CN112856856B - 一种热泵机组控制方法及热泵机组 - Google Patents

一种热泵机组控制方法及热泵机组 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热泵机组控制方法及热泵机组，所述控制方法包括以下步骤：S1、获取压缩机吸气侧的饱和温度Tcm；S2、判断Tcm是否处于预设条件内，根据判断结果调整风机的转速。本发明本通过获取压缩机吸气侧的饱和温度Tcm，根据Tcm是否处于预设条件内来调整风机的转速，Tcm更能反映蒸发器的实际温度，对风机转速的调整更准确，有利于提高提高蒸发器的换热效率，提高了热泵机组的工作效率。

Description

一种热泵机组控制方法及热泵机组
技术领域
本发明属于热泵领域，具体地说，涉及一种热泵机组控制方法及热泵机组。
背景技术
空气源热泵机组在工作过程中，当蒸发器吸收空气中的热量后，蒸发器周围的空气温度降低，风机可以促进蒸发器附近的空气流通，其热效率受风机的影响较大，需要在热泵机组工作过程中调整风机的转速。现有空气源热泵机组中多用温度传感器检测蒸发器的温度，通过检测到的蒸发器的温度来控制风机的转速，但是由于温度传感器并不能直接检测蒸发器的内部温度，因此通过温度传感器的检测的蒸发器温度并不能完全正确反映蒸发器的实际温度，会对风机的控制造成偏差，对热泵机组的运行造成影响，热泵机组的效率有待提高。
有鉴于此特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种热泵机组控制方法，能够更准确地控制风机转速，提高蒸发器换热效率和热泵机组的工作效率。
本发明的另一目的在于，提供一种工作效率高的热泵机组。
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：提供一种热泵机组控制方法，包括以下步骤，
S1、获取压缩机吸气侧的饱和温度Tcm；
S2、判断Tcm是否处于预设条件内，根据判断结果调整风机的转速。
本发明通过获取压缩机吸气侧的饱和温度Tcm，根据Tcm是否处于预设条件内来调整风机的转速，Tcm更能反映蒸发器的实际温度，对风机转速的调整更准确，有利于提高提高蒸发器的换热效率，提高了热泵机组的工作效率。
进一步地，在所述步骤S1中，检测压缩机吸气侧的压力，根据检测到的吸气侧的压力获取其对应的饱和温度Tcm。
进一步地，在所述步骤S2中，根据Tcm的不同阈值调整风机的转速。
进一步地，在所述步骤S1之前包括以下步骤：S0、启动风机，获取压缩机的运行频率f和Tcm，当Tcm＜预设参数T1或f≥预设参数f1时，则风机以热泵制热的最低速度启动；
优选的，经过时间t后，再执行步骤S1；
优选的，T1为1℃，f1为60Hz，t为60s。
进一步地，在所述步骤S2中，
当Tcm＞T2时，降低风机的转速；
当T1≤Tcm≤T2时，保持风机的转速不变；
当Tcm＜T1时，提高风机的转速，其中T2为预设参数，T2＞T1；
优选的，T2为8℃。
本发明还提供一种通过Tcm对风机转速档位进行控制，优化热泵机组工作性能的方法。
进一步地，风机具有多个转速档位，档位越高转速越高，在所述步骤S2中，判断Tcm是否处于预设条件内，根据判断结果调整风机的档位，
当Tcm＞T2时，在当前风机档位上降低一档，直至热泵制热的最低档位；
当T1≤Tcm≤T2时，保持风机的档位不变；
当Tcm＜T1时，在当前风机档位上提高一档，直至最高档位，其中T2＞T1；
优选的，在所述步骤S2中，当Tcm＜T0时，风机档位直接升至最高档位，当Tcm＞T3时，风机档位直接下降至最低档位，其中T0、T3为预设参数，T0＜T1＜T2＜T3；
优选的，T0为-5℃，T3为15℃。
本发明设置有多个风机转速档位，通过压缩机吸气侧的饱和温度Tcm对风机转速档位进行分档控制，对风机转速的控制更加精细，更有利于蒸发器换热和热泵机组的优化运行。
进一步地，当热泵机组与水循环回路连接用于采暖时，
在所述步骤S1中：获取Tcm、压缩机的运行频率f和回路管路中水的温度Ti；
