專利名稱：一種提高部分負荷性能的風(fēng)冷熱泵冷/熱水機組及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空調(diào)制冷技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種提高部分負荷性能的定速風(fēng)冷熱泵冷/熱水機組及其控制方法。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，空調(diào)的使用日趨廣泛，在各種類型的空調(diào)系統(tǒng)中，風(fēng)冷熱泵冷/熱水機組以其適用范圍廣、安裝使用方便等特點，所占比重越來越大。冷/熱水機組的全年運行能耗與冷/熱水機組的性能有關(guān)，而冷/熱水機組的性能主要包括全負荷性能和部分負荷性能。由于空調(diào)系統(tǒng)的冷負荷總是隨室外氣象參數(shù)擾動·和室內(nèi)狀態(tài)的改變而變化的，在供冷(供熱)期間空調(diào)系統(tǒng)在部分負荷下運行的時間較多，所以冷/熱水機組的實際運行過程中大部分時間都是處于部分負荷運行狀態(tài)，因此冷/熱水機組部分負荷時的性能對其運行能耗的影響更大。在規(guī)定的名義工況條件下，冷/熱水機組的制冷量(制熱量)與能耗之比稱為冷/熱水機組的能效比EER (性能系數(shù)C0P)，它是標(biāo)志冷/熱水機組能耗的重要指標(biāo)。在上個世紀(jì)的八十年代，節(jié)能研究的重點一直集中在如何提高冷/熱水機組的EER (COP)0但是，EER (COP)所表示的僅僅是名義工況條件下的能耗。傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計，隨著系統(tǒng)負荷的減少，EER (COP)會大幅度的下降。事實上，系統(tǒng)負荷與冷/熱水機組的制冷量(制熱量)完全匹配的情況幾乎是沒有的。為此，必須考慮冷/熱水機組在各種負荷下綜合能耗。綜合部分負荷性能系數(shù)IPLV是在25%、50%、75%部分負荷及滿負荷情況下的EER或COP的加權(quán)平均值，它為衡量冷/熱水機組的部分負荷特性提供了很好的依據(jù)。如上所述，現(xiàn)有的冷/熱水機組由于沒有考慮部分負荷性能，在實際使用中并不f倉泛。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有冷/熱水機組部分負荷性能的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種提高部分負荷性能風(fēng)冷熱泵冷/熱水機組。本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案一種提高部分負荷性能的風(fēng)冷熱泵冷/熱水機組，包括水側(cè)換熱器、風(fēng)側(cè)換熱器、制冷系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)特點在于，所述制冷系統(tǒng)由相互獨立的第一制冷系統(tǒng)和第二制冷系統(tǒng)組成，第一制冷系統(tǒng)中并聯(lián)有壓縮機I和壓縮機II ;第二制冷系統(tǒng)中并聯(lián)有壓縮機III和壓縮機IV ;第一制冷系統(tǒng)對應(yīng)的風(fēng)側(cè)換熱器I由一對并聯(lián)的換熱器及獨立風(fēng)機I構(gòu)成；第二制冷系統(tǒng)對應(yīng)的風(fēng)側(cè)換熱器II由一對并聯(lián)的換熱器及獨立風(fēng)機II構(gòu)成。本發(fā)明結(jié)構(gòu)特點還在于所述水側(cè)換熱器設(shè)有進水口和出水口，所述水側(cè)換熱器內(nèi)還設(shè)有多個與水側(cè)換熱器軸向垂直的折流板，相鄰的兩個折流板分別對應(yīng)固定在水側(cè)換熱器的上下兩側(cè)形成上下迂回的水流通道；所述水側(cè)換熱器內(nèi)設(shè)有兩組相對水流方向串聯(lián)布置的氟路熱交換管，每組熱交換管在水側(cè)換熱器內(nèi)迂回后，其氟路出口位于氟路進口的同側(cè)。