CN113945023A - 一种用热气旁通实现除霜的热泵系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用热气旁通实现除霜的热泵系统及其控制方法，涉及空气源热泵技术领域。本发明包括压缩机、连接四通阀和压缩机排气口的排气管、四通阀、蒸发器、连接蒸发器和四通阀的第一连接管、连接蒸发器的第一液管、连接第一液管与冷凝器连接的第二液管以及布置在第二液管上的电子膨胀阀、第一过滤器、第一截止阀、第二连接管、连接四通阀与冷凝器的连接气管及布置在气管上的第二截止阀、气液分离器、连接气液分离器和四通阀的第四连接管。本发明通过设置热气旁通支路，配合合理的控制逻辑，可以保证在霜层很薄的时候进行化霜，化霜速度快、彻底，化霜过程对用户侧温度的影响小，而且容易实施。

Description

一种用热气旁通实现除霜的热泵系统及其控制方法

技术领域

本发明属于空气源热泵技术领域，特别是涉及一种用热气旁通实现除霜的热泵系统及其控制方法。

背景技术

空气源热泵由于安装和使用的便利性，得到广泛应用，空气源热泵在冬季制热工况使用时，会出现蒸发器结霜，从而影响蒸发器的换热，导致制热能力衰减；为对蒸发器的霜层进行去除，常用四通阀换向来实现除湿，这种除霜方法不可避免造成大量的热量损失，并且导致热泵制热能力的衰减。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用热气旁通实现除霜的热泵系统及其控制方法，以解决了现有的问题：现有的热泵系统在进行使用时为对蒸发器的霜层进行去除，常用四通阀换向来实现除湿，这种除霜方法不可避免造成大量的热量损失，并且导致热泵制热能力的衰减。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种用热气旁通实现除霜的热泵系统，包括压缩机、四通阀、蒸发器和气液分离器；

所述四通阀上设置有C口、D口、E口、S口，用于对气体进行流通；

所述压缩机和气液分离器之间设置有用于连接的回气管，所述四通阀上S口和气液分离器之间设置有用于连接的第四连接管，所述四通阀上D口和压缩机之间设置有用于连接的排气管，所述四通阀上C口和蒸发器之间设置有用于连接的第一连接管，所述连接蒸发器的另一端连接有用于连接的第一液管，所述第一液管远离蒸发器的一端连接有第二液管。

进一步地，所述四通阀上E口中设置有连接气管，所述连接气管的另一端连接有冷凝器，且所述连接气管的外侧设置有第二截止阀。

进一步地，所述回气管的外侧设置有第三过滤器。

进一步地，所述第二液管的外侧设置有电子膨胀阀、第一过滤器、第一截止阀，所述电子膨胀阀位于靠近蒸发器的一端，且所述第一过滤器位于电子膨胀阀和第一截止阀之间，所述第一截止阀远离第一过滤器的一端固定有第二连接管。

进一步地，所述连接气管和第一液管之间设置有旁通支路，所述旁通支路上设置有第二过滤器、电磁阀、单向阀和毛细管。

进一步地，所述第二过滤器位于靠近压缩机的一端，所述毛细管位于远离第二过滤器的一端，所述毛细管和第二过滤器之间设置有电磁阀、单向阀，且所述电磁阀靠近第二过滤器。

进一步地，所述蒸发器上布置有感温包，通过感温包来控制旁通电磁阀的开关。

进一步地，所述连接气管的外侧且位于第二截止阀的一端设置有第三连接管。

一种用热气旁通实现除霜的热泵系统的控制方法，用于如上任意一项，步骤如下：

S1：感温包检测的蒸发器温度低于某一数值T后，开始计时τ；

S2：当计时时间达到某一数值Δτ，热气旁通电磁阀打开，部分高温气体从连接气管经热气旁通电磁阀、单向阀、毛细管后从旁通支路与从冷凝器经第二液管来的低温冷媒混合后进入第一液管，对蒸发器进行化霜处理；

S3：当感温包检测到蒸发器的温度高于某一数值T后，热气旁通电磁阀关闭，结束热气旁通化霜过程；

S4：当电磁阀打开时间达到某一数值Δτ后，如果感温包检测的蒸发器温度还未达到数值T，则关闭热气旁通电磁阀，通过四通阀的换向来实现对蒸发器的化霜。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过设置热气旁通支路，配合合理的控制逻辑，可以保证在霜层很薄的时候进行化霜，化霜速度快、彻底，化霜过程对用户侧温度的影响小，而且容易实施。

