一种低温热泵喷焓控制方法
阅读说明：本技术 一种低温热泵喷焓控制方法 (Low-temperature heat pump spray enthalpy control method ) 是由 王鹏 凌拥军 周锦杨 朱建军 于 2021-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉公开了一种低温热泵喷焓控制方法,步骤如下：步骤1)：系统制热开机,判断喷焓电子膨胀阀是否满足开启条件；步骤2)：若满足,则根据环境温度和机组进水温度确定喷焓电子膨胀阀的初开度；步骤3)：喷焓电子膨胀阀保持当前初开度一段时间后,控制端根据排气目标温度和当前排气温度控制调节喷焓电子膨胀阀的步数；步骤4)：判断是否满足关闭喷焓电子膨胀阀条件。通过控制喷焓电子膨胀阀的开度来调节压缩机运行时的喷焓流量,这样就避免了系统在启动过程中由于压缩机的排温变化范围较小,并且可以在更短的时间内使压缩机的排气温度稳定,提高了系统在低温环境下的适应性和可靠性。(The invention discloses a method for controlling the injection enthalpy of a low-temperature heat pump, which comprises the following steps: step 1): the system is heated and started, and whether the enthalpy injection electronic expansion valve meets the opening condition is judged; step 2): if so, determining the initial opening degree of the enthalpy injection electronic expansion valve according to the ambient temperature and the water inlet temperature of the unit; step 3): after the enthalpy-injection electronic expansion valve keeps the current initial opening for a period of time, the control end controls and adjusts the step number of the enthalpy-injection electronic expansion valve according to the exhaust target temperature and the current exhaust temperature; step 4): and judging whether the conditions for closing the enthalpy injection electronic expansion valve are met. The enthalpy-spraying flow during the operation of the compressor is adjusted by controlling the opening degree of the enthalpy-spraying electronic expansion valve, so that the condition that the variation range of the exhaust temperature of the compressor is smaller in the starting process of the system is avoided, the exhaust temperature of the compressor can be stabilized in a shorter time, and the adaptability and the reliability of the system in a low-temperature environment are improved.)
技术领域
本发明涉及采暖领域，尤其涉及一种低温热泵喷焓控制方法。
背景技术
低温空气源热泵技术在空调和采暖以及热水领域的应用，极大地提升了人类的生活品质。目前行业内低温空气源热泵技术应用主要有两种方式：一种是喷液，将高温高压的过冷液体经过节流降压以后直接喷入吸气口或者压缩机中压接口，能极大提升制热量，降低排气温度，拓展机组运行范围；还有一种是经济器方案，配合板式换热器或者闪蒸筒，从主路分出一部分制冷剂，经过节流后在经济器中跟主路换热蒸发，随后喷入压缩机中压接口。两种方式可以统称为喷焓。由于低温空气源热泵运行范围很广，部分厂家喷焓喷焓电子膨胀阀控制不合理，会导致排气温度波动，造成系统运行的不稳定。尤其是启动过程中，排气温度震荡波动，会导致整个系统的可靠性变差。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种低温热泵喷焓控制方法，用于解决在压缩机启动时由于排温而造成的系统不稳定的问题。
