热泵热水机压力的控制方法及系统的制作方法
热泵热水机压力的控制方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及热泵热水机的控制器领域，特别是一种跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法及系统。
【背景技术】
[0002]由于绿色环保天然制冷剂0)2以其无毒、对臭氧层无破坏，不会产生问世效应，以及其良好的热力学性质等优点，再次受到人们的重视。同时由于跨临界0)2循环的放热过程处于超临界区，且在放热过程中存在温度滑移等特性，特别适用于热泵热水器系统。二氧化碳用于跨临界热泵热水机系统，具有常规热泵不具备的优势:环保和较强的制取热水能力。制取热水能力强是因为其在处于超临界的高温高压下放热具有明显的温度滑移，这一特点正适合将水加热到更高的问题。
[0003]跨临界二氧化碳热泵热水机在不同工况运行过程中，由于系统输入功率和系统制热量同压缩机的排气压力具有不同的变化曲线，因此存在一个最优的排气压力，使跨临界二氧化碳热泵热水机系统的性能系数(COP)存在一个最大值，此时对应的压力称之为最优排气压力ρ_。对于跨临界二氧化碳热泵热水机系统，确定系统运行过程中的最优排气压力Ρ_，通过检测压缩机排气压力P，比较压缩机排气压力P和最优排气压力Ptjpt之间的关系，来控制热泵热水机系统的性能系数(COP)，现有技术的控制方法，通过判断压缩机排气压力P和最优排气压力Ptjpt之间的关系，直接控制和调节电子膨胀阀开度，系统的稳定性较差，频繁调节电子膨胀阀的开度，影响电子阀的使用寿命和系统的可靠性。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种跨临界0)2热泵热水机压力的控制方法及系统，以解决上述控制方法及系统直接控制和调节电子膨胀阀开度，过程较为复杂的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供一种跨临界0)2热泵热水机压力的控制方法，
[0006]包括以下步骤:
[0007]步骤SI，采集热水机系统的气冷器出口温度tg。、蒸发器蒸发温度te、压缩机排气压力P和水箱出水温度Twl;
[0008]步骤S2，根据所述气冷器出口温度tg。和所述蒸发器蒸发温度t 6计算出压缩机的最优排气压力Ptjpt;
[0009]步骤S3，判断所述压缩机排气压力P与所述最优排气压力Ρ_的差值是否在允许范围内，如果是则保持当前运行状态；否则执行步骤S4 ;
[0010]步骤S4，判断采集的水箱出水温度Twl和预设的水箱出水温度Twtl的绝对差值是否超预设差值Λ Τ，如果是，则调节气冷器进水流量，返回步骤SI ;否则执行步骤S5 ;
[0011 ] 步骤S5，判断蒸发器的风机转速V是否在条件范围内'SVSV H,如果是，则根据压缩机排气压力P与所述最优排气压力Ptjpt调节蒸发器的风机转速，返回步骤Si ;否则执行步骤S6 ；
[0012]步骤S6，根据压缩机排气压力P与所述最优排气压力Ptjpt调节电子膨胀阀的开度；
[0013]步骤S7,重复执行步骤I至步骤6，直至实现所述压缩机排气压力P与所述最优排气压力Ptjpt的差值在允许范围内。
[0014]本发明的有益效果是:通过直接检测水箱出水温度Twl，然后将水箱出水温度Twl和预设出水温度Twtl进行比较，确认所述出水温度Twl和预设出水温度Twtl的差值是否超过允许范围内AT，如果超过允许范围内AT，则接调节气冷器进水流量；因为热泵最终目的就是要实现所需的热水，在调节气冷器进水流量后，其他参数也会相应的有变化，气冷器进水流量变化了，则气冷器出口工质温度会发生变化，气冷器出口温度tg。、蒸发器蒸发温度te、压缩机排气压力P都会相应有变化，然后再通过气冷器出口温度tg。和蒸发器蒸发温度16计算出压缩机的最优排气压力P_，确认压缩机排气压力P与最优排气压力P-的差值在允许范围内；如果一次调节不能达到要求，然后系统自动再次循环调节气冷器进水流量，使压缩机排气压力P与最优排气压力Ptjpt的差值在允许范围内，使系统的性能系数(COP)达到较大，这种调节方式更直接，高效。同时，如果所述出水温度Twl和预设出水温度Twtl的差值在允许范围内AT，蒸发器的风机转速V满足VH，则直接调节调节蒸发器的风机转速，能够较为快速地达到调节的效果；当蒸发器的风机转速V不满足V < VJt，通过直接调节电子膨胀阀的开度。本发明通过调节气冷器进水流量、调节调节蒸发器的风机转速和调节电子膨胀阀的开度的先后顺序，提高系统的稳定性，减少调节电子膨胀阀开度的频率，增加电子阀的使用寿命和系统的可靠性。
[0015]进一步，步骤S2中所述最优排气压力Ρ_的计算公式为:
[0016]Popt= (2.7686-0.0147Xt e) Xtgc+ (0.346Xte_8.851)
[0017]其中，tg。为气冷器出口温度，为蒸发器蒸发温度。
[0018]采用上述进一步方案的有益效果是:通过公式
[0019]Popt= (2.7686-0.0147 Xte) Xtgc+(0.346Xte_8.851)，计算出来的 Ptjpt较为准确，使得与压缩机排气压力P的相对比较结果也更为准确，确保临界二氧化碳热泵热水机系统的性能系数(COP)更大。
[0020]进一步，步骤S3中所述压缩机排气压力P与所述最优排气压力Ptjpt的差值允许范围满足如下公式:0.95*Popt^ P彡1.05*P Qpt。
[0021]采用上述进一步方案的有益效果是:较小的压缩机排气压力P和最优排气压力P_的差值范围，使临界二氧化碳热泵热水机系统的性能系数(COP)达到最大。
[0022]进一步，所述步骤S4中调节气冷器进水流量的具体操作为:判断所述水箱出水温度Twl和所述预设的水箱出水温度T w(l与预设差值Λ T的大小关系，
[0023]当Trf-Twtl彡Λ T时，增大所述气冷器进水流量；当T w0-Twl^A T时，减小所述气冷器进水流量。
[0024]采用上述进一步方案的有益效果是:通过Twl和T w(l之间的大小来增大或减小气冷器进水流量，达到更加直接、高效的调节目的。
[0025]进一步，步骤S5中根据压缩机排气压力P与所述最优排气压力Ptjpt调节蒸发器的风机转速的具体操作为:
[0026]当Ρ>Ρ_时，降低蒸发器风机转速V ;当Ρ〈Ρ _时，增加蒸发器风机转速V。
[0027]采用上述进一步方案的有益效果是:在I Trf-Tlrtl I彡Λ T和八彡V彡Vh的条件下，如果压缩机排气压力P与最优排气压力P-的差值不在允许范围内，通过调节蒸发器风机转速V，确保跨临界0)2热泵热水机压力的压缩机排气压力P比较容易接近并达到最优排气压力Ptjpt，从而达到调节效果，增加了系统调节的有效性。
