一种燃气热泵冷热水机组空调系统及其控制方法

文档序号:565348 发布日期:2021-05-18 浏览:2次 >En<

阅读说明:本技术 一种燃气热泵冷热水机组空调系统及其控制方法 (Gas heat pump cold and hot water unit air conditioning system and control method thereof ) 是由 张建鹏 冯自平 于 2021-01-14 设计创作,主要内容包括:本发明公开一种燃气热泵冷热水机组空调系统及其控制方法,该系统包括冷媒系统、冷却水系统和空调水系统,通过将第一除霜模式以及第二除霜模式用于燃气热泵冷热水机组空调系统中,在第一除霜模式下,第一废热回收器作为冷媒系统的蒸发器,并将冷媒系统的热量传递到冷却水系统中,在第二除霜模式下,水侧换热器作为冷媒系统的蒸发器,并将冷媒系统的热量传递到空调水系统中,通过优化了除霜处理方式,除霜时水温不降低。(The invention discloses a gas heat pump cold and hot water unit air conditioning system and a control method thereof, the system comprises a refrigerant system, a cooling water system and an air conditioning water system, a first defrosting mode and a second defrosting mode are used in the gas heat pump cold and hot water unit air conditioning system, a first waste heat recoverer is used as an evaporator of the refrigerant system in the first defrosting mode and transmits the heat of the refrigerant system to the cooling water system, a water side heat exchanger is used as the evaporator of the refrigerant system in the second defrosting mode and transmits the heat of the refrigerant system to the air conditioning water system, and the water temperature is not reduced during defrosting by optimizing a defrosting treatment mode.)

一种燃气热泵冷热水机组空调系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及燃气驱动空气源热泵空调领域,尤其涉及一种燃气热泵冷热水机组空调系统及其控制方法。

背景技术

燃气热泵采用燃气发动机驱动冷媒压缩机运转进而实现蒸气压缩制冷循环的一种空气源热泵。其实际应用目前存在以下问题:

目前空气源燃气热泵冷热水机组在制热除霜时采用逆循环除霜或仅引一小部分冷媒除霜,但是会引起用户侧水温波动大或除霜周期过长的问题。

发明内容

针对上述问题,本发明提出一种燃气热泵冷热水机组空调系统及其控制方法,主要解决燃气热泵的用户侧水温波动大的问题。

为解决上述技术问题,本发明提供两种可选的燃气热泵冷热水机组空调系统,如下:

第一种燃气热泵冷热水机组空调系统包括冷媒系统、冷却水系统和空调水系统;

所述冷媒系统包括压缩机,所述压缩机输出端与油分离器的输入端连接,所述油分离器的输出端与所述压缩机的输入端连接,所述油分离器的输出端与四通阀的D端连接,所述四通阀的C端依次连接有第一室外换热器、第一二通阀、第一过滤器、电子膨胀阀、第二过滤器、储液器、第二二通阀以及水侧换热器的热介质通道,所述水侧换热器的热介质通道出口与所述四通阀的E端连接,所述第一二通阀和所述第一过滤器之间的管路与第一电磁阀的其中一端连接,所述第二过滤器和所述储液器之间的管路与第二电磁阀的其中一端连接,所述第一电磁阀的另一端和第二电磁阀的另一端通过同一节点连接到第一废热回收器的热介质通道,所述第一废热回收器的热介质通道出口和所述四通阀的S端与气液分离器的输入端连接,所述四通阀的S端还设有指向所述气液分离器输入端的单向阀,所述气液分离器的输出端与所述压缩机输入端连接;

所述冷却水系统用于回收燃气发动机的余热,所述燃气发动机用于向所述压缩机输送动力,所述第一废热回收器的冷介质通道与所述冷却水系统的任意段管道连接;

所述水侧换热器的冷介质通道与所述空调水系统的任意段管道连接,所述空调水系统的任意段管道还与第二废热回收器的冷介质通道连接,所述第二废热回收器的热介质通道与所述冷却水系统的任意段管道连接。

