高稳定性热泵系统的制作方法

文档序号:17495564发布日期:2019-04-23 21:17阅读:228来源:国知局
高稳定性热泵系统的制作方法
本发明涉及一种制热系统,尤其涉及一种高稳定性热泵系统。
背景技术
:热泵系统是一种常用的制热系统,基本原理是通过压缩机将制冷剂压缩成高温高压的流体,制冷剂流体从压缩机排气口流出后经过高效罐进行换热,使得与高效罐连接的储水箱的水温升高,供人们使用。制冷剂流体从高效罐流出后进入到蒸发器中蒸发成气体,此时气压进一步降低,然后经过气液分离器进行气液分离后,最后从压缩机的吸气口流回压缩机,完成一次热循环。压缩机是热泵系统的核心部件,直接决定热泵系统的制热能力,压缩机将低温低压的制冷剂流体压缩成高温高压的制冷剂流体并输送给高效罐进行换热。压缩机常因排气温度过高,排气压力过大而造成损耗。一些热泵系统设有增焓旁路将中温中压制冷剂流体注入压缩机,增焓制冷剂流体与压缩机内制冷剂流体混合后压力更高,温度更低,有效提高压缩效能并降低排气温度。高效罐里也是热泵系统的重要部件,一般的高效罐有两条管道,一条是制冷剂流体管道,因弯曲盘绕的形状,常称盘管,另一条是水管,水管的入口连接外来水源,水管的出口连接热水储水箱,也可以是水管两端均与热水储水箱相连,热水储水箱另行外接水源,水管的水体与盘管的制冷剂流体换热后温度升高,经过水管的出口流入热水储水箱供人们使用。热泵系统还会安装膨胀阀控制制冷剂流体的流量。比如在高效罐与蒸发器之间安装膨胀阀来控制高效罐内换热的制冷剂流体的流量,满足不同制热温度的需要。膨胀阀等节流装置的开度增加也能降低压缩机排气温度和排气压力。又比如在热泵系统的增焓旁路安装膨胀阀控制增焓旁路的制冷剂流体的流量,合理分配热循环回路和增焓旁路中的制冷剂流体的流量。现有热泵系统对热循环回路的主膨胀阀和增焓旁路的辅助膨胀阀的调节过于简单,一般只根据一、两个参数进行调节,没有兼顾制热效果和保护压缩机,导致制热效果不稳定、压缩机使用寿命下降。单一的膨胀阀控制模式无法满足不同使用者的需要,导致热泵系统的通用性较差。故此,如何改进热泵系统,能从多方面采集反映压缩机性能及压缩机安全的参数,然后根据用户的选择,通过一个或数个参数及预设控制规则对膨胀阀等节流装置进行调节,提高膨胀阀等节流装置的调节效率,从而使得热泵系统的制热效果持续稳定,同时又能有效降低排气温度、排气压力,充分保护压缩机,是目前需要解决的问题。技术实现要素:本发明所要解决的技术问题在于,提供一种的高稳定性热泵系统,使得热泵系统的制热效果持续稳定,同时又能充分保护压缩机。为了解决上述技术问题,本发明提供了一种的高稳定性热泵系统,其特征在于,包含压缩机、高效罐、经济器、主电子膨胀阀、蒸发器、气液分离器、增焓电子膨胀阀、电磁阀、传感器组及控制器,所述压缩机排气口、高效罐、经济器、主电子膨胀阀、蒸发器、气液分离器及压缩机吸气口依次连接构成主循环回路,所述电磁阀、增焓电子膨胀阀、经济器及压缩机喷液口依次连接构成增焓旁路;所述传感器组包括用于采集排气压力的排气压力传感器、用于采集排气温度第一温度传感器、用于采集水温的第二温度传感器、用于采集盘管温度的第三温度传感器、用于采集出水温度的第四温度传感器、用于采集环境温度的第五温度传感器、用于采集回气温度的第六温度传感器、用于采集中进温度的第七温度传感器及用于采集中出温度第八温度传感器;控制器根据所述传感器组采集的控制参数对所述主电子膨胀阀和/或所述辅助电子膨胀阀的开度进行调节。作为上述方案的改进,所述控制器包括第一主阀控制模块,用于根据第二传感器采集的水温、第五温度传感器采集的环境温度及预设规则,对所述主电子膨胀阀进行调节。作为上述方案的改进,所述控制器包括第二主阀控制模块,用于根据第五温度传感器采集的环境温度对主电子膨胀阀的开度进行调节;所述第二主阀控制模块包括:低环温主阀控制单元,用于当环境温度小于低温控制预设值时,将所述主电子膨胀阀的开度调节为为低温控制开度;高环温主阀控制单元,用于当环境温度大于或等于高温控制预设值时,将所述主电子膨胀阀的开度调节为高温控制开度;主阀线性控制单元,用于当环境温度处于低温控制预设值与高温控制预设值之间时,随着环境温度升高而开大所述主电子膨胀阀的开度。作为上述方案的改进,所述控制器包括第三主阀控制模块,用于根据第一温度传感器采集的排气温度、第二温度传感器采集的水温及第五温度传感器采集的环境温度对主电子膨胀阀的开度进行调节;所述第三主阀控制模块包括:高排温主阀控制单元,用于当排气温度大于或等于降排气温度预设值时,增大所述主电子膨胀阀的开度步数;低排温主阀控制单元,用于当排气温度小于降排气温度预设值时,根据水温及环境温度及预设规则,对所述主电子膨胀阀进行调节。