王天舒

（江蘇天舒電器股份有限公司，江蘇 南通 226010）

1 技術(shù)設(shè)計(jì)的目的

由于蓬勃發(fā)展的中國經(jīng)濟(jì)、高速增長的熱水需求、節(jié)能產(chǎn)品的美好市場前景，以及商用和工業(yè)用及類似用途的熱泵熱水機(jī)對傳統(tǒng)制熱水設(shè)備革命性的替代趨勢，使眾多敏銳的廠家和商家精英，紛紛投身該領(lǐng)域。目前國內(nèi)從事熱泵熱水機(jī)生產(chǎn)的廠家已遍布大江南北，市場已形成激烈競爭的局面。

由于我國水資源，特別是地下水資源相對缺乏，這種情況在三北等傳統(tǒng)的供熱水地區(qū)更為嚴(yán)重，所以發(fā)展地下水源熱泵受到了諸多條件的限制。同時(shí)因?yàn)樗礋岜脽崴畽C(jī)是常年吸收地下的熱量，因此地下可提供的熱量會越來越少，最終會產(chǎn)生機(jī)組不能吸收到足夠的熱量，從而不能正常地制取熱水?？諝庠礋岜脵C(jī)組除了具有環(huán)保、節(jié)能的特點(diǎn)外，還有系統(tǒng)簡單、初投資低、維護(hù)方便、調(diào)節(jié)靈活等特點(diǎn)，因此已得到了大面積的推廣應(yīng)用。市場上大量推廣的普通空氣源熱泵機(jī)組不能在低溫環(huán)境（-7℃以下）中去長期可靠的工作。

由于超低環(huán)境溫度空氣源熱泵熱水機(jī)即使在北方寒冷地區(qū)的綜合能效比與水源熱泵相當(dāng)，而且外界供熱的熱源穩(wěn)定，同時(shí)它幾乎不占用土地面積，初投資較其它熱泵產(chǎn)品低得多，因此，在寸土寸金的條件下，這種初投資低、占地少、調(diào)節(jié)方便的超低溫空氣源熱泵熱水機(jī)就成為今后取暖、洗浴最理想的加熱設(shè)備。但是超低溫?zé)岜脽崴畽C(jī)在主輔回路流量分配和控制技術(shù)上很難解決完善，同時(shí)主輔節(jié)流裝置都是依據(jù)空調(diào)工況而調(diào)定的過熱度，因此產(chǎn)品的性能和穩(wěn)定性得不到保證。

一種超低溫?zé)岜脽崴畽C(jī)動態(tài)流量控制法，通過設(shè)計(jì)1個(gè)三通比例分析調(diào)節(jié)閥，合理地調(diào)節(jié)主輔回路的流量，同時(shí)也能有效的改變主輔回路的過熱度，從而保證超低溫?zé)岜脽崴畽C(jī)在高低環(huán)境溫度、高低水溫時(shí)，機(jī)組能夠高效、穩(wěn)定運(yùn)行。

2 一種超低溫?zé)岜脽崴畽C(jī)動態(tài)流量控制法原理圖

圖1

3 技術(shù)說明

圖1為一種超低溫?zé)岜脽崴畽C(jī)動態(tài)流量控制法原理圖。運(yùn)行流程為：低溫補(bǔ)氣壓縮機(jī)排出高溫高壓的氟利昂氣體經(jīng)冷凝器進(jìn)行熱交換，將從冷凝器出來的制冷劑液體直接進(jìn)入經(jīng)濟(jì)器，再到三通比例分析調(diào)節(jié)節(jié)流閥，然后分兩路，一路到主路節(jié)流裝置,另一路到輔路節(jié)流裝置，到主路節(jié)流裝置后再到蒸發(fā)器組件進(jìn)行吸收熱量，到輔路節(jié)流裝置后再到經(jīng)濟(jì)器進(jìn)行熱交換，熱交換后的氣態(tài)制冷劑回到壓縮機(jī)補(bǔ)氣口。

在圖1的系統(tǒng)原理圖中，開機(jī)時(shí)，控制主板控制三通比例分析調(diào)節(jié)節(jié)流閥A-C直通，保證主制冷回路快速達(dá)到穩(wěn)態(tài)，運(yùn)行3min后，控制主板檢測到環(huán)境溫度，如環(huán)境溫度不小于10℃時(shí)，控制主板控制三通比例分析調(diào)節(jié)節(jié)流閥A-C保持直通，B完全關(guān)閉，機(jī)組因?yàn)檎舭l(fā)效果優(yōu)越，不需要進(jìn)行補(bǔ)氣，將冷凝出來的制冷劑全部到蒸發(fā)器組件中進(jìn)行蒸發(fā)，吸收空氣中的免費(fèi)熱量。當(dāng)環(huán)境溫度低于10℃時(shí)，通過控制主板對溫度探頭a、溫度探頭b、溫度探頭c、溫度探頭d、溫度探頭e、溫度探頭f共6個(gè)溫度進(jìn)行檢測、分析，具體動作情況如下：溫度探頭a檢測到的溫度設(shè)為Ta，溫度探頭b檢測到的溫度設(shè)為Tb，溫度探頭c檢測到的溫度設(shè)為Tc，溫度探頭d檢測到的溫度設(shè)為Td，溫度探頭e檢測到的溫度設(shè)為Te，溫度探頭f檢測到的溫度設(shè)為Tf。

