CN113739558A - 一种热泵机组及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热泵机组及其控制方法，所述热泵机组包括空气处理单元、烘干单元以及控制单元；所述空气处理单元用于对空气进行加热烘干；所述烘干单元用于向所述空气处理单元提供换热介质，所述控制单元用于监控热泵机组的工作状态；所述烘干单元包括压缩机和喷液部，所述喷液部与所述压缩机连接，用于向所述压缩机提供冷却液体；所述控制单元包括控制器以及第三温度传感器，所述第三温度传感器用于检测所述压缩机的排气温度；所述第三温度传感器、压缩机以及喷液部分别与所述控制器电性连接；本申请公开的热泵机组，控制器可根据第三温度传感器所反馈的压缩机的实时排气温度调整喷液部的工作状态，保证热泵机组在高温工况下也不会超范围运行。

Description

一种热泵机组及其控制方法

技术领域

本发明涉及热泵机组技术领域，特别涉及一种热泵机组及其控制方法。

背景技术

现有技术中的热泵机组，可对空气进行加热烘干，该类热泵机组一般采用普通的压缩机制热系统以实现烘干功能；但由于压缩机运行范围的限制，使该类热泵机组烘干空气的温度受到限制，烘干温度无法有效提高，仅能实现中低温烘干，导致烘干效率无法有效提升，存在烘干速度慢、用时长、能耗高等问题，严重影响了烘干的生产效率。

对于采用普通的压缩制热系统的热泵机组而言，若为了提高烘干效率而盲目地提升烘干温度，则容易造成压缩机超范围运行，导致压缩机损坏，进一步影响烘干的生产效率。

可见，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种热泵机组，保证热泵机组在高温工况下也不会超范围运行，增大热泵机组的极限烘干温度，实现高温烘干。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种热泵机组，包括空气处理单元、烘干单元以及控制单元；所述空气处理单元用于对空气进行加热烘干；所述烘干单元用于向所述空气处理单元提供换热介质，所述控制单元用于监控热泵机组的工作状态；所述烘干单元包括压缩机和喷液部，所述喷液部与所述压缩机连接，用于向所述压缩机提供冷却液体；所述控制单元包括控制器以及第三温度传感器，所述第三温度传感器用于检测所述压缩机的排气温度；所述第三温度传感器、压缩机以及喷液部分别与所述控制器电性连接。

所述的热泵机组中，所述空气处理单元包括空调箱，以及沿着空调箱进出风方向依次设置的进风口、空气过滤器、除湿蒸发器、风机、加热冷凝器和出风口；所述除湿蒸发器以及所述加热冷凝器分别与所述烘干单元连接；所述控制单元还包括转速调节器，所述转速调节器分别与所述控制器以及所述风机电性连接。

所述的热泵机组中，所述控制单元还包括分别用于检测空气处理单元的进风温度和进风湿度的第一温度传感器和第一湿度传感器，以及分别用于检测空气处理单元的送风温度和送风湿度的第二温度传感器和第二湿度传感器；所述第一温度传感器和第一湿度传感器设置于所述除湿蒸发器的进风侧，所述第二温度传感器和第二湿度传感器设置于所述加热冷凝器的送风侧；所述第一温度传感器、第一湿度传感器、第二温度传感器和第二湿度传感器分别与所述控制器电性连接。

所述的热泵机组中，所述烘干单元还包括逆止阀、高压保护器、低压保护器、膨胀阀、干燥过滤器和气液分离器；所述压缩机的输出端与逆止阀的输入端连接，所述逆止阀的输出端以及所述干燥过滤器的输入端分别与所述加热冷凝器连接；所述干燥过滤器的输出端与所述膨胀阀的输入端连接；所述除湿蒸发器分别与所述膨胀阀的输出端以及所述气液分离器的输入端连接，气液分离器的输出端与所述压缩机的输入端连接；所述低压保护器设置于气液分离器与压缩机连接的管路上；所述高压保护器和设置于逆止阀与加热冷凝器连接的管路上；所述第三温度传感器设置于压缩机与逆止阀连接的管路上；所述逆止阀、高压保护器和低压保护器分别与所述控制器电性连接。

