CN108592463A - 空调热泵系统及控制方法 - Google Patents

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CN108592463A CN201810360663.2A CN201810360663A CN108592463A CN 108592463 A CN108592463 A CN 108592463A CN 201810360663 A CN201810360663 A CN 201810360663A CN 108592463 A CN108592463 A CN 108592463A
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刘华
张仕强
焦华超
熊建国
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Abstract

本发明提供一种空调热泵系统及控制方法，包括换热循环管路、增焓管路、补气管路和喷液管路，所述换热循环管路包括压缩机、四通阀、室内换热器、节流装置和室外换热器，所述增焓管路一端与所述压缩机的补气口连通。本发明提供的空调热泵系统及控制方法，通过设置增焓管路，能够保证在空调热泵系统处于较低环境温度时正常工作，提高了同转速下压缩机的制冷剂质量循环量，使压缩机电机得到更好的冷却，降低排气温度，通过设置补气管路和喷液管路，能够增加压缩机的压缩结束时的压力，进而实现系统压力比的提高，同时部分制冷剂液体通过喷液阀进入压缩机，提高制冷剂循环量，降低压缩机吸气过热度，从而降低排气过热度。

Description

空调热泵系统及控制方法
技术领域
本发明涉及空气处理设备技术领域，特别是一种空调热泵系统及控制方法。
背景技术
空调热泵产品由于其高能效和环保的特点，作为制热采暖的应用越来越广泛，在温暖地区已大范围普及应用，但是，在寒冷地区的应用还很少。在寒冷地区制热运行时，室外环境温度极低，导致系统蒸发压力低，而常规单级蒸气压缩式制冷循环系统的压缩比限制了冷凝压力的提高，进而引起制热效果差的问题。另外，较低的蒸发压力，导致压缩机吸气侧的制冷剂比容较大，压缩机循环的制冷剂质量流量较少，制冷剂循环不能有效带走压缩机电机散发的热量，导致压缩机的电机无法得到良好的冷却，无法长期可靠运行。
发明内容
为了解决上述技术问题，而提供一种能够实现在寒冷地区长期可靠运行的空调热泵系统及控制方法。
一种空调热泵系统，包括换热循环管路、补气管路和喷液管路，所述换热循环管路包括压缩机、室内换热器、节流装置和室外换热器，所述增焓管路一端与所述压缩机的补气口连通，另一端与所述室内换热器和所述节流装置之间的连通管路连通，所述补气管路一端与所述压缩机的补气口连通，另一端与所述压缩机的排气口连通，所述喷液管路的一端与所述室内换热器和所述节流装置之间的连通管路连通，另一端与所述压缩机的吸气口连通。
所述空调热泵系统还包括增焓管路，所述增焓管路一端与所述压缩机的补气口连通，另一端与所述室内换热器和所述节流装置之间的连通管路连通。
所述增焓管路包括增焓阀、经济器和增焓节流阀，所述经济器包括第一换热管路和第二换热管路，所述增焓阀的一端与所述压缩机的补气口连通，另一端与所述第二换热管路的一端连通，所述第一换热管路一端与所述室内换热器连通，另一端与所述节流装置连通，所述增焓节流阀一端与所述室内换热器和所述第一换热管路之间的连通管路连通，另一端与所述第二换热管路的远离所述增焓阀的一端连通。
所述补气管路包括补气阀，所述补气阀的一端与所述压缩机的补气口连通，另一端与所述压缩机的排气口连通。
所述喷液管路包括喷液阀，所述喷液阀的一端与所述压缩机的吸气口连通，另一端与所述室内换热器和所述节流装置之间的连通管路连通。
