双独立冷媒回路三联供热泵系统及控制方法与流程

本发明涉及热泵，尤其涉及一种双独立冷媒回路三联供热泵系统及控制方法。

背景技术：

1、水路切换三联供热泵系统仅能单独制冷、采暖或制热水，无法同步制冷和供给热水、同步供暖和供给热水。而单系统热回收三联供热泵系统仅能在夏季利用制冷余热制热水，冬季供暖工况下几乎无热水产出。市面上常规的双系统三联供热泵系统可实现同步供暖和供给热水，双系统三联供热泵系统是将其中一套回路固定为专用的热水回路，该回路无法参与制冷、采暖负荷输出。但实际上，建筑冷热负荷远大于生活热水负荷，冷热高峰期存在制冷、采暖能力不足的问题。而且在低热水负荷时段，双系统三联供热泵系统的热水回路压缩机长期闲置，整机设备配置冗余，存在成本与运行能耗的双重浪费。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于：提供一种双独立冷媒回路三联供热泵系统，能够在实现同步供暖和供给热水的同时，提高制冷、采暖能力，提高系统的利用率。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、提供一种双独立冷媒回路三联供热泵系统，包括第一压缩机、冷暖换热器、第一主膨胀阀、第一换热器、第一气液分离器，所述第一压缩机的输出端、所述冷暖换热器的第一冷媒侧、所述第一主膨胀阀、所述第一换热器的第一管组、所述第一气液分离器和所述第一压缩机的输入端依次连通，以形成流通有第一冷媒介质的第一循环回路，所述冷暖换热器的换热侧的管路内具有换热介质，所述换热介质用于制冷或采暖；

4、所述双独立冷媒回路三联供热泵系统还包括第二压缩机、第二主膨胀阀、热水换热器、第一控制阀、第二控制阀、第二气液分离器，所述第一控制阀与所述冷暖换热器的第二冷媒侧形成第一支路，所述第二控制阀与所述热水换热器的第三冷媒侧形成第二支路，所述第一支路与所述第二支路并联形成并联管路，所述第二压缩机的输出端、所述并联管路、所述第二主膨胀阀、所述第一换热器的第二管组、所述第二气液分离器和所述第二压缩机的输入端依次连通，以形成流通有第二冷媒介质的第二循环回路，所述热水换热器的换热侧的管路内具有用水，所述第一循环回路与所述第二循环回路不连通。

5、在一些实施例中，所述双独立冷媒回路三联供热泵系统还包括第一储液器，所述第一储液器设置在所述第一循环回路上，且位于连通所述第一冷媒侧与所述第一主膨胀阀的管路上；

6、和/或，所述双独立冷媒回路三联供热泵系统还包括第二储液器，所述第二储液器设置在所述第二循环回路上，且位于连通所述并联管路与所述第二主膨胀阀的管路上；

7、和/或，所述双独立冷媒回路三联供热泵系统还包括第一经济器和第一辅膨胀阀，所述第一经济器的第一侧位于连通所述第一冷媒侧和所述第一主膨胀阀的管路上，所述第一经济器的第二侧的两端分别连通于所述第一辅膨胀阀的一端开口和所述第一压缩机的补气口，所述第一辅膨胀阀的另一端开口连通于连通所述第一经济器的第一侧与所述第一主膨胀阀的管路；

8、和/或，所述双独立冷媒回路三联供热泵系统还包括第二经济器和第二辅膨胀阀，所述第二经济器的第一侧位于连通所述并联管路和所述第二主膨胀阀的管路上，所述第二经济器的第二侧的两端分别连通于所述第二辅膨胀阀的一端开口和所述第二压缩机的补气口，所述第二辅膨胀阀的另一端开口连通于连通所述第二经济器的第一侧与所述并联管路的管路；

9、和/或，所述双独立冷媒回路三联供热泵系统还包括第一多通阀，所述第一多通阀具有阀口a、阀口b、阀口c和阀口d，所述阀口a连通于所述第一压缩机的输出端，所述阀口b连通于所述第一冷媒侧，所述阀口c连通于所述第一气液分离器，所述阀口d连通于所述第一管组；

10、和/或，所述双独立冷媒回路三联供热泵系统还包括第二多通阀，所述第二多通阀具有阀口e、阀口f、阀口g和阀口h，所述阀口e连通于所述第二压缩机的输出端，所述阀口f连通于所述并联管路，所述阀口g连通于所述第二气液分离器，所述阀口h连通于所述第二管组；

