CN115560500A - 一种热泵冷启动控制方法、热泵以及计算机可读介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种热泵冷启动控制方法、热泵以及计算机可读介质，该控制方法，包括步骤：检测环境温度Ta和压缩机底部油温Tb；当环境温度Ta低于第一设定值以及压缩机底部油温Tb低于第二设定值时，打开增焓膨胀阀，加快压缩机回油；反之，正常启动热泵。本方案通过主动开启增焓回路的增焓膨胀阀，使初启动运行过程中热泵中的部分携带有润滑油的冷媒能够通过增焓回路快速流回压缩机中以加快压缩机的回油，避免压缩机缺油而造成拉缸或其他问题。

Description

一种热泵冷启动控制方法、热泵以及计算机可读介质
技术领域
本申请涉及热泵控制技术领域，尤其涉及一种热泵冷启动控制方法、热泵以及计算机可读介质。
背景技术
两联供低温热泵在机组配置中为了保障制热效果及除霜可靠性，会在系统中增加冷媒量及气液分离器，但与此同时，冷冻启动过程中会由于第一周期无法满足冷媒快速蒸发和循环，导致冷媒以液态形式积累在气液分离器中，且由于蒸发温度过低(达到润滑油二层分离温度)，使得润滑油悬浮在气液分离器上层，由于气液分离器结构形式原因(回油孔在底部)，故只有将气液分离器中液态冷媒完全蒸发后，压缩机油面到达气液分离器回油孔后，压缩机才能够完成回油。
由上可知，现有的两联供低温热泵在低温条件下初启动时容易出现压缩机缺油的问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于：提供一种热泵冷启动控制方法、热泵以及计算机可读介质，其能够解决现有技术中存在的上述问题。
为达上述目的，本申请采用以下技术方案：
一种热泵冷启动控制方法，包括步骤：
检测环境温度Ta和压缩机底部油温Tb；
当环境温度Ta低于第一设定值以及压缩机底部油温Tb低于第二设定值时，打开增焓膨胀阀，加快压缩机回油；
反之，正常启动热泵。
可选的，在打开增焓膨胀阀后，当检测到压缩机油温过热度ΔT≥1～3℃时，关闭增焓膨胀阀。
可选的，检测到所述压缩机油温过热度ΔT≥2℃后，关闭所述增焓膨胀阀。
可选的，压缩机启动时间t后，再打开增焓膨胀阀向压缩机补油。
可选的，所述压缩机启动时间t不大于压缩机启动后运行至油空状态所需的时间。
可选的，所述第一设定值为-20℃，所述第二设定值为-18℃。
可选的，所述增焓膨胀阀的开度为60～70N。
可选的，所述增焓膨胀阀的开度为65N。
另一方面，提供一种空气源热泵两联供一体机，包括热泵主回路以及与所述热泵主回路连接的增焓回路，该空气源热泵两联供一体机启动时执行上述的控制方法的步骤。
再一方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现上述的控制方法中的步骤。
本申请的有益效果为：本发明提供一种热泵冷启动控制方法、热泵以及计算机可读介质，该控制方法在启动时先检测环境温度Ta和压缩机底部油温Tb，当判断符合冷启动条件时，通过主动开启增焓回路的增焓膨胀阀，使初启动运行过程中热泵中的部分携带有润滑油的冷媒能够通过增焓回路快速流回压缩机中以加快压缩机的回油，避免压缩机缺油而造成拉缸或其他问题。
附图说明
下面根据附图和实施例对本申请作进一步详细说明。
图1为本申请实施例所述空气源热泵两联供一体机的系统原理图；
图2为本实施例所述热泵冷启动控制方法的流程图。
图中：
100、热泵主回路；11、压缩机；12、蒸发器；13、气液分离器；14、冷凝器；15、主膨胀阀；16、四通阀；200、增焓回路；21、增焓膨胀阀；22、经济器。
具体实施方式
