CN107388663B - 热泵系统的控制方法及热泵系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热泵系统的控制方法及热泵系统。该热泵系统包括节流元件和四通阀，四通阀具有热泵系统运行制冷时的第一状态和热泵系统运行制热时的第二状态，控制方法包括：在四通阀由第一状态切换至第二状态之前，对比四通阀的换向压差A和热泵系统当前的系统高低压差B，并根据对比结果控制四通阀状态的切换和/或调节节流元件的开度。本发明提供的热泵系统的控制方法中，当四通阀需要进行换向时，根据四通阀的换向压差和热泵系统当前的系统高低压差来对四通阀和节流元件进行控制，从而有效避免四通阀换向导致的低压保护以及压缩机吸气带液等问题，提高热泵系统的运行可靠性。

Description

热泵系统的控制方法及热泵系统
技术领域
本发明涉及热泵系统自动控制领域，具体涉及一种热泵系统的控制方法及热泵系统。
背景技术
空调系统在制热启动时，尤其在环境温度较低的情况下，空调系统的低压较低，空调系统启动时极易出现压缩机因吸气口供气不足而导致的低压保护的情况，另外，空调系统制热启动时四通阀会换向，导致大量冷媒涌入压缩机内，引起压缩机吸气带液。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种能够提高热泵系统运行可靠性的热泵系统的控制方法及热泵系统。
为达到上述目的，一方面，本发明采用以下技术方案：
一种热泵系统的控制方法，所述热泵系统包括节流元件和四通阀，所述四通阀具有热泵系统运行制冷时的第一状态和热泵系统运行制热时的第二状态，所述控制方法包括：在所述四通阀由第一状态切换至第二状态之前，对比所述四通阀的换向压差A和所述热泵系统当前的系统高低压差B，并根据对比结果控制所述四通阀状态的切换和/或调节所述节流元件的开度。
优选地，所述控制方法进一步包括：当所述换向压差A<当前的系统高低压差B时，所述四通阀不进行状态的切换，并增大所述节流元件的开度；和/或，
当所述换向压差A≥当前的系统高低压差B时，所述四通阀由第一状态切换至第二状态。
优选地，将所述节流元件的开度增大至开度D，开度D为30％至80％。
优选地，所述四通阀由第一状态切换至第二状态后，减小所述节流元件的开度。
优选地，将所述节流元件的开度减小至开度E，开度E为30％至80％。
优选地，开度D大于开度E。
优选地，将所述节流元件的开度减小并持续第一预定时间后，对比所述热泵系统当前的实际过热度x与吸气过热度目标值C，并根据对比结果控制所述节流元件的开度。
优选地，当实际过热度x与吸气过热度目标值C满足：x-C≤第一阈值XX时，将所述节流元件的开度减小；和/或，
当实际过热度x与吸气过热度目标值C满足：第一阈值XX<x-C<第二阈值XS时，保持所述节流元件的开度不变；和/或，
当实际过热度x与吸气过热度目标值C满足：x-C≥第二阈值XS时，将所述节流元件的开度增大。
优选地，所述第一预定时间为30s至60s；和/或，
所述第一阈值XX为1℃至4℃；和/或，
所述第二阈值XS为5℃至10℃。
优选地，当实际过热度x与吸气过热度目标值C在第二预定时间内持续满足：x-C≤第一阈值XX时，将所述节流元件的开度减小，否则保持所述节流元件的开度不变；和/或，
当实际过热度x与吸气过热度目标值C在第三预定时间内持续满足：x-C≥第二阈值XS时，将所述节流元件的开度增大，否则保持所述节流元件的开度不变。
优选地，所述第二预定时间为30s至60s；和/或，
所述第三预定时间为30s至60s。
优选地，将所述节流元件的开度减小的过程为，所述节流元件每间隔第四预定时间调小一次，每次调小的步幅为第一步幅EXV1；和/或，
将所述节流元件的开度增大的过程为，所述节流元件每间隔第五预定时间调大一次，每次调大的步幅为第二步幅EXV2。
优选地，所述第四预定时间为30s至60s；和/或，
所述第五预定时间为30s至60s；和/或，
所述第一步幅EXV1为0.1％至1％；和/或，
所述第二步幅EXV2为0.1％至1％。
优选地，所述控制方法应用于所述热泵系统在低温环境下的制热启动。
优选地，所述低温环境为低于-5℃。
优选地，所述节流元件为电子膨胀阀。
另一方面，本发明采用以下技术方案：
