明涉及热泵制热技术领域，尤其涉及一种适用于空气源的热泵机组及其制热控制方法。
背景技术
目前市场上的热泵机组大多采用交流定速风机，风机转速无法调节；热泵机组制热运行，室外环温范围较大时，存在以下问题：
1)、高温制热时，风机依旧高速风运行，会导致热泵机组运行负荷变大，不仅耗电，长期运行会影响机组使用寿命；
2)、超低温制热时，风机高速风运行转速依旧无法满足需求，会导致热泵机组整机压力偏低，易结霜，长时间运行影响机组性能。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于空气源的热泵机组及其制热控制方法，该热泵机组采用直流变速风机，能够根据温度的变化，调整风机运行转速，按需输出，确保机组稳定运行，节能环保，延长机组使用寿命。
为了达到上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种适用于空气源的热泵机组的制热控制方法，包括压缩机、四通换向阀、翅片式换热器、风机、电子膨胀阀、水路换热器和气液分离器，所述压缩机与四通换向阀的D接口相连，所述四通换向阀的E接口、S接口和C接口分别与翅片式换热器的出口、气液分离器的进口和水路换热器的进口相连通，所述气液分离器的出口与压缩机相连，所述水路换热器的出口与翅片式换热器的进口相连，所述电子膨胀阀位于水路换热器和翅片式换热器之间，所述风机位于翅片式换热器一侧并与翅片式换热器的空气通道相连通；其特征在于；
还设有第一温度传感器和第二温度传感器，所述风机为直流变速风机，所述第一温度传感器用于检测环境温度Thj，所述第二温度传感器用于检测翅片式换热器中的翅片温度Tcp；
机组制热模式启动运行，5s后风机按初始运行转速运行，并维持5min；
然后风机再从初始运行转速切换成常规运行转速运行；
其中，所述风机的初始运行转速根据第一温度传感器所测得的环境温度Thj确定，所述风机的常规运行转速根据第二温度传感器所测得的翅片温度Tcp确定。
作为优选，当第二温度传感器检测到翅片温度Tcp＞10℃时，所述风机转速能够降低至最低级别的转速；
当第二温度传感器检测到Tcp＞5℃且Tcp≤10℃时，风机转速保持当前转速不变；
当第二温度传感器检测到Tcp≥1℃且Tcp<5℃时，所述风机转速能够上升至第二高级别的转速。
作为优选，当第二温度传感器检测到翅片温度Tcp＞15℃时，风机强制按照1级转速运行。
作为优选，当第二温度传感器检测到Tcp＞10℃且Tcp≤15℃时，风机每隔2min下降1级转速，直至Tcp≤10℃停止或风机已达到最低级别的转速。
作为优选，当第二温度传感器检测到Tcp≥1℃且Tcp<5℃时，风机每隔2min上升1级转速，直至Tcp≥5℃停止上升转速或风机升至第二高级别的转速。
作为优选，当第二温度传感器检测到Tcp<1℃，且Thj-Tcp≤6℃时，风机强制按照第二高级别的转速运行。
作为优选，当第二温度传感器检测到Tcp<1℃，且Thj-Tcp＞6℃时，风机强制按照最高级别的转速运行。
作为优选，所述第二温度传感器设置在翅片式换热器的进口处。
作为优选，所述第一温度传感器设置在风机周围1米内。
一种适用于空气源的热泵机组，采用根据权利如上所述的一种适用于空气源的热泵机组的控制方法。
本发明的有益效果为：本发明能够根据温度的变化，调整风机运行转速，按需输出，确保机组稳定运行，节能环保，延长机组使用寿命。
附图说明
图1为本发明热泵机组的示意图；
图2为本发明热泵机组控制方法的示意图。
附图标记说明：1、压缩机；2、四通换向阀；3、翅片式换热器；4、风机；5、电子膨胀阀；6、水路换热器；7、第二温度传感器；8、第一温度传感器；9、气液分离器。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例一：如图1所示的一种适用于空气源的热泵机组，包括压缩机1、四通换向阀2、翅片式换热器3、风机4、电子膨胀阀5、水路换热器6和气液分离器9，所述压缩机1与四通换向阀2的D接口相连，所述四通换向阀2的E接口、S接口和C接口分别与翅片式换热器3的出口、气液分离器9的进口和水路换热器6的进口相连通，所述气液分离器9的出口与压缩机1相连，所述水路换热器6的出口与翅片式换热器3的进口相连，所述电子膨胀阀5位于水路换热器6和翅片式换热器3之间，所述风机4位于翅片式换热器3一侧并与翅片式换热器3的空气通道相连通；这样，能够增加机组周围空气的扰动，提高翅片式换热器3的换热效率。
