CN113483385B - 一种空气源热泵机组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种空气源热泵机组，包括：空调模块：由压缩机、四通阀、室外换热器、中间换热器通过冷媒管路连接形成，在冷媒管路上配置有室外电子控制元件；水模块，至少由动力元件、中间换热器通过连接水管连接构成，压缩机排出的冷媒与从连接水管引入的水在中间换热器内进行热交换；主控器，与所述压缩机、动力元件和室外电子控制元件通讯连接，其配置为：在检测到压缩机开机持续运行时间大于第一预设时间且压缩机排气侧温度小于连接水管上的入水水温时，至少能够控制室外电子控制元件的开度增大，控制压缩机的升频速率减小，以及控制所述动力元件转速减小。通过本发明解决了现有技术中空气源热泵机组在制取热水时容易存在压缩机抽真空现象的问题。

Description

一种空气源热泵机组
技术领域
本发明涉及空气源热泵技术领域。
背景技术
空气源热泵产品能够满足用户对生活热水的需求，甚至可以达到出水温度55℃，但是室外环境温温度极低的情况下：例室外温度为-25℃的情况下，要求55℃的目标水温，机组开始启动的过程中，吸气压力极低，压缩机排气压力也极低，出现压缩机的排气温度小于入口水温的情况，这样压缩机在过热区循环制冷剂，制冷剂循环流量非常小，很容易出现抽真空的现象。
发明内容
为解决现有技术中空气源热泵机组在制取热水时容易存在压缩机抽真空现象的问题，本发明提供一种空气源热泵机组，其能够在检测到入水温度水温较高时，对压缩机、动力元件和室外电子控制元件进行相应控制，以减少了压缩机抽真空的时间。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种空气源热泵机组，包括：
空调模块：由压缩机、四通阀、室外换热器、中间换热器通过冷媒管路连接形成，在所述冷媒管路上配置有室外电子控制元件。
水模块，至少由动力元件、中间换热器通过连接水管连接构成，所述压缩机排出的冷媒与从连接水管引入的水在中间换热器内进行热交换。
主控器，与所述压缩机、动力元件和室外电子控制元件通讯连接，其配置为：在检测到压缩机开机持续运行时间大于第一预设时间且压缩机排气侧温度小于连接水管上的入水水温时，至少能够控制所述室外电子控制元件的开度增大，所述压缩机的升频速率降低，以及所述动力元件转速降低。
在本申请的一些实施例中：在检测到压缩机开机持续运行时间大于第一预设时间且压缩机排气侧温度小于连接水管上的入水水温时，所述室外电子控制元件的开度被控制完全开启，所述压缩机升频速率降低至第一预设速率，所述动力元件转速降低至第一预设转速。
在本申请的一些实施例中：所述主控器配置为：检测到压缩机排气侧温度大于所述连接水管上的入水水温和第一预设值之和时，控制室外电子控制元件下降至预设开度，控制所述压缩机的升频速率升高至第二预设速率，控制所述动力元件转速上升至第二预设转速，所述第二预设速率大于所述第一预设速率，所述第二预设转速大于所述第一预设转速。
在本申请的一些实施例中：还包括有水箱，所述水箱和所述连接水管连通，在所述水箱上设置有自来水进水口和热水出水口。
在本申请的一些实施例中：所述连接水管包括有入水管和回水管，在所述入水管上设置有用以检测入水水温的水温检测元件。
在本申请的一些实施例中：在所述压缩机的排气侧设置有第一排气温度检测元件，所述第一排气温度检测元件和所述主控器通讯连接。
在本申请的一些实施例中：在中间换热器和四通阀之间的冷媒气管上靠近所述中间换热器位置处设置有第二排气温度检测元件，所述第二排气温度检测元件和所述主控器通讯连接。
在本申请的一些实施例中：所述主控器在检测到第一排气温度检测元件和第二排气温度检测元件的值存在有差值时，获取第二排气温度检测元件的数值作为压缩机排气侧温度值；
在检测到第一排气温度检测元件和第二排气温度检测元件值相同时，随机获取任一排气温度检测元件的值作为压缩机排气侧温度值。
在本申请的一些实施例中：在所述入水管上还设置有水流流速检测元件和水流压力检测元件，所述水流流速检测元件和所述水流压力检测元件和所述主控器通讯连接。
在本申请的一些实施例中：所述中间换热器为板式换热器或盘管换热器。
本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：
