CN101532746B - 一种三联供空调热泵热水机组及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种三联供空调热泵热水机组及其控制方法，热泵热水机组包括通过管路连通的压缩机、第一四通换向阀、热水加热用热交换器、二号过滤器、节流装置、一号过滤器、制冷采暖用热交换器、气液分离器、两个止回阀及控制各部件协调动作的中央控制器。热水加热用热交换器两端通过管路连通有保温水箱，制冷采暖用热交换器两端通过管路连接有制冷采暖循环水泵与蓄能水箱。控制方法是利用所述各部件对热泵热水机组在单独制热水除霜运行状态时，由蓄能水箱中的水提供除霜所需能量，缩短设备的除霜时间，使设备能正常运行且避免了制冷采暖用热交换器冻裂的危险。

Description

一种三联供空调热泵热水机组及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种热泵热水机组及其控制方法，尤其涉及一种三联供空调热泵热水机组及其除霜控制方法。

背景技术

当三联供空调热泵热水机组为家用型时，无论是单独采暖运行、采暖加制热水运行或单独制热水运行的除霜，制冷采暖用热交换器均无法吸收热量进行除霜，只能依靠压缩机本身消耗功率的热量进行除霜，由于家用设备一般为小型设备，对除霜时间长度无较高要求，因此对制冷采暖用热交换器并无明显的损害。但当三联供空调热泵热水机组为大型设备(如三联供大型中央空调设备)时，处于单独制热水采暖除霜运行状态下，制冷采暖用热交换器中无热水流过，此时制冷采暖用热交换器无法从外界吸收热量，设备不能正常运行，而且制冷采暖用热交换器有被冻裂的危险。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种除霜时间短、除霜效率高、故障率低、性能稳定的三联供空调热泵热水机组及其控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种三联供空调热泵热水机组，包括通过管路连通的压缩机、第一四通换向阀、热水加热用热交换器、第二四通换向阀、从外界环境吸放热用热交换器、二号过滤器、节流装置、一号过滤器、制冷采暖用热交换器、气液分离器及控制各部件协调动作的中央控制器，热水加热用热交换器两端通过管路连通有保温水箱。所述第一四通换向阀具有入口D1及接口C1、S1、E1，第二四通换向阀具有入口D2及接口C2、S2、E2，第一四通换向阀入口D1与压缩机输出端连通，接口C1与热水加热用热交换器一端连接，接口S1与气液分离器输入端连接，接口E1通过二号止回阀与第二四通换向阀入口D2连通；第二四通换向阀入口D2通过一号止回阀与热水加热用热交换器一端连接，接口S2与气液分离器输入端连接，从外界环境吸放热用热交换器、二号过滤器、节流装置、一号过滤器及制冷采暖用热交换器依次串联于接口C2与接口E2之间的管路中；制冷采暖用热交换器两端通过管路连接有制冷采暖循环水泵、蓄能水箱。

所述从外界环境吸放热用热交换器上设置有温度传感器，蓄能水箱上设置有热水温度传感器，各温度传感器均与中央控制器连接。于连接蓄能水箱及制冷采暖循环水泵的管路中还连接有除霜电动阀。当中央空调不用电动阀控制水的流通，且在冬季可不排空中央空调系统中水的情况时，可不设置除霜电动阀。

所述的三联供空调热泵热水机组的控制方法是在热泵热水机组运行时，制冷剂均会通过三个热交换器，即热水加热用热交换器、从外界环境空气吸放热用热交换器及制冷采暖用热交换器；中央控制器通过对管路中各部件的控制，使热泵热水机组可进行单独制冷、制冷加制热水、单独制热水及单独制热水除霜、单独采暖及单独采暖除霜、采暖加制热水及采暖加制热水除霜五种运行状态。

