[發(fā)明專利]一種基于空氣源熱泵系統(tǒng)的補氣控制裝置及其控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810414822.2
• 申請日: 2018-05-03
• 公開（公告）號: CN108518892A
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐洪波;韓欣欣;田長青;鄒慧明;尤立偉;康偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號: F25B30/02
• 分類號: F25B30/02;F25B41/06;F25B49/02
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發(fā)明涉及空氣源熱泵技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種基于空氣源熱泵系統(tǒng)的補氣控制裝置及其控制方法，若室外環(huán)境溫度小于等于預(yù)設(shè)值，則進行補氣；在補氣模式下，當(dāng)制熱量能夠滿足熱量需求時，根據(jù)COP最優(yōu)準則和排氣過熱度來控制補氣支路電子膨脹閥的開度；當(dāng)制熱量不能滿足熱量需求時，根據(jù)制熱量最大準則和排氣過熱度來控制補氣支路電子膨脹閥的開度。本發(fā)明在不同的工況下，采取不同的制熱控制方法，控制補氣支路電子膨脹閥的開度，可以保證排氣溫度不會過低，可以使熱泵系統(tǒng)始終保持較優(yōu)的綜合制熱性能，在低溫環(huán)境下盡可能多地提高制熱量，同時又保證系統(tǒng)具有較高的制熱性能，減少能源消耗，提高系統(tǒng)安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及空氣源熱泵技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于空氣源熱泵系統(tǒng)的補氣控制裝置及其控制方法。

背景技術(shù)

普通單級壓縮空氣源熱泵系統(tǒng)的制熱量隨著室外環(huán)境溫度的降低而衰減嚴重，在極低溫度下甚至無法正常工作，但是環(huán)境溫度越低建筑或車輛對熱泵機組的制熱量需求越大，單級壓縮熱泵機組無法滿足制熱量和可靠性的需求。帶中間補氣的空氣源熱泵系統(tǒng)采用準二級壓縮的形式，在低溫環(huán)境下可以提高制熱量，降低壓縮機排氣溫度，使系統(tǒng)安全可靠運行，因此成為研究熱點。

對于帶中間補氣的空氣源熱泵系統(tǒng)，補氣支路電子膨脹閥的開度大小直接影響著補氣壓力、補氣量、補氣點的狀態(tài)，進而影響系統(tǒng)制熱量、排氣溫度、制熱性能，因此補氣支路電子膨脹閥開度的控制對整個系統(tǒng)非常重要。

根據(jù)公開文獻調(diào)研結(jié)果，隨著補氣支路電子膨脹閥開度的增加，熱泵系統(tǒng)的制熱量不斷增大，而系統(tǒng)COP(coefficient of performance，性能系數(shù))存在一個最優(yōu)值。在低溫環(huán)境下，我們不僅關(guān)注熱泵系統(tǒng)的制熱COP，而且關(guān)注其制熱量，因為通常低溫環(huán)境對熱泵機組的制熱量需求更大，如果滿足不了制熱量需求，只能采用輔助電加熱。另外，隨著補氣支路電子膨脹閥開度的增加，壓縮機排氣溫度會逐漸降低，當(dāng)壓縮機排氣溫度過低時會影響熱泵系統(tǒng)的安全運行。因此，目前常用的補氣支路過熱度控制和排氣過熱度控制方法，在不同工況下，不能使熱泵系統(tǒng)始終按照較優(yōu)制熱性能運行的問題。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是提供一種基于空氣源熱泵系統(tǒng)的補氣控制裝置及其控制方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中的補氣支路過熱度控制和排氣過熱度控制方法，在不同工況下，無法始終保持較高的制熱性能同時又提高系統(tǒng)的安全性能的問題。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于空氣源熱泵系統(tǒng)的補氣控制裝置，包括：壓縮機、四通換向閥、室內(nèi)換熱器、室外換熱器、中間換熱器、氣液分離器、主路電子膨脹閥、單向閥以及補氣支路電子膨脹閥，所述壓縮機的第一端與所述四通換向閥的第一端連接，所述壓縮機的第二端通過所述氣液分離器與所述四通換向閥的第二端連接，所述室外換熱器的第一端與所述主路電子膨脹閥的第一端連接，所述室內(nèi)換熱器的第一端通過所述中間換熱器的第一側(cè)與所述主路電子膨脹閥的第二端連接，所述室內(nèi)換熱器的第二端與所述四通換向閥的第三端連接，所述室外換熱器的第二端與所述四通換向閥的第四端連接，所述壓縮機的第三端通過所述單向閥與所述中間換熱器的第二側(cè)連接，所述中間換熱器的第二側(cè)與所述室內(nèi)換熱器的第一端之間還連接有所述補氣支路電子膨脹閥；

其中，所述室內(nèi)換熱器設(shè)有用于測量進風(fēng)溫度的第一溫度測量裝置以及用于測量出風(fēng)溫度的第二溫度測量裝置，所述壓縮機設(shè)有用于測量排氣溫度的第三溫度測量裝置，所述室外換熱器設(shè)有用于測量室外環(huán)境側(cè)溫度的第四溫度測量裝置，所述壓縮機設(shè)有用于測量排氣壓力的壓力測量裝置以及用于測量輸入電流的電流測量裝置。

其中，所述壓縮機為變頻壓縮機，所述壓縮機還設(shè)有用于測量頻率的頻率測量裝置，所述熱泵系統(tǒng)所應(yīng)用的室內(nèi)環(huán)境還設(shè)有用于測量室內(nèi)環(huán)境側(cè)溫度的第五溫度測量裝置。

本發(fā)明還公開一種基于空氣源熱泵系統(tǒng)的補氣控制裝置的控制方法，包括：