所述增焓管路包括增焓阀、经济器和增焓节流阀，所述经济器包括第一换热管路和第二换热管路，所述增焓阀的一端与所述压缩机的补气口连通，另一端与所述第二换热管路的一端连通，所述第一换热管路一端与所述室内换热器连通，另一端与所述节流装置连通，所述增焓节流阀一端与所述室内换热器和所述第一换热管路之间的连通管路连通，另一端与所述第二换热管路的远离所述增焓阀的一端连通，所述补气管路包括补气阀，所述补气阀的一端与所述压缩机的补气口连通，另一端与所述压缩机的排气口连通，所述喷液管路包括喷液阀，所述喷液阀的一端与所述压缩机的吸气口连通，另一端与所述室内换热器和所述节流装置之间的连通管路连通。
所述增焓阀、所述补气阀和所述喷液阀为电子膨胀阀或电磁阀。
所述增焓节流阀为电子膨胀阀。
所述压缩机的吸气口设置有第一压力传感器，所述压缩机的补气口设置有第二压力传感器，所述压缩机的排气口设置有第三压力传感器和排气温度传感器，所述室外换热器上设置有室外环境温度传感器。
一种上述的空调热泵系统的控制方法，其特征在于：包括：
普通模式，所述增焓节流阀、所述补气阀、所述喷液阀关闭；
增焓模式，所述增焓节流阀、所述增焓阀打开，所述补气阀、所述喷液阀关闭；
高压力比模式，所述增焓节流阀关闭，所述补气阀、所述喷液阀打开。
所述的控制方法还包括：
检测目标环境温度T1、T2(T1>T2)和室外环境温度t1；
若T1≤t1，则所述空调热泵系统进入所述普通模式；
若T2＜t1＜T1，则所述空调热泵系统进入所述增焓模式；
若t1≤T2，则所述空调热泵系统进入所述高压力比模式。
所述的控制方法，在高压力比模式中还包括：
检测压缩机的吸气压力p1和排气压力p2，并计算补气压力P＝f(p1，p2)；
根据补气压力P调节补气阀的开度。
所述的控制方法，在高压力比模式中还包括：
设定目标排气温度范围{Tmin，Tmax}；
检测排气温度t2，并调节喷液阀开度，使t2处于{Tmin，Tmax}范围内。
本发明提供的空调热泵系统及控制方法，通过设置增焓管路，能够保证在空调热泵系统处于较低环境温度时正常工作，提高了同转速下压缩机的制冷剂质量循环量，利用更多的制冷剂带走压缩机电机的热量，使压缩机电机得到更好的冷却，降低排气温度，通过设置补气管路和喷液管路，能够增加压缩机的压缩结束时的压力，进而实现系统压力比的提高，同时部分制冷剂液体通过喷液阀进入压缩机，提高制冷剂循环量，降低压缩机吸气过热度，从而降低排气过热度。
附图说明
图1为本发明提供的空调热泵系统及控制方法的空调热泵系统的结构示意图；
图中：
1、换热循环管路；2、增焓管路；3、补气管路；4、喷液管路；11、压缩机；12、四通阀；13、室内换热器；14、节流装置；15、室外换热器；21、增焓阀；22、经济器；23、增焓节流阀；24、第一换热管路；25、第二换热管路；31、补气阀；41、喷液阀。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示的空调热泵系统，包括换热循环管路1、补气管路3和喷液管路4，所述换热循环管路1包括压缩机11、室内换热器13、节流装置14和室外换热器15，所述增焓管路2一端与所述压缩机11的补气口连通，另一端与所述室内换热器13和所述节流装置14的之间的连通管路连通，所述补气管路3一端与所述压缩机11的补气口连通，另一端与所述压缩机11的排气口连通，所述喷液管路4的一端与所述室内换热器13和所述节流装置14的之间的连通管路连通，另一端与所述压缩机11的吸气口连通，通过设置补气管路3和喷液管路4，能够增加压缩机11的压缩结束时的压力，进而实现系统压力比的提高，同时部分制冷剂液体通过喷液阀41进入压缩机11，提高制冷剂循环量，降低压缩机11吸气过热度，从而降低排气过热度。
