CN110645731A - 一种提高低温空气能热泵能效的系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高低温空气能热泵能效的系统及控制方法，包括由压缩机、电磁四通换向阀、水侧换热器、储液器、第一过滤器、经济器、第二过滤器、风侧换热器、电磁四通换向阀、汽液分离器依次连通构成的循环冷媒流路，所述第一过滤器通过三通管分为两条管路，一条管路直接与经济器的Z1接口接入，Z2接口接出，另一条管路上设置有增涵电子膨胀阀，并与经济器的Z3接口连入，Z4接口接出通过第二吸气口与压缩机连通，所述Z2接口接出后，再次通过三通管分为两条管路，一条管路上水平设置有主路电子膨胀阀，并与第二过滤器连通，另一条管路上依次设置有电磁阀和毛细管，并与第二过滤器连通；本发明运行可靠，制热强劲。
Description
技术领域
本发明涉及空调制热技术领域，尤其涉及一种提高低温空气能热泵能效的系统及控制方法及控制方法。
背景技术
空调的本职工作是制冷，根据制冷原理并利用四通阀反向实现了空调制热的效果；当空调在冬天制热时，室内换热器处于高压，室外换热器处于低压，高温高压的制冷剂在室内换热器换热之后，经由节流阀节流成低压气液两相进入室外换热器，从室外环境中吸收热量进行蒸发；虽然现有技术的空调系统能够制热，但空调制热能力疲软，一直是消费者对空调产品抱怨最多的一个问题，冬季传统空调制热效果不好，主要是外部环境和小压缩机制热能力不足造成的；在室外温度较低的时候，空调的制热性能会进一步下降，若结霜严重，还需要定时化霜，严重时空调甚至不能启动，严重影响了制热性能，从制冷原理上来分析，高温高压的制冷剂在室内换热器中冷凝效果越好，过冷度越大，其节流之后进入室外换热器时的蒸发效果越好，越有利于制热；为达到该目的，现有技术常用的办法有以下几种：增大室内换热器、增大室内风量或者增大室外换热器，但是这几种方法存在增加成本，耗电过大以及噪音不好控制等明显弊端。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种提高低温空气能热泵能效的系统及控制方法，通过增加流经水侧换热器的液体制冷剂焓差，从而增加制热量，实现小压缩机也能在低温环境下有效制热运行的效果。
本发明采用的技术方案如下：一种提高低温空气能热泵能效的系统及控制方法，包括由压缩机、电磁四通换向阀、水侧换热器、储液器、第一过滤器、经济器、第二过滤器、风侧换热器、电磁四通换向阀、汽液分离器依次连通构成的循环冷媒流路，所述第一过滤器的出水口通过三通管分为两条管路，一条管路直接与经济器的Z1接口接入，Z2接口接出，另一条管路上设置有增涵电子膨胀阀，并与经济器的Z3接口连入，Z4接口接出通过第二吸气口与压缩机连通，所述Z2接口接出后，再次通过三通管分为两条管路，一条管路上水平设置有主路电子膨胀阀，并通过三通管与第二过滤器的进水口连通，另一条管路上依次设置有电磁阀和毛细管，并通过三通管与第二过滤器的进水口连通；毛细管或者主路电子膨胀阀或者增涵电子膨胀阀均有良好的节流作用，其中，主路电子膨胀阀或者增涵电子膨胀阀的开度可根据需要的过冷度控制，而毛细管的生产成本低、装配简单方便。
本发明的工作原理为：
常规制热运行：冷媒压缩经电磁四通换向阀进入水侧换热器与水进行换热，冷却后的冷媒温度降低，并由气态变为气、液两相，进入储液器，储液器内的液态冷媒在压力作用下，经过滤器进入经济器，并沿Z1→Z2经主路电子膨胀阀进入风侧换热器，并与空气换热变成气体，经电磁四通换向阀、汽液分离器通过第一吸气口回到压缩机。
低温制热运行：与常规制热运行不同之处在于：增涵电子膨胀阀打开，部分冷凝后的冷媒经增涵电子膨胀阀沿Z3→Z4通过第二吸气口回到压缩机；所述压缩机是喷汽涡旋压缩机，喷汽涡旋压缩机在固定涡旋盘上设置第二个吸气口，连接蒸汽喷射管，这样涡旋压缩机就具有2个吸气口和1个排气口；喷汽涡旋压缩机的第二个吸气口将会帮助增加主循环的流量，借助于储液器，高压/高温的液体通过增涵电子膨胀阀膨胀后变为中压气体喷入第二个吸气口，这近似于低温气体两步压缩概念，同时，储液器里的液体焓值将会降到下一个循环的值，喷汽增焓涡旋热泵技术解决了传统的热泵技术存在的在低环境温度下运行的两个关键问题：吸气口的制冷剂量比压缩机的容量要小很多导致压缩机的容量没有充分利用；室外机电子膨胀阀之前的液态制冷剂的焓值很高，影响换热器的效率；同时喷射蒸汽有助于增加主循环中的制冷剂流量，增加流经水侧换热器的液体制冷剂焓差，从而增加制热量。
