ES2939167T3 - Sistema de control de unidad de bomba de calor - Google Patents
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Abstract
Un sistema de control de la unidad de bomba de calor, que comprende un intercambiador de calor (1), un compresor (2), un primer componente de interruptor (3), un segundo componente de interruptor (4), una válvula de expansión electrónica de inyección de vapor mejorada (5) y un principal válvula de expansión electrónica (6). Un primer extremo (22) del compresor (2) está conectado secuencialmente a un primer puerto (7) del intercambiador de calor (1) a través del primer componente de interruptor (3) y la válvula de expansión electrónica de inyección de vapor mejorada (5), un el segundo puerto (8) del intercambiador de calor (1) está conectado a un extremo de chorro (21) del compresor (2), el extremo del primer componente del interruptor (3) conectado al compresor (2) está conectado a un tercer puerto (9) del intercambiador de calor (1), un cuarto puerto (10) del intercambiador de calor (1) está conectado a un segundo extremo (23) del compresor (2) a través de la válvula de expansión electrónica principal (6), (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema de control de unidad de bomba de calor
CAMPO TÉCNICO
[0001] La presente divulgación se refiere al campo de la refrigeración y, en particular, a un sistema de control de unidad de bomba de calor.
ANTECEDENTES
[0002] La tecnología de inyección de vapor mejorada permite que una bomba de calor obtenga una mayor capacidad de refrigeración (calentamiento) y también mejora la eficacia del sistema al proporcionar un economizador. Para un sistema de bomba de calor con inyección de vapor mejorada con un subenfriador, a menudo se usa un intercambiador de calor de placas como economizador para mejorar el grado de subenfriamiento del refrigerante antes de que entre en el evaporador. Incluye extracción de líquido aguas arriba y extracción de líquido aguas abajo según la posición de extracción de líquido del circuito de inyección.
[0003] La ventaja de la extracción de líquido aguas arriba es que la válvula de expansión electrónica de regulación de circuito principal y la válvula de expansión electrónica de circuito auxiliar no afectan la una a la otra, el sistema es estable, la capacidad requerida del intercambiador de calor de placas es pequeña y la rentabilidad económica es alta. La desventaja de la extracción de líquido aguas arriba es que la extracción de líquido puede fallar cuando el grado de subenfriamiento en la salida del condensador es insuficiente, lo que hace que el efecto de inyección de aire no sea evidente y afecte al rendimiento de la unidad.
[0004] La ventaja de la extracción de líquido aguas abajo es que es mejor garantizar el grado de subenfriamiento antes de la válvula de expansión electrónica de inyección de vapor mejorada de circuito auxiliar y garantizar un suministro de líquido suficiente para el circuito de inyección auxiliar, especialmente para las condiciones de calentamiento a baja temperatura e incluso a temperatura ultrabaja, reduciendo así la posibilidad de pérdida de control del grado de sobrecalentamiento de la válvula de expansión electrónica de inyección de vapor mejorada debido a la falta de subenfriamiento antes de la válvula de expansión electrónica. La desventaja de la extracción de líquido aguas abajo es que las válvulas de expansión electrónicas de circuito principal y de circuito auxiliar (válvulas de expansión electrónicas de inyección de vapor mejorada) afectarán la una a la otra, el sistema es oscilante e inestable y la pérdida de presión del refrigerante aumenta cuando pasa a través del canal principal. Por lo tanto, el sistema necesita un economizador con una mayor capacidad de intercambio de calor, lo que aumenta el coste. El documento US6167722B1 divulga una unidad de refrigeración que usa refrigerante de grupo HFC, que tiene una capacidad de refrigeración mejorada de modo que el rendimiento y el coeficiente de rendimiento de la misma se pueden mejorar y el funcionamiento de la misma se puede realizar de manera estable, teniendo la unidad de refrigeración un ciclo de refrigeración en el que un compresor, un condensador, una válvula de expansión y un evaporador están conectados en serie en el orden mencionado, comprende refrigerante de grupo HFC, y un subenfriador ubicado entre el condensador y el evaporador, en el que el refrigerante de grupo HFC se convierte en refrigerante líquido en el subenfriador y, a continuación, se ramifica en un flujo de líquido principal y un subflujo que sobreenfría el flujo de líquido principal a través de una válvula de expansión de sobreenfriamiento y se dirige hacia la parte de fase intermedia del compresor.
[0005] Los sistemas de unidad de bomba de calor de inyección de vapor mejorada utilizan una de entre la extracción de líquido aguas arriba y la extracción de líquido aguas abajo.
RESUMEN
[0006] Las realizaciones de la presente divulgación proporcionan un sistema de control de unidad de bomba de calor que tiene una estructura simple y tiene maneras de control de extracción de líquido aguas arriba y aguas abajo, de modo que la extracción de líquido aguas arriba y la extracción de líquido aguas abajo se complementan entre sí y garantizan eficazmente la rentabilidad económica, el rendimiento y la fiabilidad de la unidad.
[0007] Las realizaciones de la presente invención proporcionan un sistema de control de unidad de bomba de calor que comprende un intercambiador de calor, un compresor, un primer elemento de conmutación, un segundo elemento de conmutación, una válvula de expansión electrónica de inyección de vapor mejorada y una válvula de expansión electrónica de circuito principal. Un primer extremo del compresor está conectado a un primer puerto del intercambiador de calor mediante, sucesivamente, el primer elemento de conmutación y la válvula de expansión electrónica de inyección de vapor mejorada, un segundo puerto del intercambiador de calor está conectado a un extremo de inyección del compresor, el extremo del primer elemento de conmutación conectado al compresor está conectado a un tercer puerto del intercambiador de calor, un cuarto puerto del intercambiador de calor está conectado a un segundo extremo del compresor mediante la válvula de expansión electrónica de circuito principal, y el otro extremo del primer elemento de conmutación conectado a la válvula de expansión electrónica de inyección de vapor
mejorada está conectado al cuarto puerto del intercambiador de calor mediante el segundo elemento de conmutación.
