CO2制冷剂跨临界变频压缩运行的热泵热水装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种CO2制冷剂跨临界变频压缩运行的热泵热水装置及其控制方法，属于热泵热水机制造技术领域。它解决了现有技术中的热泵热水装置运行效率低的问题。本CO2制冷剂跨临界变频压缩运行的热泵热水装置及其控制方法包括由用于输送CO2的制冷剂输送总管依次连接压缩机等。本CO2制冷剂跨临界变频压缩运行的热泵热水装置及其控制方法的优点在于：压缩机为变频压缩机的设置代替传统的定频或者活塞压缩机，保证制冷系统始终处于跨临界工作状态，提高热水出水温度和系统效率，回热交换器的设置替代了现有技术中的经济器和汽液分离器，节省了生产成本，降低了因为经济器在过冷时会导致压缩机中间压力波动较大、从而影响工作效率的情况的出现机率。

【技术实现步骤摘要】
CO2制冷剂跨临界变频压缩运行的热泵热水装置及其控制方法
本专利技术属于热泵热水机制造
，尤其是涉及一种CO2制冷剂跨临界变频压缩运行的热泵热水装置及其控制方法。
技术介绍
近年来，我国大气污染严重，特别是北方的冬季，干燥气候引发PM2.5等颗粒物聚集，煤炭烧锅炉供暖进一步恶化空气质量，为绿化环境，节能减排，我国启动了煤改电项目，采用空调热泵制热水代替传统的供暖方式。传统的空调热泵热水机采用R22、R410A或者R134A作为制冷剂，破坏臭氧层和产生温室效应，低温制热水能力衰减厉害。《蒙特利尔协议》将淘汰HCFCs类制冷剂，《京都议定书》又使HFCs类制冷剂成为过渡性产品。CO2制冷剂的GWP=1，ODP=0，作为一种对环境无害的自然工质在热泵热水机的使用渐渐被更多的人认可，CO2制冷剂的临界温度点比较低，为31.1℃，与环境温度接近，对其进行压缩制热，冷凝散热温度处于跨临界区，即CO2制冷剂冷凝散热存在一个很大的温度滑移区间，可以制造高温热水，最高可达95℃，同时CO2蒸发压力高，在低温环境下，制热水能力衰减较少，但目前CO2制冷剂热泵热水装置普片存在以下一些问题，1、采用定频压缩机或者活塞式压缩机，无法保证系统始终处于高效制冷状态；2、采用经济器过冷，压缩机中间压力波动较大，影响效率；3、采用经济器过冷，可能存在中间喷液损坏压缩机风险；4、传统的四通换向阀除霜或者电磁阀除霜存在切换不正常或者除霜效率低；5、系统采用汽液分离器成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，解决了CO2制冷剂在热泵热水装置中运行时效率低的问题的CO2制冷剂跨临界变频压缩运行的热泵热水装置。本专利技术的第二个目的是针对上述问题，提供一种设计合理，使用效果好的CO2制冷剂跨临界变频压缩运行的热泵热水装置的控制方法。为达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：本专利技术的CO2制冷剂跨临界变频压缩运行的热泵热水装置，包括由用于输送CO2的制冷剂输送总管依次连接压缩机、气冷器、电子膨胀阀和蒸发器组成的一个循环系统，气冷器上连接有供待加热的冷水通过的水管，其特征在于：压缩机为变频压缩机；气冷器上的制冷剂输出端与电子膨胀阀的输入端分别与回热交换器上的热源输入端和热源输出端一一连接、蒸发器上的制冷剂输出端与压缩机的制冷剂输入端分别与回热交换器上的冷源输入端和冷源输出端一一连接，本热泵热水装置还包括控制器，控制器分别与压缩机、电子膨胀阀电连接。压缩机为变频压缩机的设置代替传统的定频或者活塞压缩机，保证制冷系统始终处于跨临界工作状态，提高热水出水温度和系统效率，回热交换器的设置替代了现有技术中的经济器和汽液分离器，节省了生产成本，方便安装、维护，降低了因为经济器在过冷时会导致压缩机中间压力波动较大、从而影响工作效率的情况的出现机率，同时减少了因采用经济器过冷而可能存在的中间喷液损坏压缩机的风险机率，另外降低了回气带液机率。在上述的CO2制冷剂跨临界变频压缩运行的热泵热水装置中，制冷剂输送总管上的位于压缩机上的制冷剂输出端和气冷器上的制冷剂输入端之间的部位设有油分离器，制冷剂输送总管上的连接压缩机上的制冷剂输入端的部位和油分离器上的制冷剂输入端之间设有第一制冷剂输送支管，第一制冷剂输送支管上设有回油电磁阀，回油电磁阀与控制器电连接。