变频热泵热水器系统中电子膨胀阀的控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种变频热泵热水器系统中电子膨胀阀的控制方法，属于电子膨胀阀控制领域，为解决现有控制方法中电子膨胀阀明显滞后于压缩机频率变化等问题而设计。本发明变频热泵热水器系统中电子膨胀阀的控制方法是根据压缩机的频率f来调整电子膨胀阀的步数K。本发明变频热泵热水器系统中电子膨胀阀的控制方法对电子膨胀阀步数K的调整更为直接，电子膨胀阀的响应速度更快，解决了现有技术中电子膨胀阀响应速度慢、响应滞后、精确度差等问题。
【专利说明】
变频热泵热水器系统中电子膨胀阀的控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种变频热栗热水器系统中电子膨胀阀的控制方法。
【背景技术】
[0002] 在变频热栗热水器系统中通常采用电子膨胀阀来控制冷媒流量，当压缩机频率变 化时冷媒流量也需要随之改变。现有的控制电子膨胀阀的方法主要包括排气过热度法和吸 气过热度法。
[0003] 1、排气过热度法是测量计算蒸发器出口过热度数值，根据该过热度数值来调整电 子膨胀阀的开度。这种方法更多的是凭经验，导致精确性差；而且电子膨胀阀的调整明显滞 后于压缩机频率的变化，容易出现波动、震荡。
[0004] 2、吸气过热度法是在压缩器吸气口设置感包，使用该感包测量温度。但感包测量 的结果并不是真实温度，导致对电子膨胀阀的调整有偏差，同样会明显滞后于压缩机频率 的变化。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提出一种对电子膨胀阀步数调整更直接、电子膨胀阀响应速度更 快的变频热栗热水器系统中电子膨胀阀的控制方法。
[0006] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] -种变频热栗热水器系统中电子膨胀阀的控制方法，所述控制方法是根据压缩机 的频率f来调整电子膨胀阀的步数K。
[0008] 特别是，所述控制方法包括下述步骤：
[0009] 步骤1、当压缩机的频率调节为f时计算得到机组制热量Q ;
[0010] 步骤2、根据所述机组制热量Q计算得到机组循环冷媒质量流量m ;
[0011] 步骤3、根据所述机组循环冷媒质量流量m计算得到流通面积S ;
[0012] 步骤4、根据所述流通面积S计算得到电子膨胀阀的步数K，控制装置将电子膨胀 阀的步数调整为K。
[0013] 进一步，在所述步骤1中利用公式1计算得到所述机组制热量Q :
[0015] 其中，f。为某一时刻压缩机的频率，Q。为压缩机频率为f。时的机组制热量；c为 水的比容，为常数4. 187kj/kg°C ;V为水箱内水的体积，单位为升；Δ T为制热水温差，单位 为°(：，能通过水箱温度传感器检测得出；t为水温上升ΔΤ的制热水时间，单位为秒。
[0016] 特别是，在所述步骤2中利用公式2计算得到所述机组循环冷媒质量流量m :
[0018] 其中，Ii1为压缩机排气口过热气态制冷剂对应的焓值，h 3为水箱冷凝器出口过冷 液体制冷剂对应的焓值。
[0019] 进一步，利用公式3计算过热气体：!：含值Ii1:
[0020] 公式 3
[0022] 其中，&5至&14为与制冷剂种类相关的常数；Ts为排气温度tp+273,单位为K Jsat 为冷凝温度，等于水温tw+8+273,单位K。
[0023] 特别是，利用公式4计算液体焓值h3:
[0024] 公式 4h3= a i+aJsat+agTsai^+aJsat3
[0025] 其中，&1至&4为与制冷剂种类相关的常数；Tsat为冷凝温度，等于水温tw+8+273， 单位K。
[0026] 特别是，在所述步骤3中利用公式5计算流通面积S :
[0028] 其中，Cd为流量系数；P为进口制冷剂的密度，单位为Kg/m3;P挪P 2分别为膨胀 阀的进口压力和出口压力。
[0029] 进一步，所述膨胀阀的进口压力P1和出口压力P 2通过压力传感器测量得到，或通 过冷凝温度以及蒸发温计算得到。
[0030] 特别是，在所述步骤4中利用公式6计算得到电子膨胀阀步数K :
[0031] 公式 6S = aK3+bK2+cK+d
[0032] 其中，a、b、c、d分别为常数。
