一种自调节稳态低温热泵热水器及其运行方法技术

一种稳态流自调节低温热泵热水器，包括组成封闭主回路的蒸发器，冷凝器，压缩机，控制装置，四通换向阀及中压接收器和中间换热器，四通换向阀位于蒸发器和冷凝器之间一连接通路，中压接收器和中间换热器位于蒸发器和冷凝器之间另一连接通路位于所述封闭主回路上的温度传感器，电子膨胀阀及压力传感器，其特征在于，所述稳态流自调节低温热泵热水器在压缩机和中间换热器中间设置有补气回路。本发明专利技术提出的一种稳态流自调节低温热泵热水器，其首要目的是为了防止低环境温度下制热水能力的降低。其次目的在于，使冷凝器中热负荷发生变化时也能保证制冷剂状态的稳定，确保冷凝器中实现较高的热交换性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热泵热水器，特别是，本专利技术涉及一种稳态流自调节低温热泵热水器 及其运用方法。
技术介绍
热泵热水器是最近几年新兴的热水制造设备，它以电为动力，安装方便、施工周期 短、占地面积少、无需燃料堆放场所、无排渣的运输费用及三废处理开支、无需专门值班人 员，对于城市密集地区的集中供热水系统来说，压缩式热泵热水机组表现出明显的优势。另一方面，热泵可通过吸收环境天然能源及余热、废热，全年供热、夏季供冷，是一 种利用可再生能源的高效节能无污染的使用技术。热泵热水器的制热功率达300%以上，相 同的输出，热泵热水器的输入功率只有电锅炉的1/3 1/4，对供电容量的压力不大，生产 热水的成本只有电锅炉的1/3 1/4。热泵热水器同样可以使用蓄能装置，利用夜间低谷电制取一定温度的热水，储存 于保温水箱内，供用电高峰时使用，起到削峰填谷作用。近年来，随着我国节能和环保要求 的提高，热泵热水器在中央供热水系统中得到广泛应用。空气源热泵热水器在低环境温度(例如-10°C )的工况下，系统运行蒸发温度低， 吸气比重小，循环流量小，吸气过热度无法得以保证，使得制热效率低下，而随着水温的逐 渐升高，排气温度上升。尤其在高水温状态下(例如60°C)，系统压缩比过大，如果压缩机 在这种过大压缩比的工况下长时间运行，会使润滑油变稀甚至碳化结焦，最终导致压缩机 烧毁。同时传统的热泵热水器在制热时，冷凝器中的制冷剂状态随着制热负荷的变化而变 化，从而产生热交换性能不稳定的问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种稳态流自调节低温热泵热水器，其首要目 的是为了防止低环境温度下制热水能力的降低。其次目的在于，使冷凝器中热负荷发生变 化时也能保证制冷剂状态的稳定，确保冷凝器中实现较高的热交换性能。本专利技术的技术方案如下一种稳态流自调节低温热泵热水器，包括组成封闭主回路(15)的蒸发器⑴、冷凝器(2)、压缩机(3)、控制装置(13)、四通 换向阀(4)、中压接收器(5)及中间换热器(9)，四通换向阀(4)位于蒸发器⑴和冷凝器 ⑵之间的连接通路上，中压接收器(5)和中间换热器(9)位于蒸发器⑴和冷凝器(2)之 间的另一连接通路上；位于所述封闭主回路15上的温度传感器，电子膨胀阀及压力传感器，其特征在于，所述稳态流自调节低温热泵热水器在压缩机(3)和中间换热器(9) 中间设置有从出中压接收器(5)的管路上引出的经第三电子膨胀阀(8)、中间换热器(9)再 回到压缩机(3)中间腔的补气回路(12)。根据本专利技术所述的稳态流自调节低温热泵热水器，其特征在于，所述电子膨胀阀包括第一电子膨胀阀6，第二电子膨胀阀7及第三电子膨胀阀8 ；所述第一电子膨胀阀6设 置于冷凝器2和中压接收器5之间连接通路上，所述第二电子膨胀阀7设置于蒸发器1和 中间换热器9之间连接通路上，所述第三电子膨胀阀8设置于中压接收器5和中间换热器 9的分支连接通路上。