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一种使用单向阀的空调器及运行方法 Download PDF

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Abstract

一种使用单向阀的空调器及运行方法，该空调器包括储液器、压缩机、四通换向阀、室外换热器、节流阀、室内换热器、单向阀和节流装置，所述单向阀和节流装置设置在除霜循环的冷凝器出口与吸气管之间的管路上；本发明还公开了该空调器的运行方法；本发明通过增加单向阀、节流装置并控制节流阀的开闭，大幅度减少除霜过程低压侧的压降，提高除霜过程吸气口的压力、温度，增大压缩机输出功率并缩短除霜、再制热启动时长，使得除霜结束时更少制冷剂溶解在压缩机油池中，同时提高系统除霜结束室内换热器温度，有效避免除霜结束再制热发生的节流元件异常油堵塞现象，避免再制热初期室内的舒适性问题，提高系统性能和可靠性。

Description

一种使用单向阀的空调器及运行方法
技术领域
本发明属于空调技术领域，具体涉及一种使用单向阀的空调器及运行方法，改善了房间空调器除霜过程吸气压力和温度过低造成的除霜时间过长以及制热启动时换热器缺乏制冷剂造成的吸气低压问题，避免了除霜时间过长以及制热启动时换热器缺乏制冷剂导致的一系列系统问题，尤其是使用R290制冷剂的房间空调器。
背景技术
结霜问题是影响房间空调器等热泵机组冬季正常制热的主要因素，尤其在寒冷的北方地区及寒冷湿度较大的南方，霜层较厚的情况下不仅会减弱室外机传热系数使空调器制热能力大幅度下降，严重制约着空气源热泵的发展。现有最常见且广泛应用于房间空调器除霜的逆循环除霜，是通过四通阀转向实现的一般制热循环的反向循环，四通阀转向后，室外机由制热过程的蒸发器变为冷凝器，压缩机出口的高温高压制冷剂逐渐化掉室外机的霜层。
R290密度较小，与R22空调器相比系统充注量更少，且由于排气温度较低，相比于氟利昂等会有更大比例的制冷剂储存在压缩机中，作为制冷工质时，系统中的制冷剂质量绝对值更少。尤其在冬季制热除霜过程中，排气温度较低及系统制冷剂循环流量较小的情况下不利于室外换热器上的霜层融化。同时除霜过程中持续的吸气压力温度过低，一旦在室外工况温度较低时，吸气压力有可能出现负压进而引发空调器安全性问题，同时较低的吸气压力和温度使得压缩机油池中溶解大量制冷剂，导致除霜结束后制热启动阶段换热器中制冷剂总量较少的问题。制热启动时制冷剂总量较少，尤其是使用粘度较高倾点较高的润滑油时有可能造成节流装置异常油堵塞。节流装置油堵不仅表现在压缩机功率、被测机能力持续较低，还会出现吸气负压现象，对于R290这种制冷工质来说，出现吸气负压时系统低压区一旦有泄露则有可能引发安全事故，且压缩机持续在这种情况下运行有可能会烧坏。
此外，由于除霜过程中室内外换热器均处于关闭状态，流经节流装置的制冷剂流量较小，储液器内持续的闪发现象使得吸气口压力、温度持续较低，制冷剂在经过节流装置节流后流经室内换热器时有较大的沿程阻力损失，使得吸气口压力、温度进一步降低，同时压缩机内将溶解更多制冷剂。除霜结束后，室内换热器温度较低对室内舒适度会造成影响，为了避免向室内吹冷风再制热启动过程往往较长使得系统性能综合降低。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种使用单向阀的空调器及运行方法，本发明通过增加单向阀、节流装置并控制节流阀的开闭，大幅度减少除霜过程低压侧的压降，提高除霜过程吸气口的压力、温度，增大压缩机输出功率并缩短除霜、再制热启动时长，使得除霜结束时更少制冷剂溶解在压缩机油池中，同时提高系统除霜结束室内换热器温度，有效避免除霜结束再制热发生的节流元件异常油堵塞现象，避免再制热初期室内的舒适性问题，提高系统性能和可靠性。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种使用单向阀的空调器，包括储液器1、压缩机2、四通换向阀3、室外换热器4、节流阀5、室内换热器6、单向阀7和节流装置8；
