CN209399601U - 一种空气源热泵机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空气源热泵机组，其特征在于：包括压缩机、气液分离器、高效罐换热器、翅片换热器、室外温湿度采样模块以及四通换向阀，压缩机与气液分离器通过四通换向阀管路连接并形成闭合回路，翅片换热器与高效罐换热器通过四通换向阀管路连接并形成闭合回路，翅片换热器上设置有温度传感器，高效罐换热器与翅片换热器之间连接的管路上设置有电子膨胀阀，压缩机与四通换向阀之间连接的管路上设置有压力传感器，本实用新型能在不同的环境条件下准确检知到机组室外换热器的结霜情况，然后通过控制系统根据实际结霜情况进行不同的处理，达到有霜除霜，无霜制热；厚霜、薄霜区分化霜的效果，充分保证制热运行能力的发挥。

Description

一种空气源热泵机组

技术领域

本实用新型涉及热交换技术领域，具体为一种空气源热泵机组。

背景技术

空气源热泵冷(热)水机组是利用室外空气作为热源，与制冷剂进行热交换，然后制冷剂再与水介质进行换热产生冷(热)水在水泵作用下输送到用户室内进行温度调节的。在用户端循环流动的是水，直接控制的是水温，相对于空调、热风机以及其它温度调节类产品，在恒温能力、舒适性、节能等方面有着不可比拟的优势。因为这些优势的存在，空气源热泵冷(热)水机组在市场上有着广泛的应用，特别是近几年随着国家节能减排政策的推动，我国北方地区采暖设备的煤改电进行得如火如荼，空气源热泵行业得到迅猛发展。

对于空气源热泵机组，制热运行时的翅片换热器结霜是不可避免的问题，如何正确检测换热器结霜，如何在最合适的时间进行化霜动作，将直接影响到制热效果。目前，市面绝大多数空气源热泵机组的化霜处理，均是通过对室外环境温度以及室外换热器翅片换热器盘管温度进行采样，然后通过判断翅片换热器盘管温度的绝对温度值以及翅片换热器盘管温度在一定时间的下降量或者环境温度与翅片换热器盘管温度的差值是否达到设定值来进行判定是否化霜处理。这种方法的弊端就是容易造成误判，当环境温度低于-15℃时，空气相对湿度实际上往往很低，此时虽然温度低但相对湿度也低，换热器基本不会产生结霜现象，而依照市面现有的热泵机组，就非常容易产生无霜化霜的情况。化霜过程事实上就是一个室外风机停止下的制冷过程，化霜运行时，翅片换热器侧需要吸热融霜，水侧则是放热的过程，水温会急剧下降。更严重的，在无霜除霜时，压缩机运行后翅片换热器温度急剧上升，系统压力随之增大，很快会达到系统高压保护值产生停机保护，严重影响制热采暖效果，增加能量损失。

目前空气源热泵冷(热)水机组以及空调器室外机都只有温度采样而无相对湿度检测功能，无法捡知空气的相对湿度。在化霜设计时，只能通过检测室外环境温度和换热器盘管温度进行除霜进入的条件判断，依据一种环境特征来进行除霜处理。在低温低湿情况下，会频繁出现换热器无霜而机组运行化霜的情况，不但造成水温下降产生温度大幅波动，消耗大量能耗重新提高水温到除霜前温度，有效制热时间大幅减少，更严重的还会产生系统高压而停机，甚至对制冷循环系统造成损伤。有的为了避免出现这种情况，在设计上延长化霜周期，降低退出温度，但在高湿低温环境区域又容易产生化霜不彻底的情况，几个化霜周期后，换热器产生结冰现象，特别低温雨雪天气，极易产生换热器结冰甚至底盘结冰的情况，严重影响机组的正常使用。

实用新型内容

针对背景技术中存在的问题，本实用新型提供了一种空气源热泵机组。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种空气源热泵机组，包括压缩机、气液分离器、高效罐换热器、翅片换热器、室外温湿度采样模块以及四通换向阀，所述压缩机与所述气液分离器通过所述四通换向阀管路连接并形成闭合回路，所述翅片换热器与所述高效罐换热器通过所述四通换向阀管路连接并形成闭合回路，所述翅片换热器上设置有温度传感器，所述高效罐换热器与所述翅片换热器之间连接的管路上设置有电子膨胀阀，所述压缩机与所述四通换向阀之间连接的管路上设置有压力传感器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型能在不同的环境条件下准确检知到机组室外换热器的结霜情况，然后通过控制系统根据实际结霜情况进行不同的处理，达到有霜除霜，无霜制热；厚霜、薄霜区分化霜的效果，充分保证制热运行能力的发挥；另外本实用新型在除霜运行过程中，对压力进行监测，压力超过设定值时，开启室外风机低速运行的除霜模式，防止系统压力过高而产生停机，有效避免了化霜高压对机组制冷循环系统产生的损伤，对提高产品的可靠性起到积极作用。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型中机组结霜分区图；

图3为本实用新型中机组除霜控制逻辑图；

图4为本实用新型中机组除霜高压保护逻辑控制图；

图中：1-压缩机；2-气液分离器；3-高效罐换热器；4-翅片换热器；5-室外温湿度采样模块；6-四通换向阀；7-温度传感器；8-电子膨胀阀；9-压力传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：

