外机控制系统、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：
，尤其涉及一种外机控制系统、热泵机组及其控制方法。
背景技术：
：随着人们对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。针对上述情况，目前有两种解决方式：(1)使用变频产品代替定速产品，利用变频控制技术降低能力输出；(2)串接一个缓冲水箱，以延长到达预设温度停机的时间，减少停机后，供水温度的变化。但是，采用变频代替定速产品，成本增加巨大；串联缓冲水箱，不但成本增加较大，而且要占用额外的建筑面积。技术实现要素：本发明的主要目的在于提供一种外机控制系统，旨在解决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问题。为实现上述目的，本发明提出的外机控制系统，包括由压缩机、换热元件、节流装置、冷凝器、及分离器串联形成的冷媒回路，所述节流装置包括节流元件A及与所述节流元件A串联的至少一个节流元件B；所述冷媒回路并联有一喷液管路，该喷液管路包括入口端和出口端，所述入口端设置于所述换热元件和节流装置之间的管路，所述出口端设置于所述冷凝器与分离器之间的管路，所述喷液管路设置有控制管路流量的喷液阀；所述外机控制系统还包括控制器，所述控制器连接所述喷液阀和节流装置的节流元件，控制经过所述节流装置和喷液阀的冷媒流量，调节外机的输出能力。进一步地，该外机控制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温度而停机时，启动控制器。进一步地，所述节流装置包括节流元件A及与节流元件A串联的第一节流元件B，所述节流元件A和第一节流元件B均连接所述控制器，所述喷液管路的入口端设置于所述节流元件A与换热元件之间的管路。进一步地，当检测到T在[0，TS－Tn1)区间时，控制节流元件A保持预设开度，控制第一节流元件B保持全开；当检测到T＝TS－Tn1时，控制第一节流元件B的开度逐渐减小；当检测到T＝TS时，所述外机停机；其中，T为供水温度，TS为最高设定温度，TS－Tn1为供水温度的第一预设温度，且0＜TS－Tn1＜TS，T在[0，TS]区间时，外机输出热量大于负荷吸收热量。进一步地，当检测到T在[0，TS－Tn1)区间时，控制节流元件A保持预设开度，控制第一节流元件B保持全开；当检测到T＝TS－Tn1时，控制第一节流元件B的开度逐渐减小；当检测到T＝TS－Tn11时，控制所述第一节流元件B保持当前开度第一预设时间后增大至全开；当检测到T＝TS时，所述外机停机；其中，T为供水温度，TS为最高设定温度，TS－Tn1为供水温度的第一预设温度，TS－Tn11为供水温度的第一饱和温度，且0＜TS－Tn1＜TS－Tn11＜TS，在T＝TS－Tn11时，外机输出热量等于负荷吸收热量。进一步地，当检测到T在[0，TS－Tn1)区间时，控制节流元件A保持预设开度，控制第一节流元件B保持全开；当检测到T＝TS－Tn1时，控制第一节流元件B的开度逐渐减小；当检测到T＝TS－Tn2时，控制所述第一节流元件B的开度增大至全开；当检测到T＝TS时，所述外机停机；其中，T为供水温度，TS为最高设定温度，TS－Tn2为供水温度下降后的第一温度，TS－Tn1为供水温度的第一预设温度，且0＜TS－Tn2＜TS－Tn1＜TS，T在从TS－Tn1降至TS－Tn2期间，外机输出热量小于负荷吸收热量。进一步地，当检测到TP≥TPH－Tn1时，控制所述喷液阀开启；当检测到TP≤TPH－Tn2时，控制所述喷液阀关闭；其中，0＜TPH－Tn2＜TPH－Tn1＜TPH，TP为排气温度，TPH为预设最高排气温度，TPH－Tn1为第一排气预设温度，TPH－Tn2为第二排气预设温度。本发明的进一步提出一种热泵机组，该热泵机组包括如上所述的外机控制系统。