CN117739551A - 热泵系统、启动方法，计算机设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了热泵系统、启动方法，计算机设备及存储介质，包括电子膨胀阀，在电子膨胀阀流路上并联辅助节流元件。通过在电子膨胀阀并联辅助节流元件，根据环温和水温，调节运行压缩机频率和阀步，快速建立高低压差，保障机组启动及运行的可靠性，本发明通过提出根据环温和水温，调节运行压缩机频率和阀步，确保机组在低环温下制热运行四通阀换向正常，快速建立高低压差，机组正常启动，不频繁低压保护停机，且回油可靠。

Description

热泵系统、启动方法，计算机设备及存储介质

技术领域

本发明涉及热泵技术领域，特别涉及热泵系统、启动方法，计算机设备及存储介质。

背景技术

目前市场上风冷空调产品占比极大，风冷具有价格便宜以及无需水，安装方便等优势，且作为一种高效、节能环保技术，空气源热泵在我国得到越来越多的应用。

普通风冷空气源热泵目前大部分制热运行最低环境温度为-15℃，通过变频调节环境温度运行范围可达-20℃～-25℃。通常商用场合的空调机组节假日、夜晚等时间处于停机状态，即可能在低环境温度下停机放置(-25℃～-15℃)，放置后水温通常也较低(1℃～15℃)，此时再次使用就会造成低环温低水温启动时，容易产生吸气压力过低，启动低压超出压缩机运行范围，启动频繁低压保护甚至无法开启,易导致压缩机损坏。另外存在机组回油困难，造成压缩机润滑冷却不足，压缩机磨损。

发明内容

为解决热泵低温启动不利的问题，本发明提出热泵系统、启动方法通过在电子膨胀阀并联辅助节流元件，根据环温和水温，调节运行压缩机频率和阀步，快速建立高低压差，保障机组启动及运行的可靠性。

本发明采用的技术方案是，设计热泵系统,包括电子膨胀阀，在电子膨胀阀流路上并联辅助节流元件。

在某些实施方式中，所述辅助节流元件为另一电子膨胀阀。

在某些实施方式中，所述辅助节流元件包括控制阀及毛细管。

热泵启动方法，用于所述的热泵系统，若压缩机开启前检测到环温T≤-15℃，则判断进水温度T进水是否≤30℃，当进水温度T进水≤30℃时；则使得压缩机频率先开大到M，在压缩机运行期间同时打开辅助节流元件，持续运行时间a；然后降低压缩机频率到M1，关闭辅助节流元件，增大电子膨胀阀步数A步，运行时间a1，继续降低压缩机频率到M2，电子膨胀阀开始减小，如排气过热度大于T1℃，则电子膨胀阀步数维持运行的步数，否则降低步数，减小排气冷媒带油量。

在某些实施方式中，若进水温度传感器故障，则判断出水温度是否≤30℃。

在某些实施方式中，电子膨胀阀以每30s减小5步的速度减小开度。

热泵启动方法，用于所述的热泵系统，若压缩机开启前检测到环温T≤-15℃，则判断进水温度T进水是否≤30℃，当进水温度T进水≤30℃时；则使得压缩机频率先开大到M，在压缩机运行期间同时打开辅助节流元件，持续运行时间a；然后降低压缩机频率到M1，此时电子膨胀阀同步降低A1步，持续运行完成低温启动。

在某些实施方式中，若进水温度传感器故障，则判断出水温度是否≤30℃。

计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的热泵启动方法。

计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的热泵启动方法。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

通过在电子膨胀阀并联辅助节流元件，根据环温和水温，调节运行压缩机频率和阀步，快速建立高低压差，保障机组启动及运行的可靠性，本发明通过提出根据环温和水温，调节运行压缩机频率和阀步，确保机组在低环温下制热运行四通阀换向正常，快速建立高低压差，机组正常启动，不频繁低压保护停机，且回油可靠，保障机组启动及运行的可靠性，提高系统冷媒循环量，提高吸气压力，避免低压保护，保证机组正常启动；先提高回油循环，然后减少排气过程带走冷冻油量，保证压缩机中油量，保证启动运行过程的可靠。