2、本发明通过感温包温度的变化来控制旁通电磁阀的开关，从而实现把热气旁通到蒸发器进行除霜的目的。

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为本发明的整体示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、压缩机；2、排气管；3、四通阀；4、第一连接管；5、蒸发器；51、感温包；6、第一液管；7、第二液管；71、电子膨胀阀；72、第一过滤器；73、第一截止阀；74、第二连接管；8、旁通支路；81、毛细管；82、单向阀；83、电磁阀；84、第二过滤器；9、连接气管；91、第二截止阀；92、第三连接管；10、第四连接管；11、气液分离器；12、第三过滤器；13、回气管。

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。

实施例1：

请参阅图1所示，本发明为一种用热气旁通实现除霜的热泵系统，包括压缩机1、连接四通阀3和压缩机1排气口的排气管2、四通阀3、蒸发器5、连接蒸发器5和四通阀3的第一连接管4、连接蒸发器5的第一液管6、连接第一液管6与冷凝器连接的第二液管7以及布置在第二液管7上的电子膨胀阀71、第一过滤器72、第一截止阀73、第二连接管74、连接四通阀3与冷凝器的连接气管9及布置在气管上的第二截止阀91、气液分离器11、连接气液分离器11和四通阀3的第四连接管10、连接压缩机1和气液分离器11的回气管13及布置在回气管13上的第三过滤器12；

进一步的，连接气管9和第一液管6之间设置有旁通支路8，旁通支路8上设置有第二过滤器84、电磁阀83、单向阀82、毛细管81，第二过滤器84位于靠近压缩机1的一端，毛细管81位于远离第二过滤器84的一端，毛细管81和第二过滤器84之间设置有电磁阀83、单向阀82，且电磁阀83靠近第二过滤器84；

具体的，蒸发器5上布置有感温包51，从而能够通过感温包51来控制旁通电磁阀83的开关；

连接气管9的外侧且位于第二截止阀91的一端设置有第三连接管92；

优选的，第二连接管74和第三连接管92用于将热泵与冷凝器连接起来，通过冷凝器把制冷剂的热量传递给空气或者水。

热泵系统工作在制热模式时，压缩机1排出的高温高压制冷剂通过排气管2送到四通阀3的D口，并经E口通过连接气管9、第二截止阀91和第三连接管92输送到冷凝器进行冷却，并把热量传给加热介质(比如水或者空气)，冷却和冷凝后的液态制冷剂经过第二连接管74、第一截止阀73、第一过滤器72、电子膨胀阀71、第二液管7和第一液管6进入蒸发器5进行蒸发吸收室外的热量，蒸发后的制冷剂经过第一连接管4进入四通阀3的C口，并从s口经过第四连接管10进入气液分离器11，然后经过第三过滤器12和回气管13回到压缩机1，完成一个循环，制冷剂在热泵系统内循环流动，给冷凝器输送热量；

蒸发器5由于蒸发温度低，会出现结霜现象，需要进行除霜操作，常规的除霜是通过四通阀3的换向来实现，也就是热泵系统工作在制冷模式，此时，压缩机1排出的高温高压气态制冷剂经过排气管2进入四通阀3的D口，并从C口经第一连接管4进入蒸发器5，通过高温高压的气态制冷剂提供的热量来实现对蒸发器5的除霜，同时把制冷剂冷凝成液态，经第一液管6和第二液管7、电子膨胀阀71、第一过滤器72、第一截止阀73、第二连接管74后进入冷凝器吸收热量进行蒸发，蒸发后的气态制冷剂通过第三连接管92、第二截止阀91、连接气管9经四通阀3的E口进入四通阀3，并从S口经第四连接管10流向气液分离器11，然后通过回气管13回到压缩机1，通过制冷剂的循环来实现除霜的目的，当检测到蒸发器5上的感温包51的温度高于某设定值时，结束除霜，四通阀3换向回到常规的制热模式工作；

一般会要霜层较多的时候进行除霜，结霜过程制热量衰减较大，除霜时候热量损失较大，为克服这个缺陷，在连接气管9和第一液管6之间设置热气旁通支路8，旁通支路8以及布置在旁通支路8上的第二过滤器84、电磁阀83、单向阀82、毛细管81，通过感温包51检测蒸发器5的温度，当出现结霜时，电磁阀83通电后进行打开，高温气态制冷剂经过热气旁通支路8进入到第一液管6与和第二液管7来的液态制冷剂混合，对蒸发器5进行除霜，这种除霜方式可以保证热泵制热过程制热量衰减少、供热稳定、四通阀3无需切换。

