一种具有低环温控制模式的热泵系统的制作方法

本发明涉及热泵系统的控制领域，尤其涉及一种具有低环温控制模式的热泵系统。

背景技术：

1、热泵系统是一种高效、环保的能源利用技术，其核心工作原理为逆卡诺循环，通过消耗少量电能或其他能源，将低温热源中的热能转移到高温环境中去，实现加热或制冷的目的。热泵系统以极少的电能吸收空气中的低温热能，经过压缩机的压缩变为高温热能，再传输至需要加热或制冷的场所，备受消费者和用户的青睐，已在酒店，学校，医院，桑拿，美容院，游泳池，洗衣房等场所广泛用于制冷和热水供应。

2、随着热泵技术的发展，越来越多的热泵采暖应用在环温比较低的寒冷和严寒地区。现有热泵系统为在低环温工况下保证系统的可靠性，采用喷气增焓技术从供液主路中分一路出来作为辅路，该辅路冷媒经辅电子膨胀阀节流后，进入经济器与经济器中另一去往蒸发器的主路冷媒进行换热蒸发后，进入压缩机中压腔，与压缩机中压腔的气体进行混合，从而降低排气温度。在此基础上，在低环温工况下，热泵系统的控制方法主要采用主电子膨胀阀开度固定、辅电子膨胀阀开度自动调节的方案，具体的控制方法如下：

3、环温≤-15℃时，按水温和环温分段设置主电子膨胀阀的固定开度值，用于系统运行：

4、当-25℃＜环温≤-15℃时，若水温≤30℃时，主电子膨胀阀固定开度值190p；若水温＞30℃时，主电子膨胀阀固定开度值170p；

5、当-35℃≤环温≤-25℃时，若水温≤30℃时，主电子膨胀阀固定开度值160p；若水温＞30℃时，主电子膨胀阀固定开度值140p。

6、由于系统的总循环量没有变化，主、辅电子阀膨胀阀的开度会影响主路与辅路两冷媒流路的流量。因此上述控制方法存在以下问题：

7、1)主电子膨胀阀的开度固定，而无法根据过热度进行实时调整，导致过热度太大时蒸发器的面积没有得到充分的利用、过热度太小时压缩机出现液击的风险，适应性较差；

8、2)主电子膨胀阀的开度固定，而无法根据环温变化和水温变化做出更精细的适应性调节，即使根据同一环温区间划分了不同水温的主电子膨胀阀的开度，但划分过于粗，如水温30度和55度均对应同一固定开度，但是实际两个水温适应的实际的主电子膨胀阀的开度区别较大；主电子膨胀阀按照高水温来确定固定开度，对于低水温的时候，主电子膨胀阀开度过小，导致回气过热太大，压比过大，容易出现高排气的现象；

9、3)当主电子膨胀阀的开度比例不合适时，会出现辅电子膨胀阀开度开到最大、辅路也无冷媒的情况，进而无法降低排气温度，可靠性较差。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的在于提供一种具有低环温控制模式的热泵系统，该热泵系统通过限制主电子膨胀的最大、最小开度，并通过实时监控机组排气温度针对主电子膨胀阀和辅电子膨胀阀采用不同的控制方法，以确保机组在低环温时的可靠性。

2、一种具有低环温控制模式的热泵系统，包括通过冷媒循环管路依次连接的压缩机、四通阀、水侧换热器、经济器、主电子膨胀阀、辅电子膨胀阀、空气侧换热器，及温度检测模块，及与所述主电子膨胀阀、辅电子膨胀阀和温度检测模块电连接和/或通讯连接的控制器，所述经济器包括主路冷媒流路和辅路冷媒流路，其中，主路冷媒流路两端分别连接水侧换热器和主电子膨胀阀，辅路冷媒流路两端分别连接压缩机中压腔和辅电子膨胀阀，所述辅电子膨胀阀设置在主路冷媒流路与辅路冷媒流路连通的冷媒管路上，控制器通过下述方式进行热泵系统的低环温控制：