[0033] 本发明变频热栗热水器系统中电子膨胀阀的控制方法根据压缩机的频率f来调 整电子膨胀阀的步数K，对电子膨胀阀步数K的调整更为直接，电子膨胀阀的响应速度更 快，解决了现有技术中电子膨胀阀响应速度慢、响应滞后、精确度差等问题。
【附图说明】
[0034] 图1是本发明优选实施例一提供的变频热栗热水器系统中电子膨胀阀的控制方 法的流程图；
[0035] 图2是本发明优选实施例一提供的电子膨胀阀流量图。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0037] 优选实施例一：
[0038] 本优选实施例公开一种变频热栗热水器系统中电子膨胀阀的控制方法。如图1所 示，该控制方法包括下述步骤：
[0039] 步骤1、当压缩机的频率调节为f时计算得到机组制热量Q。具体的，利用公式1 计算得到机组制热量Q :
[0041] 其中，f。为某一时刻压缩机的频率，或称为当前时刻的频率，该值在系统中是可以 自动测量的；Qc为压缩机频率为f C时的机组制热量；C为水的比容，为常数4. 187kj/kg°C ; V为水箱内水的体积，单位为升；A T为制热水温差，单位为°(：，该值能通过水箱温度传感器 检测得出；t为水温上升△ T的制热水时间，单位为秒。
[0042] 步骤2、根据机组制热量Q计算得到机组循环冷媒质量流量m(单位是Kg/s)。具 体的，利用公式2计算得到机组循环冷媒质量流量m :
[0044] 其中，匕为压缩机排气口过热气态制冷剂对应的焓值，单位是Kj/Kg ;h 3为水箱冷 凝器出口过冷液体制冷剂对应的焓值，单位是Kj/Kg。
[0045] 过热气体焓值Ii1可以利用公式3计算得到：
[0046] 公式 3
[0048] 其中，&5至&14为与制冷剂种类相关的常数；Ts为排气温度tp+273,单位为K Jsat 为冷凝温度，等于水温tw+8+273,单位K。
[0049] 液体焓值h3可以利用公式4计算得到：
[0050] 公式 4h3= a i+aJsat+agTsai^+aJsat3
[0051] 其中，&1至&4为与制冷剂种类相关的常数；Tsat为冷凝温度，等于水温tw+8+273， 单位K。
[0052] 当制冷剂为 R410A 时：a!= 200000, a2= 1465, a3= 2. 5308, a4= 0· 0692 ;a5 = 423586, a6= 367. 3, a 7= -2. 989, a 8= -〇. 051，a 9= 0. 0024, a 10= -〇. 015, a n= I. 8E-06， a12= -I. 14E-07, a 13= 2. 94E-07, a 14= -2. 5E-09。
[0053] 步骤3、根据机组循环冷媒质量流量m计算得到流通面积S (单位值m2)。具体的， 利用公式5计算流通面积S :
[0055] 其中，Cd为流量系数，该系数值可以在现有资料中查到；P为进口制冷剂的密度， 单位为Kg/m 3;P JP P 2分别为膨胀阀的进口压力和出口压力。膨胀阀的进口压力P i和出口 压力P2通过压力传感器测量得到，或通过冷凝温度以及蒸发温计算得到。
[0056] 步骤4、根据流通面积S计算得到电子膨胀阀的步数K，控制装置将电子膨胀阀的 步数调整为K。具体的，利用公式6计算得到电子膨胀阀步数K :
[0057] 公式 6S = aK3+bK2+cK+d
[0058] 其中，a、b、c、d分别为常数，可以根据厂家提供的电子膨胀阀流量图得到，如图2 所示。
[0059] 本优选实施例电子膨胀阀的控制方法可以根据压缩机频率f来及时、准确地调节 电子膨胀阀的步数K，提高了变频空气源热栗热水器的制热水效率；无需增加额外的硬件、 仅需对控制器中的参数进行更改，使用方便，成本低。
[0060] 优选实施例二：
[0061] 本优选实施例公开一种变频热栗热水器系统中电子膨胀阀的控制方法。与优选实 施例一相同的是该控制方法包括下述步骤：
[0062] 步骤1、当压缩机的频率调节为f时计算得到机组制热量Q ;
[0063] 步骤2、根据机组制热量Q计算得到机组循环冷媒质量流量m ;
[0064] 步骤3、根据机组循环冷媒质量流量m计算得到流通面积S ;
[0065] 步骤4、根据流通面积S计算得到电子膨胀阀的步数K，控制装置将电子膨胀阀的 步数调整为K。
