CN112361647A - 一种热泵系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种热泵系统及其控制方法。其中，该系统包括：第一温度传感器，设置在所述热泵系统的热源侧，用于监测热源温度；第二温度传感器，设置在所述热泵系统的冷源侧，用于监测冷源温度；阀，设置在所述热泵系统的蒸发器和冷凝器之间的管路上；控制器，用于基于所述热源温度和所述冷源温度控制所述阀的开闭。通过本发明，最大化降低热泵系统内部的热量传递损失，从而提升热泵系统的热量利用率。

Description

一种热泵系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及机组技术领域，具体而言，涉及一种热泵系统及其控制方法。

背景技术

现在的空调热泵系统获取热量的方式一般是通过热泵系统运行来获取，系统运行时制冷剂自压缩机排气口出，经过连接管路进入放热热源侧进行放热，接着经过节流元件降低压力温度后进入低温热源侧进行吸热，最后回到压缩机，经过压缩机压缩后成为高温高压的制冷剂后再次到达排气口，完成一个完整的循环。

机组在满足待机条件时进入待机状态，待机状态下，机组的主要负载如风机、压缩机等处于断电状态，而从运行状态到待机状态或停机状态时，循环系统中各个部件的压力温度状态会迅速趋于一致，压力高的制冷剂流向压力低的区域，从而引起正在换热的制冷剂的热量无法被吸收或者释放从而浪费。

针对现有技术中机组停机过程中容易造成制冷剂的热量损失的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例中提供一种热泵系统及其控制方法，以解决现有技术中机组停机过程中容易造成制冷剂的热量损失的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种热泵系统，其中，所述热泵系统包括：第一温度传感器，设置在所述热泵系统的热源侧，用于监测热源温度；第二温度传感器，设置在所述热泵系统的冷源侧，用于监测冷源温度；阀，设置在所述热泵系统的蒸发器和冷凝器之间的管路上；控制器，用于基于所述热源温度和所述冷源温度控制所述阀的开闭。

进一步地，所述控制器，用于在压缩机停机时刻控制所述阀关闭。

进一步地，所述控制器，用于在控制所述阀关闭后，如果是制热状态下，在所述热源温度－所述冷源温度≥预设温度时，控制所述阀开启；间隔预设时间后，如果所述热源温度与所述冷源温度的差值处于预设区间，则继续保持所述阀开启，否则控制所述阀关闭。

进一步地，所述控制器，用于在控制所述阀关闭后，如果是制冷状态下，在所述冷源温度－所述热源温度≥预设温度时，控制所述阀开启；间隔预设时间后，如果所述热源温度与所述冷源温度的差值处于预设区间，则继续保持所述阀开启，否则控制所述阀关闭。

进一步地，所述第一温度传感器设置在所述蒸发器的入口处，所述第二温度传感器设置在所述冷凝器的入口处。

进一步地，所述热泵系统还包括：所述阀，设置在靠近所述冷凝器的入口位置处。

进一步地，所述阀是以下类型至少之一：电磁阀、截止阀、节流阀。

进一步地，所述热泵系统是以下至少之一：空调、热泵热水器。

本发明还提供了一种热泵系统的控制方法，应用于上述的热泵系统，其中，所述方法包括：在压缩机停机时刻控制阀关闭；监测热泵系统的热源温度和冷源温度，根据所述热源温度和所述冷源温度控制阀的开闭；其中，所述阀设置在热泵系统的蒸发器和冷凝器之间的管路上。

进一步地，根据所述热源温度和所述冷源温度控制阀的开闭，包括：确认所述热泵系统当前的运行状态；其中，所述运行状态包括制热状态、制冷状态；采取与所述运行状态对应的控制策略，根据所述热源温度和所述冷源温度控制阀的开闭。

进一步地，如果是制热状态，采取与所述运行状态对应的控制策略，根据所述热源温度和所述冷源温度控制阀的开闭，包括：在所述热源温度－所述冷源温度≥预设温度时，控制所述阀开启；间隔预设时间后，如果所述热源温度与所述冷源温度的差值处于预设区间，则继续保持所述阀开启，否则控制所述阀关闭。

进一步地，如果是制冷状态，采取与所述运行状态对应的控制策略，根据所述热源温度和所述冷源温度控制阀的开闭，包括：在所述冷源温度－所述热源温度≥预设温度时，控制所述阀开启；间隔预设时间后，如果所述热源温度与所述冷源温度的差值处于预设区间，则继续保持所述阀开启，否则控制所述阀关闭。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述程序被处理器执行时实现如上述的方法。

应用本发明的技术方案，在机组的停机时刻截止系统的制冷剂，使得已经存在于换热器的制冷剂保持在其中，等到制冷剂的温度达到与冷却介质温度一致，即充分换热后再释放。释放制冷剂后，为了避免系统冷媒因为冷热源变化引起的制冷剂流通引起热量损失，可以再次截止，最大化降低热量的内部传递损失，从而提升热泵系统的热量利用率。