空调器部件间的连接关系如下：
当四通换向阀3切到制热模式时：压缩机2的出口通过四通换向阀3后分为两路，第一路经管路连接节流装置8和单向阀7，第二路连接室内换热器6入口，从室内换热器6出口通过节流阀5后与第一路连接，后经管路连接室外换热器4入口，室外换热器4出口通过四通换向阀3连接储液器1入口，通过储液器1出口连接压缩机2入口，形成空调器制热循环系统；
当四通换向阀3切到除霜模式时，压缩机2出口通过四通换向阀3连接室外换热器4入口，室外换热器4出口分成两路，第一路通过节流阀5经管路连接室内换热器6入口，室内换热器6出口经管路连接四通换向阀3，第二路通过单向阀7和节流装置8经管路连接四通换向阀3并与第一路在进入四通换向阀3前汇合，经四通换向阀3连接储液器1入口，储液器1出口连接压缩机2入口，形成空调器除霜循环系统。
所述节流阀5采用开度能够调节的电磁阀。
所述单向阀7的流通直径与其所在管路内径相同。
所述节流装置8包括但不限于电磁阀、毛细管和热力膨胀阀。
所述的一种使用单向阀的空调器的运行方法，制热模式时，高温高压的制冷剂从压缩机2的出口排出经过四通换向阀3进入室内换热器6放热，室内换热器6出口的过冷制冷剂经节流阀5的节流作用后进入室外换热器4吸热，过热制冷剂从室外换热器4出口流出后通过四通换向阀3进入储液器1，从储液器1的吸气插管进入压缩机2，形成制热循环过程；
除霜模式时，需要进行条件P的判断，如果满足条件P则节流阀5处于开启状态，高温高压的制冷剂从压缩机2出口排出经过四通换向阀3进入室外换热器4放热用于化霜，室外换热器4出口流出的过冷制冷剂分为两路，第一路经节流阀5的节流作用流出两相制冷剂进入室内换热器6，在室内换热器6内没有换热，室内换热器6流出的有过热度的制冷剂进入四通换向阀3，第二路经单向阀7通过节流装置8的节流作用流出的两相制冷剂与经第一路流出的制冷剂在进入四通换向阀3前汇合，经四通换向阀3进入储液器1，从储液器1内的吸气插管进入压缩机2，完成除霜循环过程；除霜模式时如果不满足条件P则节流阀5处于关闭状态，高温高压的制冷剂从压缩机2排出经过四通换向阀3进入室外换热器4放热，室外换热器4出口流出的过冷制冷剂经单向阀7通过节流装置8的节流作用流出两相制冷剂，经四通换向阀3进入储液器1，通过储液器1内的吸气插管进入压缩机2，完成除霜循环过程；
其中，条件P采用时间判断、温度判断或压力判断的其中一种，时间判断为：t≤t0是否满足，其中，t为除霜进行的时间，t0选取20-80秒之间的任意值；温度判断包括a、b两种，当条件P采用温度判断时仅选择a、b两种中的其中一种，a：Tco≥Tci是否满足，其中，Tco为室内换热器6在除霜循环中的出口温度，Tci为室内换热器6在除霜循环中的入口温度；b：Ts≥To-ΔT是否满足，其中，Ts为储液器1入口温度，To为室内换热器6所处的室内环境温度，ΔT为5-10摄氏度之间的任意值；压力判断包括c、d两种，当条件P采用压力判断时仅选择c、d两种中的其中一种，c：Ps≥Po-ΔP是否满足，其中，Ps为储液器1入口压力，Po为室内换热器6所处的室内环境温度To对应的饱和压力，ΔP为0.05-0.2兆帕之间的任意值；d：Ps≥nPo是否满足，其中，Ps为储液器1入口压力，Po为室内换热器6所处的室内环境温度To对应的饱和压力，n为0.1-0.9之间的任意值。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