作为上述方案的改进,所述控制器包含第四主阀控制模块,用于根据所述第六温度传感器采集的回气温度及所述第三温度传感器采集的盘管温度对主电子膨胀阀的开度进行调节;所述第四主阀控制模块包括:平均过热度计算单元,用于在特定调节周期内,采集数次回气温度及盘管温度,根据公式sh=ts-tc计算过热度sh,其中,ts为回气温度,tc为盘管温度,然后计算上述过热度的平均值sh平均;主阀变化量计算单元,用于根据过热度平均值sh平均、系数kp、目标过热度tsh及计算公式▽p=kp×(sh平均-tsh)计算主电子膨胀阀开度变化量▽p;主阀目标开度计算单元,用于根据当前主电子膨胀阀开度pc,主电子膨胀阀开度变化量▽p及计算公式pt=pc+▽p计算主电子膨胀阀的目标开度pt;主阀目标开度控制单元,用于根据所述所述主电子膨胀阀的目标开度pt,调节所述主电子膨胀阀的开度。作为上述方案的改进,所述控制器包括第五主阀控制模块,用于根据所述排气压力传感器采集的排气压力、所述第五温度传感器采集的环境温度及所述第二温度传感器采集的水温对主电子膨胀阀的开度进行调节;所述第五主阀控制模块包括:高排压主阀控制单元,用于当排气压力大于或等于高排压预设值时,增大所述主电子膨胀阀的开度步数;低排压主阀控制单元,用于当排气压力小于主阀控制压力预设值时,根据水温、环境温度及预设规则,对所述主电子膨胀阀进行调节。作为上述方案的改进,所述控制器包括第一辅助阀控制模块,用于根据所述第五温度传感器采集的环境温度及所述第二温度传感器采集的水温及预设规则对辅助电子膨胀阀的开度进行调节。作为上述方案的改进,所述控制器包括第二辅助阀控制模块,用于根据所述第一温度传感器采集的排气温度、所述第五温度传感器采集的环境温度及所述第二温度传感器采集的水温对辅助电子膨胀阀的开度进行调节;所述第二辅助阀控制模块包括:高排温辅助阀控制单元,用于当排气温度大于或等于降排气温度预设值时,增大所述辅助电子膨胀阀的开度步数;低排温辅助阀控制单元,用于当排气温度小于降排气温度预设值时,根据水温、环境温度及预设规则,对所述辅助电子膨胀阀进行调节。作为上述方案的改进,所述控制器包括第三辅助阀控制模块,用于根据所述第一温度传感器采集的排气温度、所述第四温度传感器采集的出水温度、所述第七温度传感器采集的中进温度、所述第八温度传感器采集的中出温度对辅助电子膨胀阀的开度进行调节;所述第三辅助阀控制模块包括:辅助阀过热度控制单元,用于当排气温度小于第一排气预设值,根据排气温度、出水温度、中进温度、中出温度及预设规则计算过热度,判断过热度是否大于或等于目标过热度,如果是,加大所述辅助电子膨胀阀开度步数,反之减少所述辅助电子膨胀阀开度步数;辅助阀排温控制单元,用于当排气温度大于或等于第一排气预设值,特定周期内记录若干排气温度,当排气温度大于或等于第二排气预设值,根据当前排气温度、记录的排气温度及预设规则加大所述辅助电子膨胀阀开度步数,当排气温度小于第二排气预设值,根据当前排气温度、记录的排气温度及预设规则减少所述辅助膨胀阀开度步数。作为上述方案的改进,设有四通阀,所述四通阀设有第一接口、第二接口、第三接口及第四接口;所述压缩机排气口与所述第一接口连接,所述第二接口与所述高效罐连接,所述蒸发器与所述第三接口连接,所述第四接口与气液分离器连接。实施本发明的有益效果在于:本发明高稳定性热泵系统设有控制器及传感器组,传感器组采集控制参数传输给控制器,控制器根据控制参数对所述主电子膨胀阀和/或所述辅助电子膨胀阀的开度进行调节,进而控制热循环回路及增焓旁路的制冷剂流体的流量,进而保证制热效果稳定及保护压缩机。第一,控制器包括多个主阀控制模块,用户可以根据需要选择主阀控制模块,控制器根据有关传感器采集的控制参数,有效调节热循环中的制冷剂流体的流量,保证制热效果的持续稳定。另外,在保证制热效果持续稳定的同时,在排气温度、排气压力等指标过高时,控制器会适当开大主电子膨胀阀开度能使更多制冷剂流体从压缩机中释放,减少高温制冷剂流体在压缩机积聚导致压缩机排气温度越来越高,同时有效降低了制冷剂流体的压力。第二,控制器包括多个辅助阀控制模块,用户可以根据需要选择辅助阀控制模块,控制器根据有关传感器采集的控制参数,调节辅助电子膨胀阀的开度,确保适量的“增焓”制冷剂流体注入压缩机中,一方面提高压缩机的压缩效能、并保证热循环回路有足够的制冷剂流体进行制热,另一方面,能有效降低压缩机的排气温度,增焓旁路“分流”热循环回路的制冷剂流体,也有助于降低热循环回路制冷剂流体的压力,降低排气压力。综上,本发明高稳定性热泵系统旨在通过控制器及传感器组,采集控制参数并根据控制参数调节主电子膨胀阀和/或辅助电子膨胀阀开度,确保热循环回路及增焓旁路的制冷剂流体合理分配,保证制热效果稳定及保护压缩机。