CN111457464B - 一种热泵采暖机组及其防冻控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热泵采暖机组及其防冻控制方法，针对机组的特殊使用环境和用户的误操作风险，提出水流异常状态下的自动防冻控制方法，既可以有效保护机组不被冻裂、也能保证机组水泵长期可靠运行。本发明在供暖水流量状态偏低的情况下，通过水泵运行的电流和水泵壳体温度等参数判断水系统状态缺水的程度，进而判定机组是否继续运行。在完全无水的状态下，必须立即停止机组；在存在部分水流量的情况下，机组能保持水循环，或者进行制热运行，即进行防冻运行，从而防止冻结。

Description

一种热泵采暖机组及其防冻控制方法

技术领域

本发明属于供暖领域，具体而言，涉及一种热泵采暖机组及其防冻控制方法。

背景技术

热泵采暖机组适用于长江以北的北方寒冷地区或者严寒地区的采暖市场，应用场所包括学校、村委会、商店等“煤改电”工程改造及新建采暖场所，以及一些高端的独立公寓、复式楼、别墅、单元写字楼、餐厅、商店、娱乐场所等。

当环境温度低于0℃以下后，机组水系统中的水容易结冰冻裂水管路，影响机组使用。这种情况下，机组需根据环境温度、水系统温度等综合条件判断进入自动防冻模式，自动防冻模式时热泵会启动水泵运行，启动压缩机制热运行进行防冻，循环加热水系统防止水路结冰冻裂。一般情况用户外出不使用机组时，会建议用户机组上电以保证机组水温在0℃以上不被冻坏。如果用户家里需要断电，必须把机组的水全部放掉，严禁内部有残余水，防止低温残余水结冰，冻裂水路及水侧换热器。

由于自动防冻模式是特殊的运行模式，当用户误操作放掉系统中的采暖水防止水系统低温冻结时，机组在上电情况下存在防冻模式开启水泵，导致水泵空转的可能。

因此，针对机组的特殊使用环境和用户的误操作风险，提出水流异常状态下的自动防冻控制方法，既可以有效保护机组不被冻裂、也能保证机组水泵长期可靠运行。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种热泵采暖机组及其防冻控制方法，针对机组的特殊使用环境和用户的误操作风险，提出水流异常状态下的自动防冻控制方法，既可以有效保护机组不被冻裂、也能保证机组水泵长期可靠运行。

具体地：一种热泵采暖机组防冻控制方法，所述机组包括制冷剂回路和用户侧回路；压缩机、四通阀、第一换热器、节流装置和第二换热器通过管路连通形成制冷剂回路；第二换热器、水泵、用户采暖水系统通过管路连通形成用户侧回路；通过第二换热器，制冷剂回路中制冷剂向用户侧回路中水提供热量；包括如下步骤：S01：机组进入到防冻保护模式；S02：机组启动水泵，判定水流状态，当水流正常时，机组进行防冻模式运行；当水流不正常时，机组显示水流异常故障。

优选地，步骤S02中，采用水流开关判定机组的水流状态，当水流开关正常时，判定水流正常；当水流开关保护时，判定水流不正常。

优选地，步骤S02中，当判定水流不正常时，根据水泵电流L和/或水泵壳体温度Tk进一步判定水流的状态，控制机组的运行。

优选地，步骤S02中，当水流不正常时，根据水泵电流L和/或水泵壳体温度进一步判定水流的状态，控制机组的运行包括；水泵继续运行第一预设时间t1后，检测水泵的电流L：当L≥L2或者L≤L1时，水泵继续运行第二预设时间t2；其中，L1为第一预设电流，L2为第二预设电流；当 L1＞L＞L2时，判定水流可满足水泵的运行，机组水泵继续运行，机组进行防冻模式运行。

优选地，步骤S02中，当L≥L2或者L≤L1时，机组还包括显示水流异常的步骤。

优选地，步骤S02中，当L≥L2或者L≤L1时，水泵继续运行第二预设时间t2后，还包括：检测水泵的壳体温度Tk，第二换热器的进水温度Tj，出水温度Tc，根据上述温度，控制机组的运行。

优选地，步骤S02中，根据上述温度，控制机组的运行的包括：当Tk-Tj＞T1时，或者Tk-Tc＞T1时，判定水流不能满足水泵的运行，水泵停止运行，机组退出防冻保护模式；否则，水泵继续运行，机组进行防冻模式运行；其中T1为第一预设温差。

