CN106247711A - 一种热泵型空调器化霜系统及方法 - Google Patents

一种热泵型空调器化霜系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及热泵型空调器化霜系统及方法，包括通过管路依次连接且形成循环回路的压缩机、四通换向阀、室内换热器、节流装置、室外换热器和蓄热模块，蓄热模块包括相变蓄热材料、PTC电加热棒、PTC电加热棒温控线路、制冷剂管路和PTC温控系统，所述PTC温控装置用来设定加热温度和控制过载温度。本发明的热泵型空调器化霜系统及方法，解决了该系统及控制方法在变频压缩技术的基础上，结合相变蓄热技术和PTC电加热技术，对压缩机废热回收再利用，提高化霜效率；同时可以实现化霜，并可以通过提高压缩机回气口温度进而提升制热效率。

Description

一种热泵型空调器化霜系统及方法
技术领域
本发明涉及一种基于混动力蓄热技术的热泵型空调器化霜系统及其化霜技术控制方法，属于制冷空调领域。
背景技术
一拖多空调器就是一个室外机搭配多个室内换热器的空调器，在低温环境下运行制热模式，多个内机同时开启时常常无法满足每个内机的制热能力需求。另外，在低温环境运行时室外机换热器结霜严重，结霜则会加大室外机风阻,导致换热器传热系数下降从而进一步削弱一拖多空调器的制热能力。
当前，热泵型空调器主要采用逆循环的化霜控制方法，需要消耗室内一部分热量，降低房间热舒适性，为了解决这个关键技术问题，本发明提出一种系统性的解决方案，结合相变蓄热技术和PTC电加热技术，对室外机压缩机外壳上温度高的部分进行回收再利用，通过废热对回气进行预热，提高回气温度，从而提高排气温度，从整体上优化一拖多空调器的制热能力，使其适应更低的室外环境。在化霜时提高从室外换热器流回的制冷剂温度，提升化霜效率。其他热泵空调可以利用同样的原理提升其低温制热能力。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是在变频压缩技术的基础上，结合相变蓄热技术和PTC电加热技术，对压缩机废热回收再利用，提高化霜效率；同时充分考虑蓄热模块与压缩机及其他部件之间的配合，优化一拖多空调器的制热能力，满足不同室内换热器的制热需求的技术问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种热泵型空调器化霜系统，包括通过管路依次连接且形成循环回路的压缩机、四通换向阀、室内换热器、节流装置、室外换热器和蓄热模块，所述蓄热模块设置在压缩机的上方，用于吸收压缩机产生的废热；所述室外换热器第一管口与所述节流装置连接，所述室外换热器第二管口与蓄热模块连接，还包括旁通管X，所述旁通管X的一端与所述压缩机出口连接，另一端与所述室外换热器的第一管口连接，旁通管X串联第二电子阀；所述节流装置与室外换热器的第一管口之间的管路设有第五电子阀。
其中，所述四通换向阀具有第一口A、第二口B、第三口C和第四口D，所述第一口A通过串联第三电子阀的管路与所述压缩机的出口连通，所述第二口B与室内换热器的第二管口连通，所述第三口C通过串联第四电子阀的管路与蓄热模块连通，第四口D与所述室外换热器的第二管口连通；其中，第一口A与第二口B接通时，热泵型空调器实现制热模式；第一口A与第四口D接通时，热泵型空调器实现制冷模式；第三口C与第四口D接通时，热泵型空调器实现化霜模式。
其中，所述第三口C与蓄热模块的管路还串联有节流毛细管。
其中，所述四通换向阀的第三口C通过串联第五电子阀的管路与压缩机的第一制冷剂储罐连通。
其中，所述蓄热模块包括制冷剂管路、相变蓄热材料和PTC电加热棒，所述制冷剂管路的一端与蓄热模块管口连通，另一端通过串联第六电子阀与压缩机的第一制冷剂储罐连通；所述蓄热相变材料包裹所述制冷剂管路，所述PTC电加热棒用于为所述制冷剂管路提供热能，以加热制冷剂管路中的制冷剂。