本发明的另一目的在于提出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温度而停机时，运行以下控制逻辑：在供水温度达到第一预设温度之前，控制节流元件A保持预设开度，控制全部节流元件B保持全开；检测到所述供水温度达到第一预设温度时，控制至少一个节流元件B的开度逐渐减小；检测到排气温度大于第一排气预设温度时，控制喷液阀开启，检测到排气温度小于第二排气预设温度时，控制喷液阀关闭；检测到所述供水温度达到最高设定温度时，所述外机停机，控制所述喷液阀关闭，在所述外机再次启动时，控制节流元件A调至预设开度，控制全部节流元件B的开度调至最大。进一步地，所述节流装置包括节流元件A及与节流元件A串联的第一节流元件B，所述检测到所述供水温度达到第一预设温度时，控制至少一个节流元件B的开度逐渐减小的步骤，具体包括：检测到所述供水温度达到第一预设温度时，控制所述第一节流元件B的开度逐渐减小；检测到所述供水温度不再升高时，外机输出热量等于负荷吸收热量，控制所述第一节流元件B保持当前开度第一预设时间后增大至全开；检测到所述供水温度下降时，外机输出热量小于负荷吸收热量，控制所述第一节流元件B的开度增大至全开。本发明的外机控制系统，包括由压缩机、换热元件、节流装置、冷凝器、分离器串联形成的冷媒回路，所述节流装置包括节流元件A及与所述节流元件A串联的至少一个节流元件B，所述冷媒回路并联有一喷液管路，该喷液管路的入口端设置于所述换热元件与节流装置之间，出口端设置于所述冷凝器与分离器之间，所述喷液管路设置有控制该管路流量的喷液阀，所述外机控制系统还包括连接所述节流装置和喷液阀的控制器，通过控制经过所述节流装置和喷液阀的冷媒流量来调节外机的输出能力，以延长供水温度到达最高设定温度的时间，从而减小外机到温启、停的频率，保证供水水温稳定。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为本发明的外机控制系统一实施例的结构示意图；图2为图1中外机控制系统的控制逻辑图；图3为本发明的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152第一节流元件B11压缩机20冷媒管路12分离器21喷液管路13冷凝器211喷液阀15节流装置30换热元件151节流元件A40供暖回路本发明目的的实现、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。本发明提出一种外机控制系统，应用于热泵机组。参照图1，图1是本发明的外机控制系统一实施例的结构示意图。在上述实施例中，该外机控制系统包括由压缩机11、换热元件30、节流装置15、冷凝器13、及分离器12串联形成的冷媒回路20，所述节流装置15包括节流元件A151及与所述节流元件A151串联的至少一个节流元件B；所述冷媒回路20并联有一喷液管路21，该喷液管路21包括入口端和出口端，所述入口端设置于所述换热元件30和节流装置15之间的管路，所述出口端设置于所述冷凝器13与分离器12之间的管路，所述喷液管路21设置有控制管路流量的喷液阀211；所述外机控制系统还包括控制器(未图示)，所述控制器连接所述喷液阀211和节流装置15的节流元件，控制经过所述节流装置15和喷液阀211的冷媒流量，调节外机10的输出能力。在本实施例中，该外机控制系统主要用于控制由压缩机11、换热元件30、节流装置15、冷凝器13、及分离器12串联形成的冷媒回路20中的高温高压的气态冷媒的输出量及温度，控制冷媒流量和温度来调节供水温度的变化速率，进而延长由压缩机11、分离器12、冷凝器13构成的外机10的运行时长，降低其启、停频率。进一步地，该外机控制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温度而停机时，启动控制器。在本实施例中，该外机控制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至少一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，所述节流装置15包括串联的节流元件A151及与节流元件A151串联的第一节流元件B152，所述节流元件A151和第一节流元件B152均连接所述控制器，所述喷液管路21的入口端设置于所述节流元件A151与换热元件30之间的管路，通过控制器控制节流元件A151和第一节流元件B152的开度，调节进入冷凝器13的冷媒量，调节高温高压冷媒输出量，保证供水水温稳定，在其他实施例中，所述节流装置15还可以包括更多串联的节流元件B。