附图说明图1是本发明高稳定性热泵系统的第一实施例结构示意图;图2是本发明高稳定性热泵系统的第一实施例运行示意图;图3是本发明高稳定性热泵系统的控制器的模块构成图;图4是本发明高稳定性热泵系统的第二主阀控制模块构成图;图5是本发明高稳定性热泵系统的第三主阀控制模块构成图;图6是本发明高稳定性热泵系统的第四主阀控制模块构成图;图7是本发明高稳定性热泵系统的第五主阀控制模块构成图;图8是本发明高稳定性热泵系统的第二辅助阀控制模块构成图;图9是本发明高稳定性热泵系统的第三辅助阀控制模块构成图;图10是本发明高稳定性热泵系统的第二实施例结构图;附图标记说明如下:10、压缩机;11、排气口;12、吸气口;13、喷液口;20、高效罐;30、经济器;31、经济器第一入口;32、经济器第一出口;33、经济器第二入口;34、经济器第二出口;40、主电子膨胀阀;50、蒸发器;60、气液分离器;70、电磁阀;80、增焓电子膨胀阀;90、排气压力传感器;100第一温度传感器;110、第二温度传感器;120、第三温度传感器;130、第四温度传感器;140、第五温度传感器;150、第六温度传感器;160、第七温度传感器;170、第八温度传感器;180储水箱;190、四通阀;191、四通阀第一接口;192、四通阀第二接口;193、四通阀第三接口;194、四通阀第四接口。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明,本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词,仅以本发明的附图为基准,其并不是对本发明的具体限定。图1显示了本发明高稳定性热泵系统的第一实施例结构图,包含:压缩机10、高效罐20、经济器30、主电子膨胀阀40、蒸发器50、气液分离器60、电磁阀70、辅助电子膨胀阀80、传感器组及控制器。压缩机10设有排气口11、吸气口12及喷液口13。所述压缩机的排气口11、高效罐20、经济器30、主电子膨胀阀40、蒸发器50、气液分离器60及压缩机的吸气口12依次连接构成主循环回路。所述电磁阀70、辅助电子膨胀阀80、经济器30及所述压缩机的喷液口13依次连接构成增焓旁路。所述主循环回路是热泵系统的主回路,用于制热,制冷剂流体从压缩机流出是高温高压的在主循环回路中循环往复。所述增焓旁路是用于向压缩机输送中温中压的制冷剂流体以增加压缩机的压缩效能,降低排气温度。进一步地,所述经济器30设有第一入口31、第一出口32、第二入口33及第二出口34。所述高效罐20与所述经济器第一入口31连接,所述经济器第一出口32分别与所述主电子膨胀阀40及所述电磁阀70连接,所述辅助电子膨胀阀80与所述经济器第二入口33连接,所述经济器第二出口34与压缩机的喷液口13连接。图2是的本发明第一实施例运行图,制冷剂流体在压缩机10内被压缩成高温高压的气体,从压缩机的排气口11排出后流向高效罐20,制冷剂流体在高效罐20内换热降温,从经济器第一入口31进入经济器30进行再一次换热冷却,然后从经济器第一出口32流出,之后制冷剂流体分两条线路流动。第一条线路是经过主电子膨胀阀制冷剂流体经过主电子膨胀阀40后,流向蒸发器50,制冷剂流体在蒸发器50内蒸发。制冷剂流体经过蒸发器50后,流向气液分离器60,制冷剂流体中的水分在所述气液分离器60被分离,干燥的制冷剂流体从所述压缩机的吸气口13流回压缩机,完成一个热循环。制冷剂流体从所述经济器第一出口32流出后走的第二条线路是流向“增焓”旁路,经过所述电磁阀70和增焓电子膨胀阀80的降压后,制冷剂流体的温度也有所降低,然后从所述经济器第二入口33再次进入经济器,制冷剂流体第二次进入经济器有两个效果,第一可以冷却经济器第一入口及第一出口之间通道的制冷剂流体,第二,“增焓”制冷剂流体吸收热量后,温度、气压有所提升,有助于“增焓”。制冷剂流体然后从所述经济器的第二出口34流出,通过所述压缩机的喷液口13流入压缩机10,与所述压缩机内正在压缩的制冷剂流体混合,“增焓”制冷剂流体的压力较高,与压缩机内正在压缩的制冷剂流体混合,可使得混合后的制冷剂流体的压力更高,所述压缩机对混合后的制冷剂流体继续压缩,最终排出所述压缩机的制冷剂流体压力更高,从而提高了所述压缩机的压缩效能。另外,较低温度的“增焓”制冷剂流体使得混合后的制冷剂流体的温度显著降低,从而使得排气温度也显著降低,减少因排气温度过高造成的压缩机损耗。