專利名稱：一種熱泵空調(diào)系統(tǒng)及其蒸氣噴射控制裝置和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空氣源熱泵空調(diào)領(lǐng)域，尤其涉及到在室外超低溫工況下?lián)碛辛己弥茻嵝Ч臒岜每照{(diào)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，市場上銷售的普通空氣源熱泵空調(diào)，在室外低溫的工況下，制熱量衰減十分嚴(yán)重，甚至無法正常啟動運行，因此在我國北方寒冷地區(qū)，空氣源熱泵空調(diào)只能在過渡季節(jié)使用，一旦進(jìn)入寒冷的冬季空氣源熱泵空調(diào)幾乎無法滿足基本的供熱需求。眾所周知，我國北方傳統(tǒng)的集中供暖方式以燃煤、燃?xì)鉃橹?，而這些供暖方式在節(jié)能、環(huán)保、安全方面都無法達(dá)到社會發(fā)展的要求。所以需要開發(fā)一種超低溫?zé)岜每照{(diào)機(jī)組用來取代我國北方傳統(tǒng)的集中供暖方式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供一種能夠在室外超低溫工況下?lián)碛辛己弥茻嵝Ч臒岜每照{(diào)系統(tǒng)。
本發(fā)明還提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)對噴向熱泵空調(diào)壓縮機(jī)蒸氣噴射量控制的蒸氣噴射控制裝置。
另外，本發(fā)明還提供一種蒸氣噴射控制裝置的控制方法。
為了解決上述技術(shù)問題，通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)
一種熱泵空調(diào)系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)、四通閥、室內(nèi)外機(jī)換熱器、主節(jié)流裝置，各零部件通過管線連接，所述壓縮機(jī)具有一出氣口及兩個吸氣口，在所述主節(jié)流裝置前后引有一旁通管，接入所述壓縮機(jī)的第二吸氣口，所述空調(diào)系統(tǒng)包括一蒸氣噴射控制裝置，所述蒸氣噴射控制裝置包括至少三個傳感器及至少一電子膨脹閥，所述傳感器分別位于所述壓縮機(jī)一出氣口及所述兩個吸氣口，所述電子膨脹閥位于所述旁通管上。
所述系統(tǒng)中還在主節(jié)流裝置和室外換熱器之間接有一儲液器。
所述旁通管上設(shè)有一盤管。
所述盤管置于所述儲液器內(nèi)。
所述儲液器和室外換熱器之間接有一副冷卻盤管。
所述系統(tǒng)中，在主節(jié)流裝置和室外換熱器之間設(shè)有一輔助節(jié)流裝置。
所述傳感器為壓力傳感器或溫度傳感器。
一種蒸氣噴射控制裝置，應(yīng)用于一種熱泵空調(diào)系統(tǒng)，在所述系統(tǒng)之中，包括一具有兩吸氣口和一出氣口的壓縮機(jī)、四通閥、室內(nèi)外機(jī)換熱器、主節(jié)流裝置，各部件形成一個制冷制熱循環(huán)，在所述主節(jié)流裝置前后引有一旁通管，所述蒸氣噴射控制裝置包括至少三個傳感器及至少一電子膨脹閥，所述傳感器分別位于所述壓縮機(jī)一出氣口及所述兩個吸氣口，所述電子膨脹閥位于所述旁通管上。
一種蒸氣噴射控制裝置的控制方法，所述方法通過設(shè)置在所述壓縮機(jī)的吸氣口、出氣口的傳感器檢測進(jìn)出壓縮機(jī)氣體的狀態(tài)，根據(jù)所述進(jìn)出壓縮機(jī)氣體狀態(tài)的變化控制與第二吸氣口連接的電子膨脹閥的開度，從而控制所述蒸氣的噴射量。
所述傳感器為壓力傳感器，所述方法包括以下過程(1)所述壓力傳感器分別檢測壓縮機(jī)第一吸氣口、第二吸氣口及出氣口氣體的壓力，對應(yīng)為P低、P噴、P高；(2)根據(jù)壓力與溫度的關(guān)系，求得P低、P噴、P高對應(yīng)的溫度分別為T低、T噴、T高；(3)計算所述壓縮機(jī)運行過程中的中間壓力P中， 根據(jù)壓力與溫度的關(guān)系，求得對應(yīng)的溫度為T中；(4)計算從所述壓縮機(jī)第二吸氣口噴射出的壓力與壓縮機(jī)中間壓力的實際壓差對應(yīng)的溫差ΔT實際，ΔT實際＝T噴-T中；(5)所述電子膨脹閥的開度變化量N＝ΔT目標(biāo)-ΔT實際，其中，ΔT目標(biāo)為設(shè)定的目標(biāo)壓差對應(yīng)的溫差；(6)電子膨脹閥的實際開度為電子膨脹閥的原有開度與開度變化量N的和。
