一种空气源热泵空调系统的制作方法
本发明涉及热泵空调领域，特别是涉及一种空气源热泵空调系统。
背景技术：
1、
2、空气源热泵空调系统在制冷模式下，为了满足蒸发器的蒸发量，需要系统有一定的过冷度来维持到达蒸发器的两相冷媒干度在较低值。现有技术中，通过加大翅片式换热器的有效换热面积或为翅片式换热器设计过冷段或控制冷媒回路的电子膨胀阀开度调小等方式来提升系统的过冷度，进而在一定程度上增加到达蒸发器的液相冷媒液占比，来提高制冷能力。当机组在低温或在超低环温等恶劣工况运行时，空气侧换热器(翅片)蒸发能力衰减，会使气液分离器内积存越来越多的液态冷媒，过多的液态冷媒将直接进入压缩机压缩引起液击，造成压缩机的不可逆损坏；同时，由于冷冻油的运动黏度增加，容易堵塞回油孔引起油堵，造成压缩机回油不良；另一方面，冷冻油与液态冷媒产生分离，冷冻油浮在液态冷媒上，而回油孔在气液分离器底部，进一步加剧压缩机回油困难致使压缩机缺油运行，影响压缩机使用寿命。
技术实现思路
1、基于此，本发明的目的在于，提供一种空气源热泵空调系统。
2、本发明的空气源热泵空调系统的详细技术方案如下：
3、一种空气源热泵空调系统，包括通过冷媒管路循环连接的压缩机、四通阀、水侧换热器、气液分离器、空气侧换热器、控制阀模块、连接阀模块，及温度检测模块，及与控制阀模块、温度检测模块电连接和/或通讯连接的控制器，控制阀模块包括第一流量控制阀、第二流量控制阀、第三流量控制阀、第四流量控制阀、第五流量控制阀及电子膨胀阀，连接阀模块包括若干三通阀，其中，控制器通过控制阀模块使冷媒满足下述流路关系：
4、在制冷模式下，由空气侧换热器流出的冷媒经第三流量控制阀后被第一三通阀分为制冷支路冷媒和制冷主路冷媒；所述制冷支路冷媒经第一流量控制阀进入气液分离器，基于系统过冷度和回气过热度，通过第二流量控制阀的启闭与开度调节，控制从气液分离器流出的换热制冷支路冷媒的流量，换热制冷支路冷媒与制冷主路冷媒混合后经电子膨胀阀调节进入水侧换热器；期间第四流量控制阀关闭使换热制冷支路冷媒无法直接进入水侧换热器，第五流量控制阀关闭使经电子膨胀阀调节的混合冷媒无法进入空气侧换热器；
5、在制热模式下，由水侧换热器流出的冷媒被第二三通阀分为制热支路冷媒和制热主路冷媒；所述制热支路冷媒经由第四流量控制阀进入气液分离器，基于系统过冷度或回气过热度，通过第一流量控制阀的启闭与开度调节，控制从气液分离器流出的换热制热支路冷媒的流量，换热制热支路冷媒经第一三通阀后与制热主路冷媒混合后经电子膨胀阀调节后经第五流量控制阀进入空气侧换热器；期间第二流量控制阀关闭使制热支路冷媒只能进入气液分离器，第三流量控制阀关闭使换热制热支路冷媒无法直接进入空气侧换热器。
6、进一步的，在制冷模式下，控制器通过下述方式控制流出气液分离器的换热制冷支路冷媒的流量：
7、s21控制第一流量控制阀、第三流量控制阀的开度为最大开度；
8、s22获取盘管温度tp、过冷温度te和回气温度thq，根据盘管温度tp与过冷温度te的差值获得系统过冷度δt，根据回气温度thq与盘管温度tp的差值获得回气过热度δthg；并比较系统过冷度δt与设定的制冷过冷度阈值δtctv、回气过热度δthg与设定的回气过热度阈值的关系：
9、若系统过冷度δt小于等于制冷过冷度阈值δtctv、且回气过热度δthg小于等于回气过热度阈值且持续时间t大于等于设定的第一持续时间阈值t1tv，则控制第二流量控制阀以最小开度k2-min开启，并执行步骤s23；
10、其他情况，控制第二流量控制阀关闭；
11、s23持续获取第二流量控制阀开启后的盘管温度t′p、过冷温度t′e和回气温度t′hq，根据盘管温度t′p与过冷温度t′e的差值获得系统过冷度δ′t，根据回气温度t′hq与盘管温度t′p的差值获得回气过热度δt′hg；并比较系统过冷度δ′t与制冷过冷度阈值δtctv、回气过热度δt′hg与回气过热度阈值的关系：
12、若系统过冷度δ′t小于等于制冷过冷度阈值δtctv、且回气过热度δt′hg小于等于回气过热度阈值且持续时间t大于等于设定的第二持续时间阈值t2tv，控制第二流量控制阀的开度在最小开度k2-min的基础上开大微调开度δk1，并持续第一时间段t′1不调阀，随后按照pid调节；
