CN220453976U - 一种蒸发容积可变的变频热泵机组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种蒸发容积可变的变频热泵机组，包括通过系统冷媒循环管路依次连接的压缩机、四通阀、换热器、若干电子膨胀阀、若干蒸发器单元和一控制器；所述若干电子膨胀阀与所述若干蒸发器单元通过支路冷媒管路一一对应连接；所述若干蒸发器单元间通过各自的支路冷媒管路并联接入系统冷媒循环管路；所述控制器与所述压缩机、及若干电子膨胀阀电连接和/或通讯连接，以控制若干电子膨胀阀的开闭进而控制若干蒸发器单元的开闭，使流经蒸发单元的冷媒流量满足系统的负载需求变化。该蒸发容积可变的变频热泵机组可提高变频热泵运行的可靠性，以及运行效率，避免因低频运行时，冷媒流量低速运转导致的回液、分流、回油等问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及热泵技术领域，尤其涉及一种蒸发容积可变的变频热泵机组。
背景技术
热泵系统是高效的节能设备，其工作过程的本质是冷媒在蒸发器中从低温介质(如空气)吸取热量，经压缩机压缩提高温度后向其他介质(如空气、水)释放热量。
对于定频热泵系统而言，在运行工况确定的情况下，机组的运行频率是固定的，其对换热器的容积需求也是固定的，其通常通过靠开停机的达温次数来满足热量需求的变化。对于变频热泵机组而言，其热量的输出是根据负载需求来调整机组的运行频率，随着压缩机运行频率发生变化，冷媒的流量需求亦随热泵系统运行频率发生变化，此时热泵系统对换热器的需求亦发生变化。
现有的变频热泵机组已实现根据热量需求对机组运行频率进行调节以匹配能量需求，即压缩机的运行频率、风机运行转速均可进行调节以匹配负载需求。通常，变频热泵机组的冷凝器和蒸发器均是满足额定功率并富有余量的；其中，热泵机组冷凝器对机组运行的功率、能效输出非常关键，在一般情况下，冷凝器大，有助于提高机组的能效，因此通常设计热泵冷凝器向下匹配。热泵机组蒸发器是热泵能力输出的关键部件，当热泵能力输出要求变小时，热泵系统的冷媒循环流量亦随着减小，此时冷媒对蒸发器的内容积的需求亦是随之同比较小，如若蒸发器的容积固定，导致蒸发器的内部压力降低，进而导致流经蒸发器内部的冷媒的流速下降，严重时会产生回液、分流、回油等问题。
实用新型内容
为解决因蒸发器容积固定变频热泵机组低频运行时易产生回液、分流、回油等问题，本实用新型提供一种可变蒸发容积的变频热泵机组。
一种蒸发容积可变的变频热泵机组，包括通过系统冷媒循环管路依次连接的压缩机、四通阀、换热器、若干电子膨胀阀、若干蒸发器单元和一控制器；所述若干电子膨胀阀与所述若干蒸发器单元通过支路冷媒管路一一对应连接；所述若干蒸发器单元间通过各自的支路冷媒管路并联接入系统冷媒循环管路；所述控制器与所述压缩机、及若干电子膨胀阀电连接和/或通讯连接， 以控制若干电子膨胀阀的开闭进而控制若干蒸发器单元的开闭。
与现有技术相比，本实用新型所述的蒸发容积可变的变频热泵机组，采用若干模块化的蒸发器单元和控制器共同实现蒸发容积可变，其中控制器根据压缩机实际运行频率和热泵系统选型的最高允许运行频率得到与当前压缩机频率相匹配的蒸发量，再确定应开启的蒸发单元的数量，使流经各开启的蒸发单元的总冷媒流量满足系统的负载需求变化。该蒸发容积可变的变频热泵机组可提高变频热泵运行的可靠性，以及运行效率，避免因低频运行时，冷媒流量低速运转导致的回液、分流、回油等问题。
进一步地，所述蒸发器单元具有独立的蒸发回路。
进一步地，还包括若干第一过滤器，所述第一过滤器设置在各所述电子膨胀阀与换热器连接的支路冷媒管路上。
进一步地，还包括若干第二过滤器，所述第二过滤器设置在各所述电子膨胀阀与各所述蒸发单元连接的支路冷媒管路上。
进一步地，所述控制器包括信息获取单元，蒸发需求计算单元和蒸发器调节单元，其中，
所述信息获取单元获取所述压缩机的实际运行频率和最高允许运行频率；
所述蒸发需求计算单元根据所述压缩机的实际运行频率和最高允许运行频率得到与实际运行频率相匹配的蒸发单元数量；