附图说明

下面结合具体实施例和附图对本发明进行详细的说明，为了展示细节，便于理解其原理，其不一定是按比例绘制的，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的实施例。其中：

图1是现有技术中的热泵系统的示意图。

图2是实施例一的热泵系统的示意图。

图3是实施例二的热泵系统的示意图。

图4是设置有感温包的热泵系统的示意图。

图5是实施例一的热泵启动的流程示意图。

图6是实施例二的热泵启动的流程示意图。

图7是实施例三的采用控制阀的热泵启动的流程示意图。

图8是实施例三的采用辅助膨胀阀的热泵启动的流程示意图。

图中，1、压缩机；2、蒸发器；3、冷凝器；4、电子膨胀阀；5、控制阀；6、毛细管；7、辅助膨胀阀；8、感温包。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例，以下实施方式并不限制权利要求书所涉及的发明。此外，实施方式中说明的特征的所有组合未必是发明的解决方案所必须的。

下面结合附图以及实施例对本发明的原理及结构进行详细说明。

实施例一

目前市场上风冷空调产品占比极大，风冷具有价格便宜以及无需水，安装方便等优势，且作为一种高效、节能环保技术，空气源热泵在我国得到越来越多的应用。

空气源热泵是一种利用空气中的热量来加热或冷却室内空气的系统。它们使用压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀等组件来转移热量。在冬季，空气源热泵可以从室外空气中提取低温热量，通过压缩和释放热量的过程将其提升到足够高的温度来加热室内空间。在夏季，这些热泵可以通过相反的过程来从室内空气中吸收热量，将其释放到室外，从而冷却室内空间。

空气源热泵的压缩机冷启动是指在压缩机在低温环境下开始工作时可能会遇到的一些挑战。在寒冷条件下，压缩机的冷启动可能会受到影响，因为低温会影响润滑油的黏度，从而增加了启动时的摩擦和压缩机内部零件的磨损。

普通风冷空气源热泵目前大部分制热运行最低环境温度为-15℃，通过变频调节环境温度运行范围可达-20℃～-25℃。通常商用场合的空调机组节假日、夜晚等时间处于停机状态，即可能在低环境温度下停机放置(-25℃～-15℃)，放置后水温通常也较低(1℃～15℃)，此时再次使用就会造成低环温低水温启动时，容易产生吸气压力过低，启动低压超出压缩机运行范围，启动频繁低压保护甚至无法开启,易导致压缩机损坏。另外存在机组回油困难，造成压缩机润滑冷却不足，压缩机磨损。

如图1、2所示，热泵系统,包括压缩机1、蒸发器2、冷凝器3、电子膨胀阀4等主要器件，在电子膨胀阀流路上并联辅助节流元件，所述辅助节流元件包括控制阀5及毛细管6。

如图4所示，所述压缩机的排气口设置有感温包，由于检测排气过热度。

空气源热泵系统的结构组成主要包括以下部分：

室内换热器(室内蒸发器)：用于从室内空气中吸收热量，在制热模式下将热量释放到室内空间，或在制冷模式下吸收室内热量并传输到室外。

室外换热器(室外冷凝器)：用于在制热模式下吸收室外空气中的热量，并将其释放到室内空间，或在制冷模式下将室内热量排放到室外。

压缩机：负责循环制冷剂，将低温低压的制冷剂气体压缩成高温高压的气体。

膨胀阀(节流阀)：控制制冷剂流经室内和室外换热器的流量和压力，并降低制冷剂的压力以使其能够吸收或释放热量。

制冷剂管道系统：连接室内和室外组件的管道网络，通过这些管道，制冷剂在系统中循环并传递热量。

控制系统：控制空气源热泵系统运行的各种传感器、控制器和电子设备。这些系统可以监测温度、湿度等参数，并确保系统按照预定模式运行。

节流元件是一种用来控制流体(液体或气体)流动的装置，常用于管道系统或机械设备中。它们可以调节流体的流速、压力或流量，并且在流体系统中起到重要作用。节流阀是一种可调节流体流量的装置，可以通过改变阀门开度来控制流体的通过量。它们常用于管道系统中，根据需要调整流体的压力或流速。

