非共沸混合工质热泵系统及其控制方法与流程

本发明涉及热泵，特别是涉及一种非共沸混合工质热泵系统及其控制方法。

背景技术：

1、热泵系统的基本工作过程包括四个主要步骤：压缩、冷凝、膨胀和蒸发。热泵作为一种高效、环保的能源转换装置，能够从低温热源中提取热量并传递给高温热源，广泛应用于供暖和热水供应等领域。

2、然而，传统的热泵系统在低环境温度下运行时，如在寒冷地区或冬季，效率会显著下降，甚至无法正常运行。具体地，蒸发器的蒸发温度会因环境温度的下降而降低，进而导致压缩机压比增加，热泵系统能效比下降，影响热泵系统的可靠性和稳定性。

技术实现思路

1、本发明所解决的第一个技术问题是要提供一种非共沸混合工质热泵系统，其有效地解决了低温环境导致蒸发器的蒸发温度降低，致使压缩机压比增加，系统能效比下降的问题。

2、本发明所解决的第二个技术问题是要提供一种非共沸混合工质热泵系统的控制方法，其有效地解决了低温环境导致蒸发器的蒸发温度降低，致使压缩机压比增加，系统能效比下降的问题。

3、上述第一个技术问题通过以下技术方案进行解决：

4、一种非共沸混合工质热泵系统，包括：第一冷媒循环回路和第二冷媒循环回路；所述第一冷媒循环回路上设有依次连接的压缩机、冷凝器、换热器、第一节流阀以及蒸发器；所述第二冷媒循环回路上设有依次连接的冷媒泵、所述换热器以及回热器，所述回热器与所述蒸发器适于相互换热；

5、所述换热器具有相互换热的第一换热通道和第二换热通道，所述第一换热通道连接在所述冷凝器的出口和所述第一节流阀的入口之间的管路上；所述第二换热通道连接在所述冷媒泵的出口和所述回热器的入口之间的管路上。

6、本发明所述的非共沸混合工质热泵系统与背景技术相比，具有的有益效果为：本发明将第一换热通道连接在冷凝器的出口和第一节流阀的入口之间的管路上，而将第二换热通道连接在冷媒泵的出口和回热器的入口之间的管路上，通过选用适当的冷媒，使得流入第一换热通道的冷媒的温度高于流入第二换热通道的冷媒的温度；流入回热器的冷媒的温度高于流入蒸发器的冷媒温度。在制热时，流出冷凝器的中温冷媒会流入至第一换热通道内，冷媒泵内的低温冷媒会流入至第二换热通道内。由于第二换热通道内的低温冷媒温度要低于第一换热通道内的中温冷媒温度，因此第二换热通道内的低温冷媒会与第一换热通道内的中温冷媒换热，使第一换热通道内的中温冷媒获得较大的过冷度，减少节流损失的同时，能够使得冷媒流经第一节流阀后液化更彻底，从而增加第一冷媒循环回路中冷媒单位质量的制冷能力。随后，第二换热通道内的吸热气化冷媒会在冷媒泵的驱动下进入回热器，由于流入回热器的冷媒的温度高于流入蒸发器的冷媒温度，因此回热器内的气化冷媒会释放热量，该热量会提升蒸发器的蒸发温度。当蒸发器蒸发温度升高后，不仅压缩机的压缩比会下降，系统的整体能效也会提高。且流经蒸发器的气流温度升高后，能够延缓蒸发器结霜的时间，从而在同等周期内能够减少化霜次数，进而提高制热效果。

7、在其中一个实施例中，所述第一冷媒循环回路上还设有储液器，所述储液器具有冷媒入口和液态冷媒出口，所述冷媒入口与所述冷凝器的出口连接，所述液态冷媒出口与所述第一换热通道连接。

8、在其中一个实施例中，所述第一冷媒循环回路内至少包含两种不同沸点的冷媒，所述储液器还具有气态冷媒出口；所述非共沸混合工质热泵系统还包括化霜支路，所述化霜支路的一端与所述气态冷媒出口连接，另一端连接至所述蒸发器与所述第一节流阀之间的管路上，所述化霜支路上设有开关阀。

