[發明專利]噴氣增焓變頻空氣源熱泵熱水系統及運行控制方法

在審

• 申請號: 202111072110.5
• 申請日: 2021-09-14
• 公開（公告）號: CN113790525A
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 徐言生;張正國;徐濤;吳治將;孫婉純;李錫宇;李東洺
• 申請（專利權）人: 順德職業技術學院
• 主分類號: F24H4/02
• 分類號: F24H4/02;F24H9/00;F24H9/20;F25B30/02;F25B47/02;F25B41/20;F25B41/34;F25B49/02
• 代理公司: 佛山市科順專利事務所 44250
• 代理人: 梁紅纓

1.一種噴氣增焓變頻空氣源熱泵熱水系統，其特征在于包括壓縮機（1）、儲熱換熱器（2）、旁路電子膨脹閥（3）、制冷劑-水換熱器（4）、三通比例調節閥（5）、循環水回水溫度傳感器（6）、循環水出水溫度傳感器（7）、噴氣電子膨脹閥（8）、經濟器（9）、主電子膨脹閥（10）、室外環境溫度傳感器（11）、室外機風機（12）、室外機換熱器（13）、室外機換熱器管溫傳感器（14）、三通閥（15）及氣液分離器（16）；

所述壓縮機（1）的排氣出口a與儲熱換熱器（2）的放熱換熱管入口連通，儲熱換熱器（2）的放熱換熱管出口與制冷劑-水換熱器（4）的制冷劑管路入口連通；制冷劑-水換熱器（4）的制冷劑管路出口分兩路，其中的一路管路與噴氣電子膨脹閥（8）的入口連通，另一路管路與經濟器（9）的制冷劑過冷管入口連通；噴氣電子膨脹閥（8）的出口與經濟器（9）的中間制冷劑入口連通，經濟器（9）的中間制冷劑出口與壓縮機（1）的噴氣吸氣口b連通，經濟器（9）的制冷劑過冷管出口與主電子膨脹閥（10）的入口連通，主電子膨脹閥（10）的出口與室外機換熱器（13）的入口連通，室外機換熱器（13）的出口與三通閥（15）的A管連通，所述氣液分離器（16）入口分別與三通閥（15）的B管及儲熱換熱器（2）的吸熱換熱管出口連通，氣液分離器（16）的出口與壓縮機（1）的回氣口c連通，所述三通閥（15）的C管與旁路電子膨脹閥（3）的入口連通，旁路電子膨脹閥（3）的出口與儲熱換熱器（2）的吸熱換熱管入口連通；所述三通比例調節閥（5）的E管與循環水回水管連通，三通比例調節閥（5）的F管與制冷劑-水換熱器（4）的水管路入口連通，三通比例調節閥（5）的G管分別與循環水出水管及制冷劑-水換熱器（4）的水管路出口連通；所述循環水回水溫度傳感器（6）所感應的循環水回水溫度為T1，循環水出水溫度傳感器（7）所感應的循環水出水溫度為T2，室外環境溫度傳感器（11）所感應的室外環境溫度為T3，室外機換熱器管溫度傳感器（14）所感應的室外機換熱器管溫度為T4。

2.根據權利要求1所述的噴氣增焓變頻空氣源熱泵熱水系統的運行控制方法，其特征在于控制方法流程如下：

（一）在熱泵系統正常制熱運行時，三通閥（15）的A管與B管連通，此時三通閥（15）的A管與C管不連通，壓縮機（1）排氣到儲熱換熱器（2）的放熱換熱管，經儲熱換熱器（2）的放熱換熱管與儲熱換熱器（2）中的儲熱材料進行熱交換，放出部分熱量，然后在制冷劑-水換熱器（4）中與循環水回水進行熱交換，放出熱量并冷凝成制冷劑液體，液態制冷劑分兩路：一路經噴氣電子膨脹閥（8）節流，與經濟器（9）的制冷劑過冷管中的制冷劑進行熱交換，吸熱蒸發為氣態制冷劑，氣態制冷劑進入壓縮機（1）噴氣吸氣口；另一路經經濟器（9）的制冷劑過冷管放熱冷卻后成為過冷液體，然后經主電子膨脹閥（10）節流后進入室外機換熱器（13）進行蒸發并從外部環境吸熱，氣態制冷劑從三通閥（15）的A管流入從三通閥（15）的B管回到氣液分離器（16），然后回到壓縮機（1）；

（二）當熱泵系統化霜運行時，三通閥（15）的A管與C管連通，此時三通閥（15）的A管與B管不連通，壓縮機（1）排氣經儲熱換熱器（2）的放熱換熱管放出部分熱量，再經制冷劑-水換熱器（4）放出部分熱量給循環水，制冷劑變成高干度飽和濕蒸氣，此時噴氣電子膨脹閥（8）全閉，全部制冷劑經經濟器（9）到主電子膨脹閥（10）進行一次降壓節流，制冷劑壓力和溫度降低，然后進入室外機換熱器（13）繼續放熱，高干度飽和濕蒸氣全部冷凝成制冷劑液體，室外機換熱器（13）表面霜層吸熱化霜，制冷劑液體從三通閥（15）的A管流入從三通閥（15）的C管到旁路電子膨脹閥（3）進行二次節流，節流后的制冷劑進入到儲熱換熱器（2）的吸熱換熱管，通過吸熱換熱管從儲熱材料中吸熱并變成制冷劑蒸氣，氣態制冷劑經氣液分離器（16）回到壓縮機（1）；在化霜過程中，熱泵系統仍繼續為循環水系統提供一定的熱量；

（三）化霜結束后，三通閥（15）的A管與B管連通，此時三通閥（15）的A管與C管是不連通，熱泵系統轉入到正常制熱運行；在化霜—制熱轉換過程中壓縮機（1）不停機；

（四）熱泵系統化霜運行過程中需對壓縮機（1）的頻率、三通比例調節閥（5）的比例、主電子膨脹閥（10）的開度和旁路電子膨脹閥（3）的開度進行控制，控制方式如下：

（1）壓縮機（1）提高運行頻率以提高熱泵系統制熱量，化霜運行頻率范圍為80～120Hz，如化霜前壓縮機（1）的運行頻率已大于100 Hz，則保持原來運行頻率；

（2）根據壓縮機（1）化霜運行頻率、循環水回水溫度T1，通過實驗方法得到三通比例調節閥（5）的比例及主電子膨脹閥（10）、旁路電子膨脹閥（3）的開度的預設數值；

（3）根據熱水進出水溫差ΔT =T2-T1對主電子膨脹閥（10）的開度進行二次調節；當3℃≤ΔT≤7 ℃時，主電子膨脹閥（10）的開度不變；當ΔT＜3 ℃時，主電子膨脹閥（10）的開度減小以增加對循環水系統供熱；當ΔT＞7 ℃時，主電子膨脹閥（10）的開度加大以增加對室外機換熱器（13）的化霜供熱。

3.根據權利要求2所述的噴氣增焓變頻空氣源熱泵熱水系統的運行控制方法，其特征在于所述壓縮機（1）化霜運行特別優選頻率為100 Hz。