[发明专利]直膨式太阳能热泵系统压缩机回气温度控制装置及方法

权利要求书

1.一种直膨式太阳能热泵系统压缩机回气温度控制装置，其特征在于，包括：直膨式太阳能热泵单元和回气温度控制单元，所述回气温度控制单元连接在直膨式太阳能热泵单元上；

所述直膨式太阳能热泵单元包括太阳能集热蒸发器、压缩机、冷凝器、第一电子膨胀阀、第一控制器、第一温度传感器和第一压力变送器，所述太阳能集热蒸发器的出口与压缩机的吸气口连接，压缩机的排气口与冷凝器的一端连接，冷凝器的另一端与第一电子膨胀阀连接，第一电子膨胀阀的另一端与太阳能集热蒸发器的入口连接，形成太阳能热泵闭路循环；

所述第一压力变送器安装在太阳能集热蒸发器出口与压缩机吸气口之间，所述第一温度传感器固定在太阳能集热蒸发器出口与第一压力变送器之间，第一压力变送器与第一控制器连接，第一温度传感器与第一控制器连接，第一控制器还与第一电子膨胀阀连接；

所述回气温度控制单元包括第二电子膨胀阀、第二控制器、第二温度传感器和第二压力变送器，所述第二电子膨胀阀的一端连接在第一电子膨胀阀与冷凝器之间，第二电子膨胀阀的另一端连接在第一压力变送器与压缩机的吸气口之间，第二压力变送器安装在压缩机的吸气口前段，第二温度传感器固定在第二压力变送器附近，第二压力变送器与第二控制器连接，第二温度传感器与第二控制器连接，第二控制器还与第二电子膨胀阀连接。

2.根据权利要求1所述的直膨式太阳能热泵系统压缩机回气温度控制装置，其特征在于，所述压缩机允许的最大蒸发温度为T_cemax，所述压缩机允许的最大回气温度为T_crmax。

3.根据权利要求2所述的直膨式太阳能热泵系统压缩机回气温度控制装置，其特征在于，所述第一电子膨胀阀开度范围为Ψ₁～Ψ₂，第一电子膨胀阀开度到达最大开度Ψ₂时，节流后的制冷剂饱和温度等于所述压缩机允许的最大蒸发温度T_cemax。

4.根据权利要求3所述的直膨式太阳能热泵系统压缩机回气温度控制装置，其特征在于，所述第一电子膨胀阀初始化后以初始开度Ψ_初（Ψ₁<Ψ_初<Ψ₂）打开，所述第一电子膨胀阀目标过热度为ΔT_s。

5.根据权利要求2所述的直膨式太阳能热泵系统压缩机回气温度控制装置，其特征在于，所述第二电子膨胀阀开度范围为0～Ψ₂，当第二电子膨胀阀开度到达最大开度Ψ₂时，节流后的制冷剂饱和温度等于所述压缩机允许的最大蒸发温度T_cemax。

6.根据权利要求5所述的直膨式太阳能热泵系统压缩机回气温度控制装置，其特征在于，所述第二电子膨胀阀初始化后以初始开度Ψ=0打开, 所述第一电子膨胀阀目标过热度为ΔT_s。

7.根据权利要求1所述的直膨式太阳能热泵系统压缩机回气温度控制装置，其特征在于，所述第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀开度控制的检测周期为t时间，所述t=1mins。

8.一种直膨式太阳能热泵系统压缩机回气温度控制装置的控制方法，其特征在于，包括两种控制模式：

简单模式和保护模式

设第一温度传感器的温度为T₁，第一压力变送器检测到的蒸发压力P₁所对应的饱和温度为T_sp1：

一、简单模式

当太阳辐照强度适中时，第一电子膨胀阀的开度Ψ≤Ψ₂且T₁-T_sp1≤ΔT_s+0.5，此时第一电子膨胀阀正常工作，第二电子膨胀阀维持开度Ψ=0不变，第一电子膨胀阀单独工作时能同时控制直膨式太阳能热泵系统的蒸发温度T_e≤T_cemax，回气温度T_r≤T_crmax；

