[发明专利]双级节流多温二氧化碳热泵机组及其控制方法

权利要求书

1.双级节流多温二氧化碳热泵机组，包括：

二氧化碳压缩机；

油分离器，所述油分离器进口通过管道与所述二氧化碳压缩机的排气出口相连接；

中间换热器，所述中间换热器的第一出口通过第一管道与所述二氧化碳压缩机进口相连接，所述中间换热器的第二进口通过第二管道与所述油分离器出口相连接；

气体冷却器，所述气体冷却器串联在所述第二管道上，所述气体冷却器的右侧出口处连接有支路节流阀；

蒸发器，所述蒸发器的进口通过第三管道与所述中间换热器的第二出口相连接，所述蒸发器的出口通过第四管道与所述中间换热器的第一进口相连接；

储液器，所述储液器串联在所述第三管道上，所述储液器的出口处连接有主路节流阀；

气液分离器，所述气液分离器串联在所述第四管道上；

其特征在于：

所述气体冷却器有多个，所述多个气体冷却器并联后作为一个整体串联在所述第二管道上，所述气体冷却器用于将所述二氧化碳压缩机输出的二氧化碳与空气、水或其他介质进行换热；

所述气体冷却器具有载冷剂进口和载冷剂出口，所述载冷剂进口处设置有用于检测进入所述气体冷却器的载冷剂温度Tn_in的第一温度传感器，所述载冷剂出口处设置有用于检测流出所述气体冷却器的载冷剂温度Tn_out的第二温度传感器。

2.根据权利要求1所述的双级节流多温二氧化碳热泵机组，其特征在于：所述油分离器的回油口与所述二氧化碳压缩机回油口相连接，所述二氧化碳压缩机进口处设置有用于检测所述二氧化碳压缩机进气温度Ts的第三温度传感器，所述二氧化碳压缩机排气出口处设置有用于检测所述二氧化碳压缩机排气温度Td的第四温度传感器，所述油分离器出口处设置有用于检测所述二氧化碳压缩机排气压力Pd的第一压力传感器。

3.根据权利要求1所述的双级节流多温二氧化碳热泵机组，其特征在于：所述支路节流阀有多个，所述支路节流阀与所述气体冷却器一一对应的设置。

4.根据权利要求1所述的双级节流多温二氧化碳热泵机组，其特征在于：所述气体冷却器与所述支路节流阀之间设置有用于检测所述气体冷却器二氧化碳侧出口温度Tgc的第五温度传感器。

5.根据权利要求1所述的双级节流多温二氧化碳热泵机组，其特征在于：所述蒸发器为二氧化碳与空气或其他气体换热的换热器，位于所述油分离器与所述气体冷却器之间的第二管道通过旁通管与位于所述主路节流阀和所述蒸发器之间的第三管道相连接，所述旁通管上设置有电磁阀或电动阀。

6.根据权利要求1-5中任意一种所述的双级节流多温二氧化碳热泵机组，其特征在于：所述蒸发器出口与所述气液分离器进口之间的第四管道上设置有用于检测所述蒸发器二氧化碳侧出口温度Teo的第六温度传感器和用于检测所述蒸发器二氧化碳侧出口压力Ps的第二压力传感器，所述蒸发器进口与所述主路节流阀之间的第三管道上设置有用于检测所述蒸发器进口侧温度Tei的第七温度传感器。

7.控制权利要求6所述的双级节流多温二氧化碳热泵机组的控制方法，其特征在于：所述主路节流阀的开度根据所述蒸发器的实际过热度SP和所述蒸发器的目标过热度SP_evp进行调整，所述支路调节阀的开度根据所述气体冷却器二氧化碳出口侧压力Popt和所述二氧化碳压缩机排气压力Pd进行调整。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于:所述蒸发器的实际过热度SP=Teo-Tei，所述蒸发器的目标过热度SP_evp= a（Teo-Tei）+b*Pd/Ps*(Ts-Tei)，a的取值范围为-0.2至1.5，b的取值范围为0至2，当SP＞SP_evp+0.5℃时，逐渐开大所述主路节流阀，当SP＜SP_evp-0.5℃时，逐渐关小所述主路节流阀，当SP_evp-0.5℃≤SP≤SP_evp+0.5℃时，所述主路节流阀的开度保持不变。

9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于:所述气体冷却器二氧化碳出口侧压力，其中，K、C是压缩机性能参数，其中取K=0.121，C=1.003，a，b为实验数据，当排气压力Pd>Popt+2bar时,逐渐开大支路节流阀，当排气压力Pd<Popt-2bar时，逐渐关小支路节流阀，当Popt-2≤Pd≤Popt+2时，支路节流阀保持当前开度不变。