请参阅图1，本实用新型提供一种空气源热泵机组，包括压缩机1、气液分离器2、高效罐换热器3、翅片换热器4、室外温湿度采样模块5以及四通换向阀6，所述压缩机1与所述气液分离器2通过所述四通换向阀6管路连接并形成闭合回路，所述翅片换热器4与所述高效罐换热器3通过所述四通换向阀6管路连接并形成闭合回路，所述翅片换热器4上设置有温度传感器7，所述高效罐换热器3与所述翅片换热器4之间连接的管路上设置有电子膨胀阀8，所述压缩机1与所述四通换向阀6之间连接的管路上设置有压力传感器9。

正常制热时，高温高压气态冷媒自压缩机1排气口排出，经由四通换向阀6进入高效罐换热器3进行冷凝放热，对水系统进行加热，放热后制冷剂成为中高温液态制冷剂，液态制冷剂经由电子膨胀阀8节流降压后进入翅片换热器4，在翅片换热器4内进行蒸发变成气态制冷剂回到压缩机1完成一个循环。制冷剂在翅片换热器4蒸发时需要吸热，翅片换热器4在其风机作用下与空气进行换热，翅片温度会下降到霜点以下，若当前空气湿度高，则会在翅片表面结霜，霜层随着厚度的增加对换热器换热效果的影响会越来越严重，需要在运行过程进行除霜处理，如图1中箭头所示方向为除霜运行的制冷剂流向，显然与正常制热时流向相反，压缩机1排出的高温高压气体先经由四通换向阀6换向进入翅片换热器4，在翅片换热器4里进行冷凝变成液态制冷剂，所释放热量用以溶化翅片上的结霜。

在具体的除霜过程中，如图2所示，根据环境温度与相对湿度将室外环境分为高结霜区、易结霜区、薄霜区和无霜区四个环境区间，在利用室外温湿度采样模块5采样当前的环境的相对温度与湿度，确定当前运行环境所在区域，然后按照各个区域控制逻辑分别进行结霜检测与除霜处理。在制热运行时，压缩机1启动运行5分钟后系统趋于平稳，开始由温度传感器7检测翅片换热器4的盘管温度Tc，当Tc≤0℃时，才有结霜可能，开始进行除霜区间判断，控制系统根据室外温湿度采样模块5检测到的当前环境温度以及相对湿度，判定当前环境区间。

如图3所示，若当前环境温度与相对湿度处于高结霜区时，由控制系统判断当前压缩机1累积运行是否≥预设的化霜周期；传热温差(环境温度Ta-翅片换热器盘管温度Tc)是否≥6℃；翅片换热器盘管温度Tc实时值是否≤-4℃，若以上条件全部满足，则控制系统判断为结霜已达到一定厚度，进入除霜运行。

若当前环境温度与相对湿度处于易结霜区，由控制系统判断当前压缩机1累积运行是否≥预设的化霜周期+10分钟；传热温差(环境温度Ta-翅片换热器盘管温度Tc)是否≥5℃；翅片换热器盘管温度Tc实时值是否≤-4℃，若以上条件全部满足，则控制系统判断为结霜已达到一定厚度，进入除霜运行。

若当前环境温度与相对湿度处于薄霜区，由控制系统判断当前压缩机1累积运行是否≥预设的化霜周期+20分钟；传热温差(环境温度Ta-翅片换热器盘管温度Tc)是否≥4℃；翅片换热器盘管温度Tc实时值是否≤-4℃，若以上条件全部满足，则控制系统判断为结霜已达到一定厚度，进入除霜运行。

若当前环境温度与相对湿度处于无霜区，则环境温度Ta＞10℃，系统不进行除霜；若环境温度Ta≤10℃，则压缩机连续运行120分钟进行一次除霜。

如图4所示，当除霜条件满足进入除霜运行后，压缩机1与翅片换热器4的外风机关闭、四通换向阀6换向，电子膨胀阀8到除霜设定开度，然后压缩机1启动运行进行除霜，除霜过程中温度传感器7检测翅片换热器盘管温度并与设定退出温度进行比较，若未达到退出温度，继续运行除霜，同时检测高压压力是否超过设定值，若不超过继续运行除霜，若压力超过设定值，控制系统开启风机低速运行以便压力下降，其它部件继续运行除霜直到翅片换热器4的盘管温度大于退出值才退出除霜恢复正常制热运行，通过该步骤对在除霜运行时可能产生的系统压力过高进行保护控制，有效消除机组制热运行的误化霜和化霜运行中的高压冲击，提高了制热运行的有效制热能力。

基于上述，本实用新型具有的优点在于：本实用新型能在不同的环境条件下准确检知到机组室外换热器的结霜情况，然后通过控制系统根据实际结霜情况进行不同的处理，达到有霜除霜，无霜制热；厚霜、薄霜区分化霜的效果，充分保证制热运行能力的发挥；另外本实用新型在除霜运行过程中，对压力进行监测，压力超过设定值时，开启室外风机低速运行的除霜模式，防止系统压力过高而产生停机，有效避免了化霜高压对机组制冷循环系统产生的损伤，对提高产品的可靠性起到积极作用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种空气源热泵机组，其特征在于：包括压缩机、气液分离器、高效罐换热器、翅片换热器、室外温湿度采样模块以及四通换向阀，所述压缩机与所述气液分离器通过所述四通换向阀管路连接并形成闭合回路，所述翅片换热器与所述高效罐换热器通过所述四通换向阀管路连接并形成闭合回路，所述翅片换热器上设置有温度传感器，所述高效罐换热器与所述翅片换热器之间连接的管路上设置有电子膨胀阀，所述压缩机与所述四通换向阀之间连接的管路上设置有压力传感器。