本发明第一实施例的传感器组用于采集控制参数并发送给控制器,以对主电子膨胀阀及辅助电子膨胀阀的开度进行调节,所述传感器组具体包括:用于采集排气压力的排气压力传感器90、用于采集排气温度的第一温度传感器100、用于采集水温的第二温度传感器110、用于采集盘管温度第三温度传感器120、用于采集出水温度第四温度传感器130、用于采集环境温度第五温度传感器140、用于采集回气温度第六温度传感器150、用于采集中进温度第七温度传感器160及用于采集中出温度第八温度传感器170。传感器组采集的上述控制参数均反映了制热效果或压缩机安全性,根据多个控制参数进行调节将更有效地兼顾制热稳定及保护压缩机双重目的。各传感器的具体位置如下:所述排气压力传感器90设在压缩机10排气口附近。所述第一温度传感器100设在压缩机10排气口附近。所述第二温度传感器110设在与所述高效罐20连接的储水箱180内。所述第三温度传感器120设在所述高效罐20的盘管上。所述第四温度传感器130设在高效罐20的出水管21上。所述第五温度传感器140设在所述蒸发器50上。所述第六温度传感器150设在压缩机的吸气口12附近。所述第七温度传感器160设在压缩机的喷液口13附近。所述第八温度传感器170设在压缩机10内。控制器根据所述传感器组采集的控制参数对所述主电子膨胀阀和/或所述辅助电子膨胀阀的开度进行调节。如图3所示,控制器包含5个主阀控制模式对主电子膨胀阀的开度进行调节,分别是第一主阀控制模式、第二主阀控制模式、第三主阀控制模式、第四主阀控制模式及第五主阀控制模式。用户可以根据需要选择上述任何一个主阀控制模式。控制器包含3个辅助阀控制模式对辅助电子膨胀阀开度进行调节,分别是第一辅助阀控制模式、第二辅助阀控制模式及第三辅助阀控制模式。用户可以根据需要选择上述任何一个辅助阀控制模式。下面结合实施例对控制器的所有主阀控制模式及辅助阀控制模式进行具体描述:(一)所述控制器的主阀控制模块实施例1.所述控制器包括第一主阀控制模块m1100,用于根据第二传感器110采集的水温、第五温度传感器140采集的环境温度及预设规则,对所述主电子膨胀阀进行调节。所述预设规则是用户根据需要对环境温度、水温与主电子膨胀阀开度之间的关系进行定义的规则。一般来说,低温环境下,压缩机吸气口的制冷剂流体气压较低,压缩机进行压缩时需要消耗的能量更大,导致排气温度升高。故低温环境下,主电子膨胀阀开度需要逐渐增大,以释放更多的高温制冷剂流体,降低排气温度。当环境温度上升到一定值,主电子膨胀阀开度可以适当减小,以充分利用其在高效罐内换热,提高热泵系统制热效能。用户可以设置一个环境温度划分低环温区间及非低环温区域,在低环温区间下,主电子膨胀阀的开度逐渐上升,在非低环温区间下,主电子膨胀阀的开度逐渐减少。另外,在同样的环境温度区间内,随着水温较低时的主电子膨胀阀的开度需比水温较高时的主电子膨胀阀的开度更小,可以使制冷剂流体在高效罐充分换热,而且水温过高时也需要,开大所述主电子膨胀阀的开度,释放更多制冷剂流体减少换热,同时制冷剂流体的压力,让水温逐渐降下来。基于上述考虑,可以将表1作为预设规则来调节主电子膨胀阀的开度(水温和环境温度都有2℃回差,防止开度区间之间频繁切换)水温<32℃34℃≤水温≤42℃水温>44℃环境温度>30℃300步320步350步20℃≤环境温度≤28℃320步340步370步15℃≤环境温度≤18℃350步370步400步7℃≤环境温度≤13℃370步330步350步0℃≤环境温度≤5℃410步430步460步-7℃≤环境温度≤-2℃380步400步430步-15℃≤环境温度≤-9℃350步370步400步环境温度<-17℃320步340步370步表1在该关系表格下,可以通过当前环境温度所在区间及当前水温所在区间确定当前主电子膨胀阀的目标开度,比如当前环境温度为25℃,当前水温是40℃,根据表1,当前的主电子膨胀阀的开度应调节为280步。2.所述控制器包括第二主阀控制模块m1200,用于根据第五温度传感器140采集的环境温度对主电子膨胀阀的开度进行调节:所述第二主阀控制模块m1200包括:低环温主阀控制单元m1201,用于当环境温度小于低温控制预设值时,将所述主电子膨胀阀的开度调节为为低温控制开度;高环温主阀控制单元m1202,用于当环境温度大于或等于高温控制预设值时,将所述主电子膨胀阀的开度调节为高温控制开度;主阀线性控制单元m1203,用于当环境温度处于低温控制预设值与高温控制预设值之间时,随着环境温度升高而开大所述主电子膨胀阀的开度。现结合图4对上述控制单元进行描述,所低环温控制单元m1201在当前环境温度小于等于0℃时,调节所述主电子膨胀阀开度为150步,保证在低温情况下有较多的制冷剂流体在高效罐内换热,满足用户的热水需要。所述高环温控制单元m1202在环境温度大于等于45℃时,调节所述主电子膨胀阀开度为400步。较高的环境温度下,制热需求较低,这时释放较多制冷剂流体可降低排气温度。