本发明一种使用单向阀的空调器循环与传统空调器循环相比，通过在除霜循环的冷凝器出口与吸气口之间连接旁通管并设置单向阀和节流装置并控制节流阀的开闭，大幅度减少除霜过程低压侧的压降，提高除霜过程吸气口的压力、温度，增大压缩机输出功率并缩短除霜、再制热启动时长，使得除霜结束时更少制冷剂溶解在压缩机油池中，同时提高系统除霜结束室内换热器温度，有效避免除霜结束再制热发生的节流元件异常油堵塞现象，避免再制热初期室内的舒适性问题，提高系统性能和可靠性。
附图说明
图1是本发明使用单向阀的空调器的实施例系统示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施方案：
如图1所示，本发明一种使用单向阀的空调器，包括储液器1、压缩机2、四通换向阀3、室外换热器4、节流阀5、室内换热器6、单向阀7和节流装置8；
空调器部件间的连接关系如下：
当四通换向阀3切到制热模式时：压缩机2的出口通过四通换向阀3后分为两路，第一路经管路连接节流装置8和单向阀7，第二路连接室内换热器6入口，从室内换热器6出口通过节流阀5后与第一路连接，后经管路连接室外换热器4入口，室外换热器4出口通过四通换向阀3连接储液器1入口，通过储液器1出口连接压缩机2入口，形成空调器制热循环系统；
当四通换向阀3切到除霜模式时，压缩机2出口通过四通换向阀3连接室外换热器4入口，室外换热器4出口分成两路，第一路通过节流阀5经管路连接室内换热器6入口，室内换热器6出口经管路连接四通换向阀3，第二路通过单向阀7和节流装置8经管路连接四通换向阀3并与第一路在进入四通换向阀3前汇合，经四通换向阀3连接储液器1入口，储液器1出口连接压缩机2入口，形成空调器除霜循环系统。
所述节流阀5采用开度能够调节的电磁阀。
所述单向阀7的流通直径与其所在管路内径相同。
所述节流装置8包括但不限于电磁阀、毛细管和热力膨胀阀。
本发明所述的一种使用单向阀的空调器的运行方法，制热模式时，高温高压的制冷剂从压缩机2的出口排出经过四通换向阀3进入室内换热器6放热，室内换热器6出口的过冷制冷剂经节流阀5的节流作用后进入室外换热器4吸热，过热制冷剂从室外换热器4出口流出后通过四通换向阀3进入储液器1，从储液器1的吸气插管进入压缩机2，完成制热循环过程；
除霜模式时，需要进行条件P的判断，如果满足条件P则节流阀5处于开启状态，高温高压的制冷剂从压缩机2出口排出经过四通换向阀3进入室外换热器4放热用于化霜，室外换热器4出口流出的过冷制冷剂分为两路，第一路经节流阀5的节流作用流出两相制冷剂进入室内换热器6，在室内换热器6内没有换热，室内换热器6流出的有过热度的制冷剂进入四通换向阀3，第二路经单向阀7通过节流装置8的节流作用流出的两相制冷剂与经第一路流出的制冷剂在进入四通换向阀3前汇合，经四通换向阀3进入储液器1，从储液器1内的吸气插管进入压缩机2，完成除霜循环过程；除霜模式时如果不满足条件P则节流阀5处于关闭状态，高温高压的制冷剂从压缩机2排出经过四通换向阀3进入室外换热器4放热，室外换热器4出口流出的过冷制冷剂经单向阀7通过节流装置8的节流作用流出两相制冷剂，经四通换向阀3进入储液器1，通过储液器1内的吸气插管进入压缩机2，完成除霜循环过程。
其中，条件P采用时间判断：t≤t0是否满足，其中，t为除霜进行的时间，t0选取60秒。

Claims (5)

1.一种使用单向阀的空调器，其特征在于：包括储液器(1)、压缩机(2)、四通换向阀(3)、室外换热器(4)、节流阀(5)、室内换热器(6)、单向阀(7)和节流装置(8)；
空调器部件间的连接关系如下：
当四通换向阀(3)切到制热模式时：压缩机(2)的出口通过四通换向阀(3)后分为两路，第一路经管路连接节流装置(8)和单向阀(7)，第二路连接室内换热器(6)入口，从室内换热器(6)出口通过节流阀(5)后与第一路连接，后经管路连接室外换热器(4)入口，室外换热器(4)出口通过四通换向阀(3)连接储液器(1)入口，通过储液器(1)出口连接压缩机(2)入口，形成空调器制热循环系统；
