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CN111043786A - 一种二氧化碳复叠式供暖机组及其控制方法 - Google Patents

一种二氧化碳复叠式供暖机组及其控制方法 Download PDF

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CN111043786A CN201911334932.9A CN201911334932A CN111043786A CN 111043786 A CN111043786 A CN 111043786A CN 201911334932 A CN201911334932 A CN 201911334932A CN 111043786 A CN111043786 A CN 111043786A
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汤晓亮
熊丹
康强
宋晓飞
邱昊
尤军
周大农
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Jiangsu Sujing Group Co Ltd
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Suzhou Sujing Aim Far Air Conditioning Co ltd
Jiangsu Sujing Group Co Ltd
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Abstract

本发明提供的二氧化碳复叠式供暖机组及其控制方法,通过采用变频压缩机作为低温级压缩机和高温机压缩机,通过采用变频风机作为蒸发器的风机所述高温级压缩机为变频压缩机,并采用变频风机作为提高蒸发器吸热效率的风机,具有高效、节能、环保的特点;根据高温级压缩机的运行频率fh选定合适的负载系数k,并根据室外温度Ta选取低温级压缩机对应的运行频率fa,再根据载冷剂出口处水温Tw选取低温级压缩机对应的运行频率fw,再根据公式f=k*(fa+fw)计算出低温级压缩机的设定频率f,能够智能地调节低温级压缩机的运行参数,保证所述机组在最高效的状态下运行,从而达到节约能源、提高供暖舒适度的作用,改善了现有二氧化碳复叠式供暖机组存在的不足。

Description

一种二氧化碳复叠式供暖机组及其控制方法
技术领域
本发明涉及供暖领域,具体涉及一种二氧化碳复叠式供暖机组及其控制方法。
背景技术
目前的二氧化碳复叠式供暖机组中低温级的控制主要采用中间最佳温度的控制方法,但在实际应用时可操作性较差。因此本发明在中间最佳温度控制的基础上提出了机组在供暖模式下应用于低温级压缩机运行的控制方法,保证二氧化碳供暖机组在不同的室外环境温度和供水温度下都在最佳的状态下运行。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的缺点,提供一种二氧化碳复叠式供暖机组及其控制方法。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案的产品是,一种二氧化碳复叠式供暖机组,包括:
低温级压缩机、气液分离器、风机、蒸发器,低温级膨胀阀、中间换热器、内部换热器、高温级压缩机、冷凝器、高温级膨胀阀;
所述低温级压缩机的排气口通过管路依次连接所述中间换热器、所述低温级膨胀阀、所述蒸发器、所述气液分离器后回到所述低温级压缩机的吸气口;
所述高温级压缩机的排气口通过管路依次连接所述冷凝器、所述内部换热器、所述高温级膨胀阀、所述中间换热器、所述内部换热器后回到所述高温级压缩机的吸气口;
所述冷凝器具有载冷剂入口和载冷剂出口,水泵将水从所述载冷剂入口泵入,水在所述冷凝器内吸收热量后由所述载冷剂出口流出给房间供暖;
所述低温级压缩机为变频压缩机,所述高温级压缩机为变频压缩机,所述风机用于提高所述蒸发器的吸热效率,所述风机为变频风机。
优选地,所述低温级压缩机与中间换热器之间的管道通过旁通管与位于低温级膨胀阀和蒸发器之间的管道相连通,该旁通管上设置有除霜电磁阀。
