一种空气源热泵控制系统及其控制方法与流程

本发明涉及热泵系统，具体涉及一种空气源热泵控制系统及其控制方法。

背景技术：

1、热泵是一种充分利用低品位热能的高效节能装置，它以逆卡诺循环方式将低品位的热源转变为高品位热源，仅消耗少量的逆循环净功，就能得到较大的供热量，有效地利用难以应用的低品位热能达到节能目的。

2、当热泵应用于环境温度较低的区域，制热效果较差，无法达到供暖效果，而在环境温度较高的区域，热泵的制冷效果差，无法实现高温度环境下的制冷。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的热泵应用于温度较高或温度较低的环境时，制热和/或制冷效果较差，无法稳定运行的缺陷，从而提供一种空气源热泵控制系统及其控制方法。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

3、一种空气源热泵控制系统，包括：热泵设备，第一温度传感器、第二温度传感器和控制器；所述热泵设备包括压缩机、第一换热器和第二换热器，以及串联设置的第一膨胀阀和第二膨胀阀，所述第一膨胀阀和所述第二膨胀阀设于所述第一换热器和所述第二换热器之间，所述第一换热器通过供水管道外部用热设备连接，所述第一换热器设有进水口和出水口；所述第一温度传感器设于所述进水口内，以适于检测进水温度；所述第二温度传感器适于检测环境温度；所述压缩机、所述第一膨胀阀、所述第二膨胀阀、所述第一温度传感器和所述第二温度传感器均与所述控制器通信连接，所述控制器适于接收所述进水温度和所述环境温度，以控制所述压缩机的运行频率，以及控制所述第一膨胀阀的开度和所述第二膨胀阀的开度。

4、根据本发明的一些实施例，空气源热泵控制系统还包括第三温度传感器，所述第三温度传感器设于所述出水口内，以适于检测出水温度，所述控制器内预设有目标出水温度阈值以及回差温度，所述控制器适于接收所述出水温度，并根据公式：，以控制所述压缩机启动或关闭。

5、根据本发明的一些实施例，所述热泵设备具有制热模式和制冷模式，制热模式下：所述回差温度取值为正值；制冷模式下，所述回差温度取值为负值。

6、根据本发明的一些实施例，所述热泵设备还包括汽化装置，所述第一膨胀阀设于所述第一换热器和所述汽化装置之间，所述第二膨胀阀设于所述汽化装置和所述第二换热器之间；

7、所述制热模式下：所述换热介质经所述压缩机流出，依次流经所述第一换热器、所述第一膨胀阀、所述汽化装置、所述第二膨胀阀和所述第二换热器，回流至所述压缩机内，以形成第一制热回路；以及依次流经所述第一换热器、所述第一膨胀阀和所述汽化装置，回流至所述压缩机内，以形成第二制热回路；

8、所述制冷模式下：所述换热介质经所述压缩机流出，流经所述第二换热器、所述第二膨胀阀、所述汽化装置、所述第一膨胀阀和所述第一换热器，回流至所述压缩机内，以形成第一制冷回路；以及流经所述第二换热器、所述第二膨胀阀和所述汽化装置，回流至所述压缩机内，以形成第二制冷回路。

9、根据本发明的一些实施例，所述热泵设备还包括与所述控制器通信连接的换向阀体，所述换向阀体包括第一阀口、第二阀口、第三阀口和第四阀口，所述第一阀口与所述压缩机的排出口连通，所述第二阀口与所述第一换热器连通，所述第三阀口与所述压缩机的第一回流口连通，所述第四阀口与所述第二换热器连通；

10、制热模式下，所述第一阀口与所述第二阀口连通，所述第三阀口和所述第四阀口连通；制冷模式下，所述第一阀口与所述第四阀口连通，所述第二阀口与所述第三阀口连通。

11、根据本发明的一些实施例，所述热泵设备还包括单向阀和毛细管，所述单向阀、所述毛细管串联设置，且所述单向阀、所述毛细管与所述第一膨胀阀并联设置以组成第一节流组，所述单向阀和所述第一膨胀阀靠近所述第一换热器的端口通过所述毛细管连通，所述单向阀的阀向自所述第二换热器流向所述第一换热器的方向设置。

12、根据本发明的一些实施例，所述第一阀口与所述压缩机的排出口的连通管路上设有第四温度传感器，所述第四温度传感器适于检测所述压缩机的排气温度；所述第三阀口与所述压缩机的连通管路上设有第五温度传感器，所述第二温度传感器适于检测所述压缩机的吸气温度；所述第二换热器设有第六温度传感器，所述第六温度传感器适于检测所述第二换热器内的盘管温度；

13、所述第四温度传感器、所述第五温度传感器和所述第六温度传感器均与所述控制器连通，所述控制器适于接收所述排气温度、吸气温度和盘管温度；以控制所述第一膨胀阀的调节速度和所述第二膨胀阀的调节速度。