为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：供热系统包括控制端、用户端和制热端，用户端和制热端通过换热器进行热交换，制热端包括具有喷气增焓功能的压缩机，控制端通过控制压缩机的喷焓电子膨胀阀的开度，从而控制喷焓流量，达到控制压缩机排气温度的目的，还包括用于检测压缩机排气温度的排气传感器，用于检测环境温度的环境温度传感器，用于检测由用户侧进入交换器的进水温度的水温传感器，喷焓的控制方法如下：
步骤1)：系统制热开机，判断喷焓电子膨胀阀是否满足开启条件；喷焓电子膨胀阀开启的条件包括：①、环温温度Ta≤12℃；②、排气温度Td≥喷焓开启设定的排温范围；喷焓开启设定的排温范围45℃～50℃；③、排气温度Td＞40℃；同时满足上述开启条件喷焓电子膨胀阀方可开启；
步骤2)：若满足，则根据环境温度和机组进水温度确定喷焓电子膨胀阀的初开度；若不满足，则不开启喷焓电子膨胀阀；
步骤3)：喷焓电子膨胀阀保持当前初开度to时间后，控制端动态的调整喷焓电子膨胀阀的步数，喷焓电子膨胀阀的步数根据排气目标温度和压缩机的当前排气温度确定，保证系统稳定运行；to的取值范围为20s～30s；
步骤4)：判断是否满足关闭喷焓电子膨胀阀条件；若满足，则关闭喷焓电子膨胀阀；若不满足则，进入步骤3)，继续调节喷焓电子膨胀阀步数；喷焓电子膨胀阀关闭的条件包括：①、压缩机关闭；②、压缩机进入除霜；③、环境温度Ta＞13℃。满足任一一项关闭条件喷焓电子膨胀阀即可关闭；
作为优选，上述步骤2)中，喷焓电子膨胀阀的初开度的确定方法如下：初开度＝8×Twin-6×Ta-180；其中Ta为环境温度，机组进水温度为Twin。
作为优选，喷焓电子膨胀阀开度最小40，最大480。如此，设定喷焓电子膨胀阀开度的上限和下限，保证在满足喷焓电子膨胀阀开启的条件下，保证喷焓的流量不会过大或过小，保证喷焓的有效性。
作为优选，步骤3)中，若丨当前排气温度Td(n)—排气温度控制目标To丨≤排气阈值β；则喷焓电子膨胀阀调节步数为:△U(n)＝[(A+B)*△T(n)—A*△T(n-1)]+C*[△T(n)—2*△T(n-1)+△T(n-2)]，△U(n)结果四舍五入取整数。若丨当前排气温度Td(n)—排气温度控制目标To丨＞排气阈值β；则喷焓电子膨胀阀调节步数为△S(n)＝A*△T(n)—A*△T(n-1)+C*[△T(n)—2*△T(n-1)+△T(n-2)]，△S(n)结果四舍五入取整数；其中，△T(n)为排气温度偏差，△T(n)＝Td(n)-To；Td(n-1)为1个检测周期以前的排气温度，Td(n-2)为2个检测周期以前的排气温度，△T(n-1)为当前时刻排气温度Td(n)与1个检测周期以前的排气温度Td(n-1)的排气温差，△T(n-1)＝Td(n-1)-To，△T(n-2)为当前时刻排气温度Td(n)与2个检测周期以前的排气温度Td(n-2)的排气温差，△T(n-2)＝Td(n-2)-To，A为常数、B为常数、C为常数。这样，在压缩机运行的过程中，随着当前排气温度Td(n)和排气温度控制目标To之间的温差逐渐减小，喷焓电子膨胀阀的开度也逐渐减小，使得压缩机在开启后始终保证稳定运行。
作为优选，A的取值范围为3～10；B为常数，B的取值范围为0.1～10；C为常数，C的取值范围为2～15。
作为优选，排气阈值β的取值范围为8～15℃。如此，在该温度范围内，压缩机趋于或处于稳定状态。
作为优选，上述检测周期的取值范围为40s～90s；若当前排气温度Td(n)与排气温度控制目标To之间的温差越大，检测周期的取值越小；若当前排气温度Td(n)与排气温度控制目标To之间的温差越大之间的温差越小，检测周期取值越大。这样，在当前排气温度Td(n)与排气温度控制目标To之间的温差较大的情况下，喷焓电子膨胀阀进行高频率调节，在当前排气温度Td(n)与排气温度控制目标To之间的温差较小的情况下，喷焓电子膨胀阀进行低频率调节，这样保证系统可以稳定的启动稳定的达到设定的目标。
本发明的技术方案，相比于传统技术方案，本方案通过控制喷焓电子膨胀阀的开度来调节压缩机运行时的喷焓流量，这样就避免了系统在启动过程中由于压缩机的排温变化范围较小，并且可以在更短的时间内使压缩机的排气温度稳定，提高了系统在低温环境下的适应性和可靠性，降低了系统的制热效果差、死机等故障的概率。
附图说明
图1为本发明实施例中的一种低温热泵喷焓控制方法流程示意图；
图2为本发明实施例中的执行本发明技术方案和未执行本发明技术方案的波峰对比图。
附图标记：1、未执行本技术方案时压缩机的排气温度的变化曲线；2、执行本技术方案时压缩机的排气温度的变化曲线2。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例