13、若为其他情况，控制第二流量控制阀的开度在最小开度k2-min。
14、进一步的，所述微调开度δk1满足：
15、δk1＝α*k2-max
16、式中，k2-max表示第二流量控制阀的最大开度，α表示权重系数、取值范围0.05～0.80。
17、进一步的，所述制冷过冷度阈值δtctv取值范围为-5℃～10℃、所述回气过热度阈值取值范围-3℃～5℃。
18、进一步的，第一持续时间阈值t1tv取值范围为1min～5min；所述第二持续时间阈值t2tv取值范围为1min～5min。
19、进一步的，在制热模式下，控制器通过下述方式控制流出气液分离器的换热制热支路冷媒的流量：
20、s31控制第四流量控制阀、第五流量控制阀的开度为最大开度；
21、s32获取盘管温度tp、过冷温度te，根据盘管温度tp与过冷温度te的温差获得系统过冷度δt；并比较系统过冷度δt与设定的制热过冷度阈值δthtv的关系：
22、若系统过冷度δt小于等于制热过冷度阈值δthtv，且持续时间t大于等于设定的第三持续时间阈值t3tv，则控制第一流量控制阀以最小开度k1-min开启，并执行步骤s33；
23、其他情况，控制第一流量控制阀关闭；
24、s33持续获取第一流量控制阀开启后的盘管温度t′p、过冷温度t′e，根据盘管温度t′p与过冷温度t′e的差值获得系统过冷度δ′t，并比较系统过冷度δ′t与制热过冷度阈值δthtv的关系：
25、若系统过冷度δ′t小于等于制热过冷度阈值δthtv、且持续时间t大于等于设定的第四持续时间阈值t4tv，进一步获取环境温度th，根据环境温度th所属温度区间对应的补偿开度对最小开度进行开度补偿，获得第一流量控制阀的修正最小开度k′1-min，控制第一流量控制阀以修正最小开度k′1-min运行第二时间段t′2不调阀，随后按照pid调节；
26、其他情况，控制第一流量控制阀的开度在最小开度k1-min。
27、进一步的，所述第一流量控制阀的修正最小开度k′1-min满足：
28、k′1-min＝k1-min+δkh
29、式中，k1-min表示第一流量控制阀的最小开度，δkh表示与环境温度有关的补偿开度，其中δkh根据环境温度区间不同，其取值满足：
30、当-10℃＜th≤2℃时，补偿开度δkh＝5％*k1-max；
31、当-15℃＜th≤-10℃时，补偿开度δkh＝8％*k1-max；
32、当-20℃＜th≤-15℃时，补偿开度δkh＝10％*k1-max；
33、当-25℃＜th≤-20℃时，补偿开度δkh＝15％*k1-max；
34、当th＜-25℃时，补偿开度δkh＝20％*k1-max；
35、其中，k1-max表示第一流量控制阀的最大开度，th表示环境温度。
36、进一步的，在制热模式下，控制器通过下述方式控制流出气液分离器的换热制热支路冷媒的流量：
37、s31控制第四流量控制阀、第五流量控制阀的开度为最大开度；
38、s`32获取盘管温度tp、回气温度thq，根据回气温度thq与盘管温度tp的温差获得回气过热度δthg；并比较回气过热度δthg与设定的回气过热度阈值的关系：
39、若回气过热度δthg小于等于回气过热度阈值且持续时间t大于等于设定的第三持续时间阈值t3tv，则控制第一流量控制阀以最小开度k1-min开启，并执行步骤s`33；
40、其他情况，控制第一流量控制阀关闭；
41、s`33持续获取第一流量控制阀开启后的盘管温度t′p、回气温度t′hq，根据回气温度t′hq与盘管温度t′p的差值获得回气过热度δ′thg，并比较回气过热度δt′hg与回气过热度阈值的关系：
42、若回气过热度δt′hg小于等于回气过热度阈值且持续时间t大于等于设定的第四持续时间阈值t4tv，进一步获取环境温度th，根据环境温度th所属温度区间对应的补偿开度对最小开度进行开度补偿，获得第一流量控制阀的修正最小开度k′1-min，控制第一流量控制阀以修正最小开度k′1-min运行第二时间段t′2不调阀，随后按照pid调节。
43、其他情况，控制第一流量控制阀的开度在最小开度k1-min。
44、进一步的，还包括除霜模式，在所述除霜模式下，控制器通过控制阀模块使冷媒满足下述流路关系：