11、和/或，所述双独立冷媒回路三联供热泵系统还包括风扇，所述风扇的吸风侧朝向所述第一换热器。

12、在一些实施例中，所述双独立冷媒回路三联供热泵系统被配置为具有单独制冷模式、单独采暖模式、单独热水模式、制冷同时供给热水模式、采暖同时供给热水模式；

13、所述单独制冷模式：所述第一循环回路和所述第二循环回路均开启，所述第一控制阀开启，所述第二控制阀关闭，所述第一循环回路中所述第一冷媒介质依次流经所述第一压缩机的输出端、所述第一管组、所述第一主膨胀阀、所述第一冷媒侧、所述第一气液分离器和所述第一压缩机的输入端，所述第二循环回路中所述第二冷媒介质依次流经所述第二压缩机的输出端、所述第二管组、所述第二主膨胀阀、所述第二冷媒侧、所述第二气液分离器和所述第二压缩机的输入端；

14、所述单独采暖模式：所述第一循环回路和所述第二循环回路均开启，所述第一控制阀开启，所述第二控制阀关闭，所述第一循环回路中所述第一冷媒介质依次流经所述第一压缩机的输出端、所述第一冷媒侧、所述第一主膨胀阀、所述第一管组、所述第一气液分离器和所述第一压缩机的输入端，所述第二循环回路中所述第二冷媒介质依次流经所述第二压缩机的输出端、所述第二冷媒侧、所述第二主膨胀阀、所述第二管组、所述第二气液分离器和所述第二压缩机的输入端；

15、所述单独热水模式：所述第一循环回路关闭，所述第二循环回路开启，所述第一控制阀关闭，所述第二控制阀开启，所述第二循环回路中所述第二冷媒介质依次流经所述第二压缩机的输出端、所述第三冷媒侧、所述第二主膨胀阀、所述第二管组、所述第二气液分离器和所述第二压缩机的输入端；

16、所述制冷同时供给热水模式：所述第一循环回路和所述第二循环回路均开启，所述第一控制阀关闭，所述第二控制阀开启，所述第一循环回路中所述第一冷媒介质依次流经所述第一压缩机的输出端、所述第一管组、所述第一主膨胀阀、所述第一冷媒侧、所述第一气液分离器和所述第一压缩机的输入端，所述第二循环回路中所述第二冷媒介质依次流经所述第二压缩机的输出端、所述第三冷媒侧、所述第二主膨胀阀、所述第二管组、所述第二气液分离器和所述第二压缩机的输入端；

17、所述采暖同时供给热水模式：所述第一循环回路和所述第二循环回路均开启，所述第一控制阀关闭，所述第二控制阀开启，所述第一循环回路中所述第一冷媒介质依次流经所述第一压缩机的输出端、所述第一冷媒侧、所述第一主膨胀阀、所述第一管组、所述第一气液分离器和所述第一压缩机的输入端，所述第二循环回路中所述第二冷媒介质依次流经所述第二压缩机的输出端、所述第三冷媒侧、所述第二主膨胀阀、所述第二管组、所述第二气液分离器和所述第二压缩机的输入端。

18、在一些实施例中，所述第一控制阀设置在所述第二冷媒侧与所述第二主膨胀阀之间的管路上；

19、和/或，所述第二控制阀设置在所述第三冷媒侧与所述第二压缩机的输出端之间的管路上；

20、和/或，所述第一控制阀和所述第二控制阀择一开启。

21、本发明的另一个目的在于：提供一种控制方法，能够在实现同步供暖和供给热水的同时，提高制冷、采暖能力，提高系统的利用率。

22、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

23、提供一种控制方法，应用于上述的双独立冷媒回路三联供热泵系统，所述控制方法包括：

24、开机校准模式：收到开机指令时，先启动所述第二循环回路，执行冷媒预校准动作，以使所述第二循环回路的闲置支路的所述第二冷媒介质收聚到所述第二循环回路的主路中，然后切换至正常运行状态；

25、运行校准模式：所述第二循环回路在运行状态下，判断是否符合冷媒迁移条件，是则执行冷媒调控动作。

26、在一些实施例中，所述开机校准模式下，启动所述第二循环回路前，先判断所述第二循环回路是否满足启动条件，是则以预设低频开启所述第一压缩机；

27、和/或，所述开机校准模式下，所述冷媒预校准动作包括开启所述闲置支路中的控制阀，关闭所述第二循环回路的即将运行的支路中的控制阀；

28、和/或，所述开机校准模式下，当满足停止条件时，停止所述冷媒预校准动作，所述停止条件为：所述第二压缩机的吸气压力在第一预设时长内波动小于±0.02mpa，或者，所述冷媒预校准动作执行时长达到第二预设时长，或者，所述第二压缩机的吸气压力下降至预设平衡压力值以下且所述第二压缩机的运行电流趋于稳定。