所述制冷系統(tǒng)包括氣液分離器、一對并聯(lián)的壓縮機、四通閥和儲液器，低壓的氣態(tài)的氟利昂經(jīng)壓縮機壓縮為高溫高壓的液態(tài)氟利昂后經(jīng)四通閥流入風(fēng)側(cè)換熱器，在向外界散熱的過程中，逐漸冷凝成高壓液態(tài)氟利昂；經(jīng)分流毛細管匯總后進入儲液器，通過節(jié)流裝置毛細管降壓又變成低溫低壓的氣液氟利昂混合物；氣液混合的氟利昂進入水側(cè)換熱器，通過吸收水側(cè)換熱器中水的熱量不斷汽化，使水側(cè)換熱器中水的溫度降低，氟利昂變成低壓氣體，重新進入壓縮機。一種提高部分負荷性能的風(fēng)冷熱泵冷/熱水機組的控制方法，該機組包括水側(cè)換熱器、風(fēng)側(cè)換熱器、制冷系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，其特點在于，所述制冷系統(tǒng)由相互獨立的第一制冷系統(tǒng)和第二制冷系統(tǒng)組成，第一制冷系統(tǒng)中并聯(lián)有壓縮機I和壓縮機II ;第二制冷系統(tǒng)中并聯(lián)有壓縮機III和壓縮機IV ;第一制冷系統(tǒng)對應(yīng)的風(fēng)側(cè)換熱器I由一對并聯(lián)的換熱器及獨立風(fēng)機I構(gòu)成；第二制冷系統(tǒng)對應(yīng)的風(fēng)側(cè)換熱器II由一對并聯(lián)的換熱器及獨立風(fēng)機II構(gòu) 成；(I)當(dāng)運行環(huán)境需要滿負荷運行時，控制系統(tǒng)逐步完成水側(cè)換熱器的水泵開，風(fēng)機I開，第一制冷系統(tǒng)壓縮機I、壓縮機II開；風(fēng)機II開，第二制冷系統(tǒng)壓縮機III、壓縮機IV開；(2)當(dāng)運行環(huán)境只需要75%負荷運行時，步驟(I)中任意一臺壓縮機卸載；(3)當(dāng)運行環(huán)境只需要50%負荷運行時，步驟(I)中第一制冷系統(tǒng)和第二制冷系統(tǒng)分別卸載一臺壓縮機；(4)當(dāng)運行環(huán)境只需要25%負荷運行時，步驟(I)中第一制冷系統(tǒng)或第二制冷系統(tǒng)中其中三臺壓縮機卸載，同時對應(yīng)的完全卸載的一個制冷系統(tǒng)所對應(yīng)的風(fēng)機關(guān)閉；(5)當(dāng)機組停止運行時，控制系統(tǒng)逐步完成第一制冷系統(tǒng)壓縮機I、壓縮機II卸載，風(fēng)機I關(guān)，第二制冷系統(tǒng)壓縮機III、壓縮機IV關(guān)，風(fēng)機II關(guān)；水側(cè)換熱器的水泵關(guān)。本發(fā)明優(yōu)點有①水側(cè)換熱器的每個獨立氟系統(tǒng)相對水流方向呈串聯(lián)布置，通過折流板，水流交替、多次橫向流過每個氟系統(tǒng)，每個氟系統(tǒng)的水流量都等于機組總的水流量；②每個氟系統(tǒng)的風(fēng)側(cè)換熱器由兩片換熱器并聯(lián)而成，公用一個獨立的風(fēng)系統(tǒng)，每個風(fēng)機的啟、停獨立控制，對應(yīng)的氟系統(tǒng)工作時，風(fēng)機開，對應(yīng)的氟系統(tǒng)不工作時，風(fēng)機停；③采用并聯(lián)壓縮機組，每個壓縮機可單獨啟、停；④機組的上/卸載按特定的程序進行。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在I、本發(fā)明機組在成本不增加的前提下，綜合部分負荷性能有很大提高，實際使用更節(jié)能。 2、本發(fā)明機組由幾個較小的系統(tǒng)組成,起動電流小,對電網(wǎng)的沖擊小。3、本發(fā)明機組壓縮機可間歇、輪流工作，使用壽命長。4、本發(fā)明機組某一系統(tǒng)出現(xiàn)故障不影響其它系統(tǒng)的正常使用，維修及保養(yǎng)方便。5、在總功率不不變的前提下，本發(fā)明制冷系統(tǒng)的零部件可采用小規(guī)格型號，具有更大的成本優(yōu)勢。