节流毛细管通常是指在流体力学中使用的一种装置，用来限制流体通过管道的流量，降低流速或者压力。这种毛细管通常是非常细小且长的管道，在管道中形成一个狭窄的通道，因此会引起流体的压力降低和流速的减小。通过限制流体通过狭窄通道的速度，毛细管能够有效地控制流速，使流体以较低的速度通过。毛细管的狭窄结构导致了管道中流体的压力降低。这在某些需要减少压力的系统或装置中非常有用。毛细管也可以用来限制流体的流量，控制系统中的液体或气体通过量。如图5所示，用于所述的热泵系统的热泵启动方法，若压缩机开启前检测到环温T≤-15℃，则判断进水温度T进水是否≤30℃，当进水温度T进水≤30℃时；则使得压缩机频率先开大到M，在压缩机运行期间同时打开辅助节流元件，持续运行时间a；然后降低压缩机频率到M1，关闭辅助节流元件，增大电子膨胀阀步数A步，运行时间a1，继续降低压缩机频率到M2，电子膨胀阀开始减小，如排气过热度大于T1℃，则电子膨胀阀步数维持运行的步数，否则降低步数，减小排气冷媒带油量。若进水温度传感器故障，则判断出水温度是否≤30℃。电子膨胀阀以每30s减小5步的速度减小开度。

多数为制热时出现低环温低水温启动情况，因此检测判断环境温度和水温，达到如下条件：

若压缩机开启前检测到环温T≤-15℃，则判断进水温度T进水(进水温度传感器故障时可用出水温度T出水替代)是否≤30℃，当进水温度T进水≤30℃时。

低温启动控制方法如下：

保证四通阀换向可靠性以及系统的高低压差、温度的建立，压缩机频率先开大到M，在电子膨胀阀流路上并联一个电磁阀和毛细管，在此运行期间同时打开电磁阀和毛细管，持续运行时间a，增大低温下冷媒流量，提高吸气压力及回油量，保证压缩机启动的低压及回油可靠性。

然后降低压缩机频率到M1，降低压缩机吸气口对冷媒的抽吸，可以提高吸气压力，同时降低排气量，会减小压缩机排油。关闭电磁阀和毛细管回路，增大电子膨胀阀步数A步，运行时间a1。

继续降低压缩机频率到M2，电子膨胀阀开始减小，控制电子膨胀阀开度每30s减小5步，如排气过热度大于T1℃，则电子膨胀阀步数维持运行的步数，否则降低步数，其中阀步最多降低A1步。通过阀步的控制减小冷媒循环，提高吸气和排气过热度，减小排气冷媒带油量。持续运行时间a2后，完成低温启动过程。

完成低温启动后压缩机频率及电子膨胀阀步数则根据系统控制调节，不受上述控制方法限制。

当未达到如上检测条件，则机组正常启动运行。

计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的热泵启动方法。

计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的热泵启动方法。

实施例二

如图6所示，热泵系统,包括压缩机、蒸发器、冷凝器、电子膨胀阀等主要器件，在电子膨胀阀流路上并联辅助节流元件，所述辅助节流元件为另一电子膨胀阀，定义为辅助膨胀阀7。