附图说明

图1是根据本发明实施例的热泵系统的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的热泵系统的控制方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的热泵系统的控制方法的细化流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。

下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。

实施例1

图1是根据本发明实施例的热泵系统的结构示意图，如图1所示，热泵系统包括：第一温度传感器1，设置在热泵系统的热源侧，用于监测热源温度；第二温度传感器2，设置在热泵系统的冷源侧，用于监测冷源温度。阀3，设置在热泵系统的蒸发器4和冷凝器5之间的管路上，上述阀3可以是以下类型至少之一：电磁阀、截止阀、节流阀。阀3的位置优先选择安装在靠近冷凝器入口的位置处。优选地，第一温度传感器1设置在蒸发器4的入口处，第二温度传感器2设置在冷凝器5的入口处。控制器，用于基于热源温度和冷源温度控制阀的开闭。需要说明的是图1中并未示出控制器的位置，控制器可以通过无线或有线的方式连接第一温度传感器1和第二温度传感器2。

在具体应用时，控制器在压缩机6停机时刻控制阀关闭，从而截止系统内的制冷剂，使得已经存在于换热器的制冷剂保持在其中。需要说明的是，在具体应用时，可以在压缩机停机时刻之前或之后的ti时间内控制阀关闭，t1可以取0-120s。

在此之后，如果是制热状态下，在控制阀关闭后控制器在热源温度－冷源温度≥预设温度时，控制阀开启；间隔预设时间后，如果热源温度与冷源温度的差值处于预设区间，则继续保持阀开启，否则控制阀关闭。如果是制冷状态下，在控制阀关闭后，控制器在冷源温度－热源温度≥预设温度时，控制阀开启；间隔预设时间后，如果热源温度与冷源温度的差值处于预设区间，则继续保持阀开启，否则控制阀关闭。基于此，在机组的停机时刻截止系统的制冷剂，使得已经存在于换热器的制冷剂保持在其中，等到制冷剂的温度达到与冷却介质温度一致，即充分换热后再释放。释放制冷剂后，为了避免系统冷媒因为冷热源变化引起的制冷剂流通引起热量损失，可以再次截止，最大化降低热量的内部传递损失，从而提升空调或者热泵系统的热量利用率。制冷剂是指封闭在热泵系统中的制冷剂，冷却介质是指外部的空气或者水或者其他物质。

热泵系统最基本的四个元件为压缩机、蒸发器、冷凝器、节流阀，如图1所示，为了控制制冷剂流动，可以选择电磁阀或者其他类似功能的阀作为制冷剂截止阀串联在系统中，阀的位置优先选择安装在靠近冷凝器入口处，热源侧和冷却侧需要布置温度传感器分别检测冷热源的温度。当受控区域需要进行热量转移时，热泵系统开启，进行热量转移直到达到受控区域需求温度，此时会进入停机等待状态，即压缩机，风机等负载停止，当受控区域温度超出设定的波动范围时，系统从等待状态再次开启进行控制温度的运行状态。每次到达受控温度点时热泵系统会进入停压缩机等负载的待机状态，而此时系统中的截止阀需要在压缩机停机前或者停机后t1时间内迅速关闭，t1可以取值0～120s，之后进入维持判断的控制过程：检测到|热源温度-冷源温度(也称为冷源侧冷却介质温度)|≥△T℃(△T可以取值0～5)，阀开启；当检测到△T-1≤|热源温度-冷源温度|＜△T+1℃，阀维持原状态，否则保持关闭状态。但是需要说明的是，在任何情况下当接收到压缩机启动指令时，不论阀当前处于何种状态，阀都要调整到适当的开启状态，满足热泵系统快速进入稳定运行的需求。

本实施例中提及的热泵系统可以是以下至少之一：空调、热泵热水器。应用本实施例的技术方案，可以最大化降低空调或者热泵热水器的热量的内部传递损失。

实施例2

图2是根据本发明实施例的热泵系统的控制方法的流程图，如图2所示，该方法包括以下步骤：

步骤S201，在压缩机停机时刻控制阀关闭；

步骤S202，监测热泵系统的热源温度和冷源温度，根据热源温度和冷源温度控制阀的开闭；其中，阀设置在热泵系统的蒸发器和冷凝器之间的管路上。

热泵系统的常规运行状态是制冷状态和制热状态。在不同的运行状态下，相应的控制策略不同。具体地，根据热源温度和冷源温度控制阀的开闭包括：确认热泵系统当前的运行状态；其中，运行状态包括制热状态、制冷状态；采取与运行状态对应的控制策略，根据热源温度和冷源温度控制阀的开闭。基于此，能够有效的有针对性的实现对阀的开闭控制，最大化降低热量的内部传递损失。

