本發(fā)明涉及熱泵，特別是涉及一種蒸發(fā)能力自適應(yīng)的熱泵系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、水源熱泵熱水器可以用于住宅和商業(yè)建筑的熱水供應(yīng)。它們能夠提供穩(wěn)定的溫度，并且由于水源的溫度相對(duì)穩(wěn)定，使得熱泵運(yùn)行更加可靠和高效。其工作原理是冷媒吸收流經(jīng)蒸發(fā)器水的熱量，經(jīng)壓縮機(jī)提高溫度后向儲(chǔ)熱水箱釋放熱量。

2、目前，蒸發(fā)器在工作過(guò)程中，可以從多種低溫介質(zhì)中吸收熱量，其中如wo2022267814a1提出了一種耦合熱泵熱水器的溫控系統(tǒng)，通過(guò)將蒸發(fā)器耦合至室內(nèi)采暖系統(tǒng)的回水管上，蒸發(fā)器內(nèi)的冷媒吸收流經(jīng)的循環(huán)水的熱量，冷媒吸熱由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，然后經(jīng)壓縮機(jī)作用后轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷馗邏旱臍鈶B(tài)，隨后流經(jīng)水箱換熱器對(duì)水箱內(nèi)的水進(jìn)行加熱，從而提供生活熱水。然而采用該溫控系統(tǒng)，由于室內(nèi)采暖系統(tǒng)中的用戶應(yīng)用末端差異較大，包括房屋面積不同以及用戶末端換熱器組的數(shù)量和種類不同(如地暖、暖氣片、風(fēng)盤等)，導(dǎo)致室內(nèi)采暖系統(tǒng)回水管內(nèi)的循環(huán)水溫度和流量會(huì)發(fā)生劇烈變化。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，在傳統(tǒng)的水源熱泵熱水器系統(tǒng)中，通常在容積固定的蒸發(fā)器基礎(chǔ)上采用單一的膨脹閥控制冷媒流入蒸發(fā)器的流量，這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但存在一定的局限性。單一膨脹閥以及容積固定的蒸發(fā)器可能不足以根據(jù)實(shí)際的熱負(fù)荷動(dòng)態(tài)調(diào)整蒸發(fā)器的能力，影響壓縮機(jī)的穩(wěn)定性和壽命，因此，急需對(duì)蒸發(fā)器進(jìn)行優(yōu)化并就其提出對(duì)應(yīng)的控制方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷或不足，提供一種蒸發(fā)能力自適應(yīng)的熱泵系統(tǒng)。

2、一種蒸發(fā)能力自適應(yīng)的熱泵系統(tǒng)，包括由冷媒循環(huán)管路連接的壓縮機(jī)、冷凝器、并聯(lián)設(shè)置的第一電子膨脹閥和第二電子膨脹閥、蒸發(fā)面積可調(diào)的蒸發(fā)器，其中第一電子膨脹閥控制流經(jīng)蒸發(fā)面積較大的冷媒的流量，第二電子膨脹閥控制蒸發(fā)面積較小的冷媒流量，還包括壓力檢測(cè)模塊、溫度檢測(cè)模塊、開關(guān)模塊，及與壓縮機(jī)、第一電子膨脹閥、第二電子膨脹閥、壓力檢測(cè)模塊、溫度檢測(cè)模塊、開關(guān)模塊通訊連接的控制器，其特征在于，控制器通過(guò)下述方式進(jìn)行熱泵系統(tǒng)的蒸發(fā)能力自適應(yīng)控制：

3、獲取當(dāng)前時(shí)刻循環(huán)水回水溫度ti：若當(dāng)前時(shí)刻循環(huán)水回水溫度ti大于蒸發(fā)溫度tz，，則啟動(dòng)第二電子膨脹閥；其他情況，啟動(dòng)第一電子膨脹；

4、系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的回氣溫度ts與蒸發(fā)溫度tz計(jì)算回氣過(guò)熱度δts，并基于回氣過(guò)熱度δts調(diào)節(jié)所啟動(dòng)的電子膨脹閥的開度，持續(xù)獲取下一時(shí)刻循環(huán)水回水溫度ti。