所述的热泵机组中，所述控制单元还包括第一压力传感器和第二压力传感器；所述第一压力传感器用于检测压缩机的吸气压力，第一压力传感器设置于气液分离器与压缩机的连接管路上；所述第一压力传感器用于检测压缩机的排气压力，第二压力传感器设置于逆止阀与加热冷凝器连接的管路上。

所述的热泵机组中，所述喷液部包括喷液调节阀、喷液通断阀和喷液节流装置；所述喷液调节阀的输入端与所述干燥过滤器的输出端连接，喷液调节阀的输出端与所述喷液通断阀的输入端连接，喷液通断阀的输出端与所述喷液节流装置的输入端连接，喷液节流装置的输出端与所述气液分离器的输入端连接；所述喷液调节阀以及所述喷液通断阀分别与所述控制器电性连接。

本发明还相应地提供了一种热泵机组的控制方法，所述控制方法用于实现如上任一所述的热泵机组的工作控制；所述控制方法包括步骤：

控制器获取第三温度传感器所反馈的实时排气温度T32；

当实时排气温度T32大于等于预设于控制器内的喷液动作温度T30时，控制器控制喷液部开始向压缩机输送冷却液；

当实时排气温度T32小于预设于控制器内的喷液复位温度T31时，控制器控制喷液部停止向压缩机输送冷却液。

所述的热泵机组的控制方法中，所述控制单元包括用于检测空气处理单元的进风温度的第一温度传感器以及用于检测空气处理单元的进风湿度的第一湿度传感器，所述控制方法还包括步骤：

控制器获取热泵机组的运行模式；

当运行模式为手动风量模式时，控制器获取设定的风机转速，并根据第一温度传感器所反馈的实时进风温度T0调整压缩机的工作状态；

当运行模式为自动风量模式时，控制器根据第一温度传感器所反馈的实时进风温度T0调整压缩机的工作状态，并根据第一湿度传感器所反馈的实时进风湿度Φ0调整风机的工作状态。

所述的热泵机组的控制方法中，所述根据第一温度传感器所反馈的实时进风温度T0调整压缩机的工作状态，具体包括步骤：

预先在控制器内设定进风温度T1以及进风温度精度ΔT1；

当T1-ΔT1≤T0≤T1+ΔT1时，控制器控制压缩机保持工作状态不变；

当T0＞T1+ΔT1时，控制器控制压缩机加载；

当T0＜T1-ΔT1时，控制器控制压缩机卸载。

所述的热泵机组的控制方法中，所述根据第一湿度传感器所反馈的实时进风湿度Φ0调整风机的工作状态，具体包括步骤：

预先在控制器内设定进风湿度Φ1以及进风湿度精度ΔΦ1；

当Φ1-ΔΦ1≤Φ0≤Φ1+ΔΦ1时，控制器控制风机保持工作状态不变；

当Φ0＞Φ1+ΔΦ1时，控制器控制风机加载；

当Φ0＜Φ1-ΔΦ1时，控制器控制风机卸载。

有益效果：

本发明提供了一种热泵机组，控制器可根据第三温度传感器所反馈的压缩机的实时排气温度调整喷液部的工作状态，当压缩机的排气温度较高时，喷液部向压缩机输出冷却液，保证热泵机组在高温工况下也不会超范围运行，可提高热泵机组的极限烘干温度，实现高温烘干，提高烘干效率。

附图说明

图1为本发明提供的热泵机组的结构示意图；

图2为本发明提供的热泵机组的系统结构图；

图3为本发明提供的热泵机组的控制方法的第一逻辑流程图；

图4为本发明提供的热泵机组的控制方法的第二逻辑流程图；

图5为本发明提供的步骤S400的一个实施例的逻辑流程图；

图6为本发明提供的步骤S500的一个实施例的逻辑流程图。

主要元件符号说明：11-空调箱、12-空气过滤器、13-除湿蒸发器、14-风机、15-加热冷凝器、201-压缩机、202-逆止阀、203-高压保护器、204-干燥过滤器、205-膨胀阀、206-气液分离器、207-低压保护器、208-喷液调节阀、209-喷液通断阀、210-喷液节流装置、211-第三温度传感器、31-控制器、32-第一温度传感器、33-第一湿度传感器、34-第一压力传感器、35-第二压力传感器、36-第二温度传感器、37-第二湿度传感器、38-转速调节器、39-显示面板。