所述蒸发器调节单元根据系统预设的蒸发单元启动规则和所述蒸发单元数量控制相应的蒸发单元的开闭。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。
附图说明
图1为本实用新型的一实施例的蒸发容积可变的变频热泵机组的示意图；
图2为本实用新型的一实施例的若干模块化的蒸发器单元连接示意图；
图3为本实用新型的一实施例的控制器示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚完整的描述。
本申请实施例使用的术语仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、 “所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上；本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、 “第二”、 “第三”等仅用于区别，而非用于描述特定的顺序或先后次序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
针对现有变频热泵机组在能量需求改变时，只能通过调节机组运行频率和/或机组风机转速，不能通过调整蒸发器蒸发容积使蒸发量满足机组的能量需求的问题，本实用新型提出了一种蒸发容积可变的变频热泵机组，该热泵机组通过设置多个模块化的独立蒸发单元和控制器解决上述问题。
在具体实施中，请参阅图1，本实用新型所述的蒸发容积可变的变频热泵机组，包括压缩机10、四通阀20、板式换热器30、若干蒸发器单元40、与若干蒸发单元一一对应设置的若干电子膨胀阀50和控制器60及其它辅助管件。所述压缩机10、四通阀20、板式换热器30和若干模块化的蒸发器单元40依次通过系统冷媒循环管路连接；所述若干电子膨胀阀50和所述若干蒸发器单元40通过各蒸发器单元40内的支路冷媒管路一一对应连接；所述若干蒸器发单元间通过各自的支路冷媒管路并联接入系统冷媒循环管路；所述控制器60分别与压缩机10和若干电子膨胀阀50电连接和/或通讯连接；所述控制器60根据压缩机10的实际运行频率控制若干电子膨胀阀50的开闭进而控制若干蒸发器单元40的开闭。
具体地，热泵机组进行制热时，所述压缩机10的排气口A、四通阀20的进气口D、四通阀20的第一工作气口C、板式换热器30、若干电子膨胀阀50、若干模块化的蒸发器单元40、四通阀20的第二工作气口E、四通阀20的回气口S与压缩机10的回气口B依次连接，形成制热冷媒循环管路。热泵机组进行制冷时，所述压缩机10的排气口A、四通阀20的进气口D、四通阀20的第二工作气口E、若干电子膨胀阀50、若干模块化的蒸发器单元40、板式换热器30、四通阀20的第一工作气口C、四通阀20的回气口S与压缩机10的回气口B依次连接，形成制冷冷媒循环管路。其中，所述压缩机优选变频直流压缩机。
请参阅图2，所述若干模块化的蒸发器单元40间通过各自的冷媒管路并联设置接入系统的冷媒循环管路中。各蒸发器单元具有独立的蒸发回路。
所述若干电子膨胀阀50与所述若干模块化的蒸发器单元40一一对应设置，控制各电子膨胀阀50对应的蒸发器单元40的开闭。
请参阅图3，所述控制器60包括信息获取单元100，蒸发需求计算单元200和蒸发单元调节单元300。
所述信息获取单元100，用于在热泵系统工作时，获取压缩机10的实际运行频率Ft、最高允许运行频率FMAX。
所述蒸发需求计算单元200，用于根据获取的压缩机10的实际运行频率Ft、最高允许运行频率FMAX，计算得到与实际运行频率相匹配的蒸发单元数量n。
具体的，通过下式计算蒸发单元数量：
其中，n表示对应压缩机的实际运行频率应全开的蒸发单元数量，Ft表示压缩机的实际运行频率，FMAX表示压缩机的最高允许运行频率，N表示对应压缩机的最高允许运行频率应全开的蒸发单元数量，ROUNDUP函数关系式表示计算结果向上取整数。
所述的蒸发器调节单元300，用于根据系统预设的蒸发单元启动规则和所述蒸发单元数量控制相应的蒸发单元的开闭。