进一步地，参照图1和2，当检测到T在[0，TS－Tn1)区间时，控制节流元件A151保持预设开度，控制第一节流元件B152保持全开；当检测到T＝TS－Tn1时，控制第一节流元件B152的开度逐渐减小；当检测到T＝TS时，所述外机10停机；其中，T为供水温度，TS为最高设定温度，TS－Tn1为供水温度的第一预设温度，且0＜TS－Tn1＜TS，T在[0，TS]区间时，外机输出热量大于负荷吸收热量。在本实施例中，外机10在再次开启时进入如图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，由控制器控制第一节流元件B152保持全开，节流元件A151系统自动调节至预设开度，使得冷媒回路20内的最大冷媒量在冷凝器13内从外部环境吸收热量蒸发成气态冷媒，在进入压缩机11后输出高温高压的气态冷媒与供暖回路40中的待加热水体在换热元件30内实现换热，使供水温度迅速达到第一预设温度TS－Tn1，在供水温度T达到第一预设温度TS－Tn1时，为了延长外机10的运行时长，控制第一节流元件B152的开度逐渐减小，节流元件A151的开度保持不变，以降低进入压缩机11的气态冷媒的流量，降低供水温度T的上升速率，一般情况下若第一节流元件B152的开度继续减小，外机10输出的热量仍旧大于供暖负荷吸收的热量时，也即T在[0，TS]区间时，外机输出热量始终大于供暖负荷吸收的热量，供水温度T会继续上升直至达到最高设定温度TS，外机10停机，但是若在减小第一节流元件B152的开度后，冷媒回路20内参与热交换的较少冷媒在吸收了大量的外部热量进而使排气温度TP达到第一排气预设温度TPH－Tn1时，为了避免因排气温度达到TPH导致外机10停机，控制喷液阀211开启，使低温液态冷媒输入，以降低排气温度，在检测到排气温度TP降至第二排气预设温度TPH－Tn2时，控制所述喷液阀211关闭，其中，0＜TPH－Tn2＜TPH－Tn1＜TPH，TP为排气温度，TPH为预设最高排气温度。进一步地，参照图1和2，当检测到T在[0，TS－Tn1)区间时，控制节流元件A151保持预设开度，控制第一节流元件B152保持全开；当检测到T＝TS－Tn1时，控制第一节流元件B152的开度逐渐减小；当检测到T＝TS－Tn11时，控制所述第一节流元件B152保持当前开度第一预设时间后增大至全开；当检测到T＝TS时，所述外机10停机；其中，T为供水温度，TS为最高设定温度，TS－Tn1为供水温度的第一预设温度，TS－Tn11为供水温度的第一饱和温度，且0＜TS－Tn1＜TS－Tn11＜TS，在T＝TS－Tn11时，外机输出热量等于负荷吸收热量。在本实施例中，外机10在再次开启时进入如图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，由控制器控制第一节流元件B152保持全开，节流元件A151系统自动调节至预设开度，使得冷媒回路20内的最大冷媒量在冷凝器13内从外部环境吸收热量蒸发成气态冷媒，在进入压缩机11后输出高温高压的气态冷媒与供暖回路40中的待加热水体在换热元件30内实现换热，使供水温度迅速达到第一预设温度TS－Tn1，在供水温度T达到第一预设温度TS－Tn1时，为了延长外机10的运行时长，控制第一节流元件B152的开度逐渐减小，节流元件A151的开度保持不变，以降低进入压缩机11的气态冷媒的流量，降低供水温度T的上升速率，在供水温度T上升至供水温度的第一饱和温度TS－Tn11时，外机10输出的热量等于供暖负荷吸收的热量，供水温度不再升高，为了保证外机10的高效运行，在第一节流元件B152保持当前开度第一预设时间后增大至全开，节流元件A151的开度系统自动调节，外机10的输出热量会再次大于供暖负荷吸收的热量，供水温度T会继续上升直至达到最高设定温度TS，外机10停机，但是若在减小第一节流元件B152的开度后，冷媒回路20内参与热交换的较少冷媒在吸收了大量的外部热量进而使排气温度TP达到第一排气预设温度TPH－Tn1时，为了避免因排气温度达到TPH导致外机10停机，控制喷液阀211开启，使低温液态冷媒输入，以降低排气温度，在检测到排气温度TP降至第二排气预设温度TPH－Tn2时，控制所述喷液阀211关闭，其中，0＜TPH－Tn2＜TPH－Tn1＜TPH，TP为排气温度，TPH为预设最高排气温度。