所述空调热泵系统还包括增焓管路2，所述增焓管路2一端与所述压缩机11的补气口连通，另一端与所述室内换热器13和所述节流装置14之间的连通管路连通，通过设置增焓管路2，能够保证在空调热泵系统处于较低环境温度时正常工作，提高了同转速下压缩机11的制冷剂质量循环量，增加了进入压缩机的制冷剂的量，从而利用更多的制冷剂将压缩机11电机的热量带走，使压缩机11电机得到更好的冷却，降低排气温度。
所述换热循环管路1中还包括四通阀12，所述四通阀12能够切换所述换热循环管路1进行制热循环或制冷循环。
所述增焓管路2包括增焓阀21、经济器22和增焓节流阀23，所述经济器22包括第一换热管路24和第二换热管路25，所述增焓阀21的一端与所述压缩机11的补气口连通，另一端与所述第二换热管路25的一端连通，所述第一换热管路24一端与所述室内换热器13连通，另一端与所述节流装置14连通，所述增焓节流阀23一端与所述室内换热器13和所述第一换热管路24的之间的连通管路连通，另一端与所述第二换热管路25的远离所述增焓阀21的一端连通，在室内换热器13中冷凝之后的中温中压制冷剂液体，分为两部分，一部分进入经济器22连接口进一步被冷却，一部分经过增焓节流阀23节流降压后进入经济器22连接口，由于节流降压后的温度低于连接口处的制冷剂液体，与之发生热量交换，吸收热量蒸发为低温低压的制冷剂气体从连接口流出，经过增焓阀21进入压缩机11补气口，与压缩机11内部已经被压缩的制冷剂气体混合，继续被压缩，通过补气口吸入的低温低压的制冷剂气体，提高了同转速下压缩机11的制冷剂质量循环量，从而提高了制热效果，同时增加了进入压缩机的制冷剂的量，从而利用更多的制冷剂将压缩机11电机的热量带走，使得压缩机11电机得到更好的冷却，降低排气温度。
所述补气管路3包括补气阀31，所述补气阀31的一端与所述压缩机11的补气口连通，另一端与所述压缩机11的排气口连通，通过补气阀31，能够将部分压缩机11的排气直接送至压缩机11的补气口，增加压缩机11的压缩比，从而实现系统压力比的提高，举例说明，常规单级压缩机11制冷循环系统，压缩机11吸气口吸入的制冷剂压力为P1，压缩行程进行到压缩机11补气口位置时的压力为P2，压缩机11行程结束到排出压缩机11时的压力为P3，那么，本申请提供的空调热泵系统，保持P1不变，由于补气口吸入的中间补气的高温高压制冷剂气体与压缩机11内部压缩行程一半的制冷剂气体混合，混合之后的压力P2’＞P2，因此，最终压缩结束时的压力P3’＞P3，从而实现了系统压力比的提高，即P3’/P1＞P3/P1。
所述喷液管路4包括喷液阀41，所述喷液阀41的一端与所述压缩机11的吸气口连通，另一端与所述室内换热器13和所述节流装置14的之间的连通管路连通，室内换热器13冷凝后的制冷剂液体一部分，经过喷液阀41，进入到压缩机11吸气口。
所述增焓管路2包括增焓阀21、经济器22和增焓节流阀23，所述经济器22包括第一换热管路24和第二换热管路25，所述增焓阀21的一端与所述压缩机11的补气口连通，另一端与所述第二换热管路25的一端连通，所述第一换热管路24一端与所述室内换热器13连通，另一端与所述节流装置14连通，所述增焓节流阀23一端与所述室内换热器13和所述第一换热管路24的之间的连通管路连通，另一端与所述第二换热管路25的远离所述增焓阀21的一端连通，所述补气管路3包括补气阀31，所述补气阀31的一端与所述压缩机11的补气口连通，另一端与所述压缩机11的排气口连通，所述喷液管路4包括喷液阀41，所述喷液阀41的一端与所述压缩机11的吸气口连通，另一端与所述室内换热器13和所述节流装置14的之间的连通管路连通。
所述增焓阀21、所述补气阀31和所述喷液阀41为电子膨胀阀或电磁阀或其他能够调节流量的结构，优选为电子膨胀阀，以实现压力和/或流量的调节。
所述增焓节流阀23为电子膨胀阀，以实现节流降压和流量调节的目的。
