CN106679221A - 一种热泵机组并联系统及其控制方法 - Google Patents

一种热泵机组并联系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热泵机组并联系统及其控制方法，该并联系统通过为其中的每台压缩机配置独立的喷气增焓回路，使压缩机能够在低温环境下运行时保证有充足的回气量，避免压缩机受损，提高系统在低温环境下运行的可靠性；该方法通过在开启和关闭过程中对压缩机之间油平衡的控制，避免压缩机工作电流过大而造成损坏，保证压缩机使用寿命，提高系统运行的稳定性；同时，还通过对低温环境下的除霜控制避免压缩机缺油受损，保证系统的工作能效。本发明作为一种热泵机组并联系统及其控制方法可广泛应用于热泵领域。

Description

一种热泵机组并联系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及热泵领域，尤其是一种热泵机组并联系统及其控制方法。
背景技术
传统热泵机组并联系统由两个独立的系统组成，这样的系统成本高，管路比较复杂，也使机组体积比较大；为解决以上问题，有热泵厂家研发设计了由2个或3个压缩机并联，其他部分均共用的并联系统，这些并联系统仍存在以下问题：
1、并联系统第三换热器翅片管路比普通机型更长，低温环境下，压缩机油的粘性较强，使得压缩机回油难度较大、回油速度慢，以致压缩机回油不足，影响压缩机性能；
2、为保证多个并联压缩机之间油平衡，该并联系统压缩机之间设有油平衡管。当并联系统只开启了一部分压缩机时，会出现未开启的压缩机缺油的情况，导致未开启的压缩机在开启后受损；
3、并联系统压缩机排气口经过三通并联，在只开启一台压缩机时，另一台压缩机排气口将会形成较大的气压，如果直接开启该压缩机则会使其顶着较大气压进行启动，造成压缩机启动电流过大，该压缩机会受到一定程度的损坏；
4、该并联系统多台压缩机共用一个喷气增焓回路，机组在低温环境下多台压缩机共同运行时，冷媒蒸发效果不佳，将导致压缩机回气不足，长期运行将影响压缩机的寿命。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种为所有压缩机均配有独立喷气增焓回路实现低温环境下可靠运行的热泵机组并联系统。
为了解决上述技术问题，本发明的另一目的是：提供一种实现在低温环境下高稳定性运行、保护压缩机能效的热泵机组并联系统的控制方法。
本发明所采用的技术方案是：一种热泵机组并联系统，包括有第一压缩机、第二压缩机、第一单向阀、第二单向阀、三通阀、四通阀、第一换热器、第二换热器、第一节流阀、第二节流阀、第三节流阀、第三换热器、气液分离器、第一三通管、第二三通管和第三三通管，所述第一压缩机与第二压缩机之间设置有油平衡管，所述第一压缩机的出口通过第一单向阀连通至三通阀第一入口，所述第二压缩机的出口通过第二单向阀连通至三通阀第二入口，所述所述三通阀出口连通至四通阀的D口，所述四通阀的C口通过第一换热器连通至第二换热器的入口，所述第二换热器的第一冷媒液体出口依次通过第一节流阀、第三换热器连通至四通阀的E口，所述第二换热器的第一冷媒液体出口与第一节流阀连通的管路上还设置有第二三通管和第三三通管，所述第二换热器的第一冷媒气体出连通至第一压缩机的喷气增焓口，所述第二换热器的第二冷媒气体出连通至第二压缩机的喷气增焓口，所述所述第二换热器的第二冷媒液体出口通过第二节流阀连通至第二三通管，所述所述第二换热器的第三冷媒液体出口通过第三节流阀连通至第三三通管，所述四通阀的S口连通至气液分离器，所述气液分离器通过第一三通管分别连通至第一压缩机的入口和第二压缩机的入口。
