CN106288562B - 一种空气源热泵系统的除霜控制装置及其方法 - Google Patents

一种空气源热泵系统的除霜控制装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明是一种空气源热泵系统的除霜控制装置,其特点是,包括:压缩机、四通换向阀、室内换热器、气液分离器、节流部件、室外换热器、相变蓄热器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第一旁通管路和第二旁通管路,相变蓄热器在系统供热时连接在室内换热器的下游做过冷器使用,在系统除霜时作为该过程的低温热源,通过对旁通管路和电磁阀的切换,完成除霜前后系统的高低压对接,使四通阀不用换向,室内温度不下降,保证了室内的舒适性。具有结构简单,性能可靠,除霜效果好,使用寿命长等优点,并提供其科学合理,适用性强,推广应用价值高的方法。

Description

一种空气源热泵系统的除霜控制装置及其方法
技术领域
本发明涉及制冷和热泵领域,是一种空气源热泵系统的除霜控制装置及其方法。
背景技术
空气源热泵是一种节能且应用广泛的的供热设备,但在冬季供热运行时,室外机的翅片会结霜,霜层堵塞了空气通道,严重的影响了供热效果,故当霜层达到一定厚度时,必须进行除霜。现有的除霜方式有电加热除霜方式、逆循环除霜方式、热气旁通除霜方式及除湿法防止结霜方式,但这些除霜方式都存在弊端。电加热除霜方式具有系统简单,除霜完全,实现控制简单的优点,但缺点是耗电多,不宜在大型装置上采用;逆循环除霜方式简单易行,除霜效果良好,然而在除霜时,压缩机要先停机来完成系统的高低压对接,然后四通阀换向,再重新启动压缩机使系统逆向运行除霜,这一过程会对系统各部件产生比较严重的冲击,系统可靠性受到影响,并且该除霜方式在除霜时由于缺少低温热,要从供热房间吸热,使得室温下降剧烈,除霜完毕恢复供热时室内机较长时间吹不出热风,大大降低了室内的舒适性;
热气旁通除霜方式由于蒸发器入口温度的提高,导致了系统制热量的下降,热气旁通除霜的能量主要来自压缩机的输入功,吸气过热度低,易使压缩机回液,造成“液击”,影响压缩机的使用寿命,而且制冷剂流过分液器和分液毛细管的能量损失较大,除霜时间比逆循环除霜时间长,除霜时不向室内供热,影响室内的舒适性;除湿法防止结霜方式,该方式主要是通过降低室外机入口的空气湿度来防止结霜,虽然能够实现无霜运行,但系统复杂,成本高,系统维护管理不便,严重影响了该技术方案的推广应用。
发明内容
基于上述问题,本发明的目的是,提供一种结构简单,性能可靠,除霜效果好,使用寿命长的空气源热泵系统的除霜控制装置,并提供其科学合理,适用性强,推广应用价值高的空气源热泵系统的除霜控制方法。本发明的除霜控制方法可使得系统在除霜前后压缩机无需启停、四通阀不用换向,通过对相关管路和几个电磁阀的快速切换,即可实现除霜时室内温度几乎不下降,保证了室内的舒适性。
实现本发明目的所采取的技术方案之一是:一种空气源热泵系统的除霜控制装置,其特征是,它包括:压缩机、四通换向阀、室内换热器、气液分离器、节流部件、室外换热器、相变蓄热器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第一旁通管路、第二旁通管路,所述室内换热器的入口通过四通换向阀与所述压缩机的出口连通,所述相变蓄热器的入口通过所述第二电磁阀与所述室内换热器的出口连通,所述相变蓄热器的出口通过所述节流部件与所述室外换热器的入口连通,所述第三电磁阀设置在所述节流部件的进出口旁通管路上,所述室外换热器的出口依次通过第四电磁阀、四通换向阀与气液分离器的入口连通,所述气液分离器的出口与所述压缩机的入口连通,所述第一旁通管路的一端与所述第二电磁阀和相变蓄热器之间的管路连通,所述第一旁通管路的另一端通过所述第一电磁阀与所述气液分离器的入口管连通,所述第二旁通管路的一端与所述室内换热器和第二电磁阀之间的管路连通,所述第二旁通管路的另一端通过所述第五电磁阀与所述室外换热器的出口管连通。