[0008] En una o más realizaciones, el sistema de control de unidad de bomba de calor comprende además un tubo-carcasa, y el primer extremo del compresor está conectado al primer elemento de conmutación mediante el tubocarcasa.
[0009] En una o más realizaciones, el sistema de control de unidad de bomba de calor comprende además un separador de gas-líquido, y el tubo-carcasa está conectado al primer extremo del compresor mediante el separador de gas-líquido.
[0010] En una o más realizaciones, el sistema de control de unidad de bomba de calor comprende además una válvula de cuatro vías, y el tubo-carcasa está conectado al separador de gas-líquido mediante la válvula de cuatro vías.
[0011] En una o más realizaciones, se proporciona un filtro en la tubería que conecta el tubo-carcasa y el primer elemento de conmutación y/o la válvula de cuatro vías.
[0012] En una o más realizaciones, el sistema de control de unidad de bomba de calor está configurado para formar un circuito de extracción de líquido aguas arriba cuando el primer elemento de conmutación está abierto y el segundo elemento de conmutación está cerrado.
[0013] En una o más realizaciones, el sistema de control de unidad de bomba de calor está configurado para formar un circuito de extracción de líquido aguas abajo cuando se enciende el segundo elemento de conmutación y se apaga el primer elemento de conmutación.
[0014] En una o más realizaciones, tanto el primer elemento de conmutación como el segundo elemento de conmutación son válvulas electromagnéticas.
[0015] En una o más realizaciones, el intercambiador de calor es un intercambiador de calor de placas.
[0016] Las realizaciones de la presente divulgación tienen maneras de control de extracción de líquido aguas arriba y aguas abajo, de modo que la extracción de líquido aguas arriba y la extracción de líquido aguas abajo se complementan entre sí para evitar las respectivas desventajas, de modo que el sistema de control de unidad de bomba de calor es económico, eficaz y fiable.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
[0017]
La Fig. 1 es un diagrama esquemático de la estructura general de las realizaciones;
La Fig. 2 es un diagrama esquemático de realizaciones cuando se forma un circuito de extracción de líquido aguas arriba;
La Fig. 3 es un diagrama esquemático de realizaciones cuando se forma un circuito de extracción de líquido aguas abajo;
La Fig. 4 es un diagrama esquemático de la estructura general de una o más realizaciones.
[0018] Explicación de los signos de referencia: 1. intercambiador de calor; 2. compresor; 3. primer elemento de conmutación; 4. segundo elemento de conmutación; 5. válvula de expansión electrónica de inyección de vapor mejorada; 6. válvula de expansión electrónica de circuito principal; 7. primer puerto; 8. segundo puerto; 9. tercer puerto; 10. cuarto puerto; 11. tubo-carcasa; 12. separador de gas-líquido; 13. válvula de cuatro vías; 14. intercambiador de calor con aletas; 15. filtro; 16. válvula unidireccional; 17. sensor de presión; 18. bulbo de aire inyectado; 19. circuito principal; 20. circuito auxiliar; 21. extremo de inyección; 22. primer extremo; 23. segundo extremo; 25. válvula unidireccional; 26. filtro; 27. filtro; 28. filtro; 111. puerto de tubo de aire del tubo-carcasa; 112. puerto de tubo de líquido del tubo-carcasa; 121. entrada del separador de gas-líquido; 122. salida del separador de gas-líquido; 141. puerto de tubo de aire de la aleta; 142. puerto de tubo de líquido de la aleta; 210. filtro.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES
[0019] La presente divulgación se describirá adicionalmente en detalle en combinación con los dibujos y realizaciones, los cuales no limitan la presente divulgación.
[0020] Con referencia a las Figs. 1 a 3, las realizaciones de la presente invención proporcionan un sistema de control de unidad de bomba de calor que comprende un intercambiador de calor 1, un compresor 2, un primer elemento de conmutación 3, un segundo elemento de conmutación 4, una válvula de expansión electrónica de inyección de vapor mejorada 5 y una válvula de expansión electrónica de circuito principal 6. Un primer extremo 22 del compresor
2 está conectado a un primer puerto 7 del intercambiador de calor 1 mediante, sucesivamente, el primer elemento de conmutación 3 y la válvula de expansión electrónica de inyección de vapor mejorada 5. Un segundo puerto 8 del intercambiador de calor 1 está conectado a un extremo de inyección 21 del compresor 2. El extremo del primer elemento de conmutación 3 conectado al compresor 2 está conectado a un tercer puerto 9 del intercambiador de calor 1. Un cuarto puerto 10 del intercambiador de calor 1 está conectado a un segundo extremo 23 del compresor 2 mediante la válvula de expansión electrónica de circuito principal 6. El extremo del primer elemento de conmutación 3 conectado a la válvula de expansión electrónica de inyección de vapor mejorada 5 está conectado al cuarto puerto 10 del intercambiador de calor 1 mediante el segundo elemento de conmutación 4.
[0021] El extremo superior del compresor 2 es el primer extremo 22, el extremo inferior es el segundo extremo 23 y el extremo izquierdo es el extremo de inyección 21. El extremo superior del compresor 2 sirve como puerto de escape, el extremo inferior sirve como puerto de admisión y el extremo izquierdo sirve como puerto de inyección (o "puerto de suplemento de aire").