在本发明实施例中，还设有第一温度传感器8和第二温度传感器7，所述风机4为直流变速风机4，所述第一温度传感器8用于检测环境温度Thj以确定风机4的初始运行转速，所述第二温度传感器7用于检测翅片式换热器3中的翅片温度Tcp以确定风机4的常规运行转速；其中，风机4的初始运行转速是指风机4在启动时的转速，风机4的常规运行转速是指风机4运行一段时间后的转速。
如此设置是因为在启动时，选择用第一温度传感器8检测环境温度Thj更为准确，而当风机4运行一段时间后，选择用第二温度传感器7检测翅片温度Tcp作为风机4转速的控制点更为准确。
这里值得说明的是，当第一温度传感器8或第二温度传感器7出现故障时，整个热泵机组需进行停机处理。
在本发明实施例中，当风机4按初始运行转速运行5min后，由第二温度传感器7所检测的翅片温度Tcp来确定风机4的常规运行转速。
在本发明实施例中，所述第一温度传感器8设置在风机4周围1米内。
在本发明实施例中，所述第二温度传感器7设置在翅片式温度传感器的进口处，进而能够检测翅片式换热器3的进口最低温度，进而使得风机4转速的控制更为精确。
在本发明实施例中，所述风机4共有9级转速，风机4的转速范围为300-1000rps，根据第二温度传感器7所检测的翅片温度来切换风机4转速。
进一步优选，所述风机4在每级转速至少运行1min。如此设置，能够确保风机4稳定运行。
进一步优选，所述风机4每级转速优选如下表：
级数 1级 2极 3级 4级 5级 6级 7级 8级 9级
转速Sn 300 400 450 500 550 650 700 800 1000
这里值得说明的是，在本发明实施例中，风机4每级所对应的参数仅作参考，在其他实施例中，风机4每级所对应的参数还可为其他参数，并且风机4所具有的总级数也可变化。
在本发明实施例中，根据第一温度传感器8所检测的环境温度而确定的风机4初始运行转速优选如下表：
环境温度(Thj) Thj<10℃ 10℃≤Thj<15℃ 15℃≤Thj<20℃ Thj≥20℃
转速Sn 7级 6级 5级 4级
一种适用于空气源的热泵机组的控制方法，如图2所示，其具体步骤如下：
机组制热模式启动运行，5s后风机4按初始运行转速运行，并维持5min；然后风机4再从初始运行转速切换成常规运行转速运行，其中，所述风机4的初始运行转速根据第一温度传感器8所测得的环境温度确定，所述风机4的常规运行转速根据第二温度传感器7所测得的翅片温度确定；
当第二温度传感器7检测到翅片温度Tcp＞10℃时，所述风机4转速能够降低至最低级别的转速；
当第二温度传感器7检测到Tcp＞5℃且Tcp≤10℃时，风机4转速保持当前转速不变；
当第二温度传感器7检测到Tcp≥1℃且Tcp<5℃时，所述风机4转速能够上升至第二高级别的转速。
在本发明实施例中，当第二温度传感器7检测到翅片温度Tcp＞15℃时，风机4强制按照1级转速运行；如此设置是因为在热泵机组运行且室外环温高时，对应翅片温度高，此时翅片换热器换热能力较高，风机4低转速运行即可满足翅片换热需求，且风机4低转速运行噪音小，整机运行功率小。
在本发明实施例中，当第二温度传感器7检测到Tcp＞10℃且Tcp≤15℃时，风机4每隔2min下降1级转速，直至Tcp≤10℃停止或已达到1级转速；这样，在该过程中，Tcp会逐渐从高变低，待翅片温度降低到一定温度后，风机4转速先保持不变，然后逐步增加转速，增加翅片换热器换热效率。
在本发明实施例中，当第二温度传感器7检测到Tcp≥1℃且Tcp<5℃时，风机4每隔2min上升1级转速，直至Tcp≥5℃停止上升转速或风机4升至8级转速；这样，在该过程中，翅片温度会逐渐从低变高，待翅片温度升高到一定温度后，风机4转速先保持不变，翅片换热器风机4逐步降低转速，减小整机运行功率，节能；
在本发明实施例中，当第二温度传感器7检测到Tcp<1℃，且Thj-Tcp≤6℃时，风机4强制按照8级默认转速运行，此时，室外环温Thj较低，翅片换热器换热效率低，翅片温度Tcp也低，但翅片温度Tcp和室外环温Thj相差不大，因此需通过提升风机4转速加速空气扰动，增加翅片换热器的换热效率。