优选地,所述二氧化碳复叠式供暖机组包括用于检测室外温度Ta的环境温度传感器和用于检测所述载冷剂出口处水温Tw的出水温度传感器。
优选地,所述低温级压缩机压缩的制冷剂为二氧化碳,所述高温级压缩机压缩的制冷剂为R134a。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案的方法是,上述任意一种二氧化碳复叠式供暖机组的控制方法,包括:
所述低温级压缩机的设定频率f由公式f= k*(fa+ fw)计算得出,其中,k为负载系数;fa为所述室外温度Ta所对应的低温级压缩机的运行频率; fw为所述载冷剂出口处水温Tw所对应的低温级压缩机的运行频率。
优选地,所述负载系数k的取值范围为0.3-1.5。
进一步优选地,所述负载系数k的取值随所述高温级压缩机运行频率fh的升高而增大。
优选地,所述运行频率fa的取值随所述室外温度Ta的降低而增大。
优选地,所述运行频率fw的取值随所述载冷剂出口处水温Tw的升高而增大。
优选地,所述运行频率fa和所述运行频率fw的取值范围均为30-70Hz。
由于上述技术方案的运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:
本发明提供的二氧化碳复叠式供暖机组及其控制方法,通过采用变频压缩机作为低温级压缩机和高温机压缩机,通过采用变频风机作为蒸发器的风机所述高温级压缩机为变频压缩机,并采用变频风机作为提高蒸发器吸热效率的风机,具有高效、节能、环保的特点;根据高温级压缩机的运行频率fh选定合适的负载系数k,并根据室外温度Ta选取低温级压缩机对应的运行频率fa,再根据载冷剂出口处水温Tw选取低温级压缩机对应的运行频率fw,再根据公式f= k*(fa+ fw)计算出低温级压缩机的设定频率f,能够智能地调节低温级压缩机的运行参数,保证所述机组在最高效的状态下运行,从而达到节约能源、提高供暖舒适度的作用,改善了现有二氧化碳复叠式供暖机组存在的不足。
附图说明
图1为本发明中的二氧化碳复叠式供暖机组的示意图。
图2为本发明中低温级压缩机运行频率在不同室外环境温度下的示意图。
图3为本发明中低温级压缩机运行频率在机组不同供暖温度下的示意图。
图4为本发明中负载系数在不同高温级压缩机运行频率下的示意图。
其中:100.低温级压缩机;1001.排气口;1002.吸气口;101.气液分离器;102.风机;103.蒸发器;104.低温级膨胀阀;200.中间换热器;300.高温级压缩机;3001.排气口;3002.吸气口;301.冷凝器;3011.载冷剂入口;3012.载冷剂出口;3013.出水温度传感器;302.高温级膨胀阀;303.内部换热器;400.旁通管;401.除霜电磁阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1所示,本发明提供的二氧化碳复叠式供暖机组,包括:低温级压缩机100、气液分离器101、风机102、蒸发器103、低温级膨胀阀104、中间换热器200、内部换热器303、高温级压缩机300、冷凝器301、高温级膨胀阀302;其中,低温级压缩机100的排气口1001通过管路依次连接中间换热器200、低温级膨胀阀104、蒸发器103、气液分离器101后回到低温级压缩机100的吸气口1002;高温级压缩机300的排气口3001通过管路依次连接冷凝器301、内部换热器303、高温级膨胀阀302、中间换热器200、内部换热器303后回到高温级压缩机300的吸气口3002;冷凝器301具有载冷剂入口3011和载冷剂出口3012,水泵将水从载冷剂入口3011泵入,水在冷凝器301内吸收热量后由载冷剂出口3012流出给房间供暖;低温级压缩机100为变频压缩机,高温级压缩机300为变频压缩机,风机102设置在蒸发器103附近,风机102用于提高蒸发器103的吸热效率,风机102为变频风机;低温级压缩机100与中间换热器200之间的管道通过旁通管400与位于低温级膨胀阀104和蒸发器103之间的管道相连通,该旁通管400上设置有除霜电磁阀401,所述二氧化碳复叠式供暖机组还包括用于检测室外温度Ta的环境温度传感器和用于检测载冷剂出口3012处水温Tw的出水温度传感器3013;低温级压缩机100压缩的制冷剂为二氧化碳,高温级压缩机300压缩的制冷剂为R134a。
