CN100504248C - 多机组并联式热泵系统 - Google Patents

Abstract

一种多机组并联式热泵系统的控制方法及装置，不改变热泵系统正常的循环方向，采取同向冲油、补泄给油和正向除霜等方案，提高热泵系统的供暖效率和可靠性。

Description

多机组并联式热泵系统

技术领域

本发明涉及热泵系统，尤其是多机组并联式热泵系统。

技术背景

现有的多机组并联式热泵系统中，每一组室外机内包括若干台压缩机，系统通过选择投入工作的机组组数和组内压缩机的运行总功率来改变系统的能力以适应不同冷热负荷的需求。但是，现有系统供暖工况中的反向循环包括反向回油和反向除霜操作均需要革除。

现有技术中，尤其是冷媒管道较长的多机并联热泵系统，供暖工况中采用反向回油的操作，即把四通阀暂时切换成制冷循环，把滞留在冷媒管道中的润滑油反冲回压缩机，以避免压缩机缺油故障。现有并联式热泵系统反向回油时，多使各台压缩机以某种特定的方式运转，希望让可能缺油的压缩机有更多的机会得到供油，比如让可能富油的压缩机直接或间接对可能贫油的压缩机供油，但对压缩机富油抑或贫油的状态并无检测措施；至于对并联机组之间的均油操作，现有系统只是定时反冲回油，尚不能判断机组之间富油抑或贫油的状态。事实上，现有反向回油技术存在一定的盲目性，并未提供有效合理的给油措施，系统的效率和可靠性较低。

现有多机组并联式热泵系统采用的反向除霜操作，即把四通阀暂时切换成制冷循环，抽取室内空间的热量送至室外蒸发器用于除霜，很明显，反向除霜操作降低了系统的供暖效率，忽视了供暖工况中室内温度舒适性的要求。

为了尽量减少反向除霜和反向回油对热泵系统带来双重的负面影响，现有技术也有将两种反向操作做归并处理的，即每一次反向操作将推延下一次的反向操作。但这样的归并或类似的处理，依然把反向除霜视为热泵系统供热工况中不可缺少的操作。

发明内容

为了克服有关热泵系统供暖时反向循环必不可少的偏见，革除现有技术供暖时的反向回油和反向除霜操作，本发明提供一种多机组并联式热泵系统的控制方法及装置，目的在于不改变热泵系统正常的循环方向，采取同向冲油、补泄给油和正向除霜等方案，提高多机组并联式热泵系统的供暖效率和可靠性。

本发明解决其技术问题所采用的技术措施包括热泵系统同向冲油的控制方法。

本发明所述同向冲油的方法旨在不改变热泵系统正常的循环方向，由系统微控制器定时把系统高压末端电子膨胀阀或把使膨胀阀旁通的电磁阀(未示出)全量开放，让储液器中液态冷媒高速流经蒸发器和其后管路，维持若干秒后恢复电子膨胀阀可控状态或旁通电磁阀闭锁状态，使蒸发器和其后管路中滞留的润滑油被液态冷媒冲刷到气液分离器、经雾化吸入压缩机，随之排至油分离器并得到分离。

对供暖工况，各室外机热交换器25充当蒸发器，处于系统的低压侧，是热泵系统供暖时冷媒管道中滞油量最大的部位。当低温下液态冷媒中油的成份不能随之蒸发时，便滞留在热交换器管壁上，影响室外机热交换器25蒸发吸热的效率，故应使滞油及时脱离室外机热交换器25并返回压缩机组1。由于室外机热交换器25至气液分离器7管路相对不长，靠近压缩机组1，只要系统微控制器将室外机热交换器25前端电子膨胀阀13或膨胀阀旁通电磁阀(未示出)全量开放，让液态冷媒充盈室外机热交换器25管道达一定长度并持续若干秒，使液态冷媒溶解裹挟管壁上的滞油，高速一并冲出室外机热交换器25，使之进入气液分离器7，滞油在气液分离器7中经过雾化被压缩机1吸入，随之被排至油分离器3并得到分离。

对制冷工况，室内机热交换器34充当蒸发器，处于系统的低压侧，蒸发器34后半部及其后管路是润滑油滞留的主要处所，蒸发器34距气液分离器7的管路越长，滞留的机会和油量越多，对室外机组润滑的不良影响越大，采用本发明所述同向冲油方法即由微控制器定时把室内蒸发器34前端的膨胀阀环节35充分开放，让一定量的液态冷媒充盈一定长度的蒸发器34管路及后续管路，以高速度液态冷媒冲刷滞留在管壁各处的润滑油，利用润滑油在液态冷媒中充分溶解的特性，最终将滞留的润滑油引入系统的油分离器3中。

本发明解决其技术问题所采用的技术措施中包括对气液分离器输出管的改良。

为了确保气液分离器7中集聚的滞油经过雾化被压缩机组1吸入，本发明对气液分离器7的输出管23进行了改良，即把气液分离器7内的输出管23配置成L型管，L型管水平端开口并位于气液分离器7内空间的中上部，L型管水平中段底部经焊接插入一根较细的抽油管9，抽油管9插入端封口且沿吸气方向延伸1至2厘米，抽油管9延伸段中部开小孔，抽油管9另一端则开口向下接近气液分离器7底部位置。L型管水平部分远离气液分离器7的底部可以避免底部积存过多的液态冷媒被压缩机组1吸入引起湿压缩；抽油管9的设置可以利用L型管中高速气流形成的空吸现象抽吸留在气液分离器7底部的润滑油，形成雾状后被压缩机吸入，适用于轻油型冷媒或重油型冷媒各类热泵系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术措施包括热泵系统补泄给油的装置。

