热泵、操作方法和模拟方法技术

公开了一种热泵10，该热泵包括内部热交换器40和控制器50，所述内部热交换器被配置为将热从液体管线路径中的制冷剂传递到抽吸管线路径中的制冷剂，以使压缩机12上游的制冷剂过热；所述控制器被配置为控制膨胀阀16以保持控制位置处的制冷剂的目标过热度。该目标过热度是可变的，并且基于热泵的一个或多个操作条件而被确定。还公开了操作热泵的方法和确定可变过热度的模拟方法。过热度的模拟方法。过热度的模拟方法。

【技术实现步骤摘要】
热泵、操作方法和模拟方法


[0001]本专利技术涉及一种热泵、操作热泵的方法以及用于设计热泵的模拟方法。

技术介绍

[0002]已知提供采用蒸气压缩循环的热泵以用于例如在制冷和冷却器系统中的热交换介质之间传递热。已知操作此类热泵以确保向压缩机提供干制冷剂(而不是多相制冷剂)，从而避免损坏压缩机。

技术实现思路

[0003]根据第一方面，公开了一种热泵，所述热泵包括：
[0004]用于蒸气压缩循环的流路，所述流路延伸通过所述热泵的部件，所述热泵的部件按流动顺序包括：压缩机、冷凝器、液体管线路径、膨胀阀、蒸发器和到所述压缩机的抽吸管线路径；
[0005]内部热交换器，所述内部热交换器被配置为将热从所述液体管线路径中的制冷剂传递到所述抽吸管线路径中的制冷剂，以使所述压缩机上游的制冷剂过热；
[0006]控制器，所述控制器被配置为：
[0007]确定所述流路的控制位置处的制冷剂的目标过热度，其中所述目标过热度是可变的，并且其中基于所述热泵的一个或多个操作条件来确定所述目标过热度；
[0008]控制所述膨胀阀以保持所述目标过热度。
[0009]所述目标过热度可以在用于热泵的操作条件的操作图上变化。
[0010]可以是，所述控制器被配置为从预定的模型或数据库确定所述目标过热度，所述预定的模型或数据库将所述一个或多个操作条件与所述目标过热度关联。
[0011]可以是，模型或数据库存储在非暂时性机器可读介质上。可以是，热泵以及可选地该热泵的控制器包括非暂时性机器可读介质。可以是，控制器被配置为访问模型或数据库，该模型或数据库可以距离控制器和/或热泵远程地存储。
[0012]可以是，所述预定的模型或数据库被配置为输出用于所述热泵的操作条件的可变过热度操作图内的用于操作条件的目标过热度，所述目标过热度在至少一非零过热度范围内变化。
[0013]过热度范围可以是两个过热度值之间的差，并且所述控制器可以被配置为至少以输出在可变过热度操作图上的过热度范围变化的目标过热度。过热度范围可以是至少5℃，例如至少10℃、至少15℃或至少20℃。
[0014]可以是，控制器限定对一个或多个操作条件的限制，并且当操作条件在这些限制内时仅允许该热泵的操作，从而限定该热泵的操作图(其可以被称为全局操作图，这是因为其与热泵的所允许的操作条件相关)。可以基于热泵的操作条件来限定操作图，例如包括环境热交换介质的环境温度(其可以与热泵的第一热交换器相关联)、和/或受调节的热交换介质的被监测的或设定点温度(其可以与热泵的第二热交换器相关联)。热泵的控制器或其
他设备可以被配置为基于压力来进一步限制操作图，这例如通过基于监测热泵内的操作压力来为热泵提供高压力或低压力切断而实现。
[0015]该控制器可以是与确定目标过热度的控制器相同或不同的控制器。
[0016]可变过热度操作图可以是操作图(例如，全局操作图)的子集。可以是，控制器被配置为当在可变过热度操作图中操作时基于目标过热度来控制膨胀阀；以及被配置为当在可变过热度操作图之外操作时基于第二关系、模型或数据库(即，与用于确定目标过热度的关系、模型或数据库不同的关系、模型或数据库)来控制膨胀阀。例如，第二关系、模型或数据库可以包括用于膨胀阀的任何适合的控制程序。合适关系的示例是控制膨胀阀以保持压缩机的入口上游的预定的恒定过热度。
