CN109140826B - 增焓热泵、其补气量控制方法、系统、计算机设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种增焓热泵、其补气量控制方法、控制系统、计算机设备及存储介质。所述的补气量控制方法包括：计算热泵系统的排气过热度，与目标排气过热度比较，根据比较结果对增焓电子膨胀阀的开度进行控制。本发明通过设定目标排气过热度，调整电子膨胀阀的开度，可实现补气量的可靠控制，进而实现机组的最优性能和可靠性。此外，本发明仅通过系统自带的排气感温包、环境感温包、出水感温包就可实现最优补气量的控制，降低了系统的成本。
Description
技术领域
本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种增焓热泵、其补气量控制方法、控制系统、计算机设备及存储介质。
背景技术
北方煤改电空气能热泵热水产品中，有一类产品采用低温增焓热泵（经济器）系统设计。该类产品的关键核心点为系统冷媒量的控制，即其系统补气量的多少直接影响着产品的性能优劣及产品的稳定性。
传统的补气量控制方法一般是通过补气过热度进行控制。如图1所示，常用的电子膨胀阀补气过热度控制如下：首先在压缩机1排气管道上设置感温包，在冷凝器2进出水管道设置感温包，在经济器3前后管路上布置感温包，通过控制冷凝器进出水温差为某一固定温度值，或者处于一范围内，控制增焓路电子膨胀阀的开度控制，温差值大时将阀开大，温差值小时将阀关小，直至满足目标温差。
以上补气过热度的控制虽然是常用的、操作也简单，但存在着以下控制难题：经济器3在低温下的过热度不稳定，尤其是增焓阀调节过程中，经济器的过热度很容易波动：阀稍小点则补气过热度非常高，无法满足性能及排气可靠性要求；阀稍大点，则补气过热度又为0℃，而0℃的冷媒状态因为存在多种干度的情况是无法预估的，有可能带来系统回液，降低可靠性。
发明内容
本发明提出一种增焓热泵、其补气量控制方法、控制系统、计算机设备及存储介质，以解决现有技术中通过补气过热度调节补气量，存在低温下补气过热度不稳定，影响可靠性的技术问题。
本发明提出一种增焓热泵的补气量控制方法，包括：计算热泵系统的排气过热度，将所述排气过热度与目标排气过热度比较，根据比较结果对增焓电子膨胀阀的开度进行控制。
优选地，所述将排气过热度与目标排气过热度比较，根据比较结果对增焓电子膨胀阀的开度进行控制包括以下步骤：
当f-Td＞M时，关小增焓电子膨胀阀的开度，直至∣f-Td∣≤M；
当Td-f＞M时，开大增焓电子膨胀阀开度，直至∣f-Td∣≤M；
当∣f-Td∣≤M时，则维持增焓电子膨胀阀原有的开度；
其中，Td为排气过热度，f为目标排气过热度，M为预设值。
优选地，所述M值取值范围为0-3℃。
在一实施例中，所述计算热泵系统的排气过热度包括按公式Td=T排气-f0计算所述排气过热度，其中，Td为所述排气过热度，T排气为所述热泵系统的排气温度，f0为模糊的冷凝温度。
所述模糊的冷凝温度f0与环境温度成正比，与冷凝器出水温度成反比，与压缩机运行频率成正比。
在另一实施例中，所述排气过热度按公式Td=T排气-T冷凝计算，其中T排气为所述热泵系统的排气温度，T冷凝为所述热泵系统的冷凝温度。
优选地，所述目标排气过热度f的取值范围为15-35℃。
本发明还提出一种增焓热泵的补气量控制系统，包括：
计算模块，用于计算热泵机组当前的排气过热度值Td；
比较模块，用于将当前的排气过热度值Td与预设的目标排气过热度f进行比较；
控制模块，用于根据比较结果对增焓膨胀阀的开度进行控制。
本发明还提出一种增焓热泵，所述增焓热泵使用了上述补气量控制方法和控制系统。
本发明还提出一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的增焓热泵的补气量控制方法。
本发明还提出一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在被计算机处理器运行时用于执行上述的增焓热泵的补气量控制方法。
本发明的有益效果是：通过设定目标排气过热度，调整电子膨胀阀的开度，可实现补气量的可靠控制，进而实现机组的最优性能和可靠性。此外，本发明仅通过系统自带的排气感温包、环境感温包、出水感温包就可实现最优补气量的控制，不需要在经济器前后再增加感温包等元器件，降低了系统的成本，提高了生产效率。
附图说明
图1为传统低温增焓热泵系统的控制原理图；
图2为本发明低温增焓热泵系统的控制原理图；
图3为本发明控制系统示意图；
图4为本发明控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对发明进行详细的说明。
发明通过基于环境温度和系统参数得到当前的排气过热度，并将当前的排气过热度与预设的目标排气过热度（预设值，最佳排气过热度值）进行比较，根据比较结果调节增焓膨胀阀的开度大小，使排气过热度达到目标排气过热度的范围，实现最优补气量的控制，并提高系统的稳定性和可靠性。
图2为本发明低温增焓热泵系统图。从压缩机1排出的高温高压气态制冷剂经过冷凝器2，向水中放热提高出水温度，同时制冷剂温度降低，成为过冷液态流体。从冷凝器出来以后，过冷的液态制冷剂分为两路：
第一流路过冷液态制冷剂直接进入经济器3，释放热量，进一步过冷；然后经过主电子膨胀阀4节流后进入蒸发器6，吸收热量，气化后返回到压缩机。
第二流路制冷剂通过增焓电子膨胀阀5节流降温后，进入经济器3，吸收第一流路制冷剂的热量，然后进入压缩机1的补气口。
