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一种热泵系统及其控制装置和方法与流程

时间:2022-02-11 阅读: 作者:专利查询

一种热泵系统及其控制装置和方法与流程

1.本发明属于热泵系统技术领域,具体涉及一种热泵系统及其控制装置和方法,尤其涉及一种利用膨胀增压的热泵系统及其温湿度独立控制装置和方法。


背景技术:

2.相关方案中,用除湿新风机和显热多联机的方式来处理室内温度、湿度,具体是将温度处理、湿度处理分别用不同功能的机组实现,该方式控制湿度需要一套制冷机组,控制温度又需要一套制冷机组,两套机组相互独立,虽然实现了对温湿度的独立控制,但是使用两套机组,两套制冷机组,能耗更大。
3.上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案,并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素:

4.本发明的目的在于,提供一种热泵系统及其控制装置和方法,以解决用除湿新风机进行湿度控制,用显热多联机进行温度控制,需要两套相互独立的机组,能耗较大的问题,达到通过设置膨胀机,利用一套制冷系统实现热泵系统在制冷模式下对温湿度的独立控制,能够节省能耗的效果。
5.本发明提供一种热泵系统的控制装置中,所述热泵系统,包括:压缩单元、四通阀、第一换热器、第二换热器、第三换热器和膨胀单元;所述压缩单元的排气口,经所述四通阀后,连通至所述第一换热器的第一端;所述第一换热器的第二端,分为两路,一路经第一节流元件、所述膨胀单元和所述第三换热器后再经所述四通阀连通至所述压缩单元的吸气口,另一路经第二节流元件、所述第二换热器后再经所述四通阀连通至所述压缩单元的吸气口;在所述热泵系统的风道中,还设置有风阀组件;所述热泵系统的控制装置,包括:采集单元和控制单元;其中,所述采集单元,被配置为采集所述热泵系统的室内湿度和室内温度;所述控制单元,被配置为根据所述室内湿度和所述室内温度,控制所述第一节流元件、所述第二节流元件、所述风阀组件和所述膨胀单元中的至少之一,以控制所述热泵系统在制冷模式下工作于降温和除湿模式、降温模式、恒温和除湿模式、恒温和恒湿模式中的任一模式。
6.在一些实施方式中,所述压缩单元,包括:电动压缩机和机械传动压缩机;所述膨胀单元,包括:膨胀机和机械传动轴;其中,所述膨胀机,通过所述机械传动轴连接至所述机械传动压缩机;所述机械传动压缩机的排气口,连通至所述电动压缩机的吸气口;所述电动压缩机的排气口,连通至所述四通阀的第一阀口;所述四通阀的第二阀口,连通至所述第一换热器的第一端;所述四通阀的第三阀口,连通至所述机械传动压缩机的吸气口;所述四通阀的第三阀口,连通至所述电动压缩机的吸气口;所述四通阀的第四阀口,分为两路,一路连通至所述第二换热器的,另一路连通至所述第三换热器。
7.在一些实施方式中,所述热泵系统,还包括:第一截止阀、第二截止阀、第三截止
阀、第四截止阀和第五截止阀中的至少之一;其中,所述四通阀的第三阀口,经第一截止阀后,连通至所述机械传动压缩机的吸气口;所述四通阀的第三阀口,还经第二截止阀后,连通至所述电动压缩机的吸气口;所述第一换热器的第二端经所述第一节流元件后,分为两路,一路经所述膨胀机和所述第五截止阀后,连通至所述第三换热器的第二端;另一路,经所述第三截止阀和所述第四截止阀后,连通至所述第三换热器的第二端;所述第三换热器的第一端,连通至所述四通阀的第四阀口。
8.在一些实施方式中,所述热泵系统,还包括:风机和风管;所述膨胀机,设置在膨胀机换热风道中;所述风管,设置在所述膨胀机换热风道的进风口和出风口;所述风机,设置在所述风管的进风管路中。
9.在一些实施方式中,所述风阀组件,包括:第一风阀、第二风阀和第三风阀;所述第一风阀,设置在所述膨胀单元所在的第一回风风道中,用于调节所述第一回风风道的回风量;所述第一回风风道,为膨胀机换热风道;所述第二风阀,设置在所述第二换热器所在的第二回风风道中,用于调节所述第二回风风道的回风量;所述第三风阀,设置在所述第三换热器所在的新风风道中,用于调节所述新风风道的新风量。
10.在一些实施方式中,所述控制单元,根据所述室内湿度和所述室内温度,控制所述第一节流元件、所述第二节流元件、所述风阀组件和所述膨胀单元中的至少之一,以控制所述热泵系统在制冷模式下工作于降温和除湿模式、降温模式、恒温和除湿模式、恒温和恒湿模式中的任一模式,包括:根据所述室内湿度和所述室内温度,确定所述热泵系统在制冷模式下工作于降温和除湿模式、降温模式、恒温和除湿模式、恒温和恒湿模式中的任一模式;调节所述第一节流元件和所述第二节流元件中的至少之一,以在所述任一模式中的降温模式下,控制所述热泵系统的蒸发温度至所述热泵系统的室内干球温度与露点温度之和的一半;在所述任一模式中的除湿模式下,控制所述热泵系统的蒸发温度至所述热泵系统的露点温度与第一设定值的差值;并控制所述膨胀单元工作;调节所述风阀组件的开度至设定开度值后,再根据所述风阀组件的当前开度,控制所述风阀组件、所述第一节流元件和所述第二节流元件中的至少之一;其中,所述控制单元,根据所述风阀组件的当前开度,控制所述风阀组件、所述第一节流元件和所述第二节流元件中的至少之一,包括:若所述风阀组件的当前开度大于或等于第一设定开度值、且小于或等于第二设定开度值之间,则优先调节所述风阀组件;若所述风阀组件的当前开度小于第一设定开度值或大于第二设定开度值,则优先调节所述第一节流元件和所述第二节流元件中的至少之一。
11.在一些实施方式中,所述控制单元,根据所述室内湿度和所述室内温度,确定所述热泵系统在制冷模式下工作于降温和除湿模式、降温模式、恒温和除湿模式、恒温和恒湿模式中的任一模式,包括:在所述室内干球温度大于室内设定温度、且所述室内相对湿度大于设定湿度的情况下,控制所述第一节流元件、所述第二节流元件、所述风阀组件和所述膨胀单元中的至少之一,以控制所述热泵系统工作于降温和除湿模式,并间隔设定时间根据重新采集到的所述室内湿度和所述室内温度进行控制;在所述室内干球温度大于室内设定温度、且所述室内相对湿度小于或等于设定湿度的情况下,控制所述第一节流元件、所述第二节流元件、所述风阀组件和所述膨胀单元中的至少之一,以控制所述热泵系统工作于降温模式;在所述室内干球温度小于或等于室内设定温度、且所述室内相对湿度大于设定湿度的情况下,控制所述第一节流元件、所述第二节流元件、所述风阀组件和所述膨胀单元中的
至少之一,以控制所述热泵系统工作于恒温和除湿模式;在所述室内干球温度小于或等于室内设定温度、且所述室内相对湿度小于或等于设定湿度的情况下,控制所述第一节流元件、所述第二节流元件、所述风阀组件和所述膨胀单元中的至少之一,以控制所述热泵系统工作于恒温和恒湿模式。
12.在一些实施方式中,所述控制单元,调节所述风阀组件,包括:在所述任一模式中的温度控制过程中,若所述热泵系统的室内干球温度大于室内设定温度与第二设定值之和,则所述风阀组件中的相应风阀以设定开度增大;若所述热泵系统的室内干球温度小于室内设定温度与第二设定值之差,则所述风阀组件中的相应风阀以设定开度减小;若所述热泵系统的室内干球温度等于室内设定温度与第二设定值之和或室内设定温度与第二设定值之差,则所述风阀组件中的相应风阀的开度保持不变;在所述任一模式中的湿度控制过程中,若所述热泵系统的相对湿度大于设定湿度与第三设定值之和,则所述风阀组件中的相应风阀以设定开度增大;若所述热泵系统的相对湿度小于设定湿度与第三设定值之差,则所述风阀组件中的相应风阀以设定开度减小;若所述热泵系统的相对湿度等于设定湿度与第三设定值之和或设定湿度与第三设定值之差,则所述风阀组件中的相应风阀的开度保持不变。
13.在一些实施方式中,所述控制单元,调节所述第一节流元件和所述第二节流元件中的至少之一,包括:在所述任一模式中的温度控制过程中,若所述热泵系统的室内干球温度大于室内设定温度与第二设定值之和,则所述第一节流元件和所述第二节流元件中的相应节流元件的开度减小;若所述热泵系统的室内干球温度小于室内设定温度与第二设定值之和、且所述热泵系统的室内干球温度不等于室内设定温度与第二设定值之差,则所述第一节流元件和所述第二节流元件中的相应节流元件的开度增大;若所述热泵系统的室内干球温度等于室内设定温度与第二设定值之和或室内设定温度与第二设定值之差,则所述第一节流元件和所述第二节流元件中的相应节流元件的开度保持不变;在所述任一模式中的湿度控制过程中,若所述热泵系统的相对湿度大于设定湿度与第三设定值之和,则所述第一节流元件和所述第二节流元件中的相应节流元件的开度减小;若所述热泵系统的相对湿度小于设定湿度与第三设定值之和、且所述热泵系统的相对湿度不等于设定湿度与第三设定值之差,则所述第一节流元件和所述第二节流元件中的相应节流元件的开度增大;若所述热泵系统的相对湿度等于设定湿度与第三设定值之和或设定湿度与第三设定值之差,则所述第一节流元件和所述第二节流元件中的相应节流元件的开度保持不变。
14.在一些实施方式中,在所述热泵系统还包括第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀和第五截止阀中的至少之一,所述压缩单元包括电动压缩机和机械传动压缩机,所述膨胀单元包括膨胀机,所述风阀组件包括第一风阀、第二风阀和第三风阀的情况下,所述控制单元,控制所述膨胀单元工作,包括:在所述热泵系统工作于制冷模式下的降温和除湿模式的情况下,自所述电动压缩机的排气口排出的冷媒,经所述四通阀和所述第一换热器后,分为两路冷媒:一路冷媒,经所述第一节流元件控制所述热泵系统的蒸发温度,此时关闭所述第三截止阀和所述第四截止阀,所述膨胀机膨胀做功,带动所述机械传动压缩机转动,通过所述第一风阀和所述第三风阀控制风量大小;另一路冷媒,经过所述第二节流元件控制所述热泵系统的蒸发温度,控制所述第二风阀控制风量大小;两路冷媒混合后,控制所述第一截止阀开启、所述第二截止阀关闭,通过所述机械传动压缩机和所述电动