[0028]进一步，步骤S6根据压缩机排气压力P与所述最优排气压力P-调节电子膨胀阀的开度的具体操作为:
[0029]当？汗_时，利用PID控制，增大所述电子膨胀阀开度；当Ρ〈Ρ _时，利用PID控制，减小所述电子膨胀阀开度。
[0030]采用上述进一步方案的有益效果是:通过进一步的调节电子膨胀阀的开度，能够较为快速地达到调节效果，使压缩机排气压力P与最优排气压力p-的差值在允许范围内，达到较高的性能系数(COP)值。
[0031]进一步，所述预设差值Λ T为0.5°C至1.5°C。
[0032]采用上述进一步方案的有益效果是:0.5°C至1.5°C的预设差值Λ T范围，能够达到较好的调节控制效果。
[0033]进一步，所述预设差值Λ T为1°C。
[0034]采用上述进一步方案的有益效果是:预设差值AT为1°C，能够较快达到调节目的，同时，避免了过多次数的调节，使用户使用体验效果最佳。
[0035]进一步，步骤S4中所述蒸发器的风机转速V是否在条件范围内V^Vh,最低转速 '为蒸发器风机额定转速的80%，最高转速V H为蒸发器风机额定转速的120%。
[0036]采用上述进一步方案的有益效果是:设定蒸发器风机额定转速的+/-20%作为调节蒸发器风机转速V的限制范围，避免了调节过程中，影响到蒸发器风机使用极限，同时能达到比较好的调节效果。
[0037]本发明还提供一种跨临界0)2热泵热水机压力的控制系统，
[0038]包括数据采集模块、计算模块、第一判断模块、第二判断模块、水流量调节模块、第三判断模块、风机转速调节模块和电子阀开度调节模块，
[0039]所述数据采集模块，用于采集热水机系统的气冷器出口温度tg。、蒸发器蒸发温度te、压缩机排气压力P和水箱出水温度Twl;
[0040]所述计算模块，用于根据所述气冷器出口温度tg。和所述蒸发器蒸发温度16计算出压缩机的最优排气压力Ptjpt;
[0041]所述 第一判断模块，用于判断所述压缩机排气压力P与所述最优排气压力P-的差值是否在允许范围内，如果是则保持当前运行状态；否则调用第二判断模块；
[0042]所述第二判断模块，用于判断采集的水箱出水温度Twl和预设的水箱出水温度Twtl的绝对差值是否超预设差值Λ Τ，如果是，则调用水流量调节模块；否则调用所述第三判断丰吴块；
[0043]所述第三判断模块，用于判断蒸发器的风机转速V是否在条件范围内V^Vh,如果是，则调用所述风机转速调节模块；否则调用所述电子阀开度调节模块；
[0044]所述水流量调节模块，用于对根据水箱出水温度Twl和预设的水箱出水温度T w(l的关系调节节气冷器进水流量；
[0045]所述风机转速调节模块，用于根据压缩机排气压力P与所述最优排气压力Popt调节蒸发器的风机转速；
[0046]所述电子阀开度调节模块，用于根据压缩机排气压力P与所述最优排气压力P_调节电子膨胀阀的开度。
[0047]本发明控制系统的有益效果是:通过计算模块计算出的最优排气压力P-的，判断模块将压缩机排气压力P与最优排气压力p-进行比较，最后通过控制模块根据出水温度Twl和预设出水温度T W(1的关系来调节气冷器进水流量，能够较为快捷使压缩机排气压力P与最优排气压力P-的差值达到允许范围内，使系统的性能系数(COP)达到较大。
【附图说明】
[0048]图1是本发明跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法的实施方式一的流程控制图；
[0049]图2是本发明跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法的实施方式二的流程控制图；
[0050]图3是本发明跨临界CO2热泵热水机压力的控制系统的结构框图。
【具体实施方式】
[0051]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0052]本发明跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法的实施方式一的流程控制图参见图1，包括以下步骤。
[0053]步骤SI，采集热水机系统的气冷器出口温度tg。、蒸发器蒸发温度te、压缩机排气压力P和水箱出水温度Twl。
[0054]步骤S2，根据气冷器出口温度tg。和蒸发器蒸发温度t e计算出压缩机的最优排气压力Popt。
[0055]步骤S3，判断压缩机排气压力P与最优排气压力P_的差值是否在允许范围内，如果是则保持当前运行状态；否则执行步骤S4。
[0056]步骤S4，判断采集的水箱出水温度Twl和预设的水箱出水温度Twtl的绝对差值是否超预设差值Λ Τ，如果是，则调节气冷器进水流量，返回步骤SI ;否则执行步骤S5。
[0057]步骤S5，判断蒸发器的风机转速V是否在条件范围内'SVSV Η,如果是，则根据压缩机排气压力P与所述最优排气压力Ptjpt调节蒸发器的风机转速，返回步骤Si ;否则执行步骤S6。
[0058]步骤S6，根据压缩机排气压力P与最优排气压力Ptjpt调节电子膨胀阀的开度。
[0059]步骤S7,重复执行步骤I至步骤6，直至实现压缩机排气压力P与最优排气压力P-的差值在允许范围内。
[0060]通过直接检测水箱出水温度Twl，然后将水箱出水温度Twl和预设出水温度Twtl进行比较，确认所述出水温度Twl和预设出水温度Twtl的差值是否超过允许范围内Λ Τ，如果超过允许范围内Λ Τ，则接调节气冷器进水流量；因为热泵最终目的就是要实现所需的热水，在调节气冷器进水流量后，其他参数也会相应的有变化，气冷器进水流量变化了，则气冷器出口工质温度会发生变化，气冷器出口温度tg。、蒸发器蒸发温度te、压缩机排气压力P都会相应有变化，然后再通过气冷器出口温度tg。和蒸发器蒸发温度t e计算出压缩机的最优排气压力Ρ_，确认压缩机排气压力P与最优排气压力Ρ_的差值在允许范围内；如果一次调节不能达到要求，然后系统自动再次循环调节气冷器进水流量，使压缩机排气压力P与最优排气压力Ρ_的差值在允许范围内，使系统的性能系数(COP)达到较大，这种调节方式更直接，尚效。
[0061]同时，如果所述出水温度Twl和预设出水温度Twtl的差值在允许范围内AT，蒸发器的风机转速V满足V ( Vh，则直接调节调节蒸发器的风机转速，能够较为快速地达到调节的效果；当蒸发器的风机转速V不满足V ( VJt，通过直接调节电子膨胀阀的开度。本发明通过调节气冷器进水流量、调节调节蒸发器的风机转速和调节电子膨胀阀的开度的先后顺序，确保调解过程的尚效性和直接性，同时提尚控制系统的有效性。