本发明提出的空气源热泵机组，在检测到入水水温大于压缩机排气侧的温度时，可对应的对室外电子控制元件进行控制，使其打开开度增大，增加冷媒流量，控制压缩机升频速率降低，避免压缩机抽真空，同时，降低动力元件转速，使得其提供给空调模块中冷媒热量减少，以使得空调模块尽快进入到正常的运行状态，降低压缩机抽真空发生的时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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 为本发明实施例中的空气源热泵机组的运行现象图；
图2为本发明实施例中的空气源热泵机组的结构原理图一；
图3为本发明实施例中的空气源热泵机组的结构原理图二；
图4为本发明实施例中的空气源热泵机组的压缩机其中一升频速率曲线和压缩机吸气压力对应的曲线变化图；
图5为本发明实施例中的空气源热泵机组的压缩机其中另一升频速率曲线和压缩机吸气压力对应的曲线变化图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在上述实施方式的描述中，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。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
实施例一
本发明提供了一种空气源热泵机组的实施例，包括：
空调模块：由压缩机110、四通阀120、室外换热器130、中间换热器140通过冷媒管路连接形成，在所述冷媒管路上配置有室外电子控制元件150。
在本申请的一些实施例中，室外电子控制元件150为室外电子膨胀阀。
为实现气液分离，空调模块中还对应的包括有：气液分离器、气液分离器两端分别和压缩机110、四通阀120连接。
室外风机，设置在室外换热器130侧，用以对室外机进行散热。
冷媒管路对应的包括有冷媒气管和冷媒液管，四通阀120通过冷媒液管和中间换热器140连接，室外换热器130通过冷媒气管和中间换热器140连接，在冷媒液管上设置有液测截止阀，在冷媒气管上设有气侧截止阀，在室外机外侧设置有用以检测环境温度的室外环境温度传感器。
通过液测截止阀和气侧截止阀来实现对冷媒液管和冷媒气管的通断控制。
在本申请的一些实施例中：所述中间换热器140为板式换热器或盘管换热器。
水模块，至少由动力元件210 、中间换热器140通过连接水管220连接构成，所述压缩机110排出的冷媒与从连接水管220引入的水在中间换热器140内进行热交换。
在本申请的一些实施例中，动力元件210 为循环水泵。
中间换热器140、循环水泵和动力元件210 均连接在连接水管220上，构成水循环流路。
在本申请的一些实施例中，连接水管220包括有：包括有入水管221和回水管222。
在所述入水管221上设置有用以检测入水水温的水温检测元件400，以实现对入水水温检测，优选的，水温检测元件400为水温检测传感器。
为实现对入水管221的通断的控制，在所述入水管221上还设置有进水截止阀。在所述入水管221上还设置有安全阀、排气阀和过滤器。
为实现对入水水流流速的检测以及入水水压的检测，本实施例中的空气源热泵机组还包括有水流流速检测元件710和水流压力检测元件720，所述水流流速检测元件710和所述水流压力检测元件720。
水流流速检测元件710为水流流速传感器，水流压力检测元件720为水流压力传感器。
在所述回水管222上设有出水截止阀、膨胀罐、泄水阀、出水口温度检测传感器。
本发明涉及的空调装置制热水的过程为：高温高压气态制冷剂从压缩机110排出，经过四通阀120，然后通过冷媒气管流入到中间换热器140内，水模块中的低温水从入水管221流入，然后进入到同中间换热器140，高温高压制冷剂与流入到中间换热器140中的低温水进行换热，低温水吸收高温高压的制冷剂释放的热量将低温水变成高温水，流出满足用户需要。
高温制冷剂放出热量冷凝为高压液态制冷剂，高温液态制冷剂经过室外电子膨胀阀节流成低温低压制冷剂，低温低压的制冷剂在室外换热器130蒸发成低压过热制冷剂，低温过热制冷剂流入压缩机110，经压缩机110做功排出，至此完成了制热水循环过程。
空气源热泵机组时，能够通过空调模块和水模块之间的热交换制取生活热水，满足用户对生活热水的需求，甚至可以达到出水温度55℃。
但是如果在室外环境温温度极低的情况下：例室外温度为-25℃的情况下，要求55℃的目标水温，机组开始启动的过程中，吸气压力极低，压缩机110排气压力也极低，会出现压缩机110的排气侧温度小于入水水温的情况，制热水系统运行，机组运行的开始阶段，储水箱300中的水与压缩机110排出的制冷剂在中间换热器140换热过程中，会出现制冷剂温度低于水温，水给制冷剂加热的现象，这样压缩机110制冷剂循环质量流量非常小，压缩机110则会很容易出现抽真空的现象，这样会影响压缩机110运行的可靠性。