实施例2：

在上述实施例1的基础上，公开其控制方法：

第一步：感温包51检测的蒸发器5温度低于某一数值T1后，开始计时τ；

第二步：当计时时间达到某一数值Δτ1，热气旁通电磁阀83打开，部分高温气体从连接气管9经热气旁通电磁阀83、单向阀82、毛细管81后从旁通支路8与从冷凝器经第二液管7来的低温冷媒混合后进入第一液管6，对蒸发器5进行化霜处理；

第三步：当感温包51检测到蒸发器5的温度高于某一数值T2后，热气旁通电磁阀83关闭，结束热气旁通化霜过程；

第四步：当电磁阀83打开时间达到某一数值Δτ2后，如果感温包51检测的蒸发器5温度还未达到数值T2，则关闭热气旁通电磁阀83，通过四通阀3的换向来实现对蒸发器5的化霜。

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。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该本发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种用热气旁通实现除霜的热泵系统，其特征在于：包括压缩机(1)、四通阀(3)、蒸发器(5)和气液分离器(11)；

所述四通阀(3)上设置有C口、D口、E口、S口，用于对气体进行流通；

所述压缩机(1)和气液分离器(11)之间设置有用于连接的回气管(13)，所述四通阀(3)上S口和气液分离器(11)之间设置有用于连接的第四连接管(10)，所述四通阀(3)上D口和压缩机(1)之间设置有用于连接的排气管(2)，所述四通阀(3)上C口和蒸发器(5)之间设置有用于连接的第一连接管(4)，所述连接蒸发器(5)的另一端连接有用于连接的第一液管(6)，所述第一液管(6)远离蒸发器(5)的一端连接有第二液管(7)。

2.根据权利要求1所述的一种用热气旁通实现除霜的热泵系统，其特征在于，所述四通阀(3)上E口中设置有连接气管(9)，所述连接气管(9)的另一端连接有冷凝器，且所述连接气管(9)的外侧设置有第二截止阀(91)。

3.根据权利要求1所述的一种用热气旁通实现除霜的热泵系统，其特征在于，所述回气管(13)的外侧设置有第三过滤器(12)。

4.根据权利要求1所述的一种用热气旁通实现除霜的热泵系统，其特征在于，所述第二液管(7)的外侧设置有电子膨胀阀(71)、第一过滤器(72)、第一截止阀(73)，所述电子膨胀阀(71)位于靠近蒸发器(5)的一端，且所述第一过滤器(72)位于电子膨胀阀(71)和第一截止阀(73)之间，所述第一截止阀(73)远离第一过滤器(72)的一端固定有第二连接管(74)。

5.根据权利要求2所述的一种用热气旁通实现除霜的热泵系统，其特征在于，所述连接气管(9)和第一液管(6)之间设置有旁通支路(8)，所述旁通支路(8)上设置有第二过滤器(84)、电磁阀(83)、单向阀(82)和毛细管(81)。

6.根据权利要求5所述的一种用热气旁通实现除霜的热泵系统，其特征在于，所述第二过滤器(84)位于靠近压缩机(1)的一端，所述毛细管(81)位于远离第二过滤器(84)的一端，所述毛细管(81)和第二过滤器(84)之间设置有电磁阀(83)、单向阀(82)，且所述电磁阀(83)靠近第二过滤器(84)。

7.根据权利要求5所述的一种用热气旁通实现除霜的热泵系统，其特征在于，所述蒸发器(5)上布置有感温包(51)，所述感温包(51)用于控制旁通电磁阀(83)的开关。

8.根据权利要求2所述的一种用热气旁通实现除霜的热泵系统，其特征在于，所述连接气管(9)的外侧且位于第二截止阀(91)的一端设置有第三连接管(92)。

9.一种用热气旁通实现除霜的热泵系统的控制方法，用于权利要求1-8任意一项的所述一种用热气旁通实现除霜的热泵系统其特征在于，步骤如下：

S1:感温包(51)检测的蒸发器(5)温度低于某一数值T1后，开始计时τ；

S2：当计时时间达到某一数值Δτ1，热气旁通电磁阀(83)打开，部分高温气体从连接气管(9)经热气旁通电磁阀(83)、单向阀(82)、毛细管(81)后从旁通支路(8)与从冷凝器经第二液管(7)来的低温冷媒混合后进入第一液管(6)，对蒸发器(5)进行化霜处理；

S3：当感温包(51)检测到蒸发器(5)的温度高于某一数值T2后，热气旁通电磁阀(83)关闭，结束热气旁通化霜过程；

S4：当电磁阀(83)打开时间达到某一数值Δτ2后，如果感温包(51)检测的蒸发器(5)温度还未达到数值T2，则关闭热气旁通电磁阀(83)，通过四通阀(3)的换向来实现对蒸发器(5)的化霜。

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