进一步地，参照图1和2，当检测到T在[0，TS－Tn1)区间时，控制节流元件A151保持预设开度，控制第一节流元件B152保持全开；当检测到T＝TS－Tn1时，控制第一节流元件B152的开度逐渐减小；当检测到T＝TS－Tn2时，控制所述第一节流元件B152的开度增大至全开；当检测到T＝TS时，所述外机10停机；其中，T为供水温度，TS为最高设定温度，TS－Tn2为供水温度下降后的第一温度，TS－Tn1为供水温度的第一预设温度，且0＜TS－Tn2＜TS－Tn1＜TS，T在从TS－Tn1降至TS－Tn2期间，外机输出热量小于负荷吸收热量。在本实施例中，外机10在再次开启时进入如图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，由控制器控制第一节流元件B152保持全开，节流元件A151系统自动调节至预设开度，使得冷媒回路20内的最大冷媒量在冷凝器13内从外部环境吸收热量蒸发成气态冷媒，在进入压缩机11后输出高温高压的气态冷媒与供暖回路40中的待加热水体在换热元件30内实现换热，使供水温度迅速达到第一预设温度TS－Tn1，在供水温度T达到第一预设温度TS－Tn1时，为了延长外机10的运行时长，控制第一节流元件B152的开度逐渐减小，节流元件A151的开度保持不变，以降低进入压缩机11的气态冷媒的流量，降低供水温度T的上升速率，在第一节流元件B152的开度从全开往小调节时，当出现供水温度T下降至供水温度下降后的第一温度TS－Tn2时，外机10输出的热量小于供暖负荷吸收的热量，为了保证供水水温稳定，检测到T＝TS－Tn2时，控制第一节流元件B152的开度增大，外机10的输出热量会再次大于供暖负荷吸收的热量，供水温度T上升，检测到T＝TS－Tn1时，控制第一节流元件B152的开度逐渐减小，节流元件A151开度保持不变，当检测到T＝TS－Tn11时，控制所述第一节流元件B152保持当前开度第一预设时间后增大至全开，节流元件A151的开度由系统自动调节；若未能得到外机输出和负荷的平衡点，则反复进行上述操作第二预设时间后，第一节流元件B152开度增大至全开，节流元件A151的开度由系统自动调节，供水温度T会继续上升直至达到最高设定温度TS，外机10停机，但是若在减小第一节流元件B152的开度后，冷媒回路20内参与热交换的较少冷媒在吸收了大量的外部热量进而使排气温度TP达到第一排气预设温度TPH－Tn1时，为了避免因排气温度达到TPH导致外机10停机，控制喷液阀211开启，使低温液态冷媒输入，以降低排气温度，在检测到排气温度TP降至第二排气预设温度TPH－Tn2时，控制所述喷液阀211关闭，其中，0＜TPH－Tn2＜TPH－Tn1＜TPH，TP为排气温度，TPH为预设最高排气温度。本发明还提出一种热泵机组，该热泵机组包括如上所述的外机控制系统。参照图1，本实施例的热泵机组包括如上所述的外机控制系统，该外机控制系统包括由压缩机11、换热元件30、节流装置15、冷凝器13、及分离器12串联形成的冷媒回路20，所述节流装置15包括节流元件A151及与所述节流元件A151串联的至少一个节流元件B，所述冷媒回路20并联有一喷液管路21，该喷液管路21的入口端设置于所述换热元件30与节流装置15之间，出口端设置于所述冷凝器13与分离器12之间，所述喷液管路21设置有控制该管路流量的喷液阀211，所述外机控制系统还包括连接所述节流装置15的节流元件及喷液阀211的控制器，通过控制喷液阀211的开启及节流元件的开度，调节冷媒回路20中的冷媒流量，进而控制供水温度的变化速率，延长外机10的运行时长，降低其启、停频率，保证供水水温稳定。