所述傳感器為溫度傳感器，所述方法包括以下過程(1)所述溫度傳感器分別檢測壓縮機(jī)第一吸氣口、第二吸氣口及出氣口氣體的溫度，對應(yīng)為T低、T噴、T高；(2)根據(jù)壓力與溫度的關(guān)系，求得T低、T噴、T高對應(yīng)的壓力分別為P低、P噴、P高；(3)計算所述壓縮機(jī)運行過程中的中間壓力P中， 根據(jù)壓力與溫度的關(guān)系，求得對應(yīng)的溫度為T中；
(4)計算從所述壓縮機(jī)第二吸氣口噴射出的壓力與壓縮機(jī)中間壓力的實際壓差對應(yīng)的溫差ΔT實際，ΔT實際＝T噴-T中；(5)所述電子膨脹閥的開度變化量N＝ΔT目標(biāo)-ΔT實際，其中，ΔT目標(biāo)為設(shè)定的目標(biāo)壓差對應(yīng)的溫差；(6)電子膨脹閥的實際開度為電子膨脹閥的原有開度與開度變化量N的和。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供一種能夠在室外超低溫工況下?lián)碛辛己弥茻嵝Ч臒岜每照{(diào)系統(tǒng)。采用蒸氣噴射系統(tǒng)控制壓縮機(jī)噴射中間壓力的制冷劑蒸氣，并通過噴射口(壓縮機(jī)第二吸氣口)的壓力控制對壓縮機(jī)噴射制冷劑量達(dá)到最佳值。在正常工況下與普通熱泵空調(diào)機(jī)組相同進(jìn)行制冷、制熱運行；當(dāng)室外環(huán)境溫度降低，制熱量衰減時，機(jī)組中蒸氣噴射系統(tǒng)發(fā)揮作用，對壓縮機(jī)噴射中間壓力的飽和制冷劑氣體，在壓縮機(jī)內(nèi)部實現(xiàn)雙級壓縮，提高機(jī)組在室外低溫工況下的制熱量和能效比。同時，系統(tǒng)中壓縮機(jī)壓縮比和機(jī)組的排氣溫度都在合理的范圍內(nèi)，穩(wěn)定、可靠；機(jī)組采用智能化霜模式，通過系統(tǒng)高壓控制機(jī)組是否進(jìn)入化霜運行，可以做到“無霜不化”的地步。
本發(fā)明應(yīng)用于熱泵空調(diào)機(jī)組中，通過檢測壓縮機(jī)噴射口壓力準(zhǔn)確控制制冷劑噴射量，提高機(jī)組在室外低溫工況下的制熱效果和能效比；使機(jī)組化霜次數(shù)和時間大大減少，機(jī)組運行制熱效果更高，更加節(jié)能；精確控制電子膨脹閥開度，使室內(nèi)溫度波動幅度降低，室內(nèi)舒適件增強(qiáng)。


圖1是熱泵空調(diào)系統(tǒng)實施例一的原理示意圖；圖2是熱泵空調(diào)系統(tǒng)制熱運行壓焓圖；圖3是熱泵空調(diào)系統(tǒng)實施例三的原理示意圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
實施例一請參閱圖1，圖1中虛線框內(nèi)部分表示熱泵空調(diào)系統(tǒng)，圖中帶箭頭的實線表示熱泵空調(diào)系統(tǒng)制熱時制冷劑的流向。一種熱泵空調(diào)系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)11、氣液分離器12、四通閥13、室內(nèi)機(jī)換熱器19、室外機(jī)換熱器14、副冷卻盤管16、儲液器17、主節(jié)流裝置15A、輔助節(jié)流裝置15，各個零部件之間通過銅管連接在一起組成一個制冷制熱循環(huán)。其中，壓縮機(jī)11包括一出氣口113及第一吸氣口111、第二吸氣口112兩個吸氣口。壓縮機(jī)11為噴氣增焓數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)，主節(jié)流裝置15A為一電子膨脹閥。
所述系統(tǒng)還包括一從主節(jié)流裝置15A后引出，連入壓縮機(jī)11第二吸氣口112的旁通管，在所述旁通管上連有一盤管18，所述盤管18置于所述儲液器17內(nèi)。
