CN110701841A - 一种变频空气源热泵的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及机电控制领域，公开了一种变频空气源热泵的控制方法。本发明中，变频空气源热泵的控制方法，包括：监测预设参数，所述预设参数包括：排气温度、排气过热度、吸气过热度中的一个或多个；响应于所述预设参数符合预设条件，以与所述预设条件对应的控制方式控制变频空气源热泵。上述方案提供一种新的变频空气源热泵的控制方法，使得变频空气源热泵适应各种场景，在不同场景尽量保持较佳的状态。

Description

一种变频空气源热泵的控制方法

技术领域

本发明实施例涉及机电控制领域，特别涉及变频空气源热泵的控制方法。

背景技术

空气源热泵是一种利用高位能使热量从低位热源空气流向高位热源的节能装置，它是热泵的一种形式。顾名思义，热泵也就是像泵那样，可以把不能直接利用的低位热能(如空气、土壤、水中所含的热量)转换为可以利用的高位热能，从而达到节约部分高位能(如煤、燃气、油、电能等)的目的。空气作为热泵的低位热源，取之不尽，用之不竭，处处都有，可以无偿地获取，而且，空气源热泵的安装和使用都比较方便。

目前空气源热泵的主要控制方式有以下几种：

1.室外机根据不同的环境温度，压缩机分段输出固定频率，电子膨胀阀根据设置控制目标自动控制；

2.室外机根据不同的环境温度，电子膨胀阀分段固定开度，压缩机频率根据PI算法自动控制。

以上两种方案都存在严重不足：

第一种方案，将变频压缩机定频化处理，不能完全发挥出变频压缩机节能、舒适的优势；并且部分工况会出现压缩机输出过剩或者不足的情况，对系统的稳定性存在极大的隐患。

第二种方案，将电子膨胀阀固定开度，压机频率变化或系统制冷剂充注量变化时，电子膨胀阀不能及时调整，可能会造成压缩机回液或者过热，对系统的稳定性和安全性存在极大的隐患。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种变频空气源热泵的控制方法，提供一种新的变频空气源热泵的控制方法，使得变频空气源热泵适应各种场景，在不同场景尽量保持较佳的状态。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种变频空气源热泵的控制方法，包括：监测预设参数，所述预设参数包括：排气温度、排气过热度、吸气过热度中的一个或多个；响应于所述预设参数符合预设条件，以与所述预设条件对应的控制方式控制变频空气源热泵。

本发明实施方式相对于现有技术而言，监测预设的参数，根据参数的不同表现，确定对应的控制方式，使得变频空气源热泵有多种控制方式，可以更适合各种应用场景，使得变频空气源热泵保持较佳的状态。

作为进一步改进，所述预设参数包括：排气过热度；所述响应于所述预设参数符合预设条件，以与所述预设条件对应的控制方式控制变频空气源热泵包括：当所述预设条件包括：所述排气过热度小于第一阈值，所述与所述预设条件对应的控制方式包括：关小与所述变频空气源热泵相关的电子膨胀阀。上述方案明确温度过低时的控制方式，使得空气源热泵在温度过低时，也可以较佳的状态工作。

作为进一步改进，所述关小与所述变频空气源热泵相关的电子膨胀阀，包括：若与所述变频空气源热泵相关的电子膨胀阀包括主路电子膨胀阀和辅路电子膨胀阀，则优先关小所述辅路电子膨胀阀。上述方案针对中间有换热器的机组，优先控制辅路电子膨胀阀。

作为进一步改进，所述关小与所述变频空气源热泵相关的电子膨胀阀，包括：在每个控制周期关小所述电子膨胀阀，直至所述排气过热度大于或等于第二阈值。上述方案明确电子膨胀阀的关小过程为步进式关小。

作为进一步改进，所述预设参数包括：排气温度；所述响应于所述预设参数符合预设条件，以与所述预设条件对应的控制方式控制变频空气源热泵包括：当所述预设条件包括：所述排气温度大于或等于第三阈值，所述与所述预设条件对应的控制方式包括：开大与所述变频空气源热泵相关的电子膨胀阀。上述方案明确当温度过高时的控制方式，使得空气源热泵在温度过高时，也可以较佳的状态工作。

作为进一步改进，所述开大与所述变频空气源热泵相关的电子膨胀阀之后，还包括：调节所述变频空气源热泵的压缩机频率。上述方案明确在开大电子膨胀阀后还可以调节压缩机频率，加速降温。

