專利名稱：變?nèi)莘e式智能熱泵的制作方法
變?nèi)莘e式智能熱泵本發(fā)明屬于熱泵行業(yè)領(lǐng)域，涉及一種能提高熱泵不同季節(jié)下能效比的變?nèi)莘e式智 能熱泵結(jié)構(gòu)及其控制器。
背景技術(shù)：
提高熱泵系統(tǒng)的能效比是提高熱泵效率、普及熱泵使用的關(guān)鍵技術(shù)。在制冷劑技 術(shù)發(fā)展趨于成熟的今天，熱泵的零部件性能優(yōu)化及結(jié)構(gòu)優(yōu)化是提高熱泵能效比的關(guān)鍵，也 是提高熱泵實(shí)用性和普及性的基礎(chǔ)。高效節(jié)能的熱泵將在民用及工業(yè)場(chǎng)合得到更廣泛的使用。然而，雖然空氣源熱泵以其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)成為熱泵諸多型式中應(yīng)用最為廣泛的一種， 但是它的應(yīng)用卻大大受到氣候條件的約束。隨著室外氣溫的上升或下降，室內(nèi)熱量需求會(huì) 發(fā)生變化，此時(shí)傳統(tǒng)空氣源熱泵將會(huì)產(chǎn)生下列問(wèn)題。(1)隨著室外氣溫的降低，低溫側(cè)熱源的制冷劑蒸發(fā)效率降低，機(jī)組吸氣量迅速下 降，熱泵系統(tǒng)的制熱量減少。如果不增大壓縮機(jī)的壓縮比，就不能滿足室內(nèi)最大采暖熱負(fù) 荷。為了滿足室內(nèi)熱量需求，需增大壓縮機(jī)的壓縮比。壓縮機(jī)壓縮比的不斷增加會(huì)導(dǎo)致壓 縮機(jī)的排氣溫度迅速升高。長(zhǎng)時(shí)間工作在熱源溫度較低的工況下，壓縮機(jī)會(huì)因防止過(guò)熱而 自動(dòng)停機(jī)保護(hù)，這使得熱泵只能在一定的熱源溫度以上正常工作。由于壓縮機(jī)壓力比的增 大，系統(tǒng)的能效比(COP)急劇下降。(2)如果熱泵只為低溫情況下設(shè)計(jì)，那么在熱源溫度較高時(shí)，熱泵的制熱量會(huì)所需 熱負(fù)荷。若此時(shí)通過(guò)控制循環(huán)的啟閉來(lái)減少制熱量，會(huì)降低系統(tǒng)性能。同時(shí)，考慮到熱泵管道的容積及制冷劑容積熱容的大小可以直接影響空氣源熱泵 的能效比，為解決空氣源熱泵低溫適應(yīng)性問(wèn)題，本發(fā)明提出變?nèi)莘e式智能熱泵結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu) 可以適應(yīng)不同環(huán)境溫度下的熱泵運(yùn)行，盡可能提高系統(tǒng)能效比和性能，極大促進(jìn)熱泵的推 廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、能夠針對(duì)空氣源熱泵不同季節(jié)下 能效比較低的問(wèn)題，有效提高能效比的新型智能熱泵結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的技術(shù)方案是新型智能熱泵結(jié)構(gòu)在現(xiàn)有熱泵基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了 一個(gè)結(jié)構(gòu)，采用在壓縮機(jī)吸氣側(cè)管道上增加往復(fù)缸進(jìn)行熱泵系統(tǒng)制冷劑循環(huán)系統(tǒng)容積的調(diào) 節(jié)，并用步進(jìn)電機(jī)對(duì)往復(fù)缸的活塞桿進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，其中活塞桿的位移量由控制器根據(jù)熱源溫 度及壓縮機(jī)吸氣壓力進(jìn)行自動(dòng)控制。變?nèi)莘e式智能熱泵結(jié)構(gòu)包括放熱換熱器1、儲(chǔ)液罐2、壓縮機(jī)3、膨脹閥4、往復(fù)缸 5、吸熱換熱器6(參見(jiàn)圖1)。吸收了熱量后的低溫低壓液態(tài)制冷劑發(fā)生相變，成為低溫低壓 氣態(tài)制冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)3，經(jīng)壓縮變成高溫高壓的制冷劑，隨后高溫高壓制冷劑進(jìn)入放熱換 熱器1，釋放熱量，等壓降溫，變成液態(tài)，經(jīng)制冷劑儲(chǔ)液罐2，進(jìn)入膨脹閥4，并在膨脹閥中，高 壓制冷劑等溫膨脹，釋放能量，隨后制冷劑流入吸熱換熱器6，吸收熱量，等壓升溫，體積膨脹，變成氣態(tài)低壓制冷劑，然后再次進(jìn)入壓縮機(jī)3，完成循環(huán)，重復(fù)以上過(guò)程，即可實(shí)現(xiàn)熱量 的轉(zhuǎn)移來(lái)完成制熱過(guò)程。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是針對(duì)空氣源熱不同泵季節(jié)下能效比較低的特點(diǎn)，提出了一種機(jī) 構(gòu)來(lái)有效地對(duì)熱泵循環(huán)系統(tǒng)中的制冷劑狀態(tài)及壓縮機(jī)壓縮比進(jìn)行直接調(diào)節(jié)，從而大幅減少 壓縮機(jī)電機(jī)耗電，提高熱泵的季節(jié)適應(yīng)能力。


