CN101776355A - 一种高落差长配管热泵空调系统的回油控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种高落差长配管热泵空调系统的回油控制方法，它是在高落差长配管热泵空调系统的冷凝器与蒸发器底部、冷凝器与压缩机吸气管下部之间分别安装旁通管，旁通管与蒸发器、压缩机吸气管均为切向连接；实时监测管路中的制冷剂流量和系统运行时间，在制冷剂流量达到一定以及运行时间一定时，则开启旁通管，高压的制冷剂液体经过旁通管的节流后以切线方向喷入蒸发器的底部或吸气管下部润滑油汇集区，将发生堵塞的制冷剂管路中积聚的润滑油带回压缩机，实现系统顺利回油。可在不影响热泵空调系统正常工作的情况下，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，保证了高落差长配管热泵空调系统高效运行。

Description

一种高落差长配管热泵空调系统的回油控制方法
技术领域
本发明涉及热泵空调技术，具体是指高落差长配管热泵空调系统的回油控制方法。
背景技术
高落差长配管热泵空调系统广泛应用于VRV系统，户式空调系统以及直接膨胀式地源热泵系统。高落差长配管热泵系统是一次冷媒系统，由冷媒配管直接传递冷量。相对于传统的二次冷媒系统，该系统无需庞大笨重的配套系统和复杂的管路设计，安装维护更方便，节约了大量的人力物力以及安装空间；无需专用机房，可节省大量空间；简单的配管和布线系统、轻便的室内/室外机，少数安装人员可以在很短的时间内就完成安装，节约安装成本；温度控制简单方便。
高落差长配管热泵空调系统存在的主要问题是回油问题。回油困难主要发生在蒸发器的位置低于压缩机且制冷剂流速不高时。系统在制冷运行时，室内空调末端从功能上讲是蒸发器，低温低压的液态制冷剂在室内空调末端换热蒸发成低温低压气体，经吸气管回到压缩机。而大部分润滑油却仍然保持液态，在高落差长配管中，在重力作用下，润滑油和制冷剂分离，润滑油附着在管壁并由于润滑油的黏度较大，流动阻力很大，而制冷剂速度受压缩机的理论输气量与制冷剂管径的限制，致使制冷剂蒸汽不能夹带全部的润滑油正常流回压缩机。随着运行时间的增加，润滑油主要汇集在冷凝器底部及压缩机的吸气管下部，压缩机会因为缺油而效率降低甚至损坏。同时随着吸气管下部润滑油越积越多，也会造成积油堵塞制冷剂管路，导致系统不能正常运行。这极大地限制了高落差长配管热泵空调系统的推厂和应用。
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)在吸气立管上设置存油弯，易于系统回油。但是通常的回油措施均不能保证完全回油，蒸发器与吸气立管底部等仍发生润滑油积聚，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，提出一种高落差长配管热泵空调系统的回油控制方法，在制冷剂达到一定流量以及运行一定时间时，通过开启旁通管，一方面提高润滑油汇集部位的压力与温度，提高制冷剂的含油率，另一方面通过局部切向起旋使制冷剂实现螺旋流从而减薄了润滑油的厚度，以较低的制冷剂流量即较小的制冷剂速度，将发生堵塞的制冷剂管路中润滑油带回压缩机，实现系统顺利回油。
本发明采取的技术方案是，在高落差长配管热泵空调系统的冷凝器3与蒸发器6底部、冷凝器3与压缩机1吸气管下部之间分别安装旁通管10；实时监测制冷剂管路中制冷剂流量和系统正常运行时间，通过流量变化来判断制冷剂管路是否发生润滑油积聚堵塞；在制冷剂流量达到一定值以及系统正常运行时间达到一定值时，开启旁通管，高压的制冷剂液体经过旁通管的节流后喷入蒸发器6底部或压缩机1吸气管下部润滑油汇集区，由此提高该部位的压力与温度、提高制冷剂的含油率，并制冷剂蒸汽在蒸发器的底部及压缩机1吸气管下部经局部(切向)起旋后形成螺旋流动而减薄润滑油厚度；在不影响热泵空调系统正常工作的情况下以较低的制冷剂流量即较小的制冷剂速度，将发生堵塞的制冷剂管路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。
本发明中，旁通管10最好在蒸发器6底部的制冷剂管道11切向位置同该制冷剂管道11连通；旁通管10最好在压缩机1吸气管的切向位置同该吸气管下部连通。