为使本申请解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面对本申请实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
如图1所示，本实施例提供一种空气源热泵两联供一体机，包括热泵主回路100以及与所述热泵主回路100连接的增焓回路200，热泵主回路100包括依次连接的压缩机11、四通阀16、冷凝器14、主膨胀阀15、蒸发器12以及气液分离器13，增焓回路200包括依次连接的增焓膨胀阀21和经济器22，增焓膨胀阀21的前端连接主膨胀阀15的后端，经济器22的后端连接压缩机11。
热泵主回路100运行时，冷媒在冷凝器14中冷凝形成高温高压液态冷媒，通过管路a、b流向主膨胀阀15，在主膨胀阀15的节流作用下形成低压液态冷媒，经过经济器22后通过管路c、d流向蒸发器12，在蒸发器12中蒸发形成低压气态冷媒，流经管路e、四通阀16以及管路f后流入气液分离器13中进行气液分离，再经管路g流入压缩机11中压缩，压缩机11将冷媒压缩成高压气态冷媒后经管路h、四通阀16以及管路i输送至冷凝器14中，如此形成制热循环。
开启增焓回路200时，从主膨胀阀15流出的部分冷媒流入增焓回路200中，具体的，冷媒经管路j先经过增焓膨胀阀21后进入经济器22中蒸发，再经过管路k流入压缩机11中与热泵主回路100输入的冷媒混合。
由上可知，在热泵主回路100中，经过主膨胀阀15后的冷媒需依次经过蒸发器12和气液分离器13后方能流入压缩机11中，该过程冷媒流经路径较长，且需经过气液分离器13的气液分离作用，在冷启动时，由于蒸发温度过低，分离后的润滑油会悬浮在气液分离器13上层而无法正常回流到压缩机11中，导致压缩机11缺油。在开启增焓回路200时，在增焓回路200中，冷媒经过经济器22后直接流入压缩机11中，该过程冷媒流经路径较短，且无需经过气液分离器13的分离作用，由增焓回路200回流到压缩机11中的冷媒中携带的润滑油重新补充到压缩机11中。
为保证低温条件下热泵能够正常运行，与本实施例提供的空气源热泵两联供一体机相同，现有的热泵中常配备有增焓系统，在低温条件下稳定运行时，打开增焓系统可以降低压缩机排气温度，避免压缩机排气压力过高导致润滑油变稀而造成压缩机无法正常工作。
然而，在冷冻状态启动时，热泵整机处于低温状态，系统过热度比较难建立，如果在启动时同时打开增焓系统会使压缩机排气温度上升缓慢，排气温度不足会进一步延缓系统过热度的建立，而系统过热度不够会存在压缩机回液的风险，因此，在本领域技术人员的公知常识中，为了快速提高排气温度，在冷冻状态启动热泵时不应打开增焓系统。
为了解决现有热泵在冷启动时压缩机缺油的问题，本实施例提供一种热泵冷启动控制方法，包括步骤：
检测环境温度Ta和压缩机底部油温Tb；
当环境温度Ta低于第一设定值以及压缩机底部油温Tb低于第二设定值时，打开增焓膨胀阀，加快压缩机回油；
反之，正常启动热泵。
具体的，在启动时先检测环境温度Ta和压缩机底部油温Tb以判断是否符合冷启动条件，当符合时表明容易存在前述的压缩机缺油的问题，故此时打开增焓膨胀阀，系统中的部分冷媒通过增焓回路直接流回压缩机中，利用增焓回路回流的冷媒中携带的润滑油加快压缩机的回油，避免压缩机缺油的问题；当判断不符合冷启动条件时，表明当前条件下不容易出现由于温度过低导致压缩机缺油的问题，故此时无需考虑为压缩机补油，直接以现有常规的热泵启动控制方式启动运行便可。
需要说明的是，在本领域技术人员的公知常识中，在热泵初启动时，不宜直接打开增焓系统，故本实施例方案在冷启动时打开增焓膨胀阀以加快压缩机的回油速度的手段克服了本领域的技术偏见。
为了说明本实施例方案的可行性，提供如下实验数据：
实验1.
