[發明專利]二氧化碳熱泵系統的分溫區控制方法

有效

• 申請號: 201310089276.7
• 申請日: 2013-03-20
• 公開（公告）號: CN103148653A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 熊丹;湯曉亮
• 申請（專利權）人: 江蘇蘇凈集團有限公司
• 主分類號: F25B49/02
• 分類號: F25B49/02
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛

技術領域

本發明涉及一種二氧化碳熱泵系統采用的控制方法。

背景技術

制冷系統控制所要達到的目的是使系統穩定和高效地運行，其中蒸發器的過熱度控制、壓縮機高壓（即排氣壓力）控制、低壓（即吸氣壓力）控制是熱泵系統控制的主要內容。蒸發器過熱度控制是常規制冷系統控制的核心環節，因為其控制效果直接影響系統的效率和可靠性。但是，對于二氧化碳熱泵系統而言，當氣冷器出口溫度高于臨界溫度（31.1℃），即二氧化碳熱泵系統內部的制冷劑處于超臨界循環，系統性能系數COP達到最大對應有一個最優排氣壓力。這就要求對二氧化碳進行系統控制時，既要控制其低壓側以滿足系統對制冷量的需求，又要確保系統運行時，其排氣壓力處于最優排氣壓力附近，這樣才能維持系統性能系數COP時刻處于運行工況下的最大值，使得系統性能最優。

傳統的過熱度控制方法已經不適用于超臨界狀態下的二氧化碳熱泵系統工況，氣冷器出口的制冷劑處于超臨界循環的二氧化碳熱泵系統適用于針對最優排氣壓力的控制方法，而低于臨界溫度工況的控制方法，依然采用最優排氣壓力控制顯然已不合適。因此，由于二氧化碳制冷劑本身的熱物性，對系統及其控制方法提出了更高的要求。對于二氧化碳熱泵的控制方法而言，因此必須根據系統內二氧化碳制冷劑特定點的溫度參數，判斷后選取系統最適合的控制方法，以滿足其特殊的控制需求。

目前，國內外都在進行二氧化碳熱泵的研究，針對最優壓力的控制方法也有所見，但都是針對氣冷器出口溫度高于臨界溫度而言，而考慮二氧化碳熱泵系統中其他氣冷器出口溫度范圍的工況，未曾發現。故現有的二氧化碳熱泵系統及其控制方法不能針對出氣口溫度的全部工況達到最優的性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠實現在全部工況下均能達到性能最優的二氧化碳熱泵系統采用的控制方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種二氧化碳熱泵系統的分溫區控制方法，用于控制二氧化碳熱泵系統，所述的二氧化碳熱泵系統包括相連接構成回路的壓縮機、氣體冷卻器、電子膨脹閥、蒸發器、氣液分離器、回熱器、三通閥，所述的回路中的制冷劑為二氧化碳，所述的氣體冷卻器中設置有與所述的二氧化碳換熱的水循環回路，所述的水循環回路設置于進水口和出水口之間，所述的二氧化碳熱泵系統的分溫區控制方法所采用的所述的二氧化碳熱泵系統還包括可編程控制器、設置于所述的壓縮機的排氣口并檢測其實際排氣壓力的壓力傳感器、設置于所述的氣體冷卻器的出口并檢測其出口溫度的第一溫度傳感器、設置于所述的蒸發器的翅片上并檢測翅片溫度的第二溫度傳感器、設置于所述的壓縮機的吸氣口并檢測其吸氣溫度的第三溫度傳感器、設置于所述的出水口并檢測水流量的水流量檢測計、設置于所述的壓縮機上并檢測其轉速的風速檢測裝置；所述的壓力傳感器、所述的第一溫度傳感器、所述的第二溫度傳感器、所述的第三溫度傳感器、所述的水流量檢測計、所述的風速檢測裝置分別與所述的可編程控制器相信號連接，所述的可編程控制信號與所述的電子膨脹閥相信號連接；

所述的二氧化碳熱泵系統的分溫區控制方法包括：

（1）通過所述的第一溫度傳感器采集所述的氣體冷卻器的出口溫度并傳至所述的可編程控制器；

（2）所述的可編程控制器根據所述的出口溫度選擇控制方法：當所述的出口溫度小于或等于第一臨界溫度時，采用過熱度控制方法；當所述的出口溫度大于所述的第一臨界溫度時，采用最優壓力控制方法。

優選的，所述的第一臨界溫度為31℃。

優選的，當采用所述的過熱度控制方法時，所述的壓縮機不運行時，所述的電子膨脹閥開啟到待機開度；有開機需求時，所述的電子膨脹閥開啟到初始開度；所述的壓縮機開啟后，通過所述的第三溫度傳感器檢測所述的吸氣溫度，通過所述的第二溫度傳感器檢測所述的翅片溫度，根據所述的吸氣溫度和所述的翅片溫度計算實際過熱度，所述的可編程控制器將所述的實際過熱度與過熱度目標值進行對比，并根據對比結果輸出控制電流至所述的電子膨脹閥以調節其開度；

循環上述步驟，使得所述的實際過熱度與所述的過熱度目標值一致。

優選的，所述的實際過熱度=所述的吸氣溫度-所述的翅片溫度。

優選的，當采用所述的最優壓力控制方法時，通過所述的壓力傳感器采集所述的實際排氣壓力，通過所述的第一溫度傳感器采集所述的出口溫度，通過所述的第二溫度傳感器采集所述的翅片溫度，通過所述的水流量檢測計采集所述的水流量，通過所述的風速檢測裝置采集所述的轉速；