一种基于压力－温度的二氧化碳热泵的控制方法技术

一种基于压力－温度的二氧化碳热泵的控制方法，首先采集热泵系统的气体冷却器出口制冷剂温度、蒸发器翅片温度以及压缩机出口处制冷剂压力；然后将采集到的温度信号送入控制装置，得到压缩机出口处制冷剂的目标压力；将压力传感器采集到的压缩机出口处制冷剂压力与目标压力进行对比，得到控制信号，控制电子膨胀阀的开度，从而调整整个系统的运行参数；循环采集温度、压力信号，最终实现压缩机出口处制冷剂压力达到目标压力。本发明专利技术通过采集二氧化碳热泵系统的气体冷却器出口制冷剂温度、蒸发器翅片温度以及压缩机出口处制冷剂压力实现电子膨胀阀开度的控制，从而调节热泵系统压力，达到较好的ＣＯＰ值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种二氧化碳热泵的控制方法，具体涉及一种基于压力-温度 的二氧化碳热泵的控制方法。技术背景近年来，自然工质二氧化碳因其无毒、不可燃、臭氧破坏指数ODP为0、 全球变暖潜值GWP为1等优势越来越多地受到制冷行业的重视，二氧化碳作为制冷齐啲应用研究也越来越显得重要。但是，它自身也存在很多问题临界温度为3rc，常温冷却条件下系统循环的高压侧处于近临界或超临界状态；系统压力很高；节流损失很大。这些均使得二氧化碳作为制冷剂的系统 存在控制上的难度。现有二氧化碳热泵的主要部件有压縮机，气体冷却器，中间换热器， 电子膨胀阀，蒸发器和气液分离器。低压侧二氧化碳进入压縮机，被压縮为 高压二氧化碳气体，进到气体冷却器，在其中被冷却，放出的热量用于加热 热水，经气体冷却器后的二氧化碳进入中间换热器进一步冷却，然后经过电 子膨胀阀节流降温并部分汽化，湿蒸汽进入蒸发器与空气换热变为气液混合 物，经气液分离器后，进入中间换热器进一步加热，出来的二氧化碳气体进 入压縮机，实现一个完整的循环。由于系统高压侧压力较高，能达到100bar以上，同时二氧化碳在高压侧 的变化处于超临界状态，比较复杂，这些使得二氧化碳热泵不同于常规热泵， 控制难度相乂寸较大。目前，国内外都在进行二氧化碳热泵的研究，其中控制 方法的研究也略有所见，但是大部分都是针对系统整体运行过程而言，并没有针对提高二氧化碳热泵系统工作性能系数提出具体的控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有阶段二氧化碳热泵控制技术中的不足，提出 一利'根据热泵系统运行性能系数cop与压縮机排气压力的对应关系提高热泵 系统工作性能的基于压力-温度的二氧化碳热泵控制方法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是-1 )首先通过气体冷却器温度传感器、蒸发器翅片温度传感器及压縮机 出口压力传感器采集热泵系统的气体冷却器出口制冷剂纟显度、蒸发器翅片温 度以及压縮机出口处制冷剂压力；2) 然后将采集到的温度信号送入控制装置，禾U用;v,2.743097 -0.175(,计算得到;V，其中('为气体冷却器出口制冷齐媪度，^为蒸发器翅片温度， ;V为计算出的压縮机出口处制冷剂的目标压力；3) 将压力传感器采集到的压縮机出口处制冷剂压力a与目标压力;v进 行对比，得至啦制信号，利用PID控制法，输出控制电流给电子膨胀阀，控 制电子膨胀阀的开度，从而调整整个系统的运行参数；4) 循环采集步骤l)中所述温度、压力信号，重复步骤2)和步骤3)， 最终实现压縮机出口处制冷剂压力a达到目标压力;v 。本专利技术的制冷剂为二氧化碳。本专利技术通过采集二氧化碳热泵系统的气体冷却器出口制冷剂温度、蒸发 器翅片温度以及压縮机出口处制冷剂压力实现电子膨胀阀开度的控制，从而 调节热泵系统压力，达到较好的cop值。附图说明图1为二氧化碳热泵系统结构示意图； 图2为本专利技术的控制逻辑图；下面结合附图对本专利技术的内容作进一步详细说明。具体实施方式参见图1，本专利技术的二氧化碳热泵系统流程如下二氧化碳气体进入压 縮机l被压縮后，高温高压的二氧化碳气体进入气体冷却器2冷却，放出的 热量用于加热热水，冷却后的超临界二氧化碳气体进入中间换热器3进一步 冷却，然后通过电子膨胀阀4的节流，进入蒸发器5蒸发换热，换热后的低温低压二氧化碳制冷剂通过气液分离器6，分离出低温低压二氧化碳制冷剂 气体进入中间换热器3，对从气体冷却器出来的超临界二氧化碳气体进一步冷却，回到压縮机1，完成一个循环。由于控制需要，该系统还包括，可编程控制器7、压縮机出口压力传感器8、气体冷却器温度传感器9和蒸发器 翅片温度传感器10。