具体实施方式

本发明提供了一种热泵机组及其控制方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“安装”、“连接”等应做广义理解，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1和图2，本发明提供了一种热泵机组，包括空气处理单元、烘干单元以及控制单元；所述空气处理单元用于对空气进行加热烘干；所述烘干单元用于向所述空气处理单元提供换热介质，所述控制单元用于监控热泵机组的工作状态；所述烘干单元包括压缩机201和喷液部，所述喷液部与所述压缩机201连接，用于向所述压缩机201提供冷却液体；所述控制单元包括控制器31以及第三温度传感器211，所述第三温度传感器211用于检测所述压缩机201的排气温度；所述第三温度传感器211、压缩机201以及喷液部分别与所述控制器31电性连接。

每台压缩机201都有最高排气温度极限要求，压缩机201运行时，最高排气温度不得高于最高排气温度极限，否则会使压缩机油碳化，导致润滑不良而损坏压缩机；对于现有的热泵机组用的压缩制热系统而言，排气温度在冷凝温度基础上增加25℃至30摄氏度；而本申请公开的热泵机组，控制器31可根据第三温度传感器211所反馈的压缩机201的实时排气温度调整喷液部的工作状态，当压缩机201的排气温度较高时，喷液部向压缩机201输出冷却液，降低压缩机201的排气温度，保证热泵机组在高温工况下也不会超范围运行，此时，排气温度在冷凝温度基础上增加10℃至15℃，由于压缩机201的最高排气温度极限要求是一定的，即冷凝温度提高，因此，热泵机组的烘干温度提高，可实现高温烘干，提高烘干效率，降低运行能耗。

进一步地，请参阅图1和图2，所述空气处理单元包括空调箱11，以及沿着空调箱11进出风方向依次设置的进风口、空气过滤器12、除湿蒸发器13、风机14、加热冷凝器15和出风口；所述进风口和所述出风口分别开设于所述空调箱11上；所述除湿蒸发器13以及所述加热冷凝器15分别与所述烘干单元连接；所述控制单元还包括转速调节器38，所述转速调节器38分别与所述控制器31以及所述风机14电性连接；空气从空调箱11上的进风口进入空气处理单元后，依次经过过滤处理、除湿处理和加热处理后，再从出风口输出；所述风机14用于确保空气在空气处理单元内的流动方向，并用于提高空气流动效果；所述控制器31通过所述转速调节器38调整所述风机14的转速。

进一步地，请参阅图1和图2，所述控制单元还包括分别用于检测空气处理单元的进风温度和进风湿度的第一温度传感器32和第一湿度传感器33，以及分别用于检测空气处理单元的送风温度和送风湿度的第二温度传感器36和第二湿度传感器37；所述第一温度传感器32和第一湿度传感器33设置于所述除湿蒸发器13的进风侧，所述第二温度传感器36和第二湿度传感器37设置于所述加热冷凝器15的送风侧；所述第一温度传感器32、第一湿度传感器33、第二温度传感器36和第二湿度传感器37分别与所述控制器31电性连接；所述控制器31可根据第一温度传感器32和第一湿度传感器33所反馈的检测数据调整热泵机组的工作状态；所述控制器31可根据第二温度传感器36和第二湿度传感器37所反馈的检测数据判断热泵机组的工作效果。

在一个实施例中，请参阅图2，所述控制单元还包括与所述控制器31电性连接的显示面板39，所述显示面板39可显示热泵机组的各个传感器所反馈的实时检测数据，如第一温度传感器32所反馈的实时进风温度、第一湿度传感器33所反馈的实时进风湿度、第二温度传感器36所反馈的实时送风温度等；此外，工作人员可采用所述显示面板39向控制器31输入待设定的参数。

