[发明专利]一种跨临界二氧化碳热风机及其性能优化控制方法

权利要求书

1.一种跨临界二氧化碳热风机的性能优化控制方法，其特征在于，所述跨临界二氧化碳热风机采用两级气体冷却器和中间回热器的结构配置，第二级气体冷却器的热负荷为第一级气体冷却器的三分之一，利用高压侧的热量提高压缩机的排气温度，实现在高环境温度高出风温度的工况下生产热风；

所述性能优化控制方法包括：

第一步，在跨临界二氧化碳热风机启动之后，根据设定出风温度和排气压力优化公式计算排气压力优化值；

当出风温度T_air,out小于75℃时，排气压力优化公式为：

P_opt＝(0.189T_amb+60.118)(0.014T_air,out+14.819)(-0.007η_IHX+0.342)-254.546

当出风温度T_air,out大于等于75℃时，排气压力优化公式为：

P_opt＝(0.312T_amb+14.531)(2.082T_air,out+7.153)(-0.008η_IHX+0.022)+25.752

其中，P_opt为排气压力优化值，单位bar；T_amb为环境空气温度，单位℃；T_air,out为出风温度设定值，单位℃；η_IHX为回热器效率，计算公式为：

其中，T_L,in和T_L,out为回热器低压侧的入口和出口制冷剂温度，单位℃；T_H,in为回热器高压侧的制冷剂入口温度，单位℃；

第二步，基于计算得到的排气压力优化值与实时测量排气压力，进行电子膨胀阀开度控制；

第三步，采用PID控制变频风机，使得出风温度达到设定值。

2.根据权利要求1所述的性能优化控制方法，其特征在于，第三步中，出风温度PID控制采用的是差分法PID进行控制，计算公式如下：

其中，F(n)为变频风机的频率，ΔT为当前出风温度与设定出风温度的差值，n为运算次数，K_P、K_I和K_D分别为比例调节系数、积分调节系数和微分调节系数，取值分别为K_P＝10，K_I＝0.5，K_D＝3。

3.根据权利要求1所述的性能优化控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

第四步，当系统未停机时，延时，然后返回第一步，进入下一个运算控制循环；性能优化控制方法不断循环运行，直到跨临界二氧化碳热风机停机。

4.根据权利要求1所述的性能优化控制方法，其特征在于，所述一种跨临界二氧化碳热风机包括：压缩机、第一级气体冷却器、第二级气体冷却器、电子膨胀阀、蒸发器、回热器、气液分离器、变频风机和定频风机；

制冷剂侧回路为：压缩机的排气口连接至第一级气体冷却器的第一换热通道入口，第一级气体冷却器的第一换热通道出口连接至回热器的高压侧入口，回热器的高压侧出口连接至第二级气体冷却器的第一换热通道入口，第二级气体冷却器的第一换热通道出口连接至电子膨胀阀入口，电子膨胀阀出口连接至蒸发器入口，蒸发器出口连接至回热器低压侧入口，回热器低压侧出口连接至气液分离器，气液分离器出口连接至压缩机回气口；

热风侧回路为：环境空气新风从进风口A进入第二级气体冷却器的第二换热通道入口受加热，第二级气体冷却器的第二换热通道出风经过变频风机后，进入第一级气体冷却器的第二换热通道入口再次受加热，最终得到的热风经由的第一级气体冷却器的第二换热通道出风口B排出。

5.根据权利要求1所述的性能优化控制方法，其特征在于，环境温度范围为10～40℃；出风温度范围为60～90℃。

6.根据权利要求1所述的性能优化控制方法，其特征在于，所述跨临界二氧化碳热风机使用二氧化碳R744制冷剂。