[發(fā)明專利]直膨式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)壓縮機(jī)回氣溫度控制裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410709491.7
• 申請(qǐng)日: 2014-12-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104501451B
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣綠林;姜?dú)J青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州海卡太陽(yáng)能熱泵有限公司
• 主分類號(hào): F25B27/00
• 分類號(hào): F25B27/00;F25B49/02
• 代理公司: 蘇州廣正知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32234
• 代理人: 劉述生

1.一種直膨式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)壓縮機(jī)回氣溫度控制裝置，其特征在于，包括：直膨式太陽(yáng)能熱泵單元和回氣溫度控制單元，所述回氣溫度控制單元連接在直膨式太陽(yáng)能熱泵單元上；

所述直膨式太陽(yáng)能熱泵單元包括太陽(yáng)能集熱蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、第一電子膨脹閥、第一控制器、第一溫度傳感器和第一壓力變送器，所述太陽(yáng)能集熱蒸發(fā)器的出口與壓縮機(jī)的吸氣口連接，壓縮機(jī)的排氣口與冷凝器的一端連接，冷凝器的另一端與第一電子膨脹閥連接，第一電子膨脹閥的另一端與太陽(yáng)能集熱蒸發(fā)器的入口連接，形成太陽(yáng)能熱泵閉路循環(huán)；

所述第一壓力變送器安裝在太陽(yáng)能集熱蒸發(fā)器出口與壓縮機(jī)吸氣口之間，所述第一溫度傳感器固定在太陽(yáng)能集熱蒸發(fā)器出口與第一壓力變送器之間，第一壓力變送器與第一控制器連接，第一溫度傳感器與第一控制器連接，第一控制器還與第一電子膨脹閥連接；

所述回氣溫度控制單元包括第二電子膨脹閥、第二控制器、第二溫度傳感器和第二壓力變送器，所述第二電子膨脹閥的一端連接在第一電子膨脹閥與冷凝器之間，第二電子膨脹閥的另一端連接在第一壓力變送器與壓縮機(jī)的吸氣口之間，第二壓力變送器安裝在壓縮機(jī)的吸氣口前段，第二溫度傳感器固定在第二壓力變送器附近，第二壓力變送器與第二控制器連接，第二溫度傳感器與第二控制器連接，第二控制器還與第二電子膨脹閥連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直膨式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)壓縮機(jī)回氣溫度控制裝置，其特征在于，所述壓縮機(jī)允許的最大蒸發(fā)溫度為T(mén)_cemax，所述壓縮機(jī)允許的最大回氣溫度為T(mén)_crmax。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直膨式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)壓縮機(jī)回氣溫度控制裝置，其特征在于，所述第一電子膨脹閥開(kāi)度范圍為Ψ₁～Ψ₂，第一電子膨脹閥開(kāi)度到達(dá)最大開(kāi)度Ψ₂時(shí)，節(jié)流后的制冷劑飽和溫度等于所述壓縮機(jī)允許的最大蒸發(fā)溫度T_cemax。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直膨式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)壓縮機(jī)回氣溫度控制裝置，其特征在于，所述第一電子膨脹閥初始化后以初始開(kāi)度Ψ_初（Ψ₁<Ψ_初<Ψ₂）打開(kāi)，所述第一電子膨脹閥目標(biāo)過(guò)熱度為ΔT_s。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直膨式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)壓縮機(jī)回氣溫度控制裝置，其特征在于，所述第二電子膨脹閥開(kāi)度范圍為0～Ψ₂，當(dāng)?shù)诙娮优蛎涢y開(kāi)度到達(dá)最大開(kāi)度Ψ₂時(shí)，節(jié)流后的制冷劑飽和溫度等于所述壓縮機(jī)允許的最大蒸發(fā)溫度T_cemax。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直膨式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)壓縮機(jī)回氣溫度控制裝置，其特征在于，所述第二電子膨脹閥初始化后以初始開(kāi)度Ψ=0打開(kāi),?所述第一電子膨脹閥目標(biāo)過(guò)熱度為ΔT_s。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直膨式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)壓縮機(jī)回氣溫度控制裝置，其特征在于，所述第一電子膨脹閥和第二電子膨脹閥開(kāi)度控制的檢測(cè)周期為t時(shí)間，所述t=1mins。

8.一種直膨式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)壓縮機(jī)回氣溫度控制裝置的控制方法，其特征在于，包括兩種控制模式：

簡(jiǎn)單模式和保護(hù)模式

設(shè)第一溫度傳感器的溫度為T(mén)₁，第一壓力變送器檢測(cè)到的蒸發(fā)壓力P₁所對(duì)應(yīng)的飽和溫度為T(mén)_sp1：

一、簡(jiǎn)單模式

當(dāng)太陽(yáng)輻照強(qiáng)度適中時(shí)，第一電子膨脹閥的開(kāi)度Ψ≤Ψ₂且T₁-T_sp1≤ΔT_s+0.5，此時(shí)第一電子膨脹閥正常工作，第二電子膨脹閥維持開(kāi)度Ψ=0不變，第一電子膨脹閥單獨(dú)工作時(shí)能同時(shí)控制直膨式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度T_e≤T_cemax，回氣溫度T_r≤T_crmax；

