空气能热泵膨胀阀组的控制方法和空气热泵系统

技术领域

本发明涉及热泵技术领域，尤其涉及一种空气能热泵膨胀阀组的控制方法和空气热泵系统。

背景技术

如图1所示，市面现有普通型空气能热泵，靠电驱动压缩机1，压缩机1制造出高压、低压系统环境，液态冷媒在低压蒸发器6中吸收空气中热量后蒸发成气态形式，气态冷媒经压缩机1压缩后成为高压高温状态。在冷凝器2中，高压高温的气态冷媒冷凝成液体同时把热量传递给水，水即被加热。液态冷媒经过主路4进入到经济器3中，然后再通过经济器3和主膨胀阀41进入到低压蒸发器6中吸收空气的热量。为了提升经济性，从经济器3的出口处取部分液态冷媒通过辅路5和辅膨胀阀51进入到经济器3中，利用主路4的液态冷媒对经过辅路5进入到液态冷媒进行加热，气化，气化后的冷媒直接进入到压缩机1中进行压缩。空气能热泵热水器靠电驱动，但不是用电直接加热热水，而是靠管道内外的温差实现加热热水，水电隔离，十分安全。在运行过程中无任何废气、废渣等污染物排放，绿色环保。

在较低的环境温度、较高的热水温度的工况时，由于此时制热量衰减比较严重，导致冷凝器2进出口的水温差较小，此时液态冷媒难以形成过冷液，液态冷媒中含有的气态冷媒会充满辅路5，从而导致辅路5取液困难，压缩机1的排气温度过高，导致报警停机，从而降低了制热效率。

因此，需要一种空气能热泵膨胀阀组的控制方法和空气热泵系统来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空气能热泵膨胀阀组的控制方法和空气热泵系统，能够保证辅路顺利取液，从而保证制热效率，防止出现报警停机。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

空气能热泵膨胀阀组的控制方法，包括如下步骤：

S1、实时采集环境温度和冷凝器的出水温度；

S2、当环境温度不高于-15℃且所述冷凝器的出水温度高于45℃时，视为主路过冷恶劣工况，进行下一步；

S3、采集经过经济器处主路流出的液态冷媒的出管温度，所述出水温度减去所述出管温度的差值为模糊辅路过冷度；

S4、判断所述模糊辅路过冷度，如果所述模糊辅路过冷度不高于第一设定温度值，则进入到步骤S5；如果所述模糊辅路过冷度高于所述第一设定温度值，同时不高于第二设定温度值，则进入到步骤S6；如果所述模糊辅路过冷度高于第二设定温度值，则进入到步骤S7；

S5、主膨胀阀按照第一设定步长减小开度，每个第一能调时长调节所述主膨胀阀一次，辅膨胀阀按排气过热度模式控制，然后返回步骤S4；

S6、所述主膨胀阀按照第一设定步长减小开度，每个第二能调时长调节所述主膨胀阀一次，所述辅膨胀阀按所述排气过热度模式控制，然后返回步骤S4；

S7、所述主膨胀阀进入过冷过热模糊控制模式，所述辅膨胀阀按所述排气过热度模式控制，然后返回步骤S4，直至结束。

进一步地，所述步骤S2中，如果不满足所述主路过冷恶劣工况，则所述主膨胀阀按吸气过热度模式控制，所述辅膨胀阀按所述排气过热度模式控制。

进一步地，所述吸气过热度模式控制为：设定目标吸气过热度SSHs，检测当前实际吸气过热度SSH，所述主膨胀阀每个第一能调周期的开度调节一次，每次调节步数＝当前步数+(SSH-SSHs)×K；其中，K：过热度偏差修正值。

进一步地，所述排气过热度模式控制为：设置目标排气过热度DSHs，检测当前排气过热度DSH，所述辅膨胀阀每个第二能调周期的开度调节一次，每次调节步数＝当前步数+(DSH-DSHs)。

