CN110953757A - 喷液增焓热泵机组及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种喷液增焓热泵机组及其控制方法，其中，该机组包括：依次连接的压缩机、四通阀、冷凝器、经济器、蒸发器；其中，经济器还与压缩机的补气口连接，用于对机组主循环中的冷媒进行冷却，并对压缩机进行补气增焓；机组还包括：喷液节流元件，一端与经济器和蒸发器连接，另一端与压缩机的补气口连接，用于将经过经济器或蒸发器节流降温降压后的气态冷媒喷入压缩机中，降低压缩机的排气温度。本发明解决了现有技术中空调机组单独采用增焓技术时压缩机排气温度较高，单独采用喷液技术时系统能效较低的问题，有效控制系统的排气温度，并提升系统能效。
Description
技术领域
本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种喷液增焓热泵机组及其控制方法。
背景技术
热泵技术是先进节能技术发展的产物，可以用于生活冷热水、空调、采暖等多个领域，以其高能效、环境友好的特点，已经成为高技术与高品位的生活象征。
补气增焓技术和喷液技术均是热泵技术向低温领域拓展的产物，两者均可以降低压缩机的排气温度，使系统长期可靠运转。
这两个系统各有缺陷，补气增焓技术在极端条件下对压缩机的排温控制效果有限，排气温度常常较高，喷液技术不利于高压比下系统能效的提升。
针对相关技术中空调机组单独采用增焓技术时压缩机排气温度较高，单独采用喷液技术时系统能效较低的问题，目前尚未提出有效地解决方案。
发明内容
本发明提供了一种喷液增焓热泵机组及其控制方法，以至少解决现有技术中空调机组单独采用增焓技术时压缩机排气温度较高，单独采用喷液技术时系统能效较低的问题。
为解决上述技术问题，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种热泵机组，包括：依次连接的压缩机1、四通阀2、冷凝器3、经济器4、蒸发器8；其中，经济器4还与压缩机1的补气口连接，用于对机组主循环中的冷媒进行冷却，并对压缩机1进行补气增焓；机组还包括：喷液节流元件6，一端与经济器4和蒸发器8连接，另一端与压缩机1的补气口连接，用于将经过经济器4或蒸发器8节流降温降压后的气态冷媒喷入压缩机1中，降低压缩机1的排气温度。
进一步地，经济器4包括主路和辅路，主路的入口与冷凝器3连接，主路的出口与蒸发器8连接，辅路的入口通过喷焓节流元件5与主路的出口连接，辅路的出口与压缩机1的补气口连接；其中，喷焓节流元件5用于将进入辅路中的冷媒节流，以使节流后的冷媒与主路中的冷媒进行换热，蒸发为过热蒸汽喷入压缩机1中对压缩机1进行补气增焓。
进一步地，机组还包括：主节流元件7，第一端口与蒸发器8连接，第二端口与经济器4连接，用于在制冷模式时将蒸发器8中的冷媒进行节流后送入经济器4中，在制热模式时将经济器4中的冷媒进行节流后送入蒸发器8中。
进一步地，主节流元件7的第二端口还通过第一单向阀11与冷凝器3连接，用于在制冷模式时将蒸发器8中的冷媒进行节流后送入冷凝器3中。
进一步地，机组还包括：第二单向阀9，位于主路的出口和喷液节流元件6之间；第三单向阀10，位于蒸发器8和喷液节流元件6之间。
根据本发明实施例的另一方面，提供了一种热泵机组的控制方法，应用于如上述的热泵机组，包括：检测机组的运行模式和运行参数；根据运行模式和运行参数控制喷焓节流元件5和喷液节流元件6的开关。
进一步地，根据运行模式和运行参数控制喷焓节流元件5和喷液节流元件6的开关，包括：根据运行模式控制喷焓节流元件5的开关；根据运行参数控制喷液节流元件6的开关。
