CN211854517U - 一种直接膨胀式地源泵制冷剂防漏装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种直接膨胀式地源泵制冷剂防漏装置，其在直接膨胀式地源热泵系统的压缩机，四通换向阀，地上换热器，节流阀以及埋地换热器等主要组成部分基础上，添加低压储液器、电加热器、第一流量计、第二流量计、制冷剂泵、低压储气器、气液分离器、温度传感器以及控制器以及相应的电磁阀与管路，通过电磁阀的切换实现制冷剂的正常换热以及防漏装置检漏判断和发生泄漏后的制冷剂回收。本实用新型不仅能够准确检测到制冷剂的泄漏，还能进一步满足在泄露初始阶段，将系统中大量的制冷剂回收至系统内，减少对环境的影响，同时确保热泵系统压缩机的安全运行。

Description

一种直接膨胀式地源泵制冷剂防漏装置

【技术领域】

本实用新型涉及一种直接膨胀式地源泵制冷剂防漏装置。

【背景技术】

直接膨胀式地源热泵系统将制冷剂直接通入埋入地下土壤中的铜质埋地换热器环路，利用制冷剂的相变，实现和地下土壤之间的直接热交换。在冬季供暖时，埋地换热器吸收来自土壤的热量；在夏季空调时，埋地换热器向土壤排放热量。与常规地源热泵相比，直接膨胀式地源热泵系统具有高效，施工费用小，节能的特点日益受到重视。但直接膨胀式地源热泵系统由于自身结构的特点，在实际应用中存在一下主要问题：

1、埋地换热器环路采用铜管直接埋在土壤里，要考虑管材的腐蚀问题；

2、依靠埋地换热器里面制冷剂的相变与土壤之间的换热。与常规地源热泵相比，需要冲注大量的制冷剂；

3、冬季与夏季的不同工况下，埋地换热器内制冷剂的流量具有明显的差异，一般来讲，夏季工况流量要大；

4、埋地换热器采用同程的铜管管路，存在回油困难的问题。

直接膨胀式地源热泵系统必须考虑制冷剂的防漏和回油问题装置。

例如：申请号为CN201710396443.0的中国专利公开了一种制冷剂泄露保护方法，其提出通过检测室内温度、室外温度及室外机的电流与根据室内温度和室外温度在预设表中查到对应工况的特征指标电流来判断制冷剂的防漏，但在直接膨胀式地源热泵中，埋地换热器从功能上讲具有储液器的功能，即使发生制冷剂泄漏，短期内工作电流也不会发生变化，所以这种检漏方法并不适用。申请号为CN201520856226.1的中国专利公开了一种具有制冷剂泄漏安全报警装置的空调系统，其提出通过设置检测仪进行实时监测来进行检漏，但对于直接膨胀式地源热泵而言，埋地换热器无法设置检测仪，这种方法同样不适用。申请号为CN201610932263.5的中国专利公开了一种空调器冷媒泄露检测的方法及其控制装置，其提出在空调系统各部件均设置流量计来检测制冷剂是否泄露，但对于直接膨胀式地源热泵制冷剂在埋地换热器发生相变，流量计无法准确计量，同时需要大量的流量计，这种方法同样不适用。

在上述情况下，直接膨胀式地源热泵中冲注了大量的制冷剂，同时埋地换热器存在腐蚀的隐患，制冷剂的泄漏对机组的稳定性及安全性造成影响。

【发明内容】

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种直接膨胀式地源泵制冷剂防漏装置，该装置不仅能够准确检测到制冷剂的泄漏，还能进一步满足在泄露初始阶段，将系统中大量的制冷剂回收至系统内，减少对环境的影响，同时确保热泵系统压缩机的安全运行。

本实用新型是这样实现上述技术问题的：

一种直接膨胀式地源泵制冷剂防漏装置，包括地上换热器、节流阀、压缩机、四通换向阀、埋地换热器、低压储液器、电加热器、第一流量计、第二流量计、制冷剂泵、低压储气器、气液分离器、温度传感器以及控制器；

所述地上换热器通过节流阀连接至低压储液器，所述低压储液器的两个出口分别通过第一换热管和第一检测管与埋地换热器的一端连通，所述第一换热管上依次设置有第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一检测管上依次设置有第三电磁阀、电加热器、第一流量计以及第四电磁阀，所述第三电磁阀靠近低压储液器一端；

所述埋地换热器的另一端分别连接至第二换热管和第二检测管，所述第二换热管和第二检测管的另一端通过四通换向阀连接至气液分离器；所述第二换热管上依次设置有第五电磁阀和第六电磁阀，所述第二检测管上依次设置有第七电磁阀、第二流量计、制冷剂泵、低压储气器以及第八电磁阀，所述第七电磁阀靠近埋地换热器一端；

所述气液分离器与压缩机相连，所述压缩机通过四通阀再连接至地上换热器；所述温度传感器设置在土壤中的测试井内；

所述电加热器、第一流量计、第二流量计、制冷剂泵、压缩机、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、第七电磁阀以及第八电磁阀均与控制器电连接。