作为进一步改进，所述开大与所述变频空气源热泵相关的电子膨胀阀，具体为：在每个控制周期开大所述电子膨胀阀。上述方案明确电子膨胀阀的开大过程为步进式开大。

作为进一步改进，所述预设参数包括：排气温度、排气过热度和吸气过热度；所述响应于所述预设参数符合预设条件，以与所述预设条件对应的控制方式控制变频空气源热泵包括：当所述预设条件包括：所述排气温度小于第四阈值，所述排气过热度大于第一阈值，所述与所述预设条件对应的控制方式包括：根据所述吸气过热度的值确定开大或关小与所述变频空气源热泵相关的电子膨胀阀；其中，响应于所述吸气过热度大于或等于第五阈值，确定开大与所述变频空气源热泵相关的电子膨胀阀；响应于所述吸气过热度小于所述第五阈值，确定关小与所述变频空气源热泵相关的电子膨胀阀。上述方案明确温度没有过高或过低时的控制方式。

作为进一步改进，所述根据所述吸气过热度的值确定开大或关小与所述变频空气源热泵相关的电子膨胀阀，包括：若所述与所述变频空气源热泵相关的电子膨胀阀包括：主路电子膨胀阀和辅路电子膨胀阀，所述吸气过热度包括：主路吸气过热度和辅路吸气过热度，则根据所述主路吸气过热度的值确定开大或关小与所述变频空气源热泵相关的主路电子膨胀阀，根据所述辅路吸气过热度的值确定开大或关小与所述变频空气源热泵相关的辅路电子膨胀阀。上述方案进一步明确当存在辅路电子膨胀阀时的控制过程。

作为进一步改进，所述预设参数包括：排气温度；所述响应于所述预设参数符合预设条件，以与所述预设条件对应的控制方式控制变频空气源热泵包括：当所述预设条件包括：所述排气温度大于或等于第六阈值，以与所述预设条件对应的控制方式控制变频空气源热泵包括：控制变频空气源热泵停机。上述方案明确停机保护的方法，保证空气源热泵的运行安全。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本发明第一实施方式中变频空气源热泵的控制方法的流程图；

图2是根据本发明第三实施方式中变频空气源热泵的控制方法的流程图；

图3是根据本发明第四实施方式中变频空气源热泵的控制方法的流程图。

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，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本发明的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。

本发明的第一实施方式涉及一种变频空气源热泵的控制方法。

本实施方式中的变频空气源热泵的控制方法流程如图1所示，具体如下：

步骤101，监测预设参数。

具体的说，预设参数包括：排气温度、排气过热度、吸气过热度中的一个或多个。其中，排气温度可以通过专用的传感器检测，排气过热度可以通过排气温度减去冷凝温度计算获得，吸气过热度可以通过吸气温度减去蒸发温度计算获得。在一个例子中，可以同时监测上述三个参数。

步骤102，响应于预设参数符合预设条件，以与预设条件对应的控制方式控制变频空气源热泵。

具体的说，可以设定多组预设条件，不同的预设条件对应不同的控制方式，其中预设条件可以针对不同参数的阈值范围，本步骤具体将步骤101中监测到的参数值与各组预设条件比对，符合哪组预设条件，则采用与该组预设条件对应的控制方式控制变频空气源热泵。

实际应用中，可以设定初始控制，如变频空气源热泵的频率根据PI算法自动控制，同时通过吸气过热度的值确定开大或关小与变频空气源热泵相关的电子膨胀阀。

进一步说，本实施方式监测的参数至少包括排气过热度。对应地，当预设条件包括：排气过热度小于第一阈值，与预设条件对应的控制方式包括：关小与变频空气源热泵相关的电子膨胀阀。

具体的说，这种场景一般为温度过低，机组运行过程中，液态制冷剂在蒸发器中蒸发不完全，造成进入压缩机的液态制冷剂过多引起的。液态制冷剂进入到压缩机后可能会存在两种形态，一是吸收部分电机运行产生的热量，快速膨胀蒸发成气态；二是电机运行产生的热量不足以完全蒸发进入压缩机的液态制冷剂，使得部分制冷剂依然保持液态进入到压缩机的压缩腔中，此时机组就会表现出排气过热度过低的现象。同时液体具有不可压缩的物理特性。进入压缩机压缩腔的液态制冷剂，会使得压缩机构受到强烈冲击，并产生异响，严重时会直接造成压缩机构件断裂。因此为了防止液态制冷剂进入压缩机，通过监测机组的排气过热度，并控制机组的节流阀(电子膨胀阀)来实现进入压缩机制冷剂流量的控制。

