CN109827363A - 气冷器组合温控装置、co2制冷热泵系统及其温控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气冷器组合温控装置、CO2制冷热泵系统及其温控方法，该气冷器组合温控装置包括气冷器和温控回路；所述气冷器上设有对应所述温控回路的第一工质入口和第一工质出口，所述第一工质入口和第一工质出口通过所述温控回路连通；所述温控回路上设有调温组件，所述调温组件用于根据所述第一工质入口的温度作为信号反馈与设定值进行比较，以调节所述温控回路中的工质温度至所述设定值。本发明通过在气冷器上设置第一工质入口和第一工质出口，并通过温控回路将第一工质入口和第一工质出口连通，通过调温组件从而控制气冷器出口的冷媒温度，确保系统稳定持续的运行。
Description
技术领域
本发明涉及采暖领域以及制冷空调领域，特别涉及一种气冷器组合温控装置、CO2制冷热泵系统及其温控方法。
背景技术
带喷射器的跨临界CO2制冷热泵系统中，包含压缩机、气冷器、喷射器、膨胀阀、蒸发器和气液分离器。在气液分离器后流入蒸发器的是CO2液态，经过蒸发器后，CO2从液相变成气相；由于气冷器采用的是水冷的方式，实际上就是CO2制冷剂与水换热，CO2工质从压缩机出来后，是高温高压气体，通过气冷器则把CO2气体冷却至一稳定的出口温度T2，若该热泵系统应用于电动汽车内，T2的温度变化范围一般在40-50摄氏度之间。
但由于某些冷水机组不具有加热或者将水温加热至40摄氏度以上的功能。在系统运行过程中，从压缩机出来的高温高压CO2气体必须被冷却并稳定保持在设定的温度，否则系统不能稳定运行。因此，实现对气冷器温度的调控具有重要的意义，直接影响着系统的运行情况和系统制冷效果。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于上述，本申请要解决的技术问题应当是：提供一种气冷器组合温控装置、CO2制冷热泵系统及其温控方法，以通过控制气冷器出口的冷媒温度，确保系统稳定持续的运行。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提供一种气冷器组合温控装置，包括：气冷器和温控回路；所述气冷器上设有对应所述温控回路的第一工质入口和第一工质出口，所述第一工质入口和第一工质出口通过所述温控回路连通；所述温控回路上设有调温组件，所述调温组件用于根据所述第一工质入口的温度作为信号反馈与设定值进行比较，以调节所述温控回路中的工质温度至所述设定值。
进一步地，所述调温组件包括：调温单元和温控单元；所述调温单元和所述温控单元相互电连接；所述温控单元与所述第一工质入口通过管路连接，所述温控单元用于采集所述第一工质入口处的温度，并判断所述第一工质入口的温度与所述设定值的关系，若所述第一工质入口的温度与所述设定值的差值达到预设阈值，则控制所述调温单元输出的冷量或加热量，控制所述温控回路中的工质温度至所述设定值。
进一步地，所述温控单元包括：数据采集子单元和判断子单元；所述数据采集子单元通过所述判断子单元与所述调温单元电连接；所述数据采集子单元用于采集所述第一工质入口处的温度；所述判断子单元用于获取所述数据采集子单元传输的温度数据，并判断所述第一工质入口处的温度与所述设定值的关系，若所述第一工质入口处的温度与所述设定值的差值达到预设阈值，则执行所述调温单元控制所述温控回路中的工质温度至所述设定值。
进一步地，所述调温组件还包括：指示单元和功率显示单元；所述温控单元通过所述指示单元分别与所述调温单元和所述功率显示单元电连接，所述指示单元用于指示所述调温单元的工作状态，所述功率显示单元用于测量所述温控回路提供的热量或冷量。