参照图2， 二氧化碳热泵系统启动后，压力传感器8、气体冷却器温度 传感器9和蒸发器翅片温度传感器10开始分别采集压縮机1出口排气压力、 气体冷却器2出口温度及蒸发器5的翅片温度，并将采集到的信号送至可编 程控制器7。可编程控制器7根据压力-温度公式~= 2.743/6°97 -0.175。利 用气体冷却器温度传感器9和蒸发器翅片温度传感器10采集到的温度值t.和 C ，计算出lthig行工况下最佳COP值对应的最优压力;v ，作为控制系统调 节的目标压力值。将压力传感器8采集到的实际压縮机排气压力a与目标压 力;V,进行对比，利用PID控制法，输出一个控制电流给电子膨胀阀4，改 变其开度，从而改变蒸发器过热度和系统流量，最终改变到压縮机排气压力， 此压力被压力传感器8采集，送至可编程控制器7，进一步进行运算和控制， 最终达到一个稳定模式，压縮机排气压力达到目标压力;v，系统达到较好 的工作性能。权利要求1、，其特征在于包括以下步骤1)首先通过气体冷却器温度传感器(9)、蒸发器翅片温度传感器(10)及压缩机出口压力传感器(8)采集热泵系统的气体冷却器出口制冷剂温度、蒸发器翅片温度以及压缩机出口处制冷剂压力；2)然后将采集到的温度信号送入控制装置，利用<math-cwu><!]></math-cwu><!--img id="icf0001" file="S2008100173344C00011.gif" wi="181" he="21" img-content="drawing" img-format="tif"/-->计算得到popt，其中tc为气体冷却器出口制冷剂温度，te为蒸发器翅片温度，popt为计算出的压缩机出口处制冷剂的目标压力；3)将压力传感器采集到的压缩机出口处制冷剂压力p1与目标压力popt进行对比，得到控制信号，利用PID控制法，输出控制电流给电子膨胀阀(4)，控制电子膨胀阀(4)的开度，从而调整整个系统的运行参数；4)循环采集步骤1)中所述温度、压力信号，重复步骤2)和步骤3)，最终实现压缩机出口处制冷剂压力p1达到目标压力popt。2、根据权利要求1所述的基于压力-温度的二氧化碳热泵的控制方法， 其特征在于所说的制冷剂为二氧化碳。全文摘要，首先采集热泵系统的气体冷却器出口制冷剂温度、蒸发器翅片温度以及压缩机出口处制冷剂压力；然后将采集到的温度信号送入控制装置，得到压缩机出口处制冷剂的目标压力；将压力传感器采集到的压缩机出口处制冷剂压力与目标压力进行对比，得到控制信号，控制电子膨胀阀的开度，从而调整整个系统的运行参数；循环采集温度、压力信号，最终实现压缩机出口处制冷剂压力达到目标压力。本专利技术通过采集二氧化碳热泵系统的气体冷却器出口制冷剂温度、蒸发器翅片温度以及压缩机出口处制冷剂压力实现电子膨胀阀开度的控制，从而调节热泵系统压力，达到较好的COP值。文档编号F25B30/00GK101240962SQ20081001733公开日2008年8月13日 申请日期2008年1月18日 优先权日2008年1月18日专利技术者锋 曹, 柴抗抗, 王守国, 邢子文 申请人:西安交通大学 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于压力－温度的二氧化碳热泵的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：１）首先通过气体冷却器温度传感器（９）、蒸发器翅片温度传感器（１０）及压缩机出口压力传感器（８）采集热泵系统的气体冷却器出口制冷剂温度、蒸发器翅片温度以及压缩机出口处制冷剂压力；２）然后将采集到的温度信号送入控制装置，利用ｐ↓［ｏｐｔ］＝２．７４３ｔ↓［ｃ］↑［０．９７］－０．１７５ｔ↓［ｅ］计算得到ｐ↓［ｏｐｔ］，其中ｔ↓［ｃ］为气体冷却器出口制冷剂温度，ｔ↓［ｅ］为蒸发器翅片温度，ｐ↓［ｏｐｔ］为计算出的压缩机出口处制冷剂的目标压力；３）将压力传感器采集到的压缩机出口处制冷剂压力ｐ↓［１］与目标压力ｐ↓［ｏｐｔ］进行对比，得到控制信号，利用ＰＩＤ控制法，输出控制电流给电子膨胀阀（４），控制电子膨胀阀（４）的开度，从而调整整个系统的运行参数；４）循环采集步骤１）中所述温度、压力信号，重复步骤２）和步骤３），最终实现压缩机出口处制冷剂压力ｐ↓［１］达到目标压力ｐ↓［ｏｐｔ］。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹锋，柴抗抗，王守国，邢子文，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]