CN110617625A - 一种带有五根毛细管的热泵热水器系统及其控制方法 - Google Patents

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张勇
伍英武
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Abstract

本发明公开了一种带有五根毛细管的热泵热水器系统，包括压缩机、四通阀、板式换热器和翅片换热器，所述四通阀设置有E管、S管、C管和D管，所述板式换热器设置有第一上端口、第一下端口、第二上端口和第二下端口，所述压缩机的输入端与四通阀的S管连通。本发明中，通过根据不同环境温度对相应的第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀进行控制，使得压缩机在低温运行过程中冷媒不易进入压机液机，提高了热泵热水器在不同环境温度段内机组能力和能效，控制压缩机在高温环境段运行不超出蒸发温度范围，通过采用五根毛细管替代节流部件，避免节流部件被堵现象，同时在热泵热水器机组除霜时增大流量实现快速除霜。

Description

一种带有五根毛细管的热泵热水器系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及热泵热水器技术领域，具体涉及一种带有五根毛细管的热泵热水器系统及其控制方法。
背景技术
热泵热水器也称“空气源热泵热水器”。热泵热水器是把空气中的低温热量吸收进来，经过氟介质气化，然后通过压缩机压缩后增压升温，再通过换热器转化给水加热，压缩后的高温热能以此来加热水温。空气能热水器具有高效节能的特点，制造相同的热水量，是一般电热水器的4-6倍，其年平均热效比是电加热的4倍，利用能效高。
现有的热泵热水器的压缩机在低温运行过程中液体容易进入压机液机，热泵热水器在不同环境温度段提高机组能力和能效差，尤其是压缩机在高温环境段运行超出蒸发温度范围，节流部件容易被堵，且热泵热水器的机组除霜效率差。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种带有五根毛细管的热泵热水器系统及其控制方法，通过将毛细管组设置成并联连接的第一毛细管、第二毛细管、第三毛细管、第四毛细管和第五毛细管，在第一毛细管、第二毛细管、第三毛细管、第四毛细管和第五毛细管的内部分别对应串联有第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀，根据不同环境温度对相应的第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀进行控制，使得压缩机在低温运行过程中冷媒不易进入压机液机，提高了热泵热水器在不同环境温度段内机组能力和能效，控制压缩机在高温环境段运行不超出蒸发温度范围，通过采用五根毛细管替代节流部件，避免节流部件被堵现象，同时在热泵热水器机组除霜时增大流量实现快速除霜。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种带有五根毛细管的热泵热水器系统，包括压缩机、四通阀、板式换热器和翅片换热器，所述四通阀设置有E管、S管、C管和D管，所述板式换热器设置有第一上端口、第一下端口、第二上端口和第二下端口，所述压缩机的输入端与四通阀的S管连通，且压缩机的输入端与S管之间串联有低压开关，所述压缩机的输出端与四通阀的D管连通，且压缩机的输出端与D管之间串联有高压开关，所述四通阀的C管通过管道与板式换热器的第一上端口连通，所述板式换热器的第一下端口通过管道与第一过滤器的输入端连通，且第一下端口与第一过滤器之间并联有平衡罐，所述第一过滤器的输出端通过管道与毛细管组的输入端连接，所述毛细管组的输出端通过管道与第二过滤器的输入端连通，所述第二过滤器的输出端与翅片换热器的输入端连通，所述翅片换热器的输出端与四通阀的E管连通；
所述板式换热器的第二上端口与出水管连通，所述板式换热器的第二下端口与进水管连通；