所述节流部件为带关闭功能的电子膨胀阀、热力膨胀阀串联电磁阀、毛细管串联电磁阀、节流孔板串联电磁阀中的一种。
实现本发明目的所采取的技术方案之二是:一种空气源热泵系统的除霜控制方法,其特征是,它包括的内容有:
1)空气源热泵系统供热及蓄热运行时,第二电磁阀和第四电磁阀打开,第一电磁阀、第三电磁阀和第五电磁阀关闭,从压缩机出来的高温高压制冷剂依次流经四通换向阀,进入室内机组的室内换热器冷凝放热,实现向室内的供热,然后经第二电磁阀,进入相变蓄热器进行蓄热并实现过冷,再经节流部件完成制冷剂的节流,制冷剂变成低温低压后进入室外换热器吸取室外空气的热量,然后经第四电磁阀、四通换向阀和气液分离器回到压缩机,实现供热及蓄热循环;
2)当空气源热泵系统接到除霜指令时,第一电磁阀、第二电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀关闭,第三电磁阀开启,节流部件全开,目的是使相变蓄热器和室外换热器的压力迅速达到平衡,缩短过渡过程,当相变蓄热器的压力小于1.1倍的室外换热的压力时,节流部件和第三电磁阀关闭,第一电磁阀开启,目的是使相变蓄热器的压力迅速降低,并使室内换热器的压力迅速升高,此时室外换热器内的压力几乎不变,当室内换热器的压力升高至正常运行压力的1.05~1.3倍时,节流部件和第五电磁阀开启,此时高压室内换热器和中压室外换热器对接,平衡后的压力接近正常运行的冷凝压力,至此完成了除霜前系统的高低压对接,该过程可防止室内换热器吹冷风,最大幅度的减少了室温的降低,然后开始除霜过程,从压缩机出来的高温高压制冷剂经四通换向阀,进入室内机组的室内换热器冷凝放热,实现向室内的供热,然后经第二旁通管路和第五电磁阀进入室外换热器进行除霜化霜,随后制冷剂经节流部件节流变成低温低压,进入相变蓄热器吸收蓄热器蓄存的热量,最后经第一电磁阀和气液分离器回到压缩机;
3)当系统除霜运行结束,恢复供热蓄热运行时,第一电磁阀、第二电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀关闭,第三电磁阀开启,节流部件全开,目的是使相变蓄热器和室外换热器的压力迅速达到平衡,缩短过渡过程,当室外换热器的压力小于1.1倍的相变蓄热器的压力时,节流部件和第三电磁阀关闭,第四电磁阀开启,目的是使室外换热器的压力迅速降低,并使室内换热器的压力迅速升高,此时相变蓄热器内的压力几乎不变,当室内换热器的压力升高至正常运行压力的1.05~1.3倍时,再开启第二电磁阀和节流部件,此时高压室内换热器和中压相变蓄热器对接,平衡后的压力接近于系统供热蓄热循环正常运行时的压力,至此完成了除霜后系统的高低压对接,该过程可防止室内换热器吹冷风,最大幅度的减少了室温的降低,然后系统开始供热蓄热循环,至此完成了一个结霜除霜周期循环。
本发明的一种空气源热泵系统的除霜控制装置及其方法的有益效果是:
1、能够使空气源热泵系统在除霜前后压缩机无需启停、四通阀不用换向,即可完成除霜前后空气源热泵系统的高低压对接,延长了压缩机和四通阀的使用寿命,提高了空气源热泵系统除霜的可靠性和运行的稳定性;
2、能够实现在除霜时室内温度几乎不下降,保证了室内的舒适性;
3、能够利用相变蓄热器蓄存制冷剂过冷液体的余热为除霜过程提供低温热源,减少了除霜能耗;
4、其结构简单,性能可靠,除霜效果好,使用寿命长;
5、其方法科学合理,适用性强,推广应用价值高。
附图说明
图1是本发明的一种空气源热泵系统的除霜控制装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
