[發(fā)明專利]雙級(jí)變頻雙級(jí)壓縮熱泵熱水器動(dòng)態(tài)加熱頻率優(yōu)化及控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711021851.4
• 申請(qǐng)日: 2017-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN107763872A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳治將;李東洺;李錫宇;王斯焱;徐言生;彭鶯;陳妙陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): F25B7/00
• 分類號(hào): F25B7/00;F25B30/02
• 代理公司: 佛山市科順專利事務(wù)所44250
• 代理人: 梁紅纓

1.一種雙級(jí)變頻雙級(jí)壓縮熱泵熱水器動(dòng)態(tài)加熱頻率優(yōu)化及控制方法，雙級(jí)變頻雙級(jí)壓縮熱泵熱水器包括低壓級(jí)變頻壓縮機(jī)（1）、低壓級(jí)壓縮機(jī)排氣溫度傳感器（2）、高壓級(jí)變頻壓縮機(jī)（3）、高壓級(jí)壓縮機(jī)排氣溫度傳感器（4）、控制器（5）、水箱傳感器（6）、水箱（7）、冷凝器（8）、高壓級(jí)電子膨脹閥（9）、中間冷卻器溫度傳感器（10）、中間冷卻器（11）、低壓級(jí)電子膨脹閥（12）、蒸發(fā)器（13）及室外溫度傳感器（14）；其特征在于：雙級(jí)變頻雙級(jí)壓縮熱泵熱水器進(jìn)行動(dòng)態(tài)加熱運(yùn)行，即在用戶用熱水過程中熱泵熱水器同時(shí)進(jìn)行加熱運(yùn)行，在整個(gè)動(dòng)態(tài)加熱運(yùn)行過程中，對(duì)低壓級(jí)變頻壓縮機(jī)（1）和高壓級(jí)變頻壓縮機(jī)（3）的工作頻率優(yōu)化調(diào)節(jié)，使熱泵熱水器整個(gè)運(yùn)行過程的總能耗最小；低壓級(jí)變頻壓縮機(jī)（1）和高壓級(jí)變頻壓縮機(jī)（3）的工作頻率優(yōu)化調(diào)節(jié)方法如下：

確定熱泵熱水器動(dòng)態(tài)加熱基準(zhǔn)工況，包括室外環(huán)境溫度T_W及相對(duì)濕度φ，水箱（7）的設(shè)定上限溫度T_S、下限溫度T_X、進(jìn)冷水溫度及用熱水溫度，額定用水量；

建立熱泵熱水器隨室外環(huán)境溫度T_O、水箱（7）的實(shí)際溫度T變化，以最佳瞬時(shí)能效比EER為目標(biāo)的熱泵制冷系統(tǒng)中間溫度T₃的關(guān)系式Ⅰ：T₃=F(T_O,T)；

分段設(shè)定低壓級(jí)壓縮機(jī)（1）的工作頻率f：根據(jù)熱泵熱水器水箱（7）的設(shè)定上限水溫T_S與下限水溫T_X之差，將這一溫差分成n個(gè)溫度段，n≥2，在各溫度段低壓級(jí)變頻壓縮機(jī)（1）采用不同的分段工作頻率f_i；

根據(jù)水箱（7）的溫差分段情況，各溫度段低壓級(jí)變頻壓縮機(jī)（1）的分段工作頻率f_i按等差數(shù)列分布，得到各溫升段分段工作頻率f_i的計(jì)算公式Ⅱ：f_i=f_g-(f_g-f_d)(i-1)/(n-1)，計(jì)算公式Ⅱ中，f_g為整個(gè)運(yùn)行過程中低壓級(jí)變頻壓縮機(jī)（1）的最高頻率值；f_d為整個(gè)運(yùn)行過程中低壓級(jí)變頻壓縮機(jī)（1）的最低頻率值；i表示從初始加熱開始對(duì)應(yīng)的各升溫段，i=1,2,...,n；

以熱泵熱水器整個(gè)動(dòng)態(tài)運(yùn)行過程中總能耗最小為目標(biāo)，通過實(shí)驗(yàn)得到在基準(zhǔn)工況下，低壓級(jí)變頻壓縮機(jī)（1）的最高頻率f_g和最低頻率f_d，根據(jù)計(jì)算公式Ⅱ得到各溫度段對(duì)應(yīng)的低壓級(jí)變頻壓縮機(jī)（1）的分段工作頻率f_i；

當(dāng)熱泵熱水器實(shí)際運(yùn)行工況偏離基準(zhǔn)工況時(shí)，根據(jù)實(shí)際室外環(huán)境溫度T_O來(lái)修正水箱（7）各溫度段對(duì)應(yīng)的低壓級(jí)變頻壓縮機(jī)（1）的分段工作頻率f_i；實(shí)際運(yùn)行工況低壓級(jí)變頻壓縮機(jī)（1）的實(shí)際工作頻率g_i按公式Ⅲ：g_i=kf_i進(jìn)行修正,不同的室外環(huán)境溫度T_O對(duì)應(yīng)不同的k,通過實(shí)驗(yàn)得到；

在水箱（7）的水溫下降和上升過程中，低壓級(jí)變頻壓縮機(jī)（1）的工作頻率均按公式Ⅲ計(jì)算得到的實(shí)際工作頻率g_i工作；

控制器（5）檢測(cè)室外環(huán)境溫度T_O、水箱（7）的實(shí)際溫度T，根據(jù)關(guān)系式Ⅰ計(jì)算得到最佳中間溫度T₃，通過調(diào)節(jié)高壓級(jí)變頻壓縮機(jī)（3）的工作頻率f_b，使中間溫度傳感器（11）檢測(cè)的實(shí)際中間溫度趨近計(jì)算得到的最佳中間溫度T₃的值；

因變頻壓縮機(jī)穩(wěn)定工作的頻率范圍一般為20Hz-100Hz，如按公式Ⅲ得到的各溫度段低壓級(jí)變頻壓縮機(jī)（1）的實(shí)際工作頻率g_i中出現(xiàn)小于20Hz的溫度段，該溫度段低壓級(jí)變頻壓縮機(jī)（1）的工作頻率按20Hz運(yùn)行；如出現(xiàn)大于100Hz的溫度段，則該溫度段低壓級(jí)變頻壓縮機(jī)（1）的工作頻率按100Hz運(yùn)行；同理，高壓級(jí)變頻壓縮機(jī)（3）的工作頻率要求小于20Hz時(shí)按20Hz運(yùn)行，當(dāng)要求大于100Hz時(shí)，按100Hz運(yùn)行。