CN201344625Y

CN201344625Y - 一种能精确控温的热泵热水机组

Info

Publication number: CN201344625Y
Application number: CNU2009201426985U
Authority: CN
Inventors: 曾晓程; 陈凌云; 沈增友
Original assignee: China Yangzi Group Chuzhou Yangzi Air Conditioner Co Ltd
Current assignee: China Yangzi Group Chuzhou Yangzi Air Conditioner Co Ltd
Priority date: 2009-01-13
Filing date: 2009-01-13
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2019-01-13

Abstract

本实用新型公开了一种能精确控温的热泵热水机组，包括由压缩机、风侧换热器、风机、节流元件、水侧换热器所组成的制冷系统，水系统的循环水与制冷系统的介质在水侧换热器内完成热交换，所述水系统包括连通水侧换热器的进水管、出水管及水箱，出水管由水箱的顶部接入，在所述进水管的前端设置有串联的电磁阀、电子膨胀阀，在出水管上设置有温度传感器，所述电子膨胀阀的开度由微电脑控制器决定；所述微电脑控制器、温度传感器、电子膨胀阀以及设置于压缩机出口端的压力传感器构成机组的控制系统。

Description

一种能精确控温的热泵热水机组

技术领域：

本实用新型涉及一种空气源热泵热水机组，特别是涉及一种能精确控制出水温度的直热式空气源热泵热水机组。

背景技术：

现有的空气源热泵热水机组多是由压缩机、风侧换热器、风机、水侧换热器、节流元件、智能控制系统及相应的水系统组成，其工作原理是制冷剂在风侧换热器中蒸发吸收空气中的热量，经压缩机压缩后在水侧换热器中冷凝放热，把吸收的热量释放到水系统中，向用户提供生活热水，这种制热水方式COP值高，节能环保，综合经济效益好。根据水系统工作方式的不同，现有空气源热泵热水机组大致分为循环加热式和直热式两种。

一、循环加热式空气源热泵热水机组由于自身的特点，在水温控制方面存在以下突出问题：

1、出水温度受限，不能满足高水温要求

现有的氟里昂制冷系统对冷凝温度有一限定值，所以循环加热式空气源热泵热水机组的水箱最终温度不能超过某一极限值(一般为50℃)，当温度超过此值时，机组的压力和温度急剧升高，机组不能正常工作甚至造成事故。

2、水箱温度波动大，减小水箱的有效容积，影响使用的舒适性

循环加热式空气源热泵热水机组补水直接到水箱中，再经过机组循环加热使水温逐渐达到使用要求，这就造成机组刚开启时，水箱水温很低，随着机组的运行水温逐渐升高，直到水温达到使用要求，因而等待时间较长。另外，在使用过程中为保证水位要求，冷水直接补入水箱与水箱中的高温水混合，使水箱水温下降，最终不能使用，减小了水箱的有效容积，影响使用的舒适性。

二、直热式空气源热泵热水机组采用的是冷水进热水出的加热方式，冷水经过机组出来就是高温热水直接到保温水箱，在相同的出水温度下，机组的冷凝温度低，效率更高。

直热式空气源热泵热水机组的控温机理是通过调节进入水侧换热器的水流量来改变出水温度。在某一工况下，热泵机组的产热量Q_吸热一定，进入机组的自来水温度T_进水一定，根据水的传热方程Q_吸热＝4.18M_水*(T_出水-T_进水)，此状态下机组的出水温度T_出水只与进入水侧换热器的水流量M_水有关，因此通过调节进入水侧换热器的水流量可控制出水温度。

目前普遍采用的方法有两种：1、电子膨胀阀(水阀)；2、冷凝压力调节阀。1、电子膨胀阀通过检测到的出水温度不断调整其开度，增大或减小水流量，使出水温度逐渐逼近设定温度。通常电子膨胀阀是按额定工况时的流量范围进行选型，在额定工况时，调节性能较为理想，但在低温工况时，热泵机组的产热量衰减较大，自来水(进水)温度低，达到相同的出水温度所需的水流量就大大降低，偏离了电子膨胀阀的额定调节范围，调节困难甚至不能调节，同时由于热泵系统的特性，出水温度滞后于制冷系统冷凝压力，这种调节方法容易产生系统高压。2、冷凝压力调节阀通过控制制冷系统的冷凝压力来控制出水温度，系统不会产生高压(只要设定合理)，但由于冷凝压力和出水温度不是严格的对应关系，所以出水温度虽能稳定却不一定是设定温度。由此可见，在精确控温方面，两种方法都有不足。

实用新型内容：

为克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种能精确控温的直热式空气源热泵热水机组，通过精确控温，在保证高出水温度的前提下使机组迅速进入稳定工作状态，避免了启动过程中的热量损失，提高了制热效率，进而解决了空气源热泵热水机组储水箱小型化的难题。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：