在所述步骤S2中，将Tcm、运行频率f和热泵机组循环回水温度Ti分别与预设参数T3、f2、Ti1进行比较，当Tcm＞T3，f≤f2，Ti≥Ti1时，则风机停止运转；
优选的，f2为50Hz，Ti1为60℃。
本发明还提供一种优化压缩机运行的热泵机组控制方法。
进一步地，还包括调节压缩机运行频率的方法，
获取压缩机的排气侧压力Pd，根据排气侧压力Pd控制压缩机的运行频率；
当Pd≥P0-P2时，则降低压缩机的运行频率；
当P0-P1≤Pd＜P0-P1时，则不允许降低压缩机的运行频率，其中P2、P1、P0为预设参数，P2＜P1＜P0；
优选的，P2为0.3MPa，P1为0.35MPa，P0为4.2MPa；
优选的，当Pd≥P0-P2时，每秒降低压缩机的运行频率0.1Hz；
当Pd≥P0-P3时，每秒降低压缩机的运行频率1Hz，其中P3为预设参数，P3＜P2；优选的，P3为0.2MPa。
本发明还提供一种热泵机组，采用如上述任一所述的控制方法。
进一步地，所述热泵机组包括第一压力检测装置，所述第一压力检测装置设置在压缩机的吸气侧，用于检测压缩机吸气侧的压力；
优选的，所述热泵机组还包括第二压力检测装置，所述第二压力检测装置设置在压缩机的排气侧，用于检测压缩机排气侧的压力。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
(1)本发明通过获取压缩机吸气侧的饱和温度Tcm，根据Tcm是否处于预设条件内来调整风机的转速，Tcm更能反映蒸发器的实际温度，对风机转速的调整更准确，有利于提高提高蒸发器的换热效率，提高了热泵机组的工作效率。
(2)本发明中设置有多个风机转速档位，通过压缩机吸气侧的饱和温度Tcm对风机转速档位进行分档控制，对风机转速的控制更加精细，更有利于蒸发器换热和热泵机组的优化运行。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
图1是本发明热泵机组的示意图。
图中：1、风机；2、蒸发器；21、风冷翅片换热器；22、板式换热器；3、四通阀；4、气液分离装置；5、压缩机；6、冷凝器；61、进水口；62、出水口；7、电子膨胀阀；8、第一压力检测装置；9、第二压力检测装置；10、第一温度检测装置；11、第二温度检测装置；12、第三温度检测装置。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
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，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“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。
在本发明的描述中，需要说明的是，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。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。
本发明的热泵机组控制方法可应用于热水器、采暖和空调等领域。本发明所述的热泵机组控制方法，包括以下步骤，
S1、获取压缩机吸气侧的饱和温度Tcm；
S2、判断Tcm是否处于预设条件内，根据判断结果调整风机的转速。
当蒸发器吸收空气中的热量后，蒸发器周围的空气温度降低，风机可以促进蒸发器附近的空气流通，可以提高蒸发器的效率，能够减少蒸发器结霜并提高热泵机组的效率。
本发明通过获取压缩机吸气侧的饱和温度Tcm，根据Tcm是否处于预设条件内来调整风机的转速，Tcm更能反映蒸发器的实际温度，对风机转速的调整更准确，有利于提高提高蒸发器的换热效率，提高了热泵机组的工作效率。
在所述步骤S1中，检测压缩机吸气侧的压力，根据检测到的吸气侧的压力获取其对应的饱和温度Tcm。现有技术中通过直接检测温度，与蒸发器内部的实际温度存在误差，因此根据温度来控制风机转速，风机转速的调整并不准确，对热泵机组的效率也造成影响。
