二氧化碳复合式热泵热水及冷水机组及其控制方法

专利主权项内容

1.一种二氧化碳复合式热泵热水及冷水机组，其特征是所述机组是由二氧化碳热泵单元、氟循环单元和水路系统构成；所述机组在控制器的控制下能够选通如下各循环回路；第一热泵循环回路：由二氧化碳热泵单元构成，自第一压缩机(1)的出口端依次经第一换热器(4)、第一节流阀(3)、室外第一风冷换热器(2)、第一气液分离器(5)，返回第一压缩机(1)的入口端；第二热泵循环回路：由氟循环单元构成，自第二压缩机(11)的出口端依次经四通阀(10)的第一端口和第二端口、第二换热器(14)、第二节流阀(13)、室外第二风冷换热器(12)，再依次经四通阀(10)的第四端口和第三端口以及第二气液分离器(15)返回第二压缩机(11)的入口端；制冷循环回路：由氟循环单元构成，自第二压缩机(11)的出口端依次经四通阀(10)的第一端口和第四端口、室外第二风冷换热器(12)、第二节流阀(13)、第二换热器(14)，再依次经四通阀(10)的第二端口和第三端口以及第二气液分离器(15)返回第二压缩机(11)的入口端；所述第一压缩机(1)是以二氧化碳为制冷剂，所述第二压缩机(11)是以HFC氟类物质为制冷剂；所述水路系统中系统回水自入水口A进入第二换热器(14)完成一次换热，所述第二换热器(14)的出水经三通阀(21)两路选通，其中一路是第二换热器(14)的出水经三通阀(21)的端口a和端口c进入第一换热器(4)完成二次换热后在出水口B出水；另一路是第二换热器(14)的出水经三通阀(21)的端口a和端口b直接在出水口B出水；利用控制器控制所述机组在如下各种不同的工作模式中运行：第一工作模式：第一热泵循环回路停止运行，由氟循环单元构成的制冷循环回路投入运行，所述三通阀(21)的a端口和b端口相连通，由入水口A引入的空调系统回水在第二换热器(14)中通过换热完成制冷后，在出水口B提供冷水，形成制冷工作模式；第二工作模式：第一热泵循环回路停止运行，第二热泵循环回路投入运行，所述三通阀(21)的a端口和b端口相连通，形成氟热泵循环的热水供给工作模式；第三工作模式：第一热泵循环回路投入运行，氟循环单元停止运行，所述三通阀(21)的a端口和c端口相连通，形成二氧化碳热泵循环的热水供给工作模式；第四工作模式：第一热泵循环回路和第二热泵循环回路均投入运行，所述三通阀(21)的a端口和c端口相连通，实现复合型热水供给工作模式；定义：Ts±ΔT为热水模式供水温度设定值；Ts±ΔT为制冷模式供水温度设定值，ΔT为水温允许偏差；T为出水口B的出水温度，Ta为室外环境温度，Tco为设定的二氧化碳热泵单元启动运行的上限室外环境温度；12按如下方式实现制冷工作模式的能量调节和运行控制：三通阀(21)开启ab通道；在T≥Ts+ΔT，且持续时间达到设定时间，氟循环单元运行第一工作模式，第二压缩机(11)开启运行或加载；在T≤Ts-ΔT，且持续时间达到设定时间，第二压缩机(11)卸载，直至停机；22按如下方式实现热水供给工作模式的能量调节和运行控制：在Ta＞Tco时独立运行氟循环单元的第二工作模式，三通阀(21)开启ab通道，在T≤Ts-ΔT，且持续时间达到设定时间，第二热泵循环回路的第二压缩机(11)开启运行，或加载；在T≥Ts+ΔT，且持续时间达到设定时间，第二压缩机(11)卸载，直至停机；11在Ta≤Tco时，优先运行第三工作模式，三通阀(21)开启ac通道，在T≤Ts-ΔT，且持续时间达到设定时间，第一热泵循环回路的第一压缩机(1)开启运行或加载，若第一压缩机(1)达到最佳运行频率，仍满足T≤Ts-ΔT的加载条件，则氟循环单元启动运行，机组进入第四工作模式，直至第二压缩机(11)达到最佳运行频率，之后为第一压缩机(1)和第二压缩机(11)轮流加载，直至第一压缩机(1)和第二压缩机(11)都达到上限运行频率；在T≥Ts+ΔT，且持续时间达到设定时间，第一压缩机(1)和第二压缩机(11)轮流减载，至第一热泵循环回路的第一压缩机(1)卸载到最佳运行频率；如仍满足T≥Ts+ΔT，第二压缩机(11)减载，直至第二压缩机(11)停机，运行第三工作模式。1111