9、在其中一个实施例中，所述第一冷媒循环回路内至少包含两种不同沸点的冷媒，所述第二冷媒循环回路内冷媒的沸点低于所述第一冷媒循环回路内至少一种冷媒的沸点。

10、在其中一个实施例中，所述第一冷媒循环回路上还设有第二节流阀，所述第二节流阀设于所述冷凝器与所述储液器的冷媒入口之间。

11、在其中一个实施例中，还包括蒸发器风机，所述蒸发器风机用于驱使空气依次流经所述回热器与所述蒸发器。

12、在其中一个实施例中，所述第一冷媒循环回路上还设有位于所述蒸发器与所述压缩机之间的气液分离器。

13、上述第二个技术问题通过以下技术方案进行解决：

14、一种非共沸混合工质热泵系统的控制方法，上述的非共沸混合工质热泵系统，包括：

15、采集换热器位于第一换热通道两端的入口温度t1和出口温度t2，将t1与t2的差值与预设最小温差b1和预设最大温差b2进行比较；

16、响应于b1≤(t1-t2)≤b2，采集蒸发器的蒸发温度t3和出口温度t4，将t4与t3的差值与预设最小过热度d1和预设最大过热度d2进行比较，响应于(t4-t3)＜d1或(t4-t3)＞d2，调节第一节流阀的开度；

17、响应于(t1-t2)＜b1或(t1-t2)＞b2，调节冷媒泵的转速。

18、本发明所述的非共沸混合工质热泵系统的控制方法与背景技术相比，具有的有益效果为：本发明根据将t1与t2的差值与预设最小温差b1和预设最大温差b2的比较结果，能够获取换热器第一换热通道内中温冷媒与换热器第二换热通道内低温冷媒的换热情况，基于上述换热情况，便可以判断出是否需要调节冷媒泵的转速。若上述换热情况满足预设要求，便可以将t4与t3的差值与预设最小过热度d1和预设最大过热度d2进行比较，以获取蒸发器的蒸发吸热信息，基于该换热信息，便可以判断出是否需要调节第一节流阀的开度，以确保蒸发器的蒸发吸热效果始终满足预设要求。若上述换热情况不满足预设要求，则需要适应性调节冷媒泵的转速，以此改变中温冷媒和低温冷媒在换热器内的换热效果，直至其处于预设要求的范围内。这样一来，便可以确保本发明的非共沸混合工质热泵系统具备提升蒸发器的蒸发温度，降低压缩机的压缩比，以及提高系统整体能效比的效果。

19、在其中一个实施例中，所述响应于(t4-t3)＜d1或(t4-t3)＞d2，调节第一节流阀的开度，包括：

20、响应于(t4-t3)＜d1，控制所述第一节流阀的开度减小；响应于(t4-t3)＞d2，控制所述第一节流阀的开度加大；和/或

21、所述响应于(t1-t2)＜b1或(t1-t2)＞b2，调节冷媒泵的转速，包括：

22、响应于(t1-t2)＜b1，控制所述冷媒泵的转速加快；响应于(t1-t2)＞b2，控制所述冷媒泵的转速减小。

23、在其中一个实施例中，所述第一冷媒循环回路上还设有第二节流阀，所述第二节流阀设于所述冷凝器与所述第一换热通道之间；所述采集换热器位于第一换热通道两端的入口温度t1和出口温度t2，将t1与t2的差值与预设最小温差b1和预设最大温差b2进行比较之前，还包括：

24、将换热器在所述第一换热通道上的入口温度t1与预设最小温度a1和预设最大温度a2进行比较；

25、在a1≤t1≤a2时，将t1与t2的差值与预设最小温差b1和预设最大温差b2进行比较；

26、在t1＜a1或t1＞a2时，响应于t1＜a1，控制第二节流阀的开度加大；响应于t1＞a2，控制第二节流阀的开度减小。