5、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提出的蒸發(fā)能力自適應(yīng)的熱泵系統(tǒng)，可以根據(jù)實(shí)際的熱負(fù)荷動(dòng)態(tài)調(diào)整蒸發(fā)器的能力，解決了由于過(guò)熱蒸汽進(jìn)入壓縮機(jī)導(dǎo)致壓縮機(jī)部件的加速磨損，以及液態(tài)或濕蒸汽進(jìn)入壓縮機(jī)導(dǎo)致液擊現(xiàn)象發(fā)生的問(wèn)題，保護(hù)壓縮機(jī)，提高熱泵系統(tǒng)的能效，并延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

6、具體地，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的回氣溫度ts與蒸發(fā)溫度tz計(jì)算回氣過(guò)熱度δts，判斷當(dāng)前時(shí)刻回氣過(guò)熱度δts與目標(biāo)過(guò)熱度δts-set的關(guān)系：

7、如當(dāng)前時(shí)刻回氣過(guò)熱度δts大于目標(biāo)過(guò)熱度δts-set，則增加電子膨脹閥的開度；

8、如當(dāng)前時(shí)刻回氣過(guò)熱度δts等于目標(biāo)過(guò)熱度δts-set，則保持電子膨脹閥的開度不變；

9、如當(dāng)前時(shí)刻回氣過(guò)熱度δts小于目標(biāo)過(guò)熱度δts-set，則減少電子膨脹閥的開度。

10、進(jìn)一步地，當(dāng)啟動(dòng)第二電子膨脹閥時(shí)，獲取第二電子膨脹閥的開度，若其開度滿足小于等于最小允許開度并保持10s以上，關(guān)閉第二電子膨脹閥，啟動(dòng)第一電子膨脹閥。

11、進(jìn)一步地，當(dāng)啟動(dòng)第一電子膨脹閥時(shí)，獲取第一電子膨脹閥的開度，若其開度滿足大于等于最大允許開度并保持10s以上，關(guān)閉第一電子膨脹閥，啟動(dòng)第二電子膨脹閥。

12、進(jìn)一步地，還包括，系統(tǒng)的啟動(dòng)控制方法：獲取當(dāng)前時(shí)刻水箱實(shí)際溫度tt、靶式水流開關(guān)的狀態(tài)、當(dāng)前時(shí)刻循環(huán)水回水溫度ti、壓縮機(jī)的停機(jī)時(shí)間，若滿足：當(dāng)前時(shí)刻水箱實(shí)際溫度tt小于等于水箱設(shè)定溫度tt-set與啟停溫差δtqt之間的差值、且靶式水流開關(guān)的狀態(tài)開啟、且當(dāng)前時(shí)刻循環(huán)水回水溫度ti大于最低回水溫度ti-low，且壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)間大于3分鐘，啟動(dòng)系統(tǒng)。

13、進(jìn)一步地，還包括，基于排氣過(guò)熱度控制電子膨脹閥的開度：根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的實(shí)際排氣溫度tp與冷凝溫度tl計(jì)算排氣過(guò)熱度δtp，判斷當(dāng)前時(shí)刻排氣過(guò)熱度δtp是否大于允許開閥溫差δtk，若滿足當(dāng)前時(shí)刻排氣過(guò)熱度δtp大于允許開閥溫差δtk，獲取當(dāng)前時(shí)刻電子膨脹閥的開度，判斷當(dāng)前時(shí)刻電子膨脹閥的開度是否大于最大允許開度：

14、如當(dāng)前時(shí)刻電子膨脹閥的開度＝最大允許開度，則電子膨脹閥保持當(dāng)前開度不變；

15、如當(dāng)前時(shí)刻電子膨脹閥的開度＜最大允許開度，則電子膨脹閥按特定周期、特定增幅增加開度；

16、其他情況，電子膨脹閥開度保持不變。

17、具體地，水箱設(shè)定溫度tt-set為55℃；啟停溫差δtqt為5℃；最低回水溫度ti-low為7℃；允許開閥溫差δtk為25℃；目標(biāo)過(guò)熱度δts-set為3℃。