[0022] En algunas realizaciones, el intercambiador de calor 1 es un subenfriador (una forma de economizador), y los cuatro puertos (primer puerto 7, segundo puerto 8, tercer puerto 9 y cuarto puerto 10) del intercambiador de calor 1 son para que pase el mismo medio. La dirección de flujo es la misma durante la refrigeración y el calentamiento. El medio de circuito principal entra por el tercer puerto 9 y sale por el cuarto puerto 10. El medio de circuito principal libera calor en el intercambiador de calor 1 y se convierte en un refrigerante subenfriado. El medio de circuito auxiliar entra desde el primer puerto 7 y sale del segundo puerto 8. El medio de circuito auxiliar absorbe calor en el intercambiador de calor 1 y se convierte en un refrigerante sobrecalentado.
[0023] Tiene extracción de líquido aguas arriba y extracción de líquido aguas abajo según la posición de extracción de líquido del circuito de inyección. Cuando se enciende el primer elemento de conmutación 3 y se apaga el segundo elemento de conmutación 4, se realiza una extracción de líquido aguas arriba. La extracción de líquido aguas arriba se refiere a que la posición de extracción de líquido de la parte del refrigerante inyectada al extremo de inyección 21 del compresor para un efecto de inyección de vapor mejorada está antes del intercambiador 1, es decir, el refrigerante del sistema se ha separado en dos trayectorias antes de pasar a través del intercambiador de calor 1 (antes de entrar en el tercer puerto 9). Cuando se apaga el primer elemento de conmutación 3 y se enciende el segundo elemento de conmutación 4, se realiza una extracción de líquido aguas abajo. La extracción de líquido aguas abajo se refiere a que la posición de extracción de líquido de la parte del refrigerante inyectada al extremo de inyección 21 del compresor para un efecto de inyección de vapor mejorada es después del intercambiador 1, es decir, el refrigerante del sistema se separa en dos trayectorias después de pasar a través del intercambiador de calor 1 (después de entrar desde el tercer puerto 9 y salir del cuarto puerto 10).
[0024] Cuando se apaga el primer elemento de conmutación 3 y se enciende el segundo elemento de conmutación 4, se realiza una extracción de líquido aguas abajo. El ramal donde se encuentra el primer elemento de conmutación 3 se apaga y el ramal donde se encuentra el segundo elemento de conmutación 4 se enciende.
[0025] La dirección de flujo del refrigerante en la extracción de líquido aguas abajo es la siguiente: todo el refrigerante pasa primero a través de la tubería del circuito principal 19, entra en el intercambiador de calor 1 por el tercer puerto 9 para la liberación de calor y el enfriamiento para convertirse en un refrigerante subenfriado que sale del cuarto puerto 10; y, a continuación, se separa en dos trayectorias de refrigerante: la mayor parte del refrigerante subenfriado es regulado por la válvula de expansión electrónica principal 6, la otra pequeña porción del refrigerante subenfriado pasa a través de la tubería del circuito auxiliar 20 después de pasar a través del segundo elemento de conmutación 4 y es regulado por la válvula de expansión electrónica de inyección de vapor mejorada 5 pasando a ser un refrigerante de dos fases de gas-líquido que entra en el intercambiador de calor 1 por el puerto 7 y absorbe calor en el intercambiador de calor 1 para convertirse en un refrigerante de vapor sobrecalentado que, a continuación, sale por el segundo puerto 8 y, a continuación, se inyecta en el compresor 2 a través del puerto de inyección 21 para la inyección de vapor mejorada.
[0026] Cuando se apaga el primer elemento de conmutación 3 y se enciende el segundo elemento de conmutación 4, se realiza una extracción de líquido aguas arriba. El ramal donde se encuentra el primer elemento de conmutación 3 se enciende y el ramal donde se encuentra el segundo elemento de conmutación 4 se apaga.
[0027] La dirección de flujo del refrigerante en la extracción de líquido aguas arriba es la siguiente: el refrigerante se separa en dos trayectorias antes de pasar a través de la tubería del circuito principal 19. Una vez separado el refrigerante, la mayor parte del refrigerante pasa a través de la tubería del circuito principal 19 y entra en el intercambiador de calor 1 por el tercer puerto 9 para liberar calor y enfriarse para convertirse en un refrigerante subenfriado. A continuación, el refrigerante es regulado por la válvula de expansión electrónica de circuito principal 6 después de salir por el cuarto puerto 10. La otra pequeña porción del refrigerante subenfriado pasa a través de la tubería del circuito auxiliar 20 después de pasar a través del primer elemento de conmutación 3 y es regulado por la válvula de expansión electrónica de inyección de vapor mejorada 5 pasando a ser un refrigerante de dos fases de gaslíquido que entra en el intercambiador de calor 1 por el primer puerto 7 y absorbe calor en el intercambiador de calor 1 para convertirse en un refrigerante de vapor sobrecalentado que sale por el segundo puerto 8 y, a continuación, se
inyecta en el compresor 2 a través del puerto de inyección 21 para la inyección de vapor mejorada.
[0028] Opcionalmente, tanto el primer elemento de conmutación 3 como el segundo elemento de conmutación 4 son válvulas electromagnéticas. Cuando se encienden el primer elemento de conmutación 3 y el segundo elemento de conmutación 4, están en comunicación con respectivas tuberías donde están ubicados y, cuando se apagan, las respectivas tuberías donde están ubicados se desconectan para realizar la extracción de líquido aguas arriba o la extracción de líquido aguas abajo.
[0029] Opcionalmente, el intercambiador de calor 1 es un intercambiador de calor de placas. El refrigerante en un ramal del intercambiador de calor 1 libera calor y se enfría, mientras que el refrigerante en el otro ramal absorbe calor y se sobrecalienta. El intercambiador de calor de placas tiene las ventajas de una alta eficacia de intercambio de calor y una estructura compacta, entre otras cosas. Aquí, el intercambiador de calor también se conoce como "subenfriador".
[0030] Como se muestra en las Figs. 1 a 3, durante el calentamiento, la dirección de flujo de las realizaciones se muestra mediante las flechas A (líneas de puntos) en las Figs. 1 a 3; durante la refrigeración, la dirección de flujo de las realizaciones se muestra mediante las flechas B (líneas continuas) de las Figs. 1 a 3.