如图1、2所示，用于所述的热泵系统的热泵启动方法，若压缩机开启前检测到环温T≤-15℃，则判断进水温度T进水是否≤30℃，当进水温度T进水≤30℃时；则使得压缩机频率先开大到M，在压缩机运行期间同时打开辅助节流元件，持续运行时间a；然后降低压缩机频率到M1，关闭辅助节流元件，增大电子膨胀阀步数A步，运行时间a1，继续降低压缩机频率到M2，电子膨胀阀开始减小，如排气过热度大于T1℃，则电子膨胀阀步数维持运行的步数，否则降低步数，减小排气冷媒带油量。若进水温度传感器故障，则判断出水温度是否≤30℃。电子膨胀阀以每30s减小5步的速度减小开度。

多数为制热时出现低环温低水温启动情况，因此检测判断环境温度和水温，达到如下条件：

若压缩机开启前检测到环温T≤-15℃，则判断进水温度T进水(进水温度传感器故障时可用出水温度T出水替代)是否≤30℃，当进水温度T进水≤30℃时。

低温启动控制方法如下：

保证四通阀换向可靠性以及系统的高低压差、温度的建立，压缩机频率先开大到M，在电子膨胀阀流路上并联一个辅助膨胀阀，在此运行期间同时打开辅助膨胀阀，持续运行时间a，增大低温下冷媒流量，提高吸气压力及回油量，保证压缩机启动的低压及回油可靠性。

然后降低压缩机频率到M1，降低压缩机吸气口对冷媒的抽吸，可以提高吸气压力，同时降低排气量，会减小压缩机排油。关闭辅助膨胀阀回路，增大电子膨胀阀步数A步，运行时间a1。

继续降低压缩机频率到M2，电子膨胀阀开始减小，控制电子膨胀阀开度每30s减小5步，如排气过热度大于T1℃，则电子膨胀阀步数维持运行的步数，否则降低步数，其中阀步最多降低A1步。通过阀步的控制减小冷媒循环，提高吸气和排气过热度，减小排气冷媒带油量。持续运行时间a2后，完成低温启动过程。

完成低温启动后压缩机频率及电子膨胀阀步数则根据系统控制调节，不受上述控制方法限制。

当未达到如上检测条件，则机组正常启动运行。

计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的热泵启动方法。

计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的热泵启动方法。

实施例三

如图7、8所示，若上述实施例中如无传感器或感温包8计算过热度，则低温启动方法简化如下：

使得降低压缩机频率到M1，此时电子膨胀阀同步降低A1步。持续运行时间a1后，完成低温启动过程，压缩机频率及电子膨胀阀步数则根据系统控制调节，不受上述控制方法限制，若压缩机开启前检测到环温T≤-15℃，则判断进水温度T进水是否≤30℃，当进水温度T进水≤30℃时；则使得压缩机频率先开大到M，在压缩机运行期间同时打开辅助节流元件，持续运行时间a；然后降低压缩机频率到M1，此时电子膨胀阀同步降低A1步，持续运行完成低温启动。若进水温度传感器故障，则判断出水温度是否≤30℃。

电子膨胀阀是一种可调节的装置，用于控制制冷剂流向蒸发器的流量和压力，从而控制制冷系统的性能。这些阀可以通过电子控制方式来调节其开度，以实现对制冷系统的精确控制。电子膨胀阀的开度步数控制是指控制系统可以以离散的步数来调节膨胀阀的开合程度，通常以数字方式进行控制。这种步进式的控制能够使系统更加精确地调节膨胀阀的开度，以满足不同工况下的制冷需求。

控制电子膨胀阀开度步数的方式可以通过数字化控制系统：采用数字化控制系统，能够将膨胀阀的开度划分成多个离散的步数。通过发送数字信号给控制装置，系统可以根据需要精确地调整膨胀阀的位置。也可以采用步进电机控制：电子膨胀阀通常采用步进电机来实现开闭控制。系统可以通过控制步进电机的脉冲数或方向来控制膨胀阀的开度。每个步进的电机脉冲对应着膨胀阀的微小移动，从而实现对开度的精确控制。

