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一種能精確控溫的熱泵熱水機組的制作方法

文檔序號:4760283閱讀:398來源:國知局
專利名稱:一種能精確控溫的熱泵熱水機組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
一種能精確控溫的熱泵熱水機組技術(shù)領(lǐng)域-本實用新型涉及一種空氣源熱泵熱水機組,特別是涉及一種能精確控制出水溫度的 直熱式空氣源熱泵熱水機組。
技術(shù)背景-現(xiàn)有的空氣源熱泵熱水機組多是由壓縮機、風(fēng)側(cè)換熱器、風(fēng)機、水側(cè)換熱器、節(jié)流 元件、智能控制系統(tǒng)及相應(yīng)的水系統(tǒng)組成,其工作原理是制冷劑在風(fēng)側(cè)換熱器中蒸發(fā)吸 收空氣中的熱量,經(jīng)壓縮機壓縮后在水側(cè)換熱器中冷凝放熱,把吸收的熱量釋放到水系 統(tǒng)中,向用戶提供生活熱水,這種制熱水方式COP值高,節(jié)能環(huán)保,綜合經(jīng)濟效益好。根據(jù)水系統(tǒng)工作方式的不同,現(xiàn)有空氣源熱泵熱水機組大致分為循環(huán)加熱式和直熱式兩 種。一、 循環(huán)加熱式空氣源熱泵熱水機組由于自身的特點,在水溫控制方面存在以下突出問題1、 出水溫度受限,不能滿足高水溫要求現(xiàn)有的氟里昂制冷系統(tǒng)對冷凝溫度有一限定值,所以循環(huán)加熱式空氣源熱泵熱水機組的水箱最終溫度不能超過某一極限值(一般為50'C),當(dāng)溫度超過此值時,機組的壓力和溫度急劇升高,機組不能正常工作甚至造成事故。2、 水箱溫度波動大,減小水箱的有效容積,影響使用的舒適性 循環(huán)加熱式空氣源熱泵熱水機組補水直接到水箱中,再經(jīng)過機組循環(huán)加熱使水溫逐漸達到使用要求,這就造成機組剛開啟時,水箱水溫很低,隨著機組的運行水溫逐漸升 高,直到水溫達到使用要求,因而等待時間較長。另外,在使用過程中為保證水位要求, 冷水直接補入水箱與水箱中的高溫水混合,使水箱水溫下降,最終不能使用,減小了水 箱的有效容積,影響使用的舒適性。二、 直熱式空氣源熱泵熱水機組采用的是冷水進熱水出的加熱方式,冷水經(jīng)過機組 出來就是高溫?zé)崴苯拥奖厮洌谙嗤某鏊疁囟认?,機組的冷凝溫度低,效率更 高。直熱式空氣源熱泵熱水機組的控溫機理是通過調(diào)節(jié)進入水側(cè)換熱器的水流量來改變 出水溫度。在某一工況下,熱泵機組的產(chǎn)熱量Q吸熱一定,進入機組的自來水溫度T進水一 定,根據(jù)水的傳熱方程Q M=4.18M水*(丁出水-T進水),此狀態(tài)下機組的出水溫度T出水只與進入 水側(cè)換熱器的水流量M ^有關(guān),因此通過調(diào)節(jié)進入水側(cè)換熱器的水流量可控制出水溫度。目前普遍采用的方法有兩種1、電子膨脹閥(水閥);2、冷凝壓力調(diào)節(jié)閥。1、電 子膨脹閥通過檢測到的出水溫度不斷調(diào)整其開度,增大或減小水流量,使出水溫度逐漸 逼近設(shè)定溫度。通常電子膨脹閥是按額定工況時的流量范圍進行選型,在額定工況時, 調(diào)節(jié)性能較為理想,但在低溫工況時,熱泵機組的產(chǎn)熱量衰減較大,自來水(進水)溫 度低,達到相同的出水溫度所需的水流量就大大降低,偏離了電子膨脹閥的額定調(diào)節(jié)范 圍,調(diào)節(jié)困難甚至不能調(diào)節(jié),同時由于熱泵系統(tǒng)的特性,出水溫度滯后于制冷系統(tǒng)冷凝 壓力,這種調(diào)節(jié)方法容易產(chǎn)生系統(tǒng)高壓。2、冷凝壓力調(diào)節(jié)閥通過控制制冷系統(tǒng)的冷凝壓 力來控制出水溫度,系統(tǒng)不會產(chǎn)生高壓(只要設(shè)定合理),但由于冷凝壓力和出水溫度不 是嚴格的對應(yīng)關(guān)系,所以出水溫度雖能穩(wěn)定卻不一定是設(shè)定溫度。