（1）當(dāng)Tf-Te≥5且Tb-Ta≤3,此時(shí)流入到蒸發(fā)器組件的流量偏小，流入到經(jīng)濟(jì)器的流量過大，從而會降低產(chǎn)品的制熱量和能效?？刂浦靼甯鶕?jù)檢測到的 Ta、Tb、Tc、Td、Te、Tf，控制主板控制三通比例分析調(diào)節(jié)閥進(jìn)行比例調(diào)節(jié)，增加A-C的制冷劑流量，減少A-B的流量，直到達(dá)到3≤Tf-Te＜5、10＜Tb-Ta≤6、｜Tb-Td｜≤2的3個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)，三通比例分析調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)結(jié)束，產(chǎn)品維持此狀態(tài)運(yùn)行。

（2） 當(dāng) 3≤ Tf-Te＜ 5、3≤ Tb-Ta＜ 8、 ｜Tb-Td｜≤2時(shí),此時(shí)控制主板控制三通比例分析調(diào)節(jié)閥保持原開度，不進(jìn)行調(diào)節(jié)結(jié)束，產(chǎn)品維持此狀態(tài)運(yùn)行。

（3）當(dāng)Tf-Te＜3且8≤Tb-Ta時(shí),流入到蒸發(fā)器組件的流量偏大，流入到經(jīng)濟(jì)器的流量過小，容易出現(xiàn)蒸發(fā)器組件蒸發(fā)不了，壓縮機(jī)吸氣量過低，甚至還可以出現(xiàn)回液的現(xiàn)象，而且由于流入經(jīng)濟(jì)器的流量過小，壓縮機(jī)的補(bǔ)氣量也會降低，造成制冷劑的循環(huán)流量大幅降低，流入到系統(tǒng)中的潤滑油不能有效返回壓縮機(jī)，壓縮機(jī)因潤滑不良而形成批量損壞。制冷劑循環(huán)流量降低時(shí)，制熱量也會大幅下降?？刂浦靼甯鶕?jù)檢測到的Ta、Tb、Tc、Td、Te、Tf，控制三通比例分析調(diào)節(jié)閥進(jìn)行比例調(diào)節(jié)，增加A-C的制冷劑流量，減少A-B的流量，直到達(dá)到3≤Tf-Te＜5、10＜Tb-Ta≤6、｜Tb-Td｜≤2的3個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)，三通比例分析調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)結(jié)束，產(chǎn)品維持此狀態(tài)運(yùn)行。

（4）當(dāng)Tf-Te＜3且Tb-Ta＜3時(shí),此時(shí)參與循環(huán)的制冷劑流量都超過系統(tǒng)需求的流量，此時(shí)三通比例分析調(diào)節(jié)閥會自動關(guān)閉總進(jìn)口的開度，降低制冷劑的總循環(huán)流量，滿足主輔回路的流量需求。

（5）除霜時(shí)，控制主板控制三通比例分析調(diào)節(jié)節(jié)流閥A-C保持直通，B完全關(guān)閉，保證產(chǎn)品的除霜效果。

（6）除霜結(jié)束后，機(jī)組轉(zhuǎn)入正常制熱運(yùn)行，環(huán)境溫度≥5℃時(shí)，除霜結(jié)束后3min內(nèi)，控制主板控制三通比例分析調(diào)節(jié)節(jié)流閥A-C保持直通，B完全關(guān)閉。3min后再按檢測的溫度進(jìn)行比例分析調(diào)節(jié)；-5≤環(huán)境溫度＜5℃時(shí)，除霜結(jié)束后5min內(nèi)，控制主板控制三通比例分析調(diào)節(jié)節(jié)流閥A-C保持直通，B完全關(guān)閉。3min后再按檢測的溫度進(jìn)行比例分析調(diào)節(jié)；環(huán)境溫度＜-5℃時(shí)，除霜結(jié)束后7min內(nèi)，控制主板控制三通比例分析調(diào)節(jié)節(jié)流閥A-C保持直通，B完全關(guān)閉。3min后再按檢測的溫度進(jìn)行比例分析調(diào)節(jié)。

4 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

（1）創(chuàng)新出的三通比例分析調(diào)節(jié)閥具有的特性：①結(jié)構(gòu)為一進(jìn)兩出結(jié)構(gòu)裝置，不同于空調(diào)中的電子膨脹閥，只有一個(gè)出口。②能夠自動調(diào)節(jié)節(jié)流深度，調(diào)節(jié)范圍比熱力膨脹閥更穩(wěn)定，調(diào)節(jié)范圍更廣，同時(shí)現(xiàn)在的熱力膨脹閥主要是針對空調(diào)工況而設(shè)計(jì)，不適應(yīng)熱泵熱水機(jī)全年的運(yùn)行工況的需求，通過創(chuàng)新出的三通比例分析調(diào)節(jié)閥，更能適應(yīng)熱泵熱水機(jī)的過冷和過熱度的需求。③根據(jù)控制主板檢測的各個(gè)溫度參數(shù)，通過三通比例分析調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)，可以合理分配主輔回路的制冷劑循環(huán)量，調(diào)節(jié)后的主輔回路的制冷劑更符合蒸發(fā)和經(jīng)濟(jì)器的要求。

（2）創(chuàng)新的三通比例分析調(diào)節(jié)閥的動態(tài)流量控制法，通過對環(huán)境溫度、進(jìn)水溫度、進(jìn)出經(jīng)濟(jì)器的四路溫度、進(jìn)出蒸發(fā)器溫度進(jìn)行全面檢測和分析，進(jìn)行非線性控制，得出合理的主輔回路的制冷劑流量。

（3）創(chuàng)新出的超低溫?zé)岜脽崴畽C(jī)在開停、除霜、除霜轉(zhuǎn)換為正常制熱水的幾種狀態(tài)下，三通比例分析調(diào)節(jié)閥的控制方法，保證產(chǎn)品在上述特殊階段，機(jī)組能穩(wěn)定高效運(yùn)行。