[發明專利]一種雙路預冷的高效熱泵裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201210272843.8
• 申請日: 2012-08-02
• 公開（公告）號: CN102767921A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 秦紅;熊忱忱;靳曉釩
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: F25B30/02
• 分類號: F25B30/02;F25B39/02;F25B41/04;F25B41/06;F25B49/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明是一種雙路預冷的高效熱泵裝置及其控制方法，特別涉及一種工作條件在大范圍內變化，如全年冬夏氣溫變化和太陽輻射強度變化，或外界高溫環境條件變化的雙路預冷熱泵裝置及其控制方法，屬于熱泵裝置及其控制方法的創新技術。

背景技術

近年來，隨著我國經濟的高速發展和人民生活水平的不斷提高，家庭和商業用能源消耗中，熱水所占的比重日益增加。太陽能熱泵熱水系統能以較低的能量消耗滿足生產生活對熱水的需求，因其節能、環保的顯著特點而越來越受到廣泛關注。但是太陽輻射強度有季節變化，按照春秋季節工況設計的熱泵系統普遍存在著夏季蒸發熱量過裕的問題，帶來熱泵系統夏季排氣溫度過高，引起高溫保護，頻繁啟停，效率下降，壽命降低等問題，甚至無法正常工作。因此普通熱泵系統無法滿足夏季工況的高效運行的功能。高溫下工作的熱泵系統也有同樣問題。

壓縮機在惡劣工況下運行時普遍存在運行不穩定，壽命降低等缺陷，一般會采用高溫保護和高壓保護裝置，使壓縮機在排氣溫度或排氣壓力到達一定參數后停止運行，保障其不受危害。需要滿足全年運行要求的熱泵熱水系統，在炎熱季節工作時會極大地偏離設計工況，容易導致停機保護，從而浪費相對優質的高溫熱源，導致運行效率降低。為使熱泵能在強太陽輻射或高溫環境中高效、穩定、可靠地運行，國內外進行了許多技術研發和改進。變容量壓縮機技術是最直觀，應用面最廣的技術，也在高溫熱泵領域取得了眾多成果。利用多臺壓縮機的串并聯,是實現變工況下的系統穩定運行的有效解決方法。清華大學發明的一種多級串聯大溫差壓縮式熱泵機組,中國發明專利號200710099607.X，采用多級冷凝器,蒸發器,壓縮機及相應的截流裝置的串聯系統,實現性能系數的高水平,提高綜合能效;中國科學院廣州能源所的實用新型專利“高溫熱泵制冷機組”,?中國專利號02226245.8,采用多臺熱泵制冷機組組合而成機組,循環系統獨立但共用水系統,不論制熱運行或制冷運行都能輸出高溫熱水,能滿足不同的需要,清華大學的實用新型專利“高溫熱泵熱水器”,?中國專利號200420064269.8,采用多重毛細管或電子膨脹閥實現節流,由CPU模糊控制單元和電器組成的控制單元以及強化傳熱的選換水泵,實現不同大氣溫度下的優化控制,具有出水溫度高、節能及壓縮機排氣壓力低等優點。總的來說，這些技術都能很好的解決變工況條件下系統的穩定運行問題，但是多個壓縮機串并聯在經濟性與維護方面對裝置提出了更高的要求。

發明內容

本發明的目的在于考慮上述問題而提供一種降低裝置成本，提高系統效率和可靠性的雙路預冷的高效熱泵裝置。本發明設計合理，方便實用。

本發明的另一目的在于提供一種控制簡單，操作方便的雙路預冷的高效熱泵裝置的控制方法。

本發明的技術方案是：本發明的雙路預冷的高效熱泵裝置，包括有集熱蒸發器、壓縮機、冷凝器、膨脹閥、主控制閥、冷水進口、熱水出口、預冷器、冷水進水控制閥、制冷工質壓力/溫度傳感器、運行控制裝置，集熱蒸發器的出口與主控制閥的入口相連，主控制閥的兩個出口并聯有兩條回路，該兩條回路分別是旁通回路及裝有預冷器的回路，該兩條回路的末端會合后與壓縮機的進口相連；壓縮機的出口端依次連接冷凝器及膨脹閥，膨脹閥與集熱蒸發器的進口連接；冷水進口與冷水進水控制閥的入口相連，冷水進水控制閥的兩個出口分別與冷凝器的進水口連接及與預冷器的進水口連接，預冷器的出水口與冷凝器的進水口連接；集熱蒸發器的出口和壓縮機的出口裝設有制冷工質壓力/溫度傳感器，制冷工質壓力/溫度傳感器的信號輸出端與運行控制裝置的信號輸入端連接，運行控制裝置的控制信號輸出端與主控制閥和冷水進水控制閥電連接。

上述膨脹閥是電子膨脹閥。

上述集熱蒸發器是直膨式太陽能-空氣源雙源一體式高效集熱蒸發器,或者是平板式太陽能集熱器，或者是承壓間壁式換熱器。

上述預冷器和冷凝器是板式換熱器，或者是承壓間壁式換熱器。

上述主控制閥和冷水進水控制閥是三通閥，或分別用兩個二通閥組合。

本發明雙路預冷的高效熱泵裝置的控制方法，根據兩種工況進行控制，具體控制方法如下：：