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，该热泵机组的控制方法，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温度而停机时，运行以下控制逻辑：S11：在供水温度达到第一预设温度之前，控制节流元件A保持预设开度，控制全部节流元件B保持全开；S12：检测到所述供水温度达到第一预设温度时，控制至少一个节流元件B的开度逐渐减小；S13：检测到排气温度大于第一排气预设温度时，控制喷液阀开启，检测到排气温度小于第二排气预设温度时，控制喷液阀关闭；S14：检测到所述供水温度达到最高设定温度时，所述外机停机，控制所述喷液阀关闭，在所述外机再次启动时，控制节流元件A调至预设开度，控制全部节流元件B的开度调至最大。在供水温度达到第一预设温度之前，由控制器控制第一节流元件B152保持全开，节流元件A151由系统自动调节至预设开度，使得冷媒回路20内的最大冷媒量在冷凝器13内从外部环境吸收热量蒸发成气态冷媒，在进入压缩机11后输出高温高压的气态冷媒与供暖回路40中的待加热水体在换热元件30内实现换热，达到预设的第一供水温度，实现初步供暖，为了延长外机10的运行时间，延缓供水温度达到最高设定温度的速率，在检测到供水温度达到第一预设温度时，控制至少一个节流元件B的开度逐渐减小，以减小经过所述节流装置15的冷媒流量，进而减少进入压缩机11的冷媒流量，若此时冷媒回路20内参与热交换的较少冷媒在吸收了大量的外部热量进而使排气温度TP达到第一排气预设温度TPH－Tn1时，为了避免因排气温度达到TPH导致外机10停机，控制喷液阀211开启，使低温液态冷媒输入，以降低排气温度，在检测到排气温度TP降至第二排气预设温度TPH－Tn2时，控制所述喷液阀211关闭。若外机10输出的热量仍旧大于供暖负荷吸收的热量，供水温度会继续上升，在供水温度达到最高设定温度时，外机10自动停机，在检测到外机10再次启动时，控制节流元件A调至预设开度，控制全部节流元件B的开度调至最大，进入下一控制逻辑循环，该热泵机组的控制方法通过控制经过所述节流装置15和喷液阀211的冷媒流量来调节外机10的输出能力，以延长供水温度到达最高设定温度的时间，从而减小外机10到温启停的频率，保证供水水温稳定。进一步地，参照图3，所述节流装置包括节流元件A及与节流元件A串联的第一节流元件B，步骤S12，具体包括：检测到所述供水温度达到第一预设温度时，控制所述第一节流元件B的开度逐渐减小；检测到所述供水温度不再升高时，外机输出热量等于负荷吸收热量，控制所述第一节流元件B保持当前开度第一预设时间后增大至全开；检测到所述供水温度下降时，外机输出热量小于负荷吸收热量，控制所述第一节流元件B的开度增大至全开。在本实施例中，进一步参照图1和图2，所述节流装置15包括节流元件A151及与节流元件A151串联的第一节流元件B152，在检测到供水温度达到第一预设温度时，控制第一节流元件B152的开度从全开往小调节，节流元件A151的开度保持不变；若冷媒回路20内参与热交换的较少冷媒在吸收了大量的外部热量进而使排气温度TP达到第一排气预设温度TPH－Tn1时，为了避免因排气温度达到TPH导致外机10停机，控制喷液阀211开启，使低温液态冷媒输入，以降低排气温度，在检测到排气温度TP降至第二排气预设温度TPH－Tn2时，控制所述喷液阀211关闭；若外机10输出的热量仍旧大于供暖负荷吸收的热量，供水温度会继续上升，检测到供水温度不再升高时，外机10的输出热量等于供暖负荷吸收的热量，为了保证外机10的高效运行，控制第一节流元件B152保持当前开度第一预设时间后增大至全开，节流元件A151的开度由系统自动调节，以使得外机10在供水温度达到最高设定温度时停机，保证外机10的正常启停；若第一节流元件B152的开度减小之后，外机10的输出热量小于供暖负荷的吸收热量，供水温度呈现下降趋势，在检测到供水温度下降时，控制第一节流元件B152的开度增大，供水温度T上升，检测到供水温度达到第一预设温度时，控制第一节流元件B152的开度逐渐减小，节流元件A151开度保持不变，当检测到供水温度不再上升时，控制所述第一节流元件B152保持当前开度第一预设时间后增大至全开，节流元件A151的开度由系统自动调节；若未能得到外机输出和负荷的平衡点，则反复进行上述操作第二预设时间后，第一节流元件B152的开度增大至全开，以保证供水温度保持在预设的温度范围内。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