继续说明，关小与变频空气源热泵相关的电子膨胀阀，包括：在每个控制周期关小电子膨胀阀，直至排气过热度大于或等于第二阈值。也就是说，可以设定一定的控制周期，在需要关小电子膨胀阀时，并非直接关至某一步，而是采用循环关小的方式，每个控制周期先确定排气过热度是否过低(如小于12℃)，如果是的话，就关小一步，之后进入下一控制周期时，仍然先确定排气过热度是否过低，如果是的话，就继续关小一步，以此类推，直至排气过热度升高至第二阈值(如25℃)。

还需要说明的是，针对中间有换热器的机组，该类机组配置的压缩机具有第二吸气口(即常说的补气增焓压缩机)，除了主路电子膨胀阀外，可能还存在辅路电子膨胀阀，那么在关小电子膨胀阀的过程中可以优先关小辅路电子膨胀阀。具体的说，如第一个控制周期中关小辅路电子膨胀阀，第二个控制周期中如果仍需关小电子膨胀阀，那么就关小主路电子膨胀阀，第三个控制周期如果仍需关小电子膨胀阀，那么就关小辅路电子膨胀阀，第四个控制周期如果仍需关小电子膨胀阀，那么就关小主路电子膨胀阀，以此类推。

可见，本实施方式中监测预设的参数，根据参数的不同表现，确定对应的控制方式，使得变频空气源热泵有多种控制方式，可以更适合各种应用场景，使得变频空气源热泵保持较佳的状态。其中低温变频空气源热泵控制的主要思路是：在低温环境下，室外侧换热器换热能力下降的情况下，对变频压缩机、主路电子膨胀阀和辅路电子膨胀阀的稳定控制，使得机组保持在低环境温度的工况下稳定、高效的连续运行。

本发明的第二实施方式涉及一种变频空气源热泵的控制方法。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第一实施方式中，监测排气过热度参数，确定处于温度过低的场景，从而进行符合该场景的变频空气源热泵控制。而在本发明第二实施方式中，监测排气温度参数，确定处于温度过高的场景，从而进行符合该场景的变频空气源热泵控制。可以发现，丰富本发明的控制方法，使得本发明中的控制方式在不同的应用场景都可以使得变频空气源热泵运行地安全稳定。

本实施方式监测的参数至少包括排气温度，对应地，在响应于预设参数符合预设条件，以与预设条件对应的控制方式控制变频空气源热泵时包括：当预设条件包括：排气温度大于或等于第三阈值，与预设条件对应的控制方式包括：开大与变频空气源热泵相关的电子膨胀阀。

具体的说，排气温度过高(如大于或等于100℃)可能是环境温度过高或膨胀阀开度过小造成的，此时变频空气源热泵的频率根据PI算法自动控制，同时通过开大电子膨胀阀加快散热。更具体的说，开大与变频空气源热泵相关的电子膨胀阀，具体为：在每个控制周期开大电子膨胀阀。也就是说，可以设定一定的控制周期，在需要开大电子膨胀阀时，并非直接开至某一步，而是采用循环开大的方式，每个控制周期先确定排气过热度是否过高，如果是的话，就开大一步。

针对中间有换热器的机组，除了主路电子膨胀阀外，可能还存在辅路电子膨胀阀，那么在开大电子膨胀阀的过程中可以优先开大辅路电子膨胀阀。具体的说，如第一个控制周期中开大辅路电子膨胀阀，第二个控制周期中如果仍需开大电子膨胀阀，那么就开大主路电子膨胀阀，第三个控制周期如果仍需开大电子膨胀阀，那么就开大辅路电子膨胀阀，第四个控制周期如果仍需开大电子膨胀阀，那么就开大主路电子膨胀阀，以此类推。

需要说明的是，开大与变频空气源热泵相关的电子膨胀阀之后，还包括：调节变频空气源热泵压缩机的频率。实际应用中，开大电子膨胀阀之后仍然无法缓解排气温度过高的问题，那么为使系统更加稳定安全地工作，可以叠加调节变频空气源热泵压缩机的频率。