在一些实施方式中,所述冷却水系统包括第一水泵,所述第一水泵的输出端与所述燃气发动机内部的冷却管路连接后接入并联支路,所述并联支路的其中一条支路与第四电磁阀的其中一端连接,所述第四电磁阀的另一端依次与第二室外换热器、所述第一废热回收器的冷介质通道、所述第二废热回收器的热介质通道和第三过滤器连接,所述第三过滤器与所述第一水泵的输入端连接,所述并联支路的另一条支路与第五电磁阀的其中一端连接,所述第五电磁阀的另一端与第三废热回收器的冷介质通道连接,所述第三废热回收器的热介质通道与生活热水系统的任意段管道连接,所述第一废热回收器的冷介质通道和所述第二废热回收器的热介质通道之间的管路通过第六电磁阀接到所述第三过滤器的输入端。

在一些实施方式中,所述生活热水系统依次连接的第三水泵、所述第三废热回收器的热介质通道、热水箱以及第四过滤器,所述第四过滤器的输入端与所述第三水泵的输入端连接。

在一些实施方式中,所述空调水系统包括第二水泵,所述第二水泵的输出端通过第三电磁阀与所述第二废热回收器的冷介质通道连接,所述第二水泵的输出端还与所述水侧换热器的冷介质通道连接,所述第二废热回收器的冷介质通道和所述水侧换热器的冷介质通道通过同一节点并联输出。

在一些实施方式中,所述第一室外换热器的输出端设有液管温度传感器。

在一些实施方式中,所述第一废热回收器的冷介质通道输入端设有冷却水温度传感器。

在一些实施方式中,所述第二水泵的输出端设有进水温度传感器,所述第二废热回收器的冷介质通道和所述水侧换热器的冷介质通道的并联输出端设有出水温度传感器;所述燃气热泵冷热水机组空调系统的外部环境设有环境温度传感器。

第二种燃气热泵冷热水机组空调系统,在第一种燃气热泵冷热水机组空调系统的基础上取消所述第二电磁阀和所述第二二通阀。

还提供一种燃气热泵冷热水机组空调系统控制方法,用于上述的第一种燃气热泵冷热水机组空调系统,包括第一除霜模式、第二除霜模式以及低温制热模式;除霜前计算所述冷却水温度传感器的检测值与所述进水温度传感器的检测值之间的差值,若所述差值大于预设温度差,则选择第一除霜模式,否则选择第二除霜模式;当所述环境温度传感器的检测值小于第一预设温度值,或所述环境温度传感器的检测值小于第二预设温度值的同时,且所述环境温度传感器的检测值与所述液管温度传感器的检测值之间的差值小于第三预设温度值,或所述液管温度传感器的检测值低于第四预设温度值,且所述液管温度传感器的检测值的下降速率高于预设阈值,则进入所述低温制热模式;

所述第一除霜模式包括以下控制过程:所述四通阀的D和C端连通,S和E端连通,所述第一二通阀和所述第二电磁阀打开,所述第二二通阀和所述第一电磁阀关闭;

所述第二除霜模式包括以下控制过程:所述四通阀的D和C端连通,S和E端连通,所述第一二通阀和所述第二二通阀打开,所述第一电磁阀和所述第二电磁阀关闭;

所述低温制热模式包括以下控制过程:所述四通阀的D和E端连通,C和S端连通,所述第二二通阀和所述第一电磁阀打开,所述第一二通阀和所述第二电磁阀关闭。

还提供一种燃气热泵冷热水机组空调系统控制方法,用于上述的第二种燃气热泵冷热水机组空调系统,包括第三除霜模式和低温制热模式;当所述环境温度传感器的检测值小于第一预设温度值,或所述环境温度传感器的检测值小于第二预设温度值的同时,且所述环境温度传感器的检测值与所述液管温度传感器的检测值之间的差值小于第三预设温度值,或所述液管温度传感器的检测值低于第四预设温度值,且所述液管温度传感器的检测值的下降速率高于预设阈值,则进入所述低温制热模式;

