CN111707027A - 一种热泵热水器低温度环境冷媒加热除霜控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热泵热水器低温度环境冷媒加热除霜控制系统，包括压缩机、四通阀、冷凝器和翅片换热器，所述四通阀与压缩机、冷凝器和翅片换热器相连接，所述冷凝器和翅片换热器之间连接有电子膨胀阀，所述电子膨胀阀和翅片换热器之间连接有冷媒加热器；所述冷媒加热器包括电加热管和冷媒管，电加热管环绕在冷媒管的周围，所述冷媒管与管道相连通；电加热管的两端分别接电源。本发明通过安装一个冷媒加热器，通过冷媒加热器在低环境温度下运行时冷媒加热器通电加热，来提高低温度环境下冷媒温度，从而使得翅片换热器温度提高达到无霜运行目的；在低温度环境下解决翅片换热器结霜问题，从而提高能效，节约运行成本、提高机组运行寿命。

Description

一种热泵热水器低温度环境冷媒加热除霜控制系统

技术领域

本发明涉及热泵技术领域，具体涉及一种热泵热水器低温度环境冷媒加热除霜控制系统。

背景技术

空气源热泵是一种利用空气中低品位热能生产生活热水、采暖热水和工业热水的高效节能技术。特别是在北方地区冬季采暖得到了广泛的应用。空气源热泵在冬季运行时遇到的最普遍的问题是翅片蒸发器结霜和化霜的问题。特别是在冬季湿度较高的天气和地区，热泵运行时，空气中的水分会在翅片蒸发器的表面特别是在迎风面结霜，霜层随着热泵的运行会逐渐增厚，导致翅片间的间隙越来越小，空气流进热泵翅片蒸发器的阻尼就会越来越大，霜层增厚还会加大蒸发器与对流空气的热阻，当翅片间的间隙被霜层堵满后，热泵蒸发器的空气流通就难以维持，在这种情况下，空气源热泵的制热能力就会大幅衰减。因此，有效除霜对于确保空气源热泵机组可靠运行极其重要。

目前，国内外对空气源热泵翅片蒸发器的除霜控制方法进行了大量的研究，主要的方法概括如下：1)定时除霜，按照热泵机组制热运行时间进行定时化霜。2)根据环境温度和蒸发器盘管温度之差，设定化霜条件，当盘管温度与环温的差值大于某一设定差值，启动化霜。3)对流空气压差控制除霜，当蒸发器翅片进风和出风侧空气压差达到一定的数值时，启动化霜。4)根据对流空气的湿度、确定环境温度与盘管温度差决定化霜条件，当满足条件时进行化霜。5)霜层传感器控制除霜法，通过电容、温度和其他探测方法进行霜层探测，进行除霜。6)红外热成像方法进行霜层探测和判断进行除霜的方法。7)其他综合环境温度、湿度、蒸发压力、盘管温度以及机组化霜累计运行时间等参数进行化霜模糊控制等方法。上述化霜方法大多数需要通过切换四通阀，将压缩机中的高压高温气体引入到室外机中进行除霜，在这种除霜模式下，室内机供热势必受到很大的影响。

为了解决这个问题，特此提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热泵热水器低温度环境冷媒加热除霜控制系统，解决热泵机组在低温度环境下无霜运行，从而提高能效，节约运行成本、提高机组运行寿命。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种热泵热水器低温度环境冷媒加热除霜控制系统，包括压缩机、四通阀、冷凝器和翅片换热器，所述四通阀与压缩机、冷凝器和翅片换热器相连接，所述冷凝器和翅片换热器之间连接有电子膨胀阀，所述电子膨胀阀和翅片换热器之间连接有冷媒加热器。

进一步的，所述冷媒加热器包括电加热管和冷媒管，电加热管环绕在冷媒管的周围，所述冷媒管与管道相连通。

进一步的，电加热管的两端分别接电源。

进一步的，所述四通阀设置有S管、C管、D管和E管，所述压缩机的输入端与四通阀的S管连接，压缩机的输出端与四通阀的D管连接，所述冷凝器的铜管出口通过管道与电子膨胀阀的输入端连通，所述电子膨胀阀的输出端通过冷媒加热器与蒸发器进口的输入端连接，所述蒸发器的输出端与四通阀的E管连通。

进一步的，压缩机的输入端与四通阀的S管之间串联有回气传感器。

进一步的，所述压缩机的输出端与四通阀的D管之间串联有高压开关。

进一步的，所述高压开关和压缩机的输出端之间设有温度传感器。

进一步的，所述冷凝器还包括进水口和出水口，所述进水口附近安装有进水传感器，所述出水口附近安装有出水传感器。

本发明的有益效果：

本发明通过安装一个冷媒加热器，通过冷媒加热器在低环境温度下运行时冷媒加热器通电加热，来提高低环境温度下冷媒温度，从而使得翅片换热器温度提高达到无霜运行目的；在低温度环境下解决翅片换热器结霜问题，从而提高能效，节约运行成本、提高机组运行寿命。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明冷媒加热除霜控制方法流程图。

图2是本发明所述冷媒加热器的结构图。

图3是本发明所述冷媒加热器另一角度结构图。

附图标记：

1-压缩机；10-进水口；11-电子膨胀阀；12-翅片换热器；13-回气传感器；14-冷媒加热器；141-电加热管；142-冷媒管；143-两端；15-S管；C管16；17-D管；18-E管；19-铜管进口；2-温度传感器；20-铜管出口；3-高压开关；4-四通阀；5-风机；6-冷凝器；7-出水感应器；8-出水口；铜管出口；9-进水感应器。