简单模式时的控制流程为：

第一，开启直膨式太阳能热泵系统，当第一电子膨胀阀的开度初始化完成，开度范围为Ψ₁-Ψ₂，第一电子膨胀阀以初始开度Ψ_初（Ψ₁<Ψ_初<Ψ₂）打开，第一温度传感器检测太阳能集热蒸发器出口处过热蒸汽的温度T₁，并将温度信号T₁通过数据线传送给第一控制器，第一压力变送器检测太阳能集热蒸发器出口过热蒸汽的压力P₁，并将压力信号P₁通过数据线传送给第一控制器，第一控制器将压力信号P₁转换成制冷剂对应的饱和温度值T_sp1，第一控制器将检测到的实际过热度ΔT₁= T₁-T_sp1与目标过热度ΔT_s进相比较并发出控制指令：

当ΔT₁= T₁-T_sp1<ΔT_s-0.5时，第一电子膨胀阀开度减小，

当ΔT₁= T₁-T_sp1>ΔT_s+0.5且第一电子膨胀阀开度Ψ<Ψ₂时，第一电子膨胀阀开度增大，

当ΔT_s-0.5≤ΔT₁≤ΔT_s+0.5时，第一电子膨胀阀开度保持不变；

在时间间隔t=1mins后，第一控制器再次获取第一温度传感器和第一压力变送器的检测数据，对第一电子膨胀阀的开度进行上述步骤的控制，如此往复的循环获取检测数据以及对第一电子膨胀阀开度的控制；

第二，当第二电子膨胀阀开度初始化完成，开度范围为0～Ψ₂，第二电子膨胀阀以初始开度Ψ=0打开，第二温度传感器用于检测压缩机的回气温度T₂，并将温度信号T₂通过数据线传送给第二控制器，第二压力变送器检测压缩机的回气压力P₂，并将压力信号P₂通过数据线传送给第二控制器，第二控制器将压力信号P₂转换成制冷剂对应的饱和温度值T_sp2,第二控制器将检测到的实测过热度ΔT₂= T₂-T_sp2与目标过热度ΔT_s进行比较并发出控制指令：

当 ΔT₂= T₂-T_sp2≤ΔT_s+0.5且第二电子膨胀阀开度Ψ=0时，第二电子膨胀阀开度保持Ψ=0不变；

时间间隔t=1mins后，第二控制器再次获取第二温度传感器和第二压力变送器的检测数据，对第二电子膨胀阀的开度进行上述步骤的控制，如此往复的循环获取检测数据与对第二电子膨胀阀开度的控制；

二、保护模式：

当太阳辐照强度较大时，第一电子膨胀阀的开度达到最大开度Ψ=Ψ₂且T₁-T_sp1>ΔT_s+0.5，此时第一电子膨胀阀维持最大开度Ψ=Ψ₂，第二电子膨胀阀正常工作，第一电子膨胀阀控制直膨式太阳能热泵系统的蒸发温度T_e=T_cemax，第二电子膨胀阀控制控制直膨式太阳能热泵系统的回气温度T_r≤T_crmax；

保护模式时的控制流程为：

第一，第一电子膨胀阀开度范围为Ψ₁～Ψ₂，当ΔT₁= T₁-T_sp1>ΔT_s+0.5且第一电子膨胀阀开度Ψ=Ψ₂时，第一电子膨胀阀开度维持最大开度Ψ=Ψ₂不变；

时间间隔t=1mins后，第一控制器再次获取第一温度传感器和第一压力变送器的检测数据，对第一电子膨胀阀的开度进行上述步骤的控制，如此往复的循环获取检测数据与对第一电子膨胀阀开度的控制；

第二，第二电子膨胀阀开度范围为0～Ψ₂：

当 ΔT₂= T₂-T_sp2>ΔT_s+1时，第二电子膨胀阀开度增大，

当 ΔT₂= T₂-T_sp2≤ΔT_s+0.5且第二电子膨胀阀开度Ψ>0时，第二电子膨胀阀开度减小，

当ΔT_s+0.5<ΔT₂≤ΔT_s+1, 第二电子膨胀阀开度不变；

时间间隔t=1mins后，第二控制器再次获取第二温度传感器和第二压力变送器的检测数据，对第二电子膨胀阀的开度进行上述步骤的控制，如此往复的循环获取检测数据与对第二电子膨胀阀开度的控制。