CN1268886C - 热泵的除霜运转方法 - Google Patents

Abstract

一种热泵的除霜运转方法，包括：制冷剂经过与压缩机相连的可逆阀并依次流过室内热交换机、电子膨胀阀、容器、室外热交换机的供暖运转，通过可逆阀而从供暖运转转换到制冷运转地除去室外热交换机的霜的除霜运转，在除霜运转结束后重新转换到供暖运转的除霜解除运转；所述除霜运转由把压缩机频率降低到最低并完全打开电子膨胀阀以减小热泵系统的总压差的阶段、按照制冷模式转换可逆阀后使压缩机频率增大到最高以便除霜的阶段构成，所述除霜解除运转由当通过设置于室外热交换机配管的温度传感器检测满足除霜解除条件时把压缩机频率降低到最低以减小热泵系统的总压差的阶段、在除霜结束时完全关闭电子膨胀阀并按照供暖模式转换可逆阀的阶段、依次增大压缩机频率并依次增大电子膨胀阀的开启程度的阶段构成。

Description

热泵的除霜运转方法

                                技术领域

本发明涉及热泵，尤其是涉及在用于除去在室外热交换机表面上产生的霜的除霜运转结束后又转换到供暖运转阶段时，能够防止制冷液从压缩机内部流入的热泵的除霜运转方法。

                                背景技术

通常，热泵兼有制冷能力和供暖能力，室外机和室内机各一台彼此相连。

与此相比，热泵可以由一台室外机连接多个室内机，有选择地使室内机运转。

这样，参照附图来说明可进行制冷运转和供暖运转的多级热泵。

在表示热泵系统的图1中，实线箭头表示制冷运转时的制冷剂流向，虚线箭头表示供暖运转时的制冷剂流向。

图1是表示现有多级热泵的结构及循环的结构框图，参见图1，所述多级热泵的室外机10由压缩机11、可逆阀12、蓄热器13、室外热交换机、容器16、供暖用电子膨胀阀15、制冷用电子膨胀阀17、多个温度传感器等构成。