本实施例中设置的空气源热泵机组，能够在压缩机110产生抽真空现象时对整个空气源热泵机组中对应的相关部件进行控制，以尽可能的避免压缩机110抽真空现象的发生。
具体设置时，使主控器与所述压缩机110、动力元件210 和室外电子控制元件150通讯连接。
主控器配置为：在检测到压缩机110开机持续运行时间大于第一预设时间且压缩机110排气侧温度小于连接水管220上的入水水温时，至少能够控制所述室外电子控制元件150的开度增大，控制所述压缩机110的升频速率降低，以及控制所述动力元件210 转速减小。
第一预设时间设为t1min，t1min为控制预设常数。
压缩机110开启持续运行第一预设时间后仍检测到压缩机110排气侧温度较低，需要执行相应的控制。
当位于空调模块中流动循环的冷媒质量流量减少时，可对应的增大室外电子控制元件150开度，通过增大室外电子控制元件150开度，能够增加冷媒的流量。
通过降低压缩机110的升频速率能够使得压缩机110在运行过程中处于正常的压缩机110吸气压力区间范围的时间较长，处于非正常区间范围的时间短。
压缩机110在正常运行时，其对应的压缩机吸气压力会处于压缩机吸气压力区间内。
如图3、图4所示，处于虚线以上区域对应处于正常区间范围的压缩机吸气压力，位于虚线以下的区域对应的为处于非正常区域范围的压缩机吸气压力。
从图3中可以看出，当压缩机110的升频速率降低且缓慢变化时，其对应的压缩机110的吸气压力处于压缩机吸气压力正常区间内的时间长，处于非正常区间范围内的时间短。
相反的，当压缩机110的升频速率增大，升频速率变化快时，其对应的压缩机吸气压力处于正常区件范围内的时间短，处于非正常区间范围内的时间长。
图4中代表的为压缩机110的升频速率△f1的曲线和压缩机110吸气压力的关系；
图5代表的为压缩机110的升频速率△f2曲线和压缩机110吸气压力的关系；
△f1对应的升频速率较慢，其处于非正常区间内的时间为ta，而△f2对应的升频速率较缓快，其处于非正常区间内的时间为tb，可见tb大于ta。
因此，本实施例在控制时，为降低压缩机110的升频速率。
主控器同时还对应的对动力元件210 进行控制，降低动力元件210 的转速，进而降低通过动力元件210 驱动的水流量，当水流量降低后，位于连接水管220中的水流在进入到中间换热器140内后，能够提供给冷媒的热量减少，进而使得水流和空调模块中冷媒的热交换量少，以保证冷媒尽可能少的获取水流的热量，使得整个空调模块能够快速的启动运行。
在本申请的一些实施例中：在检测到压缩机110开机持续运行时间大于第一预设时间且压缩机110排气侧温度小于连接水管220上的入水水温时，所述室外电子控制元件150的开度被控制完全开启，所述压缩机110升频速率增大至第一预设速率，所述动力元件210 转速减少至第一预设转速。
压缩机110升频速率第一预设速率为△F1Hz/s，其中，△F1为预设控制常数；
动力元件210 第一预设转速为r1 r/min，其中r1为预设控制常数。
室外电子控制元件150完全开启，可使得整个空调模块中冷媒的流量达到最大，以快速解决制冷剂循环质量流量少的问题，避免压缩机110抽真空问题产生。
在本申请的一些实施例中：所述主控器配置为：检测到压缩机110排气侧温度大于所述连接水管220上的入水水温和第一预设值之和时，控制室外电子控制元件150下降至预设开度。
第一预设值对应为预先设置的控制常数。
预设开度在本申请一些实施例中为初始开度，当然，也可以为预先设置的某一开度值。
在压缩机110排气侧温度大于入水水温，则表示空调模块可正常运动对水模块中的循环水进行加热了，此时，控制空气源热泵机组正常运行即可。
对室外电子控制元件150的控制以压缩机110排气过热度为目标进行控制即可。
相应的，控制所述压缩机110的升频速率增大至第二预设速率，控制所述动力元件210 转速上升至第二预设转速，所述第二预设速率大于所述第一预设速率，所述第二预设转速大于所述第一预设转速。
其中，设升频速率对应的第二预设转速为△F2Hz/s，△F2为预设控制常数；
动力元件210 转速为r2 r/min，r2为预设控制常数。△F1＜△F2，r1＜r2。
在本申请的一些实施例中：水模块还包括有水箱300，所述水箱300和所述连接水管220连通，在所述水箱300上设置有自来水进水口310和热水出水口320，水箱300一端和入水管221连接，一端和所述回水管222连接。
