CN110887267A - 一种定变频耦合的新型变容量热泵系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种定变频耦合的新型变容量热泵系统，包括包括定频压缩机、变频压缩机、四通换向阀、壳管式换热器、节流装置、室外侧换热器和以及集成了数据处理程序的机组控制器，所述定频压缩机和变频压缩机并联连接，所述四通换向阀连接至壳管式换热器的第一接口，壳管式换热器的第二接口连接至节流装置，所述节流装置连接至室外侧换热器的第一接口。本发明中，该定变频耦合的新型变容量热泵系统，采用定频和变频压缩机并联，相对于传统的定频热泵系统提高了容量调节的范围，相对于传统的变频泵系统降低了成本，实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及热泵技术领域，尤其涉及一种定变频耦合的新型变容量热泵系统。
背景技术
“热泵”是近年来全世界倍受关注的节能技术，欧盟各国、日本和我国相继将其列入可再生能源技术范畴。热泵在我国已被广泛应用于工业、农业以及建筑领域等，其中，变容量的热泵由于其容量可调节特性，具有更好的节能效果和舒适性，已成为当前热泵市场的主流技术，具有广阔的应用空间和价值。
目前，常见的可变容量热泵系统主要是变频热泵系统和多个压缩机并联的定频热泵系统，其中，变频热泵系统通常配置变频的压缩机，其具动态调节能力范围较大，但却存在控制复杂、成本高等问题，且变频压缩机运行频率低于30Hz时，运行能效会降低，因此，在低负荷率下，变频机组低频运行下的能效并不占优势。相对于变频热泵，多个压缩机并联的定频热泵系统成本相对较低，但动态调节能力也相对较小。
因此，综合定频和变频空气源热泵的优点，开发一种定变频耦合的新型变容量热泵系统是非常有必要的，可在保证调节能力的同时降低成本，推动变容量的热泵的全面、快速的发展。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种定变频耦合的新型变容量热泵系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种定变频耦合的新型变容量热泵系统，包括包括定频压缩机、变频压缩机、四通换向阀、壳管式换热器、节流装置、室外侧换热器和以及集成了数据处理程序的机组控制器；
所述定频压缩机和变频压缩机并联连接，所述四通换向阀连接至壳管式换热器的第一接口，壳管式换热器的第二接口连接至节流装置，所述节流装置连接至室外侧换热器的第一接口，所述室外侧换热器的第二接口连接至四通换向阀，所述四通换向阀连接至总的压缩机进气口；
所述四通换向阀的进气口与总排气口相连，所述四通换向阀连接至总的压缩机进气口。
优选的，所述机组控制器的输出端分别与定频压缩机、变频压缩机、四通换向阀和节流装置的输入端电性连接。
优选的，所述机组控制器由指令寄存器、程序计数器和操作控制器三个部件组成。
优选的，还包括室外侧风机，所述室外侧风机设置在室外侧换热器的外侧，所述机组控制器的输出端与室外侧风机的输入端电性连接。
优选的，所述壳管式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板和管箱组成，壳体为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上，制冷剂在管内流动，水在管外流动，进行换热的冷热两种流体，且壳体内安装若干折流板。
与现有技术相比，本发明的有益效果是:
1、该定变频耦合的新型变容量热泵系统，采用定频和变频压缩机并联，相对于传统的定频热泵系统提高了容量调节的范围，相对于传统的变频泵系统降低了成本，实用性强；
(2)该定变频耦合的新型变容量热泵系统的耦合方式，在机组运行时避免了低负荷时变频机组能效低，以及定频机组频繁启停的问题，使机组始终处于高效运行状态下，提高了能源利用率；
(3)该定变频耦合的新型变容量热泵系统，可以适用于供热、供冷、恒温和烘干等相关领域，应用范围广泛。
附图说明
图1为本发明提出的一种定变频耦合的新型变容量热泵系统的原理图；
图2是本发明提出的一种定变频耦合的新型变容量空气源热泵系统压缩机调控图。
图例说明：
1、定频压缩机；11、变频压缩机；2、室外侧换热器；3、室外侧风机；4、节流装置；5、壳管式换热器；6、四通换向阀；7、机组控制器。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1，一种定变频耦合的新型变容量热泵系统，包括包括定频压缩机1、变频压缩机11、四通换向阀6、壳管式换热器5、节流装置4、室外侧换热器2和以及集成了数据处理程序的机组控制器7；
定频压缩机1和变频压缩机11并联连接，四通换向阀6连接至壳管式换热器5的第一接口，壳管式换热器5的第二接口连接至节流装置4，节流装置4连接至室外侧换热器2的第一接口，室外侧换热器2的第二接口连接至四通换向阀6，四通换向阀6连接至总的压缩机进气口8；
四通换向阀6的进气口与总排气口相连，四通换向阀6连接至总的压缩机进气口。