压缩机实现两次压缩;在所述热泵系统工作于制冷模式下的降温模式的情况下,自所述电动压缩机的排气口排出的冷媒,经所述四通阀和所述第一换热器后,分为两路冷媒:一路冷媒,经所述第一节流元件控制所述热泵系统的蒸发温度,此时关闭所述第三截止阀和所述第四截止阀,所述膨胀机膨胀做功,带动所述机械传动压缩机转动,通过所述第一风阀控制风量大小;另一路冷媒,经过所述第二节流元件控制所述热泵系统的蒸发温度,控制所述第二风阀控制风量大小;两路冷媒混合后,控制所述第一截止阀开启、所述第二截止阀关闭,通过所述机械传动压缩机和所述电动压缩机实现两次压缩;在所述热泵系统工作于制冷模式下的恒温和除湿模式的情况下,自所述电动压缩机的排气口排出的冷媒,经所述四通阀和所述第一换热器后,所述第二节流元件关闭,冷媒经所述第一节流元件控制所述热泵系统的蒸发温度,此时关闭所述第三截止阀和所述第四截止阀,所述膨胀机膨胀做功,带动所述机械传动压缩机转动,通过所述第一风阀和所述第三风阀控制风量大小;控制所述第一截止阀开启、所述第二截止阀关闭,通过所述机械传动压缩机和所述电动压缩机实现两次压缩;在所述热泵系统工作于制冷模式下的恒温和恒湿模式的情况下,自所述电动压缩机的排气口排出的冷媒,经所述四通阀和所述第一换热器后,所述第二节流元件关闭,冷媒经所述第一节流元件控制所述热泵系统的蒸发温度,此时关闭所述第三截止阀和所述第四截止阀,所述膨胀机膨胀做功,带动所述机械传动压缩机转动,通过所述第三风阀控制风量大小;控制所述第一截止阀关闭、所述第二截止阀开启,通过所述电动压缩机实现压缩。
15.与上述装置相匹配,本发明再一方面提供一种热泵系统,包括:以上所述的热泵系统的控制装置。
16.与上述热泵系统相匹配,本发明再一方面提供一种热泵系统的控制方法,包括:采集所述热泵系统的室内湿度和室内温度;根据所述室内湿度和所述室内温度,控制所述第一节流元件、所述第二节流元件、所述风阀组件和所述膨胀单元中的至少之一,以控制所述热泵系统在制冷模式下工作于降温和除湿模式、降温模式、恒温和除湿模式、恒温和恒湿模式中的任一模式。
17.在一些实施方式中,根据所述室内湿度和所述室内温度,控制所述第一节流元件、所述第二节流元件、所述风阀组件和所述膨胀单元中的至少之一,以控制所述热泵系统在制冷模式下工作于降温和除湿模式、降温模式、恒温和除湿模式、恒温和恒湿模式中的任一模式,包括:根据所述室内湿度和所述室内温度,确定所述热泵系统在制冷模式下工作于降温和除湿模式、降温模式、恒温和除湿模式、恒温和恒湿模式中的任一模式;调节所述第一节流元件和所述第二节流元件中的至少之一,以在所述任一模式中的降温模式下,控制所述热泵系统的蒸发温度至所述热泵系统的室内干球温度与露点温度之和的一半;在所述任一模式中的除湿模式下,控制所述热泵系统的蒸发温度至所述热泵系统的露点温度与第一设定值的差值;并控制所述膨胀单元工作;调节所述风阀组件的开度至设定开度值后,再根据所述风阀组件的当前开度,控制所述风阀组件、所述第一节流元件和所述第二节流元件中的至少之一;其中,根据所述风阀组件的当前开度,控制所述风阀组件、所述第一节流元件和所述第二节流元件中的至少之一,包括:若所述风阀组件的当前开度大于或等于第一设定开度值、且小于或等于第二设定开度值之间,则优先调节所述风阀组件;若所述风阀组件的当前开度小于第一设定开度值或大于第二设定开度值,则优先调节所述第一节流元件和所述第二节流元件中的至少之一。
18.在一些实施方式中,根据所述室内湿度和所述室内温度,确定所述热泵系统在制冷模式下工作于降温和除湿模式、降温模式、恒温和除湿模式、恒温和恒湿模式中的任一模式,包括:在所述室内干球温度大于室内设定温度、且所述室内相对湿度大于设定湿度的情况下,控制所述第一节流元件、所述第二节流元件、所述风阀组件和所述膨胀单元中的至少之一,以控制所述热泵系统工作于降温和除湿模式,并间隔设定时间根据重新采集到的所述室内湿度和所述室内温度进行控制;在所述室内干球温度大于室内设定温度、且所述室内相对湿度小于或等于设定湿度的情况下,控制所述第一节流元件、所述第二节流元件、所述风阀组件和所述膨胀单元中的至少之一,以控制所述热泵系统工作于降温模式;在所述室内干球温度小于或等于室内设定温度、且所述室内相对湿度大于设定湿度的情况下,控制所述第一节流元件、所述第二节流元件、所述风阀组件和所述膨胀单元中的至少之一,以控制所述热泵系统工作于恒温和除湿模式;在所述室内干球温度小于或等于室内设定温度、且所述室内相对湿度小于或等于设定湿度的情况下,控制所述第一节流元件、所述第二节流元件、所述风阀组件和所述膨胀单元中的至少之一,以控制所述热泵系统工作于恒温和恒湿模式。
19.在一些实施方式中,调节所述风阀组件,包括:在所述任一模式中的温度控制过程中,若所述热泵系统的室内干球温度大于室内设定温度与第二设定值之和,则所述风阀组件中的相应风阀以设定开度增大;若所述热泵系统的室内干球温度小于室内设定温度与第二设定值之差,则所述风阀组件中的相应风阀以设定开度减小;若所述热泵系统的室内干球温度等于室内设定温度与第二设定值之和或室内设定温度与第二设定值之差,则所述风阀组件中的相应风阀的开度保持不变;在所述任一模式中的湿度控制过程中,若所述热泵系统的相对湿度大于设定湿度与第三设定值之和,则所述风阀组件中的相应风阀以设定开度增大;若所述热泵系统的相对湿度小于设定湿度与第三设定值之差,则所述风阀组件中的相应风阀以设定开度减小;若所述热泵系统的相对湿度等于设定湿度与第三设定值之和或设定湿度与第三设定值之差,则所述风阀组件中的相应风阀的开度保持不变。
20.在一些实施方式中,调节所述第一节流元件和所述第二节流元件中的至少之一,包括:在所述任一模式中的温度控制过程中,若所述热泵系统的室内干球温度大于室内设定温度与第二设定值之和,则所述第一节流元件和所述第二节流元件中的相应节流元件的开度减小;若所述热泵系统的室内干球温度小于室内设定温度与第二设定值之和、且所述热泵系统的室内干球温度不等于室内设定温度与第二设定值之差,则所述第一节流元件和所述第二节流元件中的相应节流元件的开度增大;若所述热泵系统的室内干球温度等于室内设定温度与第二设定值之和或室内设定温度与第二设定值之差,则所述第一节流元件和所述第二节流元件中的相应节流元件的开度保持不变;在所述任一模式中的湿度控制过程中,若所述热泵系统的相对湿度大于设定湿度与第三设定值之和,则所述第一节流元件和所述第二节流元件中的相应节流元件的开度减小;若所述热泵系统的相对湿度小于设定湿度与第三设定值之和、且所述热泵系统的相对湿度不等于设定湿度与第三设定值之差,则所述第一节流元件和所述第二节流元件中的相应节流元件的开度增大;若所述热泵系统的相对湿度等于设定湿度与第三设定值之和或设定湿度与第三设定值之差,则所述第一节流元件和所述第二节流元件中的相应节流元件的开度保持不变。
21.在一些实施方式中,在所述热泵系统还包括第一截止阀、第二截止阀、第三截止
阀、第四截止阀和第五截止阀中的至少之一,所述压缩单元包括电动压缩机和机械传动压缩机,所述膨胀单元包括膨胀机,所述风阀组件包括第一风阀、第二风阀和第三风阀的情况下,控制所述膨胀单元工作,包括:在所述热泵系统工作于制冷模式下的降温和除湿模式的情况下,自所述电动压缩机的排气口排出的冷媒,经所述四通阀和所述第一换热器后,分为两路冷媒:一路冷媒,经所述第一节流元件控制所述热泵系统的蒸发温度,此时关闭所述第三截止阀和所述第四截止阀,所述膨胀机膨胀做功,带动所述机械传动压缩机转动,通过所述第一风阀和所述第三风阀控制风量大小;另一路冷媒,经过所述第二节流元件控制所述热泵系统的蒸发温度,控制所述第二风阀控制风量大小;两路冷媒混合后,控制所述第一截止阀开启、所述第二截止阀关闭,通过所述机械传动压缩机和所述电动压缩机实现两次压缩;在所述热泵系统工作于制冷模式下的降温模式的情况下,自所述电动压缩机的排气口排出的冷媒,经所述四通阀和所述第一换热器后,分为两路冷媒:一路冷媒,经所述第一节流元件控制所述热泵系统的蒸发温度,此时关闭所述第三截止阀和所述第四截止阀,所述膨胀机膨胀做功,带动所述机械传动压缩机转动,通过所述第一风阀控制风量大小;另一路冷媒,经过所述第二节流元件控制所述热泵系统的蒸发温度,控制所述第二风阀控制风量大小;两路冷媒混合后,控制所述第一截止阀开启、所述第二截止阀关闭,通过所述机械传动压缩机和所述电动压缩机实现两次压缩;在所述热泵系统工作于制冷模式下的恒温和除湿模式的情况下,自所述电动压缩机的排气口排出的冷媒,经所述四通阀和所述第一换热器后,所述第二节流元件关闭,冷媒经所述第一节流元件控制所述热泵系统的蒸发温度,此时关闭所述第三截止阀和所述第四截止阀,所述膨胀机膨胀做功,带动所述机械传动压缩机转动,通过所述第一风阀和所述第三风阀控制风量大小;控制所述第一截止阀开启、所述第二截止阀关闭,通过所述机械传动压缩机和所述电动压缩机实现两次压缩;在所述热泵系统工作于制冷模式下的恒温和恒湿模式的情况下,自所述电动压缩机的排气口排出的冷媒,经所述四通阀和所述第一换热器后,所述第二节流元件关闭,冷媒经所述第一节流元件控制所述热泵系统的蒸发温度,此时关闭所述第三截止阀和所述第四截止阀,所述膨胀机膨胀做功,带动所述机械传动压缩机转动,通过所述第三风阀控制风量大小;控制所述第一截止阀关闭、所述第二截止阀开启,通过所述电动压缩机实现压缩。
22.由此,本发明的方案,通过设置膨胀机,利用一套制冷系统,结合室内温度、湿度、所需设定温度和设定湿度,将冷媒分为两个流路,分别控制两个流路上的两个电子膨胀阀,调节两路蒸发温度,控制蒸发温度的不同,实现对空气的降温或者除湿,从而,通过设置膨胀机,利用一套制冷系统实现热泵系统在制冷模式下对温湿度的独立控制,能够节省能耗。
23.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。
24.下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
25.图1为本发明的热泵系统的控制装置的一实施例的结构示意图;
26.图2为本发明的利用膨胀增压的热泵系统的一实施例的结构示意图;
27.图3为本发明的利用膨胀增压的热泵系统的温湿度独立控制风系统的一实施例的结构示意图;
28.图4为本发明的利用膨胀增压的热泵系统的温湿度独立控制风系统的一实施例的温度、湿度控制判断流程示意图;