圖1是本發(fā)明容積可調(diào)式智能熱泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。1-放熱換熱器；2-儲(chǔ)液罐；3-壓縮機(jī)；4-膨脹閥；5-往復(fù)缸；6_吸熱換熱器。
具體實(shí)施例方式該容積可調(diào)式結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)主要體現(xiàn)在壓縮機(jī)吸氣側(cè)管路上加入往復(fù)缸，并通過(guò)步 進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)缸的活塞，來(lái)進(jìn)行制冷劑循環(huán)系統(tǒng)容積的調(diào)節(jié)?？刂破鞑杉療嵩礈囟燃皦?縮機(jī)吸氣壓力，計(jì)算最優(yōu)的容積值并控制往復(fù)缸運(yùn)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種可對(duì)熱泵內(nèi)制冷劑循環(huán)系統(tǒng)容積進(jìn)行調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)，其特征在于在制冷劑循環(huán) 系統(tǒng)管道上接入往復(fù)缸，并根據(jù)熱源溫度及壓縮機(jī)吸氣壓力自動(dòng)控制往復(fù)缸的活塞位置， 實(shí)現(xiàn)整個(gè)熱泵循環(huán)系統(tǒng)的容積調(diào)節(jié)，從而改變壓縮機(jī)吸氣壓力、制冷劑工作壓力及沸點(diǎn)等。
2.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述結(jié)構(gòu)下的容積調(diào)節(jié)的一種可以根據(jù)變化的熱源溫度及壓縮機(jī) 吸氣壓力進(jìn)行容積自動(dòng)控制的控制器，其特征在于對(duì)熱源溫度及壓縮機(jī)吸氣壓力進(jìn)行采 集，以壓縮比最小化及制冷劑沸點(diǎn)最適化來(lái)計(jì)算當(dāng)前工況下的最佳匹配容積，并控制往復(fù) 缸的活塞桿行程，實(shí)現(xiàn)熱泵的智能控制。
全文摘要
本發(fā)明屬于熱泵行業(yè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了一種能適應(yīng)不同季節(jié)環(huán)境溫度、可提高熱泵能效比的新結(jié)構(gòu)。發(fā)明內(nèi)容主要涉及通過(guò)設(shè)計(jì)一種根據(jù)熱源溫度及壓縮機(jī)吸氣壓力來(lái)改變熱泵中制冷劑循環(huán)系統(tǒng)容積的結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)不同工作環(huán)境下最優(yōu)能效比的智能調(diào)節(jié)方法。本發(fā)明提出的變?nèi)莘e式智能熱泵與傳統(tǒng)的熱泵改進(jìn)技術(shù)不同。本結(jié)構(gòu)可根據(jù)熱源溫度及壓縮機(jī)吸氣壓力來(lái)對(duì)熱泵中制冷劑循環(huán)系統(tǒng)容積進(jìn)行自動(dòng)控制調(diào)節(jié)，選擇當(dāng)前工況下的最佳匹配容積，提高熱泵的能效比。該結(jié)構(gòu)可以從根本上解決熱泵系統(tǒng)季節(jié)性差的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了熱泵季節(jié)能效比的大幅度提高。本智能熱泵機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便，易于實(shí)現(xiàn)，且成本低、壽命長(zhǎng)，維護(hù)費(fèi)用低，能有效提高熱泵季節(jié)能效比，適于家庭使用，該發(fā)明能有力的推動(dòng)家庭用熱泵技術(shù)的進(jìn)步，促進(jìn)高效節(jié)能熱泵的大范圍推廣。
文檔編號(hào)F25B30/02GK102072591SQ20111000982
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月18日
發(fā)明者王佳, 蔡茂林 申請(qǐng)人:蔡茂林