进一步地，所述调温单元包括：水箱和潜水式加热器；所述水箱设置在所述温控回路上，所述潜水式加热器设置在所述水箱内工质的液面下。
进一步地，所述温控回路上还设有动力机构，所述动力机构用于驱动工质沿所述温控回路从所述第一工质出口向所述第一工质入口流动。
为解决上述问题，本发明还提供一种CO2制冷热泵系统，包括：制冷剂回路：所述制冷剂回路包括如上述所述的气冷器组合温控装置；所述气冷器设有对应所述制冷剂回路的第二工质入口和第二工质出口；制冷剂通过所述第二工质入口流入所述气冷器，从所述第二工质出口流出所述气冷器。
进一步地，所述制冷剂回路还包括：电子膨胀阀、蒸发器、压缩机、喷射器和气液分离器；其中，所述压缩机、所述气冷器和所述喷射器通过管路依次连接，所述喷射器设有第一进气口、第二进气口和排气口；所述喷射器的第一进气口通过管路与所述第二工质出口连通，所述喷射器的第二进气口通过管路与所述蒸发器的出口连通，所述喷射器的出口通过管路与所述气液分离器的入口连通，所述气液分离器的排液口通过管路与所述电子膨胀阀的入口连通，所述气液分离器的排气口通过管路与所述压缩机的入口连通，所述电子膨胀阀和所述蒸发器通过管路相互连通。
为解决上述问题，本发明还提供一种气冷器的温控方法，包括如下步骤：
步骤S1：采集温控回路的第一工质入口的温度，将所述第一工质入口的温度与设定值进行比较；
步骤S2：若所述第一工质入口的温度与所述设定值的差值达到预设阈值，则通过调温组件调节所述温控回路中的工质温度至所述设定值。
进一步地，所述步骤S1的具体步骤包括：通过数据采集子单元采集所述第一工质入口处的温度，再通过判断子单元获取所述数据采集子单元传输的温度数据，并判断所述第一工质入口处的温度与所述设定值的关系，若所述第一工质入口处的温度与所述设定值的差值达到预设阈值，则执行调温单元控制所述温控回路中的工质温度至所述设定值。
(三)有益效果
本发明提供一种气冷器组合温控装置、CO2制冷热泵系统及其温控方法，该气冷器组合温控装置通过在气冷器上设置第一工质入口和第一工质出口，并通过温控回路将第一工质入口和第一工质出口连通，通过调温组件从而控制气冷器出口的冷媒温度，确保系统稳定持续的运行。
附图说明
图1是本发明优选实施例中提供的气冷器组合温控装置的结构示意图；
图2是本发明优选实施例中提供的CO2制冷热泵系统的结构示意图；
其中，1：温控回路；2：调温组件；4：电子膨胀阀；5：蒸发器；6：压缩机；7：气冷器；8：喷射器；9：气液分离器；21：调温单元；211：水箱；212：潜水式加热器；22：温控单元；221：数据采集子单元；222：判断子单元；23：指示单元；24：功率显示单元；25：动力机构；71：第一工质入口；72：第一工质出口；73：第二工质入口；74：第二工质出口。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种气冷器组合温控装置，主要应用于电动汽车内的制冷热泵系统，如图1所示，包括：气冷器7和温控回路1。气冷器7上设有对应温控回路1的第一工质入口71和第一工质出口72，第一工质入口71和第一工质出口72通过温控回路1连通。温控回路1上设有调温组件2，调温组件2用于根据第一工质入口71的温度作为信号反馈与设定值进行比较，以调节温控回路1中的工质温度至设定值。
本实施例中，调温组件2包括：调温单元21和温控单元22。调温单元21和温控单元22相互电连接。温控单元22与第一工质入口71通过管路连接，温控单元22用于采集第一工质入口71处的温度，并判断第一工质入口71的温度与设定值的关系，若第一工质入口71的温度与设定值的差值达到预设阈值，则控制调温单元21输出的冷量或加热量，控制温控回路1中的工质温度至设定值。