本发明所述热泵系统补泄给油的装置包括系统微控制器的部分功能配置和补泄给油缓冲器，旨在对任何一台压缩机或任何一组室外机组的供油状态，实现自动监测并保障给油，无需改变热泵系统正常的循环方向。

多机组并联式热泵系统由于压缩机参与运行的数量较多、运行机会不等、时间长短不等和其他因素，各台压缩机吸入排出冷媒的含油率变化较大，出现了随机性的回油高潮和回油低潮。其中，回油高潮表现为机组内压缩机随冷媒吸入和分离的油量大于排出的油量，油池和油分离器的油位升高、给油管路油量充盈，当过量的油被压缩机吸入，引起对油液的压缩伤及压缩腔；回油低潮表现为压缩机吸入冷媒的含油量小于排出的含油量，油分离器和给油管路中油量匮乏，压缩机内运动部件间缺少润滑油，不能在部件摩擦表面形成油膜，无法实现部件间的纯液体摩擦，回油低潮的持续必然导致压缩机迅速升温以致烧损。

对回油的高潮，热泵系统应备有给油缓冲装置，让过盈的油量泄入其中，避免压缩机的“油压缩”；遇到回油的低潮，机组应予监测并主动从其它机组中补充到润滑油，防止压缩机的“干烧”事故。此外，系统的给油控制执行部件还应少而精以提高系统的可靠性。

本发明所述补泄给油缓冲器的具体配置是，通过各室外机组1的三通电磁阀10的常通端口和公共端口将各机组的油分离器3联成一体，即把电磁阀10的常通端口经泄油管5和泄油限压器8接至回油管4继而在油分离器3底部工作油位线高度与油分离器3相连通，形成系统内的泄油通路，同时把三通电磁阀10的公共端口与缓冲油管14相连通，并让所有机组的缓冲油管14并联形成公共的双向输油通道，由此组成系统的给油缓冲器，各机组的油分离器3既可对给油缓冲器泄放润滑油，也可从中补充润滑油，形成油的缓冲通路。

对各室外机组三通电磁阀10的常闭端口，先顺序连接到补油限压器11和补油管12，补油管12再以多种可选方式与压缩机低压吸口端相通：或与气液分离器7相连通，或与气液分离器7垂直上行输出管的中部相连通，或与吸气总管16相连通，或分别与各压缩机吸气管15相连通，或与单向给油管2’相连通，或与给油管2”靠近压缩机一侧管路相连通，由此形成从系统给油缓冲器到各机组压缩机1低压吸口端的补油通道。

三通电磁阀10的常通端口在失电时对公共端口开通，在得电时对公共端口关闭；三通电磁阀10的常闭端口在失电时对公共端口关闭，在得电时对公共端口开通。所有室外运行机组在停机后，三通电磁阀10处于失电状态，其所连通的各机组油分离器3通过三通电磁阀10的常通端口和公共端口及公共双向输油通道14在静态中得到油的平衡；当有机组运行时，室外运行机组或室外暂停机组的三通电磁阀10的开关状态由系统微控制器实施监控，以达到油的动态平衡。

系统微控制器对每一室外机组配置两只测温器，即一只排气测温器20和一只给油测温器21或给油测温器21’或给油测温器21”。其中排气测温器20与排气总管19出口管路紧密接触，测量室外运行机组压缩机排气温度；给油测温器测量室外运行机组油分离器回油管4内经过限压后的回油温度，该测温器的安装位置有几种可选形式以适应油分离器底部回油管4至压缩机的多种连通方式：

所述油分离器3底部在工作油位线高度接出的回油管4，经给油限压器6和给油管22与各压缩机吸气管15或吸气总管16相连通的，使给油测温器21在给油限压器6出口部位置与给油管22紧密接触；油分离器3底部接出的回油管4经给油限压器6’与各低压油池式压缩机单向给油管2’相连通的，使给油测温器21’在接近首台压缩机的位置与单向给油管2’紧密接触；油分离器3底部接出的回油管4和给油限压器6’经给油管2”与各馈管式压缩机相连通的，使给油测温器21”在接近首台压缩机的位置与给油管2”紧密接触。

上述给油系统，由于在管路的各种压差位置都配置了相应的限压装置，因而可以适配各种类型的压缩机。各热泵室外机组内包括的若干台压缩机，可以是定频的或变频的，压缩机内供油机制可以是高压油池或低压油池或者是给油管式的，还可以由几种类型压缩机混合配置而成；冷媒所配润滑油可以是轻型的或重型的润滑油。

所述微控制器监控各室外机组内压缩机组1的回油状态，包括监测、判定和控制等措施：

由微控制器实时监测各室外运行机组内的给油测温器21或给油测温器21’或给油测温器21”和排气测温器20，对测温器21或21’或21”的温度加上5至25摄氏度即超过排气测温器20温度的，判定该机组处于回油低潮，否则，判定该机组处于回油高潮；

由微控制器区分制冷或供暖工况，依对各室外运行机组回油高潮或低潮的判定，对室外运行机组和室外暂停机组的四通电磁阀24、三通电磁阀10、电子膨胀阀13和电磁阀29的开关状态依下列简表进行控制，并达到表中所列效果：

表中所述效果即给油系统内润滑油的三种动态平衡：室外运行机组油分离器3泄油和室外暂停机组油分离器3缓冲的动态平衡、室外运行机组压缩机组1补油和室外暂停机组油分离器3缓冲的动态平衡以及室外运行机组之间油分离器3泄油和压缩机组1补油的动态平衡。