29.图5为本发明的利用膨胀增压的热泵系统的温湿度独立控制风系统的另一实施例的流程示意图,具体是风阀开度在20%~80%之间时,第一风阀、第二风阀、第三风阀控制温湿度方法的流程示意图;
30.图6为本发明的利用膨胀增压的热泵系统的温湿度独立控制风系统的再一实施例的流程示意图,具体是风阀开度小于20%、大于80%时,第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀控制温度、湿度方法的流程示意图;
31.图7为本发明的热泵系统的控制方法的一实施例的流程示意图;
32.图8为本发明的方法中控制所述热泵系统在制冷模式下工作于降温和除湿模式、降温模式、恒温和除湿模式、恒温和恒湿模式中的任一模式的一实施例的流程示意图。
33.结合附图,本发明实施例中附图标记如下:
34.1-第一截止阀;2-第二截止阀;3-第一电子膨胀阀;4-第二电子膨胀阀;5-四通阀;6-第一换热器;7-第二换热器;8-第三换热器;9-电动压缩机;10-机械传动压缩机;11-机械传动轴;12-膨胀机;13-膨胀机换热风道;14-风机;15-风管;16-第四截止阀;17-第一室内回风控制系统;18-第二室内回风控制系统;19-室外新风控制系统;20-第一风阀;21-第二风阀;22-第三风阀;23-第三截止阀;24-第五截止阀。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
36.在用除湿新风机和显热多联机的方式来处理室内温度、湿度的方案中,在过渡季节可用显热多联机对室内温度进行加热,但是该方案所涉及的系统中没有电加热、也无换向装置,仅仅是一个单向循环,无法实现其所述对空气加热功能;也就是说,该方案无四通换向阀,仅能实现制冷或仅能制热,则就只能有一个功能,无法进行制冷和制热之间的切换。另外,该方案描述送风机根据室内温度自动调节风量,并未阐述如何调节。
37.根据本发明的实施例,提供了一种热泵系统的控制装置。参见图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。所述热泵系统,包括:压缩单元、四通阀5、第一换热器6、第二换热器7、第三换热器8和膨胀单元。所述压缩单元的排气口,经所述四通阀5后,连通至所述第一换热器6的第一端。所述第一换热器6的第二端,分为两路,一路经第一节流元件、所述膨胀单元和所述第三换热器8后再经所述四通阀5连通至所述压缩单元的吸气口,另一路经第二节流元件、所述第二换热器7后再经所述四通阀5连通至所述压缩单元的吸气口。第一节流元件如第一电子膨胀阀3,第二节流元件如第二电子膨胀阀4。在所述热泵系统的风道中,还设置有风阀组件。
38.所述热泵系统的控制装置,包括:采集单元和控制单元。
39.其中,所述采集单元,被配置为采集所述热泵系统的室内湿度和室内温度。
40.所述控制单元,被配置为根据所述室内湿度和所述室内温度,控制所述第一节流
元件、所述第二节流元件、所述风阀组件和所述膨胀单元中的至少之一,以控制所述热泵系统在制冷模式下工作于降温和除湿模式、降温模式、恒温和除湿模式、恒温和恒湿模式中的任一模式,从而至少实现所述热泵系统在制冷模式下对温湿度的独立控制。
41.本发明的方案,提供一种利用膨胀增压的热泵系统及温湿度独立控制方案,利用一套制冷系统,结合室内温度、湿度、所需设定温度和设定湿度,将冷媒分为两个流路,分别控制两个流路上的两个电子膨胀阀,调节两路蒸发温度,控制蒸发温度的不同,进而控制处理空气的状态,降温或者是除湿,实现了热泵系统在制冷模式下对温湿度的独立控制。通过结合调整电子膨胀阀控制蒸发温度、调节风阀组件的控制风量、以及采用膨胀机的方案,在达到精准控制温湿度的同时起到节能的作用。其中,采用电子膨胀阀结合风阀的两种控制方案,使得对温湿度的控制更加精准。
42.在一些实施方式中,所述压缩单元,包括:电动压缩机9和机械传动压缩机10。所述膨胀单元,包括:膨胀机12和机械传动轴11。
43.其中,所述膨胀机12,通过所述机械传动轴11连接至所述机械传动压缩机10。所述机械传动压缩机10的排气口,连通至所述电动压缩机9的吸气口。所述电动压缩机9的排气口,连通至所述四通阀5的第一阀口如四通阀5的d口。
44.所述四通阀5的第二阀口如四通阀5的c口,连通至所述第一换热器6的第一端。所述四通阀5的第三阀口如四通阀5的s口,连通至所述机械传动压缩机10的吸气口。所述四通阀5的第三阀口如四通阀5的s口,连通至所述电动压缩机9的吸气口。
45.所述四通阀5的第四阀口如四通阀5的e口,分为两路,一路连通至所述第二换热器7的,另一路连通至所述第三换热器8。
46.在一些实施方式中,所述热泵系统,还包括:第一截止阀1、第二截止阀2、第三截止阀23、第四截止阀16和第五截止阀24中的至少之一。
47.其中,所述四通阀5的第三阀口如四通阀5的s口,经第一截止阀1后,连通至所述机械传动压缩机10的吸气口。
48.所述四通阀5的第三阀口如四通阀5的s口,还经第二截止阀2后,连通至所述电动压缩机9的吸气口。
49.所述第一换热器6的第二端经所述第一节流元件后,分为两路,一路经所述膨胀机12和所述第五截止阀24后,连通至所述第三换热器8的第二端。另一路,经所述第三截止阀23和所述第四截止阀16后,连通至所述第三换热器8的第二端。所述第三换热器8的第一端,连通至所述四通阀5的第四阀口如四通阀5的e口。
50.在一些实施方式中,所述热泵系统,还包括:风机14和风管15。
51.所述膨胀机12,设置在膨胀机换热风道13中。所述风管15,设置在所述膨胀机换热风道13的进风口和出风口。所述风机14,设置在所述风管15的进风管路中。
52.图2为本发明的利用膨胀增压的热泵系统的一实施例的结构示意图。如图2所示,利用膨胀增压的热泵系统,包括:第一截止阀1、第二截止阀2、第一电子膨胀阀3、第二电子膨胀阀4、四通阀5、第一换热器6、第二换热器7、第三换热器8、电动压缩机9、机械传动压缩机10、机械传动轴11、膨胀机12、膨胀机换热风道13、风机14、风管15、第四截止阀16、第三截止阀23和第五截止阀24。
53.在图2所示的例子中,电动压缩机9的排气口,连通至四通阀5的d口。四通阀5的e
口,分成两个冷媒流路,一个冷媒流路连通至第二换热器7的第一端,另一个冷媒流路连通至第三换热器8的第一端。第二换热器7的第二端,经第二电子膨胀阀4后连通至第一换热器6的第二端。第一换热器6的第一端,连通至四通阀5的c口。第一换热器6的第二端,经第一电子膨胀阀3后连通至膨胀机12的第一端。膨胀机12的第一端,经第三截止阀23和第四截止阀16后连通至第三换热器8的第二端。第三换热器8的第二端,经第五截止阀24后连通至膨胀机12的第二端。膨胀机12,设置在膨胀机换热风道13中。风机14和风管15,连通至膨胀机换热风道13的进气口。膨胀机换热风道13还具有排气口。
54.在图2所示的例子中,电动压缩机9的吸气口,经第二截止阀2后连通至四通阀5的s口。电动压缩机9的吸气口,还连通至机械传动压缩机10的排气口。机械传动压缩机10的吸气口,经第一截止阀1后连通至四通阀5的s口。机械传动压缩机10,通过机械传动轴11,与膨胀机12连接。
55.在一些实施方式中,所述风阀组件,包括:第一风阀20、第二风阀21和第三风阀22。
56.所述第一风阀20,设置在所述膨胀单元所在的第一回风风道中,用于调节所述第一回风风道的回风量。所述第一回风风道,为膨胀机换热风道13。
57.所述第二风阀21,设置在所述第二换热器7所在的第二回风风道中,用于调节所述第二回风风道的回风量。
58.所述第三风阀22,设置在所述第三换热器8所在的新风风道中,用于调节所述新风风道的新风量。
59.图3为本发明的利用膨胀增压的热泵系统的温湿度独立控制风系统的一实施例的结构示意图。如图3所示,利用膨胀增压的热泵系统的温湿度独立控制风系统,包括:第一室内回风控制系统17、第二室内回风控制系统18、室外新风控制系统19、第一风阀20、第二风阀21和第三风阀22。
60.在图3所示的例子中,在第一室内回风控制系统17的第一回风风道中,设置有第一风阀20。第一回风风道中的回风,通过第一风阀20,通向膨胀机换热风道13。在第二室内回风控制系统18的第二回风风道中,设置有第二风阀21。第二回风风道中的回风,通过第二风阀21,通向第二换热器7。
61.在室外新风控制系统19的新风风道中,设置有第三风阀22。新风风道中的新风,通过第三风阀22,通向第三换热器8。
62.在一些实施方式中,所述室内湿度,包括:室内相对湿度。所述室内温度,包括:室内干球温度。
63.所述控制单元,根据所述室内湿度和所述室内温度,控制所述第一节流元件、所述第二节流元件、所述风阀组件和所述膨胀单元中的至少之一,以控制所述热泵系统在制冷模式下工作于降温和除湿模式、降温模式、恒温和除湿模式、恒温和恒湿模式中的任一模式,包括:
64.所述控制单元,具体还被配置为根据所述室内湿度和所述室内温度,确定所述热泵系统在制冷模式下工作于降温和除湿模式、降温模式、恒温和除湿模式、恒温和恒湿模式中的任一模式。
65.所述控制单元,具体还被配置为调节所述第一节流元件和所述第二节流元件中的至少之一,以在所述任一模式中的降温模式下,控制所述热泵系统的蒸发温度至所述热泵
系统的室内干球温度与露点温度之和的一半;在所述任一模式中的除湿模式下,控制所述热泵系统的蒸发温度至所述热泵系统的露点温度与第一设定值的差值。即,在降温和除湿模式、降温模式、恒温和除湿模式、恒温和恒湿模式中的任一模式中的降温模式下,控制所述热泵系统的蒸发温度至所述热泵系统的室内干球温度与露点温度之和的一半;在降温和除湿模式、降温模式、恒温和除湿模式、恒温和恒湿模式中的任一模式中的除湿模式下,控制所述热泵系统的蒸发温度至所述热泵系统的露点温度与设定温度值的差值。并控制所述膨胀单元工作。
66.所述控制单元,具体还被配置为调节所述风阀组件的开度至设定开度值后,再根据所述风阀组件的当前开度,控制所述风阀组件、所述第一节流元件和所述第二节流元件中的至少之一。