在符合冷启动条件下，将热泵主回路100的主膨胀阀15打开至100N启动，增焓膨胀阀21保持关闭，运行3分钟后压缩机11油空，继续运行9分钟后压缩机逐渐回满。
实验2.
在符合冷启动条件下，将热泵主回路100的主膨胀阀15打开至100N启动，增焓膨胀阀21保持关闭，运行3分钟后压缩机11油空，继续运行3分钟后将增焓膨胀阀21开度打开至65N，继续运行2分钟后压缩机11油满。
由此可知，在确保完全油空后，打开增焓膨胀阀21两分钟后便可使压缩机11油回满，而实验1在完全未打开增焓膨胀阀21的情况下，需油空后续运行6分钟后才能使压缩机油回满，故实验2有效提高了压缩机11的回油速度。
其中，在初启动时没有直接打开增焓膨胀阀21，而是在运行至压缩机11油空后，继续运行3分钟后才打开增焓膨胀阀21，其目的在于建立确保压缩机11处于油空状态下的条件，以验证打开增焓膨胀阀21后能够有效加快压缩机的回油速度。在实际应用过程中，并无需等到压缩机11完全空油后才打开增焓膨胀阀21补油，可以在初启动时直接打开增焓膨胀阀21，以确保压缩机11始终处于润滑油充足的状态。
在实验2过程中，并未发现压缩机11回油的现象，由此可以验证本方案的可行性，即，在加快压缩机11回油的同时，不会引起压缩机11回油。
实验1和实验2的具体实验数据对比如下：
参数 实验1运行12分钟 实验2运行12分钟
被试机电压 380.23 380.07
被试机能力 6432.724 12050.237
被试机输入功率 4780.8 5753.5
EI1功率因数ε 0.932 0.942
水侧EER/COP 1.346 2.094
高压 2.214 1.717
低压 0.151 0.193
增焓进温度 -17.2 -1.0
增焓出温度 -4.9 5.3
排气温度 50.5 26.4
回气温度 -31.2 -28.2
油温 32.0 22.2
1#压比 9.219 6.201
饱和蒸发温度 -31.7 -28.7
饱和冷凝温度 38.1 28.4
1#吸气过热度 0.5 0.5
1#排气过热度 12.4 -2.0
由上数据对比可知，在实验2中，除了加快压缩机11回油速度外，打开增焓膨胀阀21后，还可以有效提高被测试机能力，即，提高机组的制热能力，加快制热效率。
综上，基于本实施的控制方法，在启动时先检测环境温度Ta和压缩机底部油温Tb，当判断符合冷启动条件时，通过主动开启增焓回路的增焓膨胀阀，使初启动运行过程中热泵中的部分携带有润滑油的冷媒能够通过增焓回路快速流回压缩机中以加快压缩机的回油，避免压缩机缺油而造成拉缸或其他问题；同时可以提高机组制热能力，加快制热效率。
进一步的，在打开增焓膨胀阀后，当检测到压缩机油温过热度ΔT≥1～3℃时，关闭增焓膨胀阀。
具体的，压缩机油温过热度ΔT＝压缩机底部油温-冷媒饱和冷凝温度，当压缩机油温过热度ΔT达到1～3℃时，此时机组进入稳定运行状态，热泵主回路100蒸发温度达到足够高，气液分离器13中的润滑油能够顺利流回压缩机11中，故不再存在压缩机11缺油的问题，此时可以将增焓膨胀阀21关闭。在以上实验2中，机组运行12分钟后，虽然压缩机11中润滑油已回满，但此时压缩机油温过热度ΔT只有-6.2℃，此时机组尚未进入稳定运行状态，故需继续保持增焓膨胀阀21的开启。
优选的，检测到所述压缩机油温过热度ΔT≥2℃后，关闭所述增焓膨胀阀。
进一步的，压缩机启动时间t后，再打开增焓膨胀阀向压缩机补油。
具体的，在启动时不直接打开增焓膨胀阀，其原因在于初始状态下压缩机并未缺油，故无需直接打开增焓回路补油；此时保持增焓膨胀阀的关闭，可以避免增焓回路开启后延缓机组过热度的建立，避免初启动时由于机组过热度过低导致压缩机回油的问题。