如图1所展示的一种低温热泵喷焓控制方法，应用在供热系统，供热系统包括控制端、用户端、制热端和换热器组成。制热端包括具有喷气增焓功能的压缩机，控制端通过控制压缩机的喷焓电子膨胀阀的开度，从而控制喷焓流量，达到控制压缩机排气温度的目的；用户端通过换热器与制热端进行换热。还包括用于检测压缩机排气温度的排气传感器，用于检测环境温度的环境温度传感器，用于检测由用户侧进入交换器的机组进水温度的水温传感器。
低温热泵喷焓的控制方法如下：
步骤1)：系统制热开机，判断喷焓电子膨胀阀是否满足开启调节；
步骤2)：若满足则，根据环境温度和机组进水温度确定喷焓电子膨胀阀的初开度，进入步骤3)；若不满足，则不开启电子膨胀阀；
步骤3)：喷焓电子膨胀阀保持当前初开度to时间后，控制端动态的调整喷焓电子膨胀阀的步数，喷焓电子膨胀阀的步数根据排气目标温度和压缩机的当前排气温度确定，保证系统稳定运行；to的取值范围为20s～30s；
步骤4)：判断是否满足关闭喷焓电子膨胀阀条件；若满足，则关闭喷焓电子膨胀阀；若不满足则，进入步骤3)，继续调节喷焓电子膨胀阀步数。
本实施例中，上述步骤1)中，喷焓电子膨胀阀开启的条件包括：①、环温温度Ta≤12℃；②、排气温度Td≥喷焓开启设定排温(取值范围为45～50℃)；③、排气温度Td＞40℃；同时满足上述条件，喷焓电子膨胀阀方可开启。
本实施例中，上述步骤2)中，喷焓电子膨胀阀的初开度的确定方法如下：初开度＝8×Twin-6×Ta-180；其中Ta为环境温度，机组进水温度为Twin；喷焓电子膨胀阀开度最小40，最大480；计算结果如小于40，则取40，如计算结果大于480，取值为480。如此，用以保证机组在保证稳定运行的同时加快机组的制热效率。
本实施例中，上述步骤3)中，喷焓电子膨胀阀调节步数的确定方式如下：△T(n)为排气温度偏差，△T(n)＝Td(n)-To，Td(n)为当前时刻排气温度，To为排气温度控制目标；Td(n-1)为1个检测周期以前的排气温度，当前时刻排气温度Td(n)与1个检测周期以前的排气温度Td(n-1)的排气温差为△T(n-1)＝Td(n-1)-To；Td(n-2)为2个检测周期以前的排气温度，当前时刻排气温度Td(n)与2个检测周期以前的排气温度Td(n-2)的排气温差为：△T(n-2)＝Td(n-2)-To。其中，上述检测周期的取值范围为40s～90s，当前排气温度Td(n)与排气温度控制目标To之间的温差越大，检测周期的取值越小；当前排气温度Td(n)与排气温度控制目标To之间的温差越大之间的温差越小，检测周期取值越大；这样，由于现有技术中，可以实现喷焓电子膨胀阀的快调节和慢调节，保证压缩机在运行过程中的稳定输出，避免在低温环境中由于排气温度与环境温度之间的温差过大导致的压缩及不稳定，提高压缩机的使用寿命，降低压缩机能耗。本实施例中，若丨当前排气温度Td(n)—排气温度控制目标To丨≤排气阈值β(范围为8～15℃)；则喷焓电子膨胀阀调节步数为:△U(n)＝[(A+B)*△T(n)—A*△T(n-1)]+C*[△T(n)—2*△T(n-1)+△T(n-2)]，△U(n)结果四舍五入取整数。若丨当前排气温度Td(n)—排气温度控制目标To丨＞排气阈值β(范围为8～15℃)；则喷焓电子膨胀阀调节步数为△S(n)＝A*△T(n)—A*△T(n-1)+C*[△T(n)—2*△T(n-1)+△T(n-2)]，△S(n)结果四舍五入取整数。其中A为常数，A的取值范围为3～10；B为常数，B的取值范围为0.1～10；C为常数，C的取值范围为2～15。喷焓电子膨胀阀的调节步数仅和当前排气温度Td(n)、1个检测周期以前的排气温度的排气温度T(n-1)和2个检测周期以前的排气温度的排气温度Td(n-2)三个温度有关。这样，在检测周期相同的情况下，若当前排气温度Td(n)与排气温度控制目标To之间的温差越大，喷焓电子膨胀阀所调节的步数越大；若当前排气温度Td(n)与排气温度控制目标To之间的温差越小，喷焓电子膨胀阀所调节的步数越小；如此设置，可以将喷焓电子膨胀阀所调节的步数控制在合理的范围之内，保证压缩机的稳定运行，保证温度的稳定提升。
本实施例中，上述步骤4)中，喷焓电子膨胀阀关闭的条件包括：①、压缩机关闭；②、压缩机进入除霜；③、环境温度Ta＞13℃；满足上述任一一项关闭条件，喷焓电子膨胀阀即可关闭。如此，在排气温度Td和环境温度Ta达到目标值后，即使的关闭喷焓电子膨胀阀，从而减少能源消耗，达到节能减排的目的。
如图2所示，图2中横向表示运行时间，纵向可以表示排气温度、排气压力或排气湿度等；在图2的众多曲线中，以未执行本技术方案时压缩机的排气温度的变化曲线1和执行本技术方案时压缩机的排气温度的变化曲线2为例，对比未执行本技术方案时压缩机的排气温度的变化曲线1和执行本技术方案时压缩机的排气温度的变化曲线2可以看出，执行本技术方案后压缩机的排气温度可以快速的达到稳定的状态，由此可以证明区别传统技术方案，本方案可以使压缩机快速稳定，使机组快速升温，增加系统可靠性和适应性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
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