所述系統(tǒng)還包括一蒸氣噴射控制裝置，所述蒸氣噴射控制裝置包括三個壓力傳感器及一電子膨脹閥21，三個壓力傳感器分別為低壓傳感器201、高壓傳感器202、噴射壓力傳感器203。高壓傳感器202置于壓縮機(jī)11的出氣口113，低壓傳感器201置于壓縮機(jī)11的第一吸氣口111，噴射壓力傳感器203置于壓縮機(jī)11的第二吸氣口112，電子膨脹閥21設(shè)置于所述旁通管上。在熱泵空調(diào)系統(tǒng)處理制熱狀態(tài)時，從室內(nèi)機(jī)換熱器19流出的制冷劑分為兩路，一部分經(jīng)過所述旁通管上的電子膨脹閥21及置于儲液器17內(nèi)的盤管18，然后被壓縮機(jī)11的第二吸氣口112吸入；另一部分制冷劑則直接進(jìn)入儲液器，經(jīng)過室外機(jī)副冷卻盤管16及輔助節(jié)流裝置15進(jìn)入室外機(jī)換熱器14。
蒸氣噴射控制裝置的工作原理為通過設(shè)置在壓縮機(jī)的吸氣口、出氣口的壓力傳感器檢測進(jìn)出壓縮機(jī)氣體的壓力，根據(jù)進(jìn)出壓縮機(jī)氣體壓力的變化控制與第二吸氣口連接的電子膨脹閥的開度，從而控制蒸氣的噴射量。具體包括以下過程(1)壓力傳感器分別檢測壓縮機(jī)第一吸氣口、第二吸氣口及出氣口氣體的壓力，對應(yīng)為P低、P噴、P高；(2)根據(jù)壓力與溫度的關(guān)系，求得P低、P噴、P高對應(yīng)的溫度分別為T低、T噴、T高；(3)計算壓縮機(jī)運行過程中的中間壓力P中， 根據(jù)壓力與溫度的關(guān)系，求得對應(yīng)的溫度為T中；(4)計算從壓縮機(jī)第二吸氣口噴射出的壓力與壓縮機(jī)中間壓力的實際壓差對應(yīng)的溫差ΔT實際，ΔT實際＝T噴-T中；(5)電子膨脹閥的開度變化量N＝ΔT目標(biāo)-ΔT實際，其中，ΔT目標(biāo)為設(shè)定的目標(biāo)壓差對應(yīng)的溫差；(6)電子膨脹閥的實際開度為電子膨脹閥的原有開度與開度變化量N的和。
下面通過圖2介紹熱泵空調(diào)系統(tǒng)的工作過程，圖1中的1-9是與圖2對應(yīng)的狀態(tài)點。系統(tǒng)在室外低溫工況下制熱運行時，壓縮機(jī)把從室外機(jī)換熱器蒸發(fā)出來的低溫低壓的制冷劑氣體(狀態(tài)點1)壓縮到中間壓力的狀態(tài)點2，在壓縮機(jī)的渦旋盤內(nèi)與從壓縮機(jī)第二吸氣口吸入的中間壓力的氣體(狀態(tài)點9)混合到狀態(tài)點10，然后繼續(xù)被壓縮機(jī)壓縮為高溫高壓的氣體(狀態(tài)點3)；高溫高壓的制冷劑氣體在室內(nèi)機(jī)換熱器內(nèi)被冷卻冷凝為高溫高壓的制冷劑液體(狀態(tài)點4)，高壓液體被室內(nèi)機(jī)電子膨脹閥15A節(jié)流降壓為氣液混合物(狀態(tài)點5)；此時制冷劑分為兩路，一部分經(jīng)過電子膨脹閥節(jié)流為中間壓力制冷劑氣液混合物進(jìn)入儲液器內(nèi)的盤管，吸收盤管外制冷劑熱量蒸發(fā)為中間壓力飽和蒸氣(狀態(tài)點9)被壓縮機(jī)第二吸氣口吸入，另一部分制冷劑則直接進(jìn)入儲液器外殼與盤管之間的容器內(nèi)，與盤管內(nèi)的制冷劑進(jìn)行熱交換放出熱量并經(jīng)過室外機(jī)副冷卻盤管被冷凝為過冷液體(狀態(tài)點6)；過冷液體被室外機(jī)電子膨脹閥節(jié)流到狀態(tài)點7，然后進(jìn)入室外機(jī)換熱器蒸發(fā)到狀態(tài)點1被壓縮機(jī)吸氣口吸入，完成一個制熱循環(huán)。
整個熱泵空調(diào)系統(tǒng)的工作原理為在正常工況下與普通熱泵空調(diào)機(jī)組相同進(jìn)行制冷、制熱運行；當(dāng)室外環(huán)境溫度降低，制熱量衰減時，機(jī)組中蒸氣噴射控制裝置發(fā)揮作用，對壓縮機(jī)噴射中間壓力的飽和制冷劑氣體，在壓縮機(jī)內(nèi)部實現(xiàn)雙級壓縮，提高機(jī)組在室外低溫工況下的制熱量和能效比。同時，系統(tǒng)中壓縮機(jī)壓縮比和機(jī)組的排氣溫度都在合理的范圍內(nèi)，機(jī)組運行的可靠性經(jīng)過大量的實驗驗證穩(wěn)定可靠；機(jī)組采用智能化霜模式，通過系統(tǒng)高壓控制機(jī)組是否進(jìn)入化霜運行，可以做到“無霜不化”的地步。