14、根据本发明的一些实施例，所述压缩机的运行频率、所述第一膨胀阀的开度和所述第二膨胀阀的开度均与所述进水温度呈线性函数关系；和/或

15、所述压缩机的运行频率、所述第一膨胀阀的开度和所述第二膨胀阀的开度均与所述环境温度呈线性函数关系。

16、本发明提供了一种空气源热泵控制系统的控制方法，包括以下步骤：

17、输出制冷模式或制热模式指令，所述控制器接收出水温度，并根据公式：，以控制所述压缩机制冷模式启动或制热模式启动；

18、所述控制器接收环境温度和初始进水温度，基于设定的频率模拟运算表、所述第一膨胀阀的开度模拟运算表和第二膨胀阀的开度模拟运算表，计算在环境温度下，所述初始进水温度所对应的所述压缩机的运行频率，以及计算所述第一膨胀阀的开度和所述第二膨胀阀的开度；

19、所述控制器接收实时进水温度，并基于设定的频率模拟运算表、所述第一膨胀阀的开度模拟运算表和第二膨胀阀的开度模拟运算表，所述控制器实时调控在环境温度下，所述实时进水温度所对应的所述压缩机的运行频率，以及计算所述第一膨胀阀的开度和所述第二膨胀阀的开度。

20、根据本发明的一些实施例，所述控制器实时接收吸气温度和盘管温度，所述控制器内设有目标吸气温度和第一回差阈值，所述控制器根据公式：

21、

22、获取，当所述的绝对值大于所述第一回差阈值，控制器控制所述第一膨胀阀加速调节，当所述的绝对值小于所述第一回差阈值，所述控制器控制所述第一膨胀阀减速调节；所述为正值，所述控制器控制所述第一膨胀阀的阀步增大，所述为负值，所述控制器控制所述第一膨胀阀的阀步减小；

23、控制器实时接收排气温度和出水温度，所述控制器内设有目标排气温度和第二回差阈值，根据公式：

24、

25、其中ε为常数，控制器计算获得；当所述的绝对值大于所述第二回差阈值，控制器控制所述第二膨胀阀加速调节，当所述的绝对值小于所述第二回差阈值，所述控制器控制所述第二膨胀阀减速调节；所述为正值，所述控制器控制所述第二膨胀阀的阀步增大，所述为负值，所述控制器控制所述第二膨胀阀的阀步减小。

26、根据本发明的一些实施例，通过控制器设定排气过热参数和，设定时间参数和，以及设定第二膨胀阀的调节阀步参数和，热泵设备初始开机运行，控制器检测排气温度；

27、当，所述控制器控制所述第二膨胀阀在时间参数内调节阀步；

28、当时，所述控制器控制所述第二膨胀阀在时间参数内调节阀步；

29、当时，所述控制器根据获得的与设定的第二回差阈值进行比较后控制所述第二膨胀阀的阀步调节。

30、根据本发明的一些实施例，所述第一膨胀阀采用pid控制调节，所述控制器内设定调节震荡次数参数以及温度区间参数和，其中大于；

31、所述控制器计算获取，当以及时，实际调节震荡次数超过所述调节震荡次数参数，所述控制器执行过渡调节控制，过渡调节时，pid控制调节中的比例系数减半。

32、本发明技术方案，具有如下优点：

33、1.本发明提供的空气源热泵控制系统，通过设置第一温度传感器和第二温度传感器，第一温度传感器设于进水口内以检测进水温度，第二温度传感器适于检测环境温度，控制器根据接收到的进水温度和环境温度，实时控制压缩机的运行频率，以及所述第一膨胀阀的开度和第二膨胀阀的开度，从而使得压缩机在满足负荷需求的情况下，以适配的频率稳定运行，通过调节第一膨胀阀的开度和第二膨胀阀的开度，以保证热泵设备输出最优热量，以增加系统循环流量，进而提高能效，同时降低系统排气温度，保证机组稳定运行。

34、2.本发明提供的空气源热泵控制系统的控制方法，控制器通过出水温度控制压缩机制冷模式或制热模式的启动，基于设定的频率模拟运算表、第一膨胀阀的开度模拟运算表和第二膨胀阀的开度模拟运算表，实时控制压缩机的运行频率，以及计算所述第一膨胀阀的开度和所述第二膨胀阀的开度，从而使得压缩机的运行频率，第一膨胀阀的开度和第二膨胀阀的开度与热泵设备的运行工况相匹配，使得压缩机在满足负荷需求的情况下，以适配的频率稳定运行，保证热泵设备输出最优热量，以增加系统循环流量，进而提高能效，同时降低系统排气温度，保证机组稳定运行。