热泵机组的流路系统、热泵机组及其控制方法与流程

本发明涉及热交换
技术领域：
，尤其涉及一种热泵机组的流路系统、热泵机组及其控制方法。
背景技术：
：随着人们对提高生活质量的意识不断提升，在冬季，越来越多的人会选择利用地暖的方式进行采暖。对定速风冷冷热水热泵机组来说，在小负荷(如室外环境温度10℃左右)下工作时，出水温度很快就会达到预设值，压机不断启、停，导致供水水温波动较大，室内温度长时间达不到较为舒适的温度。技术实现要素：本发明的主要目的在于提供一种热泵机组的流路系统，旨在解决定速风冷冷热水热泵机组在小负荷工况下频繁启停，导致供水水温波动较大的技术问题。为实现上述目的，本发明提出一种热泵机组的流路系统，包括外机与换热元件串联成的冷媒回路、及水泵与所述换热元件串联成的供暖回路，该流路系统还包括与所述换热元件并联设置的至少一个储热装置，每一储热装置均与所述外机串联成一储热回路，每一储热回路均包括一入口端和第一电磁阀，所述第一电磁阀设置于所述入口端与储热装置之间的管路；所述供暖回路包括至少一条供暖支路，每一供暖支路均贯穿一储热装置，每一所述供暖支路均包括入口端和第二电磁阀，所述第二电磁阀设置于所述入口端与储热装置之间的管路；所述流路系统还包括控制器，所述控制器连接每一第一电磁阀和第二电磁阀，控制所述第一电磁阀开启对储热装置进行储热或关闭，控制所述第二电磁阀开启从所述储热装置放热或关闭，调节外机的启停频率。进一步地，该流路系统还包括检测模块，检测到外机连续至少两次在运行时间小于预设值就使供水温度达到最高设定值而停机时，启动控制器。进一步地，每一储热装置内均填充有相变材料。进一步地，该流路系统包括一个储热装置，所述控制器分别与储热回路上的第一电磁阀和供暖支路上的第二电磁阀连接。进一步地，当检测到T在[0，TS－Tn1)区间时，控制所述第一电磁阀和第二电磁阀保持关闭；当检测到T＝TS－Tn1时，控制所述第一电磁阀开启；当检测到T＝TS时，所述外机停机，控制第一电磁阀关闭、第二电磁阀开启；其中，T为供水温度，TS为最高设定温度，且0＜TS－Tn1＜TS，T在[0，TS]区间时，单位时间内的外机输出热量大于负荷及储热装置吸收热量之和。进一步地，当检测到T在[0，TS－Tn1)区间时，控制所述第一电磁阀和第二电磁阀保持关闭；当检测到T＝TS－Tn1时，控制所述第一电磁阀开启；当检测到储热装置不再吸热时，关闭第一电磁阀；当检测到T＝TS时，所述外机停机，控制所述第二电磁阀开启；其中，T为供水温度，TS为最高设定温度，且0＜TS－Tn1＜TS。进一步地，当检测到T在[0，TS－Tn1)区间时，控制所述第一电磁阀和第二电磁阀保持关闭；当检测到T＝TS－Tn1时，控制所述第一电磁阀开启；当检测到T＝TS－Tn2时，控制第一电磁阀关闭；当检测到T＝TS时，所述外机停机，控制所述第二电磁阀开启；其中，T为供水温度，TS为最高设定温度，且0＜TS－Tn2＜TS－Tn1＜TS，T在从TS－Tn1降至TS－Tn2期间，单位时间内的外机输出热量小于负荷及储热装置吸收热量之和。本发明还提供一种热泵机组，该热泵机组包括如上所述的热泵机组的流路系统。本发明的另一目的在于提供一种如上所述的热泵机组的控制方法，该控制方法包括以下步骤：检测到外机连续至少两次在运行时间小于预设值就使供水温度达到最高设定值而停机时，运行以下控制逻辑：在供水温度达到预设温度之前，控制第一电磁阀和第二电磁阀保持关闭；检测到供水温度达到预设温度时，开启所述第一电磁阀向储热装置输送热量；检测到供水温度达到最高设定温度时，关闭所述第一电磁阀，开启所述第二电磁阀从所述储热装置内释放热量，直至外机再次运行时关闭第二电磁阀。进一步地，所述检测到供水温度达到预设温度时，开启所述第一电磁阀向储热装置输送热量的步骤，具体包括：检测到所述储热装置不再吸热时，控制所述第一电磁阀关闭；检测到所述供水温度下降至预设值时，单位时间内的外机输出热量小于负荷及储热装置吸收热量之和，关闭所述第一电磁阀。