CN109869941A - 热泵系统、吸气过热度及气液分离器积液蒸发控制方法 - Google Patents

热泵系统、吸气过热度及气液分离器积液蒸发控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种热泵系统、吸气过热度及气液分离器积液蒸发控制方法。该热泵系统,包括压缩机、换向元件、室外换热器、第一节流元件、闪蒸器、第二节流元件、室内换热器、气液分离器,所述压缩机、换向元件、室外换热器、第一节流元件、闪蒸器、第二节流元件、室内换热器、气液分离器管路连接形成补气增焓空调循环,所述第一节流元件与所述闪蒸器之间的第一管路处于所述气液分离器中,以将所述第一管路中冷媒的热量传递至所述气液分离器的出气管。根据本发明的热泵系统、吸气过热度及气液分离器积液蒸发控制方法,能够在提高压缩机吸气回热过热度的同时,降低压缩机的排气温度,提高热泵系统性能的同时保证压缩机的运行可靠性。

Description

热泵系统、吸气过热度及气液分离器积液蒸发控制方法
技术领域
本发明属于热泵系统技术领域,具体涉及一种热泵系统、吸气过热度及气液分离器积液蒸发控制方法。
背景技术
对于部分制冷剂如R134a、R290、R407c、R507等,系统中增加回热循环对其制热和制冷循环性能尤其有利,而且随着回热过热度的增加,前述制冷剂性能的提高幅度也相应增加。但是,过大的回热过热度会导致压缩机排气温度过高,这反而对压缩机的运行性能造成不利影响,目前的具有补气增焓功能的热泵系统皆只能对补气管路中的冷媒进行降温(也即补气温度较低),以提高压缩机的压缩性能,但如前述,这样降低了制冷剂的回热过热度,使制冷剂的性能不佳。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于提供一种热泵系统、吸气过热度及气液分离器积液蒸发控制方法,能够在提高压缩机吸气回热过热度的同时,降低压缩机的排气温度,提高热泵系统性能的同时保证压缩机的运行可靠性。
为了解决上述问题,本发明提供一种热泵系统,包括压缩机、换向元件、室外换热器、第一节流元件、闪蒸器、第二节流元件、室内换热器、气液分离器,所述压缩机、换向元件、室外换热器、第一节流元件、闪蒸器、第二节流元件、室内换热器、气液分离器管路连接形成补气增焓空调循环,所述第一节流元件与所述闪蒸器之间的第一管路处于所述气液分离器中,以将所述第一管路中冷媒的热量传递至所述气液分离器的出气管。
优选地,所述热泵系统还包括回热节流元件,所述回热节流元件连接于所述第一节流元件与所述闪蒸器之间,且与所述第一管路并联。
本发明还提供一种吸气过热度控制方法,用于控制上述的热泵系统,包括如下步骤:
获取有效吸气过热度△Te;
依据△Te与预设有效过热度区间[Td,Tu]的相对关系,调整二级节流元件的开度,其中Td为预设有效过热度区间的下限温度阈值,Tu为预设有效过热度区间的上限温度阈值。
优选地,当△Te<Td时,控制二级节流元件的开度变小。
优选地,控制二级节流元件的开度为(Td-△Te)×a,其中a为二级节流元件的开度调节系数。
优选地,当△Te>Tu时,控制二级节流元件的开度变大。
优选地,控制二级节流元件的开度为(△Te-Tu)×a。
优选地,当Td≤△Te≤Tu时,控制二级节流元件的开度不变。
优选地,当所述热泵系统包括回热节流元件时,还包括如下步骤:
获取回热过热度△Ts;
依据△Ts与预设回热过热度区间[Tm,Tn]的相对关系,调整回热节流元件的开度,其中Tm为预设回热过热度区间的下限温度阈值,Tn为预设回热过热度区间的上限温度阈值。
优选地,当△Ts<Tm时,控制回热节流元件的开度变小。
优选地,控制回热节流元件的开度为(Tm-△Ts)×b,其中b为回热节流元件的开度调节系数。
优选地,当△Ts>Tn时,控制回热节流元件的开度变大。
优选地,控制回热节流元件的开度为(△Ts-Tn)×b。