一种能精确控温的热泵热水机组，包括由压缩机、风侧换热器、风机、节流元件、水侧换热器所组成的制冷系统，水系统的循环水与制冷系统的介质在水侧换热器内完成热交换，所述水系统包括连通水侧换热器的进水管、出水管及水箱，出水管由水箱的顶部接入，在所述进水管的前端设置有串联的电磁阀及电子膨胀阀，在出水管上设置有温度传感器，所述电子膨胀阀的开度由微电脑控制器决定；所述微电脑控制器、温度传感器、电子膨胀阀以及设置于压缩机出口端的压力传感器构成机组的控制系统。

与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：

1、本实用新型通过微电脑控制器的设定程序控制电子膨胀阀的开度。解决措施：微电脑控制器采集的数据除水箱设定温度、温度传感器感应的出水瞬时温度外，还引入了压力传感器感应的制冷系统瞬时压力参数，通过瞬时压力参数修正电子膨胀阀的开度。具体来说，当压力值在允许范围内，电子膨胀阀的开度保证出水温度不低于设定温度；一但压力值高于允许值，电子膨胀阀的开度按某一修正值增大，既避免了系统产生高压，又避免开度过大而产生水温波动。

2、出水温度波动小，机组运行稳定可靠；在冬季低水温、低环境温度的条件下，缩短压缩机启动始阶段的不稳定工作状态过程，使机组迅速进入额定工作状态，减少了启动阶段的能量损失；储水箱水温控制精准，杜绝凉水混入水箱，易于实现储水箱的小型化，有利于降低成本、节省安装空间、减少储水箱的保温能耗。

附图说明：

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型控制程序流程图。

图中标号：1压缩机，2风侧换热器，3风机，4节流元件，5水侧换热器，6进水管，7电磁阀，8出水管，9电子膨胀阀，10水泵，11温度传感器，12水箱，13压力传感器，14微电脑控制器。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

非限定实施例如下所述：

实施例：参见图1，本实施例中机组包括：以压缩机1、风侧换热器2、风机3、节流元件4和水侧换热器5所构成的一个封闭制冷循环系统；水系统包括连通水侧换热器5的进水管6、出水管8及水箱12，出水管由水箱的顶部接入，水系统的循环水与制冷系统的介质在水侧换热器5内完成热交换。整个机组的控制系统由微电脑控制器14、温度传感器11、电子膨胀阀9以及设置于压缩机1出口端的压力传感器13构成。

该机组的控制方法如下：其控制程序流程图如图2所示。

高温、高压的制冷剂由压缩机1排出，在水侧换热器5中冷凝放热，经过节流元件4降压后到风侧换热器2中蒸发，吸收空气中的热量，返回压缩机1再压缩，形成一个循环；压缩机启动后，电磁阀7打开，低温自来水通过电子膨胀阀9进入水侧换热器5吸热升温后由出水管8送入保温水箱12中储存，用户可通过水泵10将水箱12中的热水输出使用。电子膨胀阀9前方所串联设定的电磁阀7还可以彻底关闭进水管路。

初始上电，热泵机组经过3分种延时后启动运行(以后只要压缩机停机时间超过3分种即可立刻启动)，此时电子膨胀阀9的开度为0，微电脑控制器14适时监控压力传感器13所感应的系统压力值，当其达到某一值时(可调)，电子膨胀阀9的开度为某一默认值(此默认值为记忆上次稳定运行时的开度)，此后微电脑控制器14根据水箱设定温度、温度传感器11感应的出水温度以及系统压力采用PID调节模式，调节电子膨胀阀9的开度，使出水温度迅速达到设定温度。具体地，当压力值在设定范围内，电子膨胀阀的开度按出水温度与设定温度进行PID调节；在调节过程中，一但压力值高于设定值，电子膨胀阀的开度按某一修正值增大，既避免了系统产生高压，又避免开度过大而产生水温波动。

Claims

1、一种能精确控温的热泵热水机组，包括由压缩机(1)、风侧换热器(2)、风机(3)、节流元件(4)、水侧换热器(5)所组成的制冷系统，水系统的循环水与制冷系统的介质在水侧换热器(5)内完成热交换，所述水系统包括连通水侧换热器(5)的进水管(6)、出水管(8)及水箱(12)，出水管由水箱的顶部接入，其特征在于，在所述进水管(6)的前端设置有串联的电磁阀(7)及电子膨胀阀(9)，在出水管(8)上设置有温度传感器(11)，所述电子膨胀阀的开度由微电脑控制器(14)决定；所述微电脑控制器(14)、温度传感器(11)、电子膨胀阀(9)以及设置于压缩机(1)出口端的压力传感器(13)构成机组的控制系统。