所述第三除霜模式包括以下控制过程:所述四通阀的D和C端连通,S和E端连通,所述第一二通阀打开,所述第一电磁阀关闭;

所述低温制热模式包括以下控制过程:所述四通阀的D和E端连通,C和S端连通,所述第一电磁阀打开,所述第一二通阀关闭。

本发明的有益效果为:通过将第一除霜模式以及第二除霜模式用于燃气热泵冷热水机组空调系统中,在第一除霜模式下,第一废热回收器作为冷媒系统的蒸发器,并将冷媒系统的热量传递到冷却水系统中,在第二除霜模式下,水侧换热器作为冷媒系统的蒸发器,并将冷媒系统的热量传递到空调水系统中,通过优化了除霜处理方式,除霜时水温不降低。另外,通过优化低温制热蒸发器切换条件,提高了燃气热泵冷热水机组的能效及可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例一公开的燃气热泵冷热水机组空调系统的示意图;

其中:1-压缩机,2-油分离器,3-四通阀,4-第一室外换热器,5-第一二通阀,6-第一过滤器,7-电子膨胀阀,8-第二过滤器,9-储液器,10-第二二通阀,11-水侧换热器,12-第一电磁阀,13-第二电磁阀,14-第一废热回收器,15-气液分离器,16-燃气发动机,17-第二废热回收器,18-第一水泵,19-第四电磁阀,20-第二室外换热器,21-第三过滤器,22-第五电磁阀,23-第三废热回收器,24-第六电磁阀,25-第三水泵,26-热水箱,27-第四过滤器,28-第二水泵,29-第三电磁阀,30-单向阀。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确,下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

实施例一

如图1所示,本实施例提出了一种燃气热泵冷热水机组空调系统,包括冷媒系统、冷却水系统和空调水系统;

冷媒系统包括压缩机1,压缩机1输出端与油分离器2的输入端连接,油分离器2的输出端与压缩机1的输入端连接,油分离器2的输出端与四通阀3的D端连接,四通阀3的C端依次连接有第一室外换热器4、第一二通阀5、第一过滤器6、电子膨胀阀7、第二过滤器8、储液器9、第二二通阀10以及水侧换热器11的热介质通道,水侧换热器11的热介质通道出口与四通阀3的E端连接,第一二通阀5和第一过滤器6之间的管路与第一电磁阀12的其中一端连接,第二过滤器8和储液器9之间的管路与第二电磁阀13的其中一端连接,第一电磁阀12的另一端和第二电磁阀13的另一端通过同一节点连接到第一废热回收器14的热介质通道,第一废热回收器14的热介质通道出口和四通阀3的S端与气液分离器15的输入端连接,四通阀3的S端还设有指向气液分离器15输入端的单向阀30,气液分离器15的输出端与压缩机1输入端连接;

冷却水系统用于回收燃气发动机16的余热,燃气发动机16用于向压缩机1输送动力,第一废热回收器14的冷介质通道与冷却水系统的任意段管道连接;

水侧换热器11的冷介质通道与空调水系统的任意段管道连接,空调水系统的任意段管道还与第二废热回收器17的冷介质通道连接,第二废热回收器17的热介质通道与冷却水系统的任意段管道连接。

冷却水系统包括第一水泵18,第一水泵18的输出端与燃气发动机16内部的冷却管路连接后接入并联支路,并联支路的其中一条支路与第四电磁阀19的其中一端连接,第四电磁阀19的另一端依次与第二室外换热器20、第一废热回收器14的冷介质通道、第二废热回收器17的热介质通道和第三过滤器21连接,第三过滤器21与第一水泵18的输入端连接,并联支路的另一条支路与第五电磁阀22的其中一端连接,第五电磁阀22的另一端与第三废热回收器23的冷介质通道连接,第三废热回收器23的热介质通道与生活热水系统的任意段管道连接,第一废热回收器14的冷介质通道和第二废热回收器17的热介质通道之间的管路通过第六电磁阀24接到第三过滤器21的输入端。

