专利名称：一种提高部分负荷性能的风冷热泵冷/热水机组及其控制方法
技术领域：
本发明涉及空调制冷技术领域，具体地说是一种提高部分负荷性能的定速风冷热泵冷/热水机组及其控制方法。
背景技术：
随着我国经济的快速发展，空调的使用日趋广泛，在各种类型的空调系统中，风冷热泵冷/热水机组以其适用范围广、安装使用方便等特点，所占比重越来越大。冷/热水机组的全年运行能耗与冷/热水机组的性能有关，而冷/热水机组的性能主要包括全负荷性能和部分负荷性能。由于空调系统的冷负荷总是随室外气象参数扰动·和室内状态的改变而变化的，在供冷(供热)期间空调系统在部分负荷下运行的时间较多，所以冷/热水机组的实际运行过程中大部分时间都是处于部分负荷运行状态，因此冷/热水机组部分负荷时的性能对其运行能耗的影响更大。在规定的名义工况条件下，冷/热水机组的制冷量(制热量)与能耗之比称为冷/热水机组的能效比EER (性能系数C0P)，它是标志冷/热水机组能耗的重要指标。在上个世纪的八十年代，节能研究的重点一直集中在如何提高冷/热水机组的EER (COP)0但是，EER (COP)所表示的仅仅是名义工况条件下的能耗。传统的空调系统设计，随着系统负荷的减少，EER (COP)会大幅度的下降。事实上，系统负荷与冷/热水机组的制冷量(制热量)完全匹配的情况几乎是没有的。为此，必须考虑冷/热水机组在各种负荷下综合能耗。综合部分负荷性能系数IPLV是在25%、50%、75%部分负荷及满负荷情况下的EER或COP的加权平均值，它为衡量冷/热水机组的部分负荷特性提供了很好的依据。如上所述，现有的冷/热水机组由于没有考虑部分负荷性能，在实际使用中并不f倉泛。
发明内容
为克服现有冷/热水机组部分负荷性能的不足，本发明的目的在于提供一种提高部分负荷性能风冷热泵冷/热水机组。本发明解决技术问题采用如下技术方案一种提高部分负荷性能的风冷热泵冷/热水机组，包括水侧换热器、风侧换热器、制冷系统及控制系统，其结构特点在于，所述制冷系统由相互独立的第一制冷系统和第二制冷系统组成，第一制冷系统中并联有压缩机I和压缩机II ;第二制冷系统中并联有压缩机III和压缩机IV ;第一制冷系统对应的风侧换热器I由一对并联的换热器及独立风机I构成；第二制冷系统对应的风侧换热器II由一对并联的换热器及独立风机II构成。本发明结构特点还在于所述水侧换热器设有进水口和出水口，所述水侧换热器内还设有多个与水侧换热器轴向垂直的折流板，相邻的两个折流板分别对应固定在水侧换热器的上下两侧形成上下迂回的水流通道；所述水侧换热器内设有两组相对水流方向串联布置的氟路热交换管，每组热交换管在水侧换热器内迂回后，其氟路出口位于氟路进口的同侧。所述制冷系统包括气液分离器、一对并联的压缩机、四通阀和储液器，低压的气态的氟利昂经压缩机压缩为高温高压的液态氟利昂后经四通阀流入风侧换热器，在向外界散热的过程中，逐渐冷凝成高压液态氟利昂；经分流毛细管汇总后进入储液器，通过节流装置毛细管降压又变成低温低压的气液氟利昂混合物；气液混合的氟利昂进入水侧换热器，通过吸收水侧换热器中水的热量不断汽化，使水侧换热器中水的温度降低，氟利昂变成低压气体，重新进入压缩机。一种提高部分负荷性能的风冷热泵冷/热水机组的控制方法，该机组包括水侧换热器、风侧换热器、制冷系统及控制系统，其特点在于，所述制冷系统由相互独立的第一制冷系统和第二制冷系统组成，第一制冷系统中并联有压缩机I和压缩机II ;第二制冷系统中并联有压缩机III和压缩机IV ;第一制冷系统对应的风侧换热器I由一对并联的换热器及独立风机I构成；第二制冷系统对应的风侧换热器II由一对并联的换热器及独立风机II构 成；(I)当运行环境需要满负荷运行时，控制系统逐步完成水侧换热器的水泵开，风机I开，第一制冷系统压缩机I、压缩机II开；风机II开，第二制冷系统压缩机III、压缩机IV开；(2)当运行环境只需要75%负荷运行时，步骤(I)中任意一台压缩机卸载；(3)当运行环境只需要50%负荷运行时，步骤(I)中第一制冷系统和第二制冷系统分别卸载一台压缩机；(4)当运行环境只需要25%负荷运行时，步骤(I)中第一制冷系统或第二制冷系统中其中三台压缩机卸载，同时对应的完全卸载的一个制冷系统所对应的风机关闭；(5)当机组停止运行时，控制系统逐步完成第一制冷系统压缩机I、压缩机II卸载，风机I关，第二制冷系统压缩机III、压缩机IV关，风机II关；水侧换热器的水泵关。