热泵多功能系统及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及热泵及干燥领域，特别是一种跨临界C02热泵多功能系统及控制方法。
【背景技术】
[0002]由于绿色环保天然制冷剂C02以其无毒、对臭氧层无破坏，不会产生温室效应，以及其良好的热力学性质等优点，再次受到人们的重视。同时由于跨临界C02循环的放热过程处于超临界区，且在放热过程中存在温度滑移等特性，特别适用于热泵热水器系统。C02用于跨临界热泵热水机系统，具有常规热泵不具备的优势:环保和较强的制取热水能力。制取热水能力强是因为其在处于超临界的高温高压下放热具有明显的温度滑移，这一特点正适合将水加热到更高的问题。
[0003]同时，跨临界C02热泵系统排气压力较之常规工质要高很多，而较高的排气压力是的工质的容积制冷量较大，流动和传热性能好，从而可以使换热器做的更小，同时由于C02液体在低温下粘性小，流动阻力小，更有利于用于微通道换热器，从而使换热器和热泵系统做的更加紧凑。
[0004]现有的跨临界C02热泵系统同时提供热水和采暖一体功能的系统，是通过在压缩机上连接两个换热器来分别实现热水换热和采暖换热，整个体统的结构较为复杂。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种跨临界C02热泵多功能系统及控制方法，以解决上述热泵热水和采暖系统通过在压缩机上连接两个换热器来分别实现热水换热和采暖换热，整个体统的结构较为复杂的技术问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供一种跨临界C02热泵多功能系统，包括压缩机、热水气冷器、回热器、电子膨胀阀、蒸发器和水箱；所述压缩机的排气口与所述热水气冷器的进气口连接，所述热水气冷器的排气口与所述回热器的高压制冷剂输入口连接，所述回热器的高压制冷剂输出口与所述电子膨胀阀的入口相连，所述电子膨胀阀的出口与所述蒸发器的入口相连，所述蒸发器的一端设有蒸发器风机，所述蒸发器的出口与所述回热器的低压气体输入口相连，所述回热器的低压气体输出口与所述压缩机的进气口相连，所述热水气冷器的冷水输入端和热水输出端与所述水箱串联，所述热水气冷器的冷水输入端和所述水箱之间连接有热水循环泵，所述水箱包括高温区、中温区和低温区，在所述中温区内设有采暖换热器，所述采暖换热器两端分别与设置在所述水箱外部的采暖装置的两端连接，在所述采暖装置的一端连接有采暖循环泵。
[0007]本发明的有益效果是:由于供暖所需的热水对温度要求较低，则将采暖换热器放置在水箱中部位置中温区，使采暖循环水和水箱中温区水换热，供暖的回水管路位置位于水箱低温区；由于供热水温度需求较高，热水出水从水箱内水温最高的上部高温区供水；系统在提供热水的同时，还提供采暖功能，在压缩机上只连接一个换热器就可以实现同时提供热水和采暖功能，整个体统的结构较为简单。
[0008]进一步，所述系统还包括补水箱，所述补水箱通过补水截止阀与所述采暖装置的一端连接。
[0009]采用上述进一步方案的有益效果是:通过补水箱不定期地为采暖装置补水，避免采暖装置在长期的使用过程中发生缺水现象。
[0010]进一步，所述水箱的高温区连接有高温出水管，所述水箱的低温区与进水管连接，所述进水管的输入端设有进水阀，所述系统还包括热水混水阀，所述热水混水阀通过管道分别与所述高温出水管和进水管连通。
[0011]采用上述进一步方案的有益效果是:由于供热水温度需求较高，热水出水从水箱内水温最高的上部高温区供水，再通过热水混水阀和进水管的冷水调节出水温度。
[0012]进一步，所述系统还包括第一三通接头、第二三通接头、烘干室和设置在所述烘干室内部的烘干气冷器，所述第一三通接头的第一端口与所述压缩机的排气口连接，所述第一三通接头的第二端口与热水气冷器的进气口连接，所述第一三通接头的第三端与所述烘干气冷器的进气口连接；所述第二三通接头的第一端口与所述回热器的高压制冷剂输入口连接，所述第二三通接头的第二端口与所述热水气冷器的排气口连接，所述第二三通接头的第三端口与所述烘干气冷器的排气口连接。
[0013]采用上述进一步方案的有益效果是:在压缩机上并联热水气冷器和烘干气冷器，C02经压缩机后被压缩成高温高压的超临界流体，该流体分成两路，一路进入热水气冷器，与水箱循环过来的水进行热交换，从而将水加热；另外一路进入干燥室内的烘干气冷器，通过与空气换热将空气加热，被加热的空气对被干燥物质进行干燥；同一压缩机和控制系统同时控制热泵干燥和热水机，节约了成本。