[0031] Dado que se adopta la solución técnica anterior, el sistema de control de unidad de bomba de calor en las realizaciones tiene dos maneras de extracción de líquido: extracción de líquido aguas arriba y extracción de líquido aguas abajo. Por ejemplo, la extracción de líquido aguas arriba se forma cuando el primer elemento de conmutación 3 se enciende y el segundo elemento de conmutación 4 se apaga, y la extracción de líquido aguas abajo se forma cuando el segundo elemento de conmutación 4 se enciende y el primer elemento de conmutación 3 se apaga. La extracción de líquido aguas arriba o la extracción de líquido aguas abajo se eligen de acuerdo con el suministro de líquido para diseñar de manera razonable el tamaño del economizador (es decir, el intercambiador de calor) de la unidad.
[0032] Con la solución técnica de las realizaciones, la manera de extracción de líquido aguas arriba se adopta en condiciones de calentamiento a alta temperatura y refrigeración. En condiciones de calentamiento a baja temperatura y de calentamiento a temperatura superbaja, el volumen de circulación del refrigerante de la unidad es relativamente pequeño y el efecto de extracción de líquido no es bueno, por lo que se adopta la extracción de líquido aguas abajo para mejorar el efecto de extracción de líquido de la unidad.
[0033] En las realizaciones, la condición de calentamiento a alta temperatura del sistema se refiere específicamente a una condición de calentamiento en la que la temperatura ambiente del bulbo seco es > -5 °C.
[0034] En realizaciones, la condición de calentamiento a baja temperatura del sistema se refiere a una condición de calentamiento en la que -5 °C > temperatura ambiente del bulbo seco > -15 °C, y la condición de calentamiento a temperatura superbaja se refiere a una condición de calentamiento en la que -15 °C > temperatura ambiente del bulbo seco > -30 °C.
[0035] Por lo tanto, las realizaciones tienen maneras de control de extracción de líquido aguas arriba y aguas abajo, de modo que la extracción de líquido aguas arriba y la extracción de líquido aguas abajo se complementan entre sí para evitar las desventajas respectivas, lo que mejora eficazmente la rentabilidad económica, el rendimiento (capacidad y eficiencia energética) y la fiabilidad de la unidad.
[0036] Las realizaciones mejoran el efecto de extracción de líquido en cualquier condición de trabajo de la unidad, mejorando así eficazmente la capacidad, la eficiencia energética y la rentabilidad económica de la unidad, disminuyendo eficazmente la temperatura de escape del compresor y garantizando la fiabilidad del compresor.
[0037] Opcionalmente, el sistema de control de unidad de bomba de calor comprende además un tubo-carcasa 11, y el primer extremo del compresor 2 está conectado al primer elemento de conmutación 3 mediante el tubo-carcasa 11. El intercambiador de calor de tubo-carcasa es un condensador durante el calentamiento, que proporciona al usuario agua caliente, y un evaporador durante la refrigeración, que proporciona al usuario agua fría.
[0038] Opcionalmente, el sistema de control de unidad de bomba de calor comprende además un separador de gas-líquido 12, y el tubo-carcasa 11 está conectado al primer extremo del compresor 2 mediante el separador de gas-líquido 12. El separador de gas-líquido 12 sirve para separar gas y líquido para garantizar que el puerto de admisión del compresor inhale vapor gaseoso y evitar que el gas inhalado transporte líquido.
[0039] Opcionalmente, el sistema de control de unidad de bomba de calor comprende además una válvula de cuatro vías 13, y el tubo-carcasa 11 está conectado al separador de gas-líquido 12 mediante la válvula de cuatro vías 13. La válvula de cuatro vías 13 puede conmutar entre el modo de refrigeración y el modo de calentamiento.
[0040] Opcionalmente, el sistema de control de unidad de bomba de calor comprende además un
intercambiador de calor con aletas 14, y la válvula de expansión electrónica de circuito principal 6 está conectada al segundo extremo del compresor 2 mediante, sucesivamente, el intercambiador de calor con aletas 14 y la válvula de cuatro vías 13. El intercambiador de calor con aletas es un evaporador durante el calentamiento, que absorbe el calor del aire, y un condensador durante la refrigeración, que libera calor en el aire.
[0041] Opcionalmente, se proporciona un filtro 15 en la tubería que conecta el tubo-carcasa 11 y el primer elemento de conmutación 3 y/o la válvula de cuatro vías 13. La función del filtro 15 es filtrar las impurezas del sistema y evitar el fallo de la unidad debido al bloqueo de los componentes clave del sistema; por ejemplo, los componentes clave son una válvula de expansión electrónica.
[0042] Opcionalmente, con referencia a la Fig. 2, el sistema de control de unidad de bomba de calor forma un circuito de extracción de líquido aguas arriba cuando el primer elemento de conmutación 3 se enciende y el segundo elemento de conmutación 4 se apaga. Por ejemplo, en condiciones de trabajo en las que el suministro de líquido es suficiente, especialmente durante la refrigeración y el calentamiento a alta temperatura, se adopta la extracción de líquido aguas arriba. La influencia mutua entre las válvulas de expansión electrónicas de inyección de vapor mejorada 5 en el circuito de subenfriamiento principal (es decir, el circuito principal 19) y el circuito auxiliar 20 es pequeña, la fluctuación y la oscilación del sistema son pequeñas, lo que no afecta al rendimiento y la fiabilidad del sistema, al tiempo que mejora la estabilidad del sistema.