线性控制单元m1203在环境温度在0至45℃之间时,对所述主电子膨胀阀开度调节,从0℃的150步开始,每上升1℃增加5.5步,这样兼顾到制热需要和保护压缩机需要,在0至45℃的环境温度区间内,当环境温度较低时,制热需求更大,主电子膨胀阀开度更接近150步,环境温度较高时,以保护压缩机为主,主电子膨胀阀开度更接近400步。3.所述控制器包括第三主阀控制模块m1300,用于根据第一温度传感器100采集的排气温度、第二温度传感器110采集的水温及第五温度传感器140采集的环境温度对主电子膨胀阀的开度进行调节;所述第三主阀控制模块m1300包括:高排温主阀控制单元m1301,用于当排气温度大于或等于降排气温度预设值时,增大所述主电子膨胀阀的开度步数;低排温主阀控制单元m1302,用于当排气温度小于降排气温度预设值时,根据水温及环境温度及预设规则,对所述主电子膨胀阀进行调节。下面结合图5的流程图对上述步骤进行描述。高排温主阀控制单元m1301在排气温度≥100℃时,对所述主电子膨胀阀开度进行周期为10秒的pid调节,即每隔10秒判断当前检测的排气温度是否高于100℃,如果是,开大主电子膨胀阀一定步数的开度,进而对主电子膨胀阀开度进行高频率反馈调节,只要排气温度超过100℃,就每隔十秒开大所述主电子膨胀阀特定开度步数,直至最大开度。当前排气温度降到80℃之下时,退出pid控制模式,由当前环境温度、当前水温及表1的预设规则来调节主电子膨胀阀的开度。在开始检测排气温度<100℃,低排温主阀控制单元m1302就直接根据当前环境温度、当前水温及表1的预设规则调节所述主电子膨胀阀开度,确保更多制冷剂流体在高效罐内换热。4.所述控制器包含第四主阀控制模块m1400,用于根据所述第六温度传感器150采集的回气温度及所述第三温度传感器120采集的盘管温度对主电子膨胀阀的开度进行调节;所述第四主阀控制模块m1400包括:平均过热度计算单元m1401,用于在特定调节周期内,采集数次回气温度及盘管温度,根据公式sh=ts-tc计算过热度sh,其中,ts为回气温度,tc为盘管温度,然后计算上述过热度的平均值sh平均;主阀变化量计算单元m1402,用于根据过热度平均值sh平均、系数kp、目标过热度tsh及计算公式▽p=kp×(sh平均-tsh)计算主电子膨胀阀开度变化量▽p;主阀目标开度计算单元m1403,用于根据当前主电子膨胀阀开度pc,主电子膨胀阀开度变化量▽p及计算公式pt=pc+▽p计算主电子膨胀阀的目标开度pt;主阀目标开度控制单元m1404,用于根据所述所述主电子膨胀阀的目标开度pt,调节所述主电子膨胀阀的开度。需要说明的是,过热度是衡量制冷剂流体在换热器内盘管温度与其在压缩机吸气口附近的回气温度相比是否过高的指标。如果过热度过高,说明制冷剂流体的温度已经远远高于正常制热需要,有必要降下来以防止水温和排气温度过高,此时有必要开大主电子膨胀阀释放更多高温制冷剂流体。下面结合图6上述控制单元进行具体描述:设定初始开度pc为350步,所述主电子膨胀阀的开度范围为0步至500步。所述平均过热度计算单元m1401在30秒的调节周期内每隔5秒检测一次回气温度及盘管温度,并根据检测结果计算过热度,计算公式为:sh=ts-tc,其中,sh为过热度,ts为回气温度,tc为盘管温度,然后计算上述过热度的平均值sh平均。平均过热度反映调节周期内过热度的一般水平,避免过热度瞬间波动而无法反映实际情况。所述主阀变化量计算单元m1402根据所述平均过热度计算单元计算的过热度平均值sh平均、系数kp、目标过热度tsh及计算公式▽p=kp×(sh平均-tsh)计算主电子膨胀阀开度变化量▽p,kp按以下规则进行设定:当sh平均<=-1,意味着回气温度低于盘管温度,刚排出压缩机的制冷剂流体温度较高,主电子膨胀阀的开度调节幅度需较大以释放更多的高温制冷剂流体,此时kp=3。当-1<sh平均<=0,意味着回气温度略低于盘管温度,主电子膨胀阀的开度调节幅度可适当减小,此时kp=2。当sh平均>0,意味着回气温度高于盘管温度,意味着制冷剂流体不高,调节系数无需过大,此时kp=1。tsh是目标过热度,根据用户需要进行预设。比如,较低环境温度下,尤其是环境温度小于0℃时,盘管温度一般高于回气温度,此时过热度为负值,且环境温度越低,过热度的负值越大,目标过热度根据这一特点可以设定为负值,且随着环境温度升高而上升,以免主电子膨胀阀频繁调节。同一环境温度下,水温在33℃以下,制热需求更大,允许制冷剂流体温度更高,目标过热度可以相对高一些,水温升高至34℃至42℃时,达到了大部分人的水温需求,此时制冷剂流体无需过高,目标过热度可略为降低。