当为单独制热水运行状态，且从外界环境吸放热用热交换器上的温度传感器检测到从外界环境吸放热用热交换器上的温度低于设定温度区间T1下限，且蓄能水箱上的温度传感器检测到蓄能水箱中的水温低于水温设定区间T2下限时，启动制冷采暖循环与除霜电动阀，对蓄能水箱中的水进行蓄能。当为非单独制热水运行状态，或从外界环境吸放热用热交换器上的温度传感器检测到从外界环境吸放热用热交换器上的温度高于设定温度区间T1上限，或蓄能水箱中的温度传感器检测到水箱中的水温高于水温设定区间T2上限时，关闭除霜电动阀，结束对蓄能水箱中水的蓄能。

当为单独制热水运行，从外界环境吸放热用热交换器上的温度传感器检测到从外界环境吸放热用热交换器上的温度连续设定时间TA低于设定温度区间T3下限时，转入单独制热水除霜运行状态，启动制冷循环水泵与除霜电动阀，蓄能水箱中的水提供除霜能量；中央控制器控制第一四通换向阀、第二四通换向阀动作及其他部件作相应配合动作，使制冷剂按如下流程循环：压缩机→第一四通换向阀→二号止回阀→第二四通换向阀→从外界环境吸放热用热交换器→二号过滤器→节流装置→一号过滤器→制冷采暖用热交换器→第二四通换向阀→气液分离器→压缩机。当从外界环境吸放热用热交换器上的温度传感器检测到从外界环境吸放热用热交换器上的温度连续设定时间TB高于设定温度区间T3上限，或蓄能水箱中的水温低于设定值T4时，结束单独制热水除霜，转入单独制热水运行状态。

本发明在管路中设置了蓄能水箱及除霜电动阀，通过中央控制器的控制，使蓄能水箱中的水在且仅在除霜开始前进行蓄能，使水的温度达到设定值，避免蓄能水箱中的水一直保持较高温度导致过多的热量散失；蓄能水箱通过容积的控制，具有膨胀水箱的功能，一般中央空调系统中的膨胀水箱、膨胀罐或补水稳压设备可取消，节省了成本。另外，由于管路中增加了蓄能水箱，当设备在单独制热水除霜运行状态时，制冷采暖用热交换器可从外界环境吸收热量，缩短除霜时间，提高了除霜效率，而且有效避免制冷采暖用热交换器被冻裂的危险。

附图说明

附图1为本发明各部件间的基本连通关系示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明：

一种三联供空调热泵热水机组，包括通过管路连通的压缩机、第一四通换向阀1、热水加热用热交换器2、第二四通换向阀3、从外界环境吸放热用热交换器4、二号过滤器5、节流装置6、一号过滤器7、制冷采暖用热交换器8、气液分离器及控制各部件协调动作的中央控制器，热水加热用热交换器2两端通过管路连通有保温水箱。所述第一四通换向阀1具有入口D1及接口C1、S1、E1，第二四通换3向阀具有入口D2及接口C2、S2、E2，第一四通1换向阀入口D1与压缩机输出端连通，接口C1与热水加热用热交换器2一端连接，接口S1与气液分离器输入端连接，接口E1通过二号止回阀9与第二四通换向阀3入口D2连通；第二四通换向阀3入口D2通过一号止回阀10与热水加热用热交换器2一端连接，接口S2与气液分离器输入端连接，从外界环境吸放热用热交换器4、二号过滤器5、节流装置6、一号过滤器7及制冷采暖用热交换器8依次串联于接口C2与接口E2之间的管路中；制冷采暖用热交换器8两端通过管路连接有制冷采暖循环水泵15、蓄能水箱12及除霜电动阀14。当中央空调不用电动阀控制水的流通，且在冬季可不排空中央空调系统中水的情况时，可不设置除霜电动阀。于从外界环境吸放热用热交换器4上设置有温度传感器13，蓄能水箱上装设有热水温度传感器14，各传感器均与中央控制器连接。

本发明还公开了一种三联供空调热泵热水机组的控制方法，设备在运行时，制冷剂均会通过所述三个热交换器，即热水加热用热交换器2、从外界环境吸放热用热交换器4及制冷采暖用热交换器8；中央控制器通过对第一四通换向阀1、第二四通换向阀3及其他部件的控制，使本发明可进行单独制冷、制冷加制热水、单独制热水及单独制热水除霜、单独采暖及单独采暖除霜、采暖加制热水及采暖加制热水除霜五种运行状态。