67.其中,所述控制单元,根据所述风阀组件的当前开度,控制所述风阀组件、所述第一节流元件和所述第二节流元件中的至少之一,包括:若所述风阀组件的当前开度大于或等于第一设定开度值、且小于或等于第二设定开度值之间,则优先调节所述风阀组件;若所述风阀组件的当前开度小于第一设定开度值或大于第二设定开度值,则优先调节所述第一节流元件和所述第二节流元件中的至少之一。
68.在本发明的方案中,图4为本发明的利用膨胀增压的热泵系统的温湿度独立控制风系统的一实施例的温度、湿度控制判断流程示意图。图5为本发明的利用膨胀增压的热泵系统的温湿度独立控制风系统的另一实施例的流程示意图,具体是风阀开度在20%~80%之间时,第一风阀、第二风阀、第三风阀控制温湿度方法的流程示意图。图6为本发明的利用膨胀增压的热泵系统的温湿度独立控制风系统的再一实施例的流程示意图,具体是风阀开度小于20%、大于80%时,第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀控制温度、湿度方法的流程示意图。
69.参见图4、图5和图6所示的例子,利用膨胀增压的热泵系统的温湿度独立控制风方法,包括:
70.第一步:检测室内温湿度、并与设定温湿度对比判断所需模式。
71.第二步:先调电子膨胀阀,降温模式控制蒸发温度在tz=(室内干球温度t1+露点温度t
l
)/2,除湿模式控制蒸发温度tz=露点温度t
l-2。
72.第三步:调节对应风阀开度到50%以先给风阀一个初始状态,之后根据温湿度调节。而在温湿度调节过程中,当风阀经过初始状态调节后,可能仅用风阀调节无法满足温湿度控制要求,需从其他控制方法来控制,如第四步和第五步的调节方式。
73.第四步:当检测到风阀开度在20%-80%之间时,以风阀调节优先。
74.第五部:当检测到风阀开度小于20%、大于80%时,调节电子膨胀阀。在第五步中,考虑到若风阀开度小于20%则会因之间将阀关死而没有风,而风阀开度到80%及以上时风量的变化不会特别大,此时可根据电子膨胀阀的逻辑来控制温度、湿度。如果降低温度,则每次以-1℃蒸发温度来关小电子膨胀阀,如果升高蒸发温度,则每次以+1℃蒸发温度的开大电子膨胀阀。
75.本发明的方案,结合电子膨胀阀和风阀两种调节方式达到对温湿度的控制。在制冷模式下,使用该系统,通过调整两路电子膨胀阀控制不同需求的蒸发温度,调节风阀控制风量、以及采用膨胀机回收节流损失能量。
76.一些方案中,没有膨胀机,不节能,且温湿度分控是通过新风除湿机和多个室内机实现,其经济性差,多个室内机安装更为复杂,冷媒管路延长阻力增大,且损失也随之增大。而本发明的方案,将除湿系统与降温系统、回风系统、新风系统集成,通过控制电子膨胀阀来控制不同蒸发温度达到除湿或降温等目的,且可以同步利用膨胀机回收一部分能量,更加节能。
77.另一些方案中,无膨胀机,不节能,在温湿度控制中,对空气的处理过程中,降温和除湿是在同一过程进行,不能进行温度和湿度的分控。而本发明的方案,可单独进行降温或者降温和除湿过程同步,继而通过调整风量大小来精准控制室内所需温湿度,控制更加准确。
78.在一些实施方式中,所述控制单元,根据所述室内湿度和所述室内温度,确定所述热泵系统在制冷模式下工作于降温和除湿模式、降温模式、恒温和除湿模式、恒温和恒湿模式中的任一模式,包括以下任一种控制情况:
79.第一种控制情况:所述控制单元,具体还被配置为在所述室内干球温度大于室内设定温度、且所述室内相对湿度大于设定湿度的情况下,控制所述第一节流元件、所述第二节流元件、所述风阀组件和所述膨胀单元中的至少之一,以控制所述热泵系统工作于降温和除湿模式,并间隔设定时间根据重新采集到的所述室内湿度和所述室内温度进行控制,即,根据重新采集到的所述室内湿度和所述室内温度,控制所述第一节流元件、所述第二节流元件、所述风阀组件和所述膨胀单元中的至少之一,以重新控制所述热泵系统在制冷模式下工作于降温和除湿模式、降温模式、恒温和除湿模式、恒温和恒湿模式中的任一模式。
80.第二种控制情况:所述控制单元,具体还被配置为在所述室内干球温度大于室内设定温度、且所述室内相对湿度小于或等于设定湿度的情况下,控制所述第一节流元件、所述第二节流元件、所述风阀组件和所述膨胀单元中的至少之一,以控制所述热泵系统工作于降温模式。
81.第三种控制情况:所述控制单元,具体还被配置为在所述室内干球温度小于或等于室内设定温度、且所述室内相对湿度大于设定湿度的情况下,控制所述第一节流元件、所述第二节流元件、所述风阀组件和所述膨胀单元中的至少之一,以控制所述热泵系统工作于恒温和除湿模式。
82.第四种控制情况:所述控制单元,具体还被配置为在所述室内干球温度小于或等于室内设定温度、且所述室内相对湿度小于或等于设定湿度的情况下,控制所述第一节流元件、所述第二节流元件、所述风阀组件和所述膨胀单元中的至少之一,以控制所述热泵系统工作于恒温和恒湿模式。
83.如图4所示,利用膨胀增压的热泵系统的温湿度独立控制风系统的温度、湿度控制判断流程,即制冷模式温湿度控制判断流程,包括:
84.步骤11、通过室内温湿度传感器,检测室内干球温度t1、湿球温度tw、相对湿度rh1等。
85.步骤12、计算露点温度t
l
。确定室内设定温度ta,设定湿度rha。
86.其中,获取露点温度t
l
的方式有很多。
87.例如:可根据晗湿图(enthalpy diagram)查询的方式得到露点温度t
l
。焓湿图是将湿空气各种参数之间的关系用图线表示。
88.又如:可根据马格拉斯公式计算的方式得到露点温度t
l
。具体地,可以利用下面的计算方式,计算得到露点温度t
l

89.t
l
=237.3/(7.5/(lg(e/6.11))-1)。
90.其中,其中,是相对湿度,es=e0
×
10a
×
t/(b+t),
91.e0=6.11hpa,b=237.3,a=7.5,t是干球温度。
92.步骤13、判断室内干球温度t1是否大于室内设定温度ta,并判断相对湿度rh1是否大于设定湿度rha:
93.(1)当判断室内干球温度t1>室内设定温度ta、且相对湿度rh1>设定湿度rha时,则热泵系统进行降温+除湿模式,每2min检测一次室内干湿球温度,循环检测并判断相应逻辑。
94.(2)当判断室内干球温度t1>室内设定温度ta、且相对湿度rh1≤设定湿度rha时,则热泵系统进行降温模式。
95.(3)当判断室内干球温度t1≤室内设定温度ta、且相对湿度rh1>设定湿度rha时,则热泵系统进行恒温+除湿模式。
96.(4)当判断室内干球温度t1≤室内设定温度ta、且相对湿度rh1≤设定湿度rha时,则热泵系统进行恒温+恒湿模式。
97.在一些实施方式中,所述控制单元,调节所述风阀组件,包括以下任一种风阀组件调节情况:
98.第一种风阀组件调节情况:所述控制单元,具体还被配置为在所述任一模式中的温度控制过程中,若所述热泵系统的室内干球温度大于室内设定温度与第二设定值之和,则所述风阀组件中的相应风阀以设定开度增大。若所述热泵系统的室内干球温度小于室内设定温度与第二设定值之差,则所述风阀组件中的相应风阀以设定开度减小。若所述热泵系统的室内干球温度等于室内设定温度与第二设定值之和或室内设定温度与第二设定值之差,则所述风阀组件中的相应风阀的开度保持不变。
99.第二种风阀组件调节情况:所述控制单元,具体还被配置为在所述任一模式中的湿度控制过程中,若所述热泵系统的相对湿度大于设定湿度与第三设定值之和,则所述风阀组件中的相应风阀以设定开度增大。若所述热泵系统的相对湿度小于设定湿度与第三设定值之差,则所述风阀组件中的相应风阀以设定开度减小。若所述热泵系统的相对湿度等于设定湿度与第三设定值之和或设定湿度与第三设定值之差,则所述风阀组件中的相应风阀的开度保持不变。
100.如图4所示,利用膨胀增压的热泵系统的温湿度独立控制风系统的温度、湿度控制判断流程,还包括:
101.(5)风阀控制开启条件,第一风阀20对应的第一室内回风控制系统17、第二风阀21对应的第二室内回风控制系统18、第三风阀22对应的室外新风控制系统22,当对应控制风系统开启时,风阀逻辑适用三个风阀。
102.当检测到室内干球温度t1>室内设定温度ta+1℃时,风阀以每次2%的开度增大,将更多冷量引入。当检测到室内干球温度t1>室内设定温度ta-1℃时,风阀以每次2%的开度减小,当检测到室内干球温度t1=室内设定温度ta
±
1℃,风阀开度保持不动。
103.(6)湿度控制过程风阀控制方法,包括:
104.当检测到相对湿度rh1>设定湿度rha+3%时,风阀以每次2%的开度增大,将更多冷量引入。当检测到相对湿度rh1<设定湿度rha-3%时,风阀以每次2%的开度减小,当检测到相对湿度rh1=设定湿度rha
±
3%,风阀开度保持不动。
105.如图5所示,温度控制过程风阀控制方法,包括:
106.步骤21、通过室内温湿度传感器,检测室内干球温度t1、湿球温度tw、相对湿度rh1。
107.步骤22、计算相应的露点温度t
l
。确定室内设定温度ta,设定湿度rha。
108.步骤23、判断室内干球温度t1是否大于室内设定温度ta+1℃,并判断相对湿度rh1是否大于设定湿度rha+3%:
109.当检测到室内干球温度t1>室内设定温度ta+1℃时,开大风阀。
110.当检测到室内干球温度t1=室内设定温度ta
±
1℃时,风阀开度保持不动。
111.当检测到室内干球温度t1<室内设定温度ta+1℃、且室内干球温度t1≠室内设定温度ta
±
1℃时,关小风阀。
112.当检测到相对湿度rh1>设定湿度rha+3%时,开大风阀。
113.当检测到相对湿度rh1=设定湿度rha
±
3%时,风阀开度保持不动。
114.当检测到相对湿度rh1<设定湿度rha+3%、且相对湿度rh1≠设定湿度rha
±
3%时,关小风阀。
115.在一些实施方式中,所述控制单元,调节所述第一节流元件和所述第二节流元件中的至少之一,包括以下任一种节流元件调节情况:
116.第一种节流元件调节情况:所述控制单元,具体还被配置为在所述任一模式中的温度控制过程中,若所述热泵系统的室内干球温度大于室内设定温度与第二设定值之和,则所述第一节流元件和所述第二节流元件中的相应节流元件的开度减小。若所述热泵系统的室内干球温度小于室内设定温度与第二设定值之和、且所述热泵系统的室内干球温度不等于室内设定温度与第二设定值之差,则所述第一节流元件和所述第二节流元件中的相应节流元件的开度增大;若所述热泵系统的室内干球温度等于室内设定温度与第二设定值之和或室内设定温度与第二设定值之差,则所述第一节流元件和所述第二节流元件中的相应节流元件的开度保持不变。
117.第二种节流元件调节情况:所述控制单元,具体还被配置为在所述任一模式中的湿度控制过程中,若所述热泵系统的相对湿度大于设定湿度与第三设定值之和,则所述第一节流元件和所述第二节流元件中的相应节流元件的开度减小。若所述热泵系统的相对湿度小于设定湿度与第三设定值之和、且所述热泵系统的相对湿度不等于设定湿度与第三设定值之差,则所述第一节流元件和所述第二节流元件中的相应节流元件的开度增大;若所述热泵系统的相对湿度等于设定湿度与第三设定值之和或设定湿度与第三设定值之差,则所述第一节流元件和所述第二节流元件中的相应节流元件的开度保持不变。
118.如图6所示,利用膨胀增压的热泵系统的温湿度独立控制风系统的工作流程,包括:
119.步骤31、通过室内温湿度传感器,检测室内干球温度t1、湿球温度tw。
120.步骤32、计算相应的露点温度t
l
。确定室内设定温度ta,设定湿度rha。
121.步骤33、判断室内干球温度t1是否大于室内设定温度ta+1℃,并判断相对湿度rh1是否大于设定湿度rha+3%:
122.当检测到室内干球温度t1>室内设定温度ta+1℃时,关小电子膨胀阀。
123.当检测到室内干球温度t1=室内设定温度ta
±
1℃时,电子膨胀阀开度保持不动。
124.当检测到室内干球温度t1<室内设定温度ta+1℃、且室内干球温度t1≠室内设定温度ta
±
1℃时,开大电子膨胀阀。
125.当检测到相对湿度rh1>设定湿度rha+3%时,关小电子膨胀阀。
126.当检测到相对湿度rh1=设定湿度rha
±
3%时,电子膨胀阀开度保持不动。
127.当检测到相对湿度rh1<设定湿度rha+3%、且相对湿度rh1≠设定湿度rha
±
3%时,开大电子膨胀阀。
128.在一些实施方式中,在所述热泵系统还包括第一截止阀1、第二截止阀2、第三截止阀23、第四截止阀16和第五截止阀24中的至少之一,所述压缩单元包括电动压缩机10和机械传动压缩机10,所述膨胀单元包括膨胀机12,所述风阀组件包括第一风阀20、第二风阀21和第三风阀22的情况下,所述控制单元,控制所述膨胀单元工作,包括以下任一种膨胀控制情况:
129.第一种膨胀控制情况:所述控制单元,具体还被配置为在所述热泵系统工作于制冷模式下的降温和除湿模式的情况下,自所述电动压缩机10的排气口排出的冷媒,经所述四通阀5和所述第一换热器6后,分为两路冷媒:一路冷媒,经所述第一节流元件控制所述热泵系统的蒸发温度,此时关闭所述第三截止阀23和所述第四截止阀16,所述膨胀机12膨胀做功,带动所述机械传动压缩机10转动,通过所述第一风阀20和所述第三风阀22控制风量大小。另一路冷媒,经过所述第二节流元件控制所述热泵系统的蒸发温度,控制所述第二风阀21控制风量大小。两路冷媒混合后,控制所述第一截止阀1开启、所述第二截止阀2关闭,通过所述机械传动压缩机10和所述电动压缩机9实现两次压缩。
130.在本发明的方案中,在制冷模式下,降温+除湿模式下热泵系统的工作流程为:从电动压缩机9排气口排出的高温高压气体经过四通阀5的d口,从四通阀5的c口接入室外换热器即第一换热器6,经冷凝放热后为高压液态冷媒,分为两路冷媒:
131.第一路冷媒,经过第一电子膨胀阀3,控制其蒸发温度低于室内干球温度、高于露点温度,如初步控制蒸发温度t
z1
=(室内干球温度t1+露点温度t
l
)/2,流向膨胀机12,此时关闭第三截止阀23,关闭第四截止阀16,同时风机14将室内空气通过管道15引进与膨胀机换热,膨胀机12内液态冷媒吸热膨胀,变为气态冷媒,膨胀做功,推动膨胀机12,通过机械传动轴11带动机械传动压缩机10转动,流经膨胀机12的室内空气经过与膨胀机12内冷媒换热后温度降低,再次被送回房间,起到对室内温度控制作用,通过第一风阀20来控制风量大小,来调节送入室内的冷空气流量,平衡室内多余热量,气态冷媒从膨胀机12出来后进入第三换热器8,通过管道19与室外新风进行换热,对进入室内的新风进行预冷,通过第三风阀22来控制进入室内新风风量的大小。
132.另一路冷媒,经过第二电子膨胀阀4,节流降压,控制其蒸发温度低于露点温度,如初步控制器蒸发温度t
z2
=t
l-2,通过风道18使第二换热器7与室内空气换热,达到除湿目的,同样通过第二风阀21来控制风量大小,来调节室内湿度。
133.两路冷媒汇合后,通过四通阀5的e口和四通阀5的s口后,通过第一截止阀1(此时第二截止阀2关闭)被机械传动压缩机10吸入,再经过电动压缩机9实现两次压缩,提高热泵系统的压缩比。
134.第二种膨胀控制情况:所述控制单元,具体还被配置为在所述热泵系统工作于制冷模式下的降温模式的情况下,自所述电动压缩机10的排气口排出的冷媒,经所述四通阀5和所述第一换热器6后,分为两路冷媒:一路冷媒,经所述第一节流元件控制所述热泵系统的蒸发温度,此时关闭所述第三截止阀23和所述第四截止阀16,所述膨胀机12膨胀做功,带动所述机械传动压缩机10转动,通过所述第一风阀20控制风量大小。另一路冷媒,经过所述第二节流元件控制所述热泵系统的蒸发温度,控制所述第二风阀21控制风量大小。两路冷媒混合后,控制所述第一截止阀1开启、所述第二截止阀2关闭,通过所述机械传动压缩机10和所述电动压缩机9实现两次压缩。
135.在本发明的方案中,在制冷模式下,降温模式下热泵系统的工作流程为:从电动压缩机9排气口排出的高温高压气体经过四通阀5,从四通阀5的c口接入第一换热器6,经冷凝放热后为高压液态冷媒,分为两路冷媒:
136.第一路冷媒,经过第一电子膨胀阀3,控制其蒸发温度低于室内干球温度、高于露点温度,如初步控制蒸发温度t
z1
=(室内干球温度t1+露点温度t
l
)/2,流向膨胀机12,此时关闭第三截止阀23,关闭第四截止阀16,同时风机14将室内空气通过管道15引进与膨胀机换热,膨胀机12内液态冷媒吸热膨胀,变为气态冷媒,膨胀做功,推动膨胀机12,通过机械传动轴11带动机械传动压缩机10转动,流经膨胀机12的室内空气经过与膨胀机12内冷媒换热后温度降低,再次被送回房间,起到对室内温度控制作用,通过第一风阀20来控制风量大小,来调节送入室内的冷空气流量,平衡室内多余热量,气态冷媒从膨胀机12出来后流经第三换热器8,此时关闭新风管道(即新风控制系统19的新风管道)内第三风阀22,暂时不引入新风。
137.另一路冷媒经过第二电子膨胀阀4,控制其蒸发温度低于室内干球温度、高于露点温度,如初步控制蒸发温度t
z2
=(室内干球温度t1+露点温度t
l
)/2,通过第二室内回风控制系统19所在的第二回风风道使第二换热器7与室内空气换热,达到降温目的,同样通过第二风阀21来控风量大小,来调节平衡室内多余热量。
138.两路冷媒汇合后通过四通阀5的e口和四通阀5的s口后通过第一截止阀1(此时第二截止阀2关闭)被机械传动压缩机10吸入,再经过电动压缩机9实现两次压缩,提高热泵系统的压缩比。
139.第三种膨胀控制情况:所述控制单元,具体还被配置为在所述热泵系统工作于制冷模式下的恒温和除湿模式的情况下,自所述电动压缩机10的排气口排出的冷媒,经所述四通阀5和所述第一换热器6后,所述第二节流元件关闭,冷媒经所述第一节流元件控制所述热泵系统的蒸发温度,此时关闭所述第三截止阀23和所述第四截止阀16,所述膨胀机12膨胀做功,带动所述机械传动压缩机10转动,通过所述第一风阀20和所述第三风阀22控制风量大小。控制所述第一截止阀1开启、所述第二截止阀2关闭,通过所述机械传动压缩机10和所述电动压缩机9实现两次压缩。
140.在制冷模式下,恒温+除湿模式下热泵系统的工作流程为:从电动压缩机9排气口排出的高温高压气体经过四通阀5,从四通阀5的c口接入第一换热器6,经冷凝放热后为高压液态冷媒,此时第二电子膨胀阀4全关,冷媒仅流向一路经过第一电子膨胀阀3,控制其蒸发温度,如初步控制蒸发温度t
z2
=露点温度t
l-2,流向膨胀机12,此时关闭第三截止阀23,关闭第四截止阀16,同时风机14将室内空气通过管道15引进与膨胀机12换热,膨胀机12内
液态冷媒吸热膨胀,变为气态冷媒,同步将冷凝除湿,膨胀做功,推动膨胀机12,通过机械传动轴11带动机械传动压缩机10转动,流经膨胀机12的室内空气经过与膨胀机12内冷媒换热后湿度降低,再次被送回房间,起到对室内湿度控制作用,通过第一风阀20来控制风量大小,来调节送入室内的湿度,因蒸发温度较低,在膨胀机换热风道13与室内空气换热过程后,冷媒温度低于室外温度,气态冷媒从膨胀机12出来后流经第三换热器8,因为除湿过程会将室内温度降低,此时,打开第三风阀22引入室外较高温度的空气,来平衡除湿带走的热量,可通过第三风阀22的开度来控制新风风量的大小,进而调节室内温度及湿度平衡。冷媒经过第三换热器8后通过四通阀5的e口和四通阀5的s口后通过第一截止阀1(此时第二截止阀2关闭)被机械传动压缩机10吸入,再经过电动压缩机9实现两次压缩,提高热泵系统的压缩比。
141.第四种膨胀控制情况:所述控制单元,具体还被配置为在所述热泵系统工作于制冷模式下的恒温和恒湿模式的情况下,自所述电动压缩机10的排气口排出的冷媒,经所述四通阀5和所述第一换热器6后,所述第二节流元件关闭,冷媒经所述第一节流元件控制所述热泵系统的蒸发温度,此时关闭所述第三截止阀23和所述第四截止阀16,所述膨胀机12膨胀做功,带动所述机械传动压缩机10转动,通过所述第三风阀22控制风量大小。控制所述第一截止阀1关闭、所述第二截止阀2开启,通过所述电动压缩机9实现压缩。
142.在制冷模式下,恒温+恒湿模式下热泵系统的工作流程为:从电动压缩机9排气口排出的高温高压气体经过四通阀5,从四通阀5的c口接入第一换热器6,经冷凝放热后为高压液态冷媒,此时第二电子膨胀阀4全关,冷媒仅流向一路经过第一电子膨胀阀3,控制其蒸发温度低于室内干球温度,高于露点温度,如初步控制蒸发温度t
