[发明专利]一种二氧化碳热泵系统及其控制方法

权利要求书

1.一种二氧化碳热泵系统，包括相连接构成回路的压缩机、气体冷却器、电子膨胀阀、蒸发器、气液分离器、回热器、三通阀，所述回路中的制冷剂为二氧化碳，所述气体冷却器中设置有与所述二氧化碳换热的水循环回路，所述水循环回路设置在进水口与出水口之间，其特征在于：还包括温度感应装置。

2.根据权利要求1所述的二氧化碳热泵系统，其特征在于：还包括编程控制器，所述编程控制器与所述温度感应装置相连接并用于控制所述二氧化碳热泵系统运行，所述温度感应装置包括检测环境温度的环温传感器、设置在所述气体冷却器中检测其出口温度的第一传感器、设置在所述进水口并检测其进水温度的第二温度传感器、设置在所述出水口并检测其实际出水温度的第三温度传感器。

3.一种如权利要求1或2中任一项所述的二氧化碳热泵系统的控制方法，其特征在于：根据用户设定的目标出水温度To和采集的当前环境温度T，利用Tc=f(To, T)计算出理论上进水温度与气体冷却器出口的温差Tc；采集气体冷却器出口的实际温度T1和进水温度Ti，计算T1和Ti的温差Tr，根据Tr与Tc的大小关系，利用PID控制方法，调节膨胀阀开度或水流量，最终达到目标出水温度To，其中，Tc=f(To, T)是关于目标出水温度To和环境温度T的函数。

4.根据权利要求3中所述的二氧化碳热泵系统的控制方法，其特征在于：设定第三温度传感器检测出的实际出水温度Tg与目标出水温度To之间的温差为a，|Tg-To|≤a即认为是达到目标出水温度，a为用户设定。

5.根据权利要求3中所述的二氧化碳热泵系统的控制方法，其特征在于：膨胀阀开度EXP 范围为0%-100%，设定系统控制的膨胀阀最低值为EXP(min)，最大值为EXP(max)。

6.根据权利要求3中所述的二氧化碳热泵系统的控制方法，其特征在于：当Tr<Tc时, 利用PID控制算法，控制调大膨胀阀开度EXP，至系统实际出水温度Tg到达用户设定的目标出水温度To；如果膨胀阀开度EXP到达设定的最大值EXP(max)，而实际出水温度Tg仍未到达用户设定的目标出水温度To，则通过调节水流量，循环上述步骤，最终达到目标出水温度To。

7.根据权利要求3中所述的二氧化碳热泵系统的控制方法，其特征在于：当Tr≥Tc, 利用PID控制算法，调小膨胀阀开度EXP，至系统实际出水温度到达用户设定的出水温度To；如果膨胀阀开度EXP到达设定的最小值EXP(min)，而实际出水温度Tg仍未到达用户设定的目标出水温度，则通过调节水流量，循环上述步骤，最终达到目标出水温度To。

8.根据权利要求3中所述的二氧化碳热泵系统的控制方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤1、二氧化碳热泵系统启动以后，用户设置目标出水温度To；第三温度传感器采集实际出水温度Tg；

步骤2、计算实际出水温度Tg与用户设置的目标出水温度To之间温差，如果|Tg-To|≤a，则回到步骤1, 反之则进入步骤3；

步骤3、采集环境温度T、气体冷却器出口温度T1和进水温度Ti，根据f(To, T)计算出理论上进水温度与气体冷却器出口温度的目标温差Tc，同时计算出实际温差Tr, Tr=T1-Ti，分为以下三种情况：

（1）如果Tr=Tc，则回到步骤2进行判别；

（2）如果Tr<Tc，则调大膨胀阀，并检测膨胀阀开度是否达到设定最大限值EXP(max)：

①如果没有达到最大限值EXP(max)，则检测实际温差Tr与目标温差Tc，如果：

a、Tr=Tc，则检测|Tg-To|是否小于等于a，是，则回到步骤1；否，则调节水流量后，重新回到步骤1；

b、Tr≠Tc，则重新回到步骤1；

②如果达到最大限值EXP(max)，则调节水流量，回到步骤1；

（3）如果Tr>Tc, 则调小膨胀阀，并检测膨胀阀开度是否达到设定最小限值EXP(min)：

①如果没有达到最小限值EXP(min)，则检测实际温差Tr与目标温差Tc，如果：

a、Tr=Tc，则检测|Tg-To|是否小于等于a，是，则回到步骤1；否，则调节水流量后，重新回到步骤1；

b、Tr≠Tc，则重新回到步骤1；

②如果达到最小限值EXP(min)，则调节水流量，回到步骤1。