自来水通过自来水进水口310流入到水箱300内，然后进入水管221，从入水管221中流入到中间换热器140中进行热交换后回流到水箱300内部，从热水出水口320流出，以为用户提供生活热水。
在本申请的一些实施例中：在所述压缩机110的排气侧设置有第一排气温度检测元件500，所述第一排气温度检测元件500和所述主控器通讯连接。
第一排气温度检测元件500为第一排气温度传感器，其可用以检测压缩机110排气侧的温度值。
在本申请的一些实施例中：在中间换热器140和四通阀120之间的冷媒气管上靠近所述中间换热器140位置处设置有第二排气温度检测元件600，所述第二排气温度检测元件600和所述主控器通讯连接。
第二排气温度检测元件600为第二排气温度传感器，由于室外机与水模块之间的连接配管比较长或者连接配管保温不好的话，压缩机110排气侧的第一排气温度检测元件500不能准确反映出中间换热器140的入口制冷剂温度与入水水温之间的关系，通常可以在中间换热器140的制冷剂入口的位置增加1个第二排气温度检测元件600，用来检测实时制冷剂入口的温度，。
所述主控器在检测到第一排气温度检测元件500和第二排气温度检测元件600的值存在有差值时，获取第二排气温度检测元件600的数值作为压缩机排气侧温度值；
在检测到第一排气温度检测元件500和第二排气温度检测元件600值相同时，随机获取任一排气温度检测元件的值作为压缩机排气侧温度值。
在上述实施方式的描述中，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。
以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种空气源热泵机组，包括：
空调模块：由压缩机、四通阀、室外换热器、中间换热器通过冷媒管路连接形成，在所述冷媒管路上配置有室外电子控制元件；
水模块，至少由动力元件、中间换热器通过连接水管连接构成，所述压缩机排出的冷媒与从连接水管引入的水在中间换热器内进行热交换；
主控器，与所述压缩机、动力元件和室外电子控制元件通讯连接，其配置为：在检测到压缩机开机持续运行时间大于第一预设时间且压缩机排气侧温度小于连接水管上的入水水温时，至少能够控制所述室外电子控制元件的开度增大，所述压缩机的升频速率降低，以及所述动力元件转速降低。
2.根据权利要求1所述的空气源热泵机组，其特征在于：在检测到压缩机开机持续运行时间大于第一预设时间且压缩机排气侧温度小于连接水管上的入水水温时，所述室外电子控制元件的开度被控制完全开启，所述压缩机升频速率降低至第一预设速率，所述动力元件转速降低至第一预设转速。
3.根据权利要求2所述的空气源热泵机组，其特征在于：所述主控器配置为：检测到压缩机排气侧温度大于所述连接水管上的入水水温和第一预设值之和时，控制室外电子控制元件下降至预设开度，控制所述压缩机的升频速率升高至第二预设速率，控制所述动力元件转速上升至第二预设转速，所述第二预设速率大于所述第一预设速率，所述第二预设转速大于所述第一预设转速。
4.根据权利要求1所述的空气源热泵机组，其特征在于：还包括有水箱，所述水箱和所述连接水管连通，在所述水箱上设置有自来水进水口和热水出水口。
5.根据权利要求4所述的空气源热泵机组，其特征在于：所述连接水管包括有入水管和回水管，在所述入水管上设置有用以检测入水水温的水温检测元件。
6.根据权利要求1所述的空气源热泵机组，其特征在于：在所述压缩机的排气侧设置有第一排气温度检测元件，所述第一排气温度检测元件和所述主控器通讯连接。
7.根据权利要求6所述的空气源热泵机组，其特征在于：在中间换热器和四通阀之间的冷媒气管上靠近所述中间换热器位置处设置有第二排气温度检测元件，所述第二排气温度检测元件和所述主控器通讯连接。
8.根据权利要求7所述的空气源热泵机组，其特征在于，所述主控器在检测到第一排气温度检测元件和第二排气温度检测元件的值存在有差值时，获取第二排气温度检测元件的数值作为压缩机排气侧温度值；
在检测到第一排气温度检测元件和第二排气温度检测元件值相同时，随机获取任一排气温度检测元件的值作为压缩机排气侧温度值。
9.根据权利要求5所述的空气源热泵机组，其特征在于：在所述入水管上还设置有水流流速检测元件和水流压力检测元件，所述水流流速检测元件和所述水流压力检测元件和所述主控器通讯连接。
10.根据权利要求1所述的空气源热泵机组，其特征在于，所述中间换热器为板式换热器或盘管换热器。
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