参照图1,本发明的一种空气源热泵系统的除霜控制装置,包括压缩机1、四通换向阀2、室内换热器3、气液分离器4、节流部件8、室外换热器10、相变蓄热器7、第一电磁阀5、第二电磁阀6、第三电磁阀9、第四电磁阀11、第五电磁阀12、第一旁通管路13和第二旁通管路14,所述室内换热器3的入口通过四通换向阀2与所述压缩机1的出口连通,所述相变蓄热器7的入口通过所述第二电磁阀6与所述室内换热器3的出口连通,所述相变蓄热器7的出口通过所述节流部件8与所述室外换热器10的入口连通,所述第三电磁阀9设置在所述节流部件8的进出口旁通管路上,所述室外换热器10的出口依次通过第四电磁阀11、四通换向阀2与气液分离器4的入口连通,所述气液分离器4的出口与所述压缩机1的入口连通,所述第一旁通管路13的一端与所述第二电磁阀6和相变蓄热器7之间的管路连通,所述第一旁通管路13的另一端通过所述第一电磁阀5与所述气液分离器4的入口管连通,所述第二旁通管路14的一端与所述室内换热器3和第二电磁阀6之间的管路连通,所述第二旁通管路14的另一端通过所述第五电磁阀12与所述室外换热器10的出口管连通。
所述节流部件8为带关闭功能的电子膨胀阀、热力膨胀阀串联电磁阀、毛细管串联电磁阀、节流孔板串联电磁阀中的一种。
本发明的一种空气源热泵系统的除霜控制方法,包括以下内容:
1)空气源热泵系统供热及蓄热运行时,第二电磁阀6和第四电磁阀11打开,第一电磁阀5、第三电磁阀9和第五电磁阀12关闭,从压缩机1出来的高温高压制冷剂依次流经四通换向阀2,进入室内机组的室内换热器3冷凝放热,实现向室内的供热,然后经第二电磁阀6,进入相变蓄热器7进行蓄热并实现过冷,再经节流部件8完成制冷剂的节流,制冷剂变成低温低压后进入室外换热器10吸取室外空气的热量,然后经第四电磁阀11、四通换向阀2和气液分离器4回到压缩机1,实现供热及蓄热循环;
2)当空气源热泵系统接到除霜指令时,第一电磁阀5、第二电磁阀6、第四电磁阀11和第五电磁阀12关闭,第三电磁阀9开启,节流部件8全开,目的是使相变蓄热器7和室外换热器10的压力迅速达到平衡,缩短过渡过程,当相变蓄热器7的压力小于1.1倍的室外换热器10的压力时,节流部件8和第三电磁阀9关闭,第一电磁阀5开启,目的是使相变蓄热器7的压力迅速降低,并使室内换热器3的压力迅速升高,此时室外换热器10内的压力几乎不变,当室内换热器3的压力升高至正常运行压力的1.05~1.3倍时,节流部件8和第五电磁阀12开启,此时高压室内换热器3和中压室外换热器10对接,平衡后的压力接近正常运行的冷凝压力,至此完成了除霜前系统的高低压对接,该过程可防止室内换热器3吹冷风,最大幅度的减少了室温的降低,然后开始除霜过程,从压缩机1出来的高温高压制冷剂经四通换向阀2,进入室内机组的室内换热器3冷凝放热,实现向室内的供热,然后经第二旁通管路14和第五电磁阀12进入室外换热器10进行除霜化霜,随后制冷剂经节流部件8节流变成低温低压,进入相变蓄热器7吸收蓄热器蓄存的热量,最后经第一电磁阀5和气液分离器4回到压缩机1;
3)当系统除霜运行结束,恢复供热蓄热运行时,第一电磁阀5、第二电磁阀6、第四电磁阀11和第五电磁阀12关闭,第三电磁阀9开启,节流部件8全开,目的是使相变蓄热器7和室外换热器10的压力迅速达到平衡,缩短过渡过程,当室外换热器10的压力小于1.1倍的相变蓄热器7的压力时,节流部件8和第三电磁阀9关闭,第四电磁阀11开启,目的是使室外换热器10的压力迅速降低,并使室内换热器3的压力迅速升高,此时相变蓄热器7内的压力几乎不变,当室内换热器3的压力升高至正常运行压力的1.05~1.3倍时,再开启第二电磁阀6和节流部件8,此时高压室内换热器3和中压相变蓄热器7对接,平衡后的压力接近于系统供热蓄热循环正常运行时的压力,至此完成了除霜后系统的高低压对接,该过程可防止室内换热器3吹冷风,最大幅度的减少了室温的降低,然后系统开始供热蓄热循环,至此完成了一个结霜除霜周期循环。