[0062]本发明跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法的实施方式二的流程控制图参见图2，包括步骤:
[0063]步骤SI，采集热水机系统的气冷器出口温度tg。、蒸发器蒸发温度te、压缩机排气压力P和水箱出水温度Twl。
[0064]步骤S2，根据气冷器出口温度tg。和蒸发器蒸发温度t e计算出压缩机的最优排气压力Ptjpt;最优排气压力P _的计算公式为:
[0065]Popt= (2.7686-0.0147 X t e) Xtgc+ (0.346Xte_8.851)。
[0066]步骤S3，判断压缩机排气压力P与所述最优排气压力P-的差值是否在允许范围内，如果是则保持当前运行状态；否则执行步骤S4 ;压缩机排气压力P与最优排气压力P_的差值是否在允许范围为:0.95*Popt^ P彡1.05*P Qpt。
[0067]步骤S4，判断采集的水箱出水温度Twl和预设的水箱出水温度Twtl的绝对差值是否超预设差值Λ Τ，如果是，则调节气冷器进水流量，返回步骤SI ;否则执行步骤S5。
[0068]步骤S4中调节气冷器进水流量的具体操作为:判断水箱出水温度Twl和预设的水箱出水温度Twtl与预设差值Λ T的大小关系，当T wl-Tw0^A T时，增大气冷器进水流量；当Tw0-Twl^A T时，减小气冷器进水流量。
[0069]步骤S5，判断蒸发器的风机转速V是否在条件范围内'SVSV H,如果是，则根据压缩机排气压力P与最优排气压力Ptjpt调节蒸发器的风机转速，返回步骤Si;否则执行步骤S60
[0070]步骤S6，根据压缩机排气压力P与最优排气压力P-调节电子膨胀阀的开度；步骤S6根据压缩机排气压力P与最优排气压力P-调节电子膨胀阀的开度的具体操作为:当P>P_时，利用PID控制，增大电子膨胀阀开度；当，利用PID控制，减小电子膨胀阀开度。
[0071]步骤S7,重复执行步骤I至步骤6，直至实现所述压缩机排气压力P与最优排气压力P-的差值在允许范围内。
[0072]通过调节气冷器进水流量、调节蒸发器的风机转速和调节电子膨胀阀的开度的具体操步骤，实现了快速、高效地调节过程，在确保了系统的可靠性和稳定性。
[0073]本发明跨临界CO2热泵热水机压力的控制系统的结构框图参见图3，包括数据采集模块10、计算模块20、第一判断模块03、第二判断模块40、水流量调节模块50、第三判断模块60、风机转速调节模块70和电子阀开度调节模块80。
[0074]数据采集模块10，用于采集热水机系统的气冷器出口温度tg。、蒸发器蒸发温度te、压缩机排气压力P和水箱出水温度Twl。
[0075]计算模块20，用于根据所述气冷器出口温度tg。和所述蒸发器蒸发温度t ε计算出压缩机的最优排气压力Ptjpt。
[0076]第一判断模块30，用于判断压缩机排气压力P与所述最优排气压力P-的差值是否在允许范围内，如果是则保持当前运行状态；否则调用第二判断模块40。
[0077]第二判断模块40，用于判断采集的水箱出水温度Twl和预设的水箱出水温度Twtl的绝对差值是否超预设差值Λ Τ，如果是，则调用水流量调节模块50 ;否则调用第三判断模块
60 ο
[0078]第三判断模块60，用于判断蒸发器的风机转速V是否在条件范围内V^Vh,如果是，则调用风机转速调节模块70 ;否则调用电子阀开度调节模块80。
[0079]水流量调节模块50，用于对根据水箱出水温度Twl和预设的水箱出水温度Twtl的关系调节节气冷器进水流量。
[0080]风机转速调节模块70，用于根据压缩机排气压力P与最优排气压力Popt调节蒸发器的风机转速。
[0081 ] 电子阀开度调节模块80，用于根据压缩机排气压力P与最优排气压力Popt调节电子膨胀阀的开度。
[0082]本发明提供的控制系统，通过计算模块计算出的最优排气压力P-的，判断模块将压缩机排气压力P与最优排气压力ρ_进行比较，最后通过水流量调节模块根据出水温度Twl和预设出水温度T W(1的关系来调节气冷器进水流量，能够较为快捷使压缩机排气压力P与最优排气压力P-的差值达到允许范围内，使系统的性能系数( COP)达到较大。
[0083]通过风机转速调节模块根据蒸发器风机转速V，确保跨临界CO2热泵热水机压力的压缩机排气压力P比较容易接近并达到最优排气压力Ptjpt，从而达到调节效果，增加了系统调节的有效性。
[0084]通过电子阀开度调节模块来调节电子膨胀阀开度能够较为快速地达到调节效果，达到较高的性能系数(COP)值，具有较高的稳定性。
[0085]在本发明的第一个实施例中，系统检测到热水机系统的气冷器出口温度tg。=34°C，蒸发器蒸发温度te= 10°C，压缩机排气压力P = 76.25bar，水箱出水温度Twl= 85 °C，预设出水温度Twtl= 820C ;气冷器进水流量为3.05立方每小时，蒸发器风机转速V = 2500转，蒸发器风机的最低转速限制值'=2200转，蒸发器风机的最高转速限制值Vh= 3000转；出水温度Twl和预设出水温度T w(l差值的系统控制值Λ T = 1°C。
[0086]通过公式Ptjpt= (2.7686-0.0147Xte) Xtgc+(0.346X te-8.851)计算出 Ptjpt= (2? 7686-0.0147X10) X 34+(0.346X10-8.851) = 83.743bar, P = 76.25bar, Ρ_*0.95 =83.743*0.95 = 79.556，Ρ〈Ρ_*0.95, Twl-Tw0= 85°C -82°C= 3°C > Δ T = I°C，增大气冷器进水流量，调节至3.2立方每小时，此时，tgc= 35°C，蒸发器蒸发温度t e= 10°C，压缩机排气压力P = 84.35bar，Popt= 86.365bar，压缩机排气压力P与最优排气压力P _的差值在允许范围内，0.95*Popt^ P ^ 1.05*P _，系统完成调节。
[0087]在本发明的第二个实施例中，系统检测到热水机系统的气冷器出口温度tg。=28°C，蒸发器蒸发温度te= 4.5 °C，压缩机排气压力P = 77.45bar，水箱出水温度T wl =83°C，预设出水温度Twtl= 82.50C ;气冷器进水流量为2.8立方每小时，蒸发器风机转速V=2500转，蒸发器风机的最低转速限制值\= 2200转，蒸发器风机的最高转速限制值V η=3000转，电子膨胀阀开度250步；出水温度Twl和预设出水温度TwO差值的系统控制值AT = 1°C。通过本发明的控制方法完成调节后，其参数分别为:tg。为30度，为5度时，P-为73.73bar，此时风机转速2400转，电子膨胀阀开度300步，水流量2.8立方每小时，其系统的性能系数(COP)达到3.9。