本实施例中，温控单元22包括：数据采集子单元221和判断子单元222。数据采集子单元221通过判断子单元222与调温单元21电连接。数据采集子单元221用于采集第一工质入口71处的温度。判断子单元222用于获取数据采集子单元221传输的温度数据，并判断第一工质入口71处的温度与设定值的关系，若第一工质入口71处的温度与设定值的差值达到预设阈值，例如1℃以上，则执行调温单元21控制温控回路1中的工质温度至设定值。
运行时，先采集温控回路1的第一工质入口71的温度，将第一工质入口71的温度与设定值进行比较。若第一工质入口71的温度与设定值的差值达到预设阈值，则通过调温组件2调节温控回路1中的工质温度至设定值。具体地，通过数据采集子单元221采集第一工质入口71处的温度，再通过判断子单元222获取数据采集子单元221传输的温度数据，并判断第一工质入口71处的温度与设定值的关系，若第一工质入口71处的温度与设定值的差值达到预设阈值，则执行调温单元21控制温控回路1中的工质温度至设定值。
若仅需提升气冷器7的温度，调温单元21包括：水箱211和潜水式加热器212。水箱211设置在温控回路1上，潜水式加热器212设置在水箱211内工质的液面下，用于加热水箱211内的工质，以调节温控回路1中的工质温度至设定值。数据采集子单元221采集第一工质入口71处的温度，再通过判断子单元222获取数据采集子单元221传输的温度数据，并判断第一工质入口71处的温度与设定值的关系，若第一工质入口71处的温度低于设定值，则启动潜水式加热器212，加热水箱211内的工质。
其中，调温组件2还包括：指示单元23和功率显示单元24。温控单元22通过指示单元23分别与调温单元21和功率显示单元24电连接，指示单元23用于指示调温单元21的工作状态，功率显示单元24用于测量温控回路1提供的热量或冷量。温控单元22上显示两个温度值Tpv和Tsv，Tpv是第一工质入口71处实际的温度，Tsv是水温的设定值，当水温未达到设定值时，调温单元21开启，指示单元23打开，而当水温达到设定值时，指示单元23关闭，温控单元22进入保温状态。当调温单元21处于加热状态时，功率显示单元24可以测量出调温单元21提供给水的热量值。
其中，温控回路1上还可设置动力机构25，动力机构25用于驱动工质沿温控回路1从第一工质出口72向第一工质入口71流动。
本实施例中，由于气冷器7采用的是水冷的方式，实际上就是CO2制冷剂与水换热，CO2工质从压缩机出来后，是高温高压气体，通过气冷器7则把CO2气体冷却至一稳定的出口温度，温度变化范围在40-50摄氏度之间。温控回路1完全可以实现将水温加热并稳定控制在50摄氏度的效果，可解决某些冷水机组不具有加热或者将水温加热至40摄氏度以上的功能，同时可以大大地降低实验成本。采用本发明实施例提供的气冷器组合温控装置不仅可有效控制第一工质入口71的温度，亦可确保系统持续稳定地运行，并使其具有良好的制冷性能表现。
本发明实施例提供的气冷器组合温控装置，通过在气冷器7上设置第一工质入口71和第一工质出口72，并通过温控回路1将第一工质入口71和第一工质出口72连通，通过调温组件2从而控制气冷器7出口的冷媒温度，确保系统稳定持续的运行。
本发明实施例还提供一种CO2制冷热泵系统，如图1和图2所示，该CO2制冷热泵系统包括：制冷剂回路。
制冷剂回路包括上述的气冷器组合温控装置，该气冷器组合温控装置包括：气冷器7和温控回路1。气冷器7上设有对应温控回路1的第一工质入口71和第一工质出口72，第一工质入口71和第一工质出口72通过温控回路1连通。温控回路1上设有调温组件2。气冷器7设有对应制冷剂回路的第二工质入口73和第二工质出口74。制冷剂通过第二工质入口73流入气冷器7，从第二工质出口74流出气冷器7。需要说明的是，关于气冷器组合温控装置更加具体的结构可参阅上述其他实施例，在此不再赘述。