所述压缩机11的吸气口设置有第一压力传感器，用于检测压缩机11的吸气压力，所述压缩机11的补气口设置有第二压力传感器，用于检测空调热泵系统的补气压力，所述压缩机11的排气口设置有第三压力传感器(用于检测压缩机11的排气压力)和排气温度传感器(用于检测压缩机11的排气温度)，所述室外换热器15上设置有室外环境温度传感器，用于检测室外环境温度。
一种上述的空调热泵系统的控制方法，其特征在于：包括：
普通模式，所述增焓节流阀23、所述补气阀31、所述喷液阀41关闭，压缩机11排出的高温高压的制冷剂气体经过油分离器进入四通阀12，流经室内换热器13冷凝释放热量，成为中温中压的制冷剂液体，然后经过节流部件成为低温低压的制冷剂液体，进入室外换热器15蒸发吸收热量，成为低温低压的制冷剂气体，流经四通阀12进入压缩机11吸气口，压缩机11把低温低压的制冷剂气体压缩为高温高压的制冷剂气体后排出；
增焓模式，所述增焓节流阀23、所述增焓阀21打开，所述补气阀31、所述喷液阀41关闭，在室内换热器13中冷凝之后的中温中压制冷剂液体，分为两部分，一部分进入第一换热管路24进一步被冷却，一部分经过增焓节流阀23节流降压后进入第二换热管路25，由于节流降压后的温度低于第一换热管路24中制冷剂液体的温度，与之发生热量交换，吸收热量蒸发为低温低压的制冷剂气体从第二换热管路25流出，经过增焓阀21进入压缩机11补气口，与压缩机11内部已经被压缩的制冷剂气体混合，继续被压缩；
高压力比模式，所述增焓节流阀23关闭，所述补气阀31、所述喷液阀41打开，压缩机11排出的高温高压制冷剂气体，一部分经过补气阀31进入到压缩机11补气口，与压缩机11内部已经被压缩的制冷剂气体混合，继续被压缩后从压缩机11排气口排出，此为补气循环；室内换热器13冷凝后的制冷剂液体一部分，经过喷液阀41，进入到压缩机11吸气口，此为喷液循环。
所述的控制方法还包括：
检测目标环境温度T1、T2(T1>T2)和室外环境温度t1；
若T1≤t1，则所述空调热泵系统进入所述普通模式；
若T2＜t1＜T1，则所述空调热泵系统进入所述增焓模式；
若t1≤T2，则所述空调热泵系统进入所述高压力比模式。
所述的控制方法，在高压力比模式中还包括：
检测压缩机11的吸气压力p1和排气压力p2，并计算补气压力P＝f(p1，p2)；
根据补气压力P调节补气阀31的开度，该开度的调节用于调整使当前补气压力满足目标中间补气压力P。
所述的控制方法，在高压力比模式中还包括：
设定目标排气温度范围{Tmin，Tmax}；
检测排气温度t2，并调节喷液阀41开度，使t2处于{Tmin，Tmax}范围内。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种空调热泵系统，其特征在于：包括换热循环管路(1)、补气管路(3)和喷液管路(4)，所述换热循环管路(1)包括压缩机(11)、室内换热器(13)、节流装置(14)和室外换热器(15)，所述补气管路(3)一端与所述压缩机(11)的补气口连通，另一端与所述压缩机(11)的排气口连通，所述喷液管路(4)的一端与所述室内换热器(13)和所述节流装置(14)之间的连通管路连通，另一端与所述压缩机(11)的吸气口连通。
2.根据权利要求1所述的空调热泵系统，其特征在于：所述空调热泵系统还包括增焓管路(2)，所述增焓管路(2)一端与所述压缩机(11)的补气口连通，另一端与所述室内换热器(13)和所述节流装置(14)之间的连通管路连通。