[0088]以上对本发明跨临界0)2热泵热水机压力的控制方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤Si，采集热水机系统的气冷器出口温度tg。、蒸发器蒸发温度te、压缩机排气压力P和水箱出水温度Twl; 步骤S2，根据所述气冷器出口温度tg。和所述蒸发器蒸发温度t e计算出压缩机的最优排气压力Ptjpt; 步骤S3，判断所述压缩机排气压力P与所述最优排气压力P-的差值是否在允许范围内，如果是则保持当前运行状态；否则执行步骤S4 ; 步骤S4，判断采集的水箱出水温度Twl和预设的水箱出水温度Twtl的绝对差值是否超预设差值Λ Τ，如果是，则调节气冷器进水流量，返回步骤SI ;否则执行步骤S5 ; 步骤S5，判断蒸发器的风机转速V是否在条件范围内V < V Η，如果是，则根据压缩机排气压力P与所述最优排气压力Ptjpt调节蒸发器的风机转速，返回步骤SI ;否则执行步骤S6 ； 步骤S6，根据压缩机排气压力P与所述最优排气压力P-调节电子膨胀阀的开度； 步骤S7,重复执行步骤I至步骤6，直至实现所述压缩机排气压力P与所述最优排气压力P-的差值在允许范围内。2.根据权利要求1所述的跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法，其特征在于，步骤S2中所述最优排气压力Ρ_的计算公式为:Popt= (2.7686-0.0147 X t e) Xtgc+ (0.346Xte_8.851) 其中，tg。为气冷器出口温度，为蒸发器蒸发温度。3.根据权利要求1或2所述的跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法，其特征在于，步骤S3中所述压缩机排气压力P与所述最优排气压力P-的差值允许范围满足如下公式:O- 95*Popt< P^l.05*P 0ptO4.根据权利要求1或2所述的跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法，其特征在于，所述步骤S4中调节气冷器进水流量的具体操作为:判断所述水箱出水温度Twl和所述预设的水箱出水温度Twtl与预设差值Λ T的大小关系， 当Twl-TwO彡Λ T时，增大所述气冷器进水流量；当TwO-Twl彡Λ T时，减小所述气冷器进水流量。5.根据权利要求1或2所述的跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法，其特征在于，步骤S5中根据压缩机排气压力P与所述最优排气压力Ptjpt调节蒸发器的风机转速的具体操作为: 当Ρ>Ρ_时，降低蒸发器风机转速V ;当Ρ〈Ρ _时，增加蒸发器风机转速V。6.根据权利要求5所述的跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法，其特征在于，步骤S6根据压缩机排气压力P与所述最优排气压力p-调节电子膨胀阀的开度的具体操作为: 当Ρ>Ρ_时，利用PID控制，增大所述电子膨胀阀开度；当Ρ〈Ρ _时，利用PID控制，减小所述电子膨胀阀开度。7.根据权利要求1所述的跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法，其特征在于，所述预设差值Λ T为0.5°C至1.5°C。8.根据权利要求7所述的跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法，其特征在于，所述预设差值AT为1°C。9.根据权利要求1所述的跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法，其特征在于，步骤S4中所述蒸发器的风机转速V是否在条件范围内V^Vh,最低转速Vli为蒸发器风机额定转速的80%，最高转速Vh为蒸发器风机额定转速的120%。10.一种跨临界CO2热泵热水机压力的控制系统，其特征在于，包括数据采集模块、计算模块、第一判断模块、第二判断模块、水流量调节模块、第三判断模块、风机转速调节模块和电子阀开度调节模块， 所述数据采集模块，用于采集热水机系统的气冷器出口温度tg。、蒸发器蒸发温度te、压缩机排气压力P和水箱出水温度Twl; 所述计算模块，用于根据所述气冷器出口温度tg。和所述蒸发器蒸发温度13十算出压缩机的最优排气压力Ptjpt; 所述第一判断模块，用于判断所述压缩机排气压力P与所述最优排气压力p_的差值是否在允许范围内，如果是则保持当前运行状态；否则调用第二判断模块； 所述第二判断模块，用于判断采集的水箱出水温度Twl和预设的水箱出水温度Twtl的绝对差值是否超预设差值Λ Τ，如果是，则调用水流量调节模块；否则调用所述第三判断模块； 所述第三判断模块，用于判断蒸发器的风机转速V是否在条件范围内V < VΗ，如果是，则调用所述风机转速调节模块；否则调用所述电子阀开度调节模块； 所述水流量调节模块，用于对根据水箱出水温度Twl和预设的水箱出水温度Twtl的关系调节节气冷器进水流量； 所述风机转速调节模块，用于根据压缩机排气压力P与所述最优排气压力ρ_调节蒸发器的风机转速； 所述电子阀开度调节模块，用于根据压缩机排气压力P与所述最优排气压力Ptjpt调节电子膨胀阀的开度。
【专利摘要】本发明设涉及一种跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法及系统，包括以下步骤：采集气冷器出口温度tgc、蒸发器蒸发温度te、压缩机排气压力P和水箱出水温度Tw1；根据tgc和te计算出最优排气压力Popt；判断P与Popt的差值是否在允许范围内，如果是则保持当前运行状态；否则执行步骤S4；通过判断Tw1和预设出水温度Tw0的差值和蒸发器风机转速V，优先顺序调节冷器进水流量、蒸发器风机转速和电子膨胀阀开度，直至实现P与Popt的差值在允许范围内。通过优先调节顺序，使P与Popt的差值在允许范围内，同时系统的性能系数(COP)达到较大，提高系统的稳定性，增加电子阀的使用寿命和系统的可靠性。
【IPC分类】F24H4/02, F25B49/02, F24H9/20
【公开号】CN104896750
【申请号】CN201510168668
【发明人】崔晓龙
【申请人】广东美的暖通设备有限公司, 美的集团股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月10日