此外，该制冷剂回路还包括：电子膨胀阀4、蒸发器5、压缩机6、喷射器8和气液分离器9。其中，压缩机6、气冷器7和喷射器8通过管路依次连接，喷射器8设有第一进气口、第二进气口和排气口。喷射器8的第一进气口通过管路与第二工质出口74连通，喷射器8的第二进气口通过管路与蒸发器5的出口连通，喷射器8的出口通过管路与气液分离器9的入口连通，气液分离器9的排液口通过管路与电子膨胀阀4的入口连通，气液分离器9的排气口通过管路与压缩机6的入口连通，电子膨胀阀4和蒸发器5通过管路相互连通。
本实施例中，喷射器8扩压后经过气液分离器9，经分离后液态CO2经过电子膨胀阀4后进入蒸发器5吸热气化，并作为第二流体进入喷射器8，而分离后的气态CO2重新进入压缩机6入口。
CO2制冷热泵系统运行时，从压缩机6输出的高温高压气态CO2进入气冷器7，在气冷器7中放热降温后作为喷射器8的工作流体进入喷射器8内与从蒸发器5出口流入的引射流体混合后从喷射器8扩压管输出，并进入气液分离器9，经分离后液态CO2经过电子膨胀阀4后进入蒸发器5吸热气化，随后气态CO2作为引射流体从引射口进入喷射器8。经分离后的气态CO2重新进入压缩机6入口，系统闭环实现一个完整的制冷循环。
本发明实施例提供的CO2制冷热泵系统，通过在气冷器7上设置第一工质入口71和第一工质出口72，并通过温控回路1将第一工质入口71和第一工质出口72连通，通过调温组件2从而控制气冷器7出口的冷媒温度，确保系统稳定持续的运行。
本发明实施例还提供一种气冷器的温控方法，如图1和图2所示，该方法主要用于控制上述CO2制冷热泵系统，CO2制冷热泵系统的更加具体的结构可参阅上述图1和图2相关的文字描述，在此不再赘述，包括如下步骤：
步骤S1：采集温控回路1的第一工质入口71的温度，将第一工质入口71的温度与设定值进行比较。
步骤S2：若第一工质入口71的温度与设定值的差值达到预设阈值，则通过调温组件2调节温控回路1中的工质温度至设定值。
具体地，通过数据采集子单元221采集第一工质入口71处的温度，再通过判断子单元222获取数据采集子单元221传输的温度数据，并判断第一工质入口71处的温度与设定值的关系。若第一工质入口71处的温度与设定值的差值达到预设阈值，例如1℃以上，则执行调温单元21控制温控回路1中的工质温度至设定值。
由于气冷器7采用的是水冷的方式，实际上就是CO2制冷剂与水换热，CO2工质从压缩机6出来后，是高温高压气体，通过气冷器7则把CO2气体冷却至一稳定的出口温度，温度变化范围在40-50摄氏度之间。温控回路1完全可以实现将水温加热并稳定控制在50摄氏度的效果，可解决某些冷水机组不具有加热或者将水温加热至40摄氏度以上的功能，同时可以大大地降低实验成本。
若仅需提升气冷器7的温度，可调整调温单元21，调温单元21设置成包括水箱211和潜水式加热器212的结构。水箱211设置在温控回路1上，潜水式加热器212设置在水箱211内工质的液面下，用于加热水箱211内的工质，以调节温控回路1中的工质温度至设定值。数据采集子单元221采集第一工质入口71处的温度，再通过判断子单元222获取数据采集子单元221传输的温度数据，并判断第一工质入口71处的温度与设定值的关系，若第一工质入口71处的温度低于设定值，则启动潜水式加热器212，加热水箱211内的工质。
综上所述，本发明实施例提供的气冷器的温控方法，通过采集温控回路1的第一工质入口71的温度，将第一工质入口71的温度与设定值进行比较，通过调温组件2调节温控回路1中的工质温度至设定值，从而控制气冷器7出口的冷媒温度，确保了系统稳定持续的运行。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种气冷器组合温控装置，其特征在于，包括：