优选地，步骤S02中，当Tk-Tj＞T1时，或者Tk-Tc＞T1时，还包括显示水流异常的步骤。

优选地，机组进行防冻模式运行包括：使用户侧回路的水保持循环防止冻结。

另外本发明还提供一种热泵采暖机组，采用本发明任一所述的控制方法。

本发明提供的一种热泵采暖机组，所述机组包括制冷剂回路和用户侧回路；压缩机、四通阀、第一换热器、节流装置和第二换热器通过管路连通形成制冷剂回路；第二换热器、水泵、用户采暖水系统通过管路连通形成用户侧回路；通过第二换热器，制冷剂回路中制冷剂可向用户侧回路中水提供热量；机组还包括控制装置，水流检测装置，显示装置；控制装置在机组进入到防冻保护模式时，可控制启动水泵；水流检测装置可检测水流的状态；当水流正常时，控制装置控制机组进行防冻模式运行；当水流不正常时，显示装置可显示水流异常故障。

优选地，水流检测装置为水流开关。

优选地，机组还包括电流检测装置，用于检测水泵的电流L，温度检测装置用于检测水泵壳体温度Tk。

优选地，机组还包括温度传感器，温度传感器用于检测第二换热器的进水温度Tj，出水温度Tc。

优选地，压缩机与四通阀之间还设有气液分离器。

有益效果：

本发明的热泵采暖机组在通电时，在关机或者待机状态下，低温下机组会判断系统参数条件并进入自动防冻运行模式。在防冻运行模式时，即便水流量较低时，在特定条件下，仍能通过控制，实现较好的防冻效果。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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本发明的热泵采暖机组示意图。

图2本发明的热泵采暖机组防冻控制方法流程示意图。

其中：1-压缩机，2-汽液分离器，3-四通阀，4-第一换热器，5-风机，6-节流装置，7-第二换热器，8-水泵，9-用户采暖水系统，10-进水温度测点，11-出水温度测点。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种结构，但这些结构不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一结构与另一结构。因此，下文论述的第一结构可称为第二结构而不偏离本公开概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。

本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本公开所必须的，因此不能用于限制本公开的保护范围。

下面结合附图1，2对本发明中的具体实施方式的内容进行详细描述：

如图1所示，本发明实施方式的热泵采暖机组，本发明的热泵采暖机组也称为热泵热水机组，即其提供热水的机组均在本发明的保护范围之内，以下也简称为热泵机组。机组包括制冷剂回路和用户侧回路；压缩机1、四通阀3、第一换热器4、节流装置6和第二换热器7通过管路连通形成制冷剂回路；第二换热器7、水泵8、用户采暖水系统9通过管路连通形成用户侧回路；通过第二换热器7，制冷剂回路中制冷剂向用户侧回路中水提供热量；制冷剂回路还包括对压缩机1的进气口进行汽液分离的汽液分离装置。第二换热器7还设有进水温度测点10，出水温度测点11，通过传感器或感温包检测上述位置的温度。第一换热器4还设有换热用风机5，压缩机的进气口可设有汽液分离器2，节流装置6可为电子膨胀阀。

热泵采暖机组还包括控制装置，水流检测装置，显示装置；控制装置用于控制机组的运行，水流检测装置用于检测机组水流状态；显示装置可以显示水流异常信息。

控制装置在机组进入到防冻保护模式时，控制启动水泵8，水流检测装置检测水流的状态；当水流正常时，控制装置控制机组进行防冻模式运行；当水流不正常时，显示装置显示水流异常故障。水流检测装置可为水流开关。

机组还包括电流检测装置，用于检测水泵8的电流L，温度检测装置用于检测水泵8的壳体温度Tk。机组还包括温度传感器，温度传感器用于检测第二换热器的进水温度Tj，出水温度Tc。

如图2所示，本发明实施方式的热泵机组在通电时，在关机或者待机状态下，低温下机组会判断系统参数条件并进入自动防冻运行模式。机组会开启水泵8循环管路中的水防止冻结，当水温持续较低时机组也可自动启动制热运行防止水路结冰。进入防冻运行后，机组水泵8立即启动运行，当水泵8启动运行一段时间后，机组的水流开关会根据检测的通断信号判断系统水流状态。当水流量偏低或者水路无水时，水流开关便会断开并显示故障。当水流量满足机组正常运行时，水流开关导通、无异常显示，当水流故障时，会进一步根据水泵8运行的电流和水泵8壳体温度等参数判断水系统状态缺水的程度，进而判定机组是否继续运行。

本发明实施方式的热泵采暖机组水流异常的防冻控制方法，包括如下步骤：S01：机组进入到防冻保护模式；S02：机组启动水泵8，判定水流状态，当水流正常时，机组进行防冻模式运行；当水流不正常时，机组显示水流异常故障。

步骤S02中，采用水流开关判定机组的水流状态，当水流开关正常时，判定水流正常；当水流开关保护时，判定水流不正常。如水流开关检测到水流不足正常流量的20％时，则进入水流开关保护。