优选地,当Tm≤△Ts≤Tn时,控制回热节流元件的开度不变。
本发明还提供一种气液分离器积液蒸发控制方法,用于控制上述的热泵系统,包括如下步骤:
当热泵系统启动时,调整一级节流元件的开度为最大。
优选地,当所述热泵系统包括回热节流元件时,还包括如下步骤:
当△Ts<Tm时,调整回热节流元件的开度为,其中△Ts为回热过热度,Tm为预设回热过热度区间的下限温度阈值;
当△Ts≥Tm时,提高回热节流元件的开度。
本发明提供的一种热泵系统、吸气过热度及气液分离器积液蒸发控制方法,一方面采用气液分离器中的第一管路中的热量对所述气液分离器的出气管中的冷媒进行升温,从而使气液分离器中的液态冷媒能够气化,同时最为重要的是,出气管中的冷媒温度的提升也即是压缩机的吸气口的冷媒温度提升,这明显有利于提高冷媒的性能,同时压缩机的吸气口具有一定的过热度,可以避免压缩机吸气管的结霜现象产生,当然,这也能够明显降低所述气液分离器中的液相冷媒的成分,极大降低压缩机吸气带液现象的产生几率;另一方面,通过所述闪蒸器对压缩机的高压腔进行补气增焓,这防止了压缩机的排气口的冷媒温度过高对压缩机的可靠性的不利影响;另外,该技术方案中还充分利用了现有的气液分离器,无需在所述热泵系统中单独增设回热换热器,降低了系统的复杂程度,降低了系统成本。
附图说明
图1为本发明实施例的热泵系统的系统原理图(含制热工况下的冷媒流向示意);
图2为图1处于制冷工况下的冷媒流向示意图。
附图标记表示为:
1、压缩机;2、换向元件;3、室外换热器;4、第一节流元件;5、闪蒸器;6、第二节流元件;7、室内换热器;8、气液分离器;9、回热节流元件;100、第一管路;200、出气管。
具体实施方式
结合参见图1、图2所示,根据本发明的实施例,提供一种热泵系统,包括压缩机1、换向元件2、室外换热器3、第一节流元件4、闪蒸器5、第二节流元件6、室内换热器7、气液分离器8,所述压缩机1、换向元件2、室外换热器3、第一节流元件4、闪蒸器5、第二节流元件6、室内换热器7、气液分离器8管路连接形成补气增焓空调循环,所述第一节流元件4与所述闪蒸器5之间的第一管路100处于所述气液分离器8中,以将所述第一管路100中冷媒的热量传递至所述气液分离器8的出气管200。采用该技术方案,一方面采用气液分离器8中的第一管路100中的热量对所述气液分离器8的出气管200中的冷媒进行升温,从而使气液分离器8中的液态冷媒能够气化,同时最为重要的是,出气管200中的冷媒温度的提升也即是压缩机1的吸气口的冷媒温度提升,这明显有利于提高冷媒的性能,同时压缩机1的吸气口具有一定的过热度,可以避免压缩机吸气管的结霜现象产生,当然,这也能够明显降低所述气液分离器8中的液相冷媒的成分,极大降低压缩机1吸气带液现象的产生几率;另一方面,通过所述闪蒸器5对压缩机1的高压腔进行补气增焓,这防止了压缩机1的排气口的冷媒温度过高对压缩机1的可靠性的不利影响;另外,该技术方案中还充分利用了现有的气液分离器8,无需在所述热泵系统中单独增设回热换热器,降低了系统的复杂程度,降低了系统成本。
为了便于对所述出气管200的回热过热度进行控制,优选地,所述热泵系统还包括回热节流元件9,所述回热节流元件9连接于所述第一节流元件4与所述闪蒸器5之间,且与所述第一管路100并联,所述回热节流元件9通过其开度的大小控制流入所述第一管路100中的冷媒量,也即实现了回热过热度的控制。前述的第一节流元件4、第二节流元件6、回热节流元件9例如可以采用业内惯常采用的电子膨胀阀来实现。所述的换向元件2例如可以采用三通阀或者四通阀,这依据于所述热泵系统的空气调节模式灵活选择,例如对于单独制冷的热泵系统,采用三通阀即可,而对于有制冷制暖功能的热泵系统则可以采用四通阀,具体本发明不做特别限定。