可见，本实施方式监测排气温度，针对排气温度过高的情况对变频空气源热泵进行控制，使得针对温度过高的场景，变频空气源热泵也能以较佳的状态运行，使得系统保持稳定高效节能的状态。

本发明的第三实施方式涉及一种变频空气源热泵的控制方法。第三实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第一实施方式中，监测排气过热度参数，确定处于温度过低的场景，从而进行符合该场景的变频空气源热泵控制。而在本发明第三实施方式中，监测排气温度、排气过热度和吸气过热度，当排气温度小于第四阈值，排气过热度大于第一阈值时，进行符合该场景的变频空气源热泵控制。进一步丰富变频空气源热泵的控制方法，使得变频空气源热泵在不同场景下的运行稳定高效节能。

本实施方式预设参数包括：排气温度、排气过热度和吸气过热度；对应地，响应于预设参数符合预设条件，以与预设条件对应的控制方式控制变频空气源热泵包括：当预设条件包括：排气温度小于第四阈值，排气过热度大于第一阈值，与预设条件对应的控制方式包括：根据吸气过热度的值确定开大或关小与变频空气源热泵相关的电子膨胀阀。

更具体的说，响应于吸气过热度大于或等于第五阈值，确定开大与变频空气源热泵相关的电子膨胀阀；响应于吸气过热度小于第五阈值，确定关小与变频空气源热泵相关的电子膨胀阀。其中，上述各阈值可以根据变频空气源热泵的型号，结合技术人员经验设置。

可以发现，这种场景属于温度居中的一般状态，没有过热或过冷，在具体控制时，可以根据吸气过热度的大小控制电子膨胀阀。

针对中间有换热器的机组，根据吸气过热度的值确定开大或关小与变频空气源热泵相关的电子膨胀阀，包括：若与变频空气源热泵相关的电子膨胀阀包括：主路电子膨胀阀和辅路电子膨胀阀，吸气过热度包括：主路吸气过热度和辅路吸气过热度，则根据主路吸气过热度的值确定开大或关小与变频空气源热泵相关的主路电子膨胀阀，根据辅路吸气过热度的值确定开大或关小与变频空气源热泵相关的辅路电子膨胀阀。

可见，本实施方式中变频空气源热泵的控制方法适用于排气温度小于第四阈值，排气过热度大于第一阈值时的场景，进一步丰富变频空气源热泵的控制方法，使得变频空气源热泵在不同场景下的运行稳定高效节能。其中，电子膨胀阀开大，增加进入压缩机的制冷剂流量，对应地，电子膨胀阀关小，减少进入压缩机的制冷剂流量，通过上述控制可以使得系统更为节能稳定。

值得一提的是，上述第一实施方式至第三实施方式可以结合实施，监测的预设参数包括：排气温度、排气过热度和吸气过热度，以图2中的变频空气源热泵的控制方法流程图为例进行说明，具体如下：

步骤201，监测预设参数。

具体的说，本实施方式中预设参数包括：排气温度、排气过热度和吸气过热度。各参数的获得与第一实施方式中的步骤101相类似，在此不再赘述。

步骤202，响应于预设参数符合排气过热度小于第一阈值，关小与变频空气源热泵相关的电子膨胀阀。

步骤203，响应于预设参数符合排气温度大于或等于第三阈值，开大与变频空气源热泵相关的电子膨胀阀。

步骤204，响应于预设参数符合排气温度小于第四阈值，排气过热度大于第一阈值，根据吸气过热度的值确定开大或关小与变频空气源热泵相关的电子膨胀阀。

可见，根据上述步骤201至步骤204可以结合三种控制，使得变频空气源热泵在不同的场景中都有更为合适的控制方式，从而使得变频空气源热泵的状态更佳更稳定。

本发明的第四实施方式涉及一种变频空气源热泵的控制方法。第四实施方式是在第三实施方式上做了进一步改进，主要改进之处在于通过监测排气温度，增加停机保护机制。

本实施方式中变频空气源热泵的控制方法如图3所示，具体如下：

步骤301，监测预设参数。

具体的说，本实施方式中监测的参数至少包括排气温度，本步骤与第一实施方式中的步骤101相类似，在此不再赘述。

步骤302，响应于预设参数符合排气温度大于或等于第六阈值，控制变频空气源热泵停机。

具体的说，当测得排气温度特别高，已经超出安全范围，此时可能环境温度急剧升高，或出现其他错误导致，需要停止热泵工作，保证系统安全。其中，第六阈值可以根据变频空气源热泵的型号，以及技术人员的经验确定。