[0066] 不同之处在于：步骤1中不限于使用公式1计算得到机组制热量Q，现在技术中能 根据压缩机的频率f计算得到机组制热量Q的方法均可；步骤2中不限于使用公式2计算 得到机组循环冷媒质量流量m，现在技术中能根据机组制热量Q计算得到机组循环冷媒质 量流量m的方法均可；步骤3中不限于使用公式5计算得到流通面积S，现在技术中能根据 机组循环冷媒质量流量m计算得到流通面积S的方法均可；步骤4中不限于使用公式6计 算得到电子膨胀阀的步数K，现有技术中能根据流通面积S计算得到电子膨胀阀的步数K的 方法均可。
[0067] 优选实施例三：
[0068] 本优选实施例公开一种变频热栗热水器系统中电子膨胀阀的控制方法，该控制方 法是根据压缩机的频率f来调整电子膨胀阀的步数K。该控制方法的具体步骤不限，能利用 现有公式根据压缩机频率f计算得到电子膨胀阀步数K即可。
【主权项】
1. 一种变频热累热水器系统中电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，所述控制方法是 根据压缩机的频率f来调整电子膨胀阀的步数K。2. 根据权利要求1所述的变频热累热水器系统中电子膨胀阀的控制方法，其特征在 于，所述控制方法包括下述步骤： 步骤1、当压缩机的频率调节为f时计算得到机组制热量Q ; 步骤2、根据所述机组制热量Q计算得到机组循环冷媒质量流量m ; 步骤3、根据所述机组循环冷媒质量流量m计算得到流通面积S ; 步骤4、根据所述流通面积S计算得到电子膨胀阀的步数K，控制装置将电子膨胀阀的 步数调整为K。3. 根据权利要求2所述的变频热累热水器系统中电子膨胀阀的控制方法，其特征在 于，在所述步骤1中利用公式1计算得到所述机组制热量Q : 公式1其中，f。为某一时刻压缩机的频率，Q。为压缩机频率为f。时的机组制热量；C为水的比 容，为常数4. 18化j/kg°C ;V为水箱内水的体积，单位为升；A T为制热水溫差，单位为°(：，能 通过水箱溫度传感器检测得出；t为水溫上升AT的制热水时间，单位为秒。4. 根据权利要求2所述的变频热累热水器系统中电子膨胀阀的控制方法，其特征在 于，在所述步骤2中利用公式2计算得到所述机组循环冷媒质量流量m : 公式2其中，hi为压缩机排气口过热气态制冷剂对应的洽值，h3为水箱冷凝器出口过冷液体 制冷剂对应的洽值。5. 根据权利要求4所述的变频热累热水器系统中电子膨胀阀的控制方法，其特征在 于，利用公式3计算过热气体洽值hi: 公式3 hi=(曰 5+曰sTs曰t+曰Js曰t2+曰sTs曰t]) X (l+agTs+aioTsZ+aiiTs ? Tsat+ai2Ts2 ? Tsat+a^Ts ? Tsat2+ai4Ts2 ? Tsat2) 其中，曰5至a 14为与制冷剂种类相关的常数；Ts为排气溫度化巧73,单位为K ;Tsat为 冷凝溫度，等于水溫tw+8巧73,单位K。6. 根据权利要求4所述的变频热累热水器系统中电子膨胀阀的控制方法，其特征在 于，利用公式4计算液体洽值h3 : 公式4 hj=曰1+曰2了8曰t+曰3了8曰t2+曰Js曰t3 其中，曰1至a 4为与制冷剂种类相关的常数；Tsat为冷凝溫度，等于水溫tw+8+273,单位 K。7. 根据权利要求2所述的变频热累热水器系统中电子膨胀阀的控制方法，其特征在 于，在所述步骤3中利用公式5计算流通面积S : 公式5其中，Cd为流量系数；P为进口制冷剂的密度，单位为Kg/m3;P I和P 2分别为膨胀阀的 进口压力和出口压力。8. 根据权利要求7所述的变频热累热水器系统中电子膨胀阀的控制方法，其特征在 于，所述膨胀阀的进口压力Pi和出口压力P 2通过压力传感器测量得到，或通过冷凝溫度W 及蒸发溫计算得到。9. 根据权利要求2所述的变频热累热水器系统中电子膨胀阀的控制方法，其特征在 于，在所述步骤4中利用公式6计算得到电子膨胀阀步数K : 公式 6 S = aK3+bK2+cK+d 其中，a、b、c、d分别为常数。
【文档编号】F24H9/20GK105987501SQ201510050018
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年1月30日
【发明人】黄娟
【申请人】青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司