步数控制使得系统可以更加精细地控制膨胀阀的位置，从而有效地调节制冷剂的流量和压力，以适应不同负荷和环境条件，提高空调或制冷系统的性能和能效。

压缩机排气过热度是指制冷循环中压缩机排出的高温高压气体与环境温度的差异。这个值通常以摄氏度(℃)来表示，是评估压缩机工作状态和系统性能的重要参数之一。

在制冷循环中，制冷剂被压缩机压缩，形成高温高压的气体。这个气体通过压缩机排出后，其温度会高于环境温度。这个温度差异被称为排气过热度。

排气过热度的测量是通过测量压缩机排出的高温高压气体与环境温度之间的温度差来实现的。通常，制冷循环中的工程师或技术人员会使用温度传感器，在压缩机排气口和环境中分别测量温度，然后计算两者之间的差值，这个差值即为排气过热度。

排气过热度是一个重要的性能指标，它反映了压缩机运行的效率和制冷循环的工作状态。过高或过低的排气过热度都可能表明系统存在问题。适当的排气过热度能够确保压缩机在合适的工作状态下运行，提高系统的效率和性能。

本文中所描述的具体实施例，仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例，做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了一些术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。说明书及附图中所示的装置及方法中的动作、步骤等执行顺序，只要没有特别明示顺序的限定，只要前面处理的输出并不用在后面的处理中，则可以任意顺序实现。为描述方便起见而使用的类似次序性的用语(例如，“首先”、“接着”、“其次”、“再次”、“然后”等)，并不意味着必须依照这样的顺序实施。

本领域的普通技术人员应理解，所有的定向参考(例如，上方、下方、向上、上、向下、下、顶部、底部、左、右、垂直、水平等)描述性地用于附图以有助于读者理解，且不表示(例如，对位置、方位或用途等)对由所附权利要求书限定的本发明的范围的限制，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

另外，一些模糊性的术语(例如，基本上、一定的、大体上等)可以是指条件、量、值或尺寸等的轻微不精确或轻微偏差，其中的一些在制造偏差或容限范围内。需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

Claims (10)

1.热泵系统,包括电子膨胀阀，其特征在于，在电子膨胀阀流路上并联辅助节流元件。

2.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述辅助节流元件为另一电子膨胀阀。

3.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述辅助节流元件包括控制阀及毛细管。

4.热泵启动方法，用于如权利要求1至3任意一项所述的热泵系统，其特征在于，若压缩机开启前检测到环温T≤-15℃，则判断进水温度T进水是否≤30℃，当进水温度T进水≤30℃时；则使得压缩机频率先开大到M，在压缩机运行期间同时打开辅助节流元件，持续运行时间a；然后降低压缩机频率到M1，关闭辅助节流元件，增大电子膨胀阀步数A步，运行时间a1，继续降低压缩机频率到M2，电子膨胀阀开始减小，如排气过热度大于T1℃，则电子膨胀阀步数维持运行的步数，否则降低步数，减小排气冷媒带油量。

5.根据权利要求4所述的热泵启动方法，其特征在于，若进水温度传感器故障，则判断出水温度是否≤30℃。

6.根据权利要求4所述的热泵启动方法，其特征在于，电子膨胀阀以每30s减小5步的速度减小开度。

7.热泵启动方法，用于如权利要求1至3任意一项所述的热泵系统，其特征在于，若压缩机开启前检测到环温T≤-15℃，则判断进水温度T进水是否≤30℃，当进水温度T进水≤30℃时；则使得压缩机频率先开大到M，在压缩机运行期间同时打开辅助节流元件，持续运行时间a；然后降低压缩机频率到M1，此时电子膨胀阀同步降低A1步，持续运行完成低温启动。

8.根据权利要求7所述的热泵启动方法，其特征在于，若进水温度传感器故障，则判断出水温度是否≤30℃。

9.计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求5至8中任一项所述的热泵启动方法。

10.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求5至8中任一项所述的热泵启动方法。