CN117128667A - 一种低温型空气源热泵机组evi系统电子膨胀阀控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空气源热泵技术领域，具体涉及一种低温型空气源热泵机组EVI系统电子膨胀阀控制方法。机组包括第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、设置空气侧换热器上的翅片感温包，设置在水侧换热器上的蒸发感温包、出水感温器，通过翅片感温包、出水感温器检测环境温度Th和回水温度Ts，蒸发感温包用于检测排气温度，检测排气温度Tp，若Tp＞Tmax，第二电子膨胀阀开度按排气过高控制；若Tmin≤Tp≤Tmax，则进入步骤5；若Tp＜Tmin，则循环步骤3；其中Tmax为设定的最大值，Tmin为设定的最小值，Tmax‑Tmin≥10℃。通过设置环境温度Thset和回水温度Tsset控制低温环境下的电子膨胀阀的控制，解决了本领域技术人员没有关注而机组常常出现控制波动的问题。

Description

一种低温型空气源热泵机组EVI系统电子膨胀阀控制方法

技术领域

本发明涉及空气源热泵技术领域，具体涉及一种低温型空气源热泵机组EVI系统电子膨胀阀控制方法。

背景技术

为了提高能效，经济环保，目前空气源热泵被越来越多地关注和应用。在我国北方地区冬季室外气温低，传统的空气源热泵较难适应室外环境低温工况，其主要原因是空气源热泵在室外环境低温工况下工作时会因压缩机排气温度过高而影响其正常运行。中国专利CN113432336A公开了“一种喷气增焓空气源热泵系统及动态排气过热度控制方法”能够解决现有技术中在不同工况下控制相同的排气过热度，无法最大程度上发挥系统能效，即排气过热度并非跟随运行工况的变化而不断变化的问题。实现超低温空气源热泵系统在不同环温和水温工况下的能效最优。

但是对于低温型空气源热泵机组EVI（喷气增焓）系统，在低环环境温、低水温工况下，由于水温低，机组运行时排气温度偏低，如排气温度≥50℃时电子膨胀阀开启，排气温度<50℃时电子膨胀阀关闭。若在排气温度临界点50℃，可能造成辅路电子膨胀阀来回开启，从而导致排气温度波动，整个机组制热能力波动，存在系统稳定性的问题。而该问题的通常解决方案是直接不开辅路电子膨胀阀。但是这样直接导致了降低了机组制热能力与综合能效。

发明内容

针对在排气温度临界点造成辅路电子膨胀阀来回开启，从而导致排气温度波动等上述现有技术存在的至少一项技术问题，本发明提供一种低温型空气源热泵机组EVI系统电子膨胀阀控制方法。

本专利公开了，一种低温型空气源热泵机组EVI系统电子膨胀阀控制方法，其中机组包括第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、设置空气侧换热器上的翅片感温包，设置在水侧换热器上的蒸发感温包、出水感温器，通过翅片感温包、出水感温器检测环境温度Th和回水温度Ts，蒸发感温包用于检测排气温度，控制该机组包括以下步骤：

步骤1：机组开机，制热运行；

步骤2：检测环境温度和回水温度，若环境温度Th≤设定温度Thset且回水温度Ts≤设定温度Tsset，下一步骤；否则进入步骤5；

步骤3：控制第一电子膨胀阀开度按目标过热度调整；

步骤4：控制第二电子膨胀阀开启，维持设定时间T和设定K开度运行，后进入步骤5；

步骤5：检测排气温度Tp，若Tp＞Tmax，第二电子膨胀阀开度按排气过高控制；若Tmin≤Tp≤Tmax，则进入步骤5；若Tp＜Tmin，则循环步骤3；其中Tmax为设定的最大值，Tmin为设定的最小值，Tmax-Tmin≥10℃；

步骤6：第一电子膨胀阀1开度按目标过热度调整，第二电子膨胀阀开度按环境温度和回水温度对应的固定开度控制。

其中步骤3可以和步骤2调换。

本申请通过设置环境温度Thset和回水温度Tsset控制低温环境下的电子膨胀阀的控制，解决了本领域技术人员没有关注而机组常常出现控制波动的问题，使得机组运行稳定，且提高了机组制热能力与综合能效。

作为优选，一种低温型空气源热泵机组EVI系统电子膨胀阀控制方法，其特征在于：步骤2中，Thset≤-20℃，Tsset≤20℃。

作为优选，一种低温型空气源热泵机组EVI系统电子膨胀阀控制方法，其特征在于：步骤3中，控制第二电子膨胀阀开启后，维持设定时间T为5min～15min，开度K为30pls~80pls。