生活热水系统依次连接的第三水泵25、第三废热回收器23的热介质通道、热水箱26以及第四过滤器27,第四过滤器27的输入端与第三水泵25的输入端连接。

空调水系统包括第二水泵28,第二水泵28的输出端通过第三电磁阀29与第二废热回收器17的冷介质通道连接,第二水泵28的输出端还与水侧换热器11的冷介质通道连接,第二废热回收器17的冷介质通道和水侧换热器11的冷介质通道通过同一节点并联输出。

第一室外换热器4的输出端设有液管温度传感器T5。

第一废热回收器14的冷介质通道输入端设有冷却水温度传感器T1。第二水泵28的输出端设有进水温度传感器T2,第二废热回收器17的冷介质通道和水侧换热器11的冷介质通道的并联输出端设有出水温度传感器T3;燃气热泵冷热水机组空调系统的外部环境设有环境温度传感器T4,出水温度传感器T3不参与本发明所述的控制方法,但其作为空调水机的出水温度传感器,一般向用户显示当前水温计参与能量调节控制,是必不可少的。

上述的换热器和热回收器一般都设置在水泵的输出端,这样的好处是输出端压力相对较高,有利于提高主机的换热效率。

实施例二

在上述实施例一的基础上,为了结构设计或成本考虑时,可取消第二电磁阀13和第二二通阀10。但只能保留一种除霜方式,即实施例四中所述的第三除霜模式。

实施例三

一种燃气热泵冷热水机组空调系统控制方法,用于实施例一的燃气热泵冷热水机组空调系统,包括第一除霜模式以及第二除霜模式;除霜前计算冷却水温度传感器T1的检测值与进水温度传感器T2的检测值之间的差值,若差值大于预设温度差(默认18℃),则选择第一除霜模式,否则选择第二除霜模式;当环境温度传感器T4的检测值小于第一预设温度值(例如-10℃),或环境温度传感器T4的检测值小于第二预设温度值(例如-5℃)的同时,且环境温度传感器T4的检测值与液管温度传感器T5的检测值之间的差值小于第三预设温度值(例如5℃),或液管温度传感器T5的检测值低于第四预设温度值(例如-5℃),且液管温度传感器T5的检测值的下降速率高于预设阈值(例如2℃),则进入低温制热模式;

第一除霜模式包括以下控制过程:四通阀3的D和C端连通,S和E端连通,第一二通阀5和第二电磁阀13打开,第二二通阀10和第一电磁阀12关闭;冷媒经压缩机1排气、油分离器2、四通阀3的C端、第一室外换热器4、第一二通阀5、第一过滤器6、电子膨胀阀7、第二过滤器8后经第一废热回收器14、气液分离器15回到压缩机1完成循环。

第二除霜模式包括以下控制过程:四通阀3的D和C端连通,S和E端连通,第一二通阀5和第二二通阀10打开,第一电磁阀12和第二电磁阀13关闭,冷媒经压缩机1排气、油分离器2、四通阀3的C端、第一室外换热器4、第一二通阀5、第一过滤器6、电子膨胀阀7、第二过滤器8后经第二二通阀10、水侧换热器11、气液分离器15回到压缩机1完成循环;

低温制热模式包括以下控制过程:四通阀3的D和E端连通,C和S端连通,第二二通阀10和第一电磁阀12打开,第一二通阀5和第二电磁阀13关闭,冷媒经压缩机1排气、油分离器2、四通阀3的E端、水侧换热器11、第二二通阀10、第二过滤器8、电子膨胀阀7、第一过滤器6、第一电磁阀12、第一废热回收器14、气液分离器15回到压缩机1完成循环。