高压的制冷剂液体经过旁通管的节流后最好以切线方向喷入蒸发器6底部或压缩机1吸气管下部润滑油汇集区。
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：当制冷剂流量大于最小制冷剂流量，而正常运行时间达到了预先设定的时间的时刻，开启旁通管对热泵空调系统进行回油操作之后返回正常运行；当制冷剂流量在设定时间内小于最小制冷剂流量时，开启旁通管，即时对热泵空调系统进行回油操作之后返回正常运行其实施步骤可表述为：
1)设定系统正常运行时间T1及系统回油运行时间T2；
2)设定系统运行的制冷剂最小流量；
3)连续监测热泵空调系统的制冷剂流量，当系统正常运行时间T达到设定的正常运行时间T1，制冷剂流量仍大于制冷剂最小流量时，系统进入定时回油操作：开启旁通管，持续运行时间T2，将制冷剂管路中的润滑油带回压缩机；
4)连续监测热泵空调系统的制冷剂流量，当系统正常运行时间T小于设定正常运行时间T1，且制冷剂流量小于制冷剂最小流量时，系统进入即时回油操作：开启旁通管，持续运行时间T2，将制冷剂管路中的润滑油带回压缩机；
5)系统完成回油操作后，进入正常运行。
所述热泵空调系统的制冷剂最小流量根据实际系统机组与换热器管径设计及运行工况而定；例如采用R12的制冷剂，管径为12.7×1mm，在蒸发温度为5℃的制热工况下，热泵空调系统的制冷剂最小流量可以设定为65.15Kg/h。
由以上可知，本发明为一种高落差长配管热泵空调系统的回油控制方法，在制冷剂流量达到一定以及运行时间一定时，通过开启旁通管，一方面提高了该部位的压力与温度，提高了制冷剂的含油率；另一方面实现了制冷剂蒸汽在蒸发器的底部或吸气管下部经切向起旋后形成螺旋流动，从而减薄了润滑油厚度，在较低的制冷剂流量即较小的制冷剂速度将发生堵塞的制冷剂管路中积聚的润滑油带回压缩机，实现系统顺利回油。
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，确保系统稳定高效运行；
2)根据热泵空调系统的制冷剂流量的变化，来判断系统的制冷剂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是本发明所述高落差长配管热泵空调系统的一种实施例系统图；
图2是本发明的旁通管与制冷剂管道(蒸发器底部制冷剂管道或压缩机吸气管)切向(焊接)连接示意图；
图3是本发明的回油控制方法的实施例流程图。
在图中：
1-压缩机， 2-四通换向阀，  3-冷凝器(室外换热器)，
4-膨胀阀， 5-制冷剂流量计，6-蒸发器(末端换热器)，
7-电磁阀， 8-流量传感器，  9-控制器，
10-旁通管，11-制冷剂管道。
具体实施方式
实施例1：如图1所示，在高落差长配管热泵空调系统的冷凝器(室外换热器)3与蒸发器(末端换热器)6底部、冷凝器(室外换热器)3与压缩机1吸气管下部之间分别安装旁通管10；如图2，旁通管10在蒸发器6底部的制冷剂管道11切向位置同该制冷剂管道11连通，旁通管10在压缩机1吸气管的切向位置同该吸气管下部连通；冷凝器3与蒸发器6底部之间安装的旁通管10上安装电磁阀7，该电磁阀7与控制器9连接，在膨胀阀4前安装流量传感器8，流量传感器8与制冷剂流量计5、控制器9连接。
本发明的高落差长配管热泵空调系统的回油控制方法在制冷剂流量达到一定以及运行时间一定时，通过开启旁通管，一方面提高了该部位的压力与温度，提高了制冷剂的含油率；另一方面实现了制冷剂蒸汽在蒸发器的底部或吸气管下部经切向起旋后形成螺旋流动，从而减薄了润滑油厚度，将发生堵塞的管路中积聚的润滑油带回压缩机，实现系统顺利回油。
如图3所示，本发明的回油控制方法，具体操作步骤如下：
步骤S1：预先设定系统运行的制冷剂最小流量Gr、系统正常运行时间T1、系统回油运行时间T2；
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：连续监测热泵空调系统的制冷剂流量G；
步骤S5：将连续监测热泵空调系统的制冷剂流量G不断地与预先设定的制冷剂最小流量Gr进行比较；再将当前运行时间T与预先设定好的系统正常运行时间T1进行比较；
步骤L1：若G＞Gr，且T＜T1，则保持正常运行状态；