由此可見,在精確控 溫方面,兩種方法都有不足。 實用新型內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷,本實用新型的目的在于提供一種能精確控溫的直熱式空氣 源熱泵熱水機組,通過精確控溫,在保證高出水溫度的前提下使機組迅速進入穩(wěn)定工作 狀態(tài),避免了啟動過程中的熱量損失,提高了制熱效率,進而解決了空氣源熱泵熱水機 組儲水箱小型化的難題。本實用新型解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案一種能精確控溫的熱泵熱水機組,包括由壓縮機、風(fēng)側(cè)換熱器、風(fēng)機、節(jié)流元件、 水側(cè)換熱器所組成的制冷系統(tǒng),水系統(tǒng)的循環(huán)水與制冷系統(tǒng)的介質(zhì)在水側(cè)換熱器內(nèi)完成 熱交換,所述水系統(tǒng)包括連通水側(cè)換熱器的進水管、出水管及水箱,出水管由水箱的頂 部接入,在所述進水管的前端設(shè)置有串聯(lián)的電磁閥及電子膨脹閥,在出水管上設(shè)置有溫 度傳感器,所述電子膨脹閥的開度由微電腦控制器決定;所述微電腦控制器、溫度傳感 器、電子膨脹閥以及設(shè)置于壓縮機出口端的壓力傳感器構(gòu)成機組的控制系統(tǒng)。與己有技術(shù)相比,本實用新型的有益效果體現(xiàn)在1、 本實用新型通過微電腦控制器的設(shè)定程序控制電子膨脹閥的開度。解決措施微 電腦控制器采集的數(shù)據(jù)除水箱設(shè)定溫度、溫度傳感器感應(yīng)的出水瞬時溫度外,還引入了 壓力傳感器感應(yīng)的制冷系統(tǒng)瞬時壓力參數(shù),通過瞬時壓力參數(shù)修正電子膨脹閥的開度。 具體來說,當(dāng)壓力值在允許范圍內(nèi),電子膨脹閥的開度保證出水溫度不低于設(shè)定溫度; 一但壓力值高于允許值,電子膨脹閥的開度按某一修正值增大,既避免了系統(tǒng)產(chǎn)生高壓, 又避免開度過大而產(chǎn)生水溫波動。2、 出水溫度波動小,機組運行穩(wěn)定可靠;在冬季低水溫、低環(huán)境溫度的條件下,縮 短壓縮機啟動始階段的不穩(wěn)定工作狀態(tài)過程,使機組迅速進入額定工作狀態(tài),減少了啟 動階段的能量損失;儲水箱水溫控制精準,杜絕涼水混入水箱,易于實現(xiàn)儲水箱的小型4化,有利于降低成本、節(jié)省安裝空間、減少儲水箱的保溫能耗。


圖l為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型控制程序流程圖。圖中標號l壓縮機,2風(fēng)側(cè)換熱器,3風(fēng)機,4節(jié)流元件,5水側(cè)換熱器,6進水管,7電磁閥,8出水管,9電子膨脹閥,IO水泵,ll溫度傳感器,12水箱,13壓力傳感器, 14微電腦控制器。以下通過具體實施方式
,并結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。
具體實施方式
非限定實施例如下所述實施例參見圖1,本實施例中機組包括以壓縮機l、風(fēng)側(cè)換熱器2、風(fēng)機3、節(jié) 流元件4和水側(cè)換熱器5所構(gòu)成的一個封閉制冷循環(huán)系統(tǒng);水系統(tǒng)包括連通水側(cè)換熱器5 的進水管6、出水管8及水箱12,出水管由水箱的頂部接入,水系統(tǒng)的循環(huán)水與制冷系 統(tǒng)的介質(zhì)在水側(cè)換熱器5內(nèi)完成熱交換。整個機組的控制系統(tǒng)由微電腦控制器14、溫度 傳感器ll、電子膨脹閥9以及設(shè)置于壓縮機1出口端的壓力傳感器13構(gòu)成。 