18、具體地，蒸發(fā)器包括冷媒流經(jīng)的冷媒管路以及室內(nèi)采暖系統(tǒng)回水管內(nèi)的循環(huán)水流經(jīng)的循環(huán)水管路，蒸發(fā)器耦合至室內(nèi)采暖系統(tǒng)內(nèi)的流經(jīng)用戶末端換熱器的回水管上，回水管的循環(huán)水通過(guò)循環(huán)水管路與冷媒管路內(nèi)的冷媒換熱。

19、進(jìn)一步地，冷媒管路兩端設(shè)置有第一進(jìn)口以及第一出口，冷媒管路的中部設(shè)置有第二進(jìn)口，循環(huán)水管路兩端設(shè)置有第三進(jìn)口以及第二出口；第一電子膨脹閥通過(guò)第一進(jìn)口與冷媒管路相連，第二電子膨脹閥通過(guò)第二進(jìn)口與冷媒管路相連；壓縮機(jī)通過(guò)第一出口與冷媒管路相連。

20、為了更好地理解和實(shí)施，下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。

技術(shù)特征：

1.一種蒸發(fā)能力自適應(yīng)的熱泵系統(tǒng)，包括由冷媒循環(huán)管路連接的壓縮機(jī)、冷凝器、并聯(lián)設(shè)置的第一電子膨脹閥和第二電子膨脹閥、蒸發(fā)面積可調(diào)的蒸發(fā)器，其中第一電子膨脹閥控制流經(jīng)蒸發(fā)面積較大的冷媒的流量，第二電子膨脹閥控制蒸發(fā)面積較小的冷媒流量，還包括壓力檢測(cè)模塊、溫度檢測(cè)模塊、開關(guān)模塊，及與壓縮機(jī)、第一電子膨脹閥、第二電子膨脹閥、壓力檢測(cè)模塊、溫度檢測(cè)模塊、開關(guān)模塊通訊連接的控制器，其特征在于，控制器通過(guò)下述方式進(jìn)行熱泵系統(tǒng)的蒸發(fā)能力自適應(yīng)控制：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)能力自適應(yīng)的熱泵系統(tǒng)，其特征在于：根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的回氣溫度ts與蒸發(fā)溫度tz計(jì)算回氣過(guò)熱度δts，判斷當(dāng)前時(shí)刻回氣過(guò)熱度δts與目標(biāo)過(guò)熱度δts-set的關(guān)系：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蒸發(fā)能力自適應(yīng)的熱泵系統(tǒng)，其特征在于：還包括，當(dāng)啟動(dòng)第二電子膨脹閥時(shí)，獲取第二電子膨脹閥的開度，若其開度滿足小于等于最小允許開度并保持10s以上，關(guān)閉第二電子膨脹閥，啟動(dòng)第一電子膨脹閥。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蒸發(fā)能力自適應(yīng)的熱泵系統(tǒng)，其特征在于：還包括，當(dāng)啟動(dòng)第一電子膨脹閥時(shí)，獲取第一電子膨脹閥的開度，若其開度滿足大于等于最大允許開度并保持10s以上，關(guān)閉第一電子膨脹閥，啟動(dòng)第二電子膨脹閥。