在本发明实施例中，当第二温度传感器7检测到Tcp<1℃，且Thj-Tcp＞6℃时，风机4强制按照9级最高转速运行。此时，室外环温Thj较低，翅片换热器换热效率低，翅片温度Tcp相较室外环温Thj低很多，此时需将风机4转速强制运行到9级最高转速，进而有效防止翅片换热器结霜导致性能急剧下降。
在本发明实施例中，当机组压缩机1停止，风机4按当前转速运行，延时1min后停止。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。凡在本发明的精神和原则之内，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 (8)

1.一种适用于空气源的热泵***的制热控制方法，包括压缩机(1)、四通换向阀(2)、翅片式换热器(3)、风机(4)、电子膨胀阀(5)、水路换热器(6)和气液分离器(9)，所述压缩机(1)与四通换向阀(2)的D接口相连，所述四通换向阀(2)的E接口、S接口和C接口分别与翅片式换热器(3)的出口、气液分离器(9)的进口和水路换热器(6)的进口相连通，所述气液分离器(9)的出口与压缩机(1)相连，所述水路换热器(6)的出口与翅片式换热器(3)的进口相连，所述电子膨胀阀(5)位于水路换热器(6)和翅片式换热器(3)之间，所述风机(4)位于翅片式换热器(3)一侧并与翅片式换热器(3)的空气通道相连通；其特征在于；
还设有第一温度传感器(8)和第二温度传感器(7)，所述风机(4)为直流变速风机(4)，所述第一温度传感器(8)用于检测环境温度Thj，所述第二温度传感器(7)用于检测翅片式换热器(3)中的翅片温度Tcp；
机组制热模式启动运行，5s后风机(4)按初始运行转速运行，并维持5min；
然后风机(4)再从初始运行转速切换成常规运行转速运行；
其中，所述风机(4)的初始运行转速根据第一温度传感器(8)所测得的环境温度Thj确定，所述风机(4)的常规运行转速根据第二温度传感器(7)所测得的翅片温度Tcp确定；
初始状态下，环境温度越高，风机的初始运行的转速越低；
当第二温度传感器(7)检测到Tcp<1℃，且Thj-Tcp≤6℃时，风机(4)强制按照第二高级别的转速运行；
当第二温度传感器(7)检测到Tcp<1℃，且Thj-Tcp＞6℃时，风机(4)强制按照最高级别的转速运行。
2.根据权利要求1所述的一种适用于空气源的热泵***的制热控制方法，其特征在于，当第二温度传感器(7)检测到翅片温度Tcp＞10℃时，所述风机(4)转速能够降低至最低级别的转速；
当第二温度传感器(7)检测到Tcp＞5℃且Tcp≤10℃时，风机(4)转速保持当前转速不变；
当第二温度传感器(7)检测到Tcp≥1℃且Tcp<5℃时，所述风机(4)转速能够上升至第二高级别的转速。
3.根据权利要求1所述的一种适用于空气源的热泵***的制热控制方法，其特征在于，当第二温度传感器(7)检测到翅片温度Tcp＞15℃时，风机(4)强制按照1级转速运行。
4.根据权利要求1所述的一种适用于空气源的热泵***的制热控制方法，其特征在于，当第二温度传感器(7)检测到Tcp＞10℃且Tcp≤15℃时，风机(4)每隔2min下降1级转速，直至Tcp≤10℃停止或风机(4)已达到最低级别的转速。
5.根据权利要求1所述的一种适用于空气源的热泵***的制热控制方法，其特征在于，当第二温度传感器(7)检测到Tcp≥1℃且Tcp<5℃时，风机(4)每隔2min上升1级转速，直至Tcp≥5℃停止上升转速或风机(4)升至第二高级别的转速。
6.根据权利要求1所述的一种适用于空气源的热泵***的制热控制方法，其特征在于，所述第二温度传感器(7)设置在翅片式换热器(3)的进口处，使第二温度传感器(7)能够检测翅片式换热器（3）的进口最低温度。
7.根据权利要求1所述的一种适用于空气源的热泵***的制热控制方法，其特征在于，所述第一温度传感器(8)设置在风机(4)周围1米内。
8.一种适用于空气源的热泵***，其特征在于，采用根据权利要求 1-7中任一项所述的一种适用于空气源的热泵***的制热控制方法。
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