一种热泵系统，包括节流元件和四通阀，采用如上所述的控制方法进行控制。
本发明提供的热泵系统的控制方法中，当四通阀需要进行换向时，根据四通阀的换向压差和热泵系统当前的系统高低压差来对四通阀和节流元件进行控制，从而有效避免四通阀换向导致的低压保护以及压缩机吸气带液等问题，提高热泵系统的运行可靠性。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出本发明具体实施方式提供的热泵系统的结构示意图；
图2示出本发明具体实施方式提供的控制方法流程图。
图中，1、压缩机；2、油分离器；3、四通阀；4、翅片换热器；5a、第一单向阀；5b、第二单向阀；5c、第三单向阀；5d、第四单向阀；6a、第一球阀；6b、第二球阀；7、干燥过滤器；8、电子膨胀阀；9、满液式壳管换热器；10、气液分离器；11、喷液管路；12、回油管路；13、高压压力传感器；14、低压压力传感器；15、吸气温度传感器。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
本申请提出了一种热泵系统的控制方法，该热泵系统包括节流元件，节流元件可以但不局限于是电子膨胀阀，当然，该控制方法也适用于其他能够进行节流的节流元件。下面以满液式热泵风冷螺杆机组为例具体说明本申请节流元件的控制方法，当然，可以理解的是，该控制方法同样适用于其他存在类似问题的热泵系统中。如图1所示，该满液式热泵风冷螺杆机组包括压缩机1、四通阀3、翅片换热器4、电子膨胀阀8和满液式壳管换热器9，压缩机1排气口处设置有油分离器2，油分离器2分离出的油液可经回油管路12流入压缩机1吸气口，压缩机1吸气口处设置有气液分离器10，电子膨胀阀8与翅片换热器4之间的连接管路上设置有第一单向阀5a、第一球阀6a、干燥过滤器7和第二球阀6b，压缩机1吸气口处还经喷液管路11接入电子膨胀阀8与第二球阀6b之间的管路上，电子膨胀阀8与满液式壳管换热器9之间的连接管路上设置有第二单向阀5b，还包括两条分支管路，其中一支的一端接入第二单向阀5b与满液式壳管换热器9之间的管路上，另一端接入第一单向阀5a与第一球阀6a之间的连接管路上，该支路上设置有第三单向阀5c；另一支的一端接入第二单向阀5b与电子膨胀阀8之间的连接管路上，另一端接入第一单向阀5a与翅片换热器4之间的连接管路上，该支路上设置有第四单向阀5d。在该机组运行制冷时的冷媒流向为：压缩机1—油分离器2—四通阀3—翅片换热器4—第一单向阀5a—第一球阀6a—干燥过滤器7—第二球阀6b—电子膨胀阀8—第二单向阀5b—满液式壳管换热器9—四通阀3—气液分离器10—压缩机1；该机组运行制热时的冷媒流向为：压缩机1—油分离器2—四通阀3—满液式壳管换热器9—第三单向阀5c—第一球阀6a—干燥过滤器7—第二球阀6b—电子膨胀阀8—第四单向阀5d—翅片换热器4—四通阀3—气液分离器10—压缩机1。通常地，四通阀3通过其所带电磁阀是否得电来进行动作，该机组运行制热时，在满足四通阀3换向压差后四通阀3所带电磁阀得电，四通阀3换向；该机组运行制冷时，四通阀3所带电磁阀不得电，四通阀3不得电。压缩机1吸气管上设置有吸气温度传感器15和低压压力传感器14，分别用于检测压缩机1的吸气温度和吸气压力(即低压压力)，排气管上设置有高压压力传感器13，用于检测压缩机1的排气压力(即高压压力)。
该电子膨胀阀的控制方法为，在四通阀3由机组运行制冷的第一状态(即不得电状态)切换至机组运行制热的第二状态(即得电状态)之前(例如机组在进行制热启动时，尤其是在低温环境下进行制热启动时，此处的低温例如限定为-5℃)，对比四通阀3的换向压差A和机组当前的系统高低压差B，并根据对比结果控制四通阀3状态的切换和/或调节电子膨胀阀8的开度。其中，换向压差A为四通阀3自身固有的参数，不同的四通阀3其换向压差也不尽相同。机组当前的系统高低压差B由公式：B＝高压压力-低压压力获得，其中高压压力由高压压力传感器13检测得到，低压压力由低压压力传感器14检测得到。
具体地，如图2所示，控制方法包括如下步骤：
步骤S001、判断换向压差A是否小于当前的系统高低压差B，若是，进行步骤S002，否则进行步骤S003；
步骤S002、四通阀3不进行状态的切换，并增大电子膨胀阀8的开度，然后返回步骤S001；
步骤S003、四通阀3换向。
