一种热泵空调系统及其运行方法与流程

本发明属于空调系统，具体涉及一种热泵空调系统及其运行方法。

背景技术：

1、作为空调运行过程中的核心工质，空调制冷剂已从第一代发展到了第四代。第三代制冷剂为氢氟烃类制冷剂，相较于前两代，第三代不含氯元素，对臭氧层无破坏，但具备较强的气候变暖效果，加剧温室效应。第四代制冷剂为碳氢氟类制冷剂，相较于第三代，第四代对臭氧层无破坏，几乎不具备气候变暖效果。

2、目前中国市场上主流的空调制冷剂为第三代制冷剂，主要为r32、r410a、r22。中国已于2021年通过《基加利修正案》，依据其规定中国须在近几年逐步削减第三代制冷剂的生产与使用。更为环保的第四代制冷剂应用前景广阔。

3、相较于第四代纯制冷剂，例如只含丙烷的r290，第四代非共沸制冷剂由2种及以上的纯制冷剂混合制成，具有温度滑移性质，能更有效地利用低温热源，提高空调工作效率。

4、一般的空气源热泵空调在寒冷、严寒地区冬季低温时段使用时，空调能效下降，室内温度难以达到设定要求，且无法及时有效处理蒸发器的结霜现象，严重情况下空调将无法使用。普通的喷气增焓热泵空调，即使采用非共沸制冷剂，温度滑移效果差，空调能效低。当在室外低温、蒸发器结霜情况下，空调执行制热操作时，部分空调风机盘管内的风机会同时启动，导致在制热初始阶段，出现空调出风口吹冷风的现象。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种热泵空调系统及其运行方法，以解决上述的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种热泵空调系统，包括第一压缩机、截止阀、第二压缩机、四通换向阀、分液换热器、水泵、供水温度传感器、风机盘管、回水温度传感器、第一控制阀、第一膨胀阀、第一闪蒸罐、第二控制阀、第二膨胀阀、第二闪蒸罐、第三膨胀阀、室外换热器、风机、三通阀、室内空调区域、空调数据处理中心，室内数据采集控制中心，室外数据采集控制中心；

3、所述第一压缩机经过截止阀与第二压缩机相互连接，第二压缩机经四通换向阀与分液换热器相连；分液换热器的轻组分出口与第一膨胀阀相连，重组分出口与第二膨胀阀相连；第一膨胀阀与第一闪蒸罐连接，第一闪蒸罐的轻组分出口与第一控制阀相连，第一闪蒸罐的重组分出口与第二控制阀相连；第二膨胀阀、第二控制阀与第二闪蒸罐相连；第二闪蒸罐的轻组分出口与第一控制阀相连，重组分出口与第三膨胀阀相连；第一控制阀与第二压缩机连接；室外换热器与风机配合，用于获取空气中的热量或冷量；第三膨胀阀通过室外换热器与四通换向阀相连，四通换向阀与三通阀的e端连接，三通阀的f端与第一压缩机连接，三通阀的g端直接与第二压缩机连接。

4、优选的，所述空调数据处理中心包含有数据存储模块、数据分析处理模块、规则库模块、命令发送模块。

5、优选的，所述室内数据采集控制中心包含有室内信息上传模块、室内命令接收模块、室内温湿度监测模块、室内机运行信息采集模块、用户指令接收模块、室内机运行状态控制模块。

6、优选的，所述室外数据采集控制中心包含室外信息上传模块、室外机命令接收模块、室外温湿度监测模块、室外换热器结霜监测模块、室外机运行信息采集模块、室外机运行状态控制模块。

7、优选的，所述第一压缩机、第二压缩机均为变频压缩机；第一膨胀阀、第二膨胀阀、第三膨胀阀均为电子节流膨胀阀，可调节开度；第一控制阀、第二控制阀、三通阀均通过电磁控制；水泵为变频调节泵，电机优选永磁同步电机。

8、一种热泵空调系统的运行方法，具体步骤如下：

9、步骤s0：空调系统处于关机状态，开始流程；

10、步骤s1：判断空调用户指令接收模块是否接收到用户开机指令，若空调系统接收到开机指令，则进入步骤s2，否则返回至步骤s0；

11、步骤s2：空调室内温湿度监测模块、空调室外温湿度监测模块和空调室外换热器结霜监测模块进行数据采集，分别经室内信息上传模块和室外信息上传模块上传至空调数据处理中心；此时空调处于待机状态。然后进入到步骤s3；

12、步骤s3：判断空调用户指令接收模块是否接收到用户的制热或制冷指令；若空调系统接收到用户的制热或制冷指令，则进入步骤s3，否则返回至步骤s3；

13、步骤s4：空调数据处理中心调取最近时刻的室外换热器表面的结霜覆盖率数据，判断结霜覆盖率是否超过限值，若超过限值，则进入步骤s5，否则进入步骤s8；

14、步骤s5：判断空调是否满足强除霜模式条件，若满足强除霜模式条件，则进入步骤6，否则进入步骤s7；

15、步骤s6：空调系统执行强除霜模式，强除霜模式如图4所示；返回至步骤s4；

16、步骤s7：空调系统执行弱除霜模式；返回至步骤s4；

17、步骤s8：判断用户指令接收模块接收到的制热或制冷指令，具体是不是制热指令；若是制热指令，则进入步骤s9，否则进入步骤s20；

18、步骤s9：判断室内温度tn是否小于或等于用户设定的空调温度ts；如果tn≤ts，则进入步骤s10，否则进入步骤s16；

19、步骤s10：空调系统执行弱制热模式下的max运行状态，时间为0～30分钟；然后进入到步骤s11；

20、步骤s11：在步骤s10连续运行0～30分钟内，判断室内温度tn是否大于、等于用户设定的空调温度ts减去0.5℃的温度值，或者假设步骤s10连续运行45分钟，判断室内温度tn在45分钟内的极限收敛值是否大于、等于用户设定空调温度ts减去0.2℃的温度值；如果tn≥ts－0.5℃或，则进入步骤s12，否则进入步骤s13；

