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、随着科技的发展和人们生活水平的提高，热泵技术在家庭和工业领域的应用日益广泛。由于热泵系统中热源与热汇温度变化范围较大，传统单一工质已经很难满足使用要求，如建筑领域超低环温制热及工业领域超高水温制热。非共沸混合工质可以根据应用场合灵活选取工质组元及比例，加大热源与热汇温差，从而适应特定应用场合的大温跨需求。

2、现有的非共沸热泵系统多采用回热器以降低节流前冷媒温度，从而减小节流损失，然后当蒸发器的蒸发温度较高时，回热器的回热性能会减弱，一方面仍旧存在较大的节流损失，另一方面还是会存在压缩器回气温度过高的情况，从而影响热泵系统的制热性能。因此，还存在改进空间。

技术实现思路

1、本发明所解决的技术问题是要提供一种非共沸混合工质热泵系统，其有效地解决了非共沸混合工质应用于热泵时制热性能差且能耗高的技术问题。

2、上述技术问题通过以下技术方案进行解决：

3、一种非共沸混合工质热泵系统，包括：

4、压缩机和与所述压缩机连接并形成回路的冷媒循环回路，所述冷媒循环回路上沿冷媒流向依次设有冷凝器、第一节流装置、储液器、回热器、第二节流装置、蒸发器和连接支路；

5、所述储液器设置有冷媒进口和第一冷媒出口，所述冷媒进口与所述第一节流装置连接，所述连接支路接入所述第一冷媒出口与所述蒸发器的出口之间，所述连接支路上设置有喷液装置；

6、所述回热器具有相互换热的第一换热通道和第二换热通道，所述第一换热通道接入所述第一冷媒出口与所述蒸发器的进口之间，所述第二换热通道接入所述蒸发器的出口与所述压缩机的回气口之间；

7、所述第二节流装置接入所述第一换热通道的出口与所述蒸发器的进口之间。

8、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：非共沸混合工质(即冷媒)在压缩机出口排出后，进入冷凝器进行冷却，冷却后非共沸混合工质经第一节流装置进行节流，节流后的非共沸混合工质从冷媒进口进入储液器内。其中，高沸点工质由于沸点较高，在冷凝器中充分冷却成液体，气液混合工质从储液器的第一冷媒出口流出，以传输至回热器的第一换热通道内进行进一步冷却；冷却后的工质沿连接管路经过第二节流装置进行节流，随后进入蒸发器，混合工质在蒸发器换热后再从蒸发器出口流入回热器的第二换热通道，以对从储液器第一冷媒出口流出的气液混合工质进行冷却，随后混合工质经压缩机的回气口传输至压缩机内。

9、进一步在第一冷媒出口与蒸发器的出口之间接入连接支路，当喷液装置处于开启状态时，使气液混合工质从第一冷媒出口流出后进入连接支路，并与从蒸发器出口排出的气态工质进行混合，从而降低流入第二换热通道的混合工质的温度。当气液两相态非共沸混合工质再次通过回热器，对从储液器第一冷媒出口流入回热器中的非共沸混合工质充分进行冷却，使得进入第二节流装置前的非共沸混合工质始终处于液体状态，有效降低混合工质节流前的温度，从而在高环温下依旧能够显著减小节流损失，有效提升蒸发器换热效率，同时还可以降低压缩机的回气温度，以降低非共沸混合工质热泵系统的整体能耗，增加热泵系统的制热性能。

10、在冷媒循环过程中，蒸发器吸收空气中的热量，加上压缩机做功，使两部分能量共同在冷凝器中进行最终放热，使热泵系统进行制热升水温，而且非共沸混合工质从冷凝器出口传输至蒸发器进口的过程中，混合工质先后经过了两级节流及一次回热，使得冷凝器至蒸发器的节流温差相对传统热泵系统大大减小，最终使得节流损失大幅减小，从而提高非共沸混合工质热泵系统的制热性能。

11、在其中一个实施例中，所述喷液装置包括第三节流装置，所述第三节流装置设置在所述连接支路上。

12、在其中一个实施例中，所述第一节流装置、所述第二节流装置和所述第三节流装置均为膨胀阀。

13、在其中一个实施例中，所述喷液装置包括第一电控阀和第四节流装置，所述第一电控阀和所述第四节流装置均设置在所述连接支路上。

14、在其中一个实施例中，还包括旁通管路，所述储液器上还设有第二冷媒出口，所述第二冷媒出口通过所述旁通管路与所述蒸发器的进口连接，所述旁通管路上设置有第二电控阀。