而各室内机20由室内热交换机21、室内风扇21a构成。

下面，详细说明所形成的多级热泵的结构及其作用。

压缩机11压缩制冷剂并转换成高温高压气态制冷剂，将其送入可逆阀12。

此时，可逆阀12通过热泵的运转来转换制冷剂循环方向，由此可以进行制冷运转或供暖运转。

首先，说明热泵的制冷运转，由压缩机11送入可逆阀12的制冷剂被送往室外热交换机14。

室外热交换机14起到了通过进行气态制冷剂与外界空气的热交换而使气态制冷剂冷凝成液态的冷凝器的作用。

通过室外热交换机14的制冷剂依次经过供暖用电子膨胀阀15、容器16及制冷用电子膨胀阀17。

此时，与供暖用电子膨胀阀15完全打开相反地，制冷用电子膨胀阀17以能够使制冷剂膨胀的方式按照预定开启程度被打开。

另外，这两个电子膨胀阀15、17是使安装在由所述信号驱动的步进式电动机的端部上的针上下动作以调节膨胀孔大小，由此调节流量的装置。

被制冷用电子膨胀阀17膨胀的制冷剂被送往室内热交换机21，而室内热交换机21起到了蒸发低温低压制冷液的蒸发器的作用。

接着，制冷剂经过蓄热器13并以气态制冷剂的形式送入压缩机11，由此构成制冷剂的1个循环。

随后，多级热泵的供暖运转使制冷剂以与制冷运转相反的方式循环。

就是说，经过可逆阀12的制冷剂被送入室内机20的室内热交换机21，而室内热交换机21起到了使制冷剂冷凝的冷凝器的作用。

此时，制冷用电子膨胀阀17处于完全打开的状态，供暖用电子膨胀阀15处于按预定开启程度打开的状态。

由此，通过所述室内热交换机21的制冷剂依次通过制冷用电子膨胀阀17、容器16和供暖用电子膨胀阀15。

一边经过供暖用电子膨胀阀15一边膨胀的制冷剂被送入室外热交换机14，而室外热交换机14起到了具有使膨胀了的制冷剂与室外空气进行热交换的功能的蒸发器的作用。

经过室外热交换机14的制冷剂经过蓄热器13，蓄热器13只把气态制冷剂送往压缩机11。

另外，由于热泵的供暖运转主要是为了在冬天加热室内而进行的，因而位于室外的室外热交换机14接触低温的外界空气。

此时，室外空气中的水分在室外热交换机14的表面上结冰并粘附在表面上，由于室外热交换机14继续运转，使室外热交换机14表面上结冰而成的霜量也更多。

所述的霜使室外热交换机14的表面与外界空气的热交换显著减弱，当这种现象变严重时，热泵的供暖能力降低，在室内几乎没有供暖感觉。

如果这种状态持续一定时间，则通过由设置于室外热交换机14的配管中的配管温度传感器14b提供信息的控制部，开始除霜运转，除去在室外热交换机的表面上结冰而成的霜。

所述除霜运转是从供暖运转到制冷运转地改变制冷剂的流动并由此除去室外热交换机14的霜的运转。

就是说，由压缩机11压缩送来的高温高压气态制冷剂通过可逆阀12被压送往室外热交换机14。

通过该高温高压制冷剂溶解在室外热交换机14表面上结冰而成的霜，从而完成除霜运转。

当这样结束除霜运转时，开始使热泵重新转换到供暖运转的除霜解除运转。

不过，当在热泵中结束除霜运转后开始除霜解除运转时，会产生以下问题。

首先，由于热泵在除霜运转时变成制冷运转，因此，室外热交换机14与供暖用电子膨胀阀之间的区段内存在液态制冷剂。

其次，由于当开始除霜解除运转时，由于以相反的方式改变制冷剂循环，所以在位于室外热交换机14与供暖用电子膨胀阀15之间的区段内的液态制冷剂被压缩的场合下，压缩机11的运转电流急剧升高并同时产生噪音。

此外，当在压缩机11内部液态制冷剂量进一步增加时，对压缩机11起润滑作用的油被制冷液稀释，压缩机11的机械部可能被磨损。

另外，当蓄热器13的尺寸被设计成比其容量大许多时，能够防止制冷液流入压缩机11，相对地减小了蓄热器13的内部压力。

这种蓄热器13内部的压力降低对压缩机11入口配管的流动阻力有影响，热泵的效率有降低的危险。

另外，由于多级热泵能够有选择地运转多台室内机中的部分室内机，所以根据所运转的室内机的数量而具有范围广的运转范围。

如果在多台室内机中运转的室内机的数量少的场合下，则在蓄热器13中依次增加制冷液量。

此时，当开始热泵的除霜解除运转时，在蓄热器13中，制冷液的流入量增加到可容纳量以上，制冷液流入压缩机11中。

因此，人们需要一种在多级热泵的除霜解除运转时能够防止制冷液流入压缩机11的除霜运转方法。

                                发明内容

本发明用于解决上述现有技术问题，本发明的目的是防止制冷液在结束除去凝结在室外热交换机表面上的霜的除霜运转且重新转换到供暖运转时流入压缩机内部。

为了实现上述目的，本发明提供一种热泵的运转方法，其包括制冷剂经过与压缩机相连的可逆阀依次流过室内热交换机、电子膨胀阀、容器、室外热交换机的供暖运转；利用所述可逆阀而从供暖运转转换到制冷运转以除去室外热交换机的霜的除霜运转；在所述除霜运转结束后重新转换到供暖运转的除霜解除运转，所述除霜运转由把压缩机频率降低到最低并且完全打开电子膨胀阀以减小热泵系统的总压差的阶段、和在按照制冷模式转换可逆阀后使压缩机频率增大到最高以便除霜的阶段构成，所述除霜解除运转由当通过设置于室外热交换机配管中的温度传感器检测满足除霜解除条件时把压缩机频率降低到最低以减小热泵系统的总压差的阶段、在除霜结束时完全关闭电子膨胀阀并按照供暖模式转换可逆阀的阶段、和依次增大压缩机频率并依次加大电子膨胀阀的开启程度的阶段构成。