45、由空气侧换热器流出的冷媒经第三三通阀后分为第一支路冷媒和第二支路冷媒，所述第一支路冷媒依次经第三流量控制阀、第一三通阀、电子膨胀阀后与经第五流量控制阀的所述第二支路冷媒混合后，经第二三通阀后进入水侧换热器；期间第一流量控制阀关闭使第一支路冷媒不进入气液分离器，第二流量控制阀关闭使第一支路冷媒不进入气液分离器，第四流量控制阀关闭使混合冷媒不进入气液分离器；
46、其中，第三流量控制阀、第五流量控制阀全开，电子膨胀阀的开度调节至除霜开度固定运行，直至除霜结束。
47、相对现有技术，本发明的空气源热泵空调系统，通过在系统制冷、制热模式下，基于对系统过冷度和/或回气过热度的监测，采用流量控制阀模块从系统冷凝器液管(制冷时为空气侧换热器、制热时为水侧换热器)中引出支路液态冷媒进入气液分离器进行热交换，通过调节气液分离器两侧流量控制阀的开度进而调节流出气液分离器的换热支路冷媒的流量，该换热支路冷媒与冷凝液管中未进行热交换的主路冷媒混合进入电子膨胀阀进行节流。该系统可保证混合后冷媒在流经电子膨胀阀前的过冷度满足要求，进而维持蒸发器的制冷量。该系统有效解决在低温及超低环温工况下，系统冷冻油黏度增加、与冷媒互溶性低，导致压缩机冷冻油回油不良的问题；及蒸发器蒸发不充分，致使液态冷媒进入压缩机造成压缩机液击的问题。
48、为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
技术特征：
1.一种空气源热泵空调系统，包括通过冷媒管路循环连接的压缩机、四通阀、水侧换热器、气液分离器、空气侧换热器、控制阀模块、连接阀模块，及温度检测模块，及与控制阀模块、温度检测模块电连接和/或通讯连接的控制器，控制阀模块包括第一流量控制阀、第二流量控制阀、第三流量控制阀、第四流量控制阀、第五流量控制阀及电子膨胀阀，连接阀模块包括若干三通阀，其中，控制器通过控制阀模块使冷媒满足下述流路关系：
2.根据权利要求1所述的空气源热泵空调系统，其特征在于：在制冷模式下，控制器通过下述方式控制流出气液分离器的换热制冷支路冷媒的流量：
3.根据权利要求2所述的空气源热泵空调系统，其特征在于：所述微调开度δk1满足：
4.根据权利要求2所述的空气源热泵空调系统，其特征在于：所述制冷过冷度阈值δtctv取值范围为-5℃～10℃、所述回气过热度阈值δthtgv取值范围-3℃～5℃。
5.根据权利要求2所述的空气源热泵空调系统，其特征在于：第一持续时间阈值t1tv取值范围为1min～5min；所述第二持续时间阈值t2tv取值范围为1min～5min。
6.根据权利要求1至5任一项所述的空气源热泵空调系统，其特征在于：在制热模式下，控制器通过下述方式控制流出气液分离器的换热制热支路冷媒的流量：
7.根据权利要求6所述的空气源热泵空调系统，其特征在于：所述第一流量控制阀的修正最小开度k1′-min满足：
8.根据权利要求9所述的空气源热泵空调系统，其特征在于：所述制热过冷度阈值δthtv取值范围-5℃～10℃。
9.根据权利要求1至5任一项所述的空气源热泵空调系统，其特征在于：在制热模式下，控制器通过下述方式控制流出气液分离器的换热制热支路冷媒的流量：
10.根据权利要求1、2、3、4、5、7、8任一项所述的空气源热泵空调系统，其特征在于：还包括除霜模式，在所述除霜模式下，控制器通过控制阀模块使冷媒满足下述流路关系：
技术总结
本发明涉及一种空气源热泵空调系统，通过在系统制冷、制热模式下，基于对系统过冷度和/或回气过热度的监测，采用流量控制阀模块从系统冷凝器液管(制冷时为空气侧换热器、制热时为水侧换热器)中引出支路液态冷媒进入气液分离器进行热交换，通过调节气液分离器两侧流量控制阀的开度进而调节流出气液分离器的换热支路冷媒的流量，该换热支路冷媒与冷凝液管中未进行热交换的主路冷媒混合进入电子膨胀阀进行节流。该系统可保证混合后冷媒在流经电子膨胀阀前的过冷度满足要求，进而维持蒸发器的制冷量。该系统有效解决在低温及超低环温工况下，系统冷冻油黏度增加、与冷媒互溶性低，导致压缩机回油不良及液态冷媒进入压缩机造成压缩机液击的问题。
技术研发人员：梁浩铭,邓顺,梁杰成
受保护的技术使用者：广东芬尼能源技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23