进一步，还包括有第四节流阀和第三单向阀，所述第一节流阀与第三换热器连通的管路上还设置有第四三通管，所述第一换热器与第二换热器连通的管路上还设置有第五三通管，所述第四三通管还依次通过第四节流阀和第三单向阀与第五三通管连通。
本发明所采用的另一技术方案是：一种热泵机组并联系统的控制方法，包括以下步骤：
开启或关闭热泵机组时，判断环境温度是否低于低温阈值，若是，则控制热泵机组中的所有压缩机同时开启或关闭。
进一步，还包括有以下步骤：
当热泵机组中的一台压缩机需要开启且存在其他运行中的压缩机时，控制其他运行中的压缩机关闭，经过一段时间T1后再同时开启该压缩机以及其他被关闭的压缩机。
进一步，包括有除霜步骤：
控制四通阀的D口和E口连通，同时开启压缩机使高温高压的冷媒气体经过第三换热器变成低温高压的冷媒液体，所述冷媒液体依次通过第四节流阀、第三单向阀进入第一换热器变成低温低压的冷媒气体，并依次通过四通阀的C口和S口回到压缩机。
进一步，包括有以下步骤：
检测环境温度，当环境温度低于除霜阈值时开始计时，每间隔时间周期T2执行一次除霜步骤。
进一步，所述除霜步骤每次执行固定时间长度。
进一步，若计时时间小于T2时执行除霜步骤，则重新开始计时。
本发明的有益效果是：本发明的并联系统通过为其中的每台压缩机配置独立的喷气增焓回路，使压缩机能够在低温环境下运行时保证有充足的回气量，避免压缩机受损，提高系统在低温环境下运行的可靠性。
本发明的另一有益效果是：本发明方法通过在开启和关闭过程中对压缩机之间油平衡的控制，避免压缩机工作电流过大而造成损坏，保证压缩机使用寿命，提高系统运行的稳定性；同时，还通过对低温环境下的除霜控制避免压缩机缺油受损，保证系统的工作能效。
附图说明
图1为本发明的系统结构图；
其中：1、第一压缩机；2、第二压缩机；3、第一单向阀；4、第二单向阀；5、三通阀；6、四通阀；7、第一换热器；8、第二换热器；9、第一节流阀；10、第二节流阀；11、第三节流阀；12、第三换热器；13、气液分离器；14、第一三通管；15、第二三通管；16、第三三通管；17、第五三通管；18、第四三通管；19、油平衡管；20、第四节流阀；21、第三单向阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
参照图1，一种热泵机组并联系统，包括有第一压缩机1、第二压缩机2、第一单向阀3、第二单向阀4、三通阀5、四通阀6、第一换热器7、第二换热器8、第一节流阀9、第二节流阀10、第三节流阀11、第三换热器12、气液分离器13、第一三通管14、第二三通管15和第三三通管16，所述第一压缩机1与第二压缩2机之间设置有油平衡管19，所述第一压缩机1的出口通过第一单向阀3连通至三通阀5第一入口，所述第二压缩机2的出口通过第二单向阀4连通至三通阀5第二入口，所述所述三通阀5出口连通至四通阀6的D口，所述四通阀6的C口通过第一换热器7连通至第二换热器8的入口，所述第二换热器8的第一冷媒液体出口依次通过第一节流阀9、第三换热器12连通至四通阀6的E口，所述第二换热器8的第一冷媒液体出口与第一节流阀9连通的管路上还设置有第二三通管15和第三三通管16，所述第二换热器8的第一冷媒气体出连通至第一压缩机1的喷气增焓口，所述第二换热器8的第二冷媒气体出连通至第二压缩机2的喷气增焓口，所述所述第二换热器8的第二冷媒液体出口通过第二节流阀10连通至第二三通管15，所述所述第二换热器8的第三冷媒液体出口通过第三节流阀11连通至第三三通管16，所述四通阀6的S口连通至气液分离器13，所述气液分离器13通过第一三通管14分别连通至第一压缩机1的入口和第二压缩机2的入口。