實施例二本實施例與實施例一的區(qū)別在于本實施例中的蒸氣噴射控制裝置采用的傳感器為溫度傳感器，采用溫度傳感器的蒸氣噴射控制裝置的工作原理為通過設(shè)置在壓縮機(jī)的吸氣口、出氣口的溫度傳感器檢測進(jìn)出壓縮機(jī)氣體的溫度，根據(jù)進(jìn)出壓縮機(jī)氣體溫度的變化控制與第二吸氣口連接的電子膨脹閥的開度，從而控制蒸氣的噴射量。具體包括以下過程(1)溫度傳感器分別檢測壓縮機(jī)第一吸氣口、第二吸氣口及出氣口氣體的溫度，對應(yīng)為T低、T噴、T高；(2)根據(jù)壓力與溫度的關(guān)系，求得T低、T噴、T高對應(yīng)的壓力分別為P低、P噴、P高；(3)計算壓縮機(jī)運行過程中的中間壓力P中， 根據(jù)壓力與溫度的關(guān)系，求得對應(yīng)的溫度為T中；(4)計算從壓縮機(jī)第二吸氣口噴射出的壓力與壓縮機(jī)中間壓力的實際壓差對應(yīng)的溫差ΔT實際，ΔT實際＝T噴-T中；(5)電子膨脹閥的開度變化量N＝ΔT目標(biāo)-ΔT實際，其中，ΔT目標(biāo)為設(shè)定的目標(biāo)壓差對應(yīng)的溫差；(6)電子膨脹閥的實際開度為電子膨脹閥的原有開度與開度變化量N的和。
實施例三如圖3所示，本實施例與實施例一的區(qū)別在于，本實施例系統(tǒng)中沒有設(shè)置副冷卻盤管16、儲液器17，在旁通管上也沒有盤管18。另外，所述旁通管可以直接從室內(nèi)機(jī)換熱器的出口引出。
以上實施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案。如節(jié)流裝置電子膨脹閥可以用普通毛細(xì)管代替，室內(nèi)機(jī)可以只是一臺；另外，所述旁通管可以直接從室內(nèi)機(jī)換熱器的出口引出。因此，不脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或局部替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種熱泵空調(diào)系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)、四通閥、室內(nèi)外機(jī)換熱器、主節(jié)流裝置，各零部件通過管線連接，所述壓縮機(jī)具有一出氣口及兩個吸氣口，在所述主節(jié)流裝置前后引有一旁通管，接入所述壓縮機(jī)的第二吸氣口，其特征在于，所述空調(diào)系統(tǒng)包括一蒸氣噴射控制裝置，所述蒸氣噴射控制裝置包括至少三個傳感器及至少一電子膨脹閥，所述傳感器分別位于所述壓縮機(jī)一出氣口及所述兩個吸氣口，所述電子膨脹閥位于所述旁通管上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)中還在主節(jié)流裝置和室外換熱器之間接有一儲液器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述旁通管上設(shè)有一盤管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述盤管置于所述儲液器內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述儲液器和室外換熱器之間接有一副冷卻盤管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)中，在主節(jié)流裝置和室外換熱器之間設(shè)有一輔助節(jié)流裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器為壓力傳感器或溫度傳感器。
