CN104132488A - 空气源热泵化霜装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种空气源热泵化霜装置，其包括压缩机、换向阀、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、第一压力传感器、第二压力传感器和控制模块，换向阀第一进口与压缩机的出口相连，第二进口与蒸发器相连，第一出口与冷凝器相连，第四出口与压缩机的进口相连，第一压力传感器与压缩机的出口相连，第二压力传感器与压缩机的进口相连。在化霜模式下，控制模块依靠压缩机进口和出口的压力差，对换向阀进行一系列控制，该控制方式有效地解决了由液压冲击产生的破坏阀体结构和泄漏的问题，同时由于控制模块对系统高低压侧压差的精确检测，避免了换向阀高压换向和无法换向的问题。

Description

空气源热泵化霜装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种化霜装置及其方法，特别是涉及一种应用于空气源热泵中的化霜装置及其方法。

背景技术

空气源热泵又称热泵热水器，其利用逆卡诺原理，通过介质，把热量从低温传递到高温的水里的设备，热泵热水器的结构包括压缩机、水箱、冷凝器、节流装置、蒸发器控制模块和相应管路。此种结构的热泵热水器工作原理是，传热媒介(制冷剂)经过压缩机压缩成高温高压的气体通过管路进入到冷凝器中，于此同时低温的水吸取冷凝器内部制冷剂的热量，从而水的温度提升，冷凝器内部制冷剂的转换成高压的液体，形成的高压液体经过节流装置降压、降温成低温制冷剂，低温制冷剂经过蒸发器吸热气化，回到压缩机，再经压缩机压缩成高温高压的气体重新进入到冷凝器，如此循环，直到水箱里面的水的温度加热到控制模块设定的温度。此类热泵热水器避免了传统的太阳能产品在阴雨天气或者夜晚不能工作，引起电热水器耗电量大的缺陷。

但是，空气源热泵在冬天室外温度较低的情况下，容易结霜，化霜不尽，特别是室外换热器底部最易霜层累计，并结成霜冰，如果不及时除霜，会影响生活采暖、热水的产量并且还会对热泵系统的性能造成不利影响，增加能源损耗；情况严重时会发生停机现象。

有鉴于此，实有必要提供一种空气源热泵化霜装置及其方法，该空气源热泵化霜装置及其方法能够解决空气源热泵结霜的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种空气源热泵化霜装置及其方法，该空气源热泵化霜装置及其方法能够解决上述空气源热泵结霜的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明的空气源热泵化霜装置，其包括一压缩机和一冷凝器，该冷凝器与一膨胀阀相连，该膨胀阀与一蒸发器相连，该空气源热泵化霜装置还包括：

换向阀，该换向阀包括第一进口，第二进口，第一出口和第二出口，该第一进口与所述压缩机的出口相连，该第二进口与所述蒸发器相连，该第一出口与所述冷凝器相连，该第四出口与所述压缩机的进口相连；

控制模块，该控制模块与所述压缩机电性连接，且该控制模块与所述换向阀电性连接；

第一压力传感器，该第一压力传感器与所述压缩机的出口相连，且该第一压力传感器与所述控制模块电性连接；以及

第二压力传感器，该第二压力传感器与所述压缩机的进口相连，且该第二压力传感器与所述控制模块电性连接。

较佳的，所述换向阀为四通换向阀。

较佳的，所述第一进口为高压侧进口，第一出口为高压侧出口，第二进口为低压侧进口，第二出口为低压侧出口。

较佳的，所述第一压力传感器为高压侧压力传感器，所述第二压力传感器为低压侧压力传感器。

一种空气源热泵化霜方法，包括步骤：

S1：一控制模块检测一压缩机的出口压力值和该压缩机的进口压力值之间的压差绝对值；

S2：所述控制模块判断上述压差绝对值是否大于一换向压力值，是，进入步骤S3，否，进入步骤S4；

S3：所述压缩机、蒸发器和一换向阀都关闭，所述压差绝对值逐渐降低；

S4：所述换向阀立即通电换向，接着，所述压缩机启动，进入化霜模式。

较佳的，所述S1之前包括步骤：第一压力传感器测量所述压缩机的出口压力值，第二压力传感器测量所述压缩机的进口压力值。

较佳的，所述第一压力传感器为高压侧压力传感器，所述第二压力传感器为低压侧压力传感器。

较佳的，所述步骤S2具体包括步骤：当所述压差绝对值大于一换向阀的换向压力值并且小于或者等于正常工作时的压力值，进入步骤S3，当所述压差绝对值小于或者等于所述换向压力值并且大于推动所述换向阀的最小压力值，进入步骤S4。