用于将压缩机排出的气体中混杂的润滑油分离后重新通过第一制冷剂输送支管送回压缩机内。在上述的CO2制冷剂跨临界变频压缩运行的热泵热水装置中，制冷剂输送总管上的位于油分离器和气冷器之间的部位与制冷剂输送总管上的位于电子膨胀阀和蒸发器之间的部位之间设有第二制冷剂输送支管，第二制冷剂输送支管上设有用于融去位于蒸发器上的霜的融霜电动球阀,融霜电动球阀与控制器电连接。采用融霜电动球阀除霜替代现有技术中的电磁阀或者四通换向阀除霜，解决了电磁阀流量偏小除霜周期长，四通换向阀切换过程复杂、不满足新国标除霜能效要求。在上述的CO2制冷剂跨临界变频压缩运行的热泵热水装置中，制冷剂输送总管上的自连接第二制冷剂输送支管一端的部位至连接气冷器的制冷剂输入端之间的部位设有高压开关阀，高压开关阀与控制器电连接。高压开关阀的设置提高了对流出压缩机的高温高压的CO2制冷剂流量的控制。在上述的CO2制冷剂跨临界变频压缩运行的热泵热水装置中，制冷剂输送总管上的位于连接电子膨胀阀的输入端和回热交换器的热源输出端之间的部位设有干燥过滤器；制冷剂输送总管上的位于连接电子膨胀阀的输出端和蒸发器的制冷剂输入端之间的部位设有视液镜。干燥过滤器的减少了流入电子膨胀阀的气体中混入的液体含量，提高了运行效率，视液镜的设置便于操作人员观测、实时了解从电子膨胀阀流出的低温低压CO2液体的流动情况，便于操作和维护。在上述的CO2制冷剂跨临界变频压缩运行的热泵热水装置中，制冷剂输送总管上设有温度检测组件，温度检测组件与控制器电连接，温度检测组件包括设于制冷剂输送总管上的位于连接压缩机上的制冷剂输出端和气冷器上的制冷剂输入端之间的部位的排气温度传感器，设于制冷剂输送总管上的位于连接电子膨胀阀的输入端和回热交换器上的热源输出端之间的部位的膨胀阀前温度传感器，设于制冷剂输送总管上的位于连接回热交换器上的冷源输出端和压缩机上的制冷剂输入端之间的部位的吸气温度传感器，设于蒸发器上的环境温度传感器，设于水管上的位于与气冷器上的热水出口端连接的部位上的热水出口温度传感器。与控制器电连接的温度检测组件的设置便于及时了解运行中的热泵热水装置各关键部位的温度参数。在上述的CO2制冷剂跨临界变频压缩运行的热泵热水装置中，制冷剂输送总管上还设有压力检测组件，压力检测组件与控制器电连接，压力检测组件包括设于制冷剂输送总管上的位于高压开关阀和气冷器上的制冷剂输入端之间的部位的排气压力传感器，设于制冷剂输送总管上的位于回热交换器上的冷源输出端和压缩机上的制冷剂输入端之间的部位的吸气压力传感器。与控制器电连接的压力检测组件的设置便于及时了解运行中的热泵热水装置各关键部位的压力参数。在上述的CO2制冷剂跨临界变频压缩运行的热泵热水装置中，蒸发器与蒸发风机相连，蒸发风机与控制器电连接；制冷剂输送总管上的位于回热交换器上的冷源输出端和压缩机上的制冷剂输入端之间的部位设有汽液分离器；气冷器和回热交换器都位套管式结构。蒸发风机的通过旋转产生流动空气提高了热交换效果，便于CO2制冷剂更好地吸热，汽液分离器的设置为从回热交换器上的冷源输出端出来的已经过汽液分离的CO2制冷剂气体中可能混杂的液体进行进一步的汽液分离。本CO2制冷剂跨临界变频压缩运行的热泵热水装置的控制方法包括以下步骤：S1、在控制器中初始化系统参数，所述的系统参数包括热水出水温度设定值Tout0，热水出水温度模糊区δT，热水出水温度控制精度T，压缩机1排气压即系统高压Ph和吸气压即系统低压Pl相减所得的高低压压差δP0，压缩机的启动频率Hz0；S2、启动本装置，使压缩机以启动频率Hz0运行；S3、通过温度检测组件、压力检测组件实时检测热水出水温度值Tout、压缩机1排气压即系统高压Ph，压缩机吸气压即系统低压Pl，并实时检测压缩机的运行频率Hz；S4、根据步骤S3检测得到的系统高压Ph、系统低压Pl计算出高低压压差δP的值，当δ本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CO2制冷剂跨临界变频压缩运行的热泵热水装置，包括由用于