进一步地，还包括循环管和压差平衡阀，所述循环管两端分别连接低压储液器和低压储气器，所述压差平衡阀设置在循环管上。

进一步地，所述电加热器为带式电加热器。

进一步地，所述第一流量计和第二流量计为气体流量计。

本实用新型具有如下优点：

1、仅检测埋地换热器两端设置的气体流量计的流量数据，利用电加热器对制冷剂加热到对应土壤温度，减少相变流量误差，使制冷剂流量计量方便准确，控制操作简单。

2、本装置的布置安装简单，降低了成本，消除埋地换热器存在腐蚀的隐患。

3、具有制冷剂回收的功能，减少制冷剂的泄漏对机组的稳定性及安全性造成影响同时，保证了具备普遍推广意义；同时解决了直接膨胀式地源热泵回油困难的问题。

总之，本实用新型不仅能够准确检测到制冷剂的泄漏，还能进一步满足在泄露初始阶段，将系统中大量的制冷剂回收至系统内，减少对环境的影响，同时确保热泵系统压缩机的安全运行。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型一种直接膨胀式地源泵制冷剂防漏装置的示意图。

图2为本实用新型一种直接膨胀式地源泵制冷剂防漏装置的控制方法步骤示意图。

附图标号如下：

1-地上换热器、2-节流阀、3-压缩机、4-四通换向阀、5-埋地换热器、6-低压储液器、7-电加热器、8-第一流量计、9-第二流量计、10-制冷剂泵、11-低压储气器、12-气液分离器、13-温度传感器、14-控制器、15-第一换热管、16-第一检测管、17-第一电磁阀、18-第二电磁阀、19-第三电磁阀、20-第四电磁阀、21-第二换热管、22-第二检测管、23-第五电磁阀、24-第六电磁阀、25-第七电磁阀、26-第八电磁阀、27-循环管、28-压差平衡阀

【具体实施方式】

参照图1-2，本实用新型涉及一种直接膨胀式地源泵制冷剂防漏装置，包括地上换热器1、节流阀2、压缩机3、四通换向阀4、埋地换热器5、低压储液器6、电加热器7、第一流量计8、第二流量计9、制冷剂泵10、低压储气器11、气液分离器12、温度传感器13以及控制器14；

所述地上换热器1通过节流阀2连接至低压储液器6，所述低压储液器6的两个出口分别通过第一换热管15和第一检测管16与埋地换热器5的一端连通，所述第一换热管15上依次设置有第一电磁阀17和第二电磁阀18，所述第一检测管16上依次设置有第三电磁阀19、电加热器7、第一流量计8以及第四电磁阀20，所述第三电磁阀19靠近低压储液器6一端；

所述埋地换热器5的另一端分别连接至第二换热管21和第二检测管22，所述第二换热管21和第二检测管22的另一端通过四通换向阀4连接至气液分离器12；所述第二换热管21上依次设置有第五电磁阀23和第六电磁阀24，所述第二检测管22上依次设置有第七电磁阀25、第二流量计9、制冷剂泵10、低压储气器11以及第八电磁阀26，所述第七电磁阀25靠近埋地换热器5一端；

所述气液分离器12与压缩机3相连，所述压缩机3通过四通阀4再连接至地上换热器1；所述温度传感器13设置在土壤中的测试井内；

所述电加热器7、第一流量计8、第二流量计9、制冷剂泵10、压缩机3、第一电磁阀17、第二电磁阀18、第三电磁阀19、第四电磁阀20、第五电磁阀23、第六电磁阀24、第七电磁阀25以及第八电磁阀26均与控制器14电连接。

所述直接膨胀式地源泵制冷剂防漏装置还包括循环管27和压差平衡阀28，所述循环管27两端分别连接低压储液器6和低压储气器11，所述压差平衡阀28设置在循环管27上。

所述电加热器7为带式电加热器。

所述第一流量计8和第二流量计9为气体流量计。

上述一种直接膨胀式地源泵制冷剂防漏装置的控制方法如下：

步骤S1、在控制器中设置控制程序，控制程序中设置正常防漏模式和紧急防漏模式，所述正常防漏模式包括正常运行和检漏判断；

步骤S2、设置正常防漏模式下的正常运行时间T0、检漏判断运行时间Tj0以及流量偏差波动极限值x；

正常运行的工作状况为：经压缩机3排出的高温高压的制冷剂蒸汽，经地上换热器1冷凝后，成为中温高压的制冷剂液体，经节流阀2后，成为低温低压的制冷剂液体，进入低压储液器6，然后经过第一换热管15的第一电磁阀17、第二电磁阀18，进入埋地换热器5，再依次经过第二换热管21的第五电磁阀23、第六电磁阀24后，最后经过四通换向阀4回到气液分离器12，再进入压缩机3；