所述毛细管组包括并联连接的第一毛细管、第二毛细管、第三毛细管、第四毛细管和第五毛细管，所述第一毛细管、第二毛细管、第三毛细管、第四毛细管和第五毛细管的内部分别对应串联有第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀。
进一步在于：所述翅片换热器配套设置有风机，通过设置风机对翅片换热器进行强制换热，增加冷媒的过冷度。
进一步在于：所述第一下端口与第一过滤器之间的管道外壁固定有第二温度传感器，所述压缩机输入端固定有第三温度传感器，所述压缩机的输出端固定有第一温度传感器，通过设置第一温度传感器和第二温度传感器便于测量压缩机输入输出端温度。
进一步在于：所述第一温度传感器与压缩机输出端口之间的距离为150mm，所述第三温度传感器与压缩机输入端口之间的距离为150mm，该距离测量的压缩机的温度准确。
进一步在于：所述板式换热器的第二上端口与出水管之间串联有出水传感器，所述板式换热器的第二下端口与进水管之间串联有进水传感器，通过设置出水传感器和进水传感器便于对流经板式换热器内部的水体进行监控。
进一步在于：所述第二毛细管、第三毛细管、第四毛细管和第五毛细管位于第一毛细管上连接处自第一电磁阀依次向外分布，且第二毛细管、第三毛细管、第四毛细管和第五毛细管各自之间的间距相同。
一种带有五根毛细管的热泵热水器系统的控制方法,该控制方法包括-20～-12℃、-12～0℃、0～10℃、10～25℃和25℃以上时的五种温度段的控制状态；
当工作环境的温度为-20～-12℃时，控制第一电磁阀打开，第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀关闭，仅打开第一毛细管，在-20～-12℃时，能够在低温下控制冷媒流速防止压缩机在低温被液击从而影响压缩机寿命；
当工作环境的温度为-12～0℃时，控制第二电磁阀打开，第一电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀关闭，能够在低温下控制冷媒流速防止压缩机在低温被液击从而影响压缩机寿命，仅打开第二毛细管，在-12～0℃时，能够在低温下控制冷媒流速防止压缩机在低温被液击从而影响压缩机寿命；
当工作环境的温度为0～10℃时，控制第三电磁阀打开，第一电磁阀、第二电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀关闭，仅打开第三毛细管，在0～10℃时，能够在低温下控制冷媒流速防止压缩机在低温被液击从而影响压缩机寿命；
当工作环境的温度为10～25℃时，控制第四电磁阀打开，第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、和第五电磁阀关闭，仅打开第四毛细管，在10～25℃时，能够在低温下控制冷媒流速防止压缩机在低温被液击从而影响压缩机寿命；
当工作环境的温度为25℃以上时，控制第五电磁阀打开，第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀关闭，仅打开第五毛细管，在25℃以上时，能够在低温下控制冷媒流速防止压缩机在低温被液击从而影响压缩机寿命。
本发明的有益效果：
1、通过在第一过滤器的输出端和第二过滤器的输入端之间连接有毛细管组，将毛细管组设置成并联连接的第一毛细管、第二毛细管、第三毛细管、第四毛细管和第五毛细管，在第一毛细管、第二毛细管、第三毛细管、第四毛细管和第五毛细管的内部分别对应串联有第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀，根据不同环境温度对相应的第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀进行控制，使得压缩机在低温运行过程中冷媒不易进入压机液机，提高了热泵热水器在不同环境温度段内机组能力和能效，控制压缩机在高温环境段运行不超出蒸发温度范围，通过采用五根毛细管替代节流部件，避免节流部件被堵现象，同时在热泵热水器机组除霜时增大流量实现快速除霜。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明热泵热水器系统的系统框图；