其中，所述蓄热模块还包括PTC电加热棒温控线路和PTC温控系统，所述PTC温控装置用来设定加热温度和控制过载温度。
其中，所述蓄热模块还包括第二制冷剂储罐，第二制冷剂储罐串联设于所述制冷剂管路，用于存储制冷剂。
其中，所述制冷剂管路的一端连接第二制冷剂储罐，第二制冷剂储罐通过节流毛细管连接至第四电子阀；所述制冷剂管路的另一端和第一制冷剂储罐连接。
其中，所述蓄热模块和所述压缩机之间设置有高导热减震材料。
其中，所述蓄热模块的外壳采用绝热材料处理。
其中，所述蓄热模块的高度小于等于所述压缩机高度的2/3。
其中，所述室内换热器为并联的多个换热器。
本发明还提供了一种热泵型空调器化霜系统的化霜方法，包括以下步骤：
S1、获取化霜模式指令；
S2、进入化霜模式后，室内换热器关闭，从压缩机出口排出的制冷剂经过排气口后流入室外侧换热器，然后进入蓄热模块吸收热量；
S3、经过蓄热模块加热的制冷剂进入压缩机压缩形成高温高压的制冷剂。
所述步骤S2中，检测蓄热模块壳体及排气口温度是否低于需求值，判定是否需要根据需求值提升设定温度；若判定结果为否，则返回继续进行检测；若判定结果为是，则提升PTC温控系统温度，提高蓄热模块的温度补偿，从而提高系统的回气温度。
(三)有益效果
本发明所提供的一种热泵型空调器化霜控制方法，结合变频控制技术，对频率档位进行拓展，在低温环境下可以运行较高的频率档位，在此基础上，采用相变储热技术和PTC电加热技术，在制热模式中，蓄热模块对压缩机的废热进行回收储存起来，从室外换热器出来的低温制冷剂进入相变储热模块吸热使其温度升高，从而提高了压缩机的回气温度，相应的排气温度也会升高，这就可以为房间提供更多的热量，从而优化一拖多空调器的低温制热能力。在化霜过程中实现化霜，大大的提升了用户的使用体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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为本发明一种热泵型空调器化霜系统的结构示意图。
图2为本发明一种热泵型空调器化霜系统的蓄热模块结构示意图。
图3为本发明一种热泵型调器化霜控制方法示意图。
附图标记：1.压缩机；2.制冷剂管路；3.PTC温控系统；4.蓄热模块；5.相变蓄热材料；6.第一制冷剂储罐；7.第三电子阀；8.第二电子阀；9.四通换向阀；10.第五电子阀；11.室外换热器；12.节流装置；13.截止阀；14.室内换热器；15.室外换热器风扇；16.PTC电加热棒；17.第四电子阀；18.节流毛细管；19.第二制冷剂储罐；20.第一电子阀；22.第六电子阀；23.PTC电加热棒温控线路；a.室外换热器第一管口；b.室外换热器第二管口；c.室内换热器第一管口；d.室内换热器第二管口。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
如图1-2所示，本发明提供一种热泵型空调器化霜系统，包括通过管路依次连接且形成循环回路的压缩机1、四通换向阀9、室内换热器14、节流装置12、室外换热器11和蓄热模块4，所述蓄热模块4设置在压缩机1的上方，用于吸收压缩机1产生的废热；所述室外换热器第一管口a与所述节流装置12连接，所述室外换热器第二管口b与蓄热模块4连接，还包括旁通管X，所述旁通管X的一端与所述压缩机出口连接，另一端与所述室外换热器的第一管口连接，旁通管X串联第二电子阀8；所述节流装置12与室外换热器11的第一管口之间的管路设有第五电子阀10。
所述四通换向阀9具有第一口A、第二口B、第三口C和第四口D，所述第一口A通过串联第三电子阀7的管路与所述压缩机1的出口连通，所述第二口B与室内换热器的第二管口d连通，所述第三口C通过串联第四电子阀17的管路与蓄热模块4连通，第四口D与所述室外换热器的第二管口b连通；其中，第一口A与第二口B接通时，热泵型空调器实现制热模式；第一口A与第四口D接通时，热泵型空调器实现制冷模式；第三口C与第四口D接通时，热泵型空调器实现化霜模式。