本发明的热泵机组的流路系统，包括由外机与换热元件串联成的冷媒回路、及水泵与换热元件串联成的供暖回路，还包括与换热元件并联设置的至少一个储热装置，每一储热装置分别与外机串联成储热回路，所述储热回路上设置有控制该回路开启和关闭的第一电磁阀，所述供暖回路包括至少一条供暖支路，每一供暖支路均贯穿一储热装置，所述供暖支路上设有控制该供暖支路开启和关闭的第二电磁阀，所述流路系统还包括与第一电磁阀和第二电磁阀连接的控制器，通过控制第一电磁阀开启对储热装置进行储热，延长外机的运行时间，在外机停机后控制第二电磁阀开启从储热装置放热，延长外机再次开启的间隔时间，减小了外机到温启、停的频率，保证了供水水温的稳定性。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本发明热泵机组的流路系统一实施例的结构示意图；图2为图1中的流路系统的控制逻辑图；图3为本发明热泵机组的控制方法一实施例的流程图。附图标号说明：标号名称标号名称10外机60供暖回路20换热元件70储热回路30储热装置71第一电磁阀40水泵80供暖支路50冷媒回路81第二电磁阀本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明提出一种热泵机组的流路系统。参照图1，图1为本发明的热泵机组的流路系统一实施例的结构示意图。在本实施例中，该热泵机组的流路系统，包括外机10与换热元件20串联成的冷媒回路50、及水泵40与所述换热元件20串联成的供暖回路60，该流路系统还包括与所述换热元件20并联设置的至少一个储热装置30，每一储热装置30均与所述外机10串联成一储热回路70，每一储热回路70均包括一入口端(未图示)和第一电磁阀71，所述第一电磁阀71设置于所述入口端与储热装置30之间的管路；所述供暖回路60包括至少一条供暖支路80，每一供暖支路80均贯穿一储热装置30，每一所述供暖支路80均包括入口端(未图示)和第二电磁阀81，所述第二电磁阀81设置于所述入口端与储热装置30之间的管路；所述流路系统还包括控制器(未图示)，所述控制器连接每一所述第一电磁阀71和第二电磁阀81，控制所述第一电磁阀71开启对储热装置30进行储热或关闭，控制所述第二电磁阀81开启从所述储热装置30放热或关闭，调节外机10的启停频率。在本实施例中，该热泵机组的流路系统包括冷媒回路50和供暖回路60，冷媒回路50由外机10和换热元件20串联形成，供暖回路60由换热元件20和水泵40串联形成，在热泵机组工作时，由外机10产生高温高压的气态冷媒输送至换热元件20，同时从水泵输出的液态水体也进入换热元件20与高温高压的气态冷媒发生热交换，吸收高温高压的气态冷媒携带的热量后温度升高，依据不断在供暖回路中循环吸收换热元件20内的热量逐步升至最高设定温度。进一步地，该热泵机组的流路系统还设置了至少一个储热装置30，所述储热装置30内填充有能够吸热和放热的相变材料，储热装置30与所述换热元件20并联设置，每一储热装置30均与所述外机10串联形成一储热回路70，也即，将由外机10输出的高温高压的气态冷媒携带的多余热量输送至储热装置30进行吸收保存，每一储热回路70还包括一入口端，及控制该条储热回路70连通和断开的第一电磁阀71，所述第一电磁阀71设置于所述入口端与储热装置30之间的管路，所述第一电磁阀71还可以通过调节开度来调节进入该条储热回路70的高温高压的气态冷媒的流量。进一步地，所述供暖回路60还包括与之并联的至少一条供暖支路80，每一条供暖支路80均贯穿一储热装置30，每一条供暖支路80均包括一连接所述供暖回路60主管路上的入口端，及控制该条供暖支路80连通和断开的第二电磁阀81，所述第二电磁阀81设置于所述入口端与储热装置30之间的管路，所述第二电磁阀81还可以通过调节开度来调节进入该条供暖支路80的待加热水体的流量。进一步地，在该热泵机组的流路系统中还设置一控制器，该控制器连接每一储热回路70中的第一电磁阀71和每一供暖支路80中的第二电磁阀81，以控制每一储热回路70中的第一电磁阀71开启向储热装置30输送高温高压的气态冷媒，通过储热装置30内的相变材料吸收高温高压的气态冷媒携带的热量进行储热，延迟供水温度到达最高设定温度的时间，进而延长外机10的运行时间，在外机10到温停机后，控制供暖支路80上的第二电磁阀81开启经由所述储热装置30内的相变材料放热，对穿过储热装置30的供暖支路80内的水体加热，延迟供水温度下降的时间，进而延长外机10再次开启的间隔时间，从而调节在供暖循环中外机10的开启和停机的频率。