进一步地，所述第二能调时长为所述第一能调时长的两倍。

进一步地，所述步骤S7中，所述过冷过热模糊控制模式为：所述主膨胀阀的开度每个第三能调周期打开2％，直到吸气过热度为第三设定温度值，所述主膨胀阀保持当前开度不变，所述第三设定温度值大于所述第一设定温度值，且小于所述第二设定温度值。

进一步地，所述第三能调周期的时长为所述第一能调时长的两倍。

进一步地，所述冷凝器的出水口处设置第一温度传感器。

进一步地，所述经济器处所述主路的液态冷媒流出口处设置第二温度传感器。

空气热泵系统，采用如上所述的空气能热泵膨胀阀组的控制方法进行控制。

本发明的有益效果：

本发明所提供的一种空气能热泵膨胀阀组的控制方法，实时采集环境温度和冷凝器的出水温度，当进入到主路过冷恶劣工况，根据冷凝器的出水温度减去经济器主路出管温度的差值获得模糊辅路过冷度，根据模糊辅路过冷度的数值判断要进行的相应控制，如果模糊辅路过冷度不高于第一设定温度值，主膨胀阀按照第一设定步长减小开度，每个第一能调时长调节所述主膨胀阀一次，辅膨胀阀按排气过热度模式控制；如果模糊辅路过冷度高于第一设定温度值，同时不高于第二设定温度值，主膨胀阀按照第一设定步长减小开度，每个第二能调时长调节主膨胀阀一次，辅膨胀阀按排气过热度模式控制；如果模糊辅路过冷度高于第二设定温度值，主膨胀阀进入过冷过热模糊控制模式，辅膨胀阀按所述排气过热度模式控制。通过采用上述控制策略，在主路过冷恶劣工况中出现主路过冷度较低时，通过关小主膨胀阀的开度，促使冷凝器冷媒出口的过冷度提高，使得部分液态冷媒通过辅路进入到经济器中，在经济器中气化后进入到压缩机中，有效保证辅路顺利获取液态冷媒，保证压缩机正常工作，从而保证制热效率，防止出现报警停机。

本发明所提供的一种空气热泵系统，采用如上所述的空气能热泵膨胀阀组的控制方法进行控制，能够保证辅路顺利取液，从而保证制热效率，防止出现报警停机。

附图说明

图1是空气热泵系统的示意图；

图2是本发明一种空气能热泵膨胀阀组的控制方法的流程图。

图中：

1、压缩机；2、冷凝器；21、第一温度传感器；22、第二温度传感器；3、经济器；4、主路；41、主膨胀阀；5、辅路；51、辅膨胀阀；6、低压蒸发器。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

空气热泵系统在较低的环境温度、较高的热水温度的工况时，由于此时制热量衰减比较严重，导致冷凝器进出口的冷媒温差较小，此时液态冷媒难以形成过冷液。

为了解决上述问题，能够保证辅路顺利取液，从而保证制热效率，防止出现报警停机，如图1-图2所示，本发明提供一种空气能热泵膨胀阀组的控制方法。空气能热泵膨胀阀组的控制方法包括如下步骤：

S1、实时采集环境温度和冷凝器2的出水温度；

S2、当环境温度不高于-15℃且冷凝器2的出水温度高于45℃时，视为主路过冷恶劣工况，进行下一步；

S3、采集经过经济器3处主路4流出的液态冷媒的出管温度，出水温度减去出管温度的差值为模糊辅路过冷度；

S4、判断模糊辅路过冷度，如果模糊辅路过冷度不高于第一设定温度值，则进入到步骤S5；如果模糊辅路过冷度高于第一设定温度值，同时不高于第二设定温度值，则进入到步骤S6；如果模糊辅路过冷度高于第二设定温度值，则进入到步骤S7；

