[发明专利]跨临界CO2热泵系统最优性能下回热器的控制方法

说明书

本发明公开一种跨临界CO₂热泵系统最优性能下回热器的控制方法，跨临界CO₂热泵系统包括：压缩机的出口连接气体冷却器的入口，气体冷却器的出口连接第一旁通阀的入口，第一旁通阀的第一出口连接回热器的第一入口，旁通阀的第二出口和回热器的第一出口连接节流阀的入口，节流阀的出口连接蒸发器的入口，蒸发器的出口连接第二旁通阀的入口，第二旁通阀的第一出口连接回热器的第二入口，旁通阀的第二出口和回热器的第二出口连接压缩机的入口。本发明通过气体冷却器的出口温度判断是否需要使用回热器，利用旁通阀的转换和开闭，适时将回热器接入系统，以使跨临界CO₂热泵系统一直工作在最优性能下。

技术领域

本发明属于空调热泵技术领域，特别涉及一种带回热器的跨临界CO₂热泵系统的控制方法。

背景技术

众所周知，CFCs和HCFCs类的人工合成制冷工质是导致全球变暖的主要因素之一，因此寻找并使用高效、绿色环保制冷工质已成为当前国际社会共同关注的问题，迫在眉睫。自然工质CO₂作为替代工质不仅环保而且性能优良，其跨临界循环所具有的高排气温度和温度滑移非常适合水温加热，让它在热泵热水器应用领域具有其它已知工质无法比拟的优势，但是常规系统节流损失大限制了系统性能的提高。为了加快CO₂作为制冷工质向实用化产品迈进的步伐，学者们研究了各种方式用以提高系统的循环性能，例如为了降低节流膨胀损失，在系统中增加喷射器；为了降低热流损失在系统中增设回热器等。在系统中增设回热器后，在低压侧，回热器使得进入压缩机的制冷剂蒸气的温度升高，并且由于压降而使制冷剂入口压力降低，二者都增加了制冷剂的比容量，从而降低了质量流量。在高压侧，工质经过回热器后被来自蒸发器出口的制冷剂冷却使得制冷效果增加，提高了加热能力的同时提高了液体制冷剂在到达膨胀装置之前超临界状态出现的可能性。

增设回热器可以提高系统的循环性能，对CO₂跨临界循环热泵系统有很大的益处。但是是否采用回热器还取决于其他众多因素，例如系统的复杂程度、成本方面等。并且即使单从对系统性能的改善方面考虑，回热器也不总是可以对系统性能有明显的提高，这还取决于具体的工况条件，但是在何种工况下采用回热器至今没有定论。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种跨临界CO₂热泵系统最优性能下回热器的控制方法，在特定的工况下，通过气体冷却器的出口温度判断是否需要使用回热器，利用旁通阀的转换和开闭，适时将回热器接入系统，以使跨临界CO₂热泵系统一直工作在最优性能下。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

跨临界CO₂热泵系统最优性能下回热器的控制方法，所述跨临界CO₂热泵系统包括：压缩机、气体冷却器、第一旁通阀、回热器、节流阀、蒸发器和第二旁通阀；压缩机的出口连接气体冷却器的入口，气体冷却器的出口连接第一旁通阀的入口，第一旁通阀的第一出口连接回热器的第一入口，旁通阀的第二出口和回热器的第一出口连接节流阀的入口，节流阀的出口连接蒸发器的入口，蒸发器的出口连接第二旁通阀的入口，第二旁通阀的第一出口连接回热器的第二入口，旁通阀的第二出口和回热器的第二出口连接压缩机的入口；

所述控制方法包括：通过控制第一旁通阀和第二旁通阀的接口的开闭，控制回热器是否接入循环系统中；当第一旁通阀的入口和第一出口打开，第二出口关闭，第二旁通阀的入口和第一出口打开，第二出口关闭时，回热器接入系统中；当旁通阀的入口和第二出口打开，第一出口关闭，旁通阀的入口和第二出口打开，第一出口关闭时，制冷剂不经过回热器。

进一步的，环境温度和需要使用回热器的气体冷却器的出口温度的临界值的关系式，如下：

Tgas0＝0.125*Tenv+32.5 (1)