气冷器和温控回路；所述气冷器上设有对应所述温控回路的第一工质入口和第一工质出口，所述第一工质入口和第一工质出口通过所述温控回路连通；所述温控回路上设有调温组件，所述调温组件用于根据所述第一工质入口的温度作为信号反馈与设定值进行比较，以调节所述温控回路中的工质温度至所述设定值。
2.根据权利要求1所述的气冷器组合温控装置，其特征在于，所述调温组件包括：调温单元和温控单元；
所述调温单元和所述温控单元相互电连接；所述温控单元与所述第一工质入口通过管路连接，所述温控单元用于采集所述第一工质入口处的温度，并判断所述第一工质入口的温度与所述设定值的关系，若所述第一工质入口的温度与所述设定值的差值达到预设阈值，则控制所述调温单元输出的冷量或加热量，控制所述温控回路中的工质温度至所述设定值。
3.根据权利要求2所述的气冷器组合温控装置，其特征在于，所述温控单元包括：数据采集子单元和判断子单元；所述数据采集子单元通过所述判断子单元与所述调温单元电连接；
所述数据采集子单元用于采集所述第一工质入口处的温度；所述判断子单元用于获取所述数据采集子单元传输的温度数据，并判断所述第一工质入口处的温度与所述设定值的关系，若所述第一工质入口处的温度与所述设定值的差值达到预设阈值，则执行所述调温单元控制所述温控回路中的工质温度至所述设定值。
4.根据权利要求2所述的气冷器组合温控装置，其特征在于，所述调温组件还包括：指示单元和功率显示单元；所述温控单元通过所述指示单元分别与所述调温单元和所述功率显示单元电连接，所述指示单元用于指示所述调温单元的工作状态，所述功率显示单元用于测量所述温控回路提供的热量或冷量。
5.根据权利要求2所述的气冷器组合温控装置，其特征在于，所述调温单元包括：水箱和潜水式加热器；所述水箱设置在所述温控回路上，所述潜水式加热器设置在所述水箱内工质的液面下。
6.根据权利要求2所述的气冷器组合温控装置，其特征在于，所述温控回路上还设有动力机构，所述动力机构用于驱动工质沿所述温控回路从所述第一工质出口向所述第一工质入口流动。
7.一种CO2制冷热泵系统，其特征在于，包括：
制冷剂回路：所述制冷剂回路包括如权利要求1～6中任一项所述的气冷器组合温控装置；所述气冷器设有对应所述制冷剂回路的第二工质入口和第二工质出口；制冷剂通过所述第二工质入口流入所述气冷器，从所述第二工质出口流出所述气冷器。
8.根据权利要求7所述的CO2制冷热泵系统，其特征在于，所述制冷剂回路还包括：
电子膨胀阀、蒸发器、压缩机、喷射器和气液分离器；
其中，所述压缩机、所述气冷器和所述喷射器通过管路依次连接，所述喷射器设有第一进气口、第二进气口和排气口；
所述喷射器的第一进气口通过管路与所述第二工质出口连通，所述喷射器的第二进气口通过管路与所述蒸发器的出口连通，所述喷射器的出口通过管路与所述气液分离器的入口连通，所述气液分离器的排液口通过管路与所述电子膨胀阀的入口连通，所述气液分离器的排气口通过管路与所述压缩机的入口连通，所述电子膨胀阀和所述蒸发器通过管路相互连通。
9.一种气冷器的温控方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：采集温控回路的第一工质入口的温度，将所述第一工质入口的温度与设定值进行比较；
步骤S2：若所述第一工质入口的温度与所述设定值的差值达到预设阈值，则通过调温组件调节所述温控回路中的工质温度至所述设定值。
10.根据权利要求9所述的气冷器的温控方法，其特征在于，所述步骤S1的具体步骤包括：
通过数据采集子单元采集所述第一工质入口处的温度，再通过判断子单元获取所述数据采集子单元传输的温度数据，并判断所述第一工质入口处的温度与所述设定值的关系。
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