本发明通过检测压缩机吸气侧的压力，根据检测压力可以通过压缩机吸气压力-饱和温度对应表来获取压缩机吸气侧的饱和温度Tcm，压力的检测结果更准确，其对应的Tcm更能准确，通过Tcm对风机转速进行调整，结果更准确，使热泵机组的运行更优化，热泵机组效率更高。
在所述步骤S2中，根据Tcm的不同阈值调整风机的转速。
在所述步骤S1之前包括以下步骤：S0、启动风机，获取压缩机的运行频率f和Tcm，当Tcm＜预设参数T1或f≥预设参数f1时，则风机以热泵制热的最低速度启动。本发明风机启动的条件是当Tcm＜预设参数T1或f≥预设参数f1时，风机以热泵制热的最低速度启动，如300rpm/min。
风机开启，运行一段时间t后，再执行步骤S1，重新获取Tcm，根据Tcm调整风机的转速，提高热泵机组的效率。优选的方案是，T1为1℃，f1为60Hz，t为60s，当Tcm＜1℃或f≥60Hz时，风机以300rpm/min的转速启动，运转60s待热泵机组运行稳定后，再执行步骤S1进行风机转速调节。
具体地，在所述步骤S2中，当Tcm＞T2时，降低风机的转速；当T1≤Tcm≤T2时，保持风机的转速不变；当Tcm＜T1时，提高风机的转速，其中T2为预设参数，T2＞T1；优选的，T2为8℃。当风机转速调整完后，再执行步骤S1重新获取风机的Tcm，根据Tcm是否处于预设的范围内再次调整风机的转速。
当Tcm＞T2时，此时蒸发器的效率过高，热泵机组内的压力过高容易造成高压保护，需要降低风机的转速，保护热泵机组；当T1≤Tcm≤T2时，热泵机组处于正常运行状态，可以保持风机的转速不变；当Tcm＜T1时，蒸发器的热效率过低，提高风机的转速，可以加强蒸发器周围空气的对流，提高蒸发器的效率。
本发明还提供一种通过Tcm对风机转速档位进行控制，优化热泵机组工作性能的方法。风机具有多个转速档位，档位越高转速越高，在所述步骤S2中，判断Tcm是否处于预设条件内，根据判断结果调整风机的档位，
当Tcm＞T2时，在当前风机档位上降低一档，直至热泵制热的最低档位；
当T1≤Tcm≤T2时，保持风机的档位不变；
当Tcm＜T1时，在当前风机档位上提高一档，直至最高档位，其中T2＞T1。
本发明设置有多个风机转速档位，通过压缩机吸气侧的饱和温度Tcm对风机转速档位进行分档控制，对风机转速的控制更加精细，更有利于蒸发器换热和热泵机组的优化运行。
风机档位如下表所示：
转速档位 转速(rpm/min)
1 300
2 360
3 450
4 520
5 700
6 800
不同压缩机运行频率下，最低制热的风机转速档位如下表所示：
压缩机运行频率/Hz f＜30 30≤f＜60 60≤f＜90 f≥90
最低制热的风机档位 1 1 1 1
风机转速分为6个转速档位，转速越高档位越高，1档位为最低档位，转速为300rpm。压缩机在不同运行频率下，最低制热的风机档位均为1档，转速为300rpm/min。
具体地，风机的运行过程为：首先，获取Tcm和压缩机的运行频率f，当Tcm＜1℃或f≥60Hz时，风机以300rpm/min的转速启动并运转60s。然后，重新获取Tcm，根据Tcm是否处于预设条件内调整风机的转速；当Tcm＜1℃时，风机在当前档位上升一档，直到最高档6档为止；当1℃≤Tcm≤8℃时，风机电机的转速档位保持不变；当Tcm＞8℃时，风机在当前档位下降一档，降至转速1档位为止，当Tcm＞15℃时，不论风机之前处于哪一档位直接下降至1档位。
优选的方案是，在所述步骤S2中，当Tcm＜T0时，风机档位直接升至最高档位，其中T0为预设参数，T0＜T1，优选的，T0为-5℃。当Tcm＜-5℃时，风机的转速过低，不论风机之前处于哪一档位直接上升至最高风速6档。在所述步骤S2中，当Tcm＞T3时，风机档位直接下降至最低档位，其中T3为预设参数，T2＜T3，T3为15℃。当Tcm＞15℃时，不论风机之前处于哪一档位直接下降至1档位。