具体地，如果是制热状态，采取与运行状态对应的控制策略，根据热源温度和冷源温度控制阀的开闭，包括：在热源温度－冷源温度≥预设温度时，控制阀开启；间隔预设时间后，如果热源温度与冷源温度的差值处于预设区间，则继续保持阀开启，否则控制阀关闭。如果是制冷状态，采取与运行状态对应的控制策略，根据热源温度和冷源温度控制阀的开闭，包括：在冷源温度－热源温度≥预设温度时，控制阀开启；间隔预设时间后，如果热源温度与冷源温度的差值处于预设区间，则继续保持阀开启，否则控制阀关闭。基于此，在不同的运行状态下执行相应的控制策略，最大化降低热量的内部传递损失，从而提升热泵系统的热量利用率。

图3是根据本发明实施例的热泵系统的控制方法的细化流程图，如图3所示，该方法包括以下步骤：

步骤S301，压缩机停机。

步骤S302，控制阀关闭，该阀设置在蒸发器和冷凝器之间的管路上，靠近冷凝器一侧。

步骤S303，判断当前是否满足压缩机启动条件，压缩机启动条件可以是：接收到压缩机启动指令。如果满足，则执行步骤S304，如果不满足，则执行步骤S304。

步骤S304，控制阀开启。

步骤S305，判断|热源温度-冷源温度|≥△T是否成立，如果是，则执行步骤S304，如果否，则执行步骤S302。

热泵系统获取热量的方式通过系统运行来获取，但是一旦触发停机后，系统中的制冷剂会逆向流动，流向压力低的区域，从而引起正在换热的制冷剂的热量无法被吸收而浪费掉。通过判断机组的停机时刻，在停机时刻或者停机时刻前后截止系统内的制冷剂，让已经存在于换热器的制冷剂保持在其中，等到这些制冷剂温度达到与冷却介质温度一致，即充分换热后再释放。释放后，为了避免系统冷媒因为冷热源变化引起的制冷剂流通引起热量损失，可以再次截止，最大化降低热量的内部传递损失。

实施例3

本发明实施例提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。

本发明实施例提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的热泵系统的控制方法。

上述存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于：光盘、软盘、硬盘、可擦写存储器等。

上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种热泵系统，其特征在于，所述热泵系统包括：

第一温度传感器，设置在所述热泵系统的热源侧，用于监测热源温度；

第二温度传感器，设置在所述热泵系统的冷源侧，用于监测冷源温度；

阀，设置在所述热泵系统的蒸发器和冷凝器之间的管路上；

控制器，用于基于所述热源温度和所述冷源温度控制所述阀的开闭。

2.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，

所述控制器，用于在压缩机停机时刻控制所述阀关闭。

3.根据权利要求2所述的热泵系统，其特征在于，

所述控制器，用于在控制所述阀关闭后，如果是制热状态下，在所述热源温度－所述冷源温度≥预设温度时，控制所述阀开启；间隔预设时间后，如果所述热源温度与所述冷源温度的差值处于预设区间，则继续保持所述阀开启，否则控制所述阀关闭。

4.根据权利要求2所述的热泵系统，其特征在于，

所述控制器，用于在控制所述阀关闭后，如果是制冷状态下，在所述冷源温度－所述热源温度≥预设温度时，控制所述阀开启；间隔预设时间后，如果所述热源温度与所述冷源温度的差值处于预设区间，则继续保持所述阀开启，否则控制所述阀关闭。

5.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，

所述第一温度传感器设置在所述蒸发器的入口处，所述第二温度传感器设置在所述冷凝器的入口处。

6.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述热泵系统还包括：

所述阀，设置在靠近所述冷凝器的入口位置处。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的热泵系统，其特征在于，

所述阀是以下类型至少之一：电磁阀、截止阀、节流阀。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的热泵系统，其特征在于，

所述热泵系统是以下至少之一：空调、热泵热水器。

9.一种热泵系统的控制方法，应用于权利要求1至8中任一项所述的热泵系统，其特征在于，所述方法包括：

在压缩机停机时刻控制阀关闭；

监测热泵系统的热源温度和冷源温度，根据所述热源温度和所述冷源温度控制阀的开闭；

其中，所述阀设置在热泵系统的蒸发器和冷凝器之间的管路上。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据所述热源温度和所述冷源温度控制阀的开闭，包括：

确认所述热泵系统当前的运行状态；其中，所述运行状态包括制热状态、制冷状态；

采取与所述运行状态对应的控制策略，根据所述热源温度和所述冷源温度控制阀的开闭。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，如果是制热状态，采取与所述运行状态对应的控制策略，根据所述热源温度和所述冷源温度控制阀的开闭，包括：

在所述热源温度－所述冷源温度≥预设温度时，控制所述阀开启；

间隔预设时间后，如果所述热源温度与所述冷源温度的差值处于预设区间，则继续保持所述阀开启，否则控制所述阀关闭。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，如果是制冷状态，采取与所述运行状态对应的控制策略，根据所述热源温度和所述冷源温度控制阀的开闭，包括：

在所述冷源温度－所述热源温度≥预设温度时，控制所述阀开启；

间隔预设时间后，如果所述热源温度与所述冷源温度的差值处于预设区间，则继续保持所述阀开启，否则控制所述阀关闭。

13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求9至12中任一项所述的方法。

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