z1
=(室内干球温度t1+露点温度t
l
)/2,流向第三换热器8(此时关闭第五截止阀24),此时,打开第三风阀22引入室外空气,控制进风温度,使室内温度不再升高,可通过第三风阀22的开度来控制新风风量的大小,进而调节室内温度及湿度平衡。冷媒经过第三换热器8后通过四通阀5的e口和四通阀5的s口后通过第二截止阀2(此时第一截止阀关闭1)被电动动压缩机10吸入,完成一次循环
143.在制热模式下,热泵系统的工作流程为:从电动压缩机9排气口排出的高温高压气体经过四通阀5的d口,从四通阀5的e口出来的高温高压气态冷媒接入第二换热器7(此时关闭第四截止阀16和第五截止阀24、第一电子膨胀阀3全关),经冷凝放热后为高压液态冷媒,经过第二电子膨胀阀4,节流降压,经过第一换热器6与室外空气换热,冷媒通过四通阀5的c口、四通阀5的s口后通过第二截止阀2(此时第一截止阀1关闭)被电动压缩机9吸入,完成一次循环。
144.本发明的方案,同步在热泵系统内融入膨胀机,将膨胀机设置在回风管道中,利用高于室内回风为膨胀机内冷媒吸热膨胀提供能量同时处理室内空气,膨胀机回收能量为压缩机提供动能,在制冷状态下提高整体压比。利用膨胀机膨胀做功,回收部分能量,为机械压缩机提供动能,减少节流损失。同时对室内温度起到降温、除湿的目的。这样,通过增加膨胀机,可回收一部分节流损失,节能性好。当膨胀机参与工作时,机械传动压缩机进行一次压缩,电动压缩机进行第二次压缩,能提高整个热泵系统的压缩比,提高能效。通过三个风道内的三个换热器,两个电子膨胀阀,风道内的风阀,结合控制方法,实现对室内空气的温湿度控制。
145.采用本发明的技术方案,通过设置膨胀机,利用一套制冷系统,结合室内温度、湿
度、所需设定温度和设定湿度,将冷媒分为两个流路,分别控制两个流路上的两个电子膨胀阀,调节两路蒸发温度,控制蒸发温度的不同,实现对空气的降温或者除湿,从而,通过利用一套制冷系统实现热泵系统在制冷模式下对温湿度的独立控制,能够节省能耗。
146.根据本发明的实施例,还提供了对应于热泵系统的控制装置的一种热泵系统。该热泵系统可以包括:以上所述的热泵系统的控制装置。
147.由于本实施例的热泵系统所实现的处理及功能基本相应于前述装置的实施例、原理和实例,故本实施例的描述中未详尽之处,可以参见前述实施例中的相关说明,在此不做赘述。
148.采用本发明的技术方案,通过设置膨胀机,利用一套制冷系统,结合室内温度、湿度、所需设定温度和设定湿度,将冷媒分为两个流路,分别控制两个流路上的两个电子膨胀阀,调节两路蒸发温度,控制蒸发温度的不同,实现对空气的降温或者除湿,在精准控制温湿度的同时能够起到节能作用。
149.根据本发明的实施例,还提供了对应于热泵系统的一种热泵系统的控制方法,如图7所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。所述热泵系统,包括:压缩单元、四通阀5、第一换热器6、第二换热器7、第三换热器8和膨胀单元。所述压缩单元的排气口,经所述四通阀5后,连通至所述第一换热器6的第一端。所述第一换热器6的第二端,分为两路,一路经第一节流元件、所述膨胀单元和所述第三换热器8后再经所述四通阀5连通至所述压缩单元的吸气口,另一路经第二节流元件、所述第二换热器7后再经所述四通阀5连通至所述压缩单元的吸气口。第一节流元件如第一电子膨胀阀3,第二节流元件如第二电子膨胀阀4。在所述热泵系统的风道中,还设置有风阀组件。
150.所述热泵系统的控制方法,包括:步骤s110和步骤s120。
151.在步骤s110处,采集所述热泵系统的室内湿度和室内温度。
152.在步骤s120处,根据所述室内湿度和所述室内温度,控制所述第一节流元件、所述第二节流元件、所述风阀组件和所述膨胀单元中的至少之一,以控制所述热泵系统在制冷模式下工作于降温和除湿模式、降温模式、恒温和除湿模式、恒温和恒湿模式中的任一模式,从而至少实现所述热泵系统在制冷模式下对温湿度的独立控制。
153.本发明的方案,提供一种利用膨胀增压的热泵系统及温湿度独立控制方案,利用一套制冷系统,结合室内温度、湿度、所需设定温度和设定湿度,将冷媒分为两个流路,分别控制两个流路上的两个电子膨胀阀,调节两路蒸发温度,控制蒸发温度的不同,进而控制处理空气的状态,降温或者是除湿,实现了热泵系统在制冷模式下对温湿度的独立控制。通过结合调整电子膨胀阀控制蒸发温度、调节风阀组件的控制风量、以及采用膨胀机的方案,在达到精准控制温湿度的同时起到节能的作用。其中,采用电子膨胀阀结合风阀的两种控制方案,使得对温湿度的控制更加精准。
154.图2为本发明的利用膨胀增压的热泵系统的一实施例的结构示意图。如图2所示,利用膨胀增压的热泵系统,包括:第一截止阀1、第二截止阀2、第一电子膨胀阀3、第二电子膨胀阀4、四通阀5、第一换热器6、第二换热器7、第三换热器8、电动压缩机9、机械传动压缩机10、机械传动轴11、膨胀机12、膨胀机换热风道13、风机14、风管15、第四截止阀16、第三截止阀23和第五截止阀24。
155.在图2所示的例子中,电动压缩机9的排气口,连通至四通阀5的d口。四通阀5的e
口,分成两个冷媒流路,一个冷媒流路连通至第二换热器7的第一端,另一个冷媒流路连通至第三换热器8的第一端。第二换热器7的第二端,经第二电子膨胀阀4后连通至第一换热器6的第二端。第一换热器6的第一端,连通至四通阀5的c口。第一换热器6的第二端,经第一电子膨胀阀3后连通至膨胀机12的第一端。膨胀机12的第一端,经第三截止阀23和第四截止阀16后连通至第三换热器8的第二端。第三换热器8的第二端,经第五截止阀24后连通至膨胀机12的第二端。膨胀机12,设置在膨胀机换热风道13中。风机14和风管15,连通至膨胀机换热风道13的进气口。膨胀机换热风道13还具有排气口。
156.在图2所示的例子中,电动压缩机9的吸气口,经第二截止阀2后连通至四通阀5的s口。电动压缩机9的吸气口,还连通至机械传动压缩机10的排气口。机械传动压缩机10的吸气口,经第一截止阀1后连通至四通阀5的s口。机械传动压缩机10,通过机械传动轴11,与膨胀机12连接。
157.图3为本发明的利用膨胀增压的热泵系统的温湿度独立控制风系统的一实施例的结构示意图。如图3所示,利用膨胀增压的热泵系统的温湿度独立控制风系统,包括:第一室内回风控制系统17、第二室内回风控制系统18、室外新风控制系统19、第一风阀20、第二风阀21和第三风阀22。
158.在图3所示的例子中,在第一室内回风控制系统17的第一回风风道中,设置有第一风阀20。第一回风风道中的回风,通过第一风阀20,通向膨胀机换热风道13。在第二室内回风控制系统18的第二回风风道中,设置有第二风阀21。第二回风风道中的回风,通过第二风阀21,通向第二换热器7。
159.在室外新风控制系统19的新风风道中,设置有第三风阀22。新风风道中的新风,通过第三风阀22,通向第三换热器8。
160.在一些实施方式中,所述室内湿度,包括:室内相对湿度。所述室内温度,包括:室内干球温度。
161.步骤s120中根据所述室内湿度和所述室内温度,控制所述第一节流元件、所述第二节流元件、所述风阀组件和所述膨胀单元中的至少之一,以控制所述热泵系统在制冷模式下工作于降温和除湿模式、降温模式、恒温和除湿模式、恒温和恒湿模式中的任一模式的具体过程,参见以下示例性说明。
162.下面结合图8所示本发明的方法中控制所述热泵系统在制冷模式下工作于降温和除湿模式、降温模式、恒温和除湿模式、恒温和恒湿模式中的任一模式的一实施例流程示意图,进一步说明步骤s120中控制所述热泵系统在制冷模式下工作于降温和除湿模式、降温模式、恒温和除湿模式、恒温和恒湿模式中的任一模式的具体过程,包括:步骤s210至步骤s230。
163.步骤s210,根据所述室内湿度和所述室内温度,确定所述热泵系统在制冷模式下工作于降温和除湿模式、降温模式、恒温和除湿模式、恒温和恒湿模式中的任一模式。
164.步骤s220,调节所述第一节流元件和所述第二节流元件中的至少之一,以在所述任一模式中的降温模式下,控制所述热泵系统的蒸发温度至所述热泵系统的室内干球温度与露点温度之和的一半;在所述任一模式中的除湿模式下,控制所述热泵系统的蒸发温度至所述热泵系统的露点温度与第一设定值的差值。即,在降温和除湿模式、降温模式、恒温和除湿模式、恒温和恒湿模式中的任一模式中的降温模式下,控制所述热泵系统的蒸发温
度至所述热泵系统的室内干球温度与露点温度之和的一半;在降温和除湿模式、降温模式、恒温和除湿模式、恒温和恒湿模式中的任一模式中的除湿模式下,控制所述热泵系统的蒸发温度至所述热泵系统的露点温度与设定温度值的差值。并控制所述膨胀单元工作。
165.步骤s230,调节所述风阀组件的开度至设定开度值后,再根据所述风阀组件的当前开度,控制所述风阀组件、所述第一节流元件和所述第二节流元件中的至少之一。
166.其中,根据所述风阀组件的当前开度,控制所述风阀组件、所述第一节流元件和所述第二节流元件中的至少之一,包括:若所述风阀组件的当前开度大于或等于第一设定开度值、且小于或等于第二设定开度值之间,则优先调节所述风阀组件;若所述风阀组件的当前开度小于第一设定开度值或大于第二设定开度值,则优先调节所述第一节流元件和所述第二节流元件中的至少之一。
167.在本发明的方案中,图4为本发明的利用膨胀增压的热泵系统的温湿度独立控制风系统的一实施例的温度、湿度控制判断流程示意图。图5为本发明的利用膨胀增压的热泵系统的温湿度独立控制风系统的另一实施例的流程示意图,具体是风阀开度在20%~80%之间时,第一风阀、第二风阀、第三风阀控制温湿度方法的流程示意图。图6为本发明的利用膨胀增压的热泵系统的温湿度独立控制风系统的再一实施例的流程示意图,具体是风阀开度小于20%、大于80%时,第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀控制温度、湿度方法的流程示意图。
168.参见图4、图5和图6所示的例子,利用膨胀增压的热泵系统的温湿度独立控制风方法,包括:
169.第一步:检测室内温湿度、并与设定温湿度对比判断所需模式。