当水温在43℃以上时,需要降低制冷剂流体温度,目标过热度应设定更低以触发主电子膨胀阀的调节。根据上述需要,可以根据表2来设定目标过热度(定开度水温值和环境温度值都有2℃回差,防止开度区间之间频繁切换):水温<33℃34℃≤水温≤42℃水温>43℃环境温度>30℃5℃4℃3.5℃28℃≤环境温度≤20℃3℃2℃1.5℃18℃≤环境温度≤15℃2℃1℃0.5℃13℃≤环境温度≤7℃1℃0℃-0.5℃5℃≤环境温度≤0℃0℃-1℃-1.5℃-2℃≤环境温度≤-7℃-1℃-2℃-2.5℃-9℃≤环境温度≤-15℃-2℃-3℃-3.5℃环境温度<-17℃-4℃-5℃-5.5℃表2主阀目标开度计算单元m1403根据当前主电子膨胀阀开度pc,主电子膨胀阀开度变化量▽p及计算公式pt=pc+▽p计算主电子膨胀阀的目标开度pt。当调节周期内的平均过热度sh平均高于目标过热度tsh后,此时▽p为正值,所述主阀目标开度控制单元m1404根据主阀目标开度计算单元m1403计算的主电子膨胀阀的目标开度pt开大所述主电子膨胀阀的开度,反之所述主阀目标开度控制单元m1404根据主阀目标开度计算单元m1403计算的主电子膨胀阀的目标开度pt减小所述主电子膨胀阀的开度。5.所述控制器包括第五主阀控制模块m1500,用于根据所述排气压力传感器90采集的排气压力、所述第五温度传感器140采集的环境温度及所述第二温度传感器110采集的水温对主电子膨胀阀的开度进行调节;所述第五主阀控制模块m1500包括:高排压主阀控制单元m1501,用于当排气压力大于或等于高排压预设值时,增大所述主电子膨胀阀的开度步数;低排压主阀控制单元m1502,用于当排气压力小于主阀控制压力预设值时,根据水温、环境温度及预设规则,对所述主电子膨胀阀进行调节。下面结合图7对上述控制单元具体描述:当排气压力大于等于42bar,所述高排压主阀控制单元m1501对所述主电子膨胀阀进行周期性pid控制来开大所述主电子膨胀阀,在排气压力降到预设值前,所述高排压主阀控制单元m1501将不断开大所述主电子膨胀阀的开度,直至最大开度,最大限度地降低排气压力,保护压缩机。当环境温度、水温变化导致表1的定开度换区间,或排气压力小于40bar时,退出pid控制,根据当前环境温度、当前水温及表1关系表格来调节所述主电子膨胀阀。当排气压力小于40bar,所述低排压主阀控制单元m1502根据当前环境温度、当前水温及表1关系表格来调节所述主电子膨胀阀。(二)所述控制器的辅助阀控制模块实施例1.所述控制器包括第一辅助阀控制模块m2100,用于根据所述第五温度传感器140采集的环境温度及所述第二温度传感器采集110的水温及预设规则对辅助电子膨胀阀的开度进行调节。对预设规则,需要说明的是,环境温度较低时,压缩机的压缩比例较高,排气温度随之较高,因此,所述辅助电子膨胀阀开度也较大以保证较多的“增焓”制冷剂流体注入压缩机中,进而降低压缩机排气温度。在同样的环境温度区间内,当水温升高至16℃至19℃的区间时,适当增加所述辅助电子膨胀阀的开度,让压缩机的压缩效能更高,释放更多制冷剂流体到高效罐换热,而当水温升至19℃以上的区间时,需要控制水温,故此时要适当减少所述辅助电子膨胀阀的开度。基于上述考虑,可以以表3作为预设规则:水温<16℃16℃≤水温≤19℃水温>19℃环境温度>15℃200步300步250步5℃≤环境温度≤15℃300步400步350步环境温度<5℃400步500步450步表3在表3的预设规则下,可以根据当前环境温度所在环境温度区间,以及当前水温所在水温区间确定当前的主电子膨胀阀的目标开度,比如,当前环境温度为20℃,当前水温为30℃,则第一辅助阀控制模块m2100将当前的主电子膨胀阀的目标开度调节为250步。2.所述控制器包括第二辅助阀控制模块m2200,用于根据所述第一温度传感器100采集的排气温度、所述第五温度传感器140采集的环境温度及所述第二温度传感器110采集的水温对辅助电子膨胀阀的开度进行调节;所述第二辅助阀控制模块m2200包括:高排温辅助阀控制单元m2201,用于当排气温度大于或等于降排气温度预设值时,增大所述辅助电子膨胀阀的开度步数;低排温辅助阀控制单元m2202,用于当排气温度小于降排气温度预设值时,根据水温、环境温度及预设规则,对所述辅助电子膨胀阀进行调节。下面结合图8对上述控制单元进行描述:当排气温度≥100℃,高排温辅助阀控制单元m2201对辅助电子膨胀阀的开度进行周期为10秒的pid控制,即每隔10秒对比当前检测的排气温度是否高于100℃,如果是,开大辅助电子膨胀阀一定步数的开度。如果排气温度<100℃,低排温辅助阀控制单元m2202根据当前环境温度、当前水温及表3的规则调节所述辅助电子膨胀阀的开度,以保证更多制冷剂流体在高效罐内换热。