圖I為本發(fā)明機組系統(tǒng)構(gòu)成圖。圖2為本發(fā)明風(fēng)側(cè)換熱器結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明水側(cè)換熱器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號I水側(cè)換熱器、11進水口、12出水口、13熱交換管、14氟路出口、15氟路進口、16折流板、21壓縮機I、22壓縮機II、23風(fēng)側(cè)換熱器I、23a第一左側(cè)換熱器、23b第二左側(cè)換熱器、24風(fēng)機I、31壓縮機IIK32壓縮機IV、33風(fēng)側(cè)換熱器II、34風(fēng)機II、4氣液分離器、5四通閥、6儲液器、7分流毛細管、8節(jié)流裝置毛細管、9隔板。
具體實施例方式以下通過具體實施方式
，并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
具體實施方式
，非限定實施例如下所述 實施例如圖I所示，風(fēng)冷熱泵冷/熱水機組包括水側(cè)換熱器I、風(fēng)側(cè)換熱器、制冷系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)由相互獨立的第一制冷系統(tǒng)和第二制冷系統(tǒng)組成，第一制冷系統(tǒng)中并聯(lián)有壓縮機I 21和壓縮機II 22 ;第二制冷系統(tǒng)中并聯(lián)有壓縮機III 31和壓縮機IV 32 ;第一制冷系統(tǒng)對應(yīng)的風(fēng)側(cè)換熱器I 23由一對并聯(lián)的換熱器及獨立風(fēng)機I 24構(gòu)成；第二制冷系統(tǒng)對應(yīng)的風(fēng)側(cè)換熱器II 33由一對并聯(lián)的換熱器及獨立風(fēng)機II 34構(gòu)成。如圖3所示，水側(cè)換熱器I設(shè)有進水口 11和出水口 12，分別設(shè)置其左右兩端上側(cè)，水側(cè)換熱器內(nèi)設(shè)有兩組相對水流方向串聯(lián)布置的氟路熱交換管13，每組熱交換管在水側(cè)換熱器內(nèi)迂回后，其氟路出口 14和氟路進口 15設(shè)在水側(cè)換熱器的同側(cè)，水側(cè)換熱器內(nèi)還設(shè)有多個與水側(cè)換熱器軸向垂直的折流板16，相鄰的兩個折流板分別對應(yīng)固定在水側(cè)換熱器的上下兩側(cè)形成上下迂回的水流通道，水流通過折流板形成的交錯水流通道，多次橫向流過每個制冷系統(tǒng)的熱交換管，因而每個系統(tǒng)的水流量均等于機組總的水流量。當(dāng)機組處于部分負荷時，比如50%，則只開一個制冷系統(tǒng)，而流過的水流量保持不變，相當(dāng)于該系統(tǒng)正常匹配所需水流量的兩倍。眾所周知，提高水流量可有效提高水側(cè)換熱器的傳熱效率，因而提高制冷系統(tǒng)的能效比。如圖2所示，風(fēng)側(cè)換熱器共分四片，風(fēng)側(cè)換熱器I 23由第一左側(cè)換熱器23a和第一右側(cè)換熱器23b并聯(lián)組成，并共用一系統(tǒng)風(fēng)機I 24 ;風(fēng)側(cè)換熱器II 33由第二左側(cè)換熱器33a和第二右側(cè)換熱器33b并聯(lián)組成，并共用風(fēng)機II 34 ;兩組風(fēng)側(cè)換熱器之間用隔板9分隔形成兩個獨立的風(fēng)系統(tǒng)。當(dāng)?shù)谝恢评湎到y(tǒng)工作時只開風(fēng)機I 24，第二制冷系統(tǒng)工作時只開風(fēng)機II 34，從而可有效提高部分負荷時機組的性能。為進一步提高機組的部分負荷性能，每個制冷系統(tǒng)采用兩個并聯(lián)的小規(guī)格壓縮機替代原先的一個大壓縮機，每個小壓縮機可單獨啟/停，這樣，當(dāng)部分負荷時只開一臺壓縮機，而相對于一臺壓縮機，風(fēng)側(cè)換熱器和水側(cè)換熱器的面積相當(dāng)于增大一倍，水流量和空氣流量也相當(dāng)于增大一倍，因而系統(tǒng)的部分負荷性能大幅提高。