該機組的控制方法如下其控制程序流程圖如圖2所示。高溫、高壓的制冷劑由壓縮機l排出,在水側(cè)換熱器5中冷凝放熱,經(jīng)過節(jié)流元件4 降壓后到風(fēng)側(cè)換熱器2中蒸發(fā),吸收空氣中的熱量,返回壓縮機l再壓縮,形成一個循 環(huán);壓縮機啟動后,電磁閥7打開,低溫自來水通過電子膨脹閥9進入水側(cè)換熱器5吸 熱升溫后由出水管8送入保溫水箱12中儲存,用戶可通過水泵IO將水箱12中的熱水輸 出使用。電子膨脹閥9前方所串聯(lián)設(shè)定的電磁閥7還可以徹底關(guān)閉進水管路。初始上電,熱泵機組經(jīng)過3分種延時后啟動運行(以后只要壓縮機停機時間超過3 分種即可立刻啟動),此時電子膨脹閥9的開度為0,微電腦控制器14適時監(jiān)控壓力傳感 器13所感應(yīng)的系統(tǒng)壓力值,當(dāng)其達到某一值時(可調(diào)),電子膨脹閥9的開度為某一默 認值(此默認值為記憶上次穩(wěn)定運行時的開度),此后微電腦控制器14根據(jù)水箱設(shè)定溫 度、溫度傳感器11感應(yīng)的出水溫度以及系統(tǒng)壓力采用PID調(diào)節(jié)模式,調(diào)節(jié)電子膨脹閥9 的開度,使出水溫度迅速達到設(shè)定溫度。具體地,當(dāng)壓力值在設(shè)定范圍內(nèi),電子膨脹閥 的開度按出水溫度與設(shè)定溫度進行PID調(diào)節(jié);在調(diào)節(jié)過程中, 一但壓力值高于設(shè)定值, 電子膨脹閥的開度按某一修正值增大,既避免了系統(tǒng)產(chǎn)生高壓,又避免開度過大而產(chǎn)生 水溫波動。
權(quán)利要求1、一種能精確控溫的熱泵熱水機組,包括由壓縮機(1)、風(fēng)側(cè)換熱器(2)、風(fēng)機(3)、節(jié)流元件(4)、水側(cè)換熱器(5)所組成的制冷系統(tǒng),水系統(tǒng)的循環(huán)水與制冷系統(tǒng)的介質(zhì)在水側(cè)換熱器(5)內(nèi)完成熱交換,所述水系統(tǒng)包括連通水側(cè)換熱器(5)的進水管(6)、出水管(8)及水箱(12),出水管由水箱的頂部接入,其特征在于,在所述進水管(6)的前端設(shè)置有串聯(lián)的電磁閥(7)及電子膨脹閥(9),在出水管(8)上設(shè)置有溫度傳感器(11),所述電子膨脹閥的開度由微電腦控制器(14)決定;所述微電腦控制器(14)、溫度傳感器(11)、電子膨脹閥(9)以及設(shè)置于壓縮機(1)出口端的壓力傳感器(13)構(gòu)成機組的控制系統(tǒng)。
專利摘要本實用新型公開了一種能精確控溫的熱泵熱水機組,包括由壓縮機、風(fēng)側(cè)換熱器、風(fēng)機、節(jié)流元件、水側(cè)換熱器所組成的制冷系統(tǒng),水系統(tǒng)的循環(huán)水與制冷系統(tǒng)的介質(zhì)在水側(cè)換熱器內(nèi)完成熱交換,所述水系統(tǒng)包括連通水側(cè)換熱器的進水管、出水管及水箱,出水管由水箱的頂部接入,在所述進水管的前端設(shè)置有串聯(lián)的電磁閥、電子膨脹閥,在出水管上設(shè)置有溫度傳感器,所述電子膨脹閥的開度由微電腦控制器決定;所述微電腦控制器、溫度傳感器、電子膨脹閥以及設(shè)置于壓縮機出口端的壓力傳感器構(gòu)成機組的控制系統(tǒng)。
文檔編號F24H9/20GK201344625SQ200920142698
公開日2009年11月11日 申請日期2009年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月13日
發(fā)明者曾曉程, 沈增友, 陳凌云 申請人:滁州揚子必威中央空調(diào)有限公司
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