本发明优点有①水侧换热器的每个独立氟系统相对水流方向呈串联布置，通过折流板，水流交替、多次横向流过每个氟系统，每个氟系统的水流量都等于机组总的水流量；②每个氟系统的风侧换热器由两片换热器并联而成，公用一个独立的风系统，每个风机的启、停独立控制，对应的氟系统工作时，风机开，对应的氟系统不工作时，风机停；③采用并联压缩机组，每个压缩机可单独启、停；④机组的上/卸载按特定的程序进行。与已有技术相比，本发明的有益效果体现在I、本发明机组在成本不增加的前提下，综合部分负荷性能有很大提高，实际使用更节能。 2、本发明机组由几个较小的系统组成,起动电流小,对电网的冲击小。3、本发明机组压缩机可间歇、轮流工作，使用寿命长。4、本发明机组某一系统出现故障不影响其它系统的正常使用，维修及保养方便。5、在总功率不不变的前提下，本发明制冷系统的零部件可采用小规格型号，具有更大的成本优势。
图I为本发明机组系统构成图。图2为本发明风侧换热器结构示意图。图3为本发明水侧换热器结构示意图。图中标号I水侧换热器、11进水口、12出水口、13热交换管、14氟路出口、15氟路进口、16折流板、21压缩机I、22压缩机II、23风侧换热器I、23a第一左侧换热器、23b第二左侧换热器、24风机I、31压缩机IIK32压缩机IV、33风侧换热器II、34风机II、4气液分离器、5四通阀、6储液器、7分流毛细管、8节流装置毛细管、9隔板。
具体实施例方式以下通过具体实施方式
，并结合附图对本发明作进一步说明。
具体实施方式
，非限定实施例如下所述 实施例如图I所示，风冷热泵冷/热水机组包括水侧换热器I、风侧换热器、制冷系统及控制系统，制冷系统由相互独立的第一制冷系统和第二制冷系统组成，第一制冷系统中并联有压缩机I 21和压缩机II 22 ;第二制冷系统中并联有压缩机III 31和压缩机IV 32 ;第一制冷系统对应的风侧换热器I 23由一对并联的换热器及独立风机I 24构成；第二制冷系统对应的风侧换热器II 33由一对并联的换热器及独立风机II 34构成。如图3所示，水侧换热器I设有进水口 11和出水口 12，分别设置其左右两端上侧，水侧换热器内设有两组相对水流方向串联布置的氟路热交换管13，每组热交换管在水侧换热器内迂回后，其氟路出口 14和氟路进口 15设在水侧换热器的同侧，水侧换热器内还设有多个与水侧换热器轴向垂直的折流板16，相邻的两个折流板分别对应固定在水侧换热器的上下两侧形成上下迂回的水流通道，水流通过折流板形成的交错水流通道，多次横向流过每个制冷系统的热交换管，因而每个系统的水流量均等于机组总的水流量。当机组处于部分负荷时，比如50%，则只开一个制冷系统，而流过的水流量保持不变，相当于该系统正常匹配所需水流量的两倍。众所周知，提高水流量可有效提高水侧换热器的传热效率，因而提高制冷系统的能效比。如图2所示，风侧换热器共分四片，风侧换热器I 23由第一左侧换热器23a和第一右侧换热器23b并联组成，并共用一系统风机I 24 ;风侧换热器II 33由第二左侧换热器33a和第二右侧换热器33b并联组成，并共用风机II 34 ;两组风侧换热器之间用隔板9分隔形成两个独立的风系统。当第一制冷系统工作时只开风机I 24，第二制冷系统工作时只开风机II 34，从而可有效提高部分负荷时机组的性能。为进一步提高机组的部分负荷性能，每个制冷系统采用两个并联的小规格压缩机替代原先的一个大压缩机，每个小压缩机可单独启/停，这样，当部分负荷时只开一台压缩机，而相对于一台压缩机，风侧换热器和水侧换热器的面积相当于增大一倍，水流量和空气流量也相当于增大一倍，因而系统的部分负荷性能大幅提高。如图I所示，每个制冷系统主要包括气液分离器4、一对并联的压缩机、四通阀5、储液器6，低压的气态的氟利昂经压缩机压缩为高温高压的液态氟利昂后经四通阀5流入风侧换热器(即蒸发器)，在向外界散热的过程中，逐渐冷凝成高压液态氟利昂；经分流毛细管7汇总后进入储液器6，通过节流装置毛细管8降压又变成低温低压的气液氟利昂混合物；气液混合的氟利昂进入水侧换热器1，通过吸收水侧换热器中水的热量不断汽化，使水侧换热器中水的温度降低，氟利昂变成低压气体，重新进入压缩机。本发明风冷热泵冷/热水机组的控制方法为，(I)当运行环境需要满负荷运行时，控制系统逐步完成水侧换热器的水泵开，风机I开，第一制冷系统压缩机I、压缩机II开；风机II开，第二制冷系统压缩机III、压缩机IV开；(2)当运行环境只 需要75%负荷运行时，步骤(I)中任意一台压缩机卸载；(3)当运行环境只需要50%负荷运行时，步骤(I)中第一制冷系统和第二制冷系统分别卸载一台压缩机；(4)当运行环境只需要25%负荷运行时，步骤(I)中第一制冷系统或第二制冷系统中其中三台压缩机卸载，同时对应的完全卸载的一个制冷系统所对应的风机关闭；(5)当机组停止运行时，控制系统逐步完成第一制冷系统压缩机I、压缩机II卸载，风机I关，第二制冷系统压缩机III、压缩机IV关，风机II关；水侧换热器的水泵关。