本发明的热泵机组的流路系统，包括由外机10与换热元件20串联成的冷媒回路50、及水泵40与换热元件20串联成的供暖回路60，还包括与换热元件20并联设置的至少一个储热装置30，每一储热装置30分别与外机10串联成储热回路70，所述储热回路70上设置有控制该回路开启和关闭的第一电磁阀71，所述供暖回路60包括至少一条供暖支路80，每一供暖支路80均贯穿一储热装置30，所述供暖支路80上设有控制该供暖支路80开启和关闭的第二电磁阀81，所述流路系统还包括与第一电磁阀71和第二电磁阀81连接的控制器，通过控制第一电磁阀71开启对储热装置30进行储热，延长外机10的运行时间，在外机10停机后控制第二电磁阀81开启从储热装置30放热，延长外机10再次开启的间隔时间，减小了外机10到温启、停的频率，保证了供水水温的稳定性。进一步地，该流路系统还包括检测模块(未图示)，检测到外机10连续至少两次在运行时间小于预设值就使供水温度达到最高设定值而停机时，启动控制器(未图示)。在本实施例中，该热泵机组的流路系统还包括检测供水温度的检测模块，该检测模块可以是温度传感器、也可以是与电控系统连接的电子温度计，以便在检测到外机10连续至少两次在运行时间小于预设值就使供水温度达到最高设定值而停机时，启动控制器进入控制逻辑，对外机10的下一循环的运行过程进行调节。进一步地，参照图1，在本实施例中，该流路系统包括一个储热装置30，所述控制器分别与储热回路70上的第一电磁阀71和供暖支路80上的第二电磁阀81连接。在本实施例中，该热泵机组的流路系统只包括一个储热装置30，在其他实施例中，储热装置30的数量可以根据外机10的输出能力和供暖负荷进行设置，所述控制器分别与储热回路70上的第一电磁阀71和供暖支路80上的第二电磁阀81连接，以控制第一电磁阀71开启对储热装置30进行储热，延长外机10的运行时间，在外机10停机后，控制第二电磁阀81开启从储热装置30放热，延长外机10再次开启的间隔时间，减小外机10到温启、停的频率，保证了供水水温的稳定性。进一步地，参照图1和图2，当检测到T在[0，TS－Tn1)区间时，控制所述第一电磁阀71和第二电磁阀81保持关闭；当检测到T＝TS－Tn1时，控制所述第一电磁阀71开启；当检测到T＝TS时，所述外机10停机，控制第一电磁阀71关闭、第二电磁阀81开启；其中，T为供水温度，TS为最高设定温度，且0＜TS－Tn1＜TS，T在[0，TS]区间时，单位时间内的外机输出热量大于负荷及储热装置吸收热量之和。在本实施例中，外机10在开启时进入如图2所述的控制逻辑，由检测模块对供水温度T进行检测，在供水温度T未达到第一预设温度TS－Tn1之前，由控制器控制第一电磁阀71和第二电磁阀81均保持关闭状态，此时主要利用外机10产生的高温高压的气态冷媒对供暖回路60中的待加热水体进行加热，以使得供暖回路60中的水体以最快的速到达到第一预设温度值TS－Tn1，在供水温度T达到TS－Tn1时，为了延长外机10的运行时间，控制第一电磁阀71开启，使部分高温高压的气态冷媒经由储热回路70输送至储热装置30，由储热装置30内的相变材料吸收高温高压的气态冷媒携带的热量，由于单位时间内外机10输出的热量大于供暖负荷和储热装置30吸收的热量，所以即使在打开第一电磁阀71后，供水温度T还是随外机10的运行而上升，直至达到最高设定温度TS，也即在(TS－Tn1，TS)区间内，若储热装置30提前储满热量则提前关闭第一电磁阀71，第二电磁阀81保持关闭状态，在检测到供水温度T达到最高设定温度TS时，外机10自动停机，由控制器控制第一电磁阀71关闭，第二电磁阀81开启，此时通过储热装置30放热，对供暖支路80内的水体进行循环加热，延迟供水温度T的下降速度，进而延长外机10下次开启的时间间隔，在本实施例中，0＜TS－Tn1＜TS，且单位时间内外机10输出的热量大于供暖负荷及储热装置30吸收的热量。