对于本发明的热泵除霜运转方法，在与现有技术相同的部件上标有相同的符号，而省略了对其相同结构和作用的说明。

如上所述，根据本发明，能够提高压缩机的运转可靠性并明显减小压缩机运转噪音。

此外，没有过大地设计蓄热器的尺寸，可以省略供暖用电子膨胀阀的设置，从而显著降低产品的制造单价。

                            附图说明

图1是表示现有多级热泵的结构及循环的结构框图。

图2是表示本发明的多级热泵的结构及循环的结构框图。

图3是表示根据本发明图2的热泵的运转阶段而对压缩机、电子膨胀阀及可逆阀等的动作状态的改变的动作曲线图。

                            具体实施方式

以下，参照图2、3来说明本发明的热泵运转方法。

图2是表示本发明的多级热泵的结构及循环的结构框图，图3是表示根据本发明图2的热泵的运转阶段而对压缩机、电子膨胀阀及可逆阀等的动作状态的改变的动作曲线图。

首先，在表示热泵系统的图2中，实线箭头表示制冷运转时的制冷剂的流向，虚线箭头表示供暖运转时的制冷剂流向。

参照图2、图3，所述热泵由压缩机11、可逆阀12、室外热交换机14、电子膨胀阀22、容器16及室内热交换机21等构成。

这样，当使所构成的热泵供暖运转以加热室内时，在室外热交换机14起到蒸发器作用的同时，它因设置在室外而接触冷空气，由此，在室外热交换机14的表面上生成了空气中水分结冰而成的霜。

接着，满足热泵除霜运转条件的温度持续保持一定时间，控制部判断由设置于室外热交换机14的配管中的配管温度传感器14b传来的信号并开始热泵的除霜运转。

首先，当开始除霜运转时，使压缩机11的频率降低到最低，同时，使电子膨胀阀22完全打开。

此时，使与多台室内机中不运转的室内机20相连的电子膨胀阀22完全打开。

此外，在热泵的室内机20在满足室内温度时处于暂时停止室内机20运转状态下的热中断状态的场合下，也使处于热中断状态的室内机20的电子膨胀阀22完全打开。

这是因为，由于在从压缩机中排出制冷剂侧的制冷剂管的压力比较高，而在制冷剂流向压缩机11那侧的制冷剂管的压力比较低，故总体上使这些压差没有很大的差。

如果这样的话，则室内热交换机21侧的高压制冷剂流向处于相对高压状态的室外热交换机14，通过这种流动，制冷液被收集在位于室外热交换机14与电子膨胀阀之间的容器16中。

接着，在压缩机11的频率降低到最低以后，使可逆阀12从供暖模式转到制冷模式。

此时，由于室外热空气的温度低，故为了能够更迅速地提高室外热交换机14的温度，使室外风扇14a和室内风扇21a停止转动。

随后，通过将压缩机11提高到最高频率而进行制冷运转。

通过这种制冷运转，高温高压气体流到室外热交换机14并能够在室外热交换机14的表面上除去霜。

当从室外热交换机上除霜时，控制部通过设置在室外热交换机14的配管中的配管温度传感器14b来获得满足除霜解除条件的信号。

此时，当满足除霜解除条件时，再次使压缩机11的频率降低到最低。

与此同时，在供暖运转重新开始前，使室外热交换机14的高温高压制冷剂与室内热交换机21的低温低压制冷液之间的压差减小。

由此减小热泵系统的总的制冷剂之间的压差，同时，制冷液流向室内机20侧。

当结束上述除霜解除运转时，所有除霜运转结束，按照供暖模式转换可逆阀12并且完全关闭电子膨胀阀22。

与此同时，使与多台室内机20中的不运转的室内机20相连的电子膨胀阀22完全关闭。

并且，使与处于热泵热中断状态下的室内机20相连的电子膨胀阀22完全关闭。

这样一来，制冷剂就不流入不运转的室内机与热中断的室内机中。

并且，使室外风扇14a转动，室外热交换机14与外界空气进行热交换。

如上所述，在开始除霜运转时，能够通过在系统的整个制冷剂管压力变为几乎一样后进行供暖运转来防止制冷液急速流入蓄热器13及压缩机11中。

这样能够减小所述蓄热器13的尺寸，故能够降低由所述压缩机11入口配管产生的压差引起的制冷剂流动阻力。

如上所述，当室外热交换机14的除霜结束时，通过设置于室内热交换机21配管中的配管温度传感器21b开始供暖运转。

此时，使压缩机11的频率依次增大，使电子膨胀阀22的开启程度依次增大。

这是为了防止在除霜运转结束时在室内机20侧流动的制冷液急速地流入室外热交换机14。

此外，使室内风扇21a工作，从而使室内热交换机21与室内空气进行热交换。

与此同时，将与室内机20中的不工作的室内机20及热中断的室内机20相连的各电子膨胀阀22关闭。

另外，压缩机11的频率优选在所有多个阶段中逐级地提高频率，以达到基准频率。

与此同时，电子膨胀阀22的开启程度最好在所有多个阶段中逐级地按照预定比例增大。

这是因为，由于从可逆阀12到室内热交换机21的区段内的制冷剂压力没有使大量制冷液充分膨胀那样大，所以通过依次增大电子膨胀阀22的开启程度来更迅速地增大该区段的压力。