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种空气源热泵系统的除霜控制装置,其特征是,它包括:压缩机、四通换向阀、室内换热器、气液分离器、节流部件、室外换热器、相变蓄热器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第一旁通管路、第二旁通管路,所述室内换热器的入口通过四通换向阀与所述压缩机的出口连通,所述相变蓄热器的入口通过所述第二电磁阀与所述室内换热器的出口连通,所述相变蓄热器的出口通过所述节流部件与所述室外换热器的入口连通,所述第三电磁阀设置在所述节流部件的进出口旁通管路上,所述室外换热器的出口依次通过第四电磁阀、四通换向阀与气液分离器的入口连通,所述气液分离器的出口与所述压缩机的入口连通,所述第一旁通管路的一端与所述第二电磁阀和相变蓄热器之间的管路连通,所述第一旁通管路的另一端通过所述第一电磁阀与所述气液分离器的入口管连通,所述第二旁通管路的一端与所述室内换热器和第二电磁阀之间的管路连通,所述第二旁通管路的另一端通过所述第五电磁阀与所述室外换热器的出口管连通。
2.根据权利要求1所述一种空气源热泵系统的除霜控制装置,其特征是,所述节流部件为带关闭功能的电子膨胀阀、热力膨胀阀串联电磁阀、毛细管串联电磁阀、节流孔板串联电磁阀中的一种。
3.根据权利要求1所述一种空气源热泵系统的除霜控制装置,其特征是,具体控制方法包括的内容有:
1)空气源热泵系统供热及蓄热运行时,第二电磁阀和第四电磁阀打开,第一电磁阀、第三电磁阀和第五电磁阀关闭,从压缩机出来的高温高压制冷剂依次流经四通换向阀,进入室内机组的室内换热器冷凝放热,实现向室内的供热,然后经第二电磁阀,进入相变蓄热器进行蓄热并实现过冷,再经节流部件完成制冷剂的节流,制冷剂变成低温低压后进入室外换热器吸取室外空气的热量,然后经第四电磁阀、四通换向阀和气液分离器回到压缩机,实现供热及蓄热循环;
2)当空气源热泵系统接到除霜指令时,第一电磁阀、第二电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀关闭,第三电磁阀开启,节流部件全开,目的是使相变蓄热器和室外换热器的压力迅速达到平衡,缩短过渡过程,当相变蓄热器的压力小于1 .1倍的室外换热的压力时,节流部件和第三电磁阀关闭,第一电磁阀开启,目的是使相变蓄热器的压力迅速降低,并使室内换热器的压力迅速升高,此时室外换热器内的压力几乎不变,当室内换热器的压力升高至正常运行压力的1 .05~1 .3倍时,节流部件和第五电磁阀开启,此时高压室内换热器和中压室外换热器对接,平衡后的压力接近正常运行的冷凝压力,至此完成了除霜前系统的高低压对接,该过程可防止室内换热器吹冷风,最大幅度的减少了室温的降低,然后开始除霜过程,从压缩机出来的高温高压制冷剂经四通换向阀,进入室内机组的室内换热器冷凝放热,实现向室内的供热,然后经第二旁通管路和第五电磁阀进入室外换热器进行除霜化霜,随后制冷剂经节流部件节流变成低温低压,进入相变蓄热器吸收蓄热器蓄存的热量,最后经第一电磁阀和气液分离器回到压缩机;当系统除霜运行结束,恢复供热蓄热运行时,第一电磁阀、第二电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀关闭,第三电磁阀开启,节流部件全开,目的是使相变蓄热器和室外换热器的压力迅速达到平衡,缩短过渡过程,当室外换热器的压力小于1 .1倍的相变蓄热器的压力时,节流部件和第三电磁阀关闭,第四电磁阀开启,目的是使室外换热器的压力迅速降低,并使室内换热器的压力迅速升高,此时相变蓄热器内的压力几乎不变,当室内换热器的压力升高至正常运行压力的1 .05~1 .3倍时,再开启第二电磁阀和节流部件,此时高压室内换热器和中压相变蓄热器对接,平衡后的压力接近于系统供热蓄热循环正常运行时的压力,至此完成了除霜后系统的高低压对接,该过程可防止室内换热器吹冷风,最大幅度的减少了室温的降低,然后系统开始供热蓄热循环,至此完成了一个结霜除霜周期循环。
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