两压缩机开启时，高温高压的冷媒气体从压缩机排气口排出后经过三通阀汇合，合并后的冷媒气体进入四通阀的D口，再从四通阀的C口流出到第一换热器，经第一换热器冷凝后变成高温高压的气液混合态冷媒，再经第二换热器进行二次冷凝，冷媒二次冷凝后变成低温高压的冷媒液体，冷媒液体在第二换热器上二次冷凝后分为三路，第一路经第一节流阀后变成低温低压的冷媒液体，冷媒液体再流入第三换热器进行蒸发，变成低温低压的冷媒气体，冷媒气体流入四通阀E口，再从四通阀S口流回压缩机；第二路冷媒液体经第二节流阀后再经过第二换热器蒸发，形成低温低压的冷媒气体直接通过第一压缩机的喷气增焓口回到第一压缩机，实现第一压缩机的补气；第三路冷媒液体经第三节流阀后再经过第二换热器蒸发，形成低温低压的冷媒气体直接通过第二压缩机的喷气增焓口回到第二压缩机，实现第二压缩机的补气；从而保证低温环境下运行时压缩机的回气充足。
进一步作为优选的实施方式，还包括有第四节流阀和第三单向阀，所述第一节流阀与第三换热器连通的管路上还设置有第四三通管，所述第一换热器与第二换热器连通的管路上还设置有第五三通管，所述第四三通管还依次通过第四节流阀和第三单向阀与第五三通管连通；所述第四节流阀用于第三换热器的除霜操作。
机组除霜运行时，冷媒由第三换热器流出后，经过所述第四节流阀和第三单向阀直接回到第一换热器中，而不经过第二换热器，缩短了冷媒的流程，减小了冷媒流动的阻力，从而加快了机组除霜的速度，提高了机组除霜的效率。
以下结合图1说明用于上述热泵机组并联系统的控制方法，包括以下步骤：
开启或关闭热泵机组时，判断环境温度是否低于低温阈值，若是，则控制热泵机组中的所有压缩机同时开启或关闭。
低温环境下，并联系统压缩机回油难度大，会出现回油不足的问题，而多台压缩机并联，只开启一部分压缩机时，另一部分未开启的压缩机由于受到较大的压力，会出现缺油的现象。因此若检测到环境温度是否低于低温阈值，则多台压缩机需要同开同闭，有助于压缩机之间的油平衡，保持压缩机油压力相同，保护压缩机不会因为缺油开启而受损而影响机组能效；其中的低温阈值根据具体环境作不同的设置。
进一步作为优选的实施方式，还包括有以下步骤：
当热泵机组中的一台压缩机需要开启且存在其他运行中的压缩机时，控制其他运行中的压缩机关闭，经过一段时间T1后再同时开启该压缩机以及其他被关闭的压缩机。
若只开启一台压缩机时，另一台压缩机排气口将会形成较大的气压，如果直接开启该压缩机则会使其顶着较大气压进行启动，承受较大的反作用力，造成压缩机启动受阻，启动电流过大，该压缩机会受到一定程度的损坏。因此先控制其他运行中的压缩机关闭并持续一段时间，可使压力恢复平衡状态，此时再同时开启需要运行的压缩机可使压缩机在正常气压下开启，避免压缩机启动电流过大对压缩机造成损害，保证压缩机的使用寿命。
进一步作为优选的实施方式，包括有除霜步骤：
控制四通阀的D口和E口连通，同时开启压缩机使高温高压的冷媒气体经过第三换热器变成低温高压的冷媒液体，所述冷媒液体经过第四节流阀后变成低温低压的冷媒液体，、再经过第三单向阀进入第一换热器后变成低温低压的冷媒气体，并依次通过四通阀的C口和S口回到压缩机。
进一步作为优选的实施方式，包括有以下步骤：
检测环境温度，当环境温度低于除霜阈值时开始计时，每间隔时间周期T2执行一次除霜步骤。
通常情况下，机组检测到第三换热器上结了一定厚度的霜会进行除霜，而没有结霜的情况下，机组将不会主动进入除霜状态。而当机组在低温、干燥的环境下运行，机组可能较长时间运行而不会进入除霜的状态；由于并联机组的第三换热器翅片管路比普通机型的更长，使压缩机回油难度更大、回油速度更慢，所以机组在低温环境下，即使没有结霜也有必要进行定时执行除霜操作,使压机油充分回流，保障压缩机的稳定运行。