[0014]进一步，所述系统还包括储液器，所述储液器的进口与所述第二三通接头的第一端口连接，所述储液器的出口与所述回热器的高压制冷剂输入口连接。
[0015]采用上述进一步方案的有益效果是:储液器具有气液分离的作用，能够确保两个并联的回路通过一个循环系统控制，保证了系统的稳定性。
[0016]进一步，所述第一三通接头的第二端口与所述热水气冷器的进气口之间设置有热水气冷器流量控制阀，所述第一三通接头的第三端口和所述烘干气冷器的进气口之间设置有烘干气冷器流量控制阀。
[0017]采用上述进一步方案的有益效果是:通过热水气冷器流量控制阀和烘干气冷器流量控制阀来分别控制进入热水气冷器和烘干气冷器的流体流量，以适应不同的运行情况；同时，还可以分别关闭其中一个流量控制阀，来实现对系统功能的选择，即只使用系统的热泵干燥功能，或者热泵热水功能。非常实用，便于用户控制和使用。
[0018]进一步，所述系统还包括蒸发器通道，所述蒸发器设置在所述蒸发器通道内，所述蒸发器通道的进气端和所述烘干室的排气端通过第一风道连接，所述蒸发器通道的排气端和所述烘干室的进气端通过第二风道连通；所述烘干室的进气端设有烘干风机，所述蒸发器通道的进气端设有蒸发器风机。
[0019]采用上述进一步方案的有益效果是:在烘干过程中，利用蒸发器通道内的蒸发器风机和烘干室内的进气端设有烘干风机，使空气通过第一风道和第二风道循环利用，不仅有利于保证烘干用空气的干度，同时由于烘干空气循环过程中经过蒸发器，避免了由于外界环境温度过低造成的系统性能系数过低的问题，从而可以保证系统即使在在冬季时外部环境温度过低，也能实现稳定高效运行。
[0020]进一步，所述蒸发器通道的进气端设有新风百叶窗和新风风机，所述蒸发器通道的排气端设有排风风机和排风百叶窗。
[0021]采用上述进一步方案的有益效果是:通过开启蒸发器风机和/或开启新风百叶窗、新风风机；或者关闭蒸发器风机、新风百叶窗和新风风机，来调节控制蒸发器的温度和调节及控制烘干室内的温度和压力，以达到跨临界C02热泵多功能系统的热水、烘干效果的优化。
[0022]本发明还提供一种跨临界C02热泵多功能系统的控制方法，包括读取系统使用模式信息进入不同的控制步骤；
[0023]当为热水模式时，进入热水模式控制步骤，所述热水模式控制步骤具体包括:开启热水气冷器流量控制阀和热水循环泵，关闭烘干气冷器流量控制阀和采暖循环泵；
[0024]当为采暖模式或采暖热水模式时，进入采暖模式或采暖热水模式控制步骤，所述采暖模式或采暖热水模式控制步骤具体包括:开启热水气冷器流量控制阀、热水循环泵和采暖循环泵，关闭烘干气冷器流量控制阀；
[0025]当为烘干模式时，进入烘干模式控制步骤，所述烘干模式控制步骤具体包括:关闭控制阀和采暖循环泵，开启控制阀、开启循环泵、烘干风机和蒸发器风机；
[0026]当热水、采暖和烘干一体模式时，进入热水、采暖和烘干一体模式步骤，所述热水、采暖和烘干一体模式步骤具体包括:开启控制阀和循环泵，开启控制阀、开启循环泵、烘干风机和蒸发器风机。
[0027]本发明控制方法的有益效果是:通过不同的系统使用模式信息来采取不同的控制方法，确保多功能的热水、暖模、烘干及相关的组合模式下的准确控制。
[0028]进一步，所述热水模式控制步骤和所述采暖模式或采暖热水模式控制步骤后还包括:判断蒸发器的当前温度T与蒸发器预设高温值Tl和蒸发器预设低温值T2的关系；当T>T1时，开启蒸发器风机和/或开启新风百叶窗、新风风机；当Τ〈Τ2时，关闭蒸发器风机、新风百叶窗和新风风机。
[0029]采用上述进一步方案的有益效果是:通过判断蒸发器的当前温度T与蒸发器预设高温值Tl和蒸发器预设低温值Τ2的关系，调节蒸发器风机、新风百叶窗和新风风机，来确保蒸发器的当前温度处于最佳工作状态，使压缩机得效率较高。
[0030]进一步，所述烘干模式控制步骤和所述热水、采暖和烘干一体模式步骤后还包括:比较烘干室的当前温度Tb和烘干室预设温度Ta的大小，当Tb>Ta时，减小控制阀的开度和/或增大烘干风机的风量，或者开启新风百叶窗和新风风机；当Tb〈Ta时，增大控制阀的开度和/或减小烘干风机的风量，或者开启排风百叶窗和排风风机。
[0031]采用上述进一步方案的有益效果是:通过比较烘干室的当前温度Tb和烘干室预设温度Ta的大小关系，调整控制阀的开度、烘干风机的风量、新风百叶窗和新风风机，来确烘干室的当前温度处于最佳工作状态。
[0032]进一步，所述烘干模式控制步骤和所述热水、采暖和烘干一体模式步骤后