【技术领域】
[0001]本发明涉及热泵热水机的控制器领域，特别是一种跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法及系统。
【背景技术】
[0002]由于绿色环保天然制冷剂0)2以其无毒、对臭氧层无破坏，不会产生问世效应，以及其良好的热力学性质等优点，再次受到人们的重视。同时由于跨临界0)2循环的放热过程处于超临界区，且在放热过程中存在温度滑移等特性，特别适用于热泵热水器系统。二氧化碳用于跨临界热泵热水机系统，具有常规热泵不具备的优势:环保和较强的制取热水能力。制取热水能力强是因为其在处于超临界的高温高压下放热具有明显的温度滑移，这一特点正适合将水加热到更高的问题。
[0003]跨临界二氧化碳热泵热水机在不同工况运行过程中，由于系统输入功率和系统制热量同压缩机的排气压力具有不同的变化曲线，因此存在一个最优的排气压力，使跨临界二氧化碳热泵热水机系统的性能系数(COP)存在一个最大值，此时对应的压力称之为最优排气压力ρ_。对于跨临界二氧化碳热泵热水机系统，确定系统运行过程中的最优排气压力Ρ_，通过检测压缩机排气压力P，比较压缩机排气压力P和最优排气压力Ptjpt之间的关系，来控制热泵热水机系统的性能系数(COP)，现有技术的控制方法，通过判断压缩机排气压力P和最优排气压力Ptjpt之间的关系，直接控制和调节电子膨胀阀开度，系统的稳定性较差，频繁调节电子膨胀阀的开度，影响电子阀的使用寿命和系统的可靠性。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种跨临界0)2热泵热水机压力的控制方法及系统，以解决上述控制方法及系统直接控制和调节电子膨胀阀开度，过程较为复杂的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供一种跨临界0)2热泵热水机压力的控制方法，
[0006]包括以下步骤:
[0007]步骤SI，采集热水机系统的气冷器出口温度tg。、蒸发器蒸发温度te、压缩机排气压力P和水箱出水温度Twl;
[0008]步骤S2，根据所述气冷器出口温度tg。和所述蒸发器蒸发温度t 6计算出压缩机的最优排气压力Ptjpt;
[0009]步骤S3，判断所述压缩机排气压力P与所述最优排气压力Ρ_的差值是否在允许范围内，如果是则保持当前运行状态；否则执行步骤S4 ;
[0010]步骤S4，判断采集的水箱出水温度Twl和预设的水箱出水温度Twtl的绝对差值是否超预设差值Λ Τ，如果是，则调节气冷器进水流量，返回步骤SI ;否则执行步骤S5 ;
[0011 ] 步骤S5，判断蒸发器的风机转速V是否在条件范围内'SVSV H,如果是，则根据压缩机排气压力P与所述最优排气压力Ptjpt调节蒸发器的风机转速，返回步骤Si ;否则执行步骤S6 ；
[0012]步骤S6，根据压缩机排气压力P与所述最优排气压力Ptjpt调节电子膨胀阀的开度；
[0013]步骤S7,重复执行步骤I至步骤6，直至实现所述压缩机排气压力P与所述最优排气压力Ptjpt的差值在允许范围内。
[0014]本发明的有益效果是:通过直接检测水箱出水温度Twl，然后将水箱出水温度Twl和预设出水温度Twtl进行比较，确认所述出水温度Twl和预设出水温度Twtl的差值是否超过允许范围内AT，如果超过允许范围内AT，则接调节气冷器进水流量；因为热泵最终目的就是要实现所需的热水，在调节气冷器进水流量后，其他参数也会相应的有变化，气冷器进水流量变化了，则气冷器出口工质温度会发生变化，气冷器出口温度tg。、蒸发器蒸发温度te、压缩机排气压力P都会相应有变化，然后再通过气冷器出口温度tg。和蒸发器蒸发温度16计算出压缩机的最优排气压力P_，确认压缩机排气压力P与最优排气压力P-的差值在允许范围内；如果一次调节不能达到要求，然后系统自动再次循环调节气冷器进水流量，使压缩机排气压力P与最优排气压力Ptjpt的差值在允许范围内，使系统的性能系数(COP)达到较大，这种调节方式更直接，高效。同时，如果所述出水温度Twl和预设出水温度Twtl的差值在允许范围内AT，蒸发器的风机转速V满足VH，则直接调节调节蒸发器的风机转速，能够较为快速地达到调节的效果；当蒸发器的风机转速V不满足V < VJt，通过直接调节电子膨胀阀的开度。本发明通过调节气冷器进水流量、调节调节蒸发器的风机转速和调节电子膨胀阀的开度的先后顺序，提高系统的稳定性，减少调节电子膨胀阀开度的频率，增加电子阀的使用寿命和系统的可靠性。
[0015]进一步，步骤S2中所述最优排气压力Ρ_的计算公式为:
[0016]Popt= (2.7686-0.0147Xt e) Xtgc+ (0.346Xte_8.851)
[0017]其中，tg。为气冷器出口温度，为蒸发器蒸发温度。
[0018]采用上述进一步方案的有益效果是:通过公式
[0019]Popt= (2.7686-0.0147 Xte) Xtgc+(0.346Xte_8.851)，计算出来的 Ptjpt较为准确，使得与压缩机排气压力P的相对比较结果也更为准确，确保临界二氧化碳热泵热水机系统的性能系数(COP)更大。
[0020]进一步，步骤S3中所述压缩机排气压力P与所述最优排气压力Ptjpt的差值允许范围满足如下公式:0.95*Popt^ P彡1.05*P Qpt。
[0021]采用上述进一步方案的有益效果是:较小的压缩机排气压力P和最优排气压力P_的差值范围，使临界二氧化碳热泵热水机系统的性能系数(COP)达到最大。
[0022]进一步，所述步骤S4中调节气冷器进水流量的具体操作为:判断所述水箱出水温度Twl和所述预设的水箱出水温度T w(l与预设差值Λ T的大小关系，
[0023]当Trf-Twtl彡Λ T时，增大所述气冷器进水流量；当T w0-Twl^A T时，减小所述气冷器进水流量。
[0024]采用上述进一步方案的有益效果是:通过Twl和T w(l之间的大小来增大或减小气冷器进水流量，达到更加直接、高效的调节目的。
[0025]进一步，步骤S5中根据压缩机排气压力P与所述最优排气压力Ptjpt调节蒸发器的风机转速的具体操作为:
[0026]当Ρ>Ρ_时，降低蒸发器风机转速V ;当Ρ〈Ρ _时，增加蒸发器风机转速V。
[0027]采用上述进一步方案的有益效果是:在I Trf-Tlrtl I彡Λ T和八彡V彡Vh的条件下，如果压缩机排气压力P与最优排气压力P-的差值不在允许范围内，通过调节蒸发器风机转速V，确保跨临界0)2热泵热水机压力的压缩机排气压力P比较容易接近并达到最优排气压力Ptjpt，从而达到调节效果，增加了系统调节的有效性。