5.根據(jù)權(quán)利要求3、4所述的蒸發(fā)能力自適應(yīng)的熱泵系統(tǒng)，其特征在于：還包括，系統(tǒng)的啟動(dòng)控制方法：獲取當(dāng)前時(shí)刻水箱實(shí)際溫度tt、靶式水流開關(guān)的狀態(tài)、當(dāng)前時(shí)刻循環(huán)水回水溫度ti及壓縮機(jī)的停機(jī)時(shí)間，若滿足：當(dāng)前時(shí)刻水箱實(shí)際溫度tt小于等于水箱設(shè)定溫度tt-set與啟停溫差δtqt之間的差值、且靶式水流開關(guān)的狀態(tài)開啟、且當(dāng)前時(shí)刻循環(huán)水回水溫度ti大于最低回水溫度ti-low，且壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)間大于3分鐘，啟動(dòng)系統(tǒng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蒸發(fā)能力自適應(yīng)的熱泵系統(tǒng)，其特征在于：還包括，基于排氣過(guò)熱度控制電子膨脹閥的開度：根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的實(shí)際排氣溫度tp與冷凝溫度tl計(jì)算排氣過(guò)熱度δtp，判斷當(dāng)前時(shí)刻排氣過(guò)熱度δtp是否大于允許開閥溫差δtk，若滿足當(dāng)前時(shí)刻排氣過(guò)熱度δtp大于允許開閥溫差δtk，獲取當(dāng)前時(shí)刻電子膨脹閥的開度，判斷當(dāng)前時(shí)刻電子膨脹閥的開度是否大于最大允許開度：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的蒸發(fā)能力自適應(yīng)的熱泵系統(tǒng)，其特征在于：水箱設(shè)定溫度tt-set為55℃；啟停溫差δtqt為5℃；最低回水溫度ti-low為7℃；允許開閥溫差δtk為25℃；目標(biāo)過(guò)熱度δts-set為3℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)能力自適應(yīng)的熱泵系統(tǒng)，其特征在于：蒸發(fā)器包括冷媒流經(jīng)的冷媒管路以及室內(nèi)采暖系統(tǒng)回水管內(nèi)的循環(huán)水流經(jīng)的循環(huán)水管路，蒸發(fā)器耦合至室內(nèi)采暖系統(tǒng)內(nèi)的流經(jīng)用戶末端換熱器的回水管上，回水管的循環(huán)水通過(guò)循環(huán)水管路與冷媒管路內(nèi)的冷媒換熱。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的蒸發(fā)能力自適應(yīng)的熱泵系統(tǒng)，其特征在于：還包括，冷媒管路兩端設(shè)置有第一進(jìn)口以及第一出口，冷媒管路的中部設(shè)置有第二進(jìn)口，循環(huán)水管路兩端設(shè)置有第三進(jìn)口以及第二出口。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蒸發(fā)能力自適應(yīng)的熱泵系統(tǒng)，其特征在于：第一電子膨脹閥通過(guò)第一進(jìn)口與冷媒管路相連，第二電子膨脹閥通過(guò)第二進(jìn)口與冷媒管路相連；壓縮機(jī)通過(guò)第一出口與冷媒管路相連，回水管的循環(huán)水先后通過(guò)第三進(jìn)口以及第二出口流經(jīng)蒸發(fā)器內(nèi)的循環(huán)水管路。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種蒸發(fā)能力自適應(yīng)的熱泵系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控蒸發(fā)器的熱負(fù)荷需求動(dòng)態(tài)調(diào)整蒸發(fā)面積和冷媒流量，以適應(yīng)不同的熱負(fù)荷需求，從而保護(hù)壓縮機(jī)免受過(guò)熱或液擊損害。具體包括根據(jù)熱負(fù)荷需求確定與熱泵系統(tǒng)連接的電子膨脹閥，設(shè)置初始開度，并利用回氣過(guò)熱度等參數(shù)調(diào)節(jié)電子膨脹閥的開度以控制冷媒流量；系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)控循環(huán)水回水溫度，以重新確定所需的電子膨脹閥，并通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整蒸發(fā)面積和冷媒流量來(lái)適應(yīng)熱負(fù)荷需求的變化，確保壓縮機(jī)安全運(yùn)行；同時(shí)同步實(shí)時(shí)監(jiān)控排氣過(guò)熱度ΔT<subgt;p</subgt;，防止排氣過(guò)熱度ΔT<subgt;p</subgt;過(guò)高會(huì)對(duì)熱泵系統(tǒng)產(chǎn)生一系列負(fù)面影響，確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

技術(shù)研發(fā)人員：袁德平,李玉權(quán),魯益軍,童風(fēng)喜
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中山市愛(ài)美泰電器有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9