更具体的说，如果排气温度恢复小于第一阈值，且满足停机保护时长时，可以重启，恢复正常运行。

可见，本实施方式增加停机保护后，可以尽可能避免机组因为温度过高导致的爆炸等危险情况，降低安全风险。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种变频空气源热泵的控制方法，其特征在于，包括：

监测预设参数，所述预设参数包括：排气温度、排气过热度、吸气过热度中的一个或多个；

响应于所述预设参数符合预设条件，以与所述预设条件对应的控制方式控制变频空气源热泵。

2.根据权利要求1所述的变频空气源热泵的控制方法，其特征在于，所述预设参数包括：排气过热度；

所述响应于所述预设参数符合预设条件，以与所述预设条件对应的控制方式控制变频空气源热泵包括：

当所述预设条件包括：所述排气过热度小于第一阈值，所述与所述预设条件对应的控制方式包括：关小与所述变频空气源热泵相关的电子膨胀阀。

3.根据权利要求2所述的变频空气源热泵的控制方法，其特征在于，所述关小与所述变频空气源热泵相关的电子膨胀阀，包括：

若与所述变频空气源热泵相关的电子膨胀阀包括主路电子膨胀阀和辅路电子膨胀阀，则优先关小所述辅路电子膨胀阀。

4.根据权利要求2所述的变频空气源热泵的控制方法，其特征在于，所述关小与所述变频空气源热泵相关的电子膨胀阀，包括：在每个控制周期关小所述电子膨胀阀，直至所述排气过热度大于或等于第二阈值。

5.根据权利要求1所述的变频空气源热泵的控制方法，其特征在于，所述预设参数包括：排气温度；

所述响应于所述预设参数符合预设条件，以与所述预设条件对应的控制方式控制变频空气源热泵包括：

当所述预设条件包括：所述排气温度大于或等于第三阈值，所述与所述预设条件对应的控制方式包括：开大与所述变频空气源热泵相关的电子膨胀阀。

6.根据权利要求5所述的变频空气源热泵的控制方法，其特征在于，所述开大与所述变频空气源热泵相关的电子膨胀阀之后，还包括：调节所述变频空气源热泵的压缩机频率。

7.根据权利要求5所述的变频空气源热泵的控制方法，其特征在于，所述开大与所述变频空气源热泵相关的电子膨胀阀，具体为：在每个控制周期开大所述电子膨胀阀。

8.根据权利要求1所述的变频空气源热泵的控制方法，其特征在于，所述预设参数包括：排气温度、排气过热度和吸气过热度；

所述响应于所述预设参数符合预设条件，以与所述预设条件对应的控制方式控制变频空气源热泵包括：

当所述预设条件包括：所述排气温度小于第四阈值，所述排气过热度大于第一阈值，所述与所述预设条件对应的控制方式包括：根据所述吸气过热度的值确定开大或关小与所述变频空气源热泵相关的电子膨胀阀；

其中，响应于所述吸气过热度大于或等于第五阈值，确定开大与所述变频空气源热泵相关的电子膨胀阀；

响应于所述吸气过热度小于所述第五阈值，确定关小与所述变频空气源热泵相关的电子膨胀阀。

9.根据权利要求8所述的变频空气源热泵的控制方法，其特征在于，所述根据所述吸气过热度的值确定开大或关小与所述变频空气源热泵相关的电子膨胀阀，包括：

若所述与所述变频空气源热泵相关的电子膨胀阀包括：主路电子膨胀阀和辅路电子膨胀阀，所述吸气过热度包括：主路吸气过热度和辅路吸气过热度，则根据所述主路吸气过热度的值确定开大或关小与所述变频空气源热泵相关的主路电子膨胀阀，根据所述辅路吸气过热度的值确定开大或关小与所述变频空气源热泵相关的辅路电子膨胀阀。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的变频空气源热泵的控制方法，其特征在于，所述预设参数包括：排气温度；

所述响应于所述预设参数符合预设条件，以与所述预设条件对应的控制方式控制变频空气源热泵包括：

当所述预设条件包括：所述排气温度大于或等于第六阈值，以与所述预设条件对应的控制方式控制变频空气源热泵包括：控制变频空气源热泵停机。

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