也就是说,当排气温度超过100℃,高排温辅助阀控制单元m2201会不断开大所述辅助电子膨胀阀的开度,直至最大开度,使尽可能多的“增焓”制冷剂流体注入到压缩机中,降低压缩机的排气温度,当排气温度降到80℃之下,退出pid控制,根据当前环境温度、当前水温及表3的规则调节所述辅助电子膨胀阀的开度。3.所述控制器包括第三辅助阀控制模块m2300,用于根据所述第一温度传感器100采集的排气温度、所述第四温度传感器130采集的出水温度、所述第七温度160传感器采集的中进温度、所述第八温度传感器170采集的中出温度对辅助电子膨胀阀的开度进行调节;所述第三辅助阀控制模块m2300包括:辅助阀过热度控制单元m2301,用于当排气温度小于第一排气预设值,根据排气温度、出水温度、中进温度、中出温度及预设规则计算过热度,判断过热度是否大于或等于目标过热度,如果是,加大所述辅助电子膨胀阀开度步数,反之减少所述辅助电子膨胀阀开度步数;辅助阀排温控制单元m2302,用于当排气温度大于或等于第一排气预设值,特定周期内记录若干排气温度,当排气温度大于或等于第二排气预设值,根据当前排气温度、记录的排气温度及预设规则加大所述辅助电子膨胀阀开度步数,当排气温度小于第二排气预设值,根据当前排气温度、记录的排气温度及预设规则减少所述辅助膨胀阀开度步数。下面结合图9对上述控制单元进行具体描述:当排气温度小于90℃,由辅助阀过热度控制单元m2301通过中出温度、中进温度计算第一过热度调节所述辅助电子膨胀阀的开度。第一过热度为为中出温度减去中进温度的值,当第一过热度大于5℃,说明压缩机内制冷剂流体的温度明显高于“增焓”制冷剂流体的温度,辅助阀过热度控制单元m2301每个调节周期加大所述辅助电子膨胀阀8步开度,以增加“增焓”制冷剂流体,进一步降低压缩机内制冷剂流体的温度。如果第一过热度小于-1℃,说明压缩机内制冷剂流体的温度明显低于“增焓”制冷剂流体温度,“增焓”制冷剂流体无法起到降温作用,故辅助阀过热度控制单元m2301每个调节周期减少所述辅助电子膨胀阀8步开度,减少“增焓”制冷剂流体不会影响降温效果,进而提高压缩机实际输出的制冷剂流体的流量。当排气温度小于60℃,或压缩机的中进温度传感器或中出温度传感器故障,还可由辅助阀过热度控制单元m2301根据排气温度减去出水温度来计算第二过热度来调节所述辅助电子膨胀阀。第二过热度是在排气温度较低能反映排气温度高于制热需要,在中进温度传感器或中出温度传感器出现故障时也能作为一个替代参数指标。当第二过热度大于25℃,说明排气温度高于正常制热的需要,辅助阀过热度控制单元m2301每个调节周期加大所述辅助电子膨胀阀8步开度,以释放更多高温制冷剂流体以降低排气温度,反之辅助阀过热度控制单元m2301每个调节周期减少所述辅助电子膨胀阀8步开度。当排气温度大于或等于90℃,由辅助阀排温控制单元m2302根据排气温度调节所述辅助电子膨胀阀开度。辅助阀排温控制单元m2302每个调节周期内记录三次排气温度,依次分别记为to1、to2、to3,如果排气温度大于95℃,说明排气温度过高,辅助阀排温控制单元m2302加大所述辅助膨胀阀8步开度,如果同时满足to1大于80℃且小于to2,说明排气温度正在上升,辅助阀排温控制单元m2302再加大所述辅助膨胀阀8步开度来进一步降温。当排气温度小于92℃,说明排气温度仍在可接受范围,辅助阀排温控制单元m2302减少所述辅助膨胀阀8步开度,如果同时满足to2大于50℃且小于to1,说明排气温度正在下降,辅助阀排温控制单元m2302再减少所述辅助膨胀阀8步开度。图10显示了本发明高稳定性热泵系统的第二实施例的结构示意图,与图1所显示的本发明第一实施例结构示意图不同的是,本发明第二实施例增加了四通阀190,所述四通阀设有第一接口191,第二接口192,第三接口193,第四接口194,所述压缩机的排气口11与四通阀第一接口191连接,四通阀第二接口192与高效罐20连接,蒸发器50与四通阀第三接口193连接,四通阀第四接口194与气液分离器60连接。四通阀50在热泵系统制热时第一接口191与第二接口192连通且第三接口193与第四接口194连通,此时制冷剂流体的流动路线与第一实施例的流动路线一致。四通阀在热泵系统制冷时第一接口191与第四接口194连通且四通阀第二接口192与第三接口193连通,此时制冷剂流体先流向蒸发器50,经主电子膨胀阀40、经济器30、高效罐20、气液分离器60后回到压缩机吸气口12,实现了制冷效果,无需改变热泵系统外部连接。进一步地,所述控制器还包括3个压缩机控制模块,分别是第一压缩机控制模块、第二压缩机控制模块及第三压缩机控制模块。下面对上述压缩机控制模块进行描述。