该二氧化碳复叠式供暖机组的工作方式为:在供暖模式下,除霜电磁阀401关闭,风机102,低温级压缩机100和高温级压缩机300开启,水泵开启将水从载冷剂入口3011泵入冷凝器301内,水在冷凝器301内吸收热量后由载冷剂出口3012流出给房间供暖;二氧化碳介质在低温级压缩机100的驱动下从排气口1001进入中间换热器200被低温R134a冷却,然后经过低温级膨胀阀104进入蒸发器103从空气当中吸收热量,之后进入气液分离器101最后回到低温级压缩机100的吸气口1002;R134a介质在高温级压缩机300的驱动下从排气口3001进入冷凝器301将热量传递给进入冷凝器301的水,然后进入内部换热器303被低温的R134a进一步冷却,流经高温级膨胀阀302后进入中间换热器200吸收热量,然后进入内部换热器303进一步过热后回到高温级变频压缩机300的吸气口。
本发明还涉及上述实施例中低温级压缩机100运行频率的设定方法,通过该方法实现对本发明所述的二氧化碳复叠式供暖机组进口控制,该方法为:低温级压缩机100的设定频率f由公式f= k*(fa+ fw)计算得出,其中,k为负载系数; fa为所述室外温度Ta所对应的低温级压缩机的运行频率; fw为所述载冷剂出口处水温Tw所对应的低温级压缩机的运行频率。
优选地,所述负载系数k的取值范围为0.3-1.5。
进一步优选地,所述负载系数k的取值随所述高温级压缩机运行频率fh的升高而增大。
优选地,所述运行频率fa的取值随所述室外温度Ta的降低而增大。
优选地,所述运行频率fw的取值随所述载冷剂出口处水温Tw的升高而增大。
优选地,所述运行频率fa和所述运行频率fw的取值范围均为30-70Hz。
下面进行具体说明。
本发明中负载系数k具体的取值方法为:当fh大于HZ1且小于等于HZ2时,负载系数k取值为k1;当高温级压缩机的运行频率fh大于HZ2且小于等于HZ3时,负载系数k取值为k2;当高温级压缩机的运行频率fh大于HZ3且小于等于HZ4时,负载系数k取值为k3;当高温级压缩机的运行频率fh大于HZ4且小于等于HZ5时,负载系数k取值为k4;当高温级压缩机的运行频率fh大于HZ5且小于等于HZ6时,负载系数k取值为k5;高温级压缩机的运行频率HZ1可取30,HZ2可取35,HZ3可取40,HZ4可取45,HZ5可取50,HZ6可取55。负载系数k1可取0.3, k2可取0.6, k3可取0.9, k4可取1.2, k5可取1.5。
本发明中室外温度Ta对应的运行频率fa的取值方法为:当室外环境温度Ta小于等于Ta1时,所述频率fa取值为fa1;当室外环境温度Ta大于Ta1且小于等于Ta2-△ta时,所述频率fa取值为fa2;当室外环境温度Ta大于Ta2且小于等于Ta3-△ta时,频率fa取值为fa3;当室外环境温度Ta大于Ta3且小于等于Ta4-△ta时,频率fa取值为fa4;当室外环境温度Ta大于Ta4且小于等于Ta5-△ta时,频率fa取值为fa5;当室外环境温度Ta大于Ta5时,频率fa取值为fa6。频率fa1可取70,频率fa2可取62,频率fa3可取54,频率fa4可取46,频率fa5可取38,频率fa6可取30。△ta可取值范围为1≤△ta≤3,Ta1可取至-25,Ta2 可取至-15,Ta3 可取至-7,Ta4 可取至2,Ta5可取至10,频率fa的单位为Hz,温度Ta的单位为℃。
本发明中载冷剂出口处水温Tw对应的运行频率fa的取值方法为:当机组出水温度Tw大于Tw1且小于Tw2+△tw 时,频率fw取值为fw1;当机组出水温度Tw大于等于Tw2且小于Tw3+△tw 时,频率fw取值为fw2;当机组出水温度Tw大于等于Tw3且小于Tw4
Figure DEST_PATH_IMAGE002
时,频率fw取值为fw3;当机组出水温度Tw大于等于Tw4且小于Tw5
Figure 33108DEST_PATH_IMAGE002
时,频率fw取值为fw4;当机组出水温度Tw大于等于Tw5且小于Tw6
Figure 950248DEST_PATH_IMAGE002
时,频率fw取值为fw5;当机组出水温度Tw大于等于Tw6且小于Tw7时,频率fw取值为fw6。频率fw1可取30,频率fw2可取38,频率fw3可取46,频率fw4可取54,频率fw5可取62,频率fw5可取70。 Tw1可取40,Tw2可取44,Tw3可取48,Tw4可取52,Tw5可取56,Tw6可取64,Tw7可取70。的可取范围为2≤△tw≤3。频率fw的单位为Hz,温度Ta的单位为℃。