进一步地，参照图1和图2，当检测到T在[0，TS－Tn1)区间时，控制所述第一电磁阀71和第二电磁阀81保持关闭；当检测到T＝TS－Tn1时，控制所述第一电磁阀71开启；当检测到储热装置30不再吸热时，控制第一电磁阀71关闭；当检测到T＝TS时，所述外机10停机，控制所述第二电磁阀81开启；其中，T为供水温度，TS为最高设定温度，且0＜TS－Tn1＜TS。在本实施例中，外机10在开启时进入如图2所述的控制逻辑，由检测模块对供水温度T进行检测，在供水温度T未达到到第一预设温度TS－Tn1之前，由控制器控制第一电磁阀71和第二电磁阀81均保持关闭状态，此时主要利用外机10产生的高温高压的气态冷媒对供暖回路60中的待加热水体进行加热，以使得供暖回路60中的水体以最快的速到达到第一预设温度值TS－Tn1，在供水温度T达到TS－Tn1时，为了延长外机10的运行时间，控制第一电磁阀71开启，使部分高温高压的气态冷媒经由储热回路70输送至储热装置30，由储热装置30内的相变材料吸收高温高压的气态冷媒携带的热量，由于单位时间内外机10输出的热量大于供暖负荷和储热装置30吸收的热量，所以即使在打开第一电磁阀71后，供水温度T还是随外机10的运行而上升，直至达到另一温度TS－Tn3，若此时单位时间内外机10的输出热量被供暖负荷及储热装置30完全吸收，供水温度T保持在TS－Tn3不再上升，为了保证外机10的高效运行，在持续Bmin，也即储热装置30不再吸收外机10输送的热量时，控制第一电磁阀71关闭，外机10只向供暖负荷提供热量，供水温度T会再次持续上升直至达到最高设定温度TS，也即在(TS－Tn3，TS)区间内，第一电磁阀71和第二电磁阀81均保持关闭状态，在检测到供水温度T达到最高设定温度TS时，外机10自动停机，由控制器控制第二电磁阀81开启，此时通过储热装置30放热，对供暖支路80内的水体进行循环加热，延迟供水温度T的下降速度，进而延长外机10下次开启的时间间隔。进一步地，参照图1和图2，当检测到T在[0，TS－Tn1)区间时，控制所述第一电磁阀71和第二电磁阀81保持关闭；当检测到T＝TS－Tn1时，控制所述第一电磁阀71开启；当检测到T＝TS－Tn2时，控制第一电磁阀71关闭；当检测到T＝TS时，所述外机10停机，控制所述第二电磁阀81开启；其中，T为供水温度，TS为最高设定温度，且0＜TS－Tn2＜TS－Tn1＜TS，T在从TS－Tn1降至TS－Tn2期间，单位时间内的外机输出热量小于负荷及储热装置吸收热量之和。在本实施例中，外机10在开启时进入如图2所述的控制逻辑，由检测模块对供水温度T进行检测，在供水温度T未达到到第一预设温度TS－Tn1之前，由控制器控制第一电磁阀71和第二电磁阀81均保持关闭状态，此时主要利用外机10产生的高温高压的气态冷媒对供暖回路60中的待加热水体进行加热，以使得供暖回路60中的水体以最快的速到达到第一预设温度值TS－Tn1，在供水温度T达到TS－Tn1时，为了延长外机10的运行时间，控制第一电磁阀71开启，使部分高温高压的气态冷媒经由储热回路70输送至储热装置30，由储热装置30内的相变材料吸收高温高压的气态冷媒携带的热量，若单位时间内外机10输出的热量小于供暖负荷和储热装置30吸收的热量，即在打开第一电磁阀71后，供水温度T会呈现下降趋势，也即在T在从TS－Tn1降至TS－Tn2期间，第一电磁阀71一直保持开启状态，第二电磁阀81保持关闭状态，在检测模块检测到供水温度T达到温度TS－Tn2时，控制第一电磁阀71关闭，此时外机10只向供暖负荷提供热量，供水温度T会再次持续上升，当供水温度T达到TS－Tn1时，控制第一电磁阀71重新开启，重复多次上述控制，单位时间内储热装置30吸收热量速率下降。在检测到供水温度T达到最高设定温度TS时，外机10自动停机，由控制器控制第二电磁阀81开启，此时通过储热装置30放热，对供暖支路80内的水体进行循环加热，延迟供水温度T的下降速度，进而延长外机10下次开启的时间间隔，在本实施例中，0＜TS－Tn2＜TS－Tn1＜TS，供水温度T在从TS－Tn1降至TS－Tn2期间，单位时间内的外机输出热量小于负荷及储热装置吸收热量之和。