当机组显示水流故障后，机组水泵8需要继续运行防冻，并继续运行第一预设时间t1。第一预设时间，可根据需要具体设置，如可为10，20， 30分钟等。检测水泵8的电流值L。当L1＞L＞L2时，则水泵8电流在正常的运行范围内，说明此时的水流量在水泵8的运行范围内，则机组水泵 8继续运行，并按照正常防冻功能运行，但系统会显示水流异常故障，其中，L1为第一预设电流，L2为第二预设电流。第一预设电流L1，第二预设电流L2，根据不同的电机具体设置，不同大小的水泵8相应的电流保护值均不一样。以小型屏蔽泵为例，L1可取值为0.4A～1A，L2可取值为 0.01～0.25A之间。当L≥L1时，说明水泵8运行电流过大，此时水泵8可能出现堵转。当L≤L2时，则水泵8运行电流过小，此时水泵8可能出现空转或者供电松脱。

步骤S02中，当L≥L2或者L≤L1时，说明水泵8电流异常，水泵8 会继续运行第二预设时间t2后，第二预设时间t2可根据实际情况具体设置，如可为30、40分钟等。还包括：检测水泵8的壳体温度Tk，第二换热器7的进水温度Tj，出水温度Tc，根据上述温度，控制机组的运行。控制机组的运行的方式为：当Tk-Tj＞T1时，或者Tk-Tc＞T1时，则说明水泵8发热严重，水系统中没有水润滑并散发水泵8电机的热量，此时机组停水泵8并退出自动防冻模式、显示水流异常故障；否则，即Tk-Tj≤T1、Tk-Tc≤T1，则水泵8发热无异常，机组水泵8继续运行，并按照正常防冻功能运行，但系统会显示水流异常故障；其中T1为第一预设温差，可根据机组的情况根据试验或经验具体设置。其中，当Tk-Tj＞T1时，或者Tk-Tc＞T1时，还包括显示水流异常的步骤。

热泵采暖机组在供暖水流量状态偏低的情况下，在存在部分水流量的情况下，机组仍能及时防冻运行。通过水泵8运行的电流和水泵8壳体温度等参数判断水系统状态缺水的程度，进而判定机组是否可继续防冻运行。在完全无水的状态下，必须立即停止机组。

热泵采暖机组机组进行防冻模式运行包括：使用户侧回路的水保持循环防止冻结，和/或,使机组制热运行。

有益效果：

本发明的热泵采暖机组防冻控制方法，在供暖水流量状态偏低的情况下，通过判定水流的状态，控制机组的防冻运行。在水流异常时，通过水泵的电流和水泵壳体温度等参数判断水系统状态缺水的程度，进而判定机组是否继续运行。在完全无水的状态下，必须立即停止机组；在存在部分水流量的情况下，机组能保持水循环，或者进行制热运行，即进行防冻运行，从而防止冻结。本发明可以有效保护机组不被冻裂、也能保证机组水泵长期可靠运行。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (6)

1.一种热泵采暖机组防冻控制方法，其特征在于：所述机组包括制冷剂回路和用户侧回路；压缩机、四通阀、第一换热器、节流装置和第二换热器通过管路连通形成制冷剂回路；第二换热器、水泵、用户采暖水系统通过管路连通形成用户侧回路；通过第二换热器，制冷剂回路中制冷剂可向用户侧回路中水提供热量；控制方法包括如下步骤：S01：机组进入到防冻保护模式；S02：机组启动水泵，判定水流状态，当水流正常时，机组进行防冻模式运行；当水流不正常时，机组显示水流异常故障；

步骤S02中，当水流不正常时，根据水泵电流L和/或水泵壳体温度Tk进一步判定水流的状态，控制机组的运行包括；水泵继续运行第一预设时间t1后，检测水泵的电流L：当L≥L2或者L≤L1时，水泵继续运行第二预设时间t2；其中，L1为第一预设电流，L2为第二预设电流；当L1＞L＞L2时，判定水流可满足水泵的运行，机组水泵继续运行，机组进行防冻模式运行；

步骤S02中，当L≥L2或者L≤L1时，水泵继续运行第二预设时间t2后，还包括：检测水泵的壳体温度Tk，第二换热器的进水温度Tj，出水温度Tc，根据上述检测的Tk，Tj，Tc，控制机组的运行；

步骤S02中，根据上述检测的Tk，Tj，Tc，控制机组的运行的包括：当Tk-Tj＞T1时，或者Tk-Tc＞T1时，判定水流不能满足水泵的运行，水泵停止运行，机组退出防冻保护模式；否则，水泵继续运行，机组进行防冻模式运行；其中T1为第一预设温差。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：步骤S02中，采用水流开关判定机组的水流状态，当水流开关正常时，判定水流正常；当水流开关保护时，判定水流不正常。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：步骤S02中，当L≥L2或者L≤L1时，机组还包括显示水流异常的步骤。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：步骤S02中，当Tk-Tj＞T1时，或者Tk-Tc＞T1时，还包括显示水流异常的步骤。

5.根据权利要求1-4任一所述的控制方法，其特征在于：机组进行防冻模式运行包括：使用户侧回路的水保持循环防止冻结。

6.一种热泵采暖机组，其特征在于：采用权利要求1-5任一所述的防冻控制方法。