一种燃气热泵装置、其控制方法及空调系统与流程

1.本发明涉及空调技术领域，具体涉及一种燃气热泵装置、其控制方法及空调系统。


背景技术：

2.燃气热泵是利用燃气发动机驱动压缩机运转，进行制冷和制热的空调系统。发动机是燃气热泵机组核心部件，发动机在运行时会产生大量热量，因此需要通过冷却水进行降温。但是发动机温度不宜过高也不宜过低，将发动机温度控制在合理范围内是保证发动机可靠高效运行的关键。
3.目前常见的燃气热泵产品上，给发动机降温的散热器都是设置在空调冷凝器内侧且并排放置，空调冷凝器与发动机散热器共用一个风机。这样做的好处是，散热器的热量不会影响空调冷凝器放热。坏处是冷凝器的热量会对散热器的散热效果有负面影响。当冷却水温度过高而风机转速已经最大时，只能通过降低发动机转速来防止水温进一步升高。此时空调效果必然会受到影响。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种燃气热泵装置、其控制方法及空调系统，以解决现有技术中风机转速最大、且发动机冷却水温过高时需要降低发动机转速的问题。
5.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：第一方面，本技术公开了一种燃气热泵装置，包括散热器、蒸发器、冷凝器以及用于带动压缩机工作的发动机，所述蒸发器和压缩机相连接，所述散热器通过管路和发动机相连通；所述冷凝器包括从上到下依次设置的上冷凝器和下冷凝器，所述上冷凝器的一端和下冷凝器的一端均和所述蒸发器相连接，所述上冷凝器的另一端和下冷凝器的另一端均和压缩机相连接，所述下冷凝器和所述压缩机之间设有膨胀阀；所述散热器垂直设置在所述上冷凝器和下冷凝器之间。
6.进一步地，所述上冷凝器和下冷凝器位于同一直线上，且上冷凝器和下冷凝器的容量相同。
7.进一步地，所述散热器位于上冷凝器和下冷凝器的连接处。
8.进一步地，所述发动机和压缩机之间通过皮带传动。
9.进一步地，所述蒸发器和上冷凝器及下冷凝器之间还设有节流装置。
10.进一步地，所述蒸发器和发动机之间的管路上还设有冷却水泵。
11.进一步地，所述膨胀阀为电子膨胀阀。
12.进一步地，还包括控制器和监测装置，所述监测装置用于监测发动机的温度和冷凝器的压力；所述控制器用于当发动机的温度高于设定阈值及冷凝器的压力低于设定阈值时，控制膨胀阀的开度减小。
13.第二方面，基于第一方面的燃气热泵装置，本技术还公开了一种燃气热泵装置的控制方法，包括：监测发动机的温度和冷凝器的压力；响应于发动机的温度高于设定阈值及冷凝器的压力低于设定阈值时，控制膨胀阀的开度减小。
14.第三方面，公开了一种空调系统，包括第一方面的燃气热泵装置。
15.根据上述技术方案，本发明的实施例至少具有以下效果：1、本技术设计的装置，通过散热器和冷凝器垂直设置，且将散热器设置在上冷凝器和下冷凝器之间，当风机转速最大、且发动机冷却水温过高时，可采取关小膨胀阀的方案，此时进入至下冷凝器的制冷剂的量减少，相应的通过下冷凝器进入至散热器的空气的温度会随之降低，提高了散热器的换热效果，保证了对发动机冷却水的降温效果，因此无需通过降低发动机转速来降低发动机自身温度；2、当发动机水温过高而冷凝压力过低时，通过关小膨胀阀的开度，使进入下冷凝器的制冷剂流量减小，使下冷凝器的出口空气温度即散热器的进口空气温度下降，既提高了散热器的散热效果即降低了发动机的冷却水温度，又提高了空调系统的冷凝温度从而防止因冷凝温度过低导致的压缩机回液风险且空调效果不受影响。
附图说明
16.图1为本发明具体实施方式装置的整体连接示意图；图2为本发明具体实施方式下冷凝器和上冷凝器及散热器的布置示意图；图3为本发明具体实施方式中冷凝器、散热器和风机的布置示意图。
17.其中：1、压缩机；2、下冷凝器；3、上冷凝器；4、膨胀阀；5、风机；6、节流装置；7、蒸发器；8、发动机；9、散热器；10、冷却水泵。
具体实施方式
18.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
19.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
20.实施例1如图1至图3所示，一种燃气热泵装置，包括散热器9、蒸发器7、冷凝器以及用于带动压缩机1工作的发动机8，蒸发器7和压缩机1相连接，散热器9通过管路和发动机8相连通；冷凝器包括从上到下依次设置的上冷凝器3和下冷凝器2，上冷凝器3的一端和下冷凝器2的一端均和蒸发器7相连接，上冷凝器3的另一端和下冷凝器2的另一端均和压缩机1相连接，下冷凝器2和压缩机1之间设有膨胀阀4；散热器9垂直设置在上冷凝器3和下冷凝器2之间。