图2是本发明毛细管组的系统框图；
图3是本发明四通阀的结构示意图；
图4是本发明板式换热器的结构示意图。
图中：1、压缩机；2、第一温度传感器；3、高压开关；4、四通阀；41、E管；42、S管；43、C管；44、D管；5、低压开关；6、风机；7、平衡罐；8、板式换热器；81、第一上端口；82、第一下端口；83、第二上端口；84、第二下端口；9、出水传感器；10、出水管；11、进水管；12、进水传感器；13、第二温度传感器；14、第一过滤器；15、毛细管组；1501、第一毛细管；1502、第一电磁阀；1503、第二电磁阀；1504、第二毛细管；1505、第三毛细管；1506、第四毛细管；1507、第五毛细管；1508、第三电磁阀；1509、第四电磁阀；1510、第五电磁阀；16、第二过滤器；17、翅片换热器；18、第三温度传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4所示，一种带有五根毛细管的热泵热水器系统，包括压缩机1、四通阀4、板式换热器8和翅片换热器17，四通阀4设置有E管41、S管42、C管43和D管44，板式换热器8设置有第一上端口81、第一下端口82、第二上端口83和第二下端口84，压缩机1的输入端与四通阀4的S管42连通，且压缩机1的输入端与S管42之间串联有低压开关5，压缩机1的输出端与四通阀4的D管44连通，且压缩机1的输出端与D管44之间串联有高压开关3，四通阀4的C管43通过管道与板式换热器8的第一上端口81连通，板式换热器8的第一下端口82通过管道与第一过滤器14的输入端连通，且第一下端口82与第一过滤器14之间并联有平衡罐7，第一过滤器14的输出端通过管道与毛细管组15的输入端连接，毛细管组15的输出端通过管道与第二过滤器16的输入端连通，第二过滤器16的输出端与翅片换热器17的输入端连通，翅片换热器17的输出端与四通阀4的E管41连通；
板式换热器8的第二上端口83与出水管10连通，板式换热器8的第二下端口84与进水管11连通；
毛细管组15包括并联连接的第一毛细管1501、第二毛细管1504、第三毛细管1505、第四毛细管1506和第五毛细管1507，第一毛细管1501、第二毛细管1504、第三毛细管1505、第四毛细管1506和第五毛细管1507的内部分别对应串联有第一电磁阀1502、第二电磁阀1503、第三电磁阀1508、第四电磁阀1509和第五电磁阀1510。
翅片换热器17配套设置有风机6，通过设置风机6对翅片换热器17进行强制换热，增加冷媒的过冷度，第一下端口82与第一过滤器14之间的管道外壁固定有第二温度传感器13，压缩机1输入端固定有第三温度传感器18，压缩机1的输出端固定有第一温度传感器2，通过设置第一温度传感器2和第二温度传感器13便于测量压缩机1输入输出端温度，第一温度传感器2与压缩机1输出端口之间的距离为150mm，第三温度传感器18与压缩机1输入端口之间的距离为150mm，该距离测量的压缩机1的温度准确。
板式换热器8的第二上端口83与出水管10之间串联有出水传感器9，板式换热器8的第二下端口84与进水管11之间串联有进水传感器12，通过设置出水传感器9和进水传感器11便于对流经板式换热器8内部的水体进行监控，第二毛细管1504、第三毛细管1505、第四毛细管1506和第五毛细管1507位于第一毛细管1501上连接处自第一电磁阀1502依次向外分布，且第二毛细管1504、第三毛细管1505、第四毛细管1506和第五毛细管1507各自之间的间距相同。
一种带有五根毛细管的热泵热水器系统的控制方法,该控制方法包括-20～-12℃、-12～0℃、0～10℃、10～25℃和25℃以上时的五种温度段的控制状态；
当工作环境的温度为-20～-12℃时，控制第一电磁阀1502打开，第二电磁阀1503、第三电磁阀1508、第四电磁阀1509和第五电磁阀1510关闭，仅打开第一毛细管1501，在-20～-12℃时，能够在低温下控制冷媒流速防止压缩机在低温被液击从而影响压缩机寿命；