超低温制热运行：主循环与低温制热运行相同，不同之处在于：主路电子膨胀阀相比增涵电子膨胀阀要选小一个型号，在常规运行和低温运行时，要打开电磁阀，超低温运行时关闭电磁阀。
进一步地，所述第二过滤器的出水口与风侧换热器之间还安装有翅片探头，起到保护压缩机的作用。
进一步地，所述压缩机上设置有第一吸气口、第二吸气口和排气口，所述排气口与电磁四通换向阀连通的管路上，依次安装有排气探头、检验阀和高压压力控制器，所述第一吸气口与汽液分离器连通的管路上，依次安装有检验阀和低压压力控制器，起到保护压缩机的作用。
进一步地，所述电磁四通换向阀与汽液分离器连通的管路上，安装有吸气探头，起到保护压缩机的作用。
进一步地，所述水侧换热器设置有冷媒口A和冷媒口B，所述冷媒口B处安装有出水探头，并且该冷媒口B通过管路与电磁四通换向阀连通，所述冷媒口A处安装有回水探头，并且该冷媒口A通过安装有蒸发温度探头的管路与储液器连通，该蒸发湿度探头安装在这里可以减少感受的湿度与实际温度的误差，能正常化霜。
进一步地，依据本发明的另一方面，提供了一种提高空调制热效果的双电子膨胀阀控制方法，应用于提高空调制热效果的双电子膨胀阀控制系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，获取空调运行模式；
步骤2，根据空调运行模式采用制冷剂常规制热流路或低温制热流路或超低温制热流路完成空调器的循环过程。
进一步地，所述步骤2常规制热流路具体为：冷媒压缩经电磁四通换向阀进入水侧换热器与水进行换热，冷却后的冷媒温度降低，并由气态变为气、液两相，进入储液器，储液器内的液态冷媒在压力作用下，经过滤器进入经济器，并沿Z1→Z2经主路电子膨胀阀和带电磁阀的毛细管进入风侧换热器，并与空气换热变成气体，经电磁四通换向阀、汽液分离器通过第一吸气口回到压缩机。
进一步地，所述步骤2低温制热流路具体为：增涵电子膨胀阀打开，部分冷凝后的冷媒经增涵电子膨胀阀沿Z3→Z4通过第二吸气口回到压缩机。
进一步地，所述步骤2超低温制热流路具体为：主路电子膨胀阀相比增涵电子膨胀阀要选小一个型号，关闭电磁阀，冷媒只从带主路电子膨胀阀的管路循环。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明解决了低温制热衰减和压缩机排气温度过高的不足，即使在-20℃的严寒地区，双电子膨胀阀系统依然运行可靠，制热强劲，节能降耗的同时提高了用户使用体验。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的结构示意图；
图中标记为：1-压缩机，2-水侧换热器，3-储液器，4-第一过滤器，41-第二过滤器，5-经济器，6-风侧换热器，7-汽液分离器，8-高压压力控制器，9-低压压力控制器，10-检验阀，11-排气口，12-第一吸气口，13-第二吸气口，14-排气探头，15-电磁四通换向阀，16-吸气探头，17-电磁阀，18-毛细管，19-翅片探头，20-主路电子膨胀阀，21-增涵电子膨胀阀，22-蒸发温度探头，23-冷媒口A，24-冷媒口B，25-出水探头，26-回水探头，27-管路。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
实施例1
如图1所示，一种提高低温空气能热泵能效的系统及控制方法，包括由压缩机1、电磁四通换向阀15、水侧换热器2、储液器3、第一过滤器4、经济器5、第二过滤器41、风侧换热器6、电磁四通换向阀15、汽液分离器7依次连通构成的循环冷媒流路，所述第一过滤器4的出水口通过三通管分为两条管路27，一条管路27直接与经济器5的Z1接口接入，Z2接口接出，另一条管路27上设置有增涵电子膨胀阀21，并与经济器5的Z3接口连入，Z4接口接出通过第二吸气口13与压缩机1连通，所述Z2接口接出后，再次通过三通管分为两条管路27，一条管路27上水平设置有主路电子膨胀阀20，并通过三通管与第二过滤器41的进水口连通，另一条管路27上依次设置有电磁阀17和毛细管18，并通过三通管与第二过滤器41的进水口连通；毛细管18或者主路电子膨胀阀20或者增涵电子膨胀阀21均有良好的节流作用，其中，主路电子膨胀阀20或者增涵电子膨胀阀21的开度可根据需要的过冷度控制，而毛细管18的生产成本低、装配简单方便。