进一步的，所述压缩机启动时间t不大于压缩机启动后运行至油空状态所需的时间。
具体的，以上述实验1和实验2为例，机组运行3分钟后油空，表示压缩机启动后运行至油空状态所需时间为3分钟，此时设定的压缩机启动时间t应不大于3分钟，确保在压缩机油空前能够通过增焓回路补油，以维持压缩机工作的稳定。
优选的，所述第一设定值为-20℃，所述第二设定值为-18℃。
即，当检测环境温度Ta＜-20℃以及压缩机底部油温Tb＜-18℃时，表示机组处于冷启动条件，开启时需要打开增焓膨胀阀加快回油；当检测环境温度Ta≥-20℃和/或压缩机底部油温Tb≥-18℃时，机组未处于冷启动条件，无需打开增焓膨胀阀补油，正常启动热泵即可。
进一步的，所述增焓膨胀阀的开度为60～70N。在此开度下，可保证压缩机有足够的回油速度，又可避免增焓膨胀阀开度过大导致压缩机排气温度上升过于缓慢的问题。
优选的，所述增焓膨胀阀的开度为65N。
另一方面，本实施例提供一种空气源热泵两联供一体机，包括热泵主回路100以及与所述热泵主回路100连接的增焓回路200，该空气源热泵两联供一体机启动时执行上述的控制方法的步骤。
再一方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现上述的控制方法中的步骤。
于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
以上结合具体实施例描述了本申请的技术原理。这些描述只是为了解释本申请的原理，而不能以任何方式解释为对本申请保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本申请的其它具体实施方式，这些方式都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热泵冷启动控制方法，其特征在于，包括步骤：
检测环境温度Ta和压缩机底部油温Tb；
当环境温度Ta低于第一设定值以及压缩机底部油温Tb低于第二设定值时，打开增焓膨胀阀，加快压缩机回油；
反之，正常启动热泵。
2.根据权利要求1所述的热泵冷启动控制方法，其特征在于，在打开增焓膨胀阀后，当检测到压缩机油温过热度ΔT≥1～3℃时，关闭增焓膨胀阀。
3.根据权利要求2所述的热泵冷启动控制方法，其特征在于，检测到所述压缩机油温过热度ΔT≥2℃后，关闭所述增焓膨胀阀。
4.根据权利要求1所述的热泵冷启动控制方法，其特征在于，压缩机启动时间t后，再打开增焓膨胀阀向压缩机补油。
5.根据权利要求4所述的热泵冷启动控制方法，其特征在于，所述压缩机启动时间t不大于压缩机启动后运行至油空状态所需的时间。
6.根据权利要求1所述的热泵冷启动控制方法，其特征在于，所述第一设定值为-20℃，所述第二设定值为-18℃。
7.根据权利要求1所述的热泵冷启动控制方法，其特征在于，所述增焓膨胀阀的开度为60～70N。
8.根据权利要求5所述的热泵冷启动控制方法，其特征在于，所述增焓膨胀阀的开度为65N。
9.一种空气源热泵两联供一体机，其特征在于，包括热泵主回路以及与所述热泵主回路连接的增焓回路，该空气源热泵两联供一体机启动时执行权利要求1-8中任一所述的控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现权利要求1-8中任一所述的控制方法中的步骤。
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