21.本技术设计的装置，通过散热器和冷凝器垂直设置，且将散热器设置在上冷凝器
和下冷凝器之间，当风机转速最大、且发动机冷却水温过高时，可采取关小膨胀阀的方案，此时进入至下冷凝器的制冷剂的量减少，相应的通过下冷凝器进入至散热器的空气的温度会随之降低，提高了散热器的换热效果，保证了对发动机冷却水的降温效果，因此无需通过降低发动机转速来降低发动机自身温度。
22.在本技术的一个进一步地实施例中，限定了散热器9的具体设置位置。具体的，上冷凝器3和下冷凝器2设置在同一直线上，上冷凝器3和下冷凝器2大小高度等参数相同，以使上冷凝器3和下冷凝器4的容量相同。散热器9位于上冷凝器3和下冷凝器2的连接处，即散热器9垂直设置在上冷凝器3和下冷凝器2的连线处。
23.此设计，能够保证下冷凝器2的出口空气温度降低，保证进入至散热器9的空气的温度下降。
24.进一步地，上冷凝器3、下冷凝器2及散热器9的布置形式如图3所示，风机位于散热器9的上方。风机5工作，可对上冷凝器3、下冷凝器2及散热器9同时起作用。当下冷凝器2不工作时，进入至散热器9的空气的温度较低，以保证散热器9的散热效果。
25.当发动机水温过高而冷凝压力过低时，发动机8降温需要提高风机5的转速或降低发动机转速，而提高冷凝器的冷凝压力需要降低风机5的转速或提高发动机的转速。常装置无法解决此矛盾的问题，为了保证发动机的安全性，通常做法是降低发动机转速同时关小节流阀6的开度，这样就会导致空调的效果变差。
26.通过采用将散热器9垂直设置在上冷凝器3和下冷凝器2的连线处的设计，在使用时，通过关小膨胀阀4的开度，使进入下冷凝器2的制冷剂流量减小，使下冷凝器2的出口空气温度即散热器9的进口空气温度下降，既提高了散热器9的散热效果即降低了发动机8的冷却水温度，又提高了空调系统的冷凝温度从而防止因冷凝温度过低导致的压缩机回液风险且空调效果不受影响。当膨胀阀4关小时，进入下冷凝器的制冷剂减少，相当于冷凝器面积减小，冷凝压力和冷凝温度就会升高。
27.值得说明的是，本技术上述的方案设计，仅通过关小膨胀阀的开度，即可解决常规装置无法解决的矛盾（当发动机水温过高而冷凝压力过低时，需降低发动机的转速），通过该设计保证了空调的效果不会变差。
28.在一些进一步地实施例中，本技术还设计有控制器和监测装置，监测装置包括用于监测发动机温度的温度传感器和用于监测冷凝器压力的压力传感器，温度传感器和压力传感器均和控制器电性连接，将监测的结果传递至控制器。控制器根据实时获取的发动机温度及冷凝器压力进行控制膨胀阀4的开度。
29.进一步地，膨胀阀开度根据发动机水温和冷凝器压力决定。举例：设定发动机水温目标值为90℃，冷凝器压力目标值为20bar，当发动机水温＞90℃和/或冷凝器压力＜20bar时，膨胀阀4每分钟关小20步，最小60步；当发动机水温＜85℃和/或冷凝器压力＞25bar时，膨胀阀4每分钟开大20步，最大480步。
30.为了便于控制膨胀阀4，膨胀阀选用电子膨胀阀。此设计，可通过接收控制器的信号直接进行阀体开度的调节，以快速高效的进行调节。
31.在一些实施例中，发动机8和压缩机1之间通过皮带传动连接。工作时，发动机8转动通过皮带带动压缩机1工作。
32.在一些实施例中，蒸发器7和上冷凝器3及下冷凝器2之间还设有节流装置6，节流
装置6的设计，可实现对进入蒸发器7中的流体进行流量的调节。
33.在一些实施例中，蒸发器7和发动机8之间的管路上还设有冷却水泵10。冷却水泵10可保证冷却水在蒸发器7和发动机8之间循环。
34.实施例2基于实施例1的燃气热泵装置，本实施例还提供了一种控制方法，该方法包括如下步骤：监测发动机8的温度和冷凝器的压力；响应于发动机8的温度高于设定阈值及冷凝器的压力低于设定阈值时，控制膨胀阀的开度减小。
35.通过该控制既提高了散热器9的散热效果即降低了发动机8的冷却水温度，又提高了空调系统的冷凝温度从而防止因冷凝温度过低导致的压缩机回液风险且空调效果不受影响。
36.实施例3本技术还公开了一种空调系统，该空调系统包括实施例1中的燃气热泵装置。该空调系统具有实施例1中燃气热泵装置具有的优点。
37.由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。