1.所述控制器包括第一压缩机控制模块m3100,用于根据排气压力传感器90采集的排气压力控制压缩机停整;所述第一压缩机控制模块m3100包括:排压停整控制模块m3101,用于当排气压力符合排压停整预设条件,停整压缩机,排压启动控制模块m3102,用于在停整压缩机后,根据排气压力、特定时间内压缩机停整次数及预设规则控制压缩机的启动。下面通过两个实施例来对上述控制单元进行具体描述。第一个实施例是在高压情况下对压缩机进行停整保护:当排气压力大于等于42bar,排压停整控制模块m3101控制所述压缩机停整。压缩机停整后,当排气压力小于40bar,排压启动控制模块m3102判断60分钟内停整机次数是否达到2次,如果未达到,排压启动控制模块m3102控制压缩机自动启动,如果达到压缩机停整次数达到2次及以上,说明压缩机过于频繁停整,继续启动存在风险,此时即使排气压力小于40bar,排压启动控制模块m3102仍控制压缩机保持停整状态,由技术人员决定掉电重启还是作进一步检查维护。第二实施例是在低压情况下对压缩机进行停整控制。当排气压力小于等于0.5bar,说明制冷剂流体未达到高压要求,所述排压停整控制模块m3101控制压缩机停整,由技术人员检查。当排气压力大于等于1.5bar,所述排压启动控制模块m3102判断60分钟内停整机次数是否达到2次,如果未达到,控制压缩机启动,如果达到2次及以上,说明压缩机过于频繁停整,有必要作进一步检查,此时即使排气压力大于等于1.5bar,所述排压启动控制模块m3102仍控制压缩机保持停整状态,由技术人员作进一步检查维护。2.所述控制器包括第二压缩机控制模块m3200,用于根据所述第一温度传感器100的连接状态对压缩机进行停整控制;所述第二压缩机控制模块m3200包括:排温感应停整控制模块m3201,用于当第一温度传感器连接状态符合温感故障停整预设条件,停整压缩机;排温感应启动控制模块m3202,用于停整压缩机后,根据排气温度传感器连接状态、特定时间内压缩机停整次数及预设规则控制压缩机的启动。下面结合两个实施例对上述控制单元进行描述。第一个实施例是排气温度感应器短路停整机制:任意时刻检测到排气温度感应器短路的,所述排温感应停整控制模块m3201控制停整压缩机。排气温感感应器恢复正常后,排温感应启动控制模块m3202判断60分钟内停整机次数是否达到2次,如果未达到,排温感应启动控制模块m3202控制压缩机启动,如果压缩机停整次数达到2次及以上,说明压缩机过于频繁停整,有必要作进一步检查,此时即使排气温感感应器恢复正常,排温感应启动控制模块m3202仍控制压缩机保持停整状态,由技术人员作进一步检查。第二个实施例是排气温度感应器断开保护机制:任意时刻检测到排气温度感应器断开,所述排温感应停整控制模块m3201控制压缩机停整;当排气温感恢复正常,所述排温感应启动控制模块m3202判断60分钟内停整机次数是否达到2次,如果未达到,所述排温感应启动控制模块m3202控制压缩机启动,如果达到2次及以上,说明压缩机过于频繁停整,有必要作进一步检查,此时即使排气温感感应器恢复正常,所述排温感应启动控制模块m3202仍控制压缩机保持停整状态,由技术人员作进一步检查。3.所述控制器包括第三压缩机控制模块m3300,用于根据第一温度传感器100采集的排气温度控制压缩机停整;所述第三压缩机控制模块m3300包括:排温停整控制模块m3301,用于当排气温度符合高温保护停整预设条件,停整压缩机;排温启动控制模块m3302,用于在停整压缩机后,根据排气温度、特定时间内压缩机停整次数及预设规则控制压缩机的启动。下面结合一个实施例对上述控制单元进行描述:压缩机开启1分钟后,连续5秒检测压缩机排气温度,如果五次检测的排气温度均大于等于120℃,说明压缩机刚开机就处于异常高温状态,并非热泵系统运行时出现的常规高温情况,所述排温停整控制模块m3301控制压缩机停整。当压缩机的排气温度小于90℃,所述排温启动控制模块m3302判断60分钟内停整机次数是否达到2次,如果未达到,所述排温启动控制模块m3302控制压缩机启动,如果达到2次甚至更多,说明压缩机过于频繁停整,有必要作进一步检查,此时即使排气温度小于90℃,所述排温启动控制模块m3302仍控制压缩机保持停整状态,由技术人员作进一步检查。以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本
技术领域
的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。当前第1页12
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