进一步作为优选的实施方式，所述除霜步骤每次执行固定时间长度。
进一步作为优选的实施方式，若计时时间小于T2时执行除霜步骤，则重新开始计时，避免过度的除霜操作；其中的时间周期T2根据具体环境作不同的设置。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以作出种种的等同变换或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种热泵机组并联系统，其特征在于：包括有第一压缩机、第二压缩机、第一单向阀、第二单向阀、三通阀、四通阀、第一换热器、第二换热器、第一节流阀、第二节流阀、第三节流阀、第三换热器、气液分离器、第一三通管、第二三通管和第三三通管，所述第一压缩机与第二压缩机之间设置有油平衡管，所述第一压缩机的出口通过第一单向阀连通至三通阀第一入口，所述第二压缩机的出口通过第二单向阀连通至三通阀第二入口，所述所述三通阀出口连通至四通阀的D口，所述四通阀的C口通过第一换热器连通至第二换热器的入口，所述第二换热器的第一冷媒液体出口依次通过第一节流阀、第三换热器连通至四通阀的E口，所述第二换热器的第一冷媒液体出口与第一节流阀连通的管路上还设置有第二三通管和第三三通管，所述第二换热器的第一冷媒气体出连通至第一压缩机的喷气增焓口，所述第二换热器的第二冷媒气体出连通至第二压缩机的喷气增焓口，所述所述第二换热器的第二冷媒液体出口通过第二节流阀连通至第二三通管，所述所述第二换热器的第三冷媒液体出口通过第三节流阀连通至第三三通管，所述四通阀的S口连通至气液分离器，所述气液分离器通过第一三通管分别连通至第一压缩机的入口和第二压缩机的入口。
2.根据权利要求1所述的一种热泵机组并联系统，其特征在于：还包括有第四节流阀和第三单向阀，所述第一节流阀与第三换热器连通的管路上还设置有第四三通管，所述第一换热器与第二换热器连通的管路上还设置有第五三通管，所述第四三通管还依次通过第四节流阀和第三单向阀与第五三通管连通。
3.一种应用于权利要求1所述热泵机组并联系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
开启或关闭热泵机组时，判断环境温度是否低于低温阈值，若是，则控制热泵机组中的所有压缩机同时开启或关闭。
4.根据权利要求3所述的一种热泵机组并联系统控制方法，其特征在于，还包括有以下步骤：
当热泵机组中的一台压缩机需要开启且存在其他运行中的压缩机时，控制其他运行中的压缩机关闭，经过一段时间T1后再同时开启该压缩机以及其他被关闭的压缩机。
5.一种应用于权利要求2所述热泵机组并联系统的控制方法，其特征在于，包括有除霜步骤：
控制四通阀的D口和E口连通，同时开启压缩机使高温高压的冷媒气体经过第三换热器变成低温高压的冷媒液体，所述冷媒液体依次通过第四节流阀、第三单向阀进入第一换热器变成低温低压的冷媒气体，并依次通过四通阀的C口和S口回到压缩机。
6.根据权利要求5所述的一种热泵机组并联系统控制方法，其特征在于，包括有以下步骤：
检测环境温度，当环境温度低于除霜阈值时开始计时，每间隔时间周期T2执行一次除霜步骤。
7.根据权利要求6所述的一种热泵机组并联系统控制方法，其特征在于：所述除霜步骤每次执行固定时间长度。
8.根据权利要求6所述的一种热泵机组并联系统控制方法，其特征在于：若计时时间小于T2时执行除霜步骤，则重新开始计时。
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