所述泄油即向系统给油缓冲器中存油，所述补油即从系统给油缓冲器中取油。

表中所述电磁阀29可配置在各机组内四通电磁阀24与输气管28之间的管路中，供暖工况下室外暂停机组若关闭电磁阀29，则可防止压缩机排出的高温气体分流至室外暂停机组气液分离器7并在其中发生凝聚而降低系统供暖效率；类似的，制冷工况下室外暂停机组若关闭电子膨胀阀13，则可防止冷凝液体分流到室外暂停机组室外换热器25而降低系统制冷效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术措施包括热泵系统正向除霜的装置。

本发明所述热泵系统正向除霜的装置包括预蒸发除霜装置和除霜背压装置，能利用热泵系统中高压高温气体冷媒和(或)次高压次高温气体冷媒在室外换热器25中冷凝放热达到除霜的效果，无需改变热泵系统正常的循环方向。

本发明所述正向除霜装置中的预蒸发除霜装置，主要由贮液器26与其顶端至室外换热器25入口间的除霜气管30及除霜电磁阀31共同组成；本发明所述的除霜背压装置，由背压电磁阀32和与之并联的背压限制器33组成，除霜背压装置可以安装在室外换热器25出口至压缩机组1吸气口之间的任何一处气体通路中，背压电磁阀32平时保持开通，仅在正向除霜过程中关断，背压限制器33可以是电子膨胀阀或阻尼限压器或非阻尼限压器。

正向除霜时，微控制器使室内电子膨胀阀35完全打开，各压缩机组1以可能的最大功率运转，提供更多的高温高压气体，维持室内换热器34的供热功能，关闭室外风扇(未示出)，使储液器26顶部除霜气管30上的除霜电磁阀31开通，让储液器26中的液态冷媒以及从输液管27跟进储液器26的高压高温液态冷媒，预先蒸发成次高压次高温气态冷媒并进入室外热交换器25除霜，预蒸发时贮液器26可从室外环境中吸热，随后允许室内换热器34的气态冷媒经除霜气管30直接进入室外热交换器25除霜，在除霜中的适当时候，微控制器关断背压电磁阀32，背压限制器33使室外换热器25维持一定的高压，让室外换热器25中的气态冷媒得到一定的压缩，提高除霜的温度，气液分离器7在接纳并分离两相冷媒供压缩机组1吸入时亦可从室外环境中吸热，待除霜完成、室外风扇(未示出)启动片刻后，贮液器26顶除霜电磁阀31关闭，各室内热交换器电子膨胀阀(未示出)的开度和各压缩机组1的功率回到可控状态。除霜背压装置中背压限制器33若采用电子膨胀阀则正向除霜时可精确调节室外热交换器25中的压力。

由于正向除霜避免了除霜时对室内空气中热量的抽取，满足了供热工况时室内舒适度的要求，还克服了现有技术中整个系统所有机组必须同时反向除霜的弊端，多机组并联式热泵系统中任何一组室外机均可单独进行除霜。

与现有技术相比，本发明的有益效果是，系统的效率提高、结构简单、运行可靠。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：

图1是本发明第一实施例的配置图，表示高压型压缩机多机组系统的制冷工况；

图2是本发明第二实施例的配置图，表示高压型压缩机多机组系统的制冷工况；

图3是本发明第三实施例的配置图，表示高压型压缩机多机组系统的制冷工况；

图4是本发明第四实施例的配置图，表示低压型压缩机多机组系统的供暖工况；

图5是本发明第五实施例的配置图，表示馈管式压缩机多机组系统的供暖工况；

图6是本发明第六实施例的配置图，表示多类型压缩机混合配组系统的供暖工况；

图7是本发明热泵系统正向除霜装置的配置例图。

图中标记和名称对应如下：

1   压缩机组            10   三通电磁阀            21′  给油测温器         32  背压电磁阀

2   双向给油管          11   补油限压器            21＂  给油测温器         33  背压限制器

2′ 单向给油管          12   补油管                22    给油管             34  室内换热器

2＂ 给油管              13   电子膨胀阀            23    气分输出管         35  电子膨胀阀

3   油分离器            14   缓冲油管              24    四通电磁阀         HC  高压型，制冷

4   回油管              15   吸气管                25    室外换热器         LH  低压型，供暖

5   泄油管              16   吸气总管              26    贮液器             FH  馈管型，供暖

6   给油限压器          17   排气管                27    输液管             HH  高压型，供暖

6′ 给油限压器          18   单向阀                28    输气管             on  得电或开通

7   气液分离器          19   排气总管              29    电磁阀             off 失电或关闭

8   泄油限压器          20   排气测温器            30    除霜气管           open 微开

9   抽油管              21   给油测温器            31    除霜电磁阀         control 开度受控

具体实施方式

下面，参照附图以实施例对本发明加以说明。

图1是本发明第一实施例的系统配置图，表示高压型压缩机多机组系统的制冷工况。

如图1所示，第一实施例中多机组并联式热泵系统由8个热泵室外机组构成，每个室外机组包括若干台定频或变频的高压型压缩机，即压缩机的油池处于压缩机中的高压部分；油分离器3底部通过双向给油管2与对应的压缩机的高压油池并列相连，油分离器3与各压缩机置于同一水平，双向给油管2各连接处与压缩机的最低工作油位线等高；各压缩机吸气管15并联至吸气总管16继而与气液分离器7的输出管相通；各压缩机排气管17分别通过单向阀18汇总后连入油分离器3的入口；油分离器3底部在压缩机的最低工作油位线高度接出一根回油管4，经给油限压器6和给油管22与各压缩机的吸气管15相连通。这样，热泵机组内各高压型压缩机之间可以实现油的均衡。