当工作环境的温度为-12～0℃时，控制第二电磁阀1503打开，第一电磁阀1502、第三电磁阀1508、第四电磁阀1509和第五电磁阀1510关闭，能够在低温下控制冷媒流速防止压缩机在低温被液击从而影响压缩机寿命，仅打开第二毛细管1504，在-12～0℃时，能够在低温下控制冷媒流速防止压缩机在低温被液击从而影响压缩机寿命；
当工作环境的温度为0～10℃时，控制第三电磁阀1508打开，第一电磁阀1502、第二电磁阀1503、第四电磁阀1509和第五电磁阀1510关闭，仅打开第三毛细管1505，在0～10℃时，能够在低温下控制冷媒流速防止压缩机在低温被液击从而影响压缩机寿命；
当工作环境的温度为10～25℃时，控制第四电磁阀1509打开，第一电磁阀1502、第二电磁阀1503、第三电磁阀1508、和第五电磁阀1510关闭，仅打开第四毛细管1506，在10～25℃时，能够在低温下控制冷媒流速防止压缩机在低温被液击从而影响压缩机寿命；
当工作环境的温度为25℃以上时，控制第五电磁阀1510打开，第一电磁阀1502、第二电磁阀1503、第三电磁阀1508和第四电磁阀1509关闭，仅打开第五毛细管1507，在25℃以上时，能够在低温下控制冷媒流速防止压缩机在低温被液击从而影响压缩机寿命。
工作原理：空气能热泵热水器压缩机1驱动制冷剂在系统中形成卡诺循环，从空气中吸取热量来达到制取生活热水的目的；
工作时：制冷剂系统侧：压缩机1将制冷剂进行压缩，形成高温高压的气态制冷剂，经过第一温度探头2检测温度，经过高压开关3判断压力，制冷剂进入四通阀4的D管44，制冷剂从四通阀4的C管43出来进入板式换热气器8进行制冷剂冷凝，此时通过相变放出大量的热量，形成低温高压的液态制冷剂，接着制冷剂进入储液器7平衡系统的高低压容积差，经过第二温度探头13检测温度，经过过滤器14进行杂质过滤，制冷剂出来流经毛细管组15，毛细管组15通过不同环境温度来控制不同电磁阀开和关，当工作环境的温度为-20～-12℃时，控制第一电磁阀1502打开，第二电磁阀1503、第三电磁阀1508、第四电磁阀1509和第五电磁阀1510关闭，当工作环境的温度为-12～0℃时，控制第二电磁阀1503打开，第一电磁阀1502、第三电磁阀1508、第四电磁阀1509和第五电磁阀1510关闭，当工作环境的温度为0～10℃时，控制第三电磁阀1508打开，第一电磁阀1502、第二电磁阀1503、第四电磁阀1509和第五电磁阀1510关闭，当工作环境的温度为10～25℃时，控制第四电磁阀1509打开，第一电磁阀1502、第二电磁阀1503、第三电磁阀1508、和第五电磁阀1510关闭，当工作环境的温度为25℃以上时，控制第五电磁阀1510打开，第一电磁阀1502、第二电磁阀1503、第三电磁阀1508和第四电磁阀1509关闭，仅打开第五毛细管1507，通过在不同的环境温度下控制冷媒流速防止压缩机在低温被液击从而影响压缩机1寿命，使制冷剂变成低温低压的气液两相状态，经过第二过滤器16过滤杂质，接着制冷剂进入翅片换热器17，经过风机6的强制空气循环，将制冷剂在翅片换热器17中进行蒸发，此时吸收空气中的热量来达到相变所需要的能量，经过翅片换热器17的空气的热量被吸收后，变成了冷空气，制冷剂通过蒸发后，变成了低温低压的气态，制冷剂进入四通阀4的E管41，从四通阀4的S管42流出，经过低压开关5判断压力，经过温度探头18检测温度，回到压缩机1，形成液压缩形成制冷剂系统的封闭循环。