当设备处于单独制热水运行状态，且从外界环境吸放热用热交换器4上的温度传感器13检测到从外界环境吸放热用热交换器4上的温度低于设定温度区间T1下限(如低于-1℃)，且蓄能水箱12上的温度传感器14检测到蓄能水箱12中的水温低于水温设定区间T2下限(如低于20℃)时，启动制冷采暖循环水泵11与除霜电动阀15，对蓄能水箱12中的水进行蓄能。通过中央控制器的控制，使蓄能水箱12中的水在且仅在除霜开始前进行蓄能，达到设定温度，避免了蓄能水箱12中的水一直保持较高温度导致过多的热量散失。当设备处于非单独制热水运行状态，或从外界环境吸放热用热交换器4上的温度传感器13检测到从外界环境吸放热用热交换器4上的温度高于设定温度区间T1上限(如高于1℃)，或蓄能水箱12上的温度传感器14检测到水箱中的水温高于水温设定区间T2上限(如高于30℃)时，关闭除霜电动阀15，结束对蓄能水箱12中水的蓄能。

当为单独制热水运行，从外界环境吸放热用热交换器4上的温度传感器13检测到从外界环境吸放热用热交换器4上的温度连续设定时间TA(如50分钟)低于设定温度区间T3下限(如低于-2℃)时，转入单独制热水除霜运行状态，启动制冷循环水泵11与除霜电动阀15，蓄能水箱12中的水提供除霜所需能量；中央控制器控制第一四通换向阀1、第二四通换向阀3动作及其他部件作相应配合动作，使制冷剂按如下流程循环：压缩机→第一四通换向阀1→二号止回阀9→第二四通换向阀3→从外界环境吸放热用热交换器4→二号过滤器5→节流装置6→一号过滤器7→制冷采暖用热交换器8→第二四通换向阀3→气液分离器→压缩机。当从外界环境吸放热用热交换器4上的温度传感器13检测到从外界环境吸放热用热交换器4上的温度连续设定时间TB(如15秒)高于设定温度区间T3上限(如高于15℃)，或蓄能水箱12中的水温低于温度设定值T4(如6℃)时，结束单独制热水除霜，转入单独制热水运行状态。

当设备处于单独采暖运行，检测到需要除霜(如从外界环境吸放热用热交换器2上温度连续50分钟低于-2℃)时，设备转入单独采暖除霜运行状态；此时通过第一四通换向阀1、第二四通换向阀3控制制冷剂按如下流程循环，设备其它部件作相应配合动作。压缩机→第一四通换向阀1→二号止回阀9→第二四通换向阀3→从外界环境吸放热用热交换器4→二号过滤器5→节流装置6→一号过滤器7→制冷采暖用热交换器8→第二四通换向阀3→气液分离器→压缩机。当检测到除霜完毕后(如从外界吸放热用热交换器2上的温度连续15秒高于15℃)时，设备结束除霜转入单独采暖运行状态。

当设备处于采暖加制热水运行，检测到需要除霜(如从外界环境吸放热用热交换器2上温度连续50分钟低于-2℃)时，设备转入采暖加制热水除霜运行状态；此时通过第一四通换向阀1、第二四通换向阀3控制制冷剂按如下流程循环，设备其它部件作相应配合动作。压缩机→第一四通换向阀1→二号止回阀9→第二四通换向阀3→从外界环境吸放热用热交换器4→二号过滤器5→节流装置6→一号过滤器7→制冷采暖用热交换器8→第二四通换向阀3→气液分离器→压缩机。当检测到除霜完毕后(如从外界吸放热用热交换器2上的温度连续15秒高于15℃)时，设备结束除霜转入采暖加制热水运行状态。