如图1所示，第一实施例的特点在于：

所述各热泵室外机组内配置一只三通电磁阀10；各三通电磁阀10的常通端口，经泄油管5和泄油限压器8接至回油管4继而在油分离器3底部工作油位线高度与油分离器3相连通；各三通电磁阀10的公共端口与缓冲油管14相连通，所有机组的缓冲油管，4并联相通，形成公共输油通道。这样，各室外机组的油分离器3联合构成了系统的给油缓冲器，只要三通电磁阀10失电，常通端口与公共端口接通，任一机组既可向给油缓冲器中泄油，也可从缓冲器中得到补油.由此，系统贮油器具备双向缓冲的功能；

所述各室外机组内三通电磁阀10的常闭端口，经补油限压器11和补油管12与气液分离器7相连通，而气液分离器7的输出管23又与吸气总管16相连，直至通到各压缩机的吸气管15。当三通电磁阀10得电，常闭端口即与公共端口接通，继而与公共通道缓冲油管14相连通。这样，构成了从系统给油缓冲器到各压缩机吸气管15的补油通道。只要令某一室外运行机组内三通电磁阀10得电，该机组中的运行压缩机组1就能从系统给油缓冲器得到油的补充；

所述各室外机组内配置一只给油测温器21，其与给油限压器6出口部的给油管22紧密接触；配置的另一只排气测温器20，其与排气总管19出口管路紧密接触；所述微控制器(未示出)实时监测各室外运行机组内的给油测温器21和排气测温器20，对测温器21的温度加上5至25摄氏度即超过排气测温器20温度的，判定该机组处于回油低潮，否则，判定该机组处于回油高潮；

第一实施例所述微控制器按下列简表，针对制冷工况，依对各运行压缩机组1回油高潮或低潮的判定，对室外运行机组和室外暂停机组的四通电磁阀24和三通电磁阀10或电子膨胀阀13的开关状态进行控制，并达到表中所列效果：

如图1所示，系统当前有两个高压型室外机组正处于制冷工况，微控制器(未示出)判定U₁机组处于回油高潮(标记为HC run+)而U₂机组处于回油低潮(标记为HC run-)，其它如U₈机组正处暂停状态(标记为HC stop)；

微控制器根据上述控制简表对室外运行机组和室外暂停机组的四通电磁阀24和三通电磁阀10或电子膨胀阀13的开关状态所作的控制如图1所示，即

U₁机组的四通电磁阀24失电、三通电磁阀10失电、电子膨胀阀13开通；

U₂机组的四通电磁阀24失电、三通电磁阀10得电、电子膨胀阀13开通；

U₈等机组的四通电磁阀24得电、三通电磁阀10失电、电子膨胀阀13关闭。

纵观各三通电磁阀10的压力情况，系统中回油高潮U₁机组的三通电磁阀10压力最高，相当于室外运行机组油分离器3的高压；回油低潮U₂机组的三通电磁阀10压力最低，相当于系统吸气总管16的低压，而室外暂停机组U₈等三通电磁阀10的压力居中，相当于系统输气管28的回气压力。这样的压力分布，使得回油高潮U₁机组的油分离器3将向系统给油缓冲器中泄油，而回油低潮U₂机组的补油管12经过限压将从系统给油缓冲器中获取补充油量，室外暂停机组U₈等的油分离器3则为系统给油缓冲器，部分承当了接收运行机组泄油的任务。各路油量流动方向如图1中空心箭头所示。

如图1所示，回油低潮U₂机组的补油管12将补充油量送入气液分离器7，对于轻油型冷媒系统，气液分离器7中原有的液态冷媒会稀释或妨碍补充油量立即被抽油管9抽吸并送入压缩机组1，但对于重油型冷媒系统，补充的油量聚积在液态冷媒的下层，会被抽油管9立即抽吸并以雾状送入压缩机组1。回油低潮U₂机组得到了补充油量，就会脱离回油低潮并趋向于回油高潮，保持系统可靠运行的状态。

在第一实施例以及其他实施例的制冷工况中，室内换热器34充当蒸发器(参见图7局部所示)，处于系统的低压侧，蒸发器34后半部及其后的输气管28是润滑油滞留的主要处所，距气液分离器7的管路越长，滞留的机会和油量越多，对室外机组润滑的不良影响越大，采用本发明所述同向冲油方法即由微控制器定时把室内机组的膨胀阀35环节充分开放，让一定量的液态冷媒充盈一定长度的蒸发器管路及其后的输气管28，以高速度液态冷媒冲刷滞留在管壁各处的润滑油，利用润滑油在液态冷媒中充分溶解的特性，将滞留的润滑油引入系统的气液分离器7中，待气液分离器7中的滞油接近其底部，根据本发明气液分离器7的输出管23的设置，抽油管9利用气液分离器L型输出管中高速气流形成的空吸现象抽吸留在气液分离器7底部的润滑油，形成雾状后被压缩机吸入，随之被排至油分离器3并得到分离。