进一步地，请参阅图1和图2，所述烘干单元还包括逆止阀202、高压保护器203、低压保护器207、膨胀阀205、干燥过滤器204和气液分离器206；所述压缩机201的输出端与逆止阀202的输入端连接，所述逆止阀202的输出端以及所述干燥过滤器204的输入端分别与所述加热冷凝器15连接；所述干燥过滤器204的输出端与所述膨胀阀205的输入端连接；所述除湿蒸发器13分别与所述膨胀阀205的输出端以及所述气液分离器206的输入端连接，气液分离器206的输出端与所述压缩机201的输入端连接；所述低压保护器207设置于气液分离器206与压缩机201连接的管路上；所述高压保护器203设置于逆止阀202与加热冷凝器15连接的管路上；所述第三温度传感器211设置于压缩机201与逆止阀202连接的管路上；所述逆止阀202、高压保护器203和低压保护器207分别与所述控制器31电性连接；所述控制器31通过调整压缩机201的工作状态以调整热泵机组对空气的加热效果；在一个实施例中，所述热泵机组可对压缩机201以及风机14进行过载保护。

进一步地，请参阅图1和图2，所述控制单元还包括第一压力传感器34和第二压力传感器35；所述第一压力传感器34用于检测压缩机201的吸气压力，第一压力传感器34设置于气液分离器206与压缩机201的连接管路上；所述第一压力传感器34用于检测压缩机201的排气压力，第二压力传感器35设置于逆止阀202与加热冷凝器15连接的管路上；控制器31通过第一压力传感器34和第二压力传感器35所反馈的实时检测数据判断烘干单元是否正常工作，提高烘干单元工作时的稳定性。

进一步地，请参阅图1和图2，所述喷液部包括喷液调节阀208、喷液通断阀209和喷液节流装置210；所述喷液调节阀208的输入端与所述干燥过滤器204的输出端连接，喷液调节阀208的输出端与所述喷液通断阀209的输入端连接，喷液通断阀209的输出端与所述喷液节流装置210的输入端连接，喷液节流装置210的输出端与所述气液分离器206的输入端连接；所述喷液调节阀208以及所述喷液通断阀209分别与所述控制器31电性连接；所述控制器31通过调整所述喷液通断阀209的通断状态以实现喷液部开始或停止向压缩机201输送冷却液；所述喷液调节阀208用于调整输送至压缩机201的冷却液的量。

请参阅图3至图6，本发明还相应地提供了一种热泵机组的控制方法，所述控制方法用于实现如上任一所述的热泵机组的工作控制；所述控制方法包括步骤：

S100、控制器31获取第三温度传感器211所反馈的实时排气温度T32。

S201、当实时排气温度T32大于等于预设于控制器31内的喷液动作温度T30时，控制器31控制喷液部开始向压缩机201输送冷却液；所述喷液部包括喷液通断阀209，控制器31控制喷液通断阀209导通，喷液部开始向压缩机201输送冷却液。

S202、当实时排气温度T32小于预设于控制器31内的喷液复位温度T31时，控制器31控制喷液部停止向压缩机201输送冷却液，控制器31控制喷液通断阀209关断，喷液部停止向压缩机201输送冷却液。

在一个实施例中，所述控制单元包括显示面板39，工作人员可通过显示面板39预先在控制器31内设定喷液动作温度T30以及喷液复位温度T31。

本申请公开的热泵机组的控制方法，控制器31可根据第三温度传感器211所反馈的压缩机201的实时排气温度调整喷液部的工作状态，当压缩机201的排气温度较高时，喷液部向压缩机201输出冷却液，降低压缩机201的排气温度，保证热泵机组在高温工况下也不会超范围运行，且提高了冷凝温度，即提高了热泵机组的烘干温度，可实现高温烘干，提高烘干效率，降低运行能耗。

进一步地，请参阅图4至图6，所述控制单元包括用于检测空气处理单元的进风温度的第一温度传感器32以及用于检测空气处理单元的进风湿度的第一湿度传感器33，所述控制方法还包括步骤：

S300、控制器31获取热泵机组的运行模式；工作人员可通过所述显示面板39选择热泵机组的工作模式。

S400、当运行模式为手动风量模式时，控制器31获取设定的风机14转速，所述风机14的转速由工作人员通过显示面板39预先设定，即风机14以固定转速工作，工作人员也可通过显示面板39调整风机的转速；控制器31根据第一温度传感器32所反馈的实时进风温度T0调整压缩机201的工作状态；具体的：

