一種空氣源熱泵系統的除霜控制裝置及其方法與流程

2023-05-30 04:50:46 1

本發明涉及製冷和熱泵領域，是一種空氣源熱泵系統的除霜控制裝置及其方法。

背景技術：

空氣源熱泵是一種節能且應用廣泛的的供熱設備，但在冬季供熱運行時，室外機的翅片會結霜，霜層堵塞了空氣通道，嚴重的影響了供熱效果，故當霜層達到一定厚度時，必須進行除霜。現有的除霜方式有電加熱除霜方式、逆循環除霜方式、熱氣旁通除霜方式及除溼法防止結霜方式，但這些除霜方式都存在弊端。電加熱除霜方式具有系統簡單，除霜完全，實現控制簡單的優點，但缺點是耗電多，不宜在大型裝置上採用；逆循環除霜方式簡單易行，除霜效果良好，然而在除霜時，壓縮機要先停機來完成系統的高低壓對接，然後四通閥換向，再重新啟動壓縮機使系統逆向運行除霜，這一過程會對系統各部件產生比較嚴重的衝擊，系統可靠性受到影響，並且該除霜方式在除霜時由於缺少低溫熱，要從供熱房間吸熱，使得室溫下降劇烈，除霜完畢恢復供熱時室內機較長時間吹不出熱風，大大降低了室內的舒適性；

熱氣旁通除霜方式由於蒸發器入口溫度的提高，導致了系統制熱量的下降，熱氣旁通除霜的能量主要來自壓縮機的輸入功，吸氣過熱度低，易使壓縮機回液，造成「液擊」，影響壓縮機的使用壽命，而且製冷劑流過分液器和分液毛細管的能量損失較大，除霜時間比逆循環除霜時間長，除霜時不向室內供熱，影響室內的舒適性；除溼法防止結霜方式，該方式主要是通過降低室外機入口的空氣溼度來防止結霜，雖然能夠實現無霜運行，但系統複雜，成本高，系統維護管理不便，嚴重影響了該技術方案的推廣應用。

技術實現要素：

基於上述問題，本發明的目的是，提供一種結構簡單，性能可靠，除霜效果好，使用壽命長的空氣源熱泵系統的除霜控制裝置，並提供其科學合理，適用性強，推廣應用價值高的空氣源熱泵系統的除霜控制方法。本發明的除霜控制方法可使得系統在除霜前後壓縮機無需啟停、四通閥不用換向，通過對相關管路和幾個電磁閥的快速切換，即可實現除霜時室內溫度幾乎不下降，保證了室內的舒適性。

實現本發明目的所採取的技術方案之一是：一種空氣源熱泵系統的除霜控制裝置，其特徵是，它包括：壓縮機、四通換向閥、室內換熱器、氣液分離器、節流部件、室外換熱器、相變蓄熱器、第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、第四電磁閥、第五電磁閥、第一旁通管路、第二旁通管路，所述室內換熱器的入口通過四通換向閥與所述壓縮機的出口連通，所述相變蓄熱器的入口通過所述第二電磁閥與所述室內換熱器的出口連通，所述相變蓄熱器的出口通過所述節流部件與所述室外換熱器的入口連通，所述第三電磁閥設置在所述節流部件的進出口旁通管路上，所述室外換熱器的出口依次通過第四電磁閥、四通換向閥與氣液分離器的入口連通，所述氣液分離器的出口與所述壓縮機的入口連通，所述第一旁通管路的一端與所述第二電磁閥和相變蓄熱器之間的管路連通，所述第一旁通管路的另一端通過所述第一電磁閥與所述氣液分離器的入口管連通，所述第二旁通管路的一端與所述室內換熱器和第二電磁閥之間的管路連通，所述第二旁通管路的另一端通過所述第五電磁閥與所述室外換熱器的出口管連通。