所述第三口C与蓄热模块4的管路还串联有节流毛细管18。
所述四通换向阀9的第三口C通过串联第五电子阀20的管路与压缩机1的第一制冷剂储罐6连通。
所述蓄热模块4包括制冷剂管路2、相变蓄热材料5和PTC电加热棒16，所述制冷剂管路2的一端与蓄热模块管口连通，另一端通过串联第六电子阀22与压缩机1的第一制冷剂储罐6连通；所述蓄热相变材料5包裹所述制冷剂管路2，所述PTC电加热棒16用于为所述制冷剂管路2提供热能，以加热制冷剂管路2中的制冷剂。
所述蓄热模块4还包括第二制冷剂储罐19，第二制冷剂储罐19串联设于所述制冷剂管路2，用于存储制冷剂。
所述蓄热模块4还包括PTC电加热棒温控线路23和PTC温控系统3，所述PTC温控装置3用来设定加热温度和控制过载温度。
蓄热模块4和压缩机1之间设置有高导热减震材料，以减少压缩机1的运转对蓄热模块4造成的震动影响。蓄热模块4内填充了相变储热材料，材料采用石蜡与硫化膨胀石墨混合物，混合物体积比为10:1-30:1；蓄热模块4的外壳采用绝热材料处理。
由于压缩机1的底部温度较低，蓄热模块4的高度太高容易造成储热损失，因此蓄热模块4沿压缩机1垂直方向的高度小于等于所述压缩机1高度的2/3。
如图3所示，本发明还提供了一种热泵型空调器化霜系统的化霜方法，包括以下步骤：
S1、获取化霜模式指令；
S2、进入化霜模式后，室内换热器关闭，从压缩机出口排出的制冷剂经过排气口后流入室外侧换热器，然后进入蓄热模块吸收热量；
S3、经过蓄热模块加热的制冷剂进入压缩机压缩形成高温高压的制冷剂。
所述步骤S2中，检测蓄热模块壳体及排气口温度是否低于需求值，判定是否需要根据需求值提升设定温度；若判定结果为否，则返回继续进行检测；若判定结果为是，则提升PTC温控系统温度，提高蓄热模块的温度补偿，从而提高系统的回气温度。
结合图1至图3对实施例的工作过程做出详细的描述，压缩机1外壳靠近室外换热器11侧设置了蓄热模块4，蓄热模块4与压缩机外壳贴合紧密。蓄热模块4内部填充相变储热材料5，蓄热模块4中部设置PTC电加热棒16，并在壳体中间设有电加热温控系统3，可以根据电加热棒的温度反馈来设定系统的温度。
当系统进入制冷模式时，电磁膨胀阀第三电子阀7，第五电子阀10，第一电子阀20开启，电磁膨胀阀第二电子阀8，第四电子阀17，第六电子阀22关闭，制冷时从室内机流出的气态制冷剂直接进入压缩机回气口，不经过蓄热模块，蓄热模块此时对系统无影响。进入制热模式后，未进入化霜模式时电子膨胀阀第二电子阀8，第一电子阀20关闭，第三电子阀7，第五电子阀10，第四电子阀17，第六电子阀22开启，从室外换热器流出的制冷剂先进入蓄热模块吸收热量，再进入压缩机回气口，制冷剂在蓄热模块内部吸收热量，从而提升了系统的回气温度；开始化霜模式后，电子膨胀阀第三电子阀7，第五电子阀10，第一电子阀20关闭，同时第二电子阀8，第四电子阀17，第六电子阀22开启，从压缩机排气口排出的制冷剂直接进入室外换热器，然后经过节流毛细管18，再进入第二制冷剂储罐19，然后进入蓄热模块。制冷剂不进入室内机，从而提升了系统的舒适性。制冷剂在蓄热模块内部吸收热量，还可以提升系统的回气温度。
其中，本发明所提供的热泵型空调器化霜系统中的所有电子阀都可以用电子膨胀阀来代替。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (13)