可以理解的是,所述第一节流元件4、第二节流元件6串联于所述补气增焓空调循环中,其中冷媒的流通方向受限于所述热泵系统的具体工作工况,例如在制冷工况下(如图2),冷媒将先流经所述第一节流元件4进行一级节流降压,之后再流经所述第二节流元件6进行二级节流降压,也即此工况下的一级节流元件为第一节流元件4,二级节流元件为第二节流元件6;而当所述热泵系统处于制热工况下(如图1)时,则恰恰相反,具体的,冷媒将先流经所述第二节流元件6进行一级节流降压,之后流经所述第一节流元件4进行二级节流降压,可见此时的一级节流元件为所述第二节流元件6、二级节流元件则为所述第一节流元件4。
根据本发明的实施例,还提供一种吸气过热度控制方法,用于控制上述的热泵系统,包括如下步骤:
获取有效吸气过热度△Te,△Te可以通过获取蒸出温度Te0与气液分离器8的入口冷媒温度Te1后求得两者的差值得出,具体的,△Te=Te0-Te1,在此要特别说明的是,前述的蒸出温度Te0具体采用何值取决于热泵系统的具体运行工况,例如,当热泵系统处于制热工况下时,此时的室外换热器3相当于蒸发器,此时的蒸出温度为处于所述室外换热器3的出口处冷媒感温包获取的温度,而当所述热泵系统处于制冷工况时,此时室内换热器7则相当于蒸发器,此时的蒸出温度为处于所述室内换热器7的出口处冷媒感温包获取的温度;
依据△Te与预设有效过热度区间[Td,Tu]的相对关系,调整二级节流元件的开度,其中Td为预设有效过热度区间的下限温度阈值,Tu为预设有效过热度区间的上限温度阈值,此处的二级节流元件即为前述的二级节流元件,依据所述热泵系统的制冷、制热工况的不同,可以为第一节流元件4、第二节流元件6中的一个。前述的预设有效过热度区间例如可以为2℃~6℃。依据前述的控制方法,通过判断△Te与预设有效过热度区间[Td,Tu]的相对关系对二级节流元件的开度进行调整,从而能够保证压缩机的吸气过热度维持在一个合理的范围内,防止过热度过低冷媒性能不佳,过热度过高导致压缩机排气温度过高的问题产生。例如,当△Te<Td时,控制二级节流元件的开度变小,具体的,控制二级节流元件的开度为(Td-△Te)×a,其中a为二级节流元件的开度调节系数;当△Te>Tu时,控制二级节流元件的开度变大,具体的,控制二级节流元件的开度为(△Te-Tu)×a;当Td≤△Te≤Tu时,控制二级节流元件的开度不变。前述a取值范围例如可以是5~10。
更进一步的,当所述热泵系统包括回热节流元件9时,还包括如下步骤:
获取回热过热度△Ts,△Ts可以通过获取气液分离器8的入口冷媒温度Te1与出口冷媒温度Te2(也即所述出气管200中的冷媒温度)后求得两者的差值得出,具体的,△Ts=Te1-Te2;
依据△Ts与预设回热过热度区间[Tm,Tn]的相对关系,调整回热节流元件的开度,其中Tm为预设回热过热度区间的下限温度阈值,Tn为预设回热过热度区间的上限温度阈值。前述的预设回热过热度区间例如可以为10℃~30℃。例如,当△Ts<Tm时,控制回热节流元件9的开度变小,具体的,控制回热节流元件9的开度为(Tm-△Ts)×b,其中b为回热节流元件的开度调节系数;当△Ts>Tn时,控制回热节流元件9的开度变大,具体的,控制回热节流元件9的开度为(△Ts-Tn)×b;当Tm≤△Ts≤Tn时,控制回热节流元件9的开度不变。前述b取值范围例如可以是3~8。
对于热泵系统而言,当热泵系统长时间不运行时,气液分离器8中将积聚液态冷媒,当压缩机1运行时,气液分离器中的液态冷媒需要快速蒸发,以尽可能的降低吸气带液现象的延续时间,因此,根据本发明的实施例,还提供一种气液分离器积液蒸发控制方法,用于控制上述的热泵系统,包括如下步骤:
当热泵系统启动时,调整一级节流元件的开度为最大,由此能够保证所述第一管路100中的温度较高冷媒的量,这能够有利于提升在所述气液分离器8中的冷媒的热量传递速度。
进一步地,当所述热泵系统包括回热节流元件9时,还包括如下步骤:
当△Ts<Tm时,调整回热节流元件9的开度为0;当△Ts≥Tm时,提高回热节流元件9的开度。该技术方案中,在△Ts<Tm时,将回热节流元件9完全关闭,使较高温度的冷媒能够全部流经所述第一管路100,从而能够保证△Ts能够较快上升。
本领域的技术人员容易理解的是,在不冲突的前提下,上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种热泵系统,其特征在于,包括压缩机(1)、换向元件(2)、室外换热器(3)、第一节流元件(4)、闪蒸器(5)、第二节流元件(6)、室内换热器(7)、气液分离器(8),所述压缩机(1)、换向元件(2)、室外换热器(3)、第一节流元件(4)、闪蒸器(5)、第二节流元件(6)、室内换热器(7)、气液分离器(8)管路连接形成补气增焓空调循环,所述第一节流元件(4)与所述闪蒸器(5)之间的第一管路(100)处于所述气液分离器(8)中,以将所述第一管路(100)中冷媒的热量传递至所述气液分离器(8)的出气管(200)。
2.根据权利要求1所述的热泵系统,其特征在于,还包括回热节流元件(9),所述回热节流元件(9)连接于所述第一节流元件(4)与所述闪蒸器(5)之间,且与所述第一管路(100)并联。
3.一种吸气过热度控制方法,其特征在于,用于控制如权利要求1或2所述的热泵系统,包括如下步骤:
获取有效吸气过热度△Te;
依据△Te与预设有效过热度区间[Td,Tu]的相对关系,调整二级节流元件的开度,其中Td为预设有效过热度区间的下限温度阈值,Tu为预设有效过热度区间的上限温度阈值。
4.根据权利要求3所述的吸气过热度控制方法,其特征在于,当△Te<Td时,控制二级节流元件的开度变小。
5.根据权利要求4所述的吸气过热度控制方法,其特征在于,控制二级节流元件的开度为(Td-△Te)×a,其中a为二级节流元件的开度调节系数。
6.根据权利要求3所述的吸气过热度控制方法,其特征在于,当△Te>Tu时,控制二级节流元件的开度变大。
7.根据权利要求6所述的吸气过热度控制方法,其特征在于,控制二级节流元件的开度为(△Te-Tu)×a。
8.根据权利要求3所述的吸气过热度控制方法,其特征在于,当Td≤△Te≤Tu时,控制二级节流元件的开度不变。
9.根据权利要求3所述的吸气过热度控制方法,其特征在于,当所述热泵系统包括回热节流元件(9)时,还包括如下步骤:
获取回热过热度△Ts;
依据△Ts与预设回热过热度区间[Tm,Tn]的相对关系,调整回热节流元件的开度,其中Tm为预设回热过热度区间的下限温度阈值,Tn为预设回热过热度区间的上限温度阈值。
10.根据权利要求9所述的吸气过热度控制方法,其特征在于,当△Ts<Tm时,控制回热节流元件(9)的开度变小。
11.根据权利要求10所述的吸气过热度控制方法,其特征在于,控制回热节流元件(9)的开度为(Tm-△Ts)×b,其中b为回热节流元件的开度调节系数。
12.根据权利要求9所述的吸气过热度控制方法,其特征在于,当△Ts>Tn时,控制回热节流元件(9)的开度变大。
13.根据权利要求12所述的吸气过热度控制方法,其特征在于,控制回热节流元件(9)的开度为(△Ts-Tn)×b。
14.根据权利要求9所述的吸气过热度控制方法,其特征在于,当Tm≤△Ts≤Tn时,控制回热节流元件(9)的开度不变。
15.一种气液分离器积液蒸发控制方法,其特征在于,用于控制如权利要求1或2所述的热泵系统,包括如下步骤:
当热泵系统启动时,调整一级节流元件的开度为最大。
16.根据权利要求15所述的积液蒸发控制方法,其特征在于,当所述热泵系统包括回热节流元件(9)时,还包括如下步骤:
当△Ts<Tm时,调整回热节流元件(9)的开度为0,其中△Ts为回热过热度,Tm为预设回热过热度区间的下限温度阈值;
当△Ts≥Tm时,提高回热节流元件(9)的开度。
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