[0043] Opcionalmente, con referencia a la Fig. 3, el sistema de control de unidad de bomba de calor forma un circuito de extracción de líquido aguas abajo cuando el segundo elemento de conmutación 4 está abierto y el primer elemento de conmutación 3 está cerrado. Por ejemplo, en condiciones de trabajo en las que el suministro de líquido es insuficiente, especialmente durante el calentamiento a baja temperatura e incluso a temperatura superbaja, se adopta la extracción de líquido aguas abajo. En primer lugar, se lleva a cabo el subenfriamiento y, a continuación, se extrae líquido para garantizar un suministro de líquido suficiente, de modo que el circuito de inyección pueda obtener suficiente líquido para garantizar el efecto de la inyección de vapor mejorada, garantizar el control eficaz de la temperatura de escape mediante la inyección de vapor mejorada y aumentar la fiabilidad del compresor y la capacidad y eficiencia energética del sistema durante el calentamiento a baja temperatura.
[0044] De manera opcional, un sensor de presión 17 y un bulbo de aire inyectado 18 se proporcionan además en la tubería de conexión entre el segundo puerto 8 del intercambiador de calor 1 y el puerto de inyección de aire del compresor. El sensor de presión 17 y el bulbo de aire inyectado 18 pueden calcular el grado de sobrecalentamiento del aire inyectado, y el grado de sobrecalentamiento del aire inyectado = la temperatura medida por el bulbo de aire inyectado 18 - la temperatura de saturación correspondiente a la presión medida por el sensor de presión 17. El grado de sobrecalentamiento del aire inyectado se controla normalmente a 3 °C ~ 8 °C. El grado de apertura de la válvula de expansión electrónica de inyección de vapor mejorada 5 se ajusta y reduce cuando el grado de sobrecalentamiento del aire inyectado < 3 °C, y el grado de apertura de la válvula de expansión electrónica de inyección de vapor mejorada 5 se ajusta y aumenta cuando el grado de sobrecalentamiento del aire inyectado > 8 °C.
[0045] En particular, el sistema de control de conjunto de bomba de calor en las realizaciones de la presente divulgación comprende además una pluralidad de válvulas unidireccionales 16. Las válvulas unidireccionales 16 pueden controlar la dirección de flujo del refrigerante, y la misma válvula de expansión electrónica de circuito principal 6 se usa durante la refrigeración y el calentamiento.
[0046] A continuación se describe la implementación específica de otras realizaciones. Se hace referencia a la Fig. 4.
[0047] El primer elemento de conmutación 3 está abierto y el segundo elemento de conmutación 4 está cerrado: extracción de líquido aguas arriba.
1.1 Extracción de líquido aguas arriba para refrigeración
[0048] El extremo D de la válvula de cuatro vías 13 está en comunicación con el extremo E, y el extremo S está en comunicación con el extremo C; el primer elemento de conmutación 3 está abierto y el segundo elemento de conmutación 4 está cerrado.
[0049] El medio de trabajo de refrigerante gaseoso a alta temperatura y alta presión descargado desde el segundo extremo 22 del compresor 2 pasa a través de la válvula de cuatro vías 13 desde el extremo D y el extremo E y entra en el intercambiador de calor con aletas 14 a través del puerto de tubo de aire 141 de la aleta para liberar calor en el aire y se condensa formando un refrigerante líquido a alta temperatura y alta presión que sale por el puerto de tubo de líquido 142 de la aleta, pasa a través del tercer filtro 26 y, a continuación, se separa en un refrigerante de circuito principal y un refrigerante de circuito auxiliar (el circuito principal representa la mayor parte del refrigerante, y el circuito auxiliar representa una pequeña porción del refrigerante). El refrigerante de circuito principal entra en el intercambiador de calor 1 por el tercer puerto 9 a través del circuito principal 19 para un mayor enfriamiento y la liberación de calor para convertirse en un refrigerante subenfriado, que sale por el cuarto puerto 10 y, a continuación,
es regulado y despresurizado por el sexto filtro 28 para convertirse en un refrigerante bifásico de gas-líquido (en este caso, la función de las válvulas unidireccionales 16, 161, 162 y 163 es hacer que el circuito principal y los refrigerantes de circuito auxiliar fluyan en la misma dirección durante la refrigeración y el calentamiento, y el refrigerante se despresuriza después de pasar a través de la válvula de regulación, lo que puede lograr un sellado de presión diferencial; si en este momento, el refrigerante se despresuriza después de pasar a través del sexto filtro 28, no puede pasar a través de la válvula unidireccional 163 porque la presión del refrigerante que sale por el puerto de tubo de líquido 142 de la aleta es alta, y así sucesivamente). El refrigerante que es regulado y despresurizado por el sexto filtro 28 y se convierte en un refrigerante bifásico de gas-líquido pasa a continuación a través de la válvula unidireccional 162 y el primer filtro 15, y entra en el tubo-carcasa a través del puerto de tubo de líquido 112 del tubocarcasa para evaporarse y absorber el calor del refrigerante secundario para realizar la función de refrigeración. El refrigerante gaseoso a baja temperatura y baja presión que sale por el puerto de tubo de aire 111 del tubo-carcasa pasa a través del segundo filtro 210, pasa a continuación a través del extremo C y el extremo S de la válvula de cuatro vías 13, y entra en el separador de gas-líquido 12 desde 1201 para la separación de gas-líquido. El refrigerante gaseoso sale por la salida de separador de gas-líquido 122 y entra en el compresor 2 desde el segundo extremo 23 para comprimirse; a continuación, se completa la circulación de refrigeración del circuito principal. El refrigerante de circuito auxiliar pasa a través del primer elemento de conmutación 3 y el circuito auxiliar 20, pasa a través del filtro 27 y, a continuación, entra en la válvula de expansión electrónica de inyección de vapor mejorada 5 para su regulación y despresurización para convertirse en un refrigerante bifásico de gas-líquido, que entra en el intercambiador de calor 1 desde el primer puerto 7 para absorber calor y evaporarse para convertirse en vapor sobrecalentado, que pasa a través del bulbo de aire inyectado 18 y, a continuación, se inyecta desde el extremo de inyección 21 en el compresor para comprimirse; a continuación, se completa la circulación del refrigerante del circuito auxiliar.