3、s20获取当前时刻排气温度确定当前时刻排气温度所属排气温度区间：

4、若排气温度在第一排气温度区间执行步骤s30；

5、若排气温度在第二排气温度区间执行步骤s40；

6、若排气温度在第三排气温度区间执行步骤s50；

7、其中，为第一排气温度阈值，为第二排气温度阈值，且

8、s30控制主电子膨胀阀开度按回气过热度进行调节，辅电子膨胀阀开度按经济器过热度进行调节；

9、s40获取当前时刻辅电子膨胀阀开度判断当前时刻辅电子膨胀阀开度是否小于预设的辅电子膨胀阀开度控制阈值

10、若为是，控制主电子膨胀阀开度保持当前开度，控制辅电子膨胀阀开度按排气温度进行调节；

11、若为否，则进一步获取该情况的持续时间：

12、如持续时间大于等于1个调阀周期，获取该调阀周期的排气温度变化值并判断排气温度变化值的变化趋势，并根据变化趋势控制主电子膨胀阀开度、辅电子膨胀阀开度的调节；

13、如持续时间小于1个调阀周期，持续获取排气温度；

14、s50控制辅电子膨胀阀开度为最大开度，并间隔第一时间段t1后获取排气温度计算排气温度变化值并根据排气温度变化值的变化趋势及排气温度控制主电子膨胀阀开度的调节；