进一步地，机组的运行模式包括：制热模式和制冷模式；根据运行模式控制喷焓节流元件5的开关包括：在机组的运行模式为制冷模式时，控制喷焓节流元件5关闭；在机组的运行模式为制热模式时，控制喷焓节流元件5开启，对压缩机1进行补气增焓。
进一步地，运行参数至少包括压缩机排气温度；根据运行参数控制喷液节流元件6的开关，包括：判断压缩机排气温度是否达到预设温度阈值；如果是，则控制喷液节流元件6开启，对压缩机1进行喷液。
进一步地，还包括：根据机组的运行参数实时调节喷焓节流元件5的开度，和/或，喷液节流元件6的开度，和/或，主节流元件7的开度。
根据本发明实施例的又一方面，提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如上述的热泵机组的控制方法。
在本发明中，提出一种既能增焓又能喷液的热泵系统，该系统不仅包括经济器补气增焓支路，还增加喷液支路，并增加相应的阀件，既可制热又能制冷，在两种模式下均能有效控制系统的排气温度，并提升系统能效，从而使系统能适应更恶劣的使用条件，保证系统长期高效可靠运行。
附图说明
图1是根据本发明实施例的热泵机组的一种可选的结构框图；
图2是根据本发明实施例的热泵机组控制方法的一种可选的流程图；
图3是根据本发明实施例的热泵机组控制方法的另一种可选的流程图；以及
图4是根据本发明实施例的热泵机组控制方法的又一种可选的流程图。
附图标记说明：
1、压缩机，2、四通阀，3、冷凝器，4、经济器，5、喷焓节流元件，6、喷液节流元件，7、主节流元件，8、蒸发器，9、第二单向阀，10、第三单向阀，11、第一单向阀。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
实施例1
在本发明优选的实施例1中提供了一种热泵机组，具体地，图1示出该热泵机组的一种可选的结构框图，如图1所示，该热泵机组包括：
依次连接的压缩机1、四通阀2、冷凝器3、经济器4、蒸发器8；
其中，经济器4还与压缩机1的补气口连接，用于对机组主循环中的冷媒进行冷却，并对压缩机1进行补气增焓；
机组还包括：喷液节流元件6，一端与经济器4和蒸发器8连接，另一端与压缩机1的补气口连接，用于将经过经济器4或蒸发器8节流降温降压后的气态冷媒喷入压缩机1中，降低压缩机1的排气温度。
在上述实施方式中，提出一种既能增焓又能喷液的热泵系统，该系统不仅包括经济器补气增焓支路，还增加喷液支路，并增加相应的阀件，既可制热又能制冷，在两种模式下均能有效控制系统的排气温度，并提升系统能效，从而使系统能适应更恶劣的使用条件，保证系统长期高效可靠运行。
在本发明中，将喷液支路与喷气增焓支路结合起来，以达到有效控制系统的排气温度，并提升系统能效的效果。
喷液时热泵系统制热的工作原理：电力驱动压缩机工作，把低温低压冷媒压缩成高温高压的过热蒸汽，高温冷媒经冷凝器放热，换热后分为两路，辅路经辅路节流元件节流后直接喷入压缩机，主路的过冷液体经过主路节流元件进行节流，然后进入蒸发器吸热汽化蒸发，之后进入汽液分离器，再被压缩机吸入压缩，进行下一次循环。
经济器补气增焓时热泵系统制热的工作原理为：电力驱动压缩机工作，把低温低压冷媒压缩成高温高压的过热蒸汽，高温冷媒经冷凝器放热，换热后分为两路，主路直接进入经济器中过冷为液态，辅路经辅路节流元件节流后进入经济器中从主路吸热，蒸发为补气压力下的过热蒸汽，进入压缩机进行增焓，主路的过冷液体经过主路节流元件进行节流，然后进入蒸发器吸热汽化蒸发，之后进入汽液分离器，再被压缩机吸入压缩，进行下一次循环。
其中，经济器4包括主路和辅路，主路的入口与冷凝器3连接，主路的出口与蒸发器8连接，辅路的入口通过喷焓节流元件5与主路的出口连接，辅路的出口与压缩机1的补气口连接；其中，喷焓节流元件5用于将进入辅路中的冷媒节流，以使节流后的冷媒与主路中的冷媒进行换热，蒸发为过热蒸汽喷入压缩机1中对压缩机1进行补气增焓。