如圖I所示，每個制冷系統(tǒng)主要包括氣液分離器4、一對并聯(lián)的壓縮機、四通閥5、儲液器6，低壓的氣態(tài)的氟利昂經(jīng)壓縮機壓縮為高溫高壓的液態(tài)氟利昂后經(jīng)四通閥5流入風(fēng)側(cè)換熱器(即蒸發(fā)器)，在向外界散熱的過程中，逐漸冷凝成高壓液態(tài)氟利昂；經(jīng)分流毛細管7匯總后進入儲液器6，通過節(jié)流裝置毛細管8降壓又變成低溫低壓的氣液氟利昂混合物；氣液混合的氟利昂進入水側(cè)換熱器1，通過吸收水側(cè)換熱器中水的熱量不斷汽化，使水側(cè)換熱器中水的溫度降低，氟利昂變成低壓氣體，重新進入壓縮機。本發(fā)明風(fēng)冷熱泵冷/熱水機組的控制方法為，(I)當(dāng)運行環(huán)境需要滿負荷運行時，控制系統(tǒng)逐步完成水側(cè)換熱器的水泵開，風(fēng)機I開，第一制冷系統(tǒng)壓縮機I、壓縮機II開；風(fēng)機II開，第二制冷系統(tǒng)壓縮機III、壓縮機IV開；(2)當(dāng)運行環(huán)境只 需要75%負荷運行時，步驟(I)中任意一臺壓縮機卸載；(3)當(dāng)運行環(huán)境只需要50%負荷運行時，步驟(I)中第一制冷系統(tǒng)和第二制冷系統(tǒng)分別卸載一臺壓縮機；(4)當(dāng)運行環(huán)境只需要25%負荷運行時，步驟(I)中第一制冷系統(tǒng)或第二制冷系統(tǒng)中其中三臺壓縮機卸載，同時對應(yīng)的完全卸載的一個制冷系統(tǒng)所對應(yīng)的風(fēng)機關(guān)閉；(5)當(dāng)機組停止運行時，控制系統(tǒng)逐步完成第一制冷系統(tǒng)壓縮機I、壓縮機II卸載，風(fēng)機I關(guān)，第二制冷系統(tǒng)壓縮機III、壓縮機IV關(guān)，風(fēng)機II關(guān)；水側(cè)換熱器的水泵關(guān)。
權(quán)利要求
1.一種提高部分負荷性能的風(fēng)冷熱泵冷/熱水機組，包括水側(cè)換熱器、風(fēng)側(cè)換熱器、制冷系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷系統(tǒng)由相互獨立的第一制冷系統(tǒng)和第二制冷系統(tǒng)組成，第一制冷系統(tǒng)中并聯(lián)有壓縮機I和壓縮機II ;第二制冷系統(tǒng)中并聯(lián)有壓縮機III和壓縮機IV ;第一制冷系統(tǒng)對應(yīng)的風(fēng)側(cè)換熱器I由一對并聯(lián)的換熱器及獨立風(fēng)機I構(gòu)成;第二制冷系統(tǒng)對應(yīng)的風(fēng)側(cè)換熱器II由一對并聯(lián)的換熱器及獨立風(fēng)機II構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種提高部分負荷性能的風(fēng)冷熱泵冷/熱水機組，其特征在于，所述水側(cè)換熱器設(shè)有進水口和出水口，所述水側(cè)換熱器內(nèi)還設(shè)有多個與水側(cè)換熱器軸向垂直的折流板，相鄰的兩個折流板分別對應(yīng)固定在水側(cè)換熱器的上下兩側(cè)形成上下迂回的水流通道；所述水側(cè)換熱器內(nèi)設(shè)有兩組相對水流方向串聯(lián)布置的氟路熱交換管，每組熱交換管在水側(cè)換熱器內(nèi)迂回后，其氟路出口位于氟路進口的同側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種提高部分負荷性能的風(fēng)冷熱泵冷/熱水機組，其特征在于，所述制冷系統(tǒng)包括氣液分離器、一對并聯(lián)的壓縮機、四通閥和儲液器，低壓的氣態(tài)的氟利昂經(jīng)壓縮機壓縮為高溫高壓的液態(tài)氟利昂后經(jīng)四通閥流入風(fēng)側(cè)換熱器，在向外界散熱的過程中，逐漸冷凝成高壓液態(tài)氟利昂；經(jīng)分流毛細管匯總后進入儲液器，通過節(jié)流裝置毛細管降壓又變成低溫低壓的氣液氟利昂混合物；氣液混合的氟利昂進入水側(cè)換熱器，通過吸收水側(cè)換熱器中水的熱量不斷汽化，使水側(cè)換熱器中水的溫度降低，氟利昂變成低壓氣體，重新進入壓縮機。