簡(jiǎn)單模式時(shí)的控制流程為：

第一，開(kāi)啟直膨式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)，當(dāng)?shù)谝浑娮优蛎涢y的開(kāi)度初始化完成，開(kāi)度范圍為Ψ₁-Ψ₂，第一電子膨脹閥以初始開(kāi)度Ψ_初（Ψ₁<Ψ_初<Ψ₂）打開(kāi)，第一溫度傳感器檢測(cè)太陽(yáng)能集熱蒸發(fā)器出口處過(guò)熱蒸汽的溫度T₁，并將溫度信號(hào)T₁通過(guò)數(shù)據(jù)線傳送給第一控制器，第一壓力變送器檢測(cè)太陽(yáng)能集熱蒸發(fā)器出口過(guò)熱蒸汽的壓力P₁，并將壓力信號(hào)P₁通過(guò)數(shù)據(jù)線傳送給第一控制器，第一控制器將壓力信號(hào)P₁轉(zhuǎn)換成制冷劑對(duì)應(yīng)的飽和溫度值T_sp1，第一控制器將檢測(cè)到的實(shí)際過(guò)熱度ΔT₁=?T₁-T_sp1與目標(biāo)過(guò)熱度ΔT_s進(jìn)相比較并發(fā)出控制指令：

當(dāng)ΔT₁=?T₁-T_sp1<ΔT_s-0.5時(shí)，第一電子膨脹閥開(kāi)度減小，

當(dāng)ΔT₁=?T₁-T_sp1>ΔT_s+0.5且第一電子膨脹閥開(kāi)度Ψ<Ψ₂時(shí)，第一電子膨脹閥開(kāi)度增大，

當(dāng)ΔT_s-0.5≤ΔT₁≤ΔT_s+0.5時(shí)，第一電子膨脹閥開(kāi)度保持不變；

在時(shí)間間隔t=1mins后，第一控制器再次獲取第一溫度傳感器和第一壓力變送器的檢測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)第一電子膨脹閥的開(kāi)度進(jìn)行上述步驟的控制，如此往復(fù)的循環(huán)獲取檢測(cè)數(shù)據(jù)以及對(duì)第一電子膨脹閥開(kāi)度的控制；

第二，當(dāng)?shù)诙娮优蛎涢y開(kāi)度初始化完成，開(kāi)度范圍為0～Ψ₂，第二電子膨脹閥以初始開(kāi)度Ψ=0打開(kāi)，第二溫度傳感器用于檢測(cè)壓縮機(jī)的回氣溫度T₂，并將溫度信號(hào)T₂通過(guò)數(shù)據(jù)線傳送給第二控制器，第二壓力變送器檢測(cè)壓縮機(jī)的回氣壓力P₂，并將壓力信號(hào)P₂通過(guò)數(shù)據(jù)線傳送給第二控制器，第二控制器將壓力信號(hào)P₂轉(zhuǎn)換成制冷劑對(duì)應(yīng)的飽和溫度值T_sp2,第二控制器將檢測(cè)到的實(shí)測(cè)過(guò)熱度ΔT₂=?T₂-T_sp2與目標(biāo)過(guò)熱度ΔT_s進(jìn)行比較并發(fā)出控制指令：

當(dāng)?ΔT₂=?T₂-T_sp2≤ΔT_s+0.5且第二電子膨脹閥開(kāi)度Ψ=0時(shí)，第二電子膨脹閥開(kāi)度保持Ψ=0不變；

時(shí)間間隔t=1mins后，第二控制器再次獲取第二溫度傳感器和第二壓力變送器的檢測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)第二電子膨脹閥的開(kāi)度進(jìn)行上述步驟的控制，如此往復(fù)的循環(huán)獲取檢測(cè)數(shù)據(jù)與對(duì)第二電子膨脹閥開(kāi)度的控制；

二、保護(hù)模式：

當(dāng)太陽(yáng)輻照強(qiáng)度較大時(shí)，第一電子膨脹閥的開(kāi)度達(dá)到最大開(kāi)度Ψ=Ψ₂且T₁-T_sp1>ΔT_s+0.5，此時(shí)第一電子膨脹閥維持最大開(kāi)度Ψ=Ψ₂，第二電子膨脹閥正常工作，第一電子膨脹閥控制直膨式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度T_e=T_cemax，第二電子膨脹閥控制控制直膨式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)的回氣溫度T_r≤T_crmax；

保護(hù)模式時(shí)的控制流程為：

第一，第一電子膨脹閥開(kāi)度范圍為Ψ₁～Ψ₂，當(dāng)ΔT₁=?T₁-T_sp1>ΔT_s+0.5且第一電子膨脹閥開(kāi)度Ψ=Ψ₂時(shí)，第一電子膨脹閥開(kāi)度維持最大開(kāi)度Ψ=Ψ₂不變；

時(shí)間間隔t=1mins后，第一控制器再次獲取第一溫度傳感器和第一壓力變送器的檢測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)第一電子膨脹閥的開(kāi)度進(jìn)行上述步驟的控制，如此往復(fù)的循環(huán)獲取檢測(cè)數(shù)據(jù)與對(duì)第一電子膨脹閥開(kāi)度的控制；

第二，第二電子膨脹閥開(kāi)度范圍為0～Ψ₂：

當(dāng)?ΔT₂=?T₂-T_sp2>ΔT_s+1時(shí)，第二電子膨脹閥開(kāi)度增大，

當(dāng)?ΔT₂=?T₂-T_sp2≤ΔT_s+0.5且第二電子膨脹閥開(kāi)度Ψ>0時(shí)，第二電子膨脹閥開(kāi)度減小，

當(dāng)ΔT_s+0.5<ΔT₂≤ΔT_s+1,?第二電子膨脹閥開(kāi)度不變；

時(shí)間間隔t=1mins后，第二控制器再次獲取第二溫度傳感器和第二壓力變送器的檢測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)第二電子膨脹閥的開(kāi)度進(jìn)行上述步驟的控制，如此往復(fù)的循環(huán)獲取檢測(cè)數(shù)據(jù)與對(duì)第二電子膨脹閥開(kāi)度的控制。