能源塔热泵机组载冷剂凝固点监测控制方法及其装置

摘要

本发明公开了一种能源塔热泵机组载冷剂凝固点监测控制方法及其装置，其特点是监测控制方法包括载冷剂溶液浓度及PH值检测装置向热泵机组控制器传送各种检测信号，由控制器发出加载冷剂溶剂、正常运行及停机等信号；装置包括压缩机(1)、冷凝器(2)、电子膨胀阀(4)和能源塔热泵机组蒸发器(3)，并连接形成一个闭合回路，其特点是在能源塔热泵机组蒸发器(3)进出水两侧连接载冷剂溶液浓度及pH值检测装置(5)，它包括密闭的检测桶(10)、密度计(11)、pH值计(7)、温度传感器(8)和阀门(9)，密度计(11)、PH值计(7)和温度传感器(8)均与控制器(6)电气连接；可以在环境条件或能源塔溶液浓度等指标发生变化时，自动对溶液进行调整，避免故障发生，降低运行费用。

权利要求

1.能源塔热泵机组载冷剂凝固点监测控制方法，其特征在于它包括如下步骤：

a载冷剂溶液浓度及PH值检测装置在热泵机组运行时，在线检测载冷剂溶液浓度、温度、PH值各项指标，向热泵机组控制器传送各种检测信号；

b控制器根据接收到的载冷剂溶液浓度、温度、PH值检测信号，进行判断分析，将浓度信号查表得出载冷剂的凝固点温度，与测量温度信号进行比对。如果凝固点温度与测量温度差值小于设定值则向能源塔的载冷剂调节装置发出加载冷剂溶剂信号，提高载冷剂的浓度，降低凝固点温度；如果凝固点温度与测量温度差值大于设定值则向能源塔的载冷剂调节装置发出补水信号，降低载冷剂的浓度；同理如果测得的PH小于设定值，则控制器向能源塔的载冷剂调节装置发出添加NaOH溶液的信号，提高载冷剂的PH值，使其保持在碱性范围；

c当检测到得载冷剂溶液浓度及PH值达到规定的运行范围时，控制器发出信号，系统恢复到正常的运行状态；

d当检测到得载冷剂溶液浓度对应的凝固点温度与实测的温度小于允许的范围时，向能源塔热泵机组发出超低温报警信号，热泵机组及时停机，避免出现蒸发器载冷剂发生凝固故障造成损失。

2.权利要求1的能源塔热泵机组载冷剂凝固点监测控制方法的专用装置，它包括压缩机(1)，压缩机(1)与冷凝器(2)连接，冷凝器(2)通过膨胀阀(4)与能源塔热泵机组蒸发器(3)连接，能源塔热泵机组蒸发器(3)与压缩机(1)连接形成一个闭合回路，其特征在于在能源塔热泵机组蒸发器(3)进出水两侧连接载冷剂溶液浓度及PH值检测装置(5)，载冷剂溶液浓度及PH值检测装置(5)包括密闭的检测桶(10)，在检测桶(10)上设密度计(11)、PH值计(7)和温度传感器(8)，在检测桶(10)的进口上设阀门(9)，密度计(11)、PH值计(7)和温度传感器(8)均与控制器(6)电气连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述的密闭的检测桶(10)的进口一分为二，上下部分各一个入口，中部和上部各一个出口，合二为一。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述的密度计(11)是差压式密度传感器。