作为优选，一种低温型空气源热泵机组EVI系统电子膨胀阀控制方法，其特征在于：控制第二电子膨胀阀开启后，维持设定时间10min，开度50pls。

作为优选，一种低温型空气源热泵机组EVI系统电子膨胀阀控制方法，其特征在于：步骤4中，Tmin的取值范围为70-80℃，Tmax的取值范围为90-100℃。

作为优选，一种低温型空气源热泵机组EVI系统电子膨胀阀控制方法，其特征在于：步骤4中，Tmin为70℃，Tmax为95℃。

附图说明

图1为一种低温型空气源热泵机组EVI系统 。

图2为电子膨胀阀控制方法流程图。

图中标注为：

压缩机。2-四通换向阀，3-空气侧换热器，31-翅片感温包，32-轴流风机，4-磁膨胀阀，5-经济器，6-储液器，7-水侧换热器，71-蒸发感温包，8-第二电子膨胀阀，9-气液分离器，10-水感温器，11-出水感温器，101-感温装置，102-高压开关，103-高压传感器。

实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定。

本发明一种低温型空气源热泵机组EVI系统电子膨胀阀控制方法，其中空气源热泵机组EVI系统包括压缩机1、四通换向阀2、空气侧换热器3、第一电磁膨胀阀4，经济器5、储液器6、水侧换热器7，第二电子膨胀阀8，气液分离器9。所述压缩机1与所述四通换向阀2联通，两者连接的管道上设置有感温装置101，高压开关102以及高压传感器103。

本实施例中，喷气增焓空气源热泵系统简写为EVI系统，又被称为经济器5(或称闪蒸器、中间冷却器)系统，其冷媒循环示意图见图1。其流程为：

1、制冷循环系统，制冷剂如图中箭头流动：经过压缩机压缩形成高温、高压的制冷剂，制冷剂经过四通换向阀2进入空气侧换热器3，在轴流风机31的作用下与空气快速热交换，后变成中温高压的液体；然后经第一电磁膨胀阀4进入依次经济器5、储液器6，变成低温低压的液体；然后进入水侧换热器7制冷，变成低温低压的气体；然后，制冷剂通过四通换向阀2回到压缩机，继续循环，实现制冷。

2、制暖循环系统，制冷剂如图中箭头流动：经过压缩机压缩形成高温、高压的制冷剂，制冷剂经过四通换向阀2进入进水侧换热器7吸冷放热后变成中温高压的液体；然后依次经储液器6，经济器5、第一电磁膨胀阀4，变成低温低压的液体；然后进入空气侧换热器3，在轴流风机32的作用下与空气快速热交换，吸热放冷作用后，变成低温低压的气体；然后，制冷剂通过四通换向阀2回到压缩机，继续循环，实现制暖。

经济器5是一种换热器，通过第二电子膨胀阀2来控制辅路冷媒流量，通过主路与辅路冷媒的换热，将主路冷媒过冷，提高系统过冷度，增加换热能力。本实施例在制热循环或者制冷中，第二电子膨胀阀2在循环路径控制经济器5辅路流量大小。具体的如图1所示，以制热循环为例经济器5的辅路一端连接在经济器5和储液器6之间，冷媒经过储液器6后分支经过第二电子膨胀阀2，进入经济器5辅路将主路冷媒过冷，然后进入压缩机。

在空气源热泵机组在低环温、低水温（一般低环温通常为-10摄氏度以下，低水温为25摄氏度以下）工况下的辅路第二电子膨胀阀2的控制方法，按目标回气过热度调整主路第一电子膨胀阀1开度、通过第二电子膨胀阀2调整排气温度。

在空气侧换热器3设置翅片感温包31，在水侧换热器7设置蒸发感温包71，并设置进水感温器10，出水感温器11。

根据本专利的制热循环系统，机组开机运行后，通过翅片感温包31、出水感温器11检测环境温度Th和回水温度Ts，蒸发感温包71用于检测排气温度Tp。若环境温度Th≤Thset(如-20℃)且回水温度Ts≤Tsset(如20℃)，则机组第一电子膨胀阀1和2控制如下：

步骤1：机组开机，制热运行；

步骤2：检测环境温度和回水温度，若环境温度Th≤Thset且回水温度Ts≤Tsset，进入下一步骤；否则进行步骤6；

步骤3：控制第一电子膨胀阀1开度按目标过热度调整；

步骤4：控制第二电子膨胀阀2开启，维持设定时间T和最小设定K开度，后进入步骤5；

作为优选的方案，控制第二电子膨胀阀2开启后，维持设定时间T为5min～15min，开度K为30pls~80pls。本实施例中，第二电子膨胀阀2开启后，维持10min最小开度50pls，后进入步骤4。第二电子膨胀阀维持10min最小开度50pls能够使得机组快速度过低环温、低水温的拨动状态。维持的时间和开度的目的，是为了系统稳定，因为低水温时排气温度上升比较慢，先维持一段时间再做控制，防止波动。

步骤5：检测排气温度Tp，若Tp＞Tmax，第二电子膨胀阀2开度按排气过高控制；若Tmin≤Tp≤Tmax，则进入步骤5；若Tp＜Tmin，则循环步骤3；其中Tmax为设定的最大值，Tmin为设定的最小值，Tmax-Tmin≥10℃；