图2是本发明第二实施例的系统配置图，也表示高压型压缩机多机组系统的制冷工况，其系统配置在第一实施例的基础上作了如下三处调整：

所述各机组内三通电磁阀10的常闭端口，经补油限压器11和补油管12与气液分离器7垂直上行输出管的中部相连通，从系统给油缓冲器中得到的补充油量不经过气液分离器7内腔，可以避免气液分离器7中原有的液态冷媒将补充油量稀释的现象，既适合重油型冷媒系统，也适合轻油型冷媒系统；

所述各机组内油分离器3底部在工作油位线高度接出的回油管4，经给油限压器6和给油管22与各压缩机的吸气总管16相连通，这在加工中可减少给油管22对各压缩机吸气管5的焊接点，但压缩机从冷媒中吸入的油量仍与第一实施例相当，而给油测温器21依然在给油限压器6的出口位置与给油管22紧密接触，供微控制器(未示出)测量回油的温度；

所述各机组内的四通电磁阀24与与输气管28之间的管路中增配了一只电磁阀29，在制冷工况下电磁阀29总处于开通状态，供暖工况下电磁阀29的状态则受微控制器的控制。

第二实施例所述微控制器按下列简表，针对制冷工况，依对各运行压缩机组1回油高潮或低潮的判定，对室外运行机组和室外暂停机组的四通电磁阀24和三通电磁阀10和电磁阀29或电子膨胀阀13的开关状态进行控制，并达到表中所列效果：

如图2所示，系统当前有两个高压型室外机组正处于制冷工况，微控制器(未示出)判定U₁机组处于回油低潮(标记为HC run-)而U₂机组处于回油高潮(标记为HC run+)，其它如U₈机组正处暂停状态(标记为HC stop)。

如图2所示，制冷工况下的室外暂停机组的电子膨胀阀13被关闭，可防止冷凝液体分流进入室外暂停机组室外换热器25，提高系统的制冷效率。

微控制器根据上述控制简表对室外运行机组和室外暂停机组的四通电磁阀24和三通电磁阀10或电子膨胀阀13的开关状态所作的控制如图2所示，即

U₁机组的四通电磁阀24失电、三通电磁阀10得电、电子膨胀阀13开通；

U₂机组的四通电磁阀24失电、三通电磁阀10失电、电子膨胀阀13开通；

U₈等机组的四通电磁阀24得电、三通电磁阀10失电、电子膨胀阀13关闭。

关于三通电磁阀10的压力情况，回油低潮U₁机组的三通电磁阀10压力最低，相当于系统吸气总管16的低压，回油高潮U₂机组的三通电磁阀10压力最高，相当于室外运行机组油分离器3的高压；而室外暂停机组U₈等三通电磁阀10的压力居中，相当于系统输气管28的回气压力。这样的压力分布，使得回油高潮U₂机组向系统给油缓冲器中泄油，而回油低潮U₁机组的补油管12经过限压将从系统给油缓冲器中补油，室外暂停机组U₈等的油分离器3将作为系统给油缓冲器，部分承当了接收运行机组泄油的任务。各路油量流动方向如图2中空心箭头所示。

将第二实施例与第一实施例所述微控制器的判定、控制和效果情况作一对比，可见当室外运行机组的给油状态出现了转化，由于微控制器的实时处理，系统给油缓冲器中油量流动方向也发生了相应的转化，说明本发明的技术方案能有效应对制冷工况下各种回油高潮或回油低潮情况，达到可靠的给油效果。

图3是本发明第三实施例的系统配置图，也表示高压型压缩机多机组系统的制冷工况，其系统配置在第二实施例的基础上对三通电磁阀10常闭端口的配置作了如下调整：

所述各机组内三通电磁阀10的常闭端口，经补油限压器11和补油管12与给油管22相连通。如图3所示，补油管12与给油管22汇合后依次与各压缩机的吸气管15相连通，这和第一实施例类似。同样的，补油管12与给油管22汇合后也可与吸气总管16相连通，如U₂机组配置所示。

如图3所示，第三实施例所表示的高压型压缩机多机组系统的制冷工况下，系统给油缓冲器中油量流动情况与如图2所示不同，室外暂停机组U₈等的油分离器3作为系统给油缓冲器，部分承当了对运行机组补油的任务，但微控制器的实时处理的方案与第二实施例相同，此处不再赘述，各路油量流动方向如图3中空心箭头所示。

将第三实施例与第一、第二实施例所述微控制器的判定、控制和效果情况作对比，可以说明对高压型压缩机多机组给油系统的配置，只要对油分离器3的回油管4采取适当的限压、对三通电磁阀10的常闭端口引出的补油管12采取适当的限压，那么将回油送至压缩机组1的低压吸气端口的路径可以有多种选择，采用本发明所述微控制器的实时处理的方案，都能有效地应对制冷工况下各种回油高潮或回油低潮情况，达到可靠的给油效果。对其他类型压缩机多机组的不同配置，采用本发明微控制器的制冷实时处理的方案，也能达到可靠的给油效果。

图4是本发明第四实施例的系统配置图，表示低压型压缩机多机组系统的供暖工况。

如图4所示，第四实施例中多机组并联式热泵系统由8个热泵室外机组构成，每个室外机组包括若干台定频或变频的低压型压缩机，即压缩机的油池处于压缩机中的低压部分；对于这种回油机制，可将各机组内油分离器3底部在工作油位线高度接出的回油管4，经单向给油管2’和给油限压器6’和各低压油池式压缩机的油池入口相连通，热泵机组内各低压型压缩机之间就可以实现油的均衡。