1.一种热泵型空调器化霜系统，其特征在于，包括通过管路依次连接且形成循环回路的压缩机(1)、四通换向阀(9)、室内换热器(14)、节流装置(12)、室外换热器(11)和蓄热模块(4)，所述蓄热模块(4)设置在压缩机(1)的上方，用于吸收压缩机(1)产生的废热；所述室外换热器第一管口(a)与所述节流装置(12)连接，所述室外换热器第二管口(b)与蓄热模块(4)连接，还包括旁通管X，所述旁通管X的一端与所述压缩机出口连接，另一端与所述室外换热器的第一管口连接，旁通管X串联第二电子阀(8)；所述节流装置(12)与室外换热器(11)的第一管口之间的管路设有第五电子阀(10)。
2.根据权利要求1所述的热泵型空调器化霜系统，其特征在于，所述四通换向阀(9)具有第一口A、第二口B、第三口C和第四口D，所述第一口A通过串联第三电子阀(7)的管路与所述压缩机(1)的出口连通，所述第二口B与室内换热器的第二管口(d)连通，所述第三口C通过串联第四电子阀(17)的管路与蓄热模块(4)连通，第四口D与所述室外换热器的第二管口(b)连通；其中，第一口A与第二口B接通时，热泵型空调器实现制热模式；第一口A与第四口D接通时，热泵型空调器实现制冷模式；第三口C与第四口D接通时，热泵型空调器实现化霜模式。
3.根据权利要求2所述的热泵型空调器不停机化霜系统，其特征在于，所述第三口C与蓄热模块(4)的管路还串联有节流毛细管(18)。
4.根据权利要求2所述的热泵型空调器化霜系统，其特征在于，所述四通换向阀(9)的第三口C通过串联第五电子阀(20)的管路与压缩机(1)的第一制冷剂储罐(6)连通。
5.根据权利要求1所述的热泵型空调器化霜系统，其特征在于，所述蓄热模块(4)包括制冷剂管路(2)、相变蓄热材料(5)和PTC电加热棒(16)，所述制冷剂管路(2)的一端与蓄热模块管口连通，另一端通过串联第六电子阀(22)与压缩机(1)的第一制冷剂储罐(6)连通；所述蓄热相变材料(5)包裹所述制冷剂管路(2)，所述PTC电加热棒(16)用于为所述制冷剂管路(2)提供热能，以加热制冷剂管路(2)中的制冷剂。
6.根据权利要求5所述的热泵型空调器化霜系统，其特征在于，所述蓄热模块(4)还包括PTC电加热棒温控线路(23)和PTC温控系统(3)，所述PTC温控装置(3)用来设定加热温度和控制过载温度。
7.根据权利要求5所述的热泵型空调器不停机化霜系统，其特征在于，所述蓄热模块(4)还包括第二制冷剂储罐(19)，第二制冷剂储罐(19)串联设于所述制冷剂管路(2)，用于存储制冷剂。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的热泵型空调器不停机化霜系统，其特征在于，所述蓄热模块(4)和所述压缩机(1)之间设置有高导热减震材料。
9.根据权利要求1-7任意一项所述的热泵型空调器不停机化霜系统，其特征在于，所述蓄热模块(4)的外壳采用绝热材料处理。
10.根据权利要求1-7任意一项所述的热泵型空调器不停机化霜系统，其特征在于，所述蓄热模块(4)的高度小于等于所述压缩机(1)高度的2/3。
11.根据权利要求1-7任意一项所述的热泵型空调器不停机化霜系统，其特征在于，所述室内换热器(14)为并联的多个换热器。
12.一种根据权利要求1-11任意一项所述的热泵型空调器化霜系统的化霜方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取化霜模式指令；
S2、进入化霜模式后，室内换热器关闭，从压缩机出口排出的制冷剂经过排气口后流入室外侧换热器，然后进入蓄热模块吸收热量；
S3、经过蓄热模块加热的制冷剂进入压缩机压缩形成高温高压的制冷剂。
13.根据权利要求12所述的化霜方法，其特征在于，所述步骤S2中，检测蓄热模块壳体及排气口温度是否低于需求值，判定是否需要根据需求值提升设定温度；若判定结果为否，则返回继续进行检测；若判定结果为是，则提升PTC温控系统温度，提高蓄热模块的温度补偿，从而提高系统的回气温度。
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