[0017]可以是，所述控制位置在所述内部热交换器与所述压缩机之间。
[0018]可以是，所述流路被配置为在所述冷凝器的下游不分支地通过所述内部热交换器的液体管线部分和抽吸管线部分两者，使得在使用中，行进通过所述冷凝器的所有制冷剂行进通过所述内部热交换器的所述液体管线部分和所述抽吸管线部分两者。
[0019]换句话说，可以没有分支路径或控制部件(例如，阀)用于沿着旁通流路引导从冷凝器接收的一部分制冷剂，该旁通流路在不行进通过内部热交换器的液体管线部分和抽吸管线部分的情况下返回到压缩机，或者当热泵以相应的模式(例如，热泵的冷却模式或加热模式)操作时，可以阻止任何此类分支路径或控制部件沿着此类旁通流路引导一部分制冷剂。
[0020]可以是，所述热泵包括与环境热交换介质相关联的第一热交换器和与受调节的热交换介质相关联的第二热交换器。所述热泵可以被配置为以冷却模式和加热模式操作，其中所述流路是两个流路中的一个，两个流路中的每个流路与所述冷却模式和所述加热模式中的相应一个模式相关联。可以是，在所述冷却模式中，所述第一热交换器用作所述冷凝器以用于将热排到所述环境热交换介质，并且所述第二热交换器用作所述蒸发器以从所述受调节的热交换介质接收热。可以是，在所述加热模式中，所述第二热交换器用作所述蒸发器以从所述环境热交换介质接收热，并且所述第一热交换器用作所述蒸发器以将热排到所述受调节的热交换介质。
[0021]可以是，在所述冷却模式和所述加热模式两者中，所述内部热交换器被配置为将热从相应的液体管线路径中的制冷剂传递到相应的抽吸管线路径中的制冷剂。
[0022]例如，所述内部热交换器可以具有对于相应的流路的相应的液体管线路径共用的液体管线部分，并且可以具有对于相应的流路的相应的抽吸管线路径共用的抽吸管线部分。
[0023]可以是，所述热泵的所述一个或多个操作条件选自由以下组成的组：
[0024]以所述热泵的冷却模式或加热模式操作；
[0025]与所述冷凝器相关联的散热器的温度；
[0026]与所述蒸发器相关联的热源的温度；
[0027]与所述热泵相关联的环境热交换介质的温度；
[0028]受调节的热交换介质的温度或设定点温度；或所述受调节的热交换介质的所述温度与所述设定点温度之间的差；其中，所述热泵的控制器被配置为控制所述热泵以保持所述受调节的热交换介质的所述设定点温度；
[0029]在所述冷凝器处和/或所述蒸发器的热传递需求；
[0030]所述流路周围的制冷剂的例如用于满足热传递需求流量；
[0031]在所述冷凝器处和/或所述蒸发器处的热交换介质的流量；
[0032]被配置为引导热交换介质经过或通过所述冷凝器和/或所述蒸发器的设备的操作参数；
[0033]所述压缩机的操作参数，例如操作速度、功率或压缩比。
[0034]根据热泵的操作模式，与冷凝器相关联的散热器可以是环境热交换介质或受调节的热交换介质。类似地，根据热泵的操作模式，与蒸发器相关联的热源可以是环境热交换介质或受调节的热交换介质。
[0035]这些参数中的每一个参数可以由相应的传感器确定，例如，温度可以由相应的温度传感器确定，并且流量可以由相应的流量传感器确定。热传递需求可以被确定为受调节的热交换介质的设定点温度与该受调节的热交换介质的所监测的温度之间的差。