如图4所示，第四实施例的特点在于：

所述各热泵室外机组内三通电磁阀10的常通端口和公共端口的配置与前述三个实施例相同，构成了补泄给油缓冲器，各机组内油分离器3可对给油缓冲器进行泄油或补油；

所述各机组内三通电磁阀10的常闭端口，通过补油限压器11和补油管12，经和单向给油管2’下游汇合后与各压缩机低压油池入口相连通，构成了从系统给油缓冲器到各压缩机低压油池的补油通道。只要令某一机组内三通电磁阀10得电，运行压缩机组1就能从系统给油缓冲器得到油的补充；

所述各机组内配置一只给油测温器21’，其与给油限压器6’出口部的单向给油管2’紧密接触，位处单向给油管2’和补油管12汇合的上游；各机组内配置另一只排气测温器20，其与排气总管19出口管路紧密接触；所述微控制器(未示出)实时监测各室外运行机组内的给油测温器21’和排气测温器20，对给油测温器21’的温度加上5至25摄氏度即超过排气测温器20温度的，判定该机组处于回油低潮，否则，判定该机组处于回油高潮；

第四实施例所述微控制器按下列简表，针对供暖工况，依对各运行压缩机组1回油高潮或低潮的判定，对室外运行机组和室外暂停机组的四通电磁阀24、三通电磁阀10、电子膨胀阀13和电磁阀29的开关状态进行控制，并达到表中所列效果：

如图4所示，系统当前有多个低压型室外机组正运行于供暖工况，微控制器(未示出)判定U₁机组处于回油低潮(标记为LH run-)，U₂机组处于暂停状态(标记为LH stop)，其它如U₈机组正处回油高潮(标记为LH run+)；

微控制器根据上述控制简表对室外运行机组和室外暂停机组几个阀件的开关状态所作的控制如图4所示，即U₁机组的四通电磁阀24得电、三通电磁阀10得电、电子膨胀阀13开度受控、电磁阀29开通；U₂机组的四通电磁阀24失电、三通电磁阀10失电、电子膨胀阀13微开、电磁阀29关闭；U₈等机组的四通电磁阀24得电、三通电磁阀10失电、电子膨胀阀13开度受控、电磁阀29开通。

纵观各三通电磁阀10的压力情况，系统中回油低潮U₁机组的三通电磁阀10压力最低，相当于运行压缩机低压油池入口的低压；室外暂停机组U₂三通电磁阀10的压力居中，接近于系统回液管27压力，由于U₂机组的电子膨胀阀13微开，系统回液管27中的压力经室外换热器25、四通电磁阀24传至油分离器3以及三通电磁阀10的常通端口；回油高潮U₈等机组三通电磁阀10的压力最高，相当于室外运行机组油分离器3的高压。

这样的压力分布，使得回油高潮机组U₈等的油分离器3将向系统给油缓冲器中泄油，而室外暂停机组U₂和回油低潮机组U₁分别从系统给油缓冲器中获取补充油量，回油低潮U₁机组的三通电磁阀10压力最低，其获取补充油量将优先于暂停机组U₂。各路油量流动方向如图4中空心箭头所示。

如图4所示，室外暂停机组U₂三通电磁阀10的压力低于回油高潮机组U₈等机组三通电磁阀10的压力，机组U₈油分离器3中富裕油量将有部分泄入室外暂停机组U₂油分离器3，室外暂停机组U₂油分离器3充当了系统油量的仓储站。

如图4所示，因为两机组三通电磁阀10的压差较大，机组U₈油分离器3中富裕油量将优先泄入回油低潮U₁机组，机组U₁通过三通电磁阀10的常闭端口和补油限压器11，由补油管12将补充油量送入各压缩机低压油池入口。回油低潮U₁机组得到了补充油量，但不会立即改变对回油低潮的判定，因为由补油管12与各压缩机低压油池入口的连通点在给油测温器21’的下游，补充的油量不会降低给油测温器21’的温度，这使微控制器对其维持一定时间的低潮判定，待油分离器3的回油管4内油量再次充盈并导致给油测温器21’的温度下降后，才判定U₁机组脱离回油低潮，这样就保证了系统具有更高的可靠性。

在第四实施例以及其他实施例的供暖工况中，各室外热交换器25充当蒸发器，处于系统的低压侧，是热泵系统供暖时冷媒管道中滞油量最大的部位。当低温下液态冷媒中油的成份不能随之蒸发时，便滞留在热交换器25管壁上，影响室外热交换器25蒸发吸热的效率。由于室外热交换器25靠近气液分离器7和压缩机组1，只要将室外热交换器25前端电子膨胀阀13或膨胀阀旁通电磁阀(未示出)全量开放，让液态冷媒充盈室外热交换器25管道达一定长度并持续若干秒，使液态冷媒溶解裹挟滞油，且以较高速度一并冲出室外热交换器25，使之进入气液分离器7，根据本发明气液分离器7的输出管23的设置，其抽油管9抽吸留在气液分离器7底部的润滑油，油成雾状后被压缩机吸入，随之被排至油分离器3并得到分离。

图5是本发明第五实施例的系统配置图，表示馈管式压缩机多机组系统的供暖工况。

第五实施例中，系统配置的是馈管式压缩机，即压缩机内不设油池，压缩机压缩机馈管口经一根给油管2”和给油限压器6′连接到油分离器3，利用油分离器3的高压将润滑油送回压缩机内的中压部位以解决运动部件的润滑问题。

如图5所示，各机组油分离器3底部回油管4与给油管2”相连通，经给油限压器6′连入压缩机馈管口，在给油管2”的下游首先接近压缩机馈管口的位置，设置一只给油测温器21”供微控制器(未示出)判定机组回油状态。