所述節流部件為帶關閉功能的電子膨脹閥、熱力膨脹閥串聯電磁閥、毛細管串聯電磁閥、節流孔板串聯電磁閥中的一種。

實現本發明目的所採取的技術方案之二是：一種空氣源熱泵系統的除霜控制方法，其特徵是，它包括的內容有：

1）空氣源熱泵系統供熱及蓄熱運行時，第二電磁閥和第四電磁閥打開，第一電磁閥、第三電磁閥和第五電磁閥關閉，從壓縮機出來的高溫高壓製冷劑依次流經四通換向閥，進入室內機組的室內換熱器冷凝放熱，實現向室內的供熱，然後經第二電磁閥，進入相變蓄熱器進行蓄熱並實現過冷,再經節流部件完成製冷劑的節流，製冷劑變成低溫低壓後進入室外換熱器吸取室外空氣的熱量，然後經第四電磁閥、四通換向閥和氣液分離器回到壓縮機，實現供熱及蓄熱循環；

2）當空氣源熱泵系統接到除霜指令時，第一電磁閥、第二電磁閥、第四電磁閥和第五電磁閥關閉，第三電磁閥開啟，節流部件全開，目的是使相變蓄熱器和室外換熱器的壓力迅速達到平衡，縮短過渡過程，當相變蓄熱器的壓力小於1.1倍的室外換熱的壓力時，節流部件和第三電磁閥關閉，第一電磁閥開啟，目的是使相變蓄熱器的壓力迅速降低，並使室內換熱器的壓力迅速升高，此時室外換熱器內的壓力幾乎不變，當室內換熱器的壓力升高至正常運行壓力的1.05~1.3倍時，節流部件和第五電磁閥開啟，此時高壓室內換熱器和中壓室外換熱器對接，平衡後的壓力接近正常運行的冷凝壓力，至此完成了除霜前系統的高低壓對接，該過程可防止室內換熱器吹冷風，最大幅度的減少了室溫的降低，然後開始除霜過程，從壓縮機出來的高溫高壓製冷劑經四通換向閥，進入室內機組的室內換熱器冷凝放熱，實現向室內的供熱，然後經第二旁通管路和第五電磁閥進入室外換熱器進行除霜化霜，隨後製冷劑經節流部件節流變成低溫低壓，進入相變蓄熱器吸收蓄熱器蓄存的熱量，最後經第一電磁閥和氣液分離器回到壓縮機；

3）當系統除霜運行結束，恢復供熱蓄熱運行時，第一電磁閥、第二電磁閥、第四電磁閥和第五電磁閥關閉，第三電磁閥開啟，節流部件全開，目的是使相變蓄熱器和室外換熱器的壓力迅速達到平衡，縮短過渡過程，當室外換熱器的壓力小於1.1倍的相變蓄熱器的壓力時，節流部件和第三電磁閥關閉，第四電磁閥開啟，目的是使室外換熱器的壓力迅速降低，並使室內換熱器的壓力迅速升高，此時相變蓄熱器內的壓力幾乎不變，當室內換熱器的壓力升高至正常運行壓力的1.05~1.3倍時，再開啟第二電磁閥和節流部件，此時高壓室內換熱器和中壓相變蓄熱器對接，平衡後的壓力接近於系統供熱蓄熱循環正常運行時的壓力，至此完成了除霜後系統的高低壓對接，該過程可防止室內換熱器吹冷風，最大幅度的減少了室溫的降低，然後系統開始供熱蓄熱循環，至此完成了一個結霜除霜周期循環。

本發明的一種空氣源熱泵系統的除霜控制裝置及其方法的有益效果是：

1、能夠使空氣源熱泵系統在除霜前後壓縮機無需啟停、四通閥不用換向，即可完成除霜前後空氣源熱泵系統的高低壓對接，延長了壓縮機和四通閥的使用壽命，提高了空氣源熱泵系統除霜的可靠性和運行的穩定性；