本发明的工作原理为：
常规制热运行：冷媒压缩经电磁四通换向阀15进入水侧换热器2与水进行换热，冷却后的冷媒温度降低，并由气态变为气、液两相，进入储液器3，储液器3内的液态冷媒在压力作用下，经第一过滤器4进入经济器5，并沿Z1→Z2经主路电子膨胀阀20进入风侧换热器6，并与空气换热变成气体，经电磁四通换向阀15、汽液分离器通过第一吸气口12回到压缩机1。
低温制热运行：与常规制热运行不同之处在于：增涵电子膨胀阀21打开，部分冷凝后的冷媒经增涵电子膨胀阀21沿Z3→Z4通过第二吸气口13回到压缩机1；所述压缩机1是喷汽涡旋压缩机1，喷汽涡旋压缩机1在固定涡旋盘上设置第二吸气口13，连接蒸汽喷射管，这样涡旋压缩机1就具有2个吸气口和1个排气口11；喷汽涡旋压缩机1的第二吸气口13将会帮助增加主循环的流量，借助于储液器3，高压/高温的液体通过增涵电子膨胀阀21膨胀后变为中压气体喷入第二吸气口13，这近似于低温气体两步压缩概念，同时，储液器3里的液体焓值将会降到下一个循环的值，喷汽增焓涡旋热泵技术解决了传统的热泵技术存在的在低环境温度下运行的两个关键问题：吸气口的制冷剂量比压缩机1的容量要小很多导致压缩机1的容量没有充分利用；室外机电子膨胀阀之前的液态制冷剂的焓值很高，影响换热器的效率；同时喷射蒸汽有助于增加主循环中的制冷剂流量，增加流经水侧换热器2的液体制冷剂焓差，从而增加制热量。
超低温制热运行：主循环与低温制热运行相同，不同之处在于：主路电子膨胀阀20相比增涵电子膨胀阀21要选小一个型号，在常规运行和低温运行时，要打开电磁阀17，超低温运行时关闭电磁阀17。
实施例2
在实施例1的基础上，所述第二过滤器41的出水口与风侧换热器6之间还安装有翅片探头19，起到保护压缩机1的作用。
实施例3
在实施例2的基础上，所述压缩机1上设置有第一吸气口12、第二吸气口13和排气口11，所述排气口11与电磁四通换向阀15连通的管路27上，依次安装有排气探头14、检验阀10和高压压力控制器8，所述第一吸气口12与汽液分离器7连通的管路27上，依次安装有检验阀10和低压压力控制器9，起到保护压缩机1的作用。
实施例4
在实施例3的基础上，所述电磁四通换向阀15与汽液分离器7连通的管路27上，安装有吸气探头16，起到保护压缩机1的作用。
实施例5
在实施例4的基础上，所述水侧换热器2设置有冷媒口A23和冷媒口B24，所述冷媒口B24处安装有出水探头25，并且该冷媒口B24通过管路27与电磁四通换向阀15连通，所述冷媒口A23处安装有回水探头26，并且该冷媒口A23通过安装有蒸发温度探头22的管路27与储液器3连通，该蒸发温度探头22安装在这里可以减少感受的湿度与实际温度的误差，能正常化霜。
实施例6
在实施例1-5任一项的基础上，依据本发明的另一方面，提供了一种提高空调制热效果的双电子膨胀阀控制方法，应用于提高空调制热效果的双电子膨胀阀控制系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，获取空调运行模式；
步骤2，根据空调运行模式采用制冷剂常规制热流路或低温制热流路或超低温制热流路完成空调器的循环过程。
实施例7
在实施例6的基础上，所述步骤2常规制热流路具体为：冷媒压缩经电磁四通换向阀15进入水侧换热器2与水进行换热，冷却后的冷媒温度降低，并由气态变为气、液两相，进入储液器3，储液器3内的液态冷媒在压力作用下，经过滤器进入经济器5，并沿Z1→Z2经主路电子膨胀阀20和带电磁阀17的毛细管18进入风侧换热器6，并与空气换热变成气体，经电磁四通换向阀15、汽液分离器7通过第一吸气口12回到压缩机1。
实施例8
在实施例7的基础上，所述步骤2低温制热流路具体为：增涵电子膨胀阀21打开，部分冷凝后的冷媒经增涵电子膨胀阀21沿Z3→Z4通过第二吸气口13回到压缩机1。