如图5所示，三通电磁阀10的常闭端口的设置和其它方面的情况和第三实施例类同，但如U₂机组的配置所示，机组内三通电磁阀10的常闭端口，通过补油限压器11和补油管12，还可以与给油测温器21”下游连通各压缩机的给油管2”直接相连通。

如图5所示，油分离器3的底部回油管4又与泄油管5相连通，再通过三通电磁阀10的常通端口和公共端口接入公共缓冲油管14，这和第一到第四实施例类同。

第五实施例在供暖工况下，其微控制器的实时处理的方案与第四实施例相同，不再赘述。

如图5所示，系统当前只有一组机组U₈在运行，微控制器(未示出)判定机组U₈处于回油低潮(标记为FH run-)。其他室外暂停机组(标记为FH stop)的油分离器3均通过公共缓冲油管14对机组U₈泄油，因为这时低潮机组U₈的三通电磁阀10受控得电，使得机组U₈的三通电磁阀10的压力最低，略高于室外运行机组U₈的吸气压力，而室外暂停机组的三通电磁阀10接近室外运行机组U₈较高的回液压力。低潮机组U₈得到补充的油量经补油限压器11和补油管12送到室外运行机组压缩机的吸气管15，补充油量从压缩机的低压入口经过压缩机的中压部位被引向各运动部件提供润滑条件。仅当足够的油量补入并被高压端油分离器3分离再次充盈给油管2”，使给油测温器21”处的温度比排气测温器20处的温度降低至少5摄氏时，微控制器才判定机组U₈脱离回油低潮状态。油量的补泄方向，如图5中空心箭头所示。

对比图5和图4，可说明随系统内参与室外运行机组的变化和回油情况的改变，给油系统内油量的补泄方向会随之改变，也说明尽管压缩机内供油机制不同，只要配置得当，采用第四实施例所述的微控制器的实时处理方案，在供暖工况下都能达到可靠的给油效果。同样的实时处理方案，对高压型压缩机多机组供暖工况，也能达到相同的给油效果。

图6是本发明第六实施例的系统配置图，表示多类型压缩机混合配组系统的供暖工况。

如图6所示，第六实施例的特点在于：

每个机组都是由不同类型的压缩机混合配置而成，每一混合配组中三通电磁阀10的端口配置、油分离器3和压缩机组1之间油路的配置等都遵从第一至第五实施例相同的原则，只是将第一至第五实施例的配置形式加以组合而已。

如图6所示，第六实施例为了适应对不同供油机制压缩机回油低潮的实时监测，有的混合配组中给油测温器21和给油测温器21’或给油测温器21”并存。对此，系统微控制器的测温程序略作增加使任一回油测温器都能报告回油低潮即可。第六实施例供暖工况下微控制器的实时监控方案与第四实施例类同，不再赘述。当前各路油量的补泄方向，如图6中空心箭头所示。

第六实施例对不同类型的压缩机混合配置，反映了实际工艺上的需求，例如有的室外机组结构空间的限制，只能配置不同类型的压缩机。当一台变频压缩机配置若干台定频压缩机构成室外机组时，也会用到不同压缩机类型的组合以发挥各自所长或适应不同的需要。

从以上说明显然可见，本发明所公开的多机组并联式热泵系统的技术方案，可适用于不同类型压缩机的多种配置，能实现对回油低潮和回油高潮的有效监控，达到热泵多机组系统油量的多种平衡，所用阀件少，简单、可靠。

图7是本发明热泵系统正向除霜装置的配置例图，适用于上述任何实施例中，并在除霜时发挥作用。

如图7所示，除霜背压装置由背压电磁阀32和与之并联的背压限制器33组成，除霜背压装置安装在四通电磁阀24至气液分离器7之间的气体通路中，背压电磁阀32平时保持开通，仅在除霜过程中关断，背压限制器33按图示为非阻尼限压器，也可采用阻尼限压器或电子膨胀阀。若采用电子膨胀阀则可精确调节室外热交换器25中的压力。

正向除霜时，微控制器使室内电子膨胀阀35完全打开，各压缩机组1以可能的最大功率运转，提供更多的高温高压气体，维持室内换热器34的供热功能，关闭室外风扇(未示出)，使贮液器26顶部的除霜电磁阀31开通，除霜气管30让贮液器26中的液态冷媒以及从输液管27跟进贮液器26的高压高温液态冷媒，预先蒸发成次高压次高温气态冷媒并进入室外热交换器25除霜，随后允许室内换热器34的气态冷媒经除霜气管30直接进入室外热交换器25除霜，在除霜中的适当时候，微控制器关断背压电磁阀32，背压限制器33使室外换热器25维持一定的高压，让室外换热器25中的气态冷媒得到一定的压缩，提高除霜的温度，气液分离器7接纳并分离两相冷媒供压缩机组1吸入，待除霜完成、室外风扇(未示出)启动片刻后，贮液器26顶除霜电磁阀31关闭，各室内热交换器电子膨胀阀35的开度和各压缩机组1的功率回到可控状态。预蒸发时贮液器26可从室外环境中吸热，除霜时气液分离器7在分离两相冷媒供压缩机组1吸入时亦可从室外环境中吸热。由于正向除霜利用了从室内换热器34到室外换热器25之间较长管路中高温高压冷媒中的热量，以及贮液器26和气液分离器7从室外环境吸取热量，对室外换热器25实施除霜，避免了对室内空气中热量的抽取，既满足了供热工况时室内舒适度的要求、维持了热泵系统供暖时正常的冷媒循环，整个系统内任一室外机组又可不受牵制地按需分时进行除霜。