输送CO2的制冷剂输送总管（a）依次连接压缩机（1）、气冷器（6）、电子膨胀阀（10）和蒸发器（12）组成的一个循环系统，所述的气冷器（6）上连接有供待加热的冷水通过的水管（b），其特征在于：所述的压缩机（1）为变频压缩机；所述的气冷器（6）上的制冷剂输出端与电子膨胀阀（10）的输入端分别与回热交换器（7）上的热源输入端和热源输出端一一连接、所述的蒸发器（12）上的制冷剂输出端与压缩机（1）的制冷剂输入端分别与回热交换器（7）上的冷源输入端和冷源输出端一一连接，本热泵热水装置还包括控制器（21），所述的控制器（21）分别与压缩机（1）、电子膨胀阀（10）电连接。

【技术特征摘要】
1.一种CO2制冷剂跨临界变频压缩运行的热泵热水装置，包括由用于输送CO2的制冷剂输送总管（a）依次连接压缩机（1）、气冷器（6）、电子膨胀阀（10）和蒸发器（12）组成的一个循环系统，所述的气冷器（6）上连接有供待加热的冷水通过的水管（b），其特征在于：所述的压缩机（1）为变频压缩机；所述的气冷器（6）上的制冷剂输出端与电子膨胀阀（10）的输入端分别与回热交换器（7）上的热源输入端和热源输出端一一连接、所述的蒸发器（12）上的制冷剂输出端与压缩机（1）的制冷剂输入端分别与回热交换器（7）上的冷源输入端和冷源输出端一一连接，本热泵热水装置还包括控制器（21），所述的控制器（21）分别与压缩机（1）、电子膨胀阀（10）电连接。2.根据权利要求1所述的CO2制冷剂跨临界变频压缩运行的热泵热水装置，其特征在于，所述的制冷剂输送总管（a）上的位于压缩机（1）上的制冷剂输出端和气冷器（6）上的制冷剂输入端之间的部位设有油分离器（2），所述的制冷剂输送总管（a）上的连接压缩机（1）上的制冷剂输入端的部位和油分离器（2）上的制冷剂输入端之间设有第一制冷剂输送支管（a1），所述的第一制冷剂输送支管（a1）上设有回油电磁阀（19），所述的回油电磁阀（19）与控制器（21）电连接。3.根据权利要求2所述的CO2制冷剂跨临界变频压缩运行的热泵热水装置，其特征在于，所述的制冷剂输送总管（a）上的位于油分离器（2）和气冷器（6）之间的部位与所述的制冷剂输送总管（a）上的位于电子膨胀阀（10）和蒸发器（12）之间的部位之间设有第二制冷剂输送支管（a2），所述的第二制冷剂输送支管（a2）上设有用于融去位于蒸发器（12）上的霜的融霜电动球阀（18）,所述的融霜电动球阀（18）与控制器（21）电连接。4.根据权利要求3所述的CO2制冷剂跨临界变频压缩运行的热泵热水装置，其特征在于，所述的制冷剂输送总管（a）上的自连接第二制冷剂输送支管（a2）一端的部位至连接气冷器（6）的制冷剂输入端之间的部位设有高压开关阀（3），所述的高压开关阀（3）与控制器（21）电连接。5.根据权利要求2所述的CO2制冷剂跨临界变频压缩运行的热泵热水装置，其特征在于，所述的制冷剂输送总管（a）上的位于连接电子膨胀阀（10）的输入端和回热交换器（7）的热源输出端之间的部位设有干燥过滤器（9）；所述的制冷剂输送总管（a）上的位于连接电子膨胀阀（10）的输出端和蒸发器（12）的制冷剂输入端之间的部位设有视液镜（11）。6.根据权利要求2所述的CO2制冷剂跨临界变频压缩运行的热泵热水装置，其特征在于，所述的制冷剂输送总管（a）上设有温度检测组件，所述的温度检测组件与控制器（21）电连接，所述的温度检测组件包括设于制冷剂输送总管（a）上的位于连接压缩机（1）上的制冷剂输出端和气冷器（6）上的制冷剂输入端之间的部位的排气温度传感器（5），设于制冷剂输送总管（a）上的位于连接电子膨胀阀（10）的输入端和回热交换器（7）上的热源输出端之间的部位的膨胀阀前温度传感器（8），设于制冷剂输送总管（a）上的位于连接回热交换器（7）上的冷源输出端和压缩机（1）上的制冷剂输入端之间的部位的吸气温度传感器（14），设于蒸发器（12）上的环境温度传感器（17），设于水...

【专利技术属性】
技术研发人员：许辉，张树前，袁晓军，朱建军，
申请(专利权)人：浙江中广电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33