[發明專利]一種基于空氣源熱泵系統的補氣控制裝置及其控制方法

在審

• 申請號: 201810414822.2
• 申請日: 2018-05-03
• 公開（公告）號: CN108518892A
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 徐洪波;韓欣欣;田長青;鄒慧明;尤立偉;康偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: F25B30/02
• 分類號: F25B30/02;F25B41/06;F25B49/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發明涉及空氣源熱泵技術領域，公開了一種基于空氣源熱泵系統的補氣控制裝置及其控制方法，若室外環境溫度小于等于預設值，則進行補氣；在補氣模式下，當制熱量能夠滿足熱量需求時，根據COP最優準則和排氣過熱度來控制補氣支路電子膨脹閥的開度；當制熱量不能滿足熱量需求時，根據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，可以使熱泵系統始終保持較優的綜合制熱性能，在低溫環境下盡可能多地提高制熱量，同時又保證系統具有較高的制熱性能，減少能源消耗，提高系統安全性。

技術領域

本發明涉及空氣源熱泵技術領域，特別是涉及一種基于空氣源熱泵系統的補氣控制裝置及其控制方法。

背景技術

普通單級壓縮空氣源熱泵系統的制熱量隨著室外環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采用準二級壓縮的形式，在低溫環境下可以提高制熱量，降低壓縮機排氣溫度，使系統安全可靠運行，因此成為研究熱點。

對于帶中間補氣的空氣源熱泵系統，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，進而影響系統制熱量、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非常重要。

根據公開文獻調研結果，隨著補氣支路電子膨脹閥開度的增加，熱泵系統的制熱量不斷增大，而系統COP(coefficient of performance，性能系數)存在一個最優值。在低溫環境下，我們不僅關注熱泵系統的制熱COP，而且關注其制熱量，因為通常低溫環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，當壓縮機排氣溫度過低時會影響熱泵系統的安全運行。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，不能使熱泵系統始終按照較優制熱性能運行的問題。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的是提供一種基于空氣源熱泵系統的補氣控制裝置及其控制方法，解決現有技術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的安全性能的問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種基于空氣源熱泵系統的補氣控制裝置，包括：壓縮機、四通換向閥、室內換熱器、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，所述室內換熱器的第一端通過所述中間換熱器的第一側與所述主路電子膨脹閥的第二端連接，所述室內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連接，所述中間換熱器的第二側與所述室內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，所述室內換熱器設有用于測量進風溫度的第一溫度測量裝置以及用于測量出風溫度的第二溫度測量裝置，所述壓縮機設有用于測量排氣溫度的第三溫度測量裝置，所述室外換熱器設有用于測量室外環境側溫度的第四溫度測量裝置，所述壓縮機設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，所述壓縮機還設有用于測量頻率的頻率測量裝置，所述熱泵系統所應用的室內環境還設有用于測量室內環境側溫度的第五溫度測量裝置。

本發明還公開一種基于空氣源熱泵系統的補氣控制裝置的控制方法，包括：