进一步地，机组还包括：主节流元件7，第一端口与蒸发器8连接，第二端口与经济器4连接，用于在制冷模式时将蒸发器8中的冷媒进行节流后送入经济器4中，在制热模式时将经济器4中的冷媒进行节流后送入蒸发器8中。优选地，主节流元件7的第二端口还通过第一单向阀11与冷凝器3连接，用于在制冷模式时将蒸发器8中的冷媒进行节流后送入冷凝器3中。
可选地，机组还包括：第二单向阀9，位于主路的出口和喷液节流元件6之间；第三单向阀10，位于蒸发器8和喷液节流元件6之间。
本发明中的冷凝器3可以是风冷，也可以是水冷或其他形式的换热器。节流元件可以是电子膨胀阀，也可以是毛细管、热力膨胀阀、直管或其他形式的节流元件。
本发明提出了一种既能增焓又能喷液的热泵系统，该系统在经济器补气增焓热泵系统的基础上增加喷液路，可以有效控制系统的排气温度，并减小对系统能效的损失，从而使系统能适应更恶劣的使用条件，保证系统长期可靠运行。
实施例2
基于上述实施例1中提供的热泵机组，在本发明优选的实施例2中还提供了一种热泵机组的控制方法，应用于如上述的热泵机组。具体来说，图2示出该方法的一种可选的流程图，如图2所示，该方法包括如下步骤S202-S204：
S202：检测机组的运行模式和运行参数；
S204：根据运行模式和运行参数控制喷焓节流元件5和喷液节流元件6的开关。
在上述实施方式中，提出一种既能增焓又能喷液的热泵系统，该系统不仅包括经济器补气增焓支路，还增加喷液支路，并增加相应的阀件，既可制热又能制冷，在两种模式下均能有效控制系统的排气温度，并提升系统能效，从而使系统能适应更恶劣的使用条件，保证系统长期高效可靠运行。
在本发明一个优选的实施方式中，根据运行模式和运行参数控制喷焓节流元件5和喷液节流元件6的开关，包括：根据运行模式控制喷焓节流元件5的开关；根据运行参数控制喷液节流元件6的开关。
其中，机组的运行模式包括：制热模式和制冷模式；根据运行模式控制喷焓节流元件5的开关包括：在机组的运行模式为制冷模式时，控制喷焓节流元件5关闭；在机组的运行模式为制热模式时，控制喷焓节流元件5开启，对压缩机1进行补气增焓。
进一步地，运行参数至少包括压缩机排气温度；根据运行参数控制喷液节流元件6的开关，包括：判断压缩机排气温度是否达到预设温度阈值；如果是，则控制喷液节流元件6开启，对压缩机1进行喷液。
优选地，本方法还包括：根据机组的运行参数实时调节喷焓节流元件5的开度，和/或，喷液节流元件6的开度，和/或，主节流元件7的开度。
在本发明优选的实施例2中还提供了一种制热模式的控制方法，应用于如上述的热泵机组。具体来说，图3示出该制热模式下的控制方法的一种可选的流程图，如图3所示，该方法包括如下步骤：
S301：开机；
S302：检测机组是否满足开机条件；
如果否，返回S302继续检测机组是否满足开机调节；
S303：如果是，运行时四通阀2关闭即四通阀进入开启制热模式状态，主电子膨胀阀7打开，喷焓电子膨胀阀5打开，压缩机开启，其他负载相继开启；
S304：获取系统运行参数；
S305：判断排气温度是否偏高；
S306：如果是，打开喷液电子膨胀阀6；否则保持喷液电子膨胀阀6处于关闭状态；
S307：实时调节电子膨胀阀5、6、7的开度大小，并控制相应的负载动作，保证系统始终高效可靠运行；
S308：检测机组是否满足关机条件；如果否，继续检测机组是否满足关机调节；
S309：如果是，进行关机。
在上述制热模式时，四通阀2关闭，主电子膨胀阀7打开，喷焓电子膨胀阀5打开，喷液电子膨胀阀6关闭；若排气温度偏高，喷液电子膨胀阀6开启，中压状态的过冷液体直接喷入压缩机，降低排气温度。
