[發明專利]一種二氧化碳熱泵系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201410184059.0
• 申請日: 2014-05-04
• 公開（公告）號: CN103940148A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 熊丹;湯曉亮;尤軍;周大農
• 申請（專利權）人: 江蘇蘇凈集團有限公司;蘇州蘇凈安發空調有限公司
• 主分類號: F25B30/02
• 分類號: F25B30/02;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;陸彩霞

技術領域

本發明涉及一種二氧化碳熱泵系統及其控制方法。

背景技術

二氧化碳熱泵由于二氧化碳冷媒特殊的屬性，存在最優壓力，因此基于最優壓力控制的方法也是二氧化碳熱泵控制方法采用較多的算法，但是由于該算法存在一定的適用范圍，即氣體冷卻器出口溫度在一定范圍內適用該算法，范圍之外需要與其他控制方法銜接，系統在控制方案的銜接上容易存在漏洞或震蕩。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種只基于一種算法，系統穩定性更有保障的二氧化碳熱泵系統及其控制方法。

為解決以上技術問題，本發明采取的一種技術方案是：

一種二氧化碳熱泵系統，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，回路中的制冷劑為二氧化碳，氣體冷卻器中設置有與二氧化碳換熱的水循環回路，水循環回路設置在進水口與出水口之間，還包括溫度感應裝置。

優選地，該二氧化碳熱泵系統還包括編程控制器，編程控制器與溫度感應裝置相連接并用于控制二氧化碳熱泵系統運行，溫度感應裝置包括檢測環境溫度的環溫傳感器、設置在氣體冷卻器中檢測其出口溫度的第一傳感器、設置在進水口并檢測其進水溫度的第二溫度傳感器、設置在出水口并檢測其實際出水溫度的第三溫度傳感器。

一種上述的二氧化碳熱泵系統的控制方法，根據用戶設定的目標出水溫度To和采集的當前環境溫度T，利用Tc=f(To,?T)計算出理論上進水溫度與氣體冷卻器出口的溫差Tc；采集氣體冷卻器出口的實際溫度T1和進水溫度Ti，計算T1和Ti的溫差Tr，根據Tr與Tc的大小關系，利用PID控制方法，調節膨脹閥開度或水流量，最終達到目標出水溫度To，其中，Tc=f(To,?T)是關于目標出水溫度To和環境溫度T的函數。

優選地，設定第三溫度傳感器檢測出的實際出水溫度Tg與目標出水溫度To之間的溫差為a，|Tg-To|≤a即認為是達到目標出水溫度，a為用戶設定。

優選地，膨脹閥開度EXP?范圍為0%-100%，設定系統控制的膨脹閥最低值為EXP(min)，最大值為EXP(max)。

優選地，當Tr<Tc時,?利用PID控制算法，控制調大膨脹閥開度EXP，至系統實際出水溫度Tg到達用戶設定的目標出水溫度To；如果膨脹閥開度EXP到達設定的最大值EXP(max)，而實際出水溫度Tg仍未到達用戶設定的目標出水溫度To，則通過調節水流量，循環上述步驟，最終達到目標出水溫度To。

優選地，當Tr≥Tc,?利用PID控制算法，調小膨脹閥開度EXP，至系統實際出水溫度到達用戶設定的出水溫度To；如果膨脹閥開度EXP到達設定的最小值EXP(min)，而實際出水溫度Tg仍未到達用戶設定的目標出水溫度，則通過調節水流量，循環上述步驟，最終達到目標出水溫度To。

具體包括如下步驟：

步驟1、二氧化碳熱泵系統啟動以后，用戶設置目標出水溫度To；第三溫度傳感器采集實際出水溫度Tg；

步驟2、計算實際出水溫度Tg與用戶設置的目標出水溫度To之間溫差，如果|Tg-To|≤a，則回到步驟1,?反之則進入步驟3；

步驟3、采集環境溫度T、氣體冷卻器出口溫度T1和進水溫度Ti，根據f(To,?T)計算出理論上進水溫度與氣體冷卻器出口溫度的目標溫差Tc，同時計算出實際溫差Tr,?Tr=T1-Ti，分為以下三種情況：

（1）如果Tr=Tc，則回到步驟2進行判別；

（2）如果Tr<Tc，則調大膨脹閥，并檢測膨脹閥開度是否達到設定最大限值EXP(max)：

①如果沒有達到最大限值EXP(max)，則檢測實際溫差Tr與目標溫差Tc，如果：

a、Tr=Tc，則檢測|Tg-To|是否小于等于a，是，則回到步驟1；否，則調節水流量后，重新回到步驟1；

b、Tr≠Tc，則重新回到步驟1；

②如果達到最大限值EXP(max)，則調節水流量，回到步驟1；

（3）如果Tr>Tc,?則調小膨脹閥，并檢測膨脹閥開度是否達到設定最小限值EXP(min)：