29、在一些实施例中，所述运行校准模式下，所述冷媒迁移条件包括：

30、在所述第二主膨胀阀的开度未主动调整的前提下，所述第二压缩机的输出端处的排气过热度相较于上一预设时段的稳态值持续升高超过8℃；

31、和/或，所述第二压缩机的输入端处的回气过热度升高超过3℃，且所述第二冷媒侧或所述第三冷媒侧中运行的一个的出口处的过冷度下降超过3℃；

32、和/或，所述第二压缩机的吸气压力在第三预设时长内持续下降超过0.1mpa，且所述第二压缩机的运行频率不变。

33、在一些实施例中，所述运行校准模式下，所述冷媒调控动作包括：

34、基于pid算法调小所述第二主膨胀阀的开度直至预设安全开度，运行第四预设时长后，脉冲式开启所述闲置支路中的控制阀，重复脉冲动作n次，n为小于10的正整数，关闭所述闲置支路中的控制阀，基于pid算法恢复所述第二主膨胀阀的开度。

35、在一些实施例中，所述运行校准模式下，基于pid算法调小所述第二主膨胀阀的开度时，pid算法的输入偏差量e（t）定义为：

36、e（t）=sh_d（t）-sh_d_target，其中，sh_d（t）为当前所述第二压缩机的输出端处的排气过热度，sh_d_target为当前工况下的目标排气过热度；

37、pid算法的输出量为所述第二主膨胀阀的调节步数δexv（t），计算公式为：

38、δexv（t）=kp×e（t）+ki×σ[e（n）×δt]+kd×[e（t）-e（t-1）]/δt

39、其中，比例系数kp的取值范围为8-15，积分系数ki的取值范围为0.5-2，微分系数kd的取值范围为3-6。

40、在一些实施例中，所述运行校准模式下，基于pid算法恢复所述第二主膨胀阀的开度时，引入前馈补偿量ff，所述前馈补偿量ff的计算公式为：

41、ff=-kff×（dsh_s/dt），其中，dsh_s/dt为所述第二压缩机的输入端处的回气过热度的偏差率，kff为正数。

42、本发明的有益效果：

43、本发明提供了一种双独立冷媒回路三联供热泵系统，包括第一压缩机、冷暖换热器、第一主膨胀阀、第一换热器、第一气液分离器，第一压缩机的输出端、冷暖换热器的第一冷媒侧、第一主膨胀阀、第一换热器的第一管组、第一气液分离器和第一压缩机的输入端依次连通，以形成流通有第一冷媒介质的第一循环回路，冷暖换热器的换热侧的管路内具有换热介质，换热介质用于制冷或采暖。双独立冷媒回路三联供热泵系统还包括第二压缩机、第二主膨胀阀、热水换热器、第一控制阀、第二控制阀、第二气液分离器，第一控制阀与冷暖换热器的第二冷媒侧形成第一支路，第二控制阀与热水换热器的第三冷媒侧形成第二支路，第一支路与第二支路并联形成并联管路，第二压缩机的输出端、并联管路、第二主膨胀阀、第一换热器的第二管组、第二气液分离器和第二压缩机的输入端依次连通，以形成流通有第二冷媒介质的第二循环回路，热水换热器的换热侧的管路内具有用水，第一循环回路与第二循环回路不连通。该双独立冷媒回路三联供热泵系统的第一循环回路可进行制冷和采暖，第二循环回路可进行制冷、采暖或提供热水，两个循环回路即可实现五种运行模式，即两个循环回路均制冷的单独制冷模式，两个循环回路均采暖的单独采暖模式，仅第二循环回路提供热水的单独热水模式，第一循环回路制冷第二循环回路提供热水的制冷同时供给热水模式，第一循环回路采暖第二循环回路提供热水的采暖同时供给热水模式。可见，该系统不仅能同步供暖和供给热水，在单独制冷和单独采暖时，第二循环回路正常运行，可大大提高系统整体的制冷、采暖能力，提高系统的利用率。

44、本发明还提供了一种控制方法，应用于上述的双独立冷媒回路三联供热泵系统，控制方法包括开机校准模式：收到开机指令时，先启动第二循环回路，执行冷媒预校准动作，以使第二循环回路的闲置支路的第二冷媒介质收聚到第二循环回路的主路中，然后切换至正常运行状态；运行校准模式：所述第二循环回路在运行状态下，判断是否符合冷媒迁移条件，是则执行冷媒调控动作。上述双独立冷媒回路三联供热泵系统应用该控制方法，能够在实现同步供暖和供给热水的同时，提高制冷、采暖能力，提高系统的利用率。