当四通换向阀(3)切到除霜模式时，压缩机(2)出口通过四通换向阀(3)连接室外换热器(4)入口，室外换热器(4)出口分成两路，第一路通过节流阀(5)经管路连接室内换热器(6)入口，室内换热器(6)出口经管路连接四通换向阀(3)，第二路通过单向阀(7)和节流装置(8)经管路连接四通换向阀(3)并与第一路在进入四通换向阀(3)前汇合，经四通换向阀(3)连接储液器(1)入口，储液器(1)出口连接压缩机(2)入口，形成空调器除霜循环系统。
2.根据权利要求1所述的一种使用单向阀的空调器，其特征在于：所述节流阀(5)采用开度能够调节的电磁阀。
3.根据权利要求1所述的一种使用单向阀的空调器，其特征在于：所述单向阀(7)的流通直径与其所在管路内径相同。
4.根据权利要求1所述的一种使用单向阀的空调器，其特征在于：所述节流装置(8)为电磁阀、毛细管或热力膨胀阀。
5.权利要求1至4任一项所述的一种使用单向阀的空调器的运行方法，其特征在于：
制热模式时，高温高压的制冷剂从压缩机(2)的出口排出经过四通换向阀(3)进入室内换热器(6)放热，室内换热器(6)出口的过冷制冷剂经节流阀(5)的节流作用后进入室外换热器(4)吸热，过热制冷剂从室外换热器(4)出口流出后通过四通换向阀(3)进入储液器(1)，从储液器(1)的吸气插管进入压缩机(2)，完成制热循环过程；
除霜模式时，需要进行条件P的判断，如果满足条件P则节流阀(5)处于开启状态，高温高压的制冷剂从压缩机(2)出口排出经过四通换向阀(3)进入室外换热器(4)放热用于化霜，室外换热器(4)出口流出的过冷制冷剂分为两路，第一路经节流阀(5)的节流作用流出两相制冷剂进入室内换热器(6)，在室内换热器(6)内没有换热，室内换热器(6)流出的有过热度的制冷剂进入四通换向阀(3)，第二路经单向阀(7)通过节流装置(8)的节流作用流出的两相制冷剂与经第一路流出的制冷剂在进入四通换向阀(3)前汇合，经四通换向阀(3)进入储液器(1)，从储液器(1)内的吸气插管进入压缩机(2)，完成除霜循环过程；除霜模式时如果不满足条件P，则节流阀(5)处于关闭状态，高温高压的制冷剂从压缩机(2)排出经过四通换向阀(3)进入室外换热器(4)放热，室外换热器(4)出口流出的过冷制冷剂经单向阀(7)通过节流装置(8)的节流作用流出两相制冷剂，经四通换向阀(3)进入储液器(1)，通过储液器(1)内的吸气插管进入压缩机(2)，完成除霜循环过程；
其中，条件P采用时间判断、温度判断或压力判断的其中一种，时间判断为：t≤t0是否满足，其中，t为除霜进行的时间，t0选取20-80秒之间的任意值；温度判断包括a、b两种，当条件P采用温度判断时仅选择a、b两种中的其中一种，a：Tco≥Tci是否满足，其中，Tco为室内换热器(6)在除霜循环中的出口温度，Tci为室内换热器(6)在除霜循环中的入口温度；b：Ts≥To-ΔT是否满足，其中，Ts为储液器(1)入口温度，To为室内换热器(6)所处的室内环境温度，ΔT为5-10摄氏度之间的任意值；压力判断包括c、d两种，当条件P采用压力判断时仅选择c、d两种中的其中一种，c：Ps≥Po-ΔP是否满足，其中，Ps为储液器(1)入口压力，Po为室内换热器(6)所处的室内环境温度To对应的饱和压力，ΔP为0.05-0.2兆帕之间的任意值；d：Ps≥nPo是否满足，其中，Ps为储液器(1)入口压力，Po为室内换热器(6)所处的室内环境温度To对应的饱和压力，n为0.1-0.9之间的任意值。
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