补气管道中带有压力的制冷剂与来自第一流路经压缩机初步压缩后的制冷剂汇合，最终实现补气增焓作用，大幅提高系统的制热量与性能。
图2所示系统中，在冷凝器的出水管道以及压缩机排气管道上设温度传感器。
图3为本发明控制系统示意图。控制系统包括检测模块、计算模块、比较模块和控制模块。本发明通过检测模块获取机组的相关参数，例如环境温度
T环境、冷凝器出水温度T出水、压缩机频率F，排气温度T排气等；通过计算模块计算当前的排气热度值Td；将当前的排气热度值与数学模型中预设的目标排气过热度f进行比较，根据比较结果对控制目标进行对应控制调节。
如图4所示，本发明提出的补气量控制方法包括：
步骤1.热泵机组运行时，通过检测模块采集环境温度T环境和机组的运行参数，包括冷凝器出水温度T出水、压缩机运行频率F和排气温度T排气。
步骤2.计算当前的排气过热度Td。
排气过热度按公式Td=T排气-f0计算，其中f0为模糊的冷凝温度。
机组正常运行过程中，制冷剂的冷凝温度会略高于机组出水温度，此差值受T环境、T出水、压缩机运行频率F影响较大。本发明采用模糊的冷凝温度作为计算排气过热度的参数。模糊的冷凝温度是环境温度、冷凝器出水温度和压缩机运行频率的函数。实际应用中，模糊的冷凝温度是由这三个参数拟合得出的温度。
步骤3.将排气过热度Td同模型库中预设的目标排气过热度f，即最优排气过热度值进行对比，并根据比较结果对增焓补气通路上的电子膨胀阀5进行开度大小的控制，进而调节增焓补气量。
补气量控制方法具体包括以下步骤：
当排气过热度小于目标排气过热度时，f-Td＞M时，则关小增焓电子膨胀阀的开度，减少冷媒流量，提高排气过热度，直至∣f-Td∣≤M；
当排气过热度大于目标排气过热度时，Td-f＞M时，则开大增焓电子膨胀阀开度，增加冷媒流量，降低排气过热度，直至∣f-Td∣≤M；
当∣f-Td∣≤M时，则维持增焓电子膨胀阀原有的开度。
以上M值是设计预给定值，推荐范围0-3℃。目标排气过热度f可参照对应的压缩机规格书中推荐值，这里推荐限定范围15-35℃。
目标排气过热度f、模糊的冷凝温度f0随T环境增大而升高，随T出水增大而降低，随压缩机运行频率F增大而升高。
作为一种替代实施方式，以上排气过热度的计算可以采用标准的排气过热度计算替代，Td=T排气-T冷凝，冷凝温度T冷凝属于物理参数，为压缩机运行时，压缩机出口处冷媒的饱和压力所对应的饱和温度。此时需要在压缩机出口增加排气压力检测装置，通过物理参数转换便可实现。
本发明提出的技术方案避免了补气过热度控制的敏感性问题，提高了系统的可靠性。此外，本发明仅通过系统自带的排气感温包、环境感温包、出水感温包等可实现最优补气量的控制，不需要在经济器前后再增加感温包等元器件，降低了系统的成本，提高了生产效率。
本发明提出的增焓热泵的补气量控制方法可编辑成计算机处理器可执行的程序或指令并存储于存储介质中。
上述实施例仅用于说明本发明的具体实施方式。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变化，这些变形和变化都应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种增焓热泵的补气量控制方法，其特征在于，包括：计算热泵系统的排气过热度，将所述排气过热度与目标排气过热度比较，根据比较结果对增焓电子膨胀阀的开度进行控制,所述排气过热度Td按公式Td=T排气-f0计算，其中T排气为热泵系统的排气温度，f0为模糊的冷凝温度，所述模糊的冷凝温度f0是环境温度、冷凝器出水温度、压缩机运行频率的拟合值，与环境温度成正比，与冷凝器出水温度成反比，与压缩机运行频率成正比。
2.如权利要求1所述的补气量控制方法，其特征在于，将所述排气过热度Td与目标排气过热度比较，根据比较结果对增焓电子膨胀阀的开度进行控制包括：
当f-Td＞M时，关小增焓电子膨胀阀的开度，直至∣f-Td∣≤M；
当Td-f＞M时，开大增焓电子膨胀阀开度，直至∣f-Td∣≤M；
当|Td-f|≤M时，则维持增焓电子膨胀阀原有的开度；
其中，f为所述目标排气过热度，M为预设值。
3.如权利要求2所述的补气量控制方法，其特征在于，所述M值取值范围为0-3℃。
4.如权利要求2所述的补气量控制方法，其特征在于，所述目标排气过热度f的取值范围为15-35℃。
5.一种增焓热泵的补气量控制系统，其特征在于，包括：
计算模块，用于计算热泵机组当前的排气过热度值Td；
比较模块，用于将当前的排气过热度值Td与预设的目标排气过热度f进行比较；
控制模块，用于根据比较结果对增焓膨胀阀的开度进行控制。
6.一种增焓热泵，其特征在于，所述增焓热泵使用了权利要求1-4中任一项所述的补气量控制方法。
7.一种增焓热泵，其特征在于，所述增焓热泵使用了权利要求5所述的补气量控制系统。
8.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-4任一项所述的增焓热泵的补气量控制方法。
9.一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在被计算机处理器运行时用于执行权利要求1-4任一项所述的增焓热泵的补气量控制方法。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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