[發(fā)明專利]無霜空氣源熱泵熱水機組及其比例-積分-微分控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310155704.1
• 申請日: 2013-04-28
• 公開（公告）號: CN103245151A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃虎;張忠斌;李克成;張敬坤;田光建;姜睿;龔長山
• 申請（專利權(quán)）人: 南京師范大學(xué);江蘇楓葉能源技術(shù)有限公司
• 主分類號: F25B47/02
• 分類號: F25B47/02;F24H4/02;F24H9/20
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 李媛媛

1.一種無霜空氣源熱泵熱水機組，其特征在于，該機組包括壓縮機組件（1）、四通換向閥（2）、熱水換熱器（3）、電子膨脹閥（5）、蒸發(fā)器總成（6）和可控硅功率調(diào)整器（7），所述壓縮機組件（1）的進氣端和排氣端分別與四通換向閥（2）上相對的兩個接口連接，所述熱水換熱器（3）的制熱進口和蒸發(fā)器總成（6）的制熱出口分別與四通換向閥（2）上另外兩個相對的接口連接，熱水換熱器（3）的制熱出口通過電子膨脹閥（5）與蒸發(fā)器總成（6）的制熱進口連接；

所述蒸發(fā)器總成（6）包括風(fēng)機（61）、多支路蒸發(fā)盤管（62）、過熱盤管（63）、溫濕度傳感器（64）、第一溫度傳感器（65）、第一壓力傳感器（66）和計算控制器（67），所述過熱盤管（63）設(shè)置在蒸發(fā)器總成（6）中空氣換熱效果最差的位置并與所述多支路蒸發(fā)盤管（62）平行，所述多支路蒸發(fā)盤管（62）的制熱出口和過熱盤管（63）的制熱進口連接，所述溫濕度傳感器（64）和第一壓力傳感器（66）設(shè)置在蒸發(fā)器總成（6）的進風(fēng)口處，所述第一溫度傳感器（65）設(shè)置在多支路蒸發(fā)盤管（62）的迎風(fēng)前排中換熱最差管路（621）的管壁上，所述計算控制器（67）采用裝載有露點溫度計算和溫度比較程序的芯片，通過數(shù)據(jù)連接線分別與溫濕度傳感器（64）、第一溫度傳感器（65）、第一壓力傳感器（66）和電子膨脹閥（5）連接；

所述壓縮機組件（1）包括壓縮機（11）、高壓開關(guān)（13）、油分離器（14）、氣液分離器（17）、低壓開關(guān)（18）、可控功率電加熱器（19）、第二溫度傳感器（15）和第二壓力傳感器（16），所述氣液分離器（17）的出口經(jīng)低壓開關(guān)（18）與壓縮機（11）的吸氣口連接，壓縮機（11）的排氣口依次通過單向閥（12）和高壓開關(guān)（13）后與油分離器（14）的進口連接，所述低壓開關(guān)（18）與壓縮機（11）吸氣口之間的管路上設(shè)置有一開口，所述開口與油分離器（14）的潤滑油出口連接，所述可控功率電加熱器（19）設(shè)置在氣液分離器（17）中，所述第二溫度傳感器（15）和第二壓力傳感器（16）分別設(shè)置在壓縮機（11）的吸氣管管壁上和吸氣口處；所述氣液分離器（17）的進口即壓縮機組件（1）的吸氣端，油分離器（14）的制冷劑出口即壓縮機組件（1）的排氣端，可控硅功率調(diào)整器（7）通過數(shù)據(jù)連接線分別與第二溫度傳感器（15）、第二壓力傳感器（16）和可控功率電加熱器（19）連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無霜空氣源熱泵熱水機組，其特征在于，所述熱水換熱器（3）的制熱出口和電子膨脹閥（5）之間設(shè)置有儲液器（4），所述儲液器（4）的制熱進口與熱水換熱器（3）的制熱出口連接，儲液器（4）的制熱出口與電子膨脹閥（5）連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種無霜空氣源熱泵熱水機組，其特征在于，所述壓縮機（11）的排氣口和高壓開關(guān)（13）之間的管路上設(shè)置有單向閥（12），所述單向閥（12）的流通方向是壓縮機（11）排氣口至高壓開關(guān)（13）的方向。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種無霜空氣源熱泵熱水機組，其特征在于，所述油分離器（14）的潤滑油出口依次連接有過濾網(wǎng)（141）和第一毛細管（142），然后再同低壓開關(guān)（18）與壓縮機（11）吸氣口之間管路上的開口連接。

5.一種對權(quán)利要求1所述的無霜空氣源熱泵熱水機組進行比例-積分-微分控制的方法，其特征在于，該方法同步進行壓縮機（11）的吸氣過熱度調(diào)節(jié)和蒸發(fā)器翅片表面溫度調(diào)節(jié)，所述蒸發(fā)器翅片表面溫度調(diào)節(jié)的具體方法為：

溫濕度傳感器（64）實時檢測進風(fēng)口的空氣溫度和濕度，并傳輸給計算控制器（67），當(dāng)計算控制器（67）接收到的溫濕度傳感器（64）溫度參數(shù)低于0℃時，則根據(jù)由溫濕度傳感器（64）傳輸來的空氣溫度和濕度參數(shù)、由第一壓力傳感器（66）傳輸來的空氣壓力參數(shù)進行運算，計算出空氣露點溫度后，與由第一溫度傳感器（65）傳輸來的蒸發(fā)器翅片表面溫度比較：當(dāng)翅片表面溫度高于空氣露點溫度的值不大于0.2℃時，則計算控制器（67）控制增大電子膨脹閥（5）的開度10步長，當(dāng)翅片表面溫度高于空氣露點溫度的值大于0.2℃且不大于0.5℃時，則計算控制器（67）維持電子膨脹閥（5）的開度不變；當(dāng)翅片表面溫度高于空氣露點溫度0.5℃時，減小電子膨脹閥（5）的開度5步長；

所述壓縮機（11）的吸氣過熱度調(diào)節(jié)的具體方法為：

可控硅功率調(diào)整器（7）接收由第二壓力傳感器（16）傳輸來的壓力參數(shù)，通過該壓力參數(shù)得到對應(yīng)的制冷劑飽和溫度，并與接收到的由第二溫度傳感器（15）傳輸來的溫度參數(shù)進行對比：當(dāng)所接收溫度參數(shù)高于制冷劑飽和溫度的值大于6℃時，則可控硅功率調(diào)整器（7）減小可調(diào)功率電加熱器（19）的功率，維持壓縮機（11）吸氣過熱度保持在設(shè)定值范圍內(nèi)，否則，可控硅功率調(diào)整器（7）增大可調(diào)功率電加熱器（19）的功率。