1.2 Extracción de líquido aguas abajo para calentamiento
[0050] El extremo D de la válvula de cuatro vías 13 está en comunicación con el extremo C, y el extremo S está en comunicación con el extremo E; el primer elemento de conmutación 3 está abierto y el segundo elemento de conmutación 4 está cerrado.
[0051] El medio de trabajo de refrigerante gaseoso a alta temperatura y alta presión descargado desde el primer extremo 22 del compresor 2 pasa a través de la válvula de cuatro vías 13 desde el extremo D y el extremo C, pasa a través del filtro 210 y, a continuación, entra en el tubo-carcasa 11 desde el puerto de tubo de aire 111 del tubocarcasa para liberar calor en el refrigerante secundario para realizar la función de calentamiento, que se condensa formando un refrigerante líquido a alta temperatura y alta presión que sale por el puerto de tubo de líquido 112 del tubo-carcasa y pasa a través del filtro 15 y la válvula unidireccional 16. A continuación, se separa en un refrigerante de circuito principal y un refrigerante de circuito auxiliar (el circuito principal representa la mayor parte del refrigerante, y el circuito auxiliar representa una pequeña porción del refrigerante). El refrigerante del circuito principal entra en el intercambiador de calor 1 desde el tercer puerto 9 a través del circuito principal 19 para un mayor enfriamiento y la liberación de calor para convertirse en un refrigerante subenfriado, que sale por el cuarto puerto 10 y, a continuación, pasa a través del filtro 28 para su regulación y despresurización para convertirse en un refrigerante bifásico de gaslíquido. El refrigerante que es regulado y despresurizado por el filtro 28 y se convierte en un refrigerante bifásico de gas-líquido pasa a través de la válvula unidireccional 163 y entra en el intercambiador de calor con aletas desde el puerto de tubo de líquido 142 para evaporarse y absorber el calor del aire. El refrigerante gaseoso a baja temperatura y baja presión que sale del puerto de tubo de aire 141 del intercambiador de calor con aletas 14 pasa a través del extremo E y el extremo S de la válvula de cuatro vías 13 y entra en el separador de gas-líquido 12 desde la entrada de separador de gas-líquido 121 para la separación de gas-líquido. El refrigerante gaseoso sale por 122 y entra en el compresor 2 desde el segundo extremo 23 para comprimirse; a continuación, se completa la circulación de calentamiento del circuito principal. El refrigerante de circuito auxiliar pasa a través del primer elemento de conmutación 3 y el circuito auxiliar 20, pasa a través del filtro 27 y, a continuación, entra en la válvula de expansión electrónica de inyección de vapor mejorada 5 para su regulación y despresurización para convertirse en un refrigerante bifásico de gas-líquido, que entra en el intercambiador de calor 1 desde el primer puerto 7 para absorber calor y evaporarse para convertirse en vapor sobrecalentado, que pasa a través del bulbo de aire inyectado 18 y, a continuación, se inyecta desde el extremo de inyección 21 en el compresor para comprimirse; a continuación, se completa la circulación del refrigerante del circuito auxiliar.
2. El primer elemento de conmutación 3 está cerrado, el segundo elemento de conmutación 4 está abierto: extracción de líquido aguas abajo
2.1 Extracción de líquido aguas abajo para refrigeración
[0052] El extremo D de la válvula de cuatro vías 13 está en comunicación con el extremo E, y el extremo S está en comunicación con el extremo C; el primer elemento de conmutación 3 está cerrado y el segundo elemento de conmutación 4 está abierto.
[0053] El medio de trabajo de refrigerante gaseoso de alta temperatura y alta presión descargado desde el primer extremo 22 del compresor 2 pasa a través de la válvula de cuatro vías 13 desde el extremo D y el extremo E,
entra en el intercambiador de calor con aletas 14 a través del puerto de tubo de aire 141 de la aleta para liberar calor en el aire y se condensa formando un refrigerante líquido de alta temperatura y alta presión, que sale por el puerto de tubo de líquido 142 de la aleta y pasa a través del filtro 26 y la válvula unidireccional 162; a continuación, el refrigerante entra en el intercambiador de calor 1 desde el tercer puerto 9 a través del circuito principal 19 para un mayor enfriamiento y la liberación de calor para convertirse en un refrigerante subenfriado que sale por el cuarto puerto 10 y, a continuación, se separa en un refrigerante de circuito principal y un refrigerante de circuito auxiliar (el circuito principal representa la mayor parte del refrigerante, y el circuito auxiliar representa una pequeña porción del refrigerante). El refrigerante del circuito principal pasa a través del filtro 28 para su regulación y despresurización para convertirse en un refrigerante bifásico de gas-líquido. El refrigerante que es regulado y despresurizado por el filtro 28 y se convierte en un refrigerante bifásico de gas-líquido pasa a través de la válvula unidireccional 163 y el filtro 15, y entra en el tubo-carcasa a través del puerto de tubo de líquido 112 del tubo-carcasa para evaporarse y absorber el calor del refrigerante secundario para realizar la función de refrigeración. El refrigerante gaseoso a baja temperatura y baja presión que sale por el puerto de tubo de aire 111 del tubo-carcasa pasa a través del segundo filtro 210, pasa a continuación a través del extremo C y el extremo S de la válvula de cuatro vías 13, y entra en el separador de gaslíquido 12 desde la entrada de separador de gas-líquido 121 para la separación de gas-líquido. El refrigerante gaseoso sale por la salida de separador de gas-líquido 122 y entra en el compresor 2 desde el segundo extremo 23 para comprimirse; a continuación, se completa la circulación de refrigeración del circuito principal. El refrigerante de circuito auxiliar pasa a través del segundo elemento de conmutación 4 y el circuito auxiliar 20, pasa a través del filtro 27 y, a continuación, entra en la válvula de expansión electrónica de inyección de vapor mejorada 5 para su regulación y despresurización para convertirse en un refrigerante bifásico de gas-líquido, que entra en el intercambiador de calor 1 desde el primer puerto 7 para absorber calor y evaporarse para convertirse en vapor sobrecalentado, que pasa a través de la válvula unidireccional 25 y, a continuación, se inyecta desde el extremo de inyección 21 en el compresor para comprimirse; a continuación, se completa la circulación del refrigerante del circuito auxiliar.
