一种用于暖气片采暖的热泵机组及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及采用热栗的热水集中供暖系统及其控制方法，尤其涉及一种为暖气片采暖提供热水的热栗机组和该热栗机组的控制方法。
【背景技术】
[0002]我国北方空气质量下降、雾霾频发、采暖成本高等诸多综合因素，使首都北京、天津、河北等地痛下决心，大力推行“煤改电”政策，斥百亿元对传统小煤炉采暖实施电力配套改造工程。北方采暖多以暖气片为主，采用热栗为暖气片供暖是一种重要的煤改电技术方案。中国发明专利“热栗式热水暖气装置”(中国发明专利号:ZL03123266.3，授权公告号:CN1233956C)公开了一种热栗式热水暖气装置，地板暖气片和热水供给装置的热水配管连接容易，且不需要为防止冻结而使循环栗强制运转。该热栗式热水暖气装置包括热栗式室外机、地板暖气片、用制冷剂配管和室外机连接并用热水配管和地板暖气片连接的热水供给装置。所述热水供给装置上设有:使制冷剂和水进行热交换的加热用制冷剂对水换热器；配设在热水配管中的循环栗；用于通过制冷剂配管和室外机连接的制冷剂用阀，用于通过热水配管和地板暖气片连接的热水用阀，以可通信的方式与遥控器连接的控制装置，以及用于与该控制装置连接并和室外机可通信地连接的通信线连接用端子。该发明虽然提供了利用热栗为暖气片供暖的技术方案，可以用于现有暖气片采暖系统的改造，但是，由于暖气片采暖在初始加热时采暖温度需要65度，而现有的热栗热水机加热的温度为55度，暖气片在55度左右水温时比65度时散热性能降低到60 %左右，这样采暖效果就会大幅下降，室内达到设定的温度时间会很长。而且随着室内温度的不断上升，当室内温度达到设定的舒适温度时，此时因为墙体保温效果较好，散热量较小，如果还应用55度水温进行加热，则室内温度会上升至超过室温设定值，达不到舒适的温度要求，这时客户人为地打开窗户进行引新风降温降低室内温度，从而损失大量的热能，运行费用也会大幅增加。在室内温度接近设定的温度时，还一直制取55度的热水供给暖气片，压缩机耗能会大量增加，同时管道散热也会增加很多。
[0003]通过PCT申请途径进入中国中国的发明专利申请“热栗系统”(中国发明专利申请号:201080012689.X，公开号:CN102348942A)公开了一种能在通过二次制冷剂进行的热负载处理中使循环效率提高的热栗系统。供二氧化碳制冷剂循环的热栗回路具有低级侧压缩机、高级侧压缩机、膨胀阀以及蒸发器；供作为二次制冷剂的水循环的制热回路具有暖气片；供作为制热用热介质的水循环的制热回路具有彼此并联的中压侧分岔流路和高压侧分岔流路；控制部操作制热混合阀，以使中压侧分岔流路中在中压水热交换器中被加热的二次制冷剂的温度与高压侧分岔流路中在第二高压水热交换器中被加热的二次制冷剂的温度相同。该发明的制热装置能够在由二次制冷剂进行的热负载的处理中使循环效率提高，适用于采用具有多级压缩式压缩元件的热栗回路来处理热负载的热栗系统。该发明的技术方案虽然能够提供满足暖气片采暖初期所需的高温热水，但是，该技术方案也没有解决暖气片采暖在不同室温状态对热水温度要求不同的技术问题，而且具有多级压缩式压缩元件的热栗回路来处理热负载的热栗系统需要使用多种制冷剂，其系统结构复杂，造价昂贵，将导致煤改电的改造成本急剧升高。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是要提供一种用于暖气片采暖的热栗机组，仅使用单级压缩和普通的环保型制冷剂，就可以解决暖气片采暖在不同室温状态对热水温度要求不同的技术问题，既能够满足在室内温度较低时快速升温的需求，又能够在室内温度接近室温设定值时降低水温保持室温恒定，达到节能降耗的目的。
[0005]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:
[0006]—种用于暖气片采暖的热栗机组，包括补气增焓压缩机组，用于从外部热源获取热能；暖气片，用于室内采暖供热；以及控制装置，用于控制热栗机组的运行；其特征在于:
[0007]所述的用于暖气片采暖的热栗机组还包括高温储热器和中温容积器；所述的高温储热器为内置强化紊流盘管的高温水箱，用于吸收制冷剂的显热制取高温热水；所述的中温容积器为内置螺旋换热器的中温水箱，用于吸收制冷剂的潜热制取中温热水；
[0008]压缩机的排气口，依次通过四通阀，高温储热器的强化紊流盘管，中温容积器的螺旋换热器，连接到经济器，通过经济器后分为两路，其中，一路通过主热力膨胀阀，翅片换热器，四通阀和气液分离器，连接到压缩机的进气口，另一路通过补气膨胀阀回到经济器，再从经济器连接到压缩机的中间补气腔，构成补气增焓压缩机组的制冷剂循环回路；
[0009]所述高温储热器的底部设有进水口 e，顶部设有出水口 f ;所述的中温容积器设有4个水路进出口，其中，进水口 a直接连通到螺旋换热器的水路入口；出水口 b为螺旋换热器的水路出口，开放在中温容积器的水箱内部，经螺旋换热器加热后的水从出水口 b流出，直接进入中温容积器的底部；出水口 c和出水口 d置于中温容积器的水箱顶部；
[0010]所述暖气片的出水口通过水栗连接到中温容积器的进水口 a，中温容积器的出水口 c连接到三通恒温阀的进水口 B，中温容积器的出水口 d连接高温储热器的进水口 e，高温储热器的出水口 f连接到三通恒温阀的进水口 A ;三通恒温阀的出水口 C连接到暖气片的进水口，构成暖气片采暖水循环回路；
[0011]在高温储热器的出水口 f和暖气片出水口之间设有热水旁通电磁阀；当热水旁通电磁阀处于打开状态时，高温储热器的出水口 f通过热水旁通电磁阀连接到中温容积器的进水口 a，中温容积器的出水口 d连接到高温储热器的进水口 e，形成内循环高温水加热循环回路；
[0012]所述的控制装置通过控制热栗机组的制冷系统动作流程和热水系统动作流程，实现变温采暖水温控制；
[0013]所述的制冷系统动作流程如下:
[0014]压缩机排出的高温高压气体制冷剂，通过四通阀进入高温储热器中的强化紊流盘管，向高温储热器释放制冷剂的显热，在高温储热器中产生75-80°C的高温热水；
[0015]释放显热后的制冷剂到达中温容积器中的螺旋换热器，通过螺旋换热器释放潜热，将中温容积器中的水加热到由控制装置动态设定的温度；
[0016]从中温容积器出来的中温中压液态制冷剂，到达经济器进行过冷；过冷后的液态制冷剂分成两路，一路到达主热力膨胀阀进行节流降压，另一路到补气膨胀阀；经过主热力膨胀阀节流降压的制冷剂到达翅片式换热器，从空气中吸收热量后变为气态制冷剂，再通过四通阀到达汽液分离器，分离出气态制冷剂后回到压缩机；通过补气膨胀阀的制冷剂回到经济器，吸收热量汽化后回到压缩机的中间补气腔；
[0017]所述的热水系统动作流程包括采暖流程和内循环加热流程:
[0018]采暖流程:三通恒温阀根据出水口 C的出口水温与动态设定的控温设定值的比较结果，调节A-C和B-C的流通量，将从高温储热器的出水口 f和中温容积器的出水口 c送出的热水，混合输送到暖气片中；水栗抽取暖气片中的水，送入中温容积器的进水口 a进行初加热；经初加热后的水经由出水口 b流出，到达中温容积器的底部并在中温容积器的出水口分流，一路通过中温容积器的出水口 c送到三通阀恒温阀的进水口 B，另一路通过中温容积器的出水口 d送到高温储热器的进水口 e ;通过高温储热器再次加热后，经再次加热的高温热水由高温储热器的出水口 f送到三通恒温阀的进水口 A，形成热水采暖循环；
[0019]内循环加热流程:当中温水水温达到动态设定的控温设定值时，若高温水水温还没有达到75°C，则打开暖气片管路上的热水旁通电磁阀，将三通恒温阀和暖气片旁路；高温储热器的出水口 f的水通过热水旁通电磁阀被水栗抽取，送入中温容积器的进水口 a进行初加热；经初加热后的水经由出水口 b，流出到中温容积器的底部，再通过中温容积器的出水口 d送到高温储热器的进水口 e ;通过高温储热器再次加热后，再从高温储热器的出水口 f回到热水旁通电磁阀，形成高温水加热内循环。
[0020]本发明的用于暖气片采暖的热栗机组的一种较佳的技术方案，其特征在于在所述的强化紊流盘管的制冷剂管路入口和出口，并联连接有旁路电磁阀；当高温储热器中的水温达到80°C时，打开高温储热器的旁路电磁阀，停止对高温储热器的加热；压缩机排出的高温高压气体制冷剂，通过四通阀和旁路电磁阀，直接送到中温容积器中的螺