实施例9
在实施例8的基础上，所述步骤2超低温制热流路具体为：主路电子膨胀阀20相比增涵电子膨胀阀21要选小一个型号，关闭电磁阀17，冷媒只从带主路电子膨胀阀20的管路27循环。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种提高低温空气能热泵能效的系统，包括由压缩机(1)、电磁四通换向阀(15)、水侧换热器(2)、储液器(3)、第一过滤器(4)、经济器(5)、第二过滤器(41)、风侧换热器(6)、电磁四通换向阀(15)、汽液分离器(7)依次连通构成的循环冷媒流路，其特征在于，所述第一过滤器(4)的出水口通过三通管分为两条管路(27)，一条管路(27)直接与经济器(5)的Z1接口接入，Z2接口接出，另一条管路(27)上设置有增涵电子膨胀阀(21)，并与经济器(5)的Z3接口连入，Z4接口接出通过第二吸气口(13)与压缩机(1)连通，所述Z2接口接出后，再次通过三通管分为两条管路(27)，一条管路(27)上水平设置有主路电子膨胀阀(20)，并通过三通管与第二过滤器(41)的进水口连通，另一条管路(27)上依次设置有电磁阀(17)和毛细管(18)，并通过三通管与第二过滤器(41)的进水口连通。
2.根据权利要求1所述的一种提高低温空气能热泵能效的系统，其特征在于，所述第二过滤器(41)的出水口与风侧换热器(6)之间还安装有翅片探头(19)。
3.根据权利要求2所述的一种提高低温空气能热泵能效的系统，其特征在于，所述压缩机(1)上设置有第一吸气口(12)、第二吸气口(13)和排气口(11)，所述排气口(11)与电磁四通换向阀(15)连通的管路(27)上，依次安装有排气探头(14)、检验阀(10)和高压压力控制器(8)，所述第一吸气口(12)与汽液分离器(7)连通的管路(27)上，依次安装有检验阀(10)和低压压力控制器(9)。
4.根据权利要求3所述的一种提高低温空气能热泵能效的系统，其特征在于，所述电磁四通换向阀(15)与汽液分离器(7)连通的管路(27)上，安装有吸气探头(16)。
5.根据权利要求4所述的一种提高低温空气能热泵能效的系统，其特征在于，所述水侧换热器(2)设置有冷媒口A(23)和冷媒口B(24)，所述冷媒口B(24)处安装有出水探头(25)，并且该冷媒口B(24)通过管路(27)与电磁四通换向阀(15)连通，所述冷媒口A(23)处安装有回水探头(26)，并且该冷媒口A(23)通过安装有蒸发温度探头(22)的管路(27)与储液器(3)连通。
6.一种提高低温空气能热泵能效的控制方法，应用于权利要求1～5任一所述的用于提高空调制热效果的双电子膨胀阀控制系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，获取空调运行模式；
步骤2，根据空调运行模式采用制冷剂常规制热流路或低温制热流路或超低温制热流路完成空调器的循环过程。
7.根据权利要求6所述的一种提高低温空气能热泵能效的控制方法，其特征在于，所述步骤2常规制热流路具体为：冷媒压缩经电磁四通换向阀(15)进入水侧换热器(2)与水进行换热，冷却后的冷媒温度降低，并由气态变为气、液两相，进入储液器(3)，储液器(3)内的液态冷媒在压力作用下，经过滤器进入经济器(5)，并沿Z1→Z2经主路电子膨胀阀(20)和带电磁阀(17)的毛细管(18)进入风侧换热器(6)，并与空气换热变成气体，经电磁四通换向阀(15)、汽液分离器(7)通过第一吸气口(12)回到压缩机(1)。
8.根据权利要求7所述的一种提高低温空气能热泵能效的控制方法，其特征在于，所述步骤2低温制热流路具体为：增涵电子膨胀阀(21)打开，部分冷凝后的冷媒经增涵电子膨胀阀(21)沿Z3→Z4通过第二吸气口(13)回到压缩机(1)。
9.根据权利要求8所述的一种提高低温空气能热泵能效的控制方法，其特征在于，所述步骤2超低温制热流路具体为：主路电子膨胀阀相比增涵电子膨胀阀(21)选小一个型号，关闭电磁阀(17)，冷媒只从带主路电子膨胀阀的管路(27)循环。
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