较佳的，所述步骤S4还包括步骤：

S40：所述第一压力传感器重新测量上述压缩机的出口压力值，所述第二压力传感器重新测量上述压缩机的进口压力值，两者之间的差值为第二压差绝对值；

S41：所述控制模块判断上述第二压差绝对值，当所述第二压差绝对值大于所述换向阀的换向压力值且小于或者等于正常工作时的压力值，进入步骤S42，当所述第二压差绝对值小于或者等于所述换向压力值并且大于推动所述换向阀的最小压力值，进入步骤S43；

S42：压缩机、换向阀、蒸发器均不动作；

S43：所述换向阀断电换向，退出化霜模式。

较佳的，所述换向阀为四通换向阀。

本发明的空气源热泵化霜装置，通过在压缩机出口连接一换向阀，且压缩机出口连接有第一压力传感器，压缩机进口连接有第二压力传感器，在化霜模式下，控制模块依靠压缩机进口和出口的压力差，对换向阀进行一系列控制，该控制方式有效地解决了由液压冲击产生的破坏阀体结构和泄漏的问题，同时由于控制模块对系统高低压侧压差的精确检测，避免了换向阀高压换向和无法换向的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施例的结构示意图。

图2为本实施例的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

于本实施例中，参阅图1所示，本发明的空气源热泵化霜装置，其包括：压缩机1、四通换向阀2、冷凝器3、膨胀阀4、蒸发器5、第一压力传感器6、第二压力传感器7和控制模块8，其中，第一压力传感器6为高压侧压力传感器，用于测量压缩机1出口的压力值，第二压力传感器7为低压侧压力传感器，用于测量压缩机1进口的压力值，控制器将根据压缩机1进口和出口的压力差开控制四通换向阀2的方向，四通换向阀2包括第一进口D、第一出口E、第二进口C和第二出口S，并且第一进口D为高压侧进口，第一出口E为高压侧出口，第二进口C为低压侧进口，第二出口S为低压侧出口。

于本实施例中，压缩机1的出口与四通换向阀2的第一进口D相连，四通换向阀2的第一出口E与所述冷凝器3的进口相连，冷凝器3的出口与膨胀阀4的进口相连，膨胀阀4的出口与蒸发器5的进口相连，蒸发器5的出口与四通换向阀2的第二进口C相连，四通换向阀2的第二出口S与压缩机1的进口相连，此外，第一压力传感器6与压缩机1的出口相连，第二压力传感器7与压缩机1的进口相连，控制模块8通过信号线分别与高压侧压力传感器6和低压侧压力传感器7进行连接，且控制模块8通过控制线分别与压缩机1和四通换向阀2进行连接。

于本实施例中，请参阅图2，空气源热泵化霜方法主要包括步骤：

S1：控制模块8检测压缩机1的出口压力值和该压缩机1的进口压力值之间的压差绝对值；

S2：控制模块8检测并判断上述压差绝对值，当所述压差绝对值大于四通换向阀2的换向压力值，进入步骤S3，当所述压差绝对值小于或者等于所述换向压力值，进入步骤S4；

S3：压缩机1、蒸发器5和换向阀都关闭，所述压差绝对值逐渐降低；

S4：四通换向阀2立即通电换向，接着，所述压缩机1启动，进入化霜模式。

在制热模式下，压缩机1和蒸发器5的风机启动，工质经压缩机1压缩后变成高温高压的气液混合态，从四通换向阀2的第一进口D进入，经四通换向阀2的第一出口E后进入冷凝器3进行换热变成中温高压的液态，在经过节流阀4节流后变成低温低压的液态工质进入到蒸发器5中，自蒸发器5蒸发吸热后，工质变成中低温低压的气液混合工质，然后进入四通换向阀2的第二进口C，再从四通换向阀2的第二出口S进入到压缩机1的进口，进而完成一个制热循环。

当控制模块8检测需要化霜时，进入化霜模式，在该模式下，压缩机1和蒸发器5的风机停转，利用自平衡作用，降低高低压侧的压差，以此为条件，控制模块8根据高压侧压力传感器6测出的压力值和低压侧压力传感器7测出的压力值得出二者的压差绝对值丨△P丨，将丨△P丨与四通换向阀2设定的换向动作压力Pmid进行比较，当丨△P丨大于设定的换向动作压力Pmid且小于等于正常工作压力Pmax时，压缩机1、四通换向阀2、蒸发器5的风机均不动作，继续利用自平衡作用，降低压缩机1高低压侧的压差。当丨△P丨大于推动四通换向阀2阀片滑动的最小压力Pmin且小于等于设定的换向动作压力Pmid时，四通换向阀2立即通电换向，压缩机1随即启动，进入化霜模式。

化霜模式下，压缩机1启动，风机停转，工质经压缩机1压缩后变成高温高压的气液混合态，从四通换向阀2的第一进口D进入，经四通换向阀2的第二进口C后进入蒸发器5，利用高温工质对蒸发器5进行除霜后变成中温高压的液态，在经过节流阀4节流后变成低温低压的液态工质进入到冷凝器3中，自冷凝器3蒸发吸热后，工质变成中低温低压的气液混合工质，然后进入四通换向阀2的第一出口E，再从四通换向阀2的第二出口S进入到压缩机1的进口，进而完成一个化霜循环。