2、能夠實現在除霜時室內溫度幾乎不下降，保證了室內的舒適性；

3、能夠利用相變蓄熱器蓄存製冷劑過冷液體的餘熱為除霜過程提供低溫熱源，減少了除霜能耗；

4、其結構簡單，性能可靠，除霜效果好，使用壽命長；

5、其方法科學合理，適用性強，推廣應用價值高。

附圖說明

圖1是本發明的一種空氣源熱泵系統的除霜控制裝置結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。

參照圖1，本發明的一種空氣源熱泵系統的除霜控制裝置，包括壓縮機1、四通換向閥2、室內換熱器3、氣液分離器4、節流部件8、室外換熱器10、相變蓄熱器7、第一電磁閥5、第二電磁閥6、第三電磁閥9、第四電磁閥11、第五電磁閥12、第一旁通管路13和第二旁通管路14，所述室內換熱器3的入口通過四通換向閥2與所述壓縮機1的出口連通，所述相變蓄熱器7的入口通過所述第二電磁閥6與所述室內換熱器3的出口連通，所述相變蓄熱器7的出口通過所述節流部件8與所述室外換熱器10的入口連通，所述第三電磁閥9設置在所述節流部件8的進出口旁通管路上，所述室外換熱器10的出口依次通過第四電磁閥11、四通換向閥2與氣液分離器4的入口連通，所述氣液分離器4的出口與所述壓縮機1的入口連通，所述第一旁通管路13的一端與所述第二電磁閥6和相變蓄熱器7之間的管路連通，所述第一旁通管路13的另一端通過所述第一電磁閥5與所述氣液分離器4的入口管連通，所述第二旁通管路14的一端與所述室內換熱器3和第二電磁閥6之間的管路連通，所述第二旁通管路14的另一端通過所述第五電磁閥12與所述室外換熱器10的出口管連通。

所述節流部件8為帶關閉功能的電子膨脹閥、熱力膨脹閥串聯電磁閥、毛細管串聯電磁閥、節流孔板串聯電磁閥中的一種。

本發明的一種空氣源熱泵系統的除霜控制方法，包括以下內容：

1）空氣源熱泵系統供熱及蓄熱運行時，第二電磁閥6和第四電磁閥11打開，第一電磁閥5、第三電磁閥9和第五電磁閥12關閉，從壓縮機1出來的高溫高壓製冷劑依次流經四通換向閥2，進入室內機組的室內換熱器3冷凝放熱，實現向室內的供熱，然後經第二電磁閥6，進入相變蓄熱器7進行蓄熱並實現過冷,再經節流部件8完成製冷劑的節流，製冷劑變成低溫低壓後進入室外換熱器10吸取室外空氣的熱量，然後經第四電磁閥11、四通換向閥2和氣液分離器4回到壓縮機1，實現供熱及蓄熱循環；

2）當空氣源熱泵系統接到除霜指令時，第一電磁閥5、第二電磁閥6、第四電磁閥11和第五電磁閥12關閉，第三電磁閥9開啟，節流部件8全開，目的是使相變蓄熱器7和室外換熱器10的壓力迅速達到平衡，縮短過渡過程，當相變蓄熱器7的壓力小於1.1倍的室外換熱器10的壓力時，節流部件8和第三電磁閥9關閉，第一電磁閥5開啟，目的是使相變蓄熱器7的壓力迅速降低，並使室內換熱器3的壓力迅速升高，此時室外換熱器10內的壓力幾乎不變，當室內換熱器3的壓力升高至正常運行壓力的1.05~1.3倍時，節流部件8和第五電磁閥12開啟，此時高壓室內換熱器3和中壓室外換熱器10對接，平衡後的壓力接近正常運行的冷凝壓力，至此完成了除霜前系統的高低壓對接，該過程可防止室內換熱器3吹冷風，最大幅度的減少了室溫的降低，然後開始除霜過程，從壓縮機1出來的高溫高壓製冷劑經四通換向閥2，進入室內機組的室內換熱器3冷凝放熱，實現向室內的供熱，然後經第二旁通管路14和第五電磁閥12進入室外換熱器10進行除霜化霜，隨後製冷劑經節流部件8節流變成低溫低壓，進入相變蓄熱器7吸收蓄熱器蓄存的熱量，最後經第一電磁閥5和氣液分離器4回到壓縮機1；

3）當系統除霜運行結束，恢復供熱蓄熱運行時，第一電磁閥5、第二電磁閥6、第四電磁閥11和第五電磁閥12關閉，第三電磁閥9開啟，節流部件8全開，目的是使相變蓄熱器7和室外換熱器10的壓力迅速達到平衡，縮短過渡過程，當室外換熱器10的壓力小於1.1倍的相變蓄熱器7的壓力時，節流部件8和第三電磁閥9關閉，第四電磁閥11開啟，目的是使室外換熱器10的壓力迅速降低，並使室內換熱器3的壓力迅速升高，此時相變蓄熱器7內的壓力幾乎不變，當室內換熱器3的壓力升高至正常運行壓力的1.