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种带有五根毛细管的热泵热水器系统，包括压缩机(1)、四通阀(4)、板式换热器(8)和翅片换热器(17)，所述四通阀(4)设置有E管(41)、S管(42)、C管(43)和D管(44)，所述板式换热器(8)设置有第一上端口(81)、第一下端口(82)、第二上端口(83)和第二下端口(84)，其特征在于，所述压缩机(1)的输入端与四通阀(4)的S管(42)连通，且压缩机(1)的输入端与S管(42)之间串联有低压开关(5)，所述压缩机(1)的输出端与四通阀(4)的D管(44)连通，且压缩机(1)的输出端与D管(44)之间串联有高压开关(3)，所述四通阀(4)的C管(43)通过管道与板式换热器(8)的第一上端口(81)连通，所述板式换热器(8)的第一下端口(82)通过管道与第一过滤器(14)的输入端连通，且第一下端口(82)与第一过滤器(14)之间并联有平衡罐(7)，所述第一过滤器(14)的输出端通过管道与毛细管组(15)的输入端连接，所述毛细管组(15)的输出端通过管道与第二过滤器(16)的输入端连通，所述第二过滤器(16)的输出端与翅片换热器(17)的输入端连通，所述翅片换热器(17)的输出端与四通阀(4)的E管(41)连通；
所述板式换热器(8)的第二上端口(83)与出水管(10)连通，所述板式换热器(8)的第二下端口(84)与进水管(11)连通；
所述毛细管组(15)包括并联连接的第一毛细管(1501)、第二毛细管(1504)、第三毛细管(1505)、第四毛细管(1506)和第五毛细管(1507)，所述第一毛细管(1501)、第二毛细管(1504)、第三毛细管(1505)、第四毛细管(1506)和第五毛细管(1507)的内部分别对应串联有第一电磁阀(1502)、第二电磁阀(1503)、第三电磁阀(1508)、第四电磁阀(1509)和第五电磁阀(1510)。
2.根据权利要求1所述的一种带有五根毛细管的热泵热水器系统,其特征在于，所述翅片换热器(17)配套设置有风机(6)。
3.根据权利要求1所述的一种带有五根毛细管的热泵热水器系统,其特征在于，所述第一下端口(82)与第一过滤器(14)之间的管道外壁固定有第二温度传感器(13)，所述压缩机(1)输入端固定有第三温度传感器(18)，所述压缩机(1)的输出端固定有第一温度传感器(2)。
4.根据权利要求3所述的一种带有五根毛细管的热泵热水器系统,其特征在于，所述第一温度传感器(2)与压缩机(1)输出端口之间的距离为150mm，所述第三温度传感器(18)与压缩机(1)输入端口之间的距离为150mm。
5.根据权利要求1所述的一种带有五根毛细管的热泵热水器系统,其特征在于，所述板式换热器(8)的第二上端口(83)与出水管(10)之间串联有出水传感器(9)，所述板式换热器(8)的第二下端口(84)与进水管(11)之间串联有进水传感器(12)。
6.根据权利要求1所述的一种带有五根毛细管的热泵热水器系统,其特征在于，所述第二毛细管(1504)、第三毛细管(1505)、第四毛细管(1506)和第五毛细管(1507)位于第一毛细管(1501)上连接处自第一电磁阀(1502)依次向外分布，且第二毛细管(1504)、第三毛细管(1505)、第四毛细管(1506)和第五毛细管(1507)各自之间的间距相同。
7.一种带有五根毛细管的热泵热水器系统的控制方法,其特征在于，该控制方法包括-20～-12℃、-12～0℃、0～10℃、10～25℃和25℃以上时的五种温度段的控制状态；
当工作环境的温度为-20～-12℃时，控制第一电磁阀(1502)打开，第二电磁阀(1503)、第三电磁阀(1508)、第四电磁阀(1509)和第五电磁阀(1510)关闭；
当工作环境的温度为-12～0℃时，控制第二电磁阀(1503)打开，第一电磁阀(1502)、第三电磁阀(1508)、第四电磁阀(1509)和第五电磁阀(1510)关闭；
当工作环境的温度为0～10℃时，控制第三电磁阀(1508)打开，第一电磁阀(1502)、第二电磁阀(1503)、第四电磁阀(1509)和第五电磁阀(1510)关闭；
当工作环境的温度为10～25℃时，控制第四电磁阀(1509)打开，第一电磁阀(1502)、第二电磁阀(1503)、第三电磁阀(1508)、和第五电磁阀(1510)关闭；
当工作环境的温度为25℃以上时，控制第五电磁阀(1510)打开，第一电磁阀(1502)、第二电磁阀(1503)、第三电磁阀(1508)和第四电磁阀(1509)关闭。
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