2.2 Extracción de líquido aguas abajo para calentamiento
[0054] El extremo D de la válvula de cuatro vías 13 está en comunicación con el extremo C, y el extremo S está en comunicación con el extremo E; el primer elemento de conmutación 3 está cerrado y el segundo elemento de conmutación 4 está abierto.
[0055] El medio de trabajo de refrigerante gaseoso a alta temperatura y alta presión descargado desde el primer extremo 22 del compresor 2 pasa a través de la válvula de cuatro vías 13 desde el extremo D y el extremo C, pasa a través del filtro 210 y, a continuación, entra en el tubo-carcasa 11 desde el puerto de tubo de aire 111 para liberar calor en el refrigerante secundario para realizar la función de calentamiento y se condensa en un refrigerante líquido de alta temperatura y alta presión, que sale por el puerto de tubo de líquido 112 del tubo-carcasa 11 y pasa a través del filtro 15 y la válvula unidireccional 16; a continuación, el refrigerante entra en el intercambiador de calor 1 desde el tercer puerto 9 a través del circuito principal 19 para un mayor enfriamiento y la liberación de calor para convertirse en un refrigerante subenfriado que sale por el cuarto puerto 10 y, a continuación, se separa en un refrigerante de circuito principal y un refrigerante de circuito auxiliar (el circuito principal representa la mayor parte del refrigerante, y el circuito auxiliar representa una pequeña porción del refrigerante). El refrigerante del circuito principal pasa a través del filtro 28 para su regulación y despresurización para convertirse en un refrigerante bifásico de gaslíquido. El refrigerante que es regulado y despresurizado por el filtro 28 y se convierte en un refrigerante bifásico de gas-líquido pasa a través de la válvula unidireccional 163 y entra en el intercambiador de calor con aletas 14 desde el puerto de tubo de líquido 142 para evaporarse y absorber el calor del aire. El refrigerante gaseoso a baja temperatura y baja presión que sale del puerto de tubo de aire 141 del intercambiador de calor con aletas 14 pasa a través del extremo E y el extremo S de la válvula de cuatro vías 13 y entra en el separador de gas-líquido 12 desde la entrada de separador de gas-líquido 121 para la separación de gas-líquido. El refrigerante gaseoso sale por la salida de separador de gas-líquido 122 y entra en el compresor 2 desde el segundo extremo 23 para comprimirse; a continuación, se completa la circulación de refrigeración del circuito principal. El refrigerante de circuito auxiliar pasa a través del segundo elemento de conmutación 4 y el circuito auxiliar 20, pasa a través del filtro 27 y, a continuación, entra en la válvula de expansión electrónica de inyección de vapor mejorada 5 para su regulación y despresurización para convertirse en un refrigerante bifásico de gas-líquido, que entra en el intercambiador de calor 1 desde el primer puerto 7 para absorber calor y evaporarse para convertirse en vapor sobrecalentado, que pasa a través de la válvula unidireccional 25 y, a continuación, se inyecta desde el extremo de inyección 21 en el compresor para comprimirse; a continuación, se completa la circulación del refrigerante del circuito auxiliar.
[0056] Con referencia a la Fig. 1, algunas realizaciones divulgan un sistema de control de unidad de bomba de calor que comprende un intercambiador de calor 1 y un compresor 2. El intercambiador de calor 1 comprende un primer ramal y un segundo ramal, en donde la entrada del segundo ramal puede estar en comunicación con uno de entre la salida del primer ramal y el primer extremo 22 del compresor 2, y la salida del segundo ramal está en comunicación con el extremo de inyección 21 del compresor 2.
[0057] En las presentes realizaciones, el paso entre el tercer puerto 9 y el cuarto puerto 10 del intercambiador de calor 1 sirve como el primer ramal, y el paso entre el primer puerto 7 y el segundo puerto 8 del intercambiador de calor 1 sirve como el segundo ramal. El tercer puerto 9 sirve como la entrada del primer ramal, el cuarto puerto 10
sirve como la salida del primer ramal; el primer puerto 7 sirve como la entrada del segundo ramal, y el segundo puerto 8 sirve como la salida del segundo ramal.
[0058] La entrada del segundo ramal (es decir, el primer puerto 7) está en comunicación con la salida del primer ramal (es decir, el cuarto puerto 10), o la entrada del segundo ramal (es decir, el primer puerto 7) está en comunicación con el primer extremo 22 del compresor 2. La primera de las dos maneras de comunicación realiza la extracción de líquido aguas abajo y la segunda realiza la extracción de líquido aguas arriba. La manera de extracción de líquido se puede elegir según requisitos concretos.
[0059] Las presentes realizaciones eligen la extracción de líquido aguas arriba o aguas abajo de la siguiente manera. El sistema de control de unidad de bomba de calor comprende además un primer elemento de conmutación 3 y un segundo elemento de conmutación 4. El primer elemento de conmutación 3 está dispuesto entre el primer extremo 22 del compresor 2 y el primer puerto 7 que sirve como la entrada del segundo ramal, y el segundo elemento de conmutación 4 está dispuesto entre el primer puerto 7 y el cuarto puerto 10 que sirve como la salida del primer ramal. Uno del primer elemento de conmutación 3 y el segundo elemento de conmutación 4 se enciende.