170.第二步:先调电子膨胀阀,降温模式控制蒸发温度在tz=(室内干球温度t1+露点温度t
l
)/2,除湿模式控制蒸发温度tz=露点温度t
l-2。
171.第三步:调节对应风阀开度到50%。
172.第四步:当检测到风阀开度在20%-80%之间时,以风阀调节优先。
173.第五部:当检测到风阀开度小于20%、大于80%时,调节电子膨胀阀。如果降低温度,则每次以-1℃蒸发温度来关小电子膨胀阀,如果升高蒸发温度,则每次以+1℃蒸发温度的开大电子膨胀阀。
174.本发明的方案,结合电子膨胀阀和风阀两种调节方式达到对温湿度的控制。在制冷模式下,使用该系统,通过调整两路电子膨胀阀控制不同需求的蒸发温度,调节风阀控制风量、以及采用膨胀机回收节流损失能量。
175.一些方案中,没有膨胀机,不节能,且温湿度分控是通过新风除湿机和多个室内机实现,其经济性差,多个室内机安装更为复杂,冷媒管路延长阻力增大,且损失也随之增大。而本发明的方案,将除湿系统与降温系统、回风系统、新风系统集成,通过控制电子膨胀阀来控制不同蒸发温度达到除湿或降温等目的,且可以同步利用膨胀机回收一部分能量,更加节能。
176.另一些方案中,无膨胀机,不节能,在温湿度控制中,对空气的处理过程中,降温和除湿是在同一过程进行,不能进行温度和湿度的分控。而本发明的方案,可单独进行降温或者降温和除湿过程同步,继而通过调整风量大小来精准控制室内所需温湿度,控制更加准确。
177.在一些实施方式中,步骤s210中根据所述室内湿度和所述室内温度,确定所述热泵系统在制冷模式下工作于降温和除湿模式、降温模式、恒温和除湿模式、恒温和恒湿模式中的任一模式,包括以下任一种控制情况:
178.第一种控制情况:在所述室内干球温度大于室内设定温度、且所述室内相对湿度大于设定湿度的情况下,控制所述第一节流元件、所述第二节流元件、所述风阀组件和所述膨胀单元中的至少之一,以控制所述热泵系统工作于降温和除湿模式,并间隔设定时间根据重新采集到的所述室内湿度和所述室内温度进行控制,即,根据重新采集到的所述室内湿度和所述室内温度,控制所述第一节流元件、所述第二节流元件、所述风阀组件和所述膨胀单元中的至少之一,以重新控制所述热泵系统在制冷模式下工作于降温和除湿模式、降温模式、恒温和除湿模式、恒温和恒湿模式中的任一模式。
179.第二种控制情况:在所述室内干球温度大于室内设定温度、且所述室内相对湿度小于或等于设定湿度的情况下,控制所述第一节流元件、所述第二节流元件、所述风阀组件和所述膨胀单元中的至少之一,以控制所述热泵系统工作于降温模式。
180.第三种控制情况:在所述室内干球温度小于或等于室内设定温度、且所述室内相对湿度大于设定湿度的情况下,控制所述第一节流元件、所述第二节流元件、所述风阀组件和所述膨胀单元中的至少之一,以控制所述热泵系统工作于恒温和除湿模式。
181.第四种控制情况:在所述室内干球温度小于或等于室内设定温度、且所述室内相对湿度小于或等于设定湿度的情况下,控制所述第一节流元件、所述第二节流元件、所述风阀组件和所述膨胀单元中的至少之一,以控制所述热泵系统工作于恒温和恒湿模式。
182.如图4所示,利用膨胀增压的热泵系统的温湿度独立控制风系统的温度、湿度控制判断流程,即制冷模式温湿度控制判断流程,包括:
183.步骤11、通过室内温湿度传感器,检测室内干球温度t1、湿球温度tw。
184.步骤12、计算相应的露点温度t
l
。确定室内设定温度ta,设定湿度rha。
185.步骤13、判断室内干球温度t1是否大于室内设定温度ta,并判断相对湿度rh1是否大于设定湿度rha:
186.(1)当判断室内干球温度t1>室内设定温度ta、且相对湿度rh1>设定湿度rha时,则热泵系统进行降温+除湿模式,每2min检测一次室内干湿球温度,循环检测并判断相应逻辑。
187.(2)当判断室内干球温度t1>室内设定温度ta、且相对湿度rh1≤设定湿度rha时,则热泵系统进行降温模式。
188.(3)当判断室内干球温度t1≤室内设定温度ta、且相对湿度rh1>设定湿度rha时,则热泵系统进行恒温+除湿模式。
189.(4)当判断室内干球温度t1≤室内设定温度ta、且相对湿度rh1≤设定湿度rha时,则热泵系统进行恒温+恒湿模式。
190.在一些实施方式中,步骤s230中调节所述风阀组件,包括以下任一种风阀组件调节情况:
191.第一种风阀组件调节情况:在所述任一模式中的温度控制过程中,若所述热泵系统的室内干球温度大于室内设定温度与第二设定值之和,则所述风阀组件中的相应风阀以设定开度增大。若所述热泵系统的室内干球温度小于室内设定温度与第二设定值之差,则
所述风阀组件中的相应风阀以设定开度减小。若所述热泵系统的室内干球温度等于室内设定温度与第二设定值之和或室内设定温度与第二设定值之差,则所述风阀组件中的相应风阀的开度保持不变。
192.第二种风阀组件调节情况:在所述任一模式中的湿度控制过程中,若所述热泵系统的相对湿度大于设定湿度与第三设定值之和,则所述风阀组件中的相应风阀以设定开度增大。若所述热泵系统的相对湿度小于设定湿度与第三设定值之差,则所述风阀组件中的相应风阀以设定开度减小。若所述热泵系统的相对湿度等于设定湿度与第三设定值之和或设定湿度与第三设定值之差,则所述风阀组件中的相应风阀的开度保持不变。
193.如图4所示,利用膨胀增压的热泵系统的温湿度独立控制风系统的温度、湿度控制判断流程,还包括:
194.(5)风阀控制开启条件,第一风阀20对应的第一室内回风控制系统17、第二风阀21对应的第二室内回风控制系统18、第三风阀22对应的室外新风控制系统22,当对应控制风系统开启时,风阀逻辑适用三个风阀。
195.当检测到室内干球温度t1>室内设定温度ta+1℃时,风阀以每次2%的开度增大,将更多冷量引入。当检测到室内干球温度t1>室内设定温度ta-1℃时,风阀以每次2%的开度减小,当检测到室内干球温度t1=室内设定温度ta
±
1℃,风阀开度保持不动。
196.(6)湿度控制过程风阀控制方法,包括:
197.当检测到相对湿度rh1>设定湿度rha+3%时,风阀以每次2%的开度增大,将更多冷量引入。当检测到相对湿度rh1<设定湿度rha-3%时,风阀以每次2%的开度减小,当检测到相对湿度rh1=设定湿度rha
±
3%,风阀开度保持不动。
198.如图5所示,温度控制过程风阀控制方法,包括:
199.步骤21、通过室内温湿度传感器,检测室内干球温度t1、湿球温度tw。
200.步骤22、计算相应的露点温度t
l
。确定室内设定温度ta,设定湿度rha。
201.步骤23、判断室内干球温度t1是否大于室内设定温度ta+1℃,并判断相对湿度rh1是否大于设定湿度rha+3%:
202.当检测到室内干球温度t1>室内设定温度ta+1℃时,开大风阀。
203.当检测到室内干球温度t1=室内设定温度ta
±
1℃时,风阀开度保持不动。
204.当检测到室内干球温度t1<室内设定温度ta+1℃、且室内干球温度t1≠室内设定温度ta
±
1℃时,关小风阀。
205.当检测到相对湿度rh1>设定湿度rha+3%时,开大风阀。
206.当检测到相对湿度rh1=设定湿度rha
±
3%时,风阀开度保持不动。
207.当检测到相对湿度rh1<设定湿度rha+3%、且相对湿度rh1≠设定湿度rha
±
3%时,关小风阀。
208.在一些实施方式中,步骤s220中调节所述第一节流元件和所述第二节流元件中的至少之一,包括以下任一种节流元件调节情况:
209.第一种节流元件调节情况:在所述任一模式中的温度控制过程中,若所述热泵系统的室内干球温度大于室内设定温度与第二设定值之和,则所述第一节流元件和所述第二节流元件中的相应节流元件的开度减小。若所述热泵系统的室内干球温度小于室内设定温度与第二设定值之和、且所述热泵系统的室内干球温度不等于室内设定温度与第二设定值
之差,则所述第一节流元件和所述第二节流元件中的相应节流元件的开度增大;若所述热泵系统的室内干球温度等于室内设定温度与第二设定值之和或室内设定温度与第二设定值之差,则所述第一节流元件和所述第二节流元件中的相应节流元件的开度保持不变。
210.第二种节流元件调节情况:在所述任一模式中的湿度控制过程中,若所述热泵系统的相对湿度大于设定湿度与第三设定值之和,则所述第一节流元件和所述第二节流元件中的相应节流元件的开度减小。若所述热泵系统的相对湿度小于设定湿度与第三设定值之和、且所述热泵系统的相对湿度不等于设定湿度与第三设定值之差,则所述第一节流元件和所述第二节流元件中的相应节流元件的开度增大;若所述热泵系统的相对湿度等于设定湿度与第三设定值之和或设定湿度与第三设定值之差,则所述第一节流元件和所述第二节流元件中的相应节流元件的开度保持不变。
211.如图6所示,利用膨胀增压的热泵系统的温湿度独立控制风系统的工作流程,包括:
212.步骤31、通过室内温湿度传感器,检测室内干球温度t1、湿球温度tw。
213.步骤32、计算相应的露点温度t
l
。确定室内设定温度ta,设定湿度rha。
214.步骤33、判断室内干球温度t1是否大于室内设定温度ta+1℃,并判断相对湿度rh1是否大于设定湿度rha+3%:
215.当检测到室内干球温度t1>室内设定温度ta+1℃时,关小电子膨胀阀。
216.当检测到室内干球温度t1=室内设定温度ta
±
1℃时,电子膨胀阀开度保持不动。
217.当检测到室内干球温度t1<室内设定温度ta+1℃、且室内干球温度t1≠室内设定温度ta
±
1℃时,开大电子膨胀阀。
218.当检测到相对湿度rh1>设定湿度rha+3%时,关小电子膨胀阀。
219.当检测到相对湿度rh1=设定湿度rha
±
3%时,电子膨胀阀开度保持不动。
220.当检测到相对湿度rh1<设定湿度rha+3%、且相对湿度rh1≠设定湿度rha
±
3%时,开大电子膨胀阀。
221.在一些实施方式中,步骤s220中,在所述热泵系统还包括第一截止阀1、第二截止阀2、第三截止阀23、第四截止阀16和第五截止阀24中的至少之一,所述压缩单元包括电动压缩机10和机械传动压缩机10,所述膨胀单元包括膨胀机12,所述风阀组件包括第一风阀20、第二风阀21和第三风阀22的情况下,控制所述膨胀单元工作,包括以下任一种膨胀控制情况:
222.第一种膨胀控制情况:在所述热泵系统工作于制冷模式下的降温和除湿模式的情况下,自所述电动压缩机10的排气口排出的冷媒,经所述四通阀5和所述第一换热器6后,分为两路冷媒:一路冷媒,经所述第一节流元件控制所述热泵系统的蒸发温度,此时关闭所述第三截止阀23和所述第四截止阀16,所述膨胀机12膨胀做功,带动所述机械传动压缩机10转动,通过所述第一风阀20和所述第三风阀22控制风量大小。另一路冷媒,经过所述第二节流元件控制所述热泵系统的蒸发温度,控制所述第二风阀21控制风量大小。两路冷媒混合后,控制所述第一截止阀1开启、所述第二截止阀2关闭,通过所述机械传动压缩机10和所述电动压缩机9实现两次压缩。
223.在本发明的方案中,在制冷模式下,降温+除湿模式下热泵系统的工作流程为:从电动压缩机9排气口排出的高温高压气体经过四通阀5的d口,从四通阀5的c口接入室外换
热器即第一换热器6,经冷凝放热后为高压液态冷媒,分为两路冷媒:
224.第一路冷媒,经过第一电子膨胀阀3,控制其蒸发温度低于室内干球温度、高于露点温度,如初步控制蒸发温度t
z1
=(室内干球温度t1+露点温度t
l
)/2,流向膨胀机12,此时关闭第三截止阀23,关闭第四截止阀16,同时风机14将室内空气通过管道15引进与膨胀机换热,膨胀机12内液态冷媒吸热膨胀,变为气态冷媒,膨胀做功,推动膨胀机12,通过机械传动轴11带动机械传动压缩机10转动,流经膨胀机12的室内空气经过与膨胀机12内冷媒换热后温度降低,再次被送回房间,起到对室内温度控制作用,通过第一风阀20来控制风量大小,来调节送入室内的冷空气流量,平衡室内多余热量,气态冷媒从膨胀机12出来后进入第三换热器8,通过管道19与室外新风进行换热,对进入室内的新风进行预冷,通过第三风阀22来控制进入室内新风风量的大小。
225.另一路冷媒,经过第二电子膨胀阀4,节流降压,控制其蒸发温度低于露点温度,如初步控制器蒸发温度t
z2
=t
l-2,通过风道18使第二换热器7与室内空气换热,达到除湿目的,同样通过第二风阀21来控制风量大小,来调节室内湿度。
226.两路冷媒汇合后,通过四通阀5的e口和四通阀5的s口后,通过第一截止阀1(此时第二截止阀2关闭)被机械传动压缩机10吸入,再经过电动压缩机9实现两次压缩,提高热泵系统的压缩比。
227.第二种膨胀控制情况:在所述热泵系统工作于制冷模式下的降温模式的情况下,自所述电动压缩机10的排气口排出的冷媒,经所述四通阀5和所述第一换热器6后,分为两路冷媒:一路冷媒,经所述第一节流元件控制所述热泵系统的蒸发温度,此时关闭所述第三截止阀23和所述第四截止阀16,所述膨胀机12膨胀做功,带动所述机械传动压缩机10转动,通过所述第一风阀20控制风量大小。另一路冷媒,经过所述第二节流元件控制所述热泵系统的蒸发温度,控制所述第二风阀21控制风量大小。两路冷媒混合后,控制所述第一截止阀1开启、所述第二截止阀2关闭,通过所述机械传动压缩机10和所述电动压缩机9实现两次压缩。
228.在本发明的方案中,在制冷模式下,降温模式下热泵系统的工作流程为:从电动压缩机9排气口排出的高温高压气体经过四通阀5,从四通阀5的c口接入第一换热器6,经冷凝放热后为高压液态冷媒,分为两路冷媒:
229.第一路冷媒,经过第一电子膨胀阀3,控制其蒸发温度低于室内干球温度、高于露点温度,如初步控制蒸发温度t
z1
=(室内干球温度t1+露点温度t
l
)/2,流向膨胀机12,此时关闭第三截止阀23,关闭第四截止阀16,同时风机14将室内空气通过管道15引进与膨胀机换热,膨胀机12内液态冷媒吸热膨胀,变为气态冷媒,膨胀做功,推动膨胀机12,通过机械传动轴11带动机械传动压缩机10转动,流经膨胀机12的室内空气经过与膨胀机12内冷媒换热后温度降低,再次被送回房间,起到对室内温度控制作用,通过第一风阀20来控制风量大小,来调节送入室内的冷空气流量,平衡室内多余热量,气态冷媒从膨胀机12出来后流经第三换热器8,此时关闭新风管道(即新风控制系统19的新风管道)内第三风阀22,暂时不引入新风。
230.另一路冷媒经过第二电子膨胀阀4,控制其蒸发温度低于室内干球温度、高于露点温度,如初步控制蒸发温度t
z2
=(室内干球温度t1+露点温度t
l
)/2,通过第二室内回风控制系统19所在的第二回风风道使第二换热器7与室内空气换热,达到降温目的,同样通过第二
风阀21来控风量大小,来调节平衡室内多余热量。
231.两路冷媒汇合后通过四通阀5的e口和四通阀5的s口后通过第一截止阀1(此时第二截止阀2关闭)被机械传动压缩机10吸入,再经过电动压缩机9实现两次压缩,提高热泵系统的压缩比。
232.第三种膨胀控制情况:在所述热泵系统工作于制冷模式下的恒温和除湿模式的情况下,自所述电动压缩机10的排气口排出的冷媒,经所述四通阀5和所述第一换热器6后,所述第二节流元件关闭,冷媒经所述第一节流元件控制所述热泵系统的蒸发温度,此时关闭所述第三截止阀23和所述第四截止阀16,所述膨胀机12膨胀做功,带动所述机械传动压缩机10转动,通过所述第一风阀20和所述第三风阀22控制风量大小。控制所述第一截止阀1开启、所述第二截止阀2关闭,通过所述机械传动压缩机10和所述电动压缩机9实现两次压缩。
233.在制冷模式下,恒温+除湿模式下热泵系统的工作流程为:从电动压缩机9排气口排出的高温高压气体经过四通阀5,从四通阀5的c口接入第一换热器6,经冷凝放热后为高压液态冷媒,此时第二电子膨胀阀4全关,冷媒仅流向一路经过第一电子膨胀阀3,控制其蒸发温度,如初步控制蒸发温度t
z2
=露点温度t
l-2,流向膨胀机12,此时关闭第三截止阀23,关闭第四截止阀16,同时风机14将室内空气通过管道15引进与膨胀机12换热,膨胀机12内液态冷媒吸热膨胀,变为气态冷媒,同步将冷凝除湿,膨胀做功,推动膨胀机12,通过机械传动轴11带动机械传动压缩机10转动,流经膨胀机12的室内空气经过与膨胀机12内冷媒换热后湿度降低,再次被送回房间,起到对室内湿度控制作用,通过第一风阀20来控制风量大小,来调节送入室内的湿度,因蒸发温度较低,在膨胀机换热风道13与室内空气换热过程后,冷媒温度低于室外温度,气态冷媒从膨胀机12出来后流经第三换热器8,因为除湿过程会将室内温度降低,此时,打开第三风阀22引入室外较高温度的空气,来平衡除湿带走的热量,可通过第三风阀22的开度来控制新风风量的大小,进而调节室内温度及湿度平衡。冷媒经过第三换热器8后通过四通阀5的e口和四通阀5的s口后通过第一截止阀1(此时第二截止阀2关闭)被机械传动压缩机10吸入,再经过电动压缩机9实现两次压缩,提高热泵系统的压缩比。
234.第四种膨胀控制情况:在所述热泵系统工作于制冷模式下的恒温和恒湿模式的情况下,自所述电动压缩机10的排气口排出的冷媒,经所述四通阀5和所述第一换热器6后,所述第二节流元件关闭,冷媒经所述第一节流元件控制所述热泵系统的蒸发温度,此时关闭所述第三截止阀23和所述第四截止阀16,所述膨胀机12膨胀做功,带动所述机械传动压缩机10转动,通过所述第三风阀22控制风量大小。控制所述第一截止阀1关闭、所述第二截止阀2开启,通过所述电动压缩机9实现压缩。
235.在制冷模式下,恒温+恒湿模式下热泵系统的工作流程为:从电动压缩机9排气口排出的高温高压气体经过四通阀5,从四通阀5的c口接入第一换热器6,经冷凝放热后为高压液态冷媒,此时第二电子膨胀阀4全关,冷媒仅流向一路经过第一电子膨胀阀3,控制其蒸发温度低于室内干球温度,高于露点温度,如初步控制蒸发温度t
z1
=(室内干球温度t1+露点温度t
l
)/2,流向第三换热器8(此时关闭第五截止阀24),此时,打开第三风阀22引入室外空气,控制进风温度,使室内温度不再升高,可通过第三风阀22的开度来控制新风风量的大小,进而调节室内温度及湿度平衡。冷媒经过第三换热器8后通过四通阀5的e口和四通阀5的s口后通过第二截止阀2(此时第一截止阀关闭1)被电动动压缩机10吸入,完成一次循环
236.在制热模式下,热泵系统的工作流程为:从电动压缩机9排气口排出的高温高压气体经过四通阀5的d口,从四通阀5的e口出来的高温高压气态冷媒接入第二换热器7(此时关闭第四截止阀16和第五截止阀24、第一电子膨胀阀3全关),经冷凝放热后为高压液态冷媒,经过第二电子膨胀阀4,节流降压,经过第一换热器6与室外空气换热,冷媒通过四通阀5的c口、四通阀5的s口后通过第二截止阀2(此时第一截止阀1关闭)被电动压缩机9吸入,完成一次循环。
237.本发明的方案,同步在热泵系统内融入膨胀机,将膨胀机设置在回风管道中,利用高于室内回风为膨胀机内冷媒吸热膨胀提供能量同时处理室内空气,膨胀机回收能量为压缩机提供动能,在制冷状态下提高整体压比。利用膨胀机膨胀做功,回收部分能量,为机械压缩机提供动能,减少节流损失。同时对室内温度起到降温、除湿的目的。这样,通过增加膨胀机,可回收一部分节流损失,节能性好。当膨胀机参与工作时,机械传动压缩机进行一次压缩,电动压缩机进行第二次压缩,能提高整个热泵系统的压缩比,提高能效。通过三个风道内的三个换热器,两个电子膨胀阀,风道内的风阀,结合控制方法,实现对室内空气的温湿度控制。
238.由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述热泵系统的实施例、原理和实例,故本实施例的描述中未详尽之处,可以参见前述实施例中的相关说明,在此不做赘述。
239.采用本实施例的技术方案,通过设置膨胀机,利用一套制冷系统,结合室内温度、湿度、所需设定温度和设定湿度,将冷媒分为两个流路,分别控制两个流路上的两个电子膨胀阀,调节两路蒸发温度,控制蒸发温度的不同,实现对空气的降温或者除湿,节能效果好。
240.综上,本领域技术人员容易理解的是,在不冲突的前提下,上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
241.以上所述仅为本发明的实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的权利要求范围之内。