上述制热模式的运行原理为：电力驱动压缩机1工作，把低温低压冷媒压缩成高温高压的过热蒸汽；高温冷媒经冷凝器3放热；然后进入经济器4的主路继续过冷；过冷液体在出经济器4后分为增焓路、喷液路和主路三路：增焓路经喷焓电子膨胀阀5节流降温后回到经济器，一方面给进入经济器4中的主路冷媒继续过冷，另一方面自身在经济器4中吸热，变成中压状态的过热蒸汽，喷入压缩机1中进行增焓，增加压缩机的吸气量；喷液路只在系统排气温度偏高时开启，将高压状态的液态冷媒经喷液电子膨胀阀6节流降温降压后直接喷入压缩机腔体，对压缩机的压缩过程进行降温，可快速降低排气温度；主路的过冷液体经过主电子膨胀阀7进行节流降温，然后进入蒸发器8吸热汽化蒸发，再被压缩机1吸入压缩，进行下一次循环。
在本发明优选的实施例2中还提供了一种制冷模式的控制方法，应用于如上述的热泵机组。具体来说，图4示出该制冷模式下的控制方法的一种可选的流程图，如图4所示，该方法包括如下步骤：
S401：开机；
S402：检测机组是否满足开机条件；如果否，继续检测机组是否满足开机调节；
S403：如果是，运行时四通阀2开启即四通阀进入开启制冷模式状态，主电子膨胀阀7打开，喷焓电子膨胀阀5，压缩机开启，其他负载相继开启；
S404：获取系统运行参数；
S405：判断排气温度是否偏高；
S406：如果是，打开喷液电子膨胀阀6；否则保持喷液电子膨胀阀6处于关闭状态；
S407：实时调节电子膨胀阀5、6、7的开度大小，并控制相应的负载动作，保证系统始终高效可靠运行；
S408：检测机组是否满足关机条件；如果否，继续检测机组是否满足关机调节；
S409：如果是，进行关机。
在上述制冷模式时，四通阀2关闭，主电子膨胀阀7打开，喷焓电子膨胀阀5打开，喷液电子膨胀阀6关闭；若排气温度偏高，喷液电子膨胀阀6开启，中压状态的过冷液体直接喷入压缩机，降低排气温度。
在上述制冷模式时，四通阀2开启，主电子膨胀阀7打开，喷焓电子膨胀阀5关闭，喷液电子膨胀阀6关闭；若排气温度偏高，喷液电子膨胀阀6开启，中压状态的过冷液体直接喷入压缩机，降低排气温度。
上述制冷模式的运行原理为：电力驱动压缩机1工作，把低温低压冷媒压缩成高温高压的过热蒸汽；高温冷媒经蒸发器8放热并过冷；过冷液体分为喷液路和主路两路：喷液路只在系统排气温度偏高时开启，将高压状态的液态冷媒经喷液电子膨胀阀6节流降温降压后直接喷入压缩机腔体，对压缩机的压缩过程进行降温，可快速降低排气温度；主路的过冷液体经过主电子膨胀阀7进行节流降温，然后经单向阀11进入冷凝器3吸热汽化蒸发，再被压缩机1吸入压缩，进行下一次循环。
在上述实施方式中，喷焓电子膨胀阀5对应于喷焓节流元件5喷液电子膨胀阀6对应于喷液节流元件6，主电子膨胀阀7对应于主节流元件7。
实施例3
基于上述实施例2中提供的热泵机组控制方法，在本发明优选的实施例3中还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如上述的热泵机组控制方法。
在上述实施方式中，提出一种既能增焓又能喷液的热泵系统，该系统不仅包括经济器补气增焓支路，还增加喷液支路，并增加相应的阀件，既可制热又能制冷，在两种模式下均能有效控制系统的排气温度，并提升系统能效，从而使系统能适应更恶劣的使用条件，保证系统长期高效可靠运行。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (11)
1.一种热泵机组，其特征在于，包括：依次连接的压缩机(1)、四通阀(2)、冷凝器(3)、经济器(4)、蒸发器(8)；
其中，所述经济器(4)还与所述压缩机(1)的补气口连接，用于对所述机组主循环中的冷媒进行冷却，并对所述压缩机(1)进行补气增焓；