如图3所示，为了使压缩机11从正常频率开始运转，将压缩机11的工作频率分成7级依次提高。

与此同时，电子膨胀阀22的开启程度对应于压缩机11的频率地在4个阶段中逐步扩大。

例如，以电子膨胀阀的完全关闭时为基准，将开启程度设为1.0pb，第2次为1.4pb，第3次为1.5pb，第4次为1.6pb，如此在各阶段中扩大。

此时，压缩机11的基准频率按照适用于各系统的压缩机11的容量而不同，电子膨胀阀22的基准脉冲也能够按照电子膨胀阀容量而不同。

通过这样的多级热泵的除霜运转方法能够防止制冷液流入压缩机11中。

由此一来，能够防止过大地设计蓄热器尺寸，能够减小由蓄热器引起的压缩机11入口侧的流动阻力。

因此，压缩机11能够稳定运转，明显减小了压缩机11的运转噪音，能够实现压缩机11的高品质化。

而且，能够通过这种除霜运转方法而只使用一个电子膨胀阀，从而降低多级热泵的制造单价。

Claims (13)

1.一种热泵的除霜运转方法，包括：制冷剂经过与压缩机相连的可逆阀依次流过室内热交换机、电子膨胀阀、容器、室外热交换机的供暖运转；通过所述可逆阀而从供暖运转转换到制冷运转以除去室外热交换机的霜的除霜运转；在所述除霜运转结束后重新转换到供暖运转的除霜解除运转，其特征在于，所述除霜运转包括把压缩机频率降低到最低并且完全打开电子膨胀阀以减小热泵系统的总压差的阶段、和在按照制冷模式转换可逆阀后使压缩机频率增大到最高以便除霜的阶段，所述除霜解除运转包括当通过设置于室外热交换机配管中的温度传感器检测满足除霜解除条件时把压缩机频率降低到最低以减小热泵系统的总压差的阶段、在除霜结束时完全关闭电子膨胀阀并按照供暖模式转换可逆阀的阶段、依次增大所述压缩机频率并依次增大电子膨胀阀的开启程度的阶段。

2.如权利要求1所述的热泵除霜运转方法，其特征在于，在所述除霜运转中，在减小热泵系统压差的阶段内，完全打开与多台室内机中的不运转的室内机相连的电子膨胀阀。

3.如权利要求1所述的热泵除霜运转方法，其特征在于，在所述除霜运转中，在减小热泵系统压差的阶段内，完全打开与满足室内空气温度条件而在规定时间内停止制冷剂供应的热中断室内机相连的电子膨胀阀。

4.如权利要求1所述的热泵除霜运转方法，其特征在于，在所述除霜运转中，在按照制冷模式转换可逆阀时，使室内热交换机的室内风扇与室外热交换机的室外风扇停止工作。

5.如权利要求1所述的热泵除霜运转方法，其特征在于，在所述除霜解除运转中，当除霜结束时，完全关闭与多台室内机中的不工作的室内机相连的电子膨胀阀。

6.如权利要求1所述的热泵除霜运转方法，其特征在于，在所述除霜解除运转中，当除霜结束时，完全关闭与热中断的室内机相连的电子膨胀阀。

7.如权利要求1所述的热泵除霜运转方法，其特征在于，在所述除霜解除运转中，当除霜结束时，重新使室外风扇转动。

8.如权利要求1所述的热泵除霜运转方法，其特征在于，在所述除霜解除运转中，当再次开始供暖时，压缩机从最低频率到基准频率分成多级逐级提高其频率。

9.如权利要求8所述的热泵除霜运转方法，其特征在于，所述压缩机从最低频率到基准频率分成7级逐级提高其频率。

10.如权利要求1所述的热泵除霜运转方法，其特征在于，在所述除霜解除运转中，在供暖再次开始时，电子膨胀阀分数次按预定比例增大开启程度。

11.如权利要求10所述的热泵除霜运转方法，其特征在于，所述电子膨胀阀的开启程度分4个阶段逐级地按预定比例打开。

12.如权利要求10或11所述的热泵除霜运转方法，其特征在于，所述电子膨胀阀的开启程度对应于压缩机频率变化按预定比例打开。

13.如权利要求1所述的热泵除霜运转方法，其特征在于，在所述除霜解除运转中，当开始供暖时，使室内热交换机的室内风扇运转。

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