3.根据权利要求2所述的空调热泵系统，其特征在于：所述增焓管路(2)包括增焓阀(21)、经济器(22)和增焓节流阀(23)，所述经济器(22)包括第一换热管路(24)和第二换热管路(25)，所述增焓阀(21)的一端与所述压缩机(11)的补气口连通，另一端与所述第二换热管路(25)的一端连通，所述第一换热管路(24)一端与所述室内换热器(13)连通，另一端与所述节流装置(14)连通，所述增焓节流阀(23)一端与所述室内换热器(13)和所述第一换热管路(24)之间的连通管路连通，另一端与所述第二换热管路(25)的远离所述增焓阀(21)的一端连通。
4.根据权利要求1所述的空调热泵系统，其特征在于：所述补气管路(3)包括补气阀(31)，所述补气阀(31)的一端与所述压缩机(11)的补气口连通，另一端与所述压缩机(11)的排气口连通。
5.根据权利要求1所述的空调热泵系统，其特征在于：所述喷液管路(4)包括喷液阀(41)，所述喷液阀(41)的一端与所述压缩机(11)的吸气口连通，另一端与所述室内换热器(13)和所述节流装置(14)之间的连通管路连通。
6.根据权利要求2所述的空调热泵系统，其特征在于：所述增焓管路(2)包括增焓阀(21)、经济器(22)和增焓节流阀(23)，所述经济器(22)包括第一换热管路(24)和第二换热管路(25)，所述增焓阀(21)的一端与所述压缩机(11)的补气口连通，另一端与所述第二换热管路(25)的一端连通，所述第一换热管路(24)串联与所述室内换热器(13)和所述节流装置(14)之间，所述增焓节流阀(23)一端与所述室内换热器(13)和所述第一换热管路(24)之间的连通管路连通，另一端与所述第二换热管路(25)的远离所述增焓阀(21)的一端连通，所述补气管路(3)包括补气阀(31)，所述补气阀(31)的一端与所述压缩机(11)的补气口连通，另一端与所述压缩机(11)的排气口连通，所述喷液管路(4)包括喷液阀(41)，所述喷液阀(41)的一端与所述压缩机(11)的吸气口连通，另一端与所述室内换热器(13)和所述节流装置(14)之间的连通管路连通。
7.根据权利要求6所述的空调热泵系统，其特征在于：所述增焓阀(21)、所述补气阀(31)和所述喷液阀(41)为电子膨胀阀或电磁阀；所述增焓节流阀(23)为电子膨胀阀。
8.根据权利要求6所述的空调热泵系统，其特征在于：所述压缩机(11)的吸气口设置有第一压力传感器，所述压缩机(11)的补气口设置有第二压力传感器，所述压缩机(11)的排气口设置有第三压力传感器和排气温度传感器，所述室外换热器(15)上设置有室外环境温度传感器。
9.一种权利要求6所述的空调热泵系统的控制方法，其特征在于：包括：
普通模式，所述增焓节流阀(23)、所述补气阀(31)、所述喷液阀(41)关闭；
增焓模式，所述增焓节流阀(23)、所述增焓阀(21)打开，所述补气阀(31)、所述喷液阀(41)关闭；
高压力比模式，所述增焓节流阀(23)关闭，所述补气阀(31)、所述喷液阀(41)打开。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：还包括：
检测目标环境温度T1、T2(T1>T2)和室外环境温度t1；
若T1≤t1，则所述空调热泵系统进入所述普通模式；
若T2＜t1＜T1，则所述空调热泵系统进入所述增焓模式；
若t1≤T2，则所述空调热泵系统进入所述高压力比模式。
11.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：在高压力比模式中还包括：
检测压缩机(11)的吸气压力p1和排气压力p2，并计算补气压力P＝f(p1，p2)；
根据补气压力P调节补气阀(31)的开度。
12.根据权利压力要求9所述的控制方法，其特征在于：在高压力比模式中还包括：
设定目标排气温度范围{Tmin，Tmax}；
检测排气温度t2，并调节喷液阀(41)开度，使t2处于{Tmin，Tmax}范围内。
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