[0028]进一步，步骤S6根据压缩机排气压力P与所述最优排气压力P-调节电子膨胀阀的开度的具体操作为:
[0029]当？汗_时，利用PID控制，增大所述电子膨胀阀开度；当Ρ〈Ρ _时，利用PID控制，减小所述电子膨胀阀开度。
[0030]采用上述进一步方案的有益效果是:通过进一步的调节电子膨胀阀的开度，能够较为快速地达到调节效果，使压缩机排气压力P与最优排气压力p-的差值在允许范围内，达到较高的性能系数(COP)值。
[0031]进一步，所述预设差值Λ T为0.5°C至1.5°C。
[0032]采用上述进一步方案的有益效果是:0.5°C至1.5°C的预设差值Λ T范围，能够达到较好的调节控制效果。
[0033]进一步，所述预设差值Λ T为1°C。
[0034]采用上述进一步方案的有益效果是:预设差值AT为1°C，能够较快达到调节目的，同时，避免了过多次数的调节，使用户使用体验效果最佳。
[0035]进一步，步骤S4中所述蒸发器的风机转速V是否在条件范围内V^Vh,最低转速 '为蒸发器风机额定转速的80%，最高转速V H为蒸发器风机额定转速的120%。
[0036]采用上述进一步方案的有益效果是:设定蒸发器风机额定转速的+/-20%作为调节蒸发器风机转速V的限制范围，避免了调节过程中，影响到蒸发器风机使用极限，同时能达到比较好的调节效果。
[0037]本发明还提供一种跨临界0)2热泵热水机压力的控制系统，
[0038]包括数据采集模块、计算模块、第一判断模块、第二判断模块、水流量调节模块、第三判断模块、风机转速调节模块和电子阀开度调节模块，
[0039]所述数据采集模块，用于采集热水机系统的气冷器出口温度tg。、蒸发器蒸发温度te、压缩机排气压力P和水箱出水温度Twl;
[0040]所述计算模块，用于根据所述气冷器出口温度tg。和所述蒸发器蒸发温度16计算出压缩机的最优排气压力Ptjpt;
[0041]所述 第一判断模块，用于判断所述压缩机排气压力P与所述最优排气压力P-的差值是否在允许范围内，如果是则保持当前运行状态；否则调用第二判断模块；
[0042]所述第二判断模块，用于判断采集的水箱出水温度Twl和预设的水箱出水温度Twtl的绝对差值是否超预设差值Λ Τ，如果是，则调用水流量调节模块；否则调用所述第三判断丰吴块；
[0043]所述第三判断模块，用于判断蒸发器的风机转速V是否在条件范围内V^Vh,如果是，则调用所述风机转速调节模块；否则调用所述电子阀开度调节模块；
[0044]所述水流量调节模块，用于对根据水箱出水温度Twl和预设的水箱出水温度T w(l的关系调节节气冷器进水流量；
[0045]所述风机转速调节模块，用于根据压缩机排气压力P与所述最优排气压力Popt调节蒸发器的风机转速；
[0046]所述电子阀开度调节模块，用于根据压缩机排气压力P与所述最优排气压力P_调节电子膨胀阀的开度。
[0047]本发明控制系统的有益效果是:通过计算模块计算出的最优排气压力P-的，判断模块将压缩机排气压力P与最优排气压力p-进行比较，最后通过控制模块根据出水温度Twl和预设出水温度T W(1的关系来调节气冷器进水流量，能够较为快捷使压缩机排气压力P与最优排气压力P-的差值达到允许范围内，使系统的性能系数(COP)达到较大。
【附图说明】
[0048]图1是本发明跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法的实施方式一的流程控制图；
[0049]图2是本发明跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法的实施方式二的流程控制图；
[0050]图3是本发明跨临界CO2热泵热水机压力的控制系统的结构框图。
【具体实施方式】
[0051]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0052]本发明跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法的实施方式一的流程控制图参见图1，包括以下步骤。
[0053]步骤SI，采集热水机系统的气冷器出口温度tg。、蒸发器蒸发温度te、压缩机排气压力P和水箱出水温度Twl。
[0054]步骤S2，根据气冷器出口温度tg。和蒸发器蒸发温度t e计算出压缩机的最优排气压力Popt。
[0055]步骤S3，判断压缩机排气压力P与最优排气压力P_的差值是否在允许范围内，如果是则保持当前运行状态；否则执行步骤S4。
[0056]步骤S4，判断采集的水箱出水温度Twl和预设的水箱出水温度Twtl的绝对差值是否超预设差值Λ Τ，如果是，则调节气冷器进水流量，返回步骤SI ;否则执行步骤S5。
[0057]步骤S5，判断蒸发器的风机转速V是否在条件范围内'SVSV Η,如果是，则根据压缩机排气压力P与所述最优排气压力Ptjpt调节蒸发器的风机转速，返回步骤Si ;否则执行步骤S6。
[0058]步骤S6，根据压缩机排气压力P与最优排气压力Ptjpt调节电子膨胀阀的开度。
[0059]步骤S7,重复执行步骤I至步骤6，直至实现压缩机排气压力P与最优排气压力P-的差值在允许范围内。
[0060]通过直接检测水箱出水温度Twl，然后将水箱出水温度Twl和预设出水温度Twtl进行比较，确认所述出水温度Twl和预设出水温度Twtl的差值是否超过允许范围内Λ Τ，如果超过允许范围内Λ Τ，则接调节气冷器进水流量；因为热泵最终目的就是要实现所需的热水，在调节气冷器进水流量后，其他参数也会相应的有变化，气冷器进水流量变化了，则气冷器出口工质温度会发生变化，气冷器出口温度tg。、蒸发器蒸发温度te、压缩机排气压力P都会相应有变化，然后再通过气冷器出口温度tg。和蒸发器蒸发温度t e计算出压缩机的最优排气压力Ρ_，确认压缩机排气压力P与最优排气压力Ρ_的差值在允许范围内；如果一次调节不能达到要求，然后系统自动再次循环调节气冷器进水流量，使压缩机排气压力P与最优排气压力Ρ_的差值在允许范围内，使系统的性能系数(COP)达到较大，这种调节方式更直接，尚效。
[0061]同时，如果所述出水温度Twl和预设出水温度Twtl的差值在允许范围内AT，蒸发器的风机转速V满足V ( Vh，则直接调节调节蒸发器的风机转速，能够较为快速地达到调节的效果；当蒸发器的风机转速V不满足V ( VJt，通过直接调节电子膨胀阀的开度。本发明通过调节气冷器进水流量、调节调节蒸发器的风机转速和调节电子膨胀阀的开度的先后顺序，确保调解过程的尚效性和直接性，同时提尚控制系统的有效性。