S410、预先在控制器31内设定进风温度T1以及进风温度精度ΔT1；工作人员可通过显示面板39预先设定上述两个参数。

S420、当T1-ΔT1≤T0≤T1+ΔT1时，控制器31控制压缩机201保持工作状态不变；

S430、当T0＞T1+ΔT1时，控制器31控制压缩机201加载；

S440、当T0＜T1-ΔT1时，控制器31控制压缩机201卸载。

压缩机有多种情况，若热泵机组仅包括一台定频压缩机，则压缩机加载即为压缩机启动，压缩机卸载即为压缩机停机；若热泵机组仅包括一台变容量压缩机，则控制器31控制压缩机按预设的比例进行加载或卸载；若热泵机组包括多台压缩机，则压缩机加载为按压缩机编号从小到大逐台启动，压缩机卸载为按压缩机编号从大到小逐台停机。

S500、当运行模式为自动风量模式时，控制器31根据第一温度传感器32所反馈的实时进风温度T0调整压缩机201的工作状态，并根据第一湿度传感器33所反馈的实时进风湿度Φ0调整风机14的工作状态；具体的：

S510、预先在控制器31内设定进风温度T1、进风温度精度ΔT1、进风湿度Φ1以及进风湿度精度ΔΦ1；工作人员可通过控制面板预先设定上述四个参数。

S520、当T1-ΔT1≤T0≤T1+ΔT1时，控制器31控制压缩机201保持工作状态不变；

S530、当T0＞T1+ΔT1时，控制器31控制压缩机201加载；

S540、当T0＜T1-ΔT1时，控制器31控制压缩机201卸载；

S550、当Φ1-ΔΦ1≤Φ0≤Φ1+ΔΦ1时，控制器31控制风机14保持工作状态不变；

S560、当Φ0＞Φ1+ΔΦ1时，控制器31控制风机14加载；

S570、当Φ0＜Φ1-ΔΦ1时，控制器31控制风机14卸载。

风机有多种情况，若热泵机组仅包括一台定频风机，则风机加载为风机的风量档次增加，风机卸载为风机的风量档次减小；若热泵机组仅包括一台变频风机，则控制器31控制风机按预设的比例进行加载或卸载；若热泵机组包括多台风机，则风机加载为按风机编号从小到大逐台增加风量档次，风机卸载为按风机编号从大到小逐台减少风量档次。

所述热泵机组还可执行通风模式，当热泵机组执行通风模式时，控制器31控制压缩机201停机，并控制风机14依据预设的转速运行，所述预设转速由工作人员通过显示面板39设定或调整。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种热泵机组，其特征在于，包括空气处理单元、烘干单元以及控制单元；所述空气处理单元用于对空气进行加热烘干；所述烘干单元用于向所述空气处理单元提供换热介质，所述控制单元用于监控热泵机组的工作状态；所述烘干单元包括压缩机和喷液部，所述喷液部与所述压缩机连接，用于向所述压缩机提供冷却液体；所述控制单元包括控制器以及第三温度传感器，所述第三温度传感器用于检测所述压缩机的排气温度；所述第三温度传感器、压缩机以及喷液部分别与所述控制器电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种热泵机组，其特征在于，所述空气处理单元包括空调箱，以及沿着空调箱进出风方向依次设置的进风口、空气过滤器、除湿蒸发器、风机、加热冷凝器和出风口；所述除湿蒸发器以及所述加热冷凝器分别与所述烘干单元连接；所述控制单元还包括转速调节器，所述转速调节器分别与所述控制器以及所述风机电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种热泵机组，其特征在于，所述控制单元还包括分别用于检测空气处理单元的进风温度和进风湿度的第一温度传感器和第一湿度传感器，以及分别用于检测空气处理单元的送风温度和送风湿度的第二温度传感器和第二湿度传感器；所述第一温度传感器和第一湿度传感器设置于所述除湿蒸发器的进风侧，所述第二温度传感器和第二湿度传感器设置于所述加热冷凝器的送风侧；所述第一温度传感器、第一湿度传感器、第二温度传感器和第二湿度传感器分别与所述控制器电性连接。