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所示，一种热泵热水器低温度环境冷媒加热除霜控制系统,包括压缩机1、四通阀4、冷凝器6和翅片换热器12，所述四通阀4设置有S管15、C管16、D管17和E管18，所述冷凝器6设置有铜管进口19、铜管出口20，所述压缩机1的输入端与四通阀4的S管15连接，且压缩机1的输入端与四通阀4的S管15之间串联有回气传感器13，压缩机1的输出端与四通阀4的D管17连接，且压缩机1的输出端与四通阀4的D管17之间串联有高压开关3，所述高压开关3和压缩机1的输出端之间设有温度传感器2，所述四通阀4的C管16通过管道与冷凝器6的铜管进口19连通，所述冷凝器6的铜管出口20通过管道与电子膨胀阀11的输入端连通，所述电子膨胀阀11的输出端通过冷媒加热器14与翅片换热器12的输入端连接，所述翅片换热器12的输出端与四通阀4的E管18连通。

进一步的，还包括进水口10和出水口8，所述进水口10附近安装有进水传感器9，所述出水口8附近安装有出水传感器7；所述进水传感器9用来感知进水口10中进水的温度，所述出水传感器7用来感知出水口8中出水的温度。

参照图2-3，冷媒加热器14包括电加热管141和冷媒管142，电加热管141环绕在冷媒管142的周围，所述冷媒管142与管道相连通。电加热管141的两端143分别接电源。

本发明所述控制方法，实现制热时外机不停机除霜的步骤如下：当系统进行制热运行时，室外的翅片换热器12运行，四通阀4换向，压缩机1启动，从压缩机1排出来的高温高压气体经过四通阀4的D管17、C管16进入室内冷凝器6进行换热；通过室内冷凝器6的冷媒温度降低，由高温、高压气体变成液体，由电子膨胀阀11节流，变成低温低压液体，经过没有加热的冷媒加热器14的回到室外的翅片换热器12，在室外的翅片换热器12中，通过吸收热量，蒸发为气体，通过四通阀4，回到压缩机1，完成一个循环。

当室外的翅片换热器12温度很低需要除霜或者需要保持无霜状态时，通过室内冷凝器6的冷媒温度降低，由高温、高压气体变成液体，由电子膨胀阀11节流，变成低温低压液体，这时，给冷媒加热器14的电加热管141的两端143通电，通过冷媒管142的低温低压液体经过电加热管141的加热处理后，使得加热后的冷媒温度升高，为室外翅片换热器12提供足够热量进行除霜，同时，加热后的冷媒温度能够维持翅片换热器12在一个相对高温状态，能够一直保持翅片换热器12处于无霜状态。

本发明通过安装一个冷媒加热器14，能够实现除霜后一直保持无霜状态，同时本发明能够维持室内冷凝器6的正常工作，避免影响室内温度，也避免了通过四通阀4反复切换，通过压缩机1内高压高温气体为室外机除霜，浪费时间和增加硬件的磨损，通过增加冷媒加热器14的设计方法简单、方便的同时也能达到很好的除霜效果，同时能够提高能效，节约运行成本、提高机组运行寿命。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种热泵热水器低温度环境冷媒加热除霜控制系统，包括压缩机(1)、四通阀(4)、冷凝器(6)和翅片换热器(12)，所述四通阀(4)与压缩机(1)、冷凝器(6)和翅片换热器(12)相连接，其特征在于，所述冷凝器(6)和翅片换热器(12)之间连接有电子膨胀阀(11)，所述电子膨胀阀(11)和翅片换热器(12)之间连接有冷媒加热器(14)。

2.根据权利要求1所述冷媒加热除霜控制系统，其特征在于，所述冷媒加热器(14)包括电加热管(141)和冷媒管(142)，电加热管(141)环绕在冷媒管(142)的周围，所述冷媒管(142)与管道相连通。

3.根据权利要求2所述冷媒加热除霜控制系统，其特征在于，电加热管(141)的两端(143)分别接电源。

4.根据权利要求3所述冷媒加热除霜控制系统，其特征在于，所述四通阀(4)设置有S管(15)、C管(16)、D管(17)和E管(18)，所述压缩机(1)的输入端与四通阀(4)的S管(15)连接，压缩机(1)的输出端与四通阀(4)的D管(17)连接，所述冷凝器(6)的铜管出口(20)通过管道与电子膨胀阀(11)的输入端连通，所述电子膨胀阀(11)的输出端通过冷媒加热器(14)与翅片换热器(12)的输入端连接，所述翅片换热器(12)的输出端与四通阀(4)的E管(18)连通。

5.根据权利要求4所述冷媒加热除霜控制系统，其特征在于，压缩机(1)的输入端与四通阀(4)的S管(15)之间串联有回气传感器(13)。

6.根据权利要求4所述冷媒加热除霜控制系统，其特征在于，所述压缩机(1)的输出端与四通阀(4)的D管(17)之间串联有高压开关(3)。

7.根据权利要求6所述冷媒加热除霜控制系统，其特征在于，所述高压开关(3)和压缩机(1)的输出端之间设有温度传感器(2)。

8.根据权利要求6所述冷媒加热除霜控制系统，其特征在于，所述冷凝器(6)还包括进水口(10)和出水口(8)，所述进水口(10)附近安装有进水传感器(9)，所述出水口(8)附近安装有出水传感器(7)。

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