当换向压差A小于当前的系统高低压差B时，若四通阀3在这种情况下进行换向，会因压缩机1吸气口供气不足而导致低压保护，因此，此时通过将电子膨胀阀8的开度增大使得系统冷媒流通量加大，以满足压缩机1供气需求，直至当换向压差A≥当前的系统高低压差B时，才进行四通阀3的换向。优选地，将电子膨胀阀8的开度增大至开度D，开度D为30％至80％。
进一步优选地，由于满液式壳管换热器9内存储大量的冷媒，四通阀3换向后，满液式壳管换热器9由低压侧变为高压侧，若此时电子膨胀阀8仍然保持启动时的开度不变，极易出现压缩机1吸气大量带液的情况，此时将电子膨胀阀8的开度调小，优选地，将电子膨胀阀8的开度调小至开度E，开度E为30％至80％，开度D和开度E满足D大于E。
进一步优选地，将电子膨胀阀8的开度调小至开度E后开始计时，经过第一预定时间后，按如下控制方法对电子膨胀阀8的开度进行调节，以匹配机组对冷媒的需求：
当实际过热度x与吸气过热度目标值C满足：x-C≤第一阈值XX时，将电子膨胀阀8的开度减小；
当实际过热度x与吸气过热度目标值C满足：第一阈值XX<x-C<第二阈值XS时，保持电子膨胀阀8的开度不变；和/或，
当实际过热度x与吸气过热度目标值C满足：x-C≥第二阈值XS时，将电子膨胀阀8的开度增大。其中，吸气过热度目标值C为系统本身固有的参数，实际过热度x可由公式：实际过热度x＝吸气温度-吸气压力对应的饱和温度，其中，吸气温度为吸气温度传感器15检测的温度，吸气压力对应的饱和温度由低压压力传感器14检测到的压力得到。
进一步优选地，为避免由于干扰因素造成对电子膨胀阀8的误操作，进一步保证系统稳定性，当实际过热度x与吸气过热度目标值C在第二预定时间内持续满足：x-C≤XX时，将电子膨胀阀8的开度减小，否则保持电子膨胀阀8的开度不变；当实际过热度x与吸气过热度目标值C在第三预定时间内持续满足：x-C≥XS时，将电子膨胀阀8的开度增大，否则保持电子膨胀阀8的开度不变。
其中，第一阈值XX、第二阈值XS、第一预定时间、第二预定时间以及第三预定时间可根据具体的系统来进行设定，例如，第一阈值XX为1℃至4℃，第二阈值XS为5℃至10℃，第一预定时间为30s至60s，第二预定时间为30s至60s，第三预定时间为30s至60s。
进一步优选地，将电子膨胀阀8的开度减小的过程为，电子膨胀阀8每间隔第四预定时间调小一次，每次调小的步幅为第一步幅EXV1，直至实际过热度x与吸气过热度目标值C满足：第一阈值XX<x-C<第二阈值XS；
将电子膨胀阀8的开度增大的过程为，电子膨胀阀8每间隔第五预定时间调大一次，每次调大的步幅为第二步幅EXV2，直至实际过热度x与吸气过热度目标值C满足：第一阈值XX<x-C<第二阈值XS。
其中，第四预定时间和第五预定时间可根据具体的系统来进行设定，例如，第四预定时间为30s至60s，第五预定时间为30s至60s。
第一步幅EXV1和第二步幅EXV2可以为固定值，可根据具体的系统进行设定，例如，第一步幅EXV1为0.1％至1％，第二步幅EXV2为0.1％至1％，优选地，为进一步提高控制的精确性，根据实际过热度x与吸气过热度目标值C的比值或者差值确定第一步幅EXV1，两者相差越大，第一步幅EXV1越大，两者相差越小，则第一步幅EXV1越小。类似地，根据实际过热度x与吸气过热度目标值C的比值或者差值确定第二步幅EXV2，两者相差越大，第二步幅EXV2越大，两者相差越小，则第二步幅EXV2越小。
进一步优选地，将电子膨胀阀8的开度调节范围设置在10％至100％，通过设置电子膨胀阀8的开度下限值来降低由于系统异常而对电子膨胀阀8进行误操作所造成的影响，进一步提高系统稳定性。
进一步地，本申请还提供了一种热泵系统，其中的节流元件采用上述方法进行控制，从而保证热泵系统的运行可靠性。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种热泵系统的控制方法，所述热泵系统包括节流元件和四通阀，所述四通阀具有热泵系统运行制冷时的第一状态和热泵系统运行制热时的第二状态，其特征在于，所述控制方法包括：在所述四通阀由第一状态切换至第二状态之前，对比所述四通阀的换向压差A和所述热泵系统当前的系统高低压差B，并根据对比结果控制所述四通阀状态的切换和/或调节所述节流元件的开度。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法进一步包括：当所述换向压差A<当前的系统高低压差B时，所述四通阀不进行状态的切换，并增大所述节流元件的开度；和/或，