15、步骤s30～s50的主电子膨胀开度应在对应环境温度、出水温度确定的基准开度下确定的最大开度值和最小开度值间。

16、进一步地，所述步骤s30中主电子膨胀阀开度按回气过热度的调节方法如下：

17、制热时，获取当前时刻回气温度盘管温度计算当前时刻回气过热度根据当前时刻回气过热度上一时刻回气过热度目标回气过热度控制主电子膨胀阀的开度满足：

18、其中

19、式中，表示当前时刻主电子膨胀阀开度，表示上一时刻主电子膨胀阀开度，κp-z表示主电子膨胀阀过热度比例系数，κd-z表示主电子膨胀阀过热度微分系数；

20、制冷时，获取当前时刻回气温度节流温度计算当前时刻回气过热度根据当前时刻回气过热度上一时刻回气过热度目标回气过热度控制主电子膨胀阀的开度满足：

21、其中

22、进一步地，所述步骤s30中辅电子膨胀阀开度按经济器过热度的调节方法如下：

23、获取当前时刻经济器进口温度出口温度计算当前时刻过热度根据当前时刻过热度上一时刻过热度目标过热度控制辅电子膨胀阀的开度满足：

24、其中

25、式中：表示当前时刻辅电子膨胀阀开度，表示上一时刻辅电子膨胀阀开度，κp-f表示辅电子膨胀阀过热度比例系数，κd-f表示辅电子膨胀阀过热度微分系数。

26、进一步地，所述步骤s40中辅电子膨胀阀开度按排气温度进行调节的方式如下：

27、根据当前时刻排气温度上一时刻排气温度目标排气温度控制辅电子膨胀阀开度满足；

28、

29、式中：表示当前时刻辅电子膨胀阀开度，表示上一时刻辅电子膨胀阀开度，αp-f表示辅电子膨胀阀排气比例系数，αd-f表示辅电子膨胀阀排气微分。

30、进一步地，所述步骤s40中根据变化趋势控制主电子膨胀阀开度、辅电子膨胀阀开度的调节具体为：

31、若排气温度变化值大于1，为上升趋势，控制辅电子膨胀阀开度保持当前开度，主电子膨胀阀开度以6p/t关小；

32、若排气温度变化值小于等于1且大于等于-1，为维持趋势，控制主电子膨胀阀开度、辅电子膨胀阀开度保持当前开度；

33、若排气温度变化值小于-1，为下降趋势，控制辅电子膨胀阀开度以进行调节，主电子膨胀阀开度保持当前开度；

34、其中，排气温度变化值为当前调阀周期排气温度与上一调阀周期t-1平均排气温度的差值，t为调阀周期。

35、进一步地，所述步骤s50中根据排气温度变化值的变化趋势及排气温度控制主电子膨胀阀开度的调节具体为：

36、若排气温度变化值大于1，为上升趋势，且：

37、如排气温度小于第三排气温度阈值控制主电子膨胀阀开度以6p/t1关小；

38、如排气温度大于等于第三排气温度阈值控制主电子膨胀阀开度以10p/t1关小；

39、若排气温度变化值小于等于1且大于等于-1，为维持趋势，且：

40、如排气温度小于第三排气温度阈值控制主电子膨胀阀开度以6p/t关小；

41、如排气温度大于等于第三排气温度阈值控制主电子膨胀阀开度以10p/t关小；

42、若排气温度变化值小于-1，为下降趋势，控制主电子膨胀阀以6p/t关小；

43、其中，t为调阀周期。

44、进一步地，所述主电子膨胀的最大开度值和最小开度值通过下述方式确定：

45、获取当前时刻环境温度确定当前时刻环境温度所属环境温度区间：

46、若环境温度在第一环温区间

47、当出水温度小于等于出水温度阈值基于主电子膨胀阀的第一开度基准值k1＝190p确定主电子膨胀阀的最大开度值k1-max＝190p+80p和最小开度值k1-min＝190p-30p；

48、当出水温度大于出水温度阈值基于主电子膨胀阀的第二开度基准值k2＝170p确定主电子膨胀阀的最大开度值k2-max＝170p+80p和最小开度值k2-min＝170p-30p；

49、若环境温度第二环温区间

50、当出水温度小于等于出水温度阈值基于主电子膨胀阀的第三开度基准值k3＝160p确定主电子膨胀阀的最大开度值k3-max＝160p+60p和最小开度值k3-min＝160p-20p；

51、当出水温度大于出水温度阈值基于主电子膨胀阀的第四开度基准值k4＝140p确定主电子膨胀阀的最大开度值k4-max＝140p+60p和最小开度值k4-min＝140p-20p；

52、其中，为第一温度阈值，为第二温度阈值，且

53、进一步地，还包括步骤s10：

54、获取当前时刻环境温度

55、若环境温度大于低环温模式启动阈值控制机组的主电子膨胀阀、辅电子膨胀阀按现有程序调节开度；

56、若环境温度小于等于低环温模式启动阈值且大于等于机组启动阈值控制机组启动低环温控制模式，执行步骤s20；

57、若环境温度小于机组启动阈值控制机组停机；

58、低环温模式启动阈值为-15℃；所述机组启动阈值为-35℃。

59、与现有技术相比，相对于现有技术，本发明提供的热泵系统，当机组排气温度较低时，主电子膨胀阀以回气过热度为控制对象，保证蒸发器面积的充分利用并防止回液；辅电子膨胀阀以经济器过热度为控制对象，保证经济器的充分利用、保证主路冷媒得到充足的过冷度提高蒸发器吸热能力；当机组排气温度较高时，通过判断辅电子膨胀阀的控制的辅路冷媒的流量是否充足，从而调整主电子膨胀阀来配合辅电子膨胀阀来降排气温度，提高机组的可靠性；同时，根据不同环温和水温确定主电子膨胀阀的调节范围，能防止主电子膨胀阀在调节过程中开度太大或者太小，克服在低环温下制冷量少、蒸发器蒸发量少时，若主电子膨胀阀开度过大导致的蒸发器中制冷剂蒸发不完全、回气带液的问题；及克服在低环温下冷媒循环量少、冷却压缩机电机的制冷剂少时，若主电子膨胀阀开度太小导致的压缩机电机得不到有效的冷却、压缩机电机过热的问题，及蒸发压力变低、回气过热变大、压比增大、排气温度上升的问题。

60、为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。