根据本专利技术所述的稳态流自调节低温热泵热水器，其特征在于，所述温度传感器 包括温度传感器10-广10-7，所述温度传感器10-广10-7的安装位置如下10-1安装在压 缩机的吸气管上，10-2安装在压缩机的排气管上，10-3安装在冷凝器与第一电子膨胀阀之 间，10-4安装在第二电子膨胀阀与蒸发器之间，10-5安装在热泵热水器外部，10-6安装在 水路出水管路上，10-7安装在进水管路上，10-8安装在压缩机吸气管上，10-9安装在压缩 机排气管上。根据本专利技术所述的一种稳态流自调节低温热泵热水器，其特征在于，所述压力传 感器包括压力传感器11-广11-2，所述压力传感器11-1安装在压缩机吸气管上，11-2安装 在压缩机排气管上。根据本专利技术，压缩机，用于水和制冷剂进行热交换的冷凝器，第二电子膨胀阀以及 用于空气和制冷剂进行热交换的蒸发器，通过充满制冷剂的封闭管路连接起来形成热泵 主回路。在冷凝器和第二电子膨胀阀之间安装有中压接收器，用于使流动在冷凝器与第二 电子膨胀阀制冷剂的制冷剂和流动在蒸发器与压缩机之间制冷剂进行热交换。在中压接收 器与第二电子膨胀阀直接安装有中间换热器，并从中压接收器与中间换热器直接某一位置 引出一中间补气回路，通过第三电子膨胀阀将制冷剂送入中间换热器和从主回路进入中间 换热器的制冷剂进行热交换，最后送入压缩机的中间腔体。通过给压缩机补气，该热水器即 使在高负荷和负荷变化较大的情况下，也能够防止低环境温度制热量的下降，如图1所示。另一方面，为了解决前述问题，本专利技术提出了一种稳态流自调节低温热泵热水器 的运行方法，其首要目的是为了防止低环境温度下制热水能力的降低。其次目的在于，使冷 凝器中热负荷发生变化时也能保证制冷剂状态的稳定，确保冷凝器中实现较高的热交换性 能。下面对该热水器的控制部分进行详细描述当热泵热水器接通电源，在步骤Sl 中，首先根据温度传感器10-6判断出水温度是否达到机组设定的出水温度，若出水温度低 于设定温度，则发出制热指令，热泵热水器自动运行。在步骤S2中，设定压缩机的容量，第一，第二，第三电子膨胀阀的开度均为初始设定值。在经过步骤S3预设时间间隔之后，根据操作条件，如下控制各执行装置。在步骤S4中，压缩机的容量发生变化。由于出水温度取决于冷凝温度，因此，可将 冷凝温度定为出水温度的设定值(通常设定出水温度为冷凝温度下偏差5°C )。对压缩机 容量进行控制的基础是系统运行时的冷凝温度，压力传感器11-2检测到的冷凝压力反馈 到控制主板，由主板内部程序转换成冷凝温度，与设定的冷凝温度做比较，如果检测冷凝温 度比设定冷凝温度低，且差值很大(例如大于10°C)，则压缩机的频率增加(即容量增加)， 使制冷剂循环流量增大以便快速调节冷凝温度，使其接近设定冷凝温度，从而增加了冷凝 器的热交换能力；如果检测冷凝温度比设定冷凝温度低，且差值小(例如小于10°C )，则压 缩机的频率降低(即容量减小)，使制冷剂循环流量减小，减少冷凝器中的热交换能力。接下来，操作过程进入步骤S5，在这一过程，将冷凝器出口处制冷剂过冷度Tl (检 测冷凝压力所对应的冷凝温度与温度传感器10-3检测的制冷剂温度之间的差值)与第一 电子膨胀阀设定的过冷度进行比较，以确定是否改变第一电子膨胀阀的开启度。若过冷度 Tl等于设定值，则第一电子膨胀阀的开启度不会改变，操作过程进入步骤S7。若比设定值 偏大或偏小，则进入步骤S6。在步骤S6中，如果过冷度Tl比设定值大，则第一电子膨胀阀的开度增加，若过冷 度Tl比设定值小，则第一电子膨胀阀的开度减小，该过程调整直至过冷度Tl等于设定值， 进入步骤S7。在步骤S7中，将压缩机吸气过热度T2与(温度传感器10-1与10_4所测温度之 间的差值)设定过热度进行比较，以确定是否改变第二电子膨胀阀的开启度。若过热度T2 等于设定值，则第二电子膨胀阀的开启度不会改变，操作过程进入步骤S9。若比设定值偏大 或偏小，进入步骤S8。在步骤S8中，如果过热度T2比设定值大，则第二电子膨胀阀的开度增加，若过热 度T2比设定值小，则第二电子膨胀阀的开度减小，该过程调整直至过热度T2等于设定值， 进入步骤S9。