上述实施例为本发明较佳的实现方案之一，中央空调不需除霜电动阀时可不安装除霜电动阀，在有脱离本发明的发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种三联供空调热泵热水机组，包括通过管路连通的压缩机、第一四通换向阀(1)、热水加热用热交换器(2)、第二四通换向阀(3)、从外界环境吸放热用热交换器(4)、二号过滤器(5)、节流装置(6)、一号过滤器(7)、制冷采暖用热交换器(8)、气液分离器及控制各部件协调动作的中央控制器，热水加热用热交换器两端通过管路连通有保温水箱，其特征在于：所述第一四通换向阀具有入口D1及接口C1、接口S1、接口E1，第二四通换向阀具有入口D2及接口C2、接口S2、接口E2，第一四通换向阀入口D1与压缩机输出端连通，接口C1与热水加热用热交换器一端连接，接口S1与气液分离器输入端连接，接口E1通过二号止回阀(9)与第二四通换向阀入口D2连通；

第二四通换向阀入口D2通过一号止回阀(10)与热水加热用热交换器一端连接，接口S2与气液分离器输入端连接，从外界环境吸放热用热交换器、二号过滤器、节流装置、一号过滤器及制冷采暖用热交换器依次串联于接口C2与接口E2之间的管路中；

制冷采暖用热交换器两端通过管路连接有制冷采暖循环水泵(11)、蓄能水箱(12)。

2.根据权利要求1所述的三联供空调热泵热水机组，其特征在于：所述从外界环境吸放热用热交换器上设置有温度传感器(13)，蓄能水箱上设置有热水温度传感器(14)，各温度传感器均与中央控制器连接。

3.根据权利要求1或2所述的三联供空调热泵热水机组，其特征在于：所述连接蓄能水箱及制冷采暖循环水泵的管路中还连接有除霜电动阀(15)。

4.一种根据权利要求1所述的三联供空调热泵热水机组的控制方法，其特征在于：运行时，制冷剂均会通过所述三个热交换器，即热水加热用热交换器、制冷采暖用热交换器及从外界环境吸放热用热交换器；

中央控制器通过对管路中各部件的控制，使热泵热水机组可进行单独制冷、制冷加制热水、单独制热水及单独制热水除霜、单独采暖及单独采暖除霜、采暖加制热水及采暖加制热水除霜五种运行状态。

5.根据权利要求4所述的三联供空调热泵热水机组的控制方法，其特征在于：当为单独制热水运行状态，且从外界环境吸放热用热交换器上的温度传感器检测到从外界环境吸放热用热交换器上的温度低于设定温度区间T1下限，且蓄能水箱上的温度传感器检测到蓄能水箱中的水温低于水温设定区间T2下限时，启动制冷采暖循环水泵及除霜电动阀，对蓄能水箱中的水进行蓄能。

6.根据权利要求5所述的三联供空调热泵热水机组的控制方法，其特征在于：当为非单独制热水运行，或从外界环境吸放热用热交换器上的温度传感器检测到从外界环境吸放热用热交换器上的温度高于设定温度区间T1上限，或蓄能水箱中的温度传感器检测到水箱中的水温高于水温设定区间T2上限时，关闭除霜电动阀，结束对蓄能水箱中水的蓄能。

7.根据权利要求5或6所述的三联供空调热泵热水机组的控制方法，其特征在于：当为单独制热水运行，从外界环境吸放热用热交换器上的温度传感器检测到从外界环境吸放热用热交换器上的温度连续设定时间TA低于设定温度区间T3下限时，转入单独制热水除霜运行状态，启动制冷采暖循环水泵与除霜电动阀，蓄能水箱中的水提供除霜能量；

中央控制器控制第一四通换向阀、第二四通换向阀动作及其他部件作相应配合动作，使制冷剂按如下流程循环：压缩机→第一四通换向阀→二号止回阀→第二四通换向阀→从外界环境吸放热用热交换器→二号过滤器→节流装置→一号过滤器→制冷采暖用热交换器→第二四通换向阀→气液分离器→压缩机。

8.根据权利要求7所述的三联供空调热泵热水机组的控制方法，其特征在于：当从外界环境吸放热用热交换器上的温度传感器检测到从外界环境吸放热用热交换器上的温度连续设定时间TB高于设定温度区间T3上限，或蓄能水箱中的水温低于设定值T4时，结束单独制热水除霜，转入单独制热水运行状态。

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