由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:本发明提供的二氧化碳复叠式供暖机组及其控制方法,通过采用变频压缩机作为低温级压缩机和高温机压缩机,通过采用变频风机作为蒸发器的风机所述高温级压缩机为变频压缩机,并采用变频风机作为提高蒸发器吸热效率的风机,具有高效、节能、环保的特点;根据高温级压缩机的运行频率fh选定合适的负载系数k,并根据室外温度Ta选取低温级压缩机对应的运行频率fa,再根据载冷剂出口处水温Tw选取低温级压缩机对应的运行频率fw,再根据公式f= k*(fa+ fw)计算出低温级压缩机的设定频率f,能够智能地调节低温级压缩机的运行参数,保证所述机组在最高效的状态下运行,从而达到节约能源、提高供暖舒适度的作用,改善了现有二氧化碳复叠式供暖机组存在的不足。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士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。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种二氧化碳复叠式供暖机组,包括:
低温级压缩机、气液分离器、风机、蒸发器,低温级膨胀阀、中间换热器、内部换热器、高温级压缩机、冷凝器、高温级膨胀阀;
其特征在于:所述低温级压缩机的排气口通过管路依次连接所述中间换热器、所述低温级膨胀阀、所述蒸发器、所述气液分离器后回到所述低温级压缩机的吸气口;
所述高温级压缩机的排气口通过管路依次连接所述冷凝器、所述内部换热器、所述高温级膨胀阀、所述中间换热器、所述内部换热器后回到所述高温级压缩机的吸气口;
所述冷凝器具有载冷剂入口和载冷剂出口,水泵将水从所述载冷剂入口泵入,水在所述冷凝器内吸收热量后由所述载冷剂出口流出给房间供暖;
所述低温级压缩机为变频压缩机,所述高温级压缩机为变频压缩机,所述风机用于提高所述蒸发器的吸热效率,所述风机为变频风机。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳复叠式供暖机组,其特征在于:所述低温级压缩机与中间换热器之间的管道通过旁通管与位于低温级膨胀阀和蒸发器之间的管道相连通,该旁通管上设置有除霜电磁阀。
3.根据权利要求1所述的二氧化碳复叠式供暖机组,其特征在于:所述二氧化碳复叠式供暖机组包括用于检测室外温度Ta的环境温度传感器和用于检测所述载冷剂出口处水温Tw的出水温度传感器。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳复叠式供暖机组,其特征在于:所述低温级压缩机压缩的制冷剂为二氧化碳,所述高温级压缩机压缩的制冷剂为R134a。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的二氧化碳复叠式供暖机组的控制方法,其特征在于:
所述低温级压缩机的设定频率f由公式f= k*(fa+ fw)计算得出,其中,k为负载系数;fa为所述室外温度Ta所对应的低温级压缩机的运行频率; fw为所述载冷剂出口处水温Tw所对应的低温级压缩机的运行频率。
6.根据权利要求5所述的二氧化碳复叠式供暖机组的控制方法,其特征在于:所述负载系数k的取值范围为0.3-1.5。
7.根据权利要求6所述的二氧化碳复叠式供暖机组的控制方法,其特征在于:所述负载系数k的取值随所述高温级压缩机运行频率fh的升高而增大。
8.根据权利要求5所述的二氧化碳复叠式供暖机组的控制方法,其特征在于:所述运行频率fa的取值随所述室外温度Ta的降低而增大。
9.根据权利要求5所述的二氧化碳复叠式供暖机组的控制方法,其特征在于:所述运行频率fw的取值随所述载冷剂出口处水温Tw的升高而增大。
10.根据权利要求5中所述的二氧化碳复叠式供暖机组的控制方法,其特征在于:所述运行频率fa和所述运行频率fw的取值范围均为30-70Hz。
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