在步骤S9中，需要确定系统运行是否处于补气状态，若第三电子膨胀阀有开度即 处于补气状态，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稳态流自调节低温热泵热水器，包括：组成封闭主回路（１５）的蒸发器（１）、冷凝器（２）、压缩机（３）、控制装置（１３）、四通换向阀（４）、中压接收器（５）及中间换热器（９），四通换向阀（４）位于蒸发器（１）和冷凝器（２）之间的连接通路上，中压接收器（５）和中间换热器（９）位于蒸发器（１）和冷凝器（２）之间的另一连接通路上；位于所述封闭主回路１５上的温度传感器（１０－１）～（１０－７），电子膨胀阀及压力传感器（１１－１）～（１１－２），其特征在于，所述稳态流自调节低温热泵热水器在压缩机（３）和中间换热器（９）中间设置有从出中压接收器（５）的管路上引出的经第三电子膨胀阀（８）、中间换热器（９）再回到压缩机（３）中间腔的补气回路（１２）。

【技术特征摘要】
一种稳态流自调节低温热泵热水器，包括组成封闭主回路(15)的蒸发器(1)、冷凝器(2)、压缩机(3)、控制装置(13)、四通换向阀(4)、中压接收器(5)及中间换热器(9)，四通换向阀(4)位于蒸发器(1)和冷凝器(2)之间的连接通路上，中压接收器(5)和中间换热器(9)位于蒸发器(1)和冷凝器(2)之间的另一连接通路上；位于所述封闭主回路15上的温度传感器(10 1)~(10 7)，电子膨胀阀及压力传感器(11 1)~(11 2)，其特征在于，所述稳态流自调节低温热泵热水器在压缩机(3)和中间换热器(9)中间设置有从出中压接收器(5)的管路上引出的经第三电子膨胀阀(8)、中间换热器(9)再回到压缩机(3)中间腔的补气回路(12)。2.根据权利要求1所述的稳态流自调节低温热泵热水器，其特征在于，所述电子膨胀 阀包括第一电子膨胀阀(6)、第二电子膨胀阀(7)及第三电子膨胀阀(8)，所述第一电子膨 胀阀(6)设置于冷凝器(2)和中压接收器(5)之间连接通路上，所述第二电子膨胀阀(7) 设置于蒸发器(1)和中间换热器(9)之间连接通路上，所述第三电子膨胀阀(8)设置于中 压接收器(5)和中间换热器(9)的分支连接通路上。3.根据权利要求1所述的稳态流自调节低温热泵热水器，其特征在于，所述温度传 感器包括温度传感器(10-1广(10-7)，所述温度传感器(10-1广(10-7)的安装位置如下 (10-1)安装在压缩机的吸气管上，(10-2)安装在压缩机的排气管上，(10-3)安装在冷凝器 与第一电子膨胀阀之间，(10-4)安装在第二电子膨胀阀与蒸发器之间，(10-5)安装在热泵 热水器外部，(10-6)安装在水路出水管路上，(10-7)安装在进水管路上，(10-8)安装在压 缩机吸气管上，(10-9)安装在压缩机排气管上。4.根据权利要求1所述的一种稳态流自调节低温热泵热水器，其特征在于，所述压力 传感器包括压力传感器(11-1广(11-2)，所述压力传感器(11-1)安装在压缩机吸气管上， (11-2)安装在压缩机排气管上。5.一种权利要求1所述的稳态流自调节低温热泵热水器的运行方法，其特征在于，所 述稳态流自调节低温热泵热水器的运行方法包括下述控制步骤热泵热水器接通电源；步骤Si，首先根据温度传感器(10-6)，判断出水温度是否达到机组设定的出水温度， 若出水温度低于设定温度，发出制热指令，热泵热水器自动运行；步骤S2，设定压缩机的容量，第一，第二，第三电子膨胀阀的开度均为初始设定值；步骤S3，预设风机和压缩机的初始启动间隔时间；步骤S4，将冷凝温度定为出水温度的设定值，将压力传感器(11-2)检测到的冷凝压力 反...

【专利技术属性】
技术研发人员：王天舒，丁亮，王玉军，孙永剑，季忠海，
申请(专利权)人：江苏天舒电器有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]