机组控制器7的输出端分别与定频压缩机1、变频压缩机11、四通换向阀6和节流装置4的输入端电性连接，机组控制器7由指令寄存器、程序计数器和操作控制器三个部件组成，机组控制器7安装在机组控制箱内，可控制定频压缩机1、变频压缩机11、四通换向阀6、节流装置4和室外侧风机3等的启停。
还包括室外侧风机3，室外侧风机3设置在室外侧换热器2的外侧，机组控制器7的输出端与室外侧风机3的输入端电性连接。
壳管式换热器5由壳体、传热管束、管板、折流板和管箱组成，壳体为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上，制冷剂在管内流动，水在管外流动，进行换热的冷热两种流体，且壳体内安装若干折流板。
工作原理：该定变频耦合的新型变容量热泵系统使用时，定频压缩机1、变频压缩机11压缩的高温高压制冷剂气体流入壳管式换热器5中，与流入壳管式换热器5的循环介质换热，制冷剂经放热，冷凝成高压液体，经过节流装置4节流后，进入室外侧换热器2中蒸发，蒸发后的制冷剂变为气态，通过管路流入定频压缩机1、变频压缩机11内循环压缩。
定频压缩机1、变频压缩机11可选配活塞式、转子式和涡旋式压缩机，定频压缩机1、变频压缩机11的总吸排气管上分别装有温度传感器和压力传感器，监测定频压缩机1和变频压缩机11运行状态保护定频压缩机1和变频压缩机11。
定频压缩机1、变频压缩机11设计选配方式如下：
第一步，根据机组的最大设计能力Q，确定系统压缩机总的排量V总；
第二步，根据第一步中的V总，按照定频和变频压缩机所承担的负荷比γ，γ为3/7，分别分配压缩机排量V定和V变；
第三步，结合定频压缩机1转速为50Hz，可首先完成定频压缩机1的气缸容积V0定(其中，V0定＝V定/50)，进而完成定频压缩机1设备的设计选型；
第四步，根据第二步中的V变，假定V0定，其中在假定V0定(其中在假定V0定时，满足V0变≤5V0定/3)，进而根据V0变＝V变/n变，计算出压缩机的转速n变，进而完成变频压缩机11的设计选型。
在实际的运行过程中，为了实现定、变频压缩机较好的匹配运行，其运行调控方法如下：
第一步，根据系统总供回水管(风道)的实际供水(出风)温度Tg、回水(回风)温度Th以及设定温度Tg_set，按照公式
计算机组负荷率φ；
第二步，根据第一步的负荷率φ，结合预设的负荷率对应的加载卸载值，进行压缩机负荷的加载和卸载控制，举例说明如下：若φ≤30，优先运行定频压缩机；若30＜φ≤70，优先运行变频压缩机；若φ＞70，定频和变频压缩机一起运行。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种定变频耦合的新型变容量热泵系统，其特征在于，包括包括定频压缩机(1)、变频压缩机(11)、四通换向阀(6)、壳管式换热器(5)、节流装置(4)、室外侧换热器(2)和以及集成了数据处理程序的机组控制器(7)；
所述定频压缩机(1)和变频压缩机(11)并联连接，所述四通换向阀(6)连接至壳管式换热器(5)的第一接口，壳管式换热器(5)的第二接口连接至节流装置(4)，所述节流装置(4)连接至室外侧换热器(2)的第一接口，所述室外侧换热器(2)的第二接口连接至四通换向阀(6)，所述四通换向阀(6)连接至总的压缩机进气口(8)；
所述四通换向阀(6)的进气口与总排气口相连，所述四通换向阀(6)连接至总的压缩机进气口。
2.根据权利要求1所述的一种定变频耦合的新型变容量热泵系统，其特征在于，所述机组控制器(7)的输出端分别与定频压缩机(1)、变频压缩机(11)、四通换向阀(6)和节流装置(4)的输入端电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种定变频耦合的新型变容量热泵系统，其特征在于，所述机组控制器(7)由指令寄存器、程序计数器和操作控制器三个部件组成。
4.根据权利要求1所述的一种定变频耦合的新型变容量热泵系统，其特征在于，还包括室外侧风机(3)，所述室外侧风机(3)设置在室外侧换热器(2)的外侧，室外侧风机(3)可选用定频风机或直流变频风机，扇叶为金属或塑料材质，所述机组控制器(7)的输出端与室外侧风机(3)的输入端电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种定变频耦合的新型变容量热泵系统，其特征在于，所述壳管式换热器(5)由壳体、传热管束、管板、折流板和管箱组成，壳体为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上，制冷剂在管内流动，水在管外流动，进行换热的冷热两种流体，且壳体内安装若干折流板。
6.根据权利要求1所述的一种定变频耦合的新型变容量热泵系统，其特征在于，所述室外侧换热器(2)由管和翅片组成，翅片安装在基管上，基管可采用铜光管或内螺纹铜管，翅片采用亲水涂层的铜、铝平翅片或波纹翅片，且翅片换热器上设置有温度传感器，且温度传感器与机组控制器(7)的输入端电性连接。
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