当所述换向压差A≥当前的系统高低压差B时，所述四通阀由第一状态切换至第二状态。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，将所述节流元件的开度增大至开度D，开度D为30％至80％。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述四通阀由第一状态切换至第二状态后，减小所述节流元件的开度。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，将所述节流元件的开度减小至开度E，开度E为30％至80％。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，开度D大于开度E。
7.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，将所述节流元件的开度减小并持续第一预定时间后，对比所述热泵系统当前的实际过热度x与吸气过热度目标值C，并根据对比结果控制所述节流元件的开度。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，当实际过热度x与吸气过热度目标值C满足：x-C≤第一阈值XX时，将所述节流元件的开度减小；和/或，
当实际过热度x与吸气过热度目标值C满足：第一阈值XX<x-C<第二阈值XS时，保持所述节流元件的开度不变；和/或，
当实际过热度x与吸气过热度目标值C满足：x-C≥第二阈值XS时，将所述节流元件的开度增大。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述第一预定时间为30s至60s；和/或，
所述第一阈值XX为1℃至4℃；和/或，
所述第二阈值XS为5℃至10℃。
10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，当实际过热度x与吸气过热度目标值C在第二预定时间内持续满足：x-C≤第一阈值XX时，将所述节流元件的开度减小，否则保持所述节流元件的开度不变；和/或，
当实际过热度x与吸气过热度目标值C在第三预定时间内持续满足：x-C≥第二阈值XS时，将所述节流元件的开度增大，否则保持所述节流元件的开度不变。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述第二预定时间为30s至60s；和/或，
所述第三预定时间为30s至60s。
12.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，将所述节流元件的开度减小的过程为，将所述节流元件每间隔第四预定时间调小一次，每次调小的步幅为第一步幅EXV1；和/或，
将所述节流元件的开度增大的过程为，所述节流元件每间隔第五预定时间调大一次，每次调大的步幅为第二步幅EXV2。
13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述第四预定时间为30s至60s；和/或，
所述第五预定时间为30s至60s；和/或，
所述第一步幅EXV1为0.1％至1％；和/或，
所述第二步幅EXV2为0.1％至1％。
14.根据权利要求1-13之一所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法应用于所述热泵系统在低温环境下的制热启动。
15.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于，所述低温环境为低于-5℃。
16.根据权利要求1-13之一所述的控制方法，其特征在于，所述节流元件为电子膨胀阀。
17.一种热泵系统，包括节流元件和四通阀，其特征在于，采用如权利要求1-16之一所述的控制方法进行控制。
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