所述机组还包括：喷液节流元件(6)，一端与所述经济器(4)和所述蒸发器(8)连接，另一端与所述压缩机(1)的补气口连接，用于将经过所述经济器(4)或所述蒸发器(8)节流降温降压后的气态冷媒喷入所述压缩机(1)中，降低所述压缩机(1)的排气温度。
2.根据权利要求1所述的机组，其特征在于，所述经济器(4)包括主路和辅路，所述主路的入口与所述冷凝器(3)连接，所述主路的出口与所述蒸发器(8)连接，所述辅路的入口通过喷焓节流元件(5)与所述主路的出口连接，所述辅路的出口与所述压缩机(1)的补气口连接；其中，所述喷焓节流元件(5)用于将进入所述辅路中的冷媒节流，以使节流后的冷媒与所述主路中的冷媒进行换热，蒸发为过热蒸汽喷入所述压缩机(1)中对所述压缩机(1)进行补气增焓。
3.根据权利要求1所述的机组，其特征在于，所述机组还包括：主节流元件(7)，第一端口与所述蒸发器(8)连接，第二端口与所述经济器(4)连接，用于在制冷模式时将所述蒸发器(8)中的冷媒进行节流后送入所述经济器(4)中，在制热模式时将所述经济器(4)中的冷媒进行节流后送入所述蒸发器(8)中。
4.根据权利要求3所述的机组，其特征在于，所述主节流元件(7)的第二端口还通过第一单向阀(11)与所述冷凝器(3)连接，用于在制冷模式时将所述蒸发器(8)中的冷媒进行节流后送入所述冷凝器(3)中。
5.根据权利要求2所述的机组，其特征在于，所述机组还包括：
第二单向阀(9)，位于所述主路的出口和所述喷液节流元件(6)之间；
第三单向阀(10)，位于所述蒸发器(8)和所述喷液节流元件(6)之间。
6.一种热泵机组的控制方法，应用于如权利要求1-5任一项所述的热泵机组，其特征在于，包括：
检测所述机组的运行模式和运行参数；
根据所述运行模式和所述运行参数控制所述喷焓节流元件(5)和所述喷液节流元件(6)的开关。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述运行模式和所述运行参数控制所述喷焓节流元件(5)和所述喷液节流元件(6)的开关，包括：
根据所述运行模式控制所述喷焓节流元件(5)的开关；
根据所述运行参数控制所述喷液节流元件(6)的开关。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述机组的运行模式包括：制热模式和制冷模式；根据所述运行模式控制所述喷焓节流元件(5)的开关包括：
在所述机组的运行模式为制冷模式时，控制所述喷焓节流元件(5)关闭；
在所述机组的运行模式为制热模式时，控制所述喷焓节流元件(5)开启，对所述压缩机(1)进行补气增焓。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述运行参数至少包括压缩机排气温度；根据所述运行参数控制所述喷液节流元件(6)的开关，包括：
判断所述压缩机排气温度是否达到预设温度阈值；
如果是，则控制所述喷液节流元件(6)开启，对所述压缩机(1)进行喷液。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
根据所述机组的运行参数实时调节所述喷焓节流元件(5)的开度，和/或，所述喷液节流元件(6)的开度，和/或，所述主节流元件(7)的开度。
11.一种包含计算机可执行指令的存储介质，其特征在于，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如权利要求6至10中任一项所述的热泵机组的控制方法。
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