[0062]本发明跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法的实施方式二的流程控制图参见图2，包括步骤:
[0063]步骤SI，采集热水机系统的气冷器出口温度tg。、蒸发器蒸发温度te、压缩机排气压力P和水箱出水温度Twl。
[0064]步骤S2，根据气冷器出口温度tg。和蒸发器蒸发温度t e计算出压缩机的最优排气压力Ptjpt;最优排气压力P _的计算公式为:
[0065]Popt= (2.7686-0.0147 X t e) Xtgc+ (0.346Xte_8.851)。
[0066]步骤S3，判断压缩机排气压力P与所述最优排气压力P-的差值是否在允许范围内，如果是则保持当前运行状态；否则执行步骤S4 ;压缩机排气压力P与最优排气压力P_的差值是否在允许范围为:0.95*Popt^ P彡1.05*P Qpt。
[0067]步骤S4，判断采集的水箱出水温度Twl和预设的水箱出水温度Twtl的绝对差值是否超预设差值Λ Τ，如果是，则调节气冷器进水流量，返回步骤SI ;否则执行步骤S5。
[0068]步骤S4中调节气冷器进水流量的具体操作为:判断水箱出水温度Twl和预设的水箱出水温度Twtl与预设差值Λ T的大小关系，当T wl-Tw0^A T时，增大气冷器进水流量；当Tw0-Twl^A T时，减小气冷器进水流量。
[0069]步骤S5，判断蒸发器的风机转速V是否在条件范围内'SVSV H,如果是，则根据压缩机排气压力P与最优排气压力Ptjpt调节蒸发器的风机转速，返回步骤Si;否则执行步骤S60
[0070]步骤S6，根据压缩机排气压力P与最优排气压力P-调节电子膨胀阀的开度；步骤S6根据压缩机排气压力P与最优排气压力P-调节电子膨胀阀的开度的具体操作为:当P>P_时，利用PID控制，增大电子膨胀阀开度；当，利用PID控制，减小电子膨胀阀开度。
[0071]步骤S7,重复执行步骤I至步骤6，直至实现所述压缩机排气压力P与最优排气压力P-的差值在允许范围内。
[0072]通过调节气冷器进水流量、调节蒸发器的风机转速和调节电子膨胀阀的开度的具体操步骤，实现了快速、高效地调节过程，在确保了系统的可靠性和稳定性。
[0073]本发明跨临界CO2热泵热水机压力的控制系统的结构框图参见图3，包括数据采集模块10、计算模块20、第一判断模块03、第二判断模块40、水流量调节模块50、第三判断模块60、风机转速调节模块70和电子阀开度调节模块80。
[0074]数据采集模块10，用于采集热水机系统的气冷器出口温度tg。、蒸发器蒸发温度te、压缩机排气压力P和水箱出水温度Twl。
[0075]计算模块20，用于根据所述气冷器出口温度tg。和所述蒸发器蒸发温度t ε计算出压缩机的最优排气压力Ptjpt。
[0076]第一判断模块30，用于判断压缩机排气压力P与所述最优排气压力P-的差值是否在允许范围内，如果是则保持当前运行状态；否则调用第二判断模块40。
[0077]第二判断模块40，用于判断采集的水箱出水温度Twl和预设的水箱出水温度Twtl的绝对差值是否超预设差值Λ Τ，如果是，则调用水流量调节模块50 ;否则调用第三判断模块
60 ο
[0078]第三判断模块60，用于判断蒸发器的风机转速V是否在条件范围内V^Vh,如果是，则调用风机转速调节模块70 ;否则调用电子阀开度调节模块80。
[0079]水流量调节模块50，用于对根据水箱出水温度Twl和预设的水箱出水温度Twtl的关系调节节气冷器进水流量。
[0080]风机转速调节模块70，用于根据压缩机排气压力P与最优排气压力Popt调节蒸发器的风机转速。
[0081 ] 电子阀开度调节模块80，用于根据压缩机排气压力P与最优排气压力Popt调节电子膨胀阀的开度。
[0082]本发明提供的控制系统，通过计算模块计算出的最优排气压力P-的，判断模块将压缩机排气压力P与最优排气压力ρ_进行比较，最后通过水流量调节模块根据出水温度Twl和预设出水温度T W(1的关系来调节气冷器进水流量，能够较为快捷使压缩机排气压力P与最优排气压力P-的差值达到允许范围内，使系统的性能系数( COP)达到较大。
[0083]通过风机转速调节模块根据蒸发器风机转速V，确保跨临界CO2热泵热水机压力的压缩机排气压力P比较容易接近并达到最优排气压力Ptjpt，从而达到调节效果，增加了系统调节的有效性。
[0084]通过电子阀开度调节模块来调节电子膨胀阀开度能够较为快速地达到调节效果，达到较高的性能系数(COP)值，具有较高的稳定性。
[0085]在本发明的第一个实施例中，系统检测到热水机系统的气冷器出口温度tg。=34°C，蒸发器蒸发温度te= 10°C，压缩机排气压力P = 76.25bar，水箱出水温度Twl= 85 °C，预设出水温度Twtl= 820C ;气冷器进水流量为3.05立方每小时，蒸发器风机转速V = 2500转，蒸发器风机的最低转速限制值'=2200转，蒸发器风机的最高转速限制值Vh= 3000转；出水温度Twl和预设出水温度T w(l差值的系统控制值Λ T = 1°C。
[0086]通过公式Ptjpt= (2.7686-0.0147Xte) Xtgc+(0.346X te-8.851)计算出 Ptjpt= (2? 7686-0.0147X10) X 34+(0.346X10-8.851) = 83.743bar, P = 76.25bar, Ρ_*0.95 =83.743*0.95 = 79.556，Ρ〈Ρ_*0.95, Twl-Tw0= 85°C -82°C= 3°C > Δ T = I°C，增大气冷器进水流量，调节至3.2立方每小时，此时，tgc= 35°C，蒸发器蒸发温度t e= 10°C，压缩机排气压力P = 84.35bar，Popt= 86.365bar，压缩机排气压力P与最优排气压力P _的差值在允许范围内，0.95*Popt^ P ^ 1.05*P _，系统完成调节。
[0087]在本发明的第二个实施例中，系统检测到热水机系统的气冷器出口温度tg。=28°C，蒸发器蒸发温度te= 4.5 °C，压缩机排气压力P = 77.45bar，水箱出水温度T wl =83°C，预设出水温度Twtl= 82.50C ;气冷器进水流量为2.8立方每小时，蒸发器风机转速V=2500转，蒸发器风机的最低转速限制值\= 2200转，蒸发器风机的最高转速限制值V η=3000转，电子膨胀阀开度250步；出水温度Twl和预设出水温度TwO差值的系统控制值AT = 1°C。通过本发明的控制方法完成调节后，其参数分别为:tg。为30度，为5度时，P-为73.73bar，此时风机转速2400转，电子膨胀阀开度300步，水流量2.8立方每小时，其系统的性能系数(COP)达到3.9。