检漏判断的工作状况为：低温低压的制冷剂液体从低压储液器6进入第一检测管16的第三电磁阀19，被电加热器7加热至温度传感器13所测试的土壤温度，成为制冷剂蒸汽，经第一流量计8和第四电磁阀20，进入埋地换热器5，经过第二检测管22的第七电磁阀25，再依次进入第二流量计9、制冷剂泵10、低压储气器11和第八电磁阀26，经过四通换向阀4回到气液分离器12，再进入压缩机3；当检漏时间达到Tj0时，控制器比较第一流量计8和第二流量计9的读数偏差，并判断该读数偏差与流量偏差波动极限值x的大小关系；

步骤S3、正常防漏模式运行过程：当直接膨胀式地源热泵进入正常防漏模式，正常运行时，开启第一电磁阀17、第二电磁阀18、第五电磁阀23以及第六电磁阀24，关闭第三电磁阀19、第四电磁阀20、第七电磁阀25以及第八电磁阀26，开启制冷剂泵10，控制器14的控制程序检测制冷剂防漏装置的当前正常运行时间T，当当前正常运行时间T等于T0时，进入检漏判断；

检漏判断运行时，控制器14控制电加热器7通电加热，关闭第一电磁阀17、第二电磁阀18、第五电磁阀23以及第六电磁阀24，开启第三电磁阀19、第四电磁阀20、第七电磁阀25以及第八电磁阀26，开启制冷剂泵10、平衡压差阀28，同时计时检漏时间Tj，当检漏时间Tj等于Tj0时，控制器14比较第一流量计8和第二流量计9的读数偏差，当偏差小于流量偏差波动极限值x时，认为直接膨胀式地源泵制冷剂不泄露，控制器14控制电加热器7断电，切换电磁阀，关闭制冷剂泵10，进入正常运行模式；当偏差大于等于流量偏差波动极限值x时，认为直接膨胀式地源泵制冷剂泄露，进入紧急防漏模式；

所述平衡压差阀28用来平衡低压储液器6和低压储气器11的压差；

S4、紧急防漏模式：控制器14关闭压缩机3，关闭第八电磁阀26和压差平衡阀28，在制冷剂泵10的作用下，直接膨胀式地源泵制冷剂防漏装置中的制冷剂，经电加热器7加热后，被储存在低压储气器11中；控制器14读取第一流量计8的读数，当读数小于等于0.5％初始流量时，判断制冷剂回收完成，控制器14控制电加热器7断电；

可开启第一电磁阀17、第二电磁阀18、第五电磁阀23、第六电磁阀24，关闭第三电磁阀19、第四电磁阀20、第七电磁阀25，关闭制冷剂泵10，回到正常运行模式，便于后期维修。

所述低压储气器11的储气体积应大于蒸发压力下直接膨胀式地源热泵制冷剂冲注量的体积。

综上，本实用新型不仅能够准确检测到制冷剂的泄漏，还能进一步满足在泄露初始阶段，将系统中大量的制冷剂回收至系统内，减少对环境的影响，同时确保热泵系统压缩机的安全运行。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims (4)

1.一种直接膨胀式地源泵制冷剂防漏装置，其特征在于：包括地上换热器、节流阀、压缩机、四通换向阀、埋地换热器、低压储液器、电加热器、第一流量计、第二流量计、制冷剂泵、低压储气器、气液分离器、温度传感器以及控制器；

所述地上换热器通过节流阀连接至低压储液器，所述低压储液器的两个出口分别通过第一换热管和第一检测管与埋地换热器的一端连通，所述第一换热管上依次设置有第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一检测管上依次设置有第三电磁阀、电加热器、第一流量计以及第四电磁阀，所述第三电磁阀靠近低压储液器一端；

所述埋地换热器的另一端分别连接至第二换热管和第二检测管，所述第二换热管和第二检测管的另一端通过四通换向阀连接至气液分离器；所述第二换热管上依次设置有第五电磁阀和第六电磁阀，所述第二检测管上依次设置有第七电磁阀、第二流量计、制冷剂泵、低压储气器以及第八电磁阀，所述第七电磁阀靠近埋地换热器一端；

所述气液分离器与压缩机相连，所述压缩机通过四通阀再连接至地上换热器；所述温度传感器设置在土壤中的测试井内；

所述电加热器、第一流量计、第二流量计、制冷剂泵、压缩机、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、第七电磁阀以及第八电磁阀均与控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种直接膨胀式地源泵制冷剂防漏装置，其特征在于：还包括循环管和压差平衡阀，所述循环管两端分别连接低压储液器和低压储气器，所述压差平衡阀设置在循环管上。

3.根据权利要求1所述的一种直接膨胀式地源泵制冷剂防漏装置，其特征在于：所述电加热器为带式电加热器。

4.根据权利要求1所述的一种直接膨胀式地源泵制冷剂防漏装置，其特征在于：所述第一流量计和第二流量计为气体流量计。

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