4.一種提高部分負荷性能的風(fēng)冷熱泵冷/熱水機組的控制方法，該機組包括水側(cè)換熱器、風(fēng)側(cè)換熱器、制冷系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷系統(tǒng)由相互獨立的第一制冷系統(tǒng)和第二制冷系統(tǒng)組成，第一制冷系統(tǒng)中并聯(lián)有壓縮機I和壓縮機II ;第二制冷系統(tǒng)中并聯(lián)有壓縮機III和壓縮機IV ;第一制冷系統(tǒng)對應(yīng)的風(fēng)側(cè)換熱器I由一對并聯(lián)的換熱器及獨立風(fēng)機I構(gòu)成；第二制冷系統(tǒng)對應(yīng)的風(fēng)側(cè)換熱器II由一對并聯(lián)的換熱器及獨立風(fēng)機II構(gòu)成； (1)當(dāng)運行環(huán)境需要滿負荷運行時，控制系統(tǒng)逐步完成水側(cè)換熱器的水泵開，風(fēng)機I開，第一制冷系統(tǒng)壓縮機I、壓縮機II開；風(fēng)機II開，第二制冷系統(tǒng)壓縮機III、壓縮機IV開； (2)當(dāng)運行環(huán)境只需要75%負荷運行時，步驟(I)中任意一臺壓縮機卸載； (3)當(dāng)運行環(huán)境只需要50%負荷運行時，步驟(I)中第一制冷系統(tǒng)和第二制冷系統(tǒng)分別卸載一臺壓縮機； (4)當(dāng)運行環(huán)境只需要25%負荷運行時，步驟(I)中第一制冷系統(tǒng)或第二制冷系統(tǒng)中其中三臺壓縮機卸載，同時對應(yīng)的完全卸載的一個制冷系統(tǒng)所對應(yīng)的風(fēng)機關(guān)閉； (5)當(dāng)機組停止運行時，控制系統(tǒng)逐步完成第一制冷系統(tǒng)壓縮機I、壓縮機II卸載，風(fēng)機I關(guān)，第二制冷系統(tǒng)壓縮機III、壓縮機IV關(guān)，風(fēng)機II關(guān)；水側(cè)換熱器的水泵關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高部分負荷性能的風(fēng)冷熱泵冷/熱水機組及其控制方法，控制機組包括水側(cè)換熱器、風(fēng)側(cè)換熱器、制冷系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷系統(tǒng)由相互獨立的第一制冷系統(tǒng)和第二制冷系統(tǒng)組成，第一制冷系統(tǒng)中并聯(lián)有壓縮機Ⅰ和壓縮機Ⅱ；第二制冷系統(tǒng)中并聯(lián)有壓縮機Ⅲ和壓縮機Ⅳ；第一制冷系統(tǒng)對應(yīng)的風(fēng)側(cè)換熱器Ⅰ由一對并聯(lián)的換熱器及獨立風(fēng)機Ⅰ構(gòu)成；第二制冷系統(tǒng)對應(yīng)的風(fēng)側(cè)換熱器Ⅱ由一對并聯(lián)的換熱器及獨立風(fēng)機Ⅱ構(gòu)成。本發(fā)明每個制冷系統(tǒng)的風(fēng)側(cè)換熱器由兩片換熱器并聯(lián)而成，公用一個獨立的風(fēng)系統(tǒng)，每個風(fēng)機的啟、停獨立控制，采用并聯(lián)壓縮機組，每個壓縮機可單獨啟、停。本發(fā)明機組在成本不增加的前提下，綜合部分負荷性能有很大提高，實際使用更節(jié)能。
文檔編號F24F5/00GK102901168SQ20121037114
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者沈增友, 汪方, 張婷 申請人:中國揚子集團滁州揚子空調(diào)器有限公司