当检测化霜完毕时，压缩机1停转，风机保持停转状态，继续利用自平衡作用，降低压缩机1高低压侧的压差，以此为条件，控制模块8根据高压侧压力传感器6测出的P1和低压侧压力传感器7测出的P2得出二者的压差绝对值丨△P丨，将丨△P丨与设定的换向动作压力Pmid进行比较，当丨△P丨大于设定的换向动作压力Pmid且小于等于正常工作压力Pmax时，压缩机1、四通换向阀2、蒸发器5的风机均不动作。当丨△P丨大于推动四通换向阀2阀片滑动的最小压力Pmin且小于等于设定的换向动作压力Pmid时，四通换向阀2立即断电换向，正式退出化霜模式，压缩机1随即启动，延时设定的时间后，风机启动，继续下一轮制热模式。

本发明的空气源热泵化霜装置，通过在压缩机1出口连接一换向阀，且压缩机1出口连接有第一压力传感器6，压缩机1进口连接有第二压力传感器7，在化霜模式下，控制模块8依靠压缩机1进口和出口的压力差，对换向阀进行一系列控制，该控制方式有效地解决了由液压冲击产生的破坏阀体结构和泄漏的问题，同时由于控制模块8对高低压侧压差的精确检测，避免了换向阀高压换向和无法换向的问题。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种空气源热泵化霜装置，其包括一压缩机和一冷凝器，该冷凝器与一膨胀阀相连，该膨胀阀与一蒸发器相连，其特征在于，该空气源热泵化霜装置还包括：

换向阀，该换向阀包括第一进口，第二进口，第一出口和第二出口，该第一进口与所述压缩机的出口相连，该第二进口与所述蒸发器相连，该第一出口与所述冷凝器相连，该第四出口与所述压缩机的进口相连；

控制模块，该控制模块与所述压缩机电性连接，且该控制模块与所述换向阀电性连接；

第一压力传感器，该第一压力传感器与所述压缩机的出口相连，且该第一压力传感器与所述控制模块电性连接；以及

第二压力传感器，该第二压力传感器与所述压缩机的进口相连，且该第二压力传感器与所述控制模块电性连接。

2.根据权利要求1所述的空气源热泵化霜装置，其特征在于，所述换向阀为四通换向阀。

3.根据权利要求1所述的空气源热泵化霜装置，其特征在于，所述第一进口为高压侧进口，第一出口为高压侧出口，第二进口为低压侧进口，第二出口为低压侧出口。

4.根据权利要求1所述的空气源热泵化霜装置，其特征在于，所述第一压力传感器为高压侧压力传感器，所述第二压力传感器为低压侧压力传感器。

5.一种空气源热泵化霜方法，其特征在于，包括步骤：

S1：一控制模块检测一压缩机的出口压力值和该压缩机的进口压力值之间的压差绝对值；

S2：所述控制模块判断上述压差绝对值是否大于一换向压力值，是，进入步骤S3，否，进入步骤S4；

S3：所述压缩机、蒸发器和一换向阀都关闭，所述压差绝对值逐渐降低；

S4：所述换向阀立即通电换向，接着，所述压缩机启动，进入化霜模式。

6.根据权利要求5所述的空气源热泵化霜方法，其特征在于，所述S1之前包括步骤：第一压力传感器测量所述压缩机的出口压力值，第二压力传感器测量所述压缩机的进口压力值。

7.根据权利要求6所述的空气源热泵化霜方法，其特征在于，所述第一压力传感器为高压侧压力传感器，所述第二压力传感器为低压侧压力传感器。

8.根据权利要求5所述的空气源热泵化霜方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括步骤：当所述压差绝对值大于一换向阀的换向压力值并且小于或者等于正常工作时的压力值，进入步骤S3，当所述压差绝对值小于或者等于所述换向压力值并且大于推动所述换向阀的最小压力值，进入步骤S4。

9.根据权利要求5所述的空气源热泵化霜方法，其特征在于，所述步骤S4还包括步骤：

S40：所述第一压力传感器重新测量上述压缩机的出口压力值，所述第二压力传感器重新测量上述压缩机的进口压力值，两者之间的差值为第二压差绝对值；

S41：所述控制模块判断上述第二压差绝对值，当所述第二压差绝对值大于所述换向阀的换向压力值且小于或者等于正常工作时的压力值，进入步骤S42，当所述第二压差绝对值小于或者等于所述换向压力值并且大于推动所述换向阀的最小压力值，进入步骤S43；

S42：压缩机、换向阀、蒸发器均不动作；

S43：所述换向阀断电换向，退出化霜模式。

10.根据权利要求5所述的空气源热泵化霜方法，其特征在于，所述换向阀为四通换向阀。