虽然为了逐步说明的目的，分别按制冷工况和供暖工况列举了本发明的六种实施例，但两种工况的实时监控方案可以适用于同一实施例。而且，本领域的技术人员在不脱离本发明所附权利要求中所公开技术范围和实质的情况下，可做出各种增减、替换、调整或组合。

Claims (6)

1.一种多机组并联式热泵系统，包括若干室外机组和每一室外机组联结的若干室内机组，每一室外机组内皆包括若干压缩机、一气液分离器、一油分离器、一储液器，其特征是不改变热泵系统常规的正向循环方向，由系统微控制器定时把系统高压末端电子膨胀阀或把使膨胀阀旁通的旁通电磁阀全量开放，让储液器中液态冷媒高速流经蒸发器和其后管路，维持若干秒后恢复电子膨胀阀可控状态或旁通电磁阀闭锁状态，使系统低压端热交换器和其后管路中滞留的润滑油被液态冷媒冲刷到气液分离器、经雾化吸入压缩机，随之排至油分离器并得到分离。

2.根据权利要求1所述的多机组并联式热泵系统，其特征是所述气液分离器(7)内的输出管(23)配置成L型管，L型管水平端开口并位于气液分离器(7)内空间的中上部，L型管水平中段底部经焊接插入一根较细的抽油管(9)，抽油管(9)插入端封口且沿吸气方向延伸1至2厘米，抽油管(9)延伸段中部开小孔，抽油管(9)另一端则开口向下接近所述气液分离器(7)底部位置。

3.一种多机组并联式热泵系统，包括若干室外机组和每一室外机组联结的若干室内机组，每一室外机组内皆包括若干压缩机、一气液分离器、一油分离器、一储液器，其特征是不改变热泵系统常规的正向循环方向，所有室外机组内的油分离器经由各组内三通电磁阀(10)的常通端口和公共端口联成一体：

三通电磁阀(10)的常通端口经泄油管(5)和泄油限压器(8)接至油分离器(3)的回油管(4)继而在油分离器(3)底部工作油位线高度与油分离器(3)相连通，形成系统内的泄油通路，三通电磁阀(10)的公共端口与缓冲油管(14)相连通，并让所有机组的缓冲油管(14)并联形成系统内油的缓冲通路，而三通电磁阀(10)的常闭端口，先顺序连接到补油限压器(11)和补油管(12)，补油管(12)再以如下几种可选方式与压缩机低压吸口端相通：

或与气液分离器(7)相连通；或与气液分离器(7)垂直上行输出管的中部相连通；或与吸气总管(16)相连通；或分别与各压缩机吸气管(15)相连通；或与单向给油管(2′)靠近压缩机斗则管路相连通；或与给油管(2＂)靠近压缩机一侧管路相连通形成系统的补油通道，

三通电磁阀(10)的开关状态由系统微控制器实施监控。

4.根据权利要求3所述的多机组并联式热泵系统，其特征是所述各室外机组内配置一只排气测温器和一只给油测温器，该排气测温器(20)与排气总管(19)出口管路紧密接触，测量室外运行机组压缩机排气温度，给油测温器测量室外运行机组油分离器(3)的回油管(4)内经过限压后的给油温度，该测温器的安装位置有如下几种可选形式以适应所述回油管(4)至压缩机的多种连通方式：

若所述回油管(4)经给油限压器(6)和给油管(22)与各压缩机吸气管(15)或吸气总管(16)相连通的，使给油测温器(21)在给油限压器(6)出口部位置与给油管(22)紧密接触；若所述回油管(4)经给油限压器(6′)与各低压油池式压缩机单向给油管(2′)相连通的，使给油测温器(21′)在接近首台压缩机的位置与单向给油管(2′)紧密接触；若所述回油管(4)和给油限压器(6′)经给油管(2＂)与各馈管式压缩机相连通的，使给油测温器(21＂)在接近首台压缩机的位置与给油管(2＂)紧密接触，对给油测温器的温度加上5至25摄氏度即超过排气测温器温度的，系统微控制器判定该机组处于回油低潮，否则，判定该机组处于回油高潮。

5.根据权利要求3或4所述的多机组并联式热泵系统，其特征是由微控制器区分制冷或供暖工况，依对各室外运行机组回油高潮或低潮的判定，对室外运行机组和室外暂停机组的四通电磁阀(24)、三通电磁阀(10)、电子膨胀阀(13)和电磁阀(29)的开关状态按下列简表进行控制：

6.一种多机组并联式热泵系统，包括若干室外机组和每一室外机组联结的若干室内机组，每一室外机组内皆包括若干压缩机、一气液分离器、一油分离器、一储液器、电子膨胀阀或机械膨胀阀及旁通电磁阀、预蒸发除霜装置和微控制器，其特征是不改变热泵系统常规的正向循环方向，设置背压电磁阀(32)和与之并联的背压限制器(33)组成除霜背压装置，除霜背压装置可以安装在室外换热器(25)出口至压缩机组(1)吸气口之间的任何一处气体通路中，背压电磁阀(32)平时保持开通，仅在除霜过程中关断，背压限制器(33)可以是电子膨胀阀或阻尼限压器或非阻尼限压器；所述微控制器在供暖工况除霜时，不改变冷媒循环方向，在预蒸发除霜过程中，微控制器适时关断背压电磁阀(32)，由背压限制器(33)使室外换热器(25)维持一定的高压。

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