15、在其中一个实施例中，所述冷媒循环回路上还设有气液分离器，所述气液分离器设置在靠近所述压缩机的回气口处。

16、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流经所述蒸发器。

17、另一方面，本发明还提供一种非共沸混合工质热泵系统的控制方法，应用于所述的非共沸混合工质热泵系统，所述控制方法包括：

18、获取所述压缩机回气口的回气温度t3和所述蒸发器出口温度t2；

19、计算所述回气温度t3与所述蒸发器出口温度t2之间的差值tse，将所述差值tse与第一目标温度txe比较，得到第一判定结果；

20、响应于所述第一判定结果为tse≥txe，控制所述喷液装置处于开启状态；

21、响应于所述第一判定结果为tse＜txe，控制所述喷液装置处于关闭状态。

22、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：通过获取压缩机回气口的回气温度t3和蒸发器出口温度t2，从而计算回气温度t3与蒸发器出口温度t2之间的差值tse，再将差值tse与第一目标温度txe比较，得到第一判定结果。通过第一判定结果控制喷液装置的通断状态，例如，在第一判定结果为tse＜txe的情况下，控制喷液装置处于关闭状态。在第一判定结果为tse≥txe，控制喷液装置处于开启状态，使得储液器中的气液混合工质可以从连接支路中传输到冷媒循环回路中，并与从蒸发器出口排出的气态工质进行混合。再使气液两相态非共沸混合工质再次通过回热器，将从储液器第一冷媒出口流入回热器中的非共沸混合工质充分进行冷却，使得进入第二节流装置前的非共沸混合工质始终处于液体状态，有效降低混合工质节流前的温度，从而有效提升蒸发器换热效率，同时还可以降低热泵系统运行时的排气温度，以降低非共沸混合工质热泵系统的整体能耗。

23、在其中一个实施例中，所述喷液装置包括第三节流装置，所述第三节流装置设置在所述连接支路上；所述控制所述喷液装置处于开启状态之后，还包括：

24、响应于所述差值tse大于或等于第二目标温度tse1且小于或等于第三目标温度tse2，控制所述第三节流装置以目标预设开度开启；和/或

25、响应于所述差值tse小于所述第二目标温度tse1，控制所述第三节流装置以第一目标步数减小开度；所述第二目标温度大于所述第一目标温度；和/或

26、响应于所述差值tse大于所述第三目标温度tse2，控制所述第三节流装置以第二目标步数增大开度；所述第二目标步数大于所述第一目标步数，所述第三目标温度大于所述第二目标温度；和/或

27、响应于所述差值tse大于第四目标温度tse3，控制所述第三节流装置以第三目标步数增大开度；所述第三目标步数大于所述第二目标步数，所述第四目标温度大于所述第三目标温度。

28、在其中一个实施例中，所述热泵系统还包括旁通管路和用于驱使空气流经所述蒸发器的蒸发器风机，所述储液器的第二冷媒出口通过所述旁通管路与所述蒸发器的进口连接，所述旁通管路上设置有第二电控阀；

29、所述方法还包括：

30、将所述蒸发器出口温度t2与第五目标温度ts1比较，得到第二判定结果；

31、获取环境温度t1，计算所述环境温度t1与所述蒸发器出口温度t2之间的差值，将所述差值与目标温差ds比较，得到第三判定结果；

32、响应于所述第二判定结果为t2≤ts1且所述第三判定结果为(t1-t2)≥ds，控制所述蒸发器风机以及所述第二节流装置处于关闭状态，控制所述第二电控阀和所述第一节流装置处于开启状态，并控制所述第一节流装置开启至最大开度；和/或

33、响应于所述第二判定结果为t2＞ts1且所述第三判定结果为(t1-t2)＜ds，控制所述蒸发器风机、所述第一节流装置和所述第二节流装置均处于开启状态，控制所述第二电控阀处于关闭状态。

34、在其中一个实施例中，所述方法还包括：

35、响应于所述热泵系统处于化霜模式，检测所述蒸发器出口温度t2，将所述蒸发器出口温度t2与第六目标温度ts2比较，得到第四判定结果；

36、响应于所述第四判定结果为t2≥ts2，控制所述蒸发器风机、第一节流装置和第二节流装置开启，并控制所述第二电控阀关闭，以切换至制热模式；和/或

37、响应于所述第四判定结果为t2＜ts2，所述蒸发器风机和所述第二节流装置处于关闭状态，所述第二电控阀和所述第一节流装置处于开启状态，以维持所述化霜模式。