8.一種蒸氣噴射控制裝置，應(yīng)用于一種熱泵空調(diào)系統(tǒng)，在所述系統(tǒng)之中，包括一具有兩吸氣口和一出氣口的壓縮機(jī)、四通閥、室內(nèi)外機(jī)換熱器、主節(jié)流裝置，各部件形成一個制冷制熱循環(huán)，在所述主節(jié)流裝置前后引有一旁通管，其特征在于，所述蒸氣噴射控制裝置包括至少三個傳感器及至少一電子膨脹閥，所述傳感器分別位于所述壓縮機(jī)一出氣口及所述兩個吸氣口，所述電子膨脹閥位于所述旁通管上。
9.一種權(quán)利要求1至8中任意一個所述蒸氣噴射控制裝置的控制方法，其特征在于，所述方法通過設(shè)置在所述壓縮機(jī)的吸氣口、出氣口的傳感器檢測進(jìn)出壓縮機(jī)氣體的狀態(tài)，根據(jù)所述進(jìn)出壓縮機(jī)氣體狀態(tài)的變化控制與第二吸氣口連接的電子膨脹閥的開度，從而控制所述蒸氣的噴射量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蒸氣噴射方法，其特征在于，所述傳感器為壓力傳感器，所述方法包括以下過程(1)所述壓力傳感器分別檢測壓縮機(jī)第一吸氣口、第二吸氣口及出氣口氣體的壓力，對應(yīng)為P低、P噴、P高；(2)根據(jù)壓力與溫度的關(guān)系，求得P低、P噴、P高對應(yīng)的溫度分別為T低、T噴、T高；(3)計算所述壓縮機(jī)運行過程中的中間壓力P中， 根據(jù)壓力與溫度的關(guān)系，求得對應(yīng)的溫度為T中；(4)計算從所述壓縮機(jī)第二吸氣口噴射出的壓力與壓縮機(jī)中間壓力的實際壓差對應(yīng)的溫差ΔT實際，ΔT實際＝T噴-T中；(5)所述電子膨脹閥的開度變化量N＝ΔT目標(biāo)-ΔT實際，其中，ΔT目標(biāo)為設(shè)定的目標(biāo)壓差對應(yīng)的溫差；(6)電子膨脹閥的實際開度為電子膨脹閥的原有開度與開度變化量N的和。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蒸氣噴射方法，其特征在于，所述傳感器為溫度傳感器，所述方法包括以下過程(1)所述溫度傳感器分別檢測壓縮機(jī)第一吸氣口、第二吸氣口及出氣口氣體的溫度，對應(yīng)為T低、T噴、T高；(2)根據(jù)壓力與溫度的關(guān)系，求得T低、T噴、T高對應(yīng)的壓力分別為P低、P噴、P高；(3)計算所述壓縮機(jī)運行過程中的中間壓力P中， 根據(jù)壓力與溫度的關(guān)系，求得對應(yīng)的溫度為T中；(4)計算從所述壓縮機(jī)第二吸氣口噴射出的壓力與壓縮機(jī)中間壓力的實際壓差對應(yīng)的溫差ΔT實際，ΔT實際＝T噴-T中；(5)所述電子膨脹閥的開度變化量N＝ΔT目標(biāo)-ΔT實際，其中，ΔT目標(biāo)為設(shè)定的目標(biāo)壓差對應(yīng)的溫差；(6)電子膨脹閥的實際開度為電子膨脹閥的原有開度與開度變化量N的和。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能夠在室外超低溫工況下?lián)碛辛己弥茻嵝Ч臒岜每照{(diào)系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)、四通閥、室內(nèi)外機(jī)換熱器、主節(jié)流裝置，各零部件通過管線連接，壓縮機(jī)具有一出氣口及兩個吸氣口，在主節(jié)流裝置前后引有一旁通管，接入壓縮機(jī)的第二吸氣口，空調(diào)系統(tǒng)包括一蒸氣噴射控制裝置，蒸氣噴射控制裝置包括至少三個傳感器及至少一電子膨脹閥，傳感器分別位于壓縮機(jī)一出氣口及兩個吸氣口，電子膨脹閥位于旁通管上。本發(fā)明通過檢測壓縮機(jī)噴射口壓力準(zhǔn)確控制制冷劑噴射量，提高機(jī)組在室外低溫工況下的制熱效果和能效比；精確控制電子膨脹閥開度，使室內(nèi)溫度波動幅度降低，室內(nèi)舒適性增強(qiáng)。
文檔編號F25B49/02GK1828186SQ20061003494
公開日2006年9月6日 申請日期2006年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月11日
發(fā)明者蘇玉海, 劉桂平, 孫常權(quán) 申請人:珠海格力電器股份有限公司