当热泵机组与水循环回路连接用于采暖时，在所述步骤S1中：获取Tcm、压缩机的运行频率f和回路管路中水的温度Ti；在所述步骤S2中，将Tcm、运行频率f和热泵机组循环回水温度Ti分别与预设参数T3、f2、Ti1进行比较，当Tcm＞T3，f≤f2，Ti≥Ti1时，则风机停止运转；优选的，f2为50Hz，Ti1为60℃。
进一步地，所述热泵机组的控制方法还包括调节压缩机运行频率的方法，
获取压缩机的排气侧压力Pd，根据排气侧压力Pd控制压缩机的运行频率；
当Pd≥P0-P2时，为防止压缩机压力过高，保护压缩机，则降低压缩机的运行频率；
当P0-P1≤Pd＜P0-P1时，则不允许降低压缩机的运行频率，可以保持压缩机的运行频率或提高压缩机的运行频率，其中P2、P1、P0为预设参数，P2＜P1＜P0；优选的，所述P2为0.3MPa，P1为0.35MPa，P0为4.2MPa。
通过检测压缩机排气侧的压力Pd，根据压缩机排气侧的压力Pd是否处于预设条件，控制压缩机的运行频率，既可以防止压缩机损坏，有可以提高压缩机的工作效率，使热泵机组的运行更优化，进而提高整个热泵机组的工作效率。
具体地，当Pd≥P0-P2时，每秒降低压缩机的运行频率0.1Hz；当Pd≥P0-P3时，每秒降低压缩机的运行频率1Hz，其中P3为预设参数，P3＜P2；优选的，P3为0.2MPa。此时，Pd的值越大，压缩机运行频率的降频速度越快。
进一步地，所述热泵机组的控制方法还包括调节电子膨胀阀的开度的控制方法，获取压缩机的吸气侧温度和压缩机的吸气侧过热饱和温度Tcm计算吸气过热度，根据吸气过热度对电子膨胀阀的开度进行调节；压缩机吸气侧饱和温度通过检测吸气侧的吸气压力，换算成吸气侧压力对应的过热饱和温度来获取。
本发明通过获取过热度控制电子膨胀阀的开度，Tcm控制风机转速，压缩机排气侧的压力控制压缩机运行频率三个方面控制热泵机组的运行，增加了热泵机组调控的精准性，提高了热泵机组的工作效率。
如图1所示，本发明还提供一种热泵机组，采用如上述任一所述的控制方法。所述热泵机组包括风机1、蒸发器、四通阀3、气液分离装置4、压缩机5、冷凝器6和电子膨胀阀7。本发明的热泵机组可应用于热水器、干衣机、采暖和空调等领域。
所述热泵机组包括第一压力检测装置8，所述第一压力检测装置8设置在压缩机5的吸气侧，用于检测压缩机5吸气侧的压力；所述热泵机组还包括第二压力检测装置9，所述第二压力检测装置9设置在压缩机5的排气侧，用于检测压缩机5排气侧的压力。
优选的方案是，所述热泵机组还包括第一温度检测装置10，设置在蒸发器2上，用于检测蒸发器温度。在当第一压力检测装置8故障时，采用第一温度检测装置10检测蒸发器2的温度，根据蒸发器温度调整风机1的转速。
优选的，还包括第二温度检测装置11，设置在压缩机5的吸气侧，用于检测压缩机5吸气侧的温度。
具体地，本发明还提供一种用于采暖的热泵机组，冷凝器6上设有进水口61和出水口62，用于与水循环回路(图中未示出)连接，回路中的水吸收冷凝器6中的热量。所述热泵机组还包括第三温度检测装置12，所述第三温度检测装置12设置在水循环回路中，用于检测循环回水温度Ti。
所述热泵机组为低温变频补气增焓空气源热泵采暖机组，吸收空气中的热量，在冷凝器6中换热，使循环回路中的水温提高。所述蒸发器2包括风冷翅片换热器21和板式换热器22，即热泵机组包括两套蒸发器制冷系统。所述冷凝器6为干式壳管换热器，所述压缩机5为直流变频喷气增焓压缩机。热泵机组空气侧为风冷翅片换热器21，水侧为干式壳管换热器，采用直流变频喷气增焓压缩机，应用板式换热器22增加系统过冷度，提高机组在低温下的吸热能力。可以分别检测两套制冷系统的Tcm1和Tcm2，比较Tcm1和Tcm2的大小，优先对Tcm较小的制冷系统的风机1转速进行调整。同时在低温环境下，直流变频喷气增焓压缩机按照热泵机组的需求增加运行频率，提高制冷剂的循环流量，保证制热能力不衰减。
本发明通过设置压力检测装置和温度检测装置，对热泵机组进行调节，使热泵机组的运行更优化，工作效率更高。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，上述实施例中的实施方案也可以进一步组合或者替换，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (12)