具体地，根据系统预设的蒸发单元启动规则，控制器60向不启动的蒸发单元40对应的电子膨胀阀50发出关闭信号；控制器60向确定启动的蒸发单元40对应的电子膨胀阀50发出开启信号并控制开度的调节，使投入使用的各蒸发单元内冷媒流量相同。
在预设的蒸发单元启动规则中，具体开启哪些蒸发器单元40，启动规则不作限制，只需满足开启的蒸发器单元40的数量与实际运行频率相匹配的蒸发单元数量n相同即可。在选择开启蒸发器单元40时，可综合考虑各蒸发器单元40的历史运行时长、运行故障率等，以使用时长相对较短的蒸发器单元40为启动优选，让所有蒸发器单元40的使用时长尽可能相同；或启动未有故障或故障率较低的蒸发器单元40为启动优选，保障运行的稳定性和准确性。在确定待启动的蒸发单元数量及具体启动哪些蒸发器单元40后，控制器向待启动的蒸发器单元40对应的电子膨胀阀50发出对应流量的开度调节信号，使投入使用的各蒸发单元内冷媒流量相同。
通过控制器设置的信息获取单元，蒸发需求计算单元和蒸发单元调节单元，可保证冷媒在蒸发器内的压力需求，流速需求和分配需求。
所述系统还在各电子膨胀阀50与板式换热器30连接的一端设置了第一过滤器71，所述第一过滤器71设置在各所述电子膨胀阀50与板式换热器30连接的冷媒管路上。
所述系统还在各电子膨胀阀50与各蒸发器单元40连接的一端设置了第二过滤器72，所述第二过滤器72设置在各所述电子膨胀阀50与各蒸发器单元40连接的冷媒管路上。
所述系统还包括风机(图未示)，所述风机、所述若干模块化的蒸发器单元、所述换热器依次排列在同一风道上。
本实用新型提供的蒸发容积可变的变频热泵机组，当所述热泵机组变频运行时，可通过获取当前压缩机频率，结合机组设计选型的最高允许运行频率计算得到与当前压缩机频率相匹配的蒸发量，进而确定所述热泵系统应开启的蒸发器单元的数量，再通过控制各蒸发器单元对应的电子膨胀阀的开闭及开度，使流经蒸发器单元的冷媒流量满足系统的负载需求变化。该蒸发容积可变的变频热泵机组可提高变频热泵运行的可靠性，以及运行效率，避免因低频运行时，冷媒流量低速运转导致的回液、分流、回油等问题。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。
Claims (8)
1.一种蒸发容积可变的变频热泵机组，其特征在于，包括通过系统冷媒循环管路依次连接的压缩机、四通阀、换热器、若干电子膨胀阀、若干蒸发器单元和一控制器；所述若干电子膨胀阀与所述若干蒸发器单元通过支路冷媒管路一一对应连接；所述若干蒸发器单元间通过各自的支路冷媒管路并联接入系统冷媒循环管路；所述控制器与所述压缩机、及若干电子膨胀阀电连接和/或通讯连接，以控制若干电子膨胀阀的开闭进而控制若干蒸发器单元的开闭。
2.根据权利要求1所述的变频热泵机组，其特征在于：所述蒸发器单元具有独立的蒸发回路。
3.根据权利要求2所述的变频热泵机组，其特征在于：还包括若干第一过滤器，所述第一过滤器设置在各所述电子膨胀阀与换热器连接的支路冷媒管路上。
4.根据权利要求3所述的变频热泵机组，其特征在于：还包括若干第二过滤器，所述第二过滤器设置在各所述电子膨胀阀与各所述蒸发器单元连接的支路冷媒管路上。
5.根据权利要求1-4任一项所述的变频热泵机组，其特征在于：所述控制器包括信息获取单元，蒸发需求计算单元和蒸发器调节单元，其中，
所述信息获取单元获取所述压缩机的实际运行频率和最高允许运行频率；
所述蒸发需求计算单元根据所述压缩机的实际运行频率和最高允许运行频率得到与实际运行频率相匹配的蒸发单元数量；
所述蒸发器调节单元根据系统预设的蒸发单元启动规则和所述蒸发单元数量控制相应的蒸发单元的开闭。
6.根据权利要求5所述的变频热泵机组，其特征在于：所述换热器为板式换热器。
7.根据权利要求5所述的变频热泵机组，其特征在于：所述压缩机为变频直流压缩机。
8.根据权利要求6或7所述的变频热泵机组，其特征在于：还包括风机，且所述风机、所述若干蒸发器单元、所述换热器依次排列在同一风道上。
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