通过将第一除霜模式以及第二除霜模式用于实施例一设计的燃气热泵冷热水机组空调系统中,在第一除霜模式下,第一废热回收器14作为冷媒系统的蒸发器,并将冷媒系统的热量传递到冷却水系统中,在第二除霜模式下,水侧换热器11作为冷媒系统的蒸发器,并将冷媒系统的热量传递到空调水系统中,通过优化了除霜处理方式,除霜时水温不降低。另外,通过优化低温制热蒸发器切换条件,提高了燃气热泵冷热水机组的能效及可靠性。

通过上述的第一除霜模式及第二除霜模式的判断条件分析,若差值大于预设温度差(默认18℃)则采用第一除霜模式,水侧换热器11虽然作为蒸发器会降低空调水系统的温度,但由于冷却水温度足够高,其通过第二废热回收器17回收的热量足以弥补该损失。如采用第二除霜模式则可能出现经第一废热回收器14作为蒸发器回收后的冷却水温度低于空调水系统温度,此时第二废热回收器17的回收效果大大折扣甚至出现反作用。因此通过以上的系统设计以及控制方法,令到除霜效果大大提升。

制冷时:第一废热回收器14、第二废热回收器17不工作,即第一电磁阀12、第三电磁阀29不会打开,冷却水通过第三废热回收器23及第二室外换热器20降温。第一水泵18启动后打开第五电磁阀22、第六电磁阀24,其后根据T1的温度调节第四电磁阀19、第六电磁阀24。如下表1所示。

表1制冷模式控制方法

常规制热时:第二室外换热器20、第一废热回收器14不工作,即第一电磁阀12、第四电磁阀19不会打开,冷却水通过第二废热回收器17、第三废热回收器23及第二室外换热器20降温。如下表2所示。

表2常规制热模式控制方法

低温制热时:第二室外换热器20一般不工作,即第四电磁阀不会打开,冷却水通过第一、第二和第三废热回收器降温。当水温过高接近保护时第四电磁阀和第二室外换热器20才会打开,如下表3所示。

表3低温制热模式控制方法

T1min与T1max与室外换热器、第一废热回收器14、第二废热回收器17的选型有关,T1小于Tmin则回到发动机的冷却水温偏低,T1大于Tmax则回到发动机的冷却水温过高,这两种情况都不利于发动机工作。

其中,ΔT1、ΔT2、ΔT3和ΔT4为设计温差,具体的,ΔT1、ΔT2、ΔT3、ΔT4是指特定的电磁阀开关组合的控制区间,描述电磁阀的开关是根据冷却水温度T1的温度区间来控制的。T1min为冷却水回收的最低温度,T1高于T1min才能开始回收冷却水热量,否则回到发动机的冷却水温偏低,不利于发动机工作。T2min为冷却水最低回收温度T1min加上预设的换热器温度差,假设冷却水回收的最低温度T1min为30度,预设的换热器温度差为5度(足够的温度差能使热量回收过程更顺利),则T2min为35度。T1max为冷却水过热保护温度,超过该值则冷却水温度过高会损坏发动机。以上的温度设计概念为常规写法,本领域技术人员均能辨识。

实施例四

一种燃气热泵冷热水机组空调系统控制方法,用于实施例二的燃气热泵冷热水机组空调系统,包括第三除霜模式和低温制热模式;当环境温度传感器T4的检测值小于第一预设温度值(例如-10℃),或环境温度传感器T4的检测值小于第二预设温度值(例如-5℃)的同时,且环境温度传感器T4的检测值与液管温度传感器T5的检测值之间的差值小于第三预设温度值(例如5℃),或液管温度传感器T5的检测值低于第四预设温度值(例如-5℃),且液管温度传感器T5的检测值的下降速率高于预设阈值(例如2℃),则进入低温制热模式;

第三除霜模式包括以下控制过程:四通阀3的D和C端连通,S和E端连通,第一二通阀5打开,第一电磁阀12关闭;

所述低温制热模式包括以下控制过程:所述四通阀的D和E端连通,C和S端连通,所述第一电磁阀打开12,所述第一二通阀5关闭。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点,其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围内。

11页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:一种燃气热泵多联机空调系统及其高效化霜控制方法

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!