1.一种热泵机组控制方法，其特征在于：热泵机组包括蒸发器、蒸发器风机、四通阀、气液分离装置和压缩机，风机用于促进蒸发器附近的空气流通，所述蒸发器包括风冷翅片换热器，风冷翅片换热器的出口经四通阀、气液分离装置与压缩机进气侧连通；
所述控制方法包括以下步骤，
S1、获取压缩机吸气侧的饱和温度Tcm；
S2、判断Tcm是否处于预设条件内，根据判断结果调整风机的转速，在所述步骤S2中，根据Tcm的不同阈值调整风机的转速；
在所述步骤S1之前包括以下步骤：S0、启动风机，获取压缩机的运行频率f和Tcm，当Tcm＜预设参数T1，f≥预设参数f1时，则风机以热泵制热的最低速度启动；
经过时间t后，再执行步骤S1；
在所述步骤S2中，
当Tcm＞T2时，降低风机的转速；
当T1≤Tcm≤T2时，保持风机的转速不变；
当Tcm＜T1时，提高风机的转速，其中T2为预设参数，T2＞T1；
风机具有多个转速档位，档位越高转速越高，在所述步骤S2中，判断Tcm是否处于预设条件内，根据判断结果调整风机的档位，
当Tcm＞T2时，在当前风机档位上降低一档，直至热泵制热的最低档位；
当T1≤Tcm≤T2时，保持风机的档位不变；
当Tcm＜T1时，在当前风机档位上提高一档，直至最高档位，其中T2＞T1；
当Tcm＜T0时，风机档位直接升至最高档位，当Tcm＞T3时，风机档位直接下降至最低档位，其中T0、T3为预设参数，T0＜T1＜T2＜T3。
2.根据权利要求1所述的一种热泵机组控制方法，其特征在于：在所述步骤S1中，检测压缩机吸气侧的压力，根据检测到的吸气侧的压力获取其对应的饱和温度Tcm。
3.根据权利要求1所述的一种热泵机组控制方法，其特征在于：
T1为1℃，f1为60Hz，t为60s。
4.根据权利要求1所述的一种热泵机组控制方法，其特征在于：T2为8℃。
5.根据权利要求1所述的一种热泵机组控制方法，其特征在于：T0为-5℃，T3为15℃。
6.根据权利要求1所述的一种热泵机组控制方法，其特征在于：当热泵机组与水循环回路连接用于采暖时，
在所述步骤S1中：获取Tcm、压缩机的运行频率f和回路管路中水的温度Ti；
在所述步骤S2中，将Tcm、运行频率f和热泵机组循环回水温度Ti分别与预设参数T3、f2、Ti1进行比较，当Tcm＞T3，f≤f2，Ti≥Ti1时，则风机停止运转。
7.根据权利要求6所述的一种热泵机组控制方法，其特征在于：f2为50Hz，Ti1为60℃。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种热泵机组控制方法，其特征在于：还包括调节压缩机运行频率的方法，
获取压缩机的排气侧压力Pd，根据排气侧压力Pd控制压缩机的运行频率f，
当Pd≥P0-P2时，则降低压缩机的运行频率；
当P0-P1≤Pd＜P0-P1时，则不允许降低压缩机的运行频率，其中P2、P1、P0为预设参数，P2＜P1＜P0。
9.根据权利要求8所述的一种热泵机组控制方法，其特征在于：P2为0.3MPa，P1为0.35MPa，P0为4.2MPa。
10.根据权利要求8所述的一种热泵机组控制方法，其特征在于：当Pd≥P0-P2时，每秒降低压缩机的运行频率0.1Hz；
当Pd≥P0-P3时，每秒降低压缩机的运行频率1Hz，其中P3为预设参数，P3＜P2；P3为0.2MPa。
11.一种热泵机组，其特征在于：采用如权利要求1-10任一所述的控制方法。
12.根据权利要求11所述的一种热泵机组，其特征在于：包括第一压力检测装置，所述第一压力检测装置设置在压缩机的吸气侧，用于检测压缩机吸气侧的压力；
还包括第二压力检测装置，所述第二压力检测装置设置在压缩机的排气侧，用于检测压缩机排气侧的压力。
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