权利要求
1.一种提高部分负荷性能的风冷热泵冷/热水机组，包括水侧换热器、风侧换热器、制冷系统及控制系统，其特征在于，所述制冷系统由相互独立的第一制冷系统和第二制冷系统组成，第一制冷系统中并联有压缩机I和压缩机II ;第二制冷系统中并联有压缩机III和压缩机IV ;第一制冷系统对应的风侧换热器I由一对并联的换热器及独立风机I构成;第二制冷系统对应的风侧换热器II由一对并联的换热器及独立风机II构成。
2.根据权利要求I所述的一种提高部分负荷性能的风冷热泵冷/热水机组，其特征在于，所述水侧换热器设有进水口和出水口，所述水侧换热器内还设有多个与水侧换热器轴向垂直的折流板，相邻的两个折流板分别对应固定在水侧换热器的上下两侧形成上下迂回的水流通道；所述水侧换热器内设有两组相对水流方向串联布置的氟路热交换管，每组热交换管在水侧换热器内迂回后，其氟路出口位于氟路进口的同侧。
3.根据权利要求I所述的一种提高部分负荷性能的风冷热泵冷/热水机组，其特征在于，所述制冷系统包括气液分离器、一对并联的压缩机、四通阀和储液器，低压的气态的氟利昂经压缩机压缩为高温高压的液态氟利昂后经四通阀流入风侧换热器，在向外界散热的过程中，逐渐冷凝成高压液态氟利昂；经分流毛细管汇总后进入储液器，通过节流装置毛细管降压又变成低温低压的气液氟利昂混合物；气液混合的氟利昂进入水侧换热器，通过吸收水侧换热器中水的热量不断汽化，使水侧换热器中水的温度降低，氟利昂变成低压气体，重新进入压缩机。
4.一种提高部分负荷性能的风冷热泵冷/热水机组的控制方法，该机组包括水侧换热器、风侧换热器、制冷系统及控制系统，其特征在于，所述制冷系统由相互独立的第一制冷系统和第二制冷系统组成，第一制冷系统中并联有压缩机I和压缩机II ;第二制冷系统中并联有压缩机III和压缩机IV ;第一制冷系统对应的风侧换热器I由一对并联的换热器及独立风机I构成；第二制冷系统对应的风侧换热器II由一对并联的换热器及独立风机II构成； (1)当运行环境需要满负荷运行时，控制系统逐步完成水侧换热器的水泵开，风机I开，第一制冷系统压缩机I、压缩机II开；风机II开，第二制冷系统压缩机III、压缩机IV开； (2)当运行环境只需要75%负荷运行时，步骤(I)中任意一台压缩机卸载； (3)当运行环境只需要50%负荷运行时，步骤(I)中第一制冷系统和第二制冷系统分别卸载一台压缩机； (4)当运行环境只需要25%负荷运行时，步骤(I)中第一制冷系统或第二制冷系统中其中三台压缩机卸载，同时对应的完全卸载的一个制冷系统所对应的风机关闭； (5)当机组停止运行时，控制系统逐步完成第一制冷系统压缩机I、压缩机II卸载，风机I关，第二制冷系统压缩机III、压缩机IV关，风机II关；水侧换热器的水泵关。
全文摘要
本发明公开了一种提高部分负荷性能的风冷热泵冷/热水机组及其控制方法，控制机组包括水侧换热器、风侧换热器、制冷系统及控制系统，其特征在于，所述制冷系统由相互独立的第一制冷系统和第二制冷系统组成，第一制冷系统中并联有压缩机Ⅰ和压缩机Ⅱ；第二制冷系统中并联有压缩机Ⅲ和压缩机Ⅳ；第一制冷系统对应的风侧换热器Ⅰ由一对并联的换热器及独立风机Ⅰ构成；第二制冷系统对应的风侧换热器Ⅱ由一对并联的换热器及独立风机Ⅱ构成。本发明每个制冷系统的风侧换热器由两片换热器并联而成，公用一个独立的风系统，每个风机的启、停独立控制，采用并联压缩机组，每个压缩机可单独启、停。本发明机组在成本不增加的前提下，综合部分负荷性能有很大提高，实际使用更节能。
文档编号F24F5/00GK102901168SQ20121037114
公开日2013年1月30日 申请日期2012年9月28日 优先权日2012年9月28日
发明者沈增友, 汪方, 张婷 申请人:中国扬子集团滁州扬子空调器有限公司