[0060] La manera de extracción de líquido puede elegirse controlando el estado encendido/apagado del primer elemento de conmutación 3 y el segundo elemento de conmutación 4.
[0061] Con referencia a la Fig. 1, el sistema de control de unidad de bomba de calor realiza la extracción de líquido aguas arriba cuando el primer elemento de conmutación 3 está abierto y el segundo elemento de conmutación 4 está cerrado.
[0062] Con referencia a la Fig. 1, el sistema de control de unidad de bomba de calor realiza la extracción de líquido aguas abajo cuando el segundo elemento de conmutación 4 está abierto y el primer elemento de conmutación 3 está cerrado. De esta manera, la extracción de líquido aguas arriba o la extracción de líquido aguas abajo se puede elegir de acuerdo con el suministro de líquido para diseñar de manera razonable el tamaño del economizador (es decir, el intercambiador de calor) y garantizar la rentabilidad económica de la unidad.
[0063] Se hace referencia a la descripción anterior sobre el contenido, que no se repetirá aquí.
[0064] En las realizaciones de la presente divulgación, el sistema de control de unidad de bomba de calor adopta la extracción de líquido aguas arriba en condiciones de calentamiento a alta temperatura y refrigeración.
[0065] En las presentes realizaciones, la condición de calentamiento a alta temperatura del sistema se refiere específicamente a una condición de calentamiento en la que la temperatura ambiente del bulbo seco es > -5 °C.
[0066] En las presentes realizaciones, la condición de calentamiento a baja temperatura del sistema se refiere a una condición de calentamiento en la que -5 °C > temperatura ambiente del bulbo seco > -15 °C, y la condición de calentamiento a temperatura superbaja se refiere a una condición de calentamiento en la que -15 °C > temperatura ambiente del bulbo seco > -30 °C.
[0067] En las presentes realizaciones, el sistema de control de unidad de bomba de calor adopta la extracción de líquido aguas abajo en condiciones de calentamiento a baja temperatura y calentamiento a temperatura superbaja.
[0068] Por lo tanto, las realizaciones de la presente divulgación pueden tener simultáneamente maneras de control de extracción de líquido aguas arriba y aguas abajo, de modo que la extracción de líquido aguas arriba y la extracción de líquido aguas abajo se complementan entre sí para evitar las respectivas desventajas tanto como sea posible, lo que garantiza eficazmente la rentabilidad económica, el rendimiento (capacidad y eficiencia energética) y la fiabilidad de la unidad.
[0069] Por supuesto, lo anterior son realizaciones opcionales de la presente divulgación. La invención solo está limitada por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (8)
1. Un sistema de control de unidad de bomba de calor, que comprende un intercambiador de calor (1) y un compresor (2), caracterizado por comprender además un primer elemento de conmutación (3), un segundo elemento de conmutación (4), una válvula de expansión electrónica de inyección de vapor mejorada (5) y una válvula de expansión electrónica de circuito principal (6); donde
un primer extremo del compresor (2) está conectado a un primer puerto (7) del intercambiador de calor (1) mediante, sucesivamente, el primer elemento de conmutación (3) y la válvula de expansión electrónica de inyección de vapor mejorada (5);
un segundo puerto (8) del intercambiador de calor (1) está conectado a un extremo de inyección del compresor (2);
un extremo del primer elemento de conmutación (3) conectado al compresor (2) está conectado a un tercer puerto (9) del intercambiador de calor (1);
un cuarto puerto (10) del intercambiador de calor (1) está conectado a un segundo extremo del compresor (2) mediante la válvula de expansión electrónica de circuito principal (6);
el otro extremo del primer elemento de conmutación (3) conectado a la válvula de expansión electrónica de inyección de vapor mejorada (5) está conectado al cuarto puerto (10) del intercambiador de calor (1) mediante el segundo elemento de conmutación (4).
2. El sistema de control de unidad de bomba de calor de la reivindicación 1, que comprende además un tubo-carcasa (11), donde el primer extremo del compresor (2) está conectado al primer elemento de conmutación (3) mediante el tubo-carcasa (11); el tubo-carcasa (11) es un intercambiador de calor de tubo-carcasa.
3. El sistema de control de unidad de bomba de calor de la reivindicación 2, que comprende además un separador de gas-líquido (12), donde el tubo-carcasa (11) está conectado al primer extremo del compresor (2) mediante el separador de gas-líquido (12).
4. El sistema de control de unidad de bomba de calor de la reivindicación 3, que comprende además una válvula de cuatro vías (13), donde el tubo-carcasa (11) está conectado al separador de gas-líquido (12) mediante la válvula de cuatro vías (13).
5. El sistema de control de unidad de bomba de calor de la reivindicación 4, donde se proporciona un filtro (15) en la tubería que conecta el tubo-carcasa (11) y el primer elemento de conmutación (3) y/o la válvula de cuatro vías (13).
6. El sistema de control de unidad de bomba de calor de la reivindicación 1, donde el sistema de control de unidad de bomba de calor está configurado para formar un circuito de extracción de líquido aguas arriba cuando el primer elemento de conmutación (3) está abierto y el segundo elemento de conmutación (4) está cerrado.
7. El sistema de control de unidad de bomba de calor de la reivindicación 1, donde el sistema de control de unidad de bomba de calor está configurado para formar un circuito de extracción de líquido aguas abajo cuando el segundo elemento de conmutación (4) está abierto y el primer elemento de conmutación (3) está cerrado.
8. El sistema de control de unidad de bomba de calor de la reivindicación 1, donde tanto el primer elemento de conmutación (3) como el segundo elemento de conmutación (4) son válvulas electromagnéticas, y/o donde el intercambiador de calor (1) es un intercambiador de calor de placas.
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