[0036]可以是，所述蒸发器和所述内部热交换器被配置为使得，对于所述操作图内的操作条件的子集，保持相应的目标过热度使得所述压缩机上游的过热的至少90本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热泵，包括：用于蒸气压缩循环的流路，所述流路延伸通过所述热泵的部件，所述热泵的部件按流动顺序包括：压缩机、冷凝器、液体管线路径、膨胀阀、蒸发器和到所述压缩机的抽吸管线路径；内部热交换器，所述内部热交换器被配置为将热从所述液体管线路径中的制冷剂传递到所述抽吸管线路径中的制冷剂，以使所述压缩机上游的制冷剂过热；控制器，所述控制器被配置为：确定所述流路的控制位置处的制冷剂的目标过热度，其中所述目标过热度是可变的，并且其中基于所述热泵的一个或多个操作条件来确定所述目标过热度；控制所述膨胀阀以保持所述目标过热度。2.根据权利要求1所述的热泵，其中，所述控制器被配置为从预定的模型或数据库确定所述目标过热度，所述预定的模型或数据库将所述一个或多个操作条件与所述目标过热度关联。3.根据权利要求2所述的热泵，其中，所述预定的模型或数据库被配置为输出用于所述热泵的操作条件的可变过热度操作图内的用于操作条件的目标过热度，所述目标过热度在至少一非零过热度范围内变化。4.根据任一前述权利要求所述的热泵，其中，所述控制位置在所述内部热交换器与所述压缩机之间。5.根据任一前述权利要求所述的热泵，其中，所述流路被配置为在所述冷凝器的下游不分支地通过所述内部热交换器的液体管线部分和抽吸管线部分两者，使得在使用中，行进通过所述冷凝器的所有制冷剂行进通过所述内部热交换器的所述液体管线部分和所述抽吸管线部分两者。6.根据任一前述权利要求所述的热泵，其中，所述热泵包括与环境热交换介质相关联的第一热交换器和与受调节的热交换介质相关联的第二热交换器；其中，所述热泵被配置为以冷却模式和加热模式操作，其中所述流路是两个流路中的一个，所述两个流路的每个流路与所述冷却模式和所述加热模式中的相应一个模式相关联；其中，在所述冷却模式中，所述第一热交换器用作所述冷凝器以用于将热排到所述环境热交换介质，并且所述第二热交换器用作所述蒸发器以从所述受调节的热交换介质接收热；其中，在所述加热模式中，所述第二热交换器用作所述蒸发器以从所述环境热交换介质接收热，并且所述第一热交换器用作所述蒸发器以将热排到所述受调节的热交换介质。7.根据权利要求6所述的热泵，其中，在所述冷却模式和所述加热模式两者中，所述内部热交换器被配置为将热从相应的液体管线路径中的制冷剂传递到相应的抽吸管线路径中的制冷剂。8.根据任一前述权利要求所述的热泵，其中，所述热泵的所述一个或多个操作条件选自由以下组成的组：以所述热泵的冷却模式或加热模式操作；
与所述冷凝器相关联的散热器的温度；与所述蒸发器相关联的热源的温度；与所述热泵相关联的环境热交换介质的温度；受调节的热交换介质的温度或设定点温度；或所述受调节的热交换介质的所述温度与所述设定点温度之间的差；其中，所述热泵的控制器被配置为控制所述热泵以保持所述受调节的热交换介质的所述设定点温度；在所述冷凝器处和/或所述蒸发器处的热传递需求；所述流路周围的制冷剂的例如用于满足热传递需求的流量；在所述冷凝器处和/或所述蒸发器处的热交换介质的流量；被配置为引导热交换介质经过或通过所述冷凝器和/或所述蒸发器的设备的操作参数；所述压缩机的操作参数，例如操作速度、功率或压缩比。9.根据权利要求3和可选地权利要求4至8中任一项所述的热泵，其中，所述蒸发器和所述内部热交换器被配置为使得，对于所述操作图内的操作条件的子集，保持相应的目标过热度使得所述压缩机上游的过热的至少90％在所述内部热交换器中执行。10.根据权利要求3和可选地权利要求4至9中任一项所述的热泵，其中，所述预定的模型或数据库被配置为输出所述可变过热度操作图内的用于操作条件的目标过热度，以将干饱和位置保持在所述热泵的气化部分内的预定的目标位置处；其中，所述干饱和位置对应于从多相饱和制冷剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕维尔，
申请(专利权)人：冷王有限责任公司，
类型：发明
国别省市：