步骤6：第一电子膨胀阀1开度按目标过热度调整，第二电子膨胀阀2开度按环境温度和回水温度对应的固定开度控制。

步骤2中，Thset≤-20℃，Tsset≤20℃。在该环形下，机组其中是容易出现临界温度波动现象，而且现有的低温型空气源热泵机组EVI系统都存在该问题。

通过大量实验，步骤4中，Tmin的取值范围为70-80℃，Tmax的取值范围为90-100℃。排气温度在70℃以上能保证系统有合理的排气过热度，有利于系统稳定；同时又不能太高，要保护压缩机，防止出现排气保护停机。

在一些实施例中，步骤4中，Tmin为70℃，Tmax为95℃。

按照排气过高控制，系逐渐将辅路的第二电子膨胀阀2开大，直至最大开度480pls的一种常规的控制第二电子膨胀阀2的控制方法。

过热度是指吸气温度传感器处的温度-蒸发感温包传感器处的温度。按目标过热度调整是按照机组预先设定的过热度温度与第一电子膨胀阀1开度之间的关系进行调整和控制。

本实施例中，70℃-95℃是最优的，在一些机组80-100℃可能出现最优控制。第二电子膨胀阀2开度按回水温度对应的固定值调整，目前的控制逻辑是每个回水温度固定1个第二电子膨胀阀2开度。如下表所述，为申请人公司的7P空气源热泵产品第二膨胀阀2的开度和环境温度及回水温度之间的固定开度控制对应表格。

注：“X”表示第二膨胀阀2设定的不同开度值，不同厂家空气源热泵产品都有自身不同的设定值，X值在本专利中作为申请人不公开的内容，在有些产品中还可以设定为函数关系，都属于现有技术。

以下实施案例是对本发明的解释，本发明并不局限于以下实施案例

本发明中的环境温度设定阈值Thset和回水温度设定阈值Tsset不是固定的，根据不同的机组或系统可进行相应的调整。电子膨胀阀调节过程中，开度大小受机组设定最大开度和最小开度限制。

解决的问题：通过设置环境温度Thset和回水温度Tsset控制低温环境的电子膨胀阀的控制，解决了本领域技术人员没有关注而机组常常出现控制波动的问题。解决低温型空气源热泵机组EVI系统在低环温、低水温运行时第二电子膨胀阀2来回开启导致的排气温度和制热能力波动问题。

以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种低温型空气源热泵机组EVI系统电子膨胀阀控制方法，其中机组包括第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、设置空气侧换热器（3）上的翅片感温包（31），设置在水侧换热器（）7）上的蒸发感温包（71）、出水感温器（11），通过翅片感温包（31）、出水感温器（11）检测环境温度Th和回水温度Ts，蒸发感温包（71）用于检测排气温度，控制该机组包括以下步骤：

步骤1：机组开机，制热运行；

步骤2：检测环境温度和回水温度，若环境温度Th≤设定温度Thset且回水温度Ts≤设定温度Tsset，进入下一步骤；否则进入步骤6；

步骤3：控制第一电子膨胀阀（1）开度按目标过热度调整；

步骤4：第二电子膨胀阀（2）开启并维持设定时间T和设定K开度运行；

步骤5：检测排气温度Tp，若Tp＞Tmax，第二电子膨胀阀（2）开度按排气过高控制；若Tmin≤Tp≤Tmax，则进入步骤6；若Tp＜Tmin，则循环步骤3；其中Tmax为设定的最大值，Tmin为设定的最小值，Tmax-Tmin≥10℃；

步骤6：第一电子膨胀阀（1）开度按目标过热度调整，第二电子膨胀阀（2）开度按环境温度和回水温度对应的固定开度控制；

其中步骤3可以和步骤2调换。

2.根据权利要求1所述的一种低温型空气源热泵机组EVI系统电子膨胀阀控制方法，其特征在于：步骤2中，Thset≤-20℃，Tsset≤20℃。

3.根据权利要求1所述的一种低温型空气源热泵机组EVI系统电子膨胀阀控制方法，其特征在于：步骤3中，控制第二电子膨胀阀（2）开启后，维持设定时间T为5min～15min，开度K为30pls～80pls。

4.根据权利要求3所述的一种低温型空气源热泵机组EVI系统电子膨胀阀控制方法，其特征在于：控制第二电子膨胀阀（2）开启后，维持设定时间10min，开度50pls。

5.根据权利要求1所述的一种低温型空气源热泵机组EVI系统电子膨胀阀控制方法，其特征在于：步骤4中，Tmin的取值范围为70～80℃，Tmax的取值范围为90～100℃。

6.根据权利要求5所述的一种低温型空气源热泵机组EVI系统电子膨胀阀控制方法，其特征在于：步骤4中，Tmin为70℃，Tmax为95℃。