21、步骤s12：空调系统执行弱制热模式下的节能运行状态；然后进入到步骤s31；

22、步骤s13：判断步骤s10连续运行时间ts10是否在30分钟以内；如果0≤ts10≤30min，则返回至步骤s10；如果ts10>30min，则进入到步骤s14；

23、步骤s14：执行强制热模式下的max运行状态，时间为0～30分钟；然后进入到步骤s15；

24、步骤s15：在步骤s14连续运行0～30分钟内，判断室内温度tn是否大于、等于用户设定的空调温度ts减去0.5℃的温度值，或者假设步骤s14连续运行45分钟，判断室内温度tn在45分钟内的极限收敛值是否大于、等于用户设定空调温度ts减去0.2℃的温度值。如果tn≥ts－0.5℃或，则进入步骤s16，否则返回至步骤s14；

25、步骤s16：执行强制热模式下的节能运行状态。然后进入到步骤s31；

26、步骤s17：判断室内温度tn是否大于、等于用户设定的空调温度ts加上5℃的温度值，且同时室内温度tn是否小于、等于室外温度tw；如果是，则进入到步骤s18，否则进入到步骤s19；

27、步骤s18：空调系统执行弱制冷模式；然后返回到步骤s9；

28、步骤s19：空调执行吹风模式；然后返回至步骤s9。

29、步骤s20：判断室内温度tn是否大于或等于用户设定的空调温度ts。如果tn≥ts，则进入步骤s21，否则进入步骤s28；

30、步骤s21：空调系统执行弱制冷模式下的max运行状态，时间为0～30分钟。然后进入到步骤s22；

31、步骤s22：在步骤s21连续运行0～30分钟内，判断室内温度tn是否小于、等于用户设定的空调温度ts加上0.5℃的温度值，或者假设步骤s21连续运行45分钟，判断室内温度tn在45分钟内的极限收敛值是否小于、等于用户设定空调温度ts加上0.2℃的温度值；如果tn≤ts+0.5℃或者，则进入步骤s23，否则进入步骤s24；

32、步骤s23:空调系统执行弱制冷模式下的节能运行状态；然后进入到步骤s31；

33、步骤s24：判断步骤s21连续运行时间ts21是否在30分钟以内；如果0≤ts21≤30min，则返回至步骤s21；如果ts21>30min，则进入到步骤s25；

34、步骤s25：执行强制冷模式下的max运行状态，时间为0～30分钟；然后进入到步骤s26；

35、步骤s26：在步骤s25连续运行0～30分钟内，判断室内温度tn是否小于、等于用户设定的空调温度ts加上0.5℃的温度值，或者假设步骤s25连续运行45分钟，判断室内温度tn在45分钟内的极限收敛值是否小于、等于用户设定空调温度ts加上0.2℃的温度值；如果tn≤ts+0.5℃或者，则进入步骤s27，否则进入步骤s25；

36、步骤s27：执行强制冷模式下的节能运行状态；然后进入到步骤s31；

37、步骤s28：判断室内温度tn是否小于、等于用户设定的空调温度ts减去5℃的温度值，且同时室内温度tn是否大于、等于室外温度tw；如果是，则进入到步骤s29，否则进入到步骤s30；

38、步骤s29：空调系统执行弱制热模式；然后返回至步骤s20；

39、步骤s30：空调系统执行无风模式；然后返回至步骤s20；

40、步骤s31：判断用户指令接收模块4025是否接收到用户的关机指令，若接收到关机指令，则进入到步骤s32，否则进入到步骤s8；

41、步骤s32：空调系统执行关机命令；然后进入到步骤s0。

42、本发明的技术效果和优点：本专利不局限用于空气源热泵系统，可将系统中的室外换热器与风机替换成地源热泵、水源系统的地下换热器，还可以将系统中的室外换热器替换成冷却塔，进行换热；室内空调机组区域内的风机盘管，管道内部除了能运行水外，还能运行冷却剂，制备成分体式氟系统空调；

43、通过采用了分液换热器，实现轻重组分初步分离；经初步分离的轻重组分，通过双级闪蒸罐，使得非共沸冷却剂中的轻重组分再次实现多级分离，提高温度滑移效果；根据室外冬季的恶劣情况，可将部分轻组分冷却剂不经过室外换热器，直接汇入到第二压缩机，从而提高室内的情况温度；

44、整体本发明采用双闪蒸罐，使得非共沸冷却剂中的轻重组分实现多级分离；采用喷气增焓技术，提高了空调系统在低温环境下的适应能力；压缩机运行台数根据运行控制逻辑，实现了多级开启，节省能源。