本发明还提供一种热泵机组，该热泵机组包括如上所述的热泵机组的流路系统。参照图1，在本实施例中，该热泵机组包括如上所述的流路系统，该流路系统包括由外机10与换热元件20串联成的冷媒回路50、及水泵40与换热元件20串联成的供暖回路60，还包括与换热元件20并联设置的至少一个储热装置30，每一储热装置30分别与外机10串联成储热回路70，所述储热回路70上设置有控制该回路开启和关闭的第一电磁阀71，所述供暖回路60包括至少一条供暖支路80，每一供暖支路80均贯穿一储热装置30，所述供暖支路80上设有控制该供暖支路80开启和关闭的第二电磁阀81，所述流路系统还包括与第一电磁阀71和第二电磁阀81连接的控制器，通过控制第一电磁阀71开启对储热装置30进行储热，延长外机10的运行时间，在外机10停机后控制第二电磁阀81开启从储热装置30放热，延长外机10再次开启的间隔时间，减小了热泵机组中外机10到温启、停的频率，保证了供水水温的稳定性。本发明进一步提出一种热泵机组的控制方法。参照图3，图3为本发明热泵机组的控制方法一实施例的流程图。在本实施例中，该控制方法包括以下步骤：S10：检测到外机连续至少两次在运行时间小于预设值就使供水温度达到最高设定值而停机时，运行以下控制逻辑：S20：在供水温度达到预设温度之前，控制第一电磁阀和第二电磁阀保持关闭；S30：检测到供水温度达到预设温度时，开启所述第一电磁阀向储热装置输送热量；S40：检测到供水温度达到最高设定温度时，关闭所述第一电磁阀，开启所述第二电磁阀从所述储热装置内释放热量，直至外机再次运行时关闭第二电磁阀。在本实施例中，进一步参照图1，在运行该热泵机组实现供暖时，为了在一定程度上降低热泵机组的外机10在运行过程中频繁启停，造成供水水温波动较大的影响，在检测到外机10连续运行过程中，连续至少两次的运行时间小于预设值就使供水温度达到最高设定值而停机时，参照以下控制逻辑运行，在供水温度达到预设温度之前，控制第一电磁阀71和第二电磁阀81保持关闭，此时经由外机10产生的高温高压的气态冷媒只通过换热元件20向通过换热元件20的供暖回路60内的待加热水体进行加热，以使得供暖回路60内的待加热水体以最短的时间达到预设的温度值，实现初步供暖，在检测到供水温度达到预设温度时，为了延长外机10的运行时长，控制第一电磁阀71开启向储热装置30输送热量，以降低供水温度的上升速率，在检测到供水温度达到最高设定温度时，外机10会自动停机，此时需要关闭第一电磁阀71，同时控制第二电磁阀81开启，使供暖支路80内的水体在通过储热装置30形成循环水路时吸收储热装置30内存储的热量，降低供暖回路60内的水体的温度下降速率，进而延长外机10再次启动的间隔时长，减小了热泵机组中外机10到温启、停的频率，保证了供水水温的稳定性。进一步地，基于上述实施例的热泵机组的控制方法，步骤S30，具体包括：检测到所述储热装置不再吸热时，控制所述第一电磁阀关闭；检测到所述供水温度下降至预设值时，单位时间内的外机输出热量小于负荷及储热装置吸收热量之和，关闭所述第一电磁阀。在本实施例中，在控制第一电磁阀71开启一段时长以后，可能会出现两种情况：第一，所述供水温度缓慢上升，外机10输出热量大于负荷及储热装置30吸收热量之和，控制所述第一电磁阀71保持开启，直至所述储热装置30不再吸热时将其关闭；若压缩机停机时，储热装置30热量没有饱和，也将第一电磁阀71关闭；第二，在控制第一电磁阀71开启一段时长以后，供水温度可能会下降到某一温度，也即在打开第一电磁阀71以后，单位时间内外机10输出的热量小于供暖负荷及储热装置30吸收的热量，此时需要控制第一电磁阀71关闭，供水温度会再次上升到第一预设温度，控制所述第一电磁阀重新开启，重复多次上述控制后关闭第一电磁阀，供水温度会上升至最高设定温度，外机10停机。以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域：
，均同理包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页1 2 3