说明书

能源塔热泵机组载冷剂凝固点监测控制方法及其装置

技术领域：

[0001] 本发明涉及一种空调自控技术领域，具体地讲是能源塔热泵机组载冷剂凝固点监测控制方法及其装置。背景技术：

[0002] 目前，对建筑物进行供热的热泵空调系统主要采用风冷热泵和地源热泵。风冷热泵，是通过制冷剂与环境空气进行热交换，其在阴雨连绵，空气湿度大，潮湿阴冷地区冬季供热时易结霜，效率低，不稳定。地源热泵是通过制冷剂与载冷剂进行热交换，载冷剂又与土壤进行热交换，但是受地质条件的制约，地下水不足或土地紧张的场合地源热泵的使用受限。为了克服上述已有技术的不足，中国专利ZL200720025071.2一种新型能源塔提供了一种空气和载冷剂进行热交换，载冷剂又和制冷剂进行热交换的方法，换热效率高，性能稳定，节能环保，机组荷载低，能耗小，不受区域限制。但该能源塔系统属于开式塔，在运行过程中，载冷剂溶液和空气接触，容易吸收高湿空气中的水分而稀释，溶液浓度变化大，冰点上升，导致热泵系统不能稳定工作。同时开式系统同空气大量接触，容易融入二氧化碳气体，同载冷剂溶液发生反应，生成沉淀，降低溶液浓度，使溶液呈酸性，载冷剂的腐蚀性增加，同时载冷剂溶液的含氧量增加，也加大了载冷剂的腐蚀性。当载冷剂溶液的温度接近凝固点的温度时，如果不做出及时处理，添加溶质，提高浓度，降低凝固点，热泵机组很容易出现冰堵，出现严重故障造成损失。当载冷剂浓度高时，会增加循环泵功率损耗，并容易出现结晶阻塞循环管路。当环境温度发生变化时，载冷剂溶液也希望跟着产生适应性调整，此时通常的做法是定期手动添加载冷剂溶质、碱性溶剂和缓释剂等，调整载冷剂浓度和PH值，以达到系统运行的目的，由于手动调整随意性较大，精度差，效率低，载冷剂浓度不能随外界环境温度的变化而作出快速响应，往往造成整个系统不能稳定运行，增加了人工维护的成本。发明内容：

[0003] 本发明的目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种能源塔热泵机组载冷剂凝固点监测控制方法。

[0004] 本发明的另一目的是提供一种能源塔热泵机组载冷剂凝固点监测控制方法的专用装置。

[0005] 本发明主要解决现有的能源塔热泵机组无法在线检测和监控载冷剂凝固点，易出现冰堵，且不能自动调整需人工干预所带来的使用不变和维护工作量大等问题。

[0006] 为了达到上述目的，本发明是这样实现的：能源塔热泵机组载冷剂凝固点监测控制方法，其特殊之处在于它包括如下步骤：

[0007] a载冷剂溶液浓度及PH值检测装置在热泵机组运行时，在线检测载冷剂溶液浓度、温度、PH值各项指标，向热泵机组控制器传送各种检测信号；

[0008] b控制器根据接收到的载冷剂溶液浓度、温度、PH值检测信号，进行判断分析，将浓度信号查表得出载冷剂的凝固点温度，与测量温度信号进行比对。如果凝固点温度与测量温度差值小于设定值则向能源塔的载冷剂调节装置发出加载冷剂溶剂信号，提高载冷剂的浓度，降低凝固点温度；如果凝固点温度与测量温度差值大于设定值则向能源塔的载冷剂调节装置发出补水信号，降低载冷剂的浓度。同理如果测得的PH小于设定值，则控制器向能源塔的载冷剂调节装置发出添加NaOH溶液的信号，提高载冷剂的PH值，使其保持在碱性范围；

[0009] C当检测到得载冷剂溶液浓度及PH值达到规定的运行范围时，控制器发出信号，系统恢复到正常的运行状态；

[0010] d当检测到得载冷剂溶液浓度对应的凝固点温度与实测的温度小于允许的范围时，向能源塔热泵机组发出超低温报警信号，热泵机组及时停机，避免出现蒸发器载冷剂发生凝固故障造成损失。

[0011] 本发明的能源塔热泵机组载冷剂凝固点监测控制装置，它包括压缩机，压缩机与冷凝器连接，冷凝器通过电子膨胀阀与能源塔热泵机组蒸发器连接，能源塔热泵机组蒸发器与压缩机连接形成一个闭合回路，其特殊之处在于在能源塔热泵机组蒸发器进出水两侧连接载冷剂溶液浓度及PH值检测装置，载冷剂溶液浓度及PH值检测装置包括密闭的检测桶，在检测桶上设密度计、PH值计和温度传感器，在检测桶的进口上设阀门，密度计、PH值计和温度传感器均与控制器电气连接，同时在控制器内预置一定的检测和控制程序。

[0012] 本发明的装置，其所述的密闭的检测桶的进口一分为二，上下部分各一个入口，中部和上部各一个出口，合二为一，这种结构是为了流经检测装置的载冷剂溶液的流动尽可能平稳，其流速不对密度等指标的测量产生影响；所述的密度计是差压式密度传感器。

[0013] 本发明的能源塔热泵机组载冷剂凝固点监测控制方法及其装置与已有技术相比具有突出的实质性特点和显著进步：1、能使能源塔热泵机组实现载冷剂凝固点的自动检测与控制，随时根据载冷剂的水质情况，将载冷剂浓度调整到最佳状态，避免因载冷剂浓度低，凝固点高而造成蒸发器出现冰堵，因载冷剂浓度高造成循环泵功率损耗或出现结晶，大大提高了能源塔热泵机组的稳定性和可靠性，可以降低运行成本和维护成本，提高产品竞争力；2、本发明的方法、装置简单可靠，制造、安装、调试均十分方便。附图说明：