[0088]以上对本发明跨临界0)2热泵热水机压力的控制方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤Si，采集热水机系统的气冷器出口温度tg。、蒸发器蒸发温度te、压缩机排气压力P和水箱出水温度Twl; 步骤S2，根据所述气冷器出口温度tg。和所述蒸发器蒸发温度t e计算出压缩机的最优排气压力Ptjpt; 步骤S3，判断所述压缩机排气压力P与所述最优排气压力P-的差值是否在允许范围内，如果是则保持当前运行状态；否则执行步骤S4 ; 步骤S4，判断采集的水箱出水温度Twl和预设的水箱出水温度Twtl的绝对差值是否超预设差值Λ Τ，如果是，则调节气冷器进水流量，返回步骤SI ;否则执行步骤S5 ; 步骤S5，判断蒸发器的风机转速V是否在条件范围内V < V Η，如果是，则根据压缩机排气压力P与所述最优排气压力Ptjpt调节蒸发器的风机转速，返回步骤SI ;否则执行步骤S6 ； 步骤S6，根据压缩机排气压力P与所述最优排气压力P-调节电子膨胀阀的开度； 步骤S7,重复执行步骤I至步骤6，直至实现所述压缩机排气压力P与所述最优排气压力P-的差值在允许范围内。2.根据权利要求1所述的跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法，其特征在于，步骤S2中所述最优排气压力Ρ_的计算公式为:Popt= (2.7686-0.0147 X t e) Xtgc+ (0.346Xte_8.851) 其中，tg。为气冷器出口温度，为蒸发器蒸发温度。3.根据权利要求1或2所述的跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法，其特征在于，步骤S3中所述压缩机排气压力P与所述最优排气压力P-的差值允许范围满足如下公式:O- 95*Popt< P^l.05*P 0ptO4.根据权利要求1或2所述的跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法，其特征在于，所述步骤S4中调节气冷器进水流量的具体操作为:判断所述水箱出水温度Twl和所述预设的水箱出水温度Twtl与预设差值Λ T的大小关系， 当Twl-TwO彡Λ T时，增大所述气冷器进水流量；当TwO-Twl彡Λ T时，减小所述气冷器进水流量。5.根据权利要求1或2所述的跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法，其特征在于，步骤S5中根据压缩机排气压力P与所述最优排气压力Ptjpt调节蒸发器的风机转速的具体操作为: 当Ρ>Ρ_时，降低蒸发器风机转速V ;当Ρ〈Ρ _时，增加蒸发器风机转速V。6.根据权利要求5所述的跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法，其特征在于，步骤S6根据压缩机排气压力P与所述最优排气压力p-调节电子膨胀阀的开度的具体操作为: 当Ρ>Ρ_时，利用PID控制，增大所述电子膨胀阀开度；当Ρ〈Ρ _时，利用PID控制，减小所述电子膨胀阀开度。7.根据权利要求1所述的跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法，其特征在于，所述预设差值Λ T为0.5°C至1.5°C。8.根据权利要求7所述的跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法，其特征在于，所述预设差值AT为1°C。9.根据权利要求1所述的跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法，其特征在于，步骤S4中所述蒸发器的风机转速V是否在条件范围内V^Vh,最低转速Vli为蒸发器风机额定转速的80%，最高转速Vh为蒸发器风机额定转速的120%。10.一种跨临界CO2热泵热水机压力的控制系统，其特征在于，包括数据采集模块、计算模块、第一判断模块、第二判断模块、水流量调节模块、第三判断模块、风机转速调节模块和电子阀开度调节模块， 所述数据采集模块，用于采集热水机系统的气冷器出口温度tg。、蒸发器蒸发温度te、压缩机排气压力P和水箱出水温度Twl; 所述计算模块，用于根据所述气冷器出口温度tg。和所述蒸发器蒸发温度13十算出压缩机的最优排气压力Ptjpt; 所述第一判断模块，用于判断所述压缩机排气压力P与所述最优排气压力p_的差值是否在允许范围内，如果是则保持当前运行状态；否则调用第二判断模块； 所述第二判断模块，用于判断采集的水箱出水温度Twl和预设的水箱出水温度Twtl的绝对差值是否超预设差值Λ Τ，如果是，则调用水流量调节模块；否则调用所述第三判断模块； 所述第三判断模块，用于判断蒸发器的风机转速V是否在条件范围内V < VΗ，如果是，则调用所述风机转速调节模块；否则调用所述电子阀开度调节模块； 所述水流量调节模块，用于对根据水箱出水温度Twl和预设的水箱出水温度Twtl的关系调节节气冷器进水流量； 所述风机转速调节模块，用于根据压缩机排气压力P与所述最优排气压力ρ_调节蒸发器的风机转速； 所述电子阀开度调节模块，用于根据压缩机排气压力P与所述最优排气压力Ptjpt调节电子膨胀阀的开度。
【专利摘要】本发明设涉及一种跨临界CO2热泵热水机压力的控制方法及系统，包括以下步骤：采集气冷器出口温度tgc、蒸发器蒸发温度te、压缩机排气压力P和水箱出水温度Tw1；根据tgc和te计算出最优排气压力Popt；判断P与Popt的差值是否在允许范围内，如果是则保持当前运行状态；否则执行步骤S4；通过判断Tw1和预设出水温度Tw0的差值和蒸发器风机转速V，优先顺序调节冷器进水流量、蒸发器风机转速和电子膨胀阀开度，直至实现P与Popt的差值在允许范围内。通过优先调节顺序，使P与Popt的差值在允许范围内，同时系统的性能系数(COP)达到较大，提高系统的稳定性，增加电子阀的使用寿命和系统的可靠性。
【IPC分类】F24H4/02, F25B49/02, F24H9/20
【公开号】CN104896750
【申请号】CN201510168668
【发明人】崔晓龙
【申请人】广东美的暖通设备有限公司, 美的集团股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月10日
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