S5、主膨胀阀41按照第一设定步长减小开度，每个第一能调时长调节主膨胀阀41一次，辅膨胀阀51按排气过热度模式控制，然后返回步骤S4；

S6、主膨胀阀41按照第一设定步长减小开度，每个第二能调时长调节主膨胀阀41一次，辅膨胀阀51按排气过热度模式控制，然后返回步骤S4；

S7、主膨胀阀41进入过冷过热模糊控制模式，辅膨胀阀51按排气过热度模式控制，然后返回步骤S4，直至结束。

通过采用上述控制策略，在主路过冷恶劣工况中出现主路4过冷度较低时，通过关小主膨胀阀41的开度，促使冷凝器冷媒出口的过冷度提高，使得部分液态冷媒通过辅路5进入到经济器3中，在经济器3中气化后进入到压缩机1中，有效保证辅路5顺利获取液态冷媒，保证压缩机1正常工作，从而保证制热效率，防止出现报警停机。

进一步地，步骤S2中，如果不满足主路过冷恶劣工况，则主膨胀阀41按吸气过热度模式控制，辅膨胀阀51按排气过热度模式控制。其中液态冷媒吸收环境热量后而提高了的温度叫做吸气过热度，吸气过热度＝吸气温度-低压蒸发器6的温度。排气过热度是压缩机1的排气管或冷凝器2的冷媒进口的温度与实际冷媒冷凝压力对应的饱和温度之间的温差。当空气热泵系统不处于主路过冷恶劣工况时，按照正常的控制方式进行控制即可，通过对主膨胀阀41和辅膨胀阀51的开度进行动态调整，保证空气热泵系统正常工作。

进一步地，吸气过热度模式控制为：设定目标吸气过热度SSHs，检测当前实际吸气过热度SSH，主膨胀阀41每个第一能调周期的开度调节一次，每次调节步数＝当前步数+(SSH-SSHs)×K；其中，K：过热度偏差修正值。在本实施例中，K的值默认为1，第一能调周期的时长为20s，在其他实施例中，也可以根据实际的需要设定K值以及第一能调周期的时长，在此不做过多限制。通过对主膨胀阀41的开度进行动态调整，能够保证空气热泵系统正常工作。

进一步地，排气过热度模式控制为：设置目标排气过热度DSHs，检测当前排气过热度DSH，辅膨胀阀51每个第二能调周期的开度调节一次，每次调节步数＝当前步数+(DSH-DSHs)。在本实施例中，第二能调周期的时长为10s。通过对辅膨胀阀51的开度进行动态调整，能够保证空气热泵系统正常工作。

进一步地，第二能调时长为第一能调时长的两倍。通过上述设计，在模糊辅路过冷度较低时，保证快速调节减小主膨胀阀41的开度，从而使得液态冷媒能够有效流入到辅路5中，在达到一定的调节效果后，延长调节的时长，从而降低主膨胀阀41开度调节的速度。

进一步地，步骤S7中，过冷过热模糊控制模式为：主膨胀阀41的开度每个第三能调周期打开2％，直到吸气过热度为第三设定温度值，主膨胀阀41保持当前开度不变，第三设定温度值大于第一设定温度值，且小于第二设定温度值。通过上述方式调节，能够使得主膨胀阀41处于较合适的开度，从而保证空气热泵系统正常工作。在本实施例中，第一设定温度值为5℃，第二设定温度值为10℃，第三设定温度值为8℃。

进一步地，第三能调周期的时长为第一能调时长的两倍。由于进入到过冷过热模糊控制模式需要对主膨胀阀41的开度进行微调，因此通过延长调整的第三能调周期时长，能够降低调节的速度，实现主膨胀阀41的精细调节。

进一步地，冷凝器2的出水口处设置第一温度传感器21。通过设置第一温度传感器21可以实时采集冷凝器2出水口处的温度。

进一步地，经济器3处主路4的液态冷媒流出口处设置第二温度传感器22。通过设置第二温度传感器22可以实时采集冷凝器2的液态冷媒流出口处的温度。

本实施例还提供了一种空气热泵系统，采用如上的空气能热泵膨胀阀组的控制方法进行控制，能够保证辅路5顺利取液，从而保证制热效率，防止出现报警停机。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。