CN100567858C - 一种直接膨胀式地源热泵的回油控制方法 - Google Patents
一种直接膨胀式地源热泵的回油控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明为一种直接膨胀式地源热泵的回油控制方法，该方法为：实时监测直接膨胀式地源热泵地下换热器组管路进出口压差，通过压差变化来判断地下换热器管路是否发生润滑油积聚堵塞，当地下换热器管路发生润滑油积聚或者系统连续正常运行超过预先设定的时间，则顺序关闭部分地下管路一定时间，以提高其余地下管路中的制冷剂流速，利用高速流动的制冷剂将发生堵塞的埋地铜管中积聚的润滑油带回压缩机，实现系统顺利回油。本发明所述回油控制方法能有效提高系统回油效率，提高系统运行稳定性，避免压缩机因缺油出现故障，保证了直接膨胀式地源热泵系统高效运行。
Description
技术领域
本发明涉及地源热泵技术，具体是指直接膨胀式地源热泵的回油控制方法。
背景技术
直接膨胀式地源热泵是一种可更加高效利用浅层地表土壤中低品位热能的先进技术，与传统地源热泵相比，它在地下换热器管路内直接充注制冷剂，减少了中间换热环节，系统效率得到提高，且不存在结冻的危险，不需要添加防冻剂；同时由于减少了中间换热管路，管材耗量相对减少，地下施工量也相对减少。直接膨胀式地源热泵主要应用于小型系统，因此埋管数量也相对较少，一般不超过10个埋孔，且通常采用单U管。
但直接膨胀式地源热泵系统在制热运行时，地下换热管路中工质压力低于制冷运行状态，液态制冷剂在地下换热管路中蒸发成低温、低压气体，大部分润滑油仍然是液态，从过热区开始，润滑油和制冷剂分离，润滑油流动阻力很大，造成部分润滑油不能正常流回压缩机，同时由于受到重力的作用逐渐积聚在U型管底端。随着运行时间的增加，U型管底端的润滑油越积越多，压缩机会因为缺油而效率降低甚至损坏。同时随着U型管底端的润滑油越积越多，也会造成积油堵塞制冷剂管路，导致系统不能正常运行。这极大地限制了直接膨胀式地源热泵的推广和应用。
目前解决上述回油问题的常用办法有：1)在压缩机排气口安装高效率的油分离器；2)使用管径较小的埋地铜管，确保制冷剂有足够大的流速，以实现顺利回油；3)在地下换热器管路中设置回油弯，促进系统回油。但是通常的回油措施均不能保证完全回油，地下换热器管路底部仍有可能发生润滑油积聚，以致影响系统运行。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提出一种直接膨胀式地源热泵的回油控制方法，在制冷剂总流量一定的情况下，通过关闭部分地下换热器分支管路电磁阀，减少实际运行的地下换热器管路数量来提高制冷剂流速，利用高速流动的制冷剂将埋地铜管中积聚的润滑油带回压缩机，实现压缩机的顺利回油。
本发明采取的技术方案是，所述直接膨胀式地源热泵的回油控制方法为：实时监测直接膨胀式地源热泵地下换热器组管路进出口压差，通过压差变化来判断地下换热器管路是否发生润滑油积聚堵塞，当地下换热器管路发生润滑油积聚或者系统连续正常运行超过预先设定的时间，则顺序关闭部分地下管路一定时间，以提高其余地下管路中的制冷剂流速，利用高速流动的制冷剂将发生堵塞的埋地铜管中积聚的润滑油带回压缩机，实现系统顺利回油。
以下对本发明做出进一步说明。
进一步地，本发明采用即时回油和定时回油相结合的方法，来实现系统的上述回油控制，即：当地下换热器管路进出口压力差低于最高允许压力差，而正常运行时间达到了预先设定的时间的时刻，对地下换热器每组管路进行顺序的回油操作(开启当前组管路电磁阀，关闭其它组管路电磁阀)，之后返回正常运行；当地下换热器管路进出口压力差在设定时间内超过最高允许压力差时，即时对地下换热器每个分支管路进行顺序的回油操作(开启当前管路电磁阀，关闭其它管路电磁阀)，之后返回正常运行；其实施步骤可表述为：
1)将地下换热器N个分支管路分为M个换热器组，设定系统正常运行时间T1及系统回油运行时间T2；
2)连续监测地下换热器组管路进出口压力差ΔP，当系统正常运行时间T达到设定的正常运行时间T1，ΔP仍小于换热器组管路进出口压力差最大允许值ΔPH时，系统进入定时回油操作：顺序开启每组(共M组)地下换热器组，同时关闭其它地下换热器组，由此提高制冷剂流速，持续运行时间T2，将地下管路中的润滑油带回压缩机；
3)连续监测地下换热器组管路进出口压力差ΔP，当系统正常运行时间T小于设定正常运行时间T1，且ΔP大于最大允许值ΔPH时，系统进入即时回油操作：顺序开启每个(共N个)地下换热器分支管路，同时关闭其它分支管路，由此提高制冷剂流速，持续运行时间T2，将地下管路中的润滑油带回压缩机；
4)系统完成回油操作后，进入正常运行。
一般地，所述地下换热器分支管路数量N大于2，地下管路分组数M可以是2组-5组；设定的系统正常运行时间T1可以是0.5小时-4小时，系统回油运行时间T2可以是0.5分钟-5分钟。