4.根据权利要求2所述的一种热泵机组，其特征在于，所述烘干单元还包括逆止阀、高压保护器、低压保护器、膨胀阀、干燥过滤器和气液分离器；所述压缩机的输出端与逆止阀的输入端连接，所述逆止阀的输出端以及所述干燥过滤器的输入端分别与所述加热冷凝器连接；所述干燥过滤器的输出端与所述膨胀阀的输入端连接；所述除湿蒸发器分别与所述膨胀阀的输出端以及所述气液分离器的输入端连接，气液分离器的输出端与所述压缩机的输入端连接；所述低压保护器设置于气液分离器与压缩机连接的管路上；所述高压保护器和设置于逆止阀与加热冷凝器连接的管路上；所述第三温度传感器设置于压缩机与逆止阀连接的管路上；所述逆止阀、高压保护器和低压保护器分别与所述控制器电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种热泵机组，其特征在于，所述控制单元还包括第一压力传感器和第二压力传感器；所述第一压力传感器用于检测压缩机的吸气压力，第一压力传感器设置于气液分离器与压缩机的连接管路上；所述第一压力传感器用于检测压缩机的排气压力，第二压力传感器设置于逆止阀与加热冷凝器连接的管路上。

6.根据权利要求4所述的一种热泵机组，其特征在于，所述喷液部包括喷液调节阀、喷液通断阀和喷液节流装置；所述喷液调节阀的输入端与所述干燥过滤器的输出端连接，喷液调节阀的输出端与所述喷液通断阀的输入端连接，喷液通断阀的输出端与所述喷液节流装置的输入端连接，喷液节流装置的输出端与所述气液分离器的输入端连接；所述喷液调节阀以及所述喷液通断阀分别与所述控制器电性连接。

7.一种热泵机组的控制方法，其特征在于，所述控制方法用于实现如权利要求1-6任一项所述的热泵机组的工作控制；所述控制方法包括步骤：控制器获取第三温度传感器所反馈的实时排气温度T32；

当实时排气温度T32大于等于预设于控制器内的喷液动作温度T30时，控制器控制喷液部开始向压缩机输送冷却液；

当实时排气温度T32小于预设于控制器内的喷液复位温度T31时，控制器控制喷液部停止向压缩机输送冷却液。

8.根据权利要求7所述的一种热泵机组的控制方法，其特征在于，所述控制单元包括用于检测空气处理单元的进风温度的第一温度传感器以及用于检测空气处理单元的进风湿度的第一湿度传感器，所述控制方法还包括步骤：

控制器获取热泵机组的运行模式；

当运行模式为手动风量模式时，控制器获取设定的风机转速，并根据第一温度传感器所反馈的实时进风温度T0调整压缩机的工作状态；

当运行模式为自动风量模式时，控制器根据第一温度传感器所反馈的实时进风温度T0调整压缩机的工作状态，并根据第一湿度传感器所反馈的实时进风湿度Φ0调整风机的工作状态。

9.根据权利要求8所述的一种热泵机组的控制方法，其特征在于，所述根据第一温度传感器所反馈的实时进风温度T0调整压缩机的工作状态，具体包括步骤：

预先在控制器内设定进风温度T1以及进风温度精度ΔT1；

当T1-ΔT1≤T0≤T1+ΔT1时，控制器控制压缩机保持工作状态不变；

当T0＞T1+ΔT1时，控制器控制压缩机加载；

当T0＜T1-ΔT1时，控制器控制压缩机卸载。

10.根据权利要求8所述的一种热泵机组的控制方法，其特征在于，所述根据第一湿度传感器所反馈的实时进风湿度Φ0调整风机的工作状态，具体包括步骤：

预先在控制器内设定进风湿度Φ1以及进风湿度精度ΔΦ1；

当Φ1-ΔΦ1≤Φ0≤Φ1+ΔΦ1时，控制器控制风机保持工作状态不变；

当Φ0＞Φ1+ΔΦ1时，控制器控制风机加载；

当Φ0＜Φ1-ΔΦ1时，控制器控制风机卸载。

Images