[0014] 图1为本发明应用流程示意图；

[0015] 图2为本发明的监测控制部分的结构示意图。具体实施方式：

[0016] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

[0017] 实施例1，采用能源塔热泵机组载冷剂凝固点监测控制装置，载冷剂溶液浓度及PH值检测装置5在热泵机组运行时在线检测载冷剂溶液浓度、温度、PH值各项指标，向热泵机组控制器6传送各种检测信号；控制器6根据接收到的载冷剂溶液浓度、温度、PH值检测信号，进行判断分析，将浓度信号查表得出载冷剂的凝固点温度，与测量温度信号进行比对。如果凝固点温度与测量温度差值小于设定值则向能源塔的载冷剂调节装置发出加药信号，提高载冷剂的浓度，降低凝固点温度；如果凝固点温度与测量温度差值大于设定值则向能源塔的载冷剂调节装置发出补水信号，降低载冷剂的浓度。同理如果测得的PH小于设定值，则控制器向能源塔的载冷剂调节装置发出添加NaOH溶液的信号，提高载冷剂的PH值，使其保持在碱性范围；当检测到得载冷剂溶液浓度及PH值达到规定的运行范围时，控制器发出信号，系统恢复到正常的运行状态；当检测到得载冷剂溶液浓度对应的凝固点温度与实测的温度接近或小于允许的范围时，向能源塔热泵机组发出超低温报警信号，热泵机组及时停机，避免出现蒸发器载冷剂发生凝固故障造成损失。

[0018] 实施例2，参见图1，2，实现实施例1的能源塔热泵机组载冷剂凝固点监测控制装置，将能源塔热泵机组的压缩机1、冷凝器2、电子膨胀阀4和能源塔热泵机组蒸发器3连接形成一个闭合回路，在能源塔热泵机组蒸发器3进出水两侧连接载冷剂溶液浓度及PH值检测装置5，即在能源塔热泵机组蒸发器3进出水口上并联载冷剂溶液浓度及PH值检测装置5，载冷剂溶液浓度及PH值检测装置5包括密闭的检测桶10，在检测桶10的任一位置安装密度计11、PH值计7和温度传感器8，密度计11是差压式密度传感器，它即可有线传输信号，也可采用无线传输信号，检测桶10的进口一分为二，上下部分各一个入口，中部和上部各一个出口，合二为一，在检测桶10的进口上安装阀门9，将密度计11、PH值计7和温度传感器8都与控制器6电气连接，有线或无线均可，控制器6可采用现有的热泵机组控制器加上相应的控制软件实现，也可以单独与热泵机组控制器通讯实现数据交换，同时在控制器6内预置检测和控制程序，即形成能源塔热泵机组载冷剂凝固点监测控制装置。

[0019] 本发明的工作原理为：在能源塔热泵机组冬季制热运行时，因在能源塔热泵机组蒸发器进出水口上并联载冷剂溶液浓度及PH值检测装置，载冷剂溶液浓度及PH值检测装置内会有载冷剂溶液流动，可在线检测载冷剂溶液浓度、温度、PH值等各项指标。在控制器内增加一定的检测和控制程序，控制器内的控制程序可以将测量到的溶液密度信号转换成溶液浓度信号，在转换成溶液的凝固点值。如果凝固点温度与测量溶液的温度差值小于设定值则向能源塔的载冷剂调节装置发出加药信号，提高载冷剂的浓度，降低凝固点温度；如果凝固点温度与测量温度差值大于设定值则向能源塔的载冷剂调节装置发出补水信号，降低载冷剂的浓度。同理如果测得的PH小于设定值，则控制器发出添加NaOH溶液的信号，提高载冷剂的PH值，使其保持在碱性范围。当检测到得载冷剂溶液浓度及PH值达到规定的运行范围时，控制器发出信号，系统恢复到正常的运行状态。当检测到得载冷剂溶液浓度对应的凝固点温度与实测的温度接近或小于允许的范围时，向能源塔热泵机组发出超低温报警信号，热泵机组及时停机，避免出现蒸发器载冷剂发生凝固故障造成损失。如果检测到的各项指标符合预先设定的要求，能源塔热泵机组则可以自动运行。

[0020] 本发明的能源塔热泵机组载冷剂凝固点监测控制方法及其装置，可以在环境条件或能源塔溶液浓度等指标发生变化时，自动对溶液进行调整，使系统能够在最佳的状态下运行，当凝固点与出水温度接近时，热泵机组可以及时采取措施，最大程度避免蒸发器结冰等故障的发生，降低运行费用，节省人工维护成本。

[0021] 本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。