所述地下换热器组管路进出口压力差的最大允许值ΔPH根据实际系统机组设计及运行工况而定；例如采用半封闭活塞式压缩机，在冷凝温度为50℃的制热工况下，地下换热器组管路进出口压力差的最大允许值ΔPH可以设定为50KPa。
由以上可知，本发明为一种直接膨胀式地源热泵的回油控制方法，它在制冷剂总流量一定的情况下，通过关闭部分地下换热器分支管路电磁阀，减少实际运行的地下换热器管路数量来提高制冷剂流速，利用高速流动的制冷剂将埋地铜管中积聚的润滑油带回压缩机，实现压缩机的顺利回油。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1)属于主动式回油技术措施，能够保证系统回油效率，确保系统稳定高效
1)属于主动式回油技术措施，能够保证系统回油效率，确保系统稳定高效运行；
2)根据地下换热器管路进出口压力差的变化，来判断地下换热器管路中润滑油积聚堵塞的程度，准确度更好，效果更好。
附图说明
图1是本发明所述直接膨胀式地源热泵的一种实施例系统图；
图2是本发明的回油控制方法的实施例流程(步骤)图。
在图中：
11-压缩机，12-四通换向阀，13-室内侧换热器，
14-膨胀阀，15-控制器， 16-压差传感器，
A1、A2、…、AN——地下换热器，
B1、B2、…、BN——电磁阀。
具体实施方式
图1为直接膨胀式地源热泵系统图，其中A1、A2、…、A、均为地下换热器；各地下换热器入口处均安装电磁阀，依次为B1、B2、…、BN，每个电磁阀均与控制器15连接，地下换热器进出口处安装压差传感器16，压差传感器16与控制器15连接。
本发明的直接膨胀式地源热泵的回油控制方法，在制冷剂总流量一定的情况下，通过关闭部分地下换热器分支管路电磁阀，减少实际运行的地下换热器管路数量来提高制冷剂流速，利用高速流动的制冷剂将地下换热器管路中积聚的润滑油带回压缩机，实现压缩机的顺利回油。并通过即时回油和定时回油的方法使上述回油方法得以实现。如图2所示，本发明的回油控制方法，具体操作步骤如下：
步骤S1：预先设定地下换热器组管路进出口间的最大允许压差ΔPH、正常运行时间T1、系统回油运行时间T2和管路分组数M；
步骤S2：开机运行进入制热工况；
步骤S3：进入正常运行状态，开始记录运行时间T；
步骤S4：连续监测地下换热器组管路进出口压力差ΔP；
步骤S5：将连续监测地下换热器组管路进出口压力差ΔP，并不断地与预先设定的最高允许压力差ΔPH进行比较；再将当前运行时间T与预先设定好的正常运行时间T1进行比较；
步骤L1：若ΔP＜ΔPH，且T＜T1，则保持正常运行状态；
步骤L2：若ΔP≥ΔPH，且T＜T1，则进行即时回油，进入步骤L3；
步骤L3：顺序开启每个(共N个)地下换热器分支管路，其它分支管路同时关闭，提高制冷剂流速，持续运行时间T2，将地下管路中的润滑油带回压缩机；
步骤L4：若ΔP＜ΔPH，且T＝T1，则进行定时回油操作，进入步骤L5；
步骤L5：顺序开启每组(共M组)地下换热器组，其它组同时关闭，提高制冷剂流速，持续运行时间T2，将地下管路中的润滑油带回压缩机；
上书过程中，执行完步骤L3或步骤L5后，再次进入步骤S3，进行下一个循环。
Claims (4)
1、一种直接膨胀式地源热泵的回油控制方法，其特征在于：实时监测直接膨胀式地源热泵地下换热器组管路进出口压差，通过压差变化来判断地下换热器管路是否发生润滑油积聚堵塞，当地下换热器管路发生润滑油积聚或者系统连续正常运行超过预先设定的时间，则顺序关闭部分地下换热器管路一定时间，以提高其余地下换热器管路中的制冷剂流速，利用高速流动的制冷剂将发生堵塞的地下换热器管路中积聚的润滑油带回压缩机，实现系统顺利回油。
2、根据权利要求1所述直接膨胀式地源热泵的回油控制方法，其特征在于，它包括如下步骤：
1)将地下换热器N个分支管路分为M个换热器组，设定系统正常运行时间T1及系统回油运行时间T2；
2)连续监测地下换热器组管路进出口压力差ΔP，当系统正常运行时间T达到设定的正常运行时间T1，ΔP仍小于换热器组管路进出口压力差最大允许值ΔPH时，系统进入定时回油操作：顺序开启每组地下换热器组，同时关闭其它地下换热器组，由此提高制冷剂流速，持续运行时间T2，将地下换热器管路中的润滑油带回压缩机；
3)连续监测地下换热器组管路进出口压力差ΔP，当系统正常运行时间T小于设定正常运行时间T1，且ΔP大于最大允许值ΔPH时，系统进入即时回油操作：顺序开启每个地下换热器分支管路，同时关闭其它分支管路，由此提高制冷剂流速，持续运行时间T2，将地下换热器管路中的润滑油带回压缩机；
4)系统完成回油操作后，进入正常运行。
3、根据权利要求2所述直接膨胀式地源热泵的回油控制方法，其特征在于，地下换热器分支管路数量N大于2，地下换热器管路分组数M为2组-5组。
4、根据权利要求2所述直接膨胀式地源热泵的回油控制方法，其特征在于，设定的系统正常运行时间T1为0.5小时-4小时，系统回油运行时间T2为0.5分钟-5分钟。
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