步骤L2：若G＜Gr，且T＜T1，则进行即时回油，进入步骤L3；
步骤L3：开启旁通管，持续运行时间T2，将制冷剂管路中的润滑油带回压缩机；
步骤L4：若G＞Gr，且T＝T1，则进行定时回油操作，进入步骤L5；
步骤L5：开启旁通管，持续运行时间T2，将制冷剂管路中的润滑油带回压缩机；
上述过程中，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。
实施例2：系统组成同实施例1，以制冷量5kW，制热量4.5kW的直接膨胀式地源热泵为具体实例，制冷剂采采用R12，埋地铜管采用4根单U管，管径为12.7×1mm，埋深为25米，回油控制方法的具体操作步骤如下：
步骤S1：在蒸发温度为5℃的制热工况下。预先设定热泵空调系统的制冷剂最小流量Gr为65.15Kg/h、正常运行时间T1为2小时、系统回油运行时间T2为5分钟；
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：连续监测热泵空调系统的制冷剂流量G；
步骤S5：将连续监测热泵空调系统的制冷剂流量G不断地与预先设定的最小流量Gr＝65.15Kg/h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＝2小时进行比较；
步骤L1：若G＞Gr(65.15Kg/h)，且T＜T1(2小时)，则保持正常运行状态；
步骤L2：若G＜Gr(65.15Kg/h)，且T＜T1(2小时)，则进行即时回油，进入步骤L3；
步骤L3：开启旁通管，持续运行时间T2＝5分钟，将制冷剂管路中的润滑油带回压缩机；
步骤L4：若G＞Gr，且T＝T1，则进行定时回油操作，进入步骤L5；
步骤L5：开启旁通管，持续运行时间T2＝5分钟，将制冷剂管路中的润滑油带回压缩机。

Claims (5)

1.一种高落差长配管热泵空调系统回油控制方法，其特征在于：
在高落差长配管热泵空调系统的冷凝器(3)与蒸发器(6)底部、冷凝器(3)与压缩机(1)吸气管下部之间分别安装旁通管(10)；
实时监测制冷剂管路中制冷剂流量和系统正常运行时间，通过流量变化来判断制冷剂管路是否发生润滑油积聚堵塞；在制冷剂流量达到一定值以及系统正常运行时间达到一定值时，开启旁通管，高压的制冷剂液体经过旁通管的节流后喷入蒸发器(6)底部或压缩机(1)吸气管下部润滑油汇集区，由此提高该部位的压力与温度、提高制冷剂的含油率，并制冷剂蒸汽在蒸发器的底部及压缩机(1)吸气管下部经局部起旋后形成螺旋流动而减薄润滑油厚度，将发生堵塞的制冷剂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所述高落差长配管热泵空调系统的回油控制方法，其特征在于，旁通管(10)在蒸发器(6)底部的制冷剂管道(11)切向位置同该制冷剂管道(11)连通；旁通管(10)在压缩机(1)吸气管的切向位置同该吸气管下部连通。
3.根据权利要求1所述高落差长配管热泵空调系统的回油控制方法，其特征在于，高压的制冷剂液体经过旁通管的节流后以切线方向喷入蒸发器(6)底部或压缩机(1)吸气管下部润滑油汇集区。
4.根据权利要求1所述高落差长配管热泵空调系统的回油控制方法，其特征在于，它包括如下步骤：
(1)设定系统正常运行时间T1及系统回油运行时间T2；
(2)设定系统运行的制冷剂最小流量；
(3)连续监测制冷剂管路中制冷剂流量，当系统正常运行时间T达到设定的正常运行时间T1，制冷剂流量仍大于制冷剂最小流量时，系统进入定时回油操作：开启旁通管，持续运行时间T2，将制冷剂管路中的润滑油带回压缩机；
(4)连续监测制冷剂管路中制冷剂流量，当系统正常运行时间T小于设定正常运行时间T1，且制冷剂流量小于制冷剂最小流量时，系统进入即时回油操作：开启旁通管，持续运行时间T2，将制冷剂管路中的润滑油带回压缩机；
(5)系统完成回油操作后，进入正常运行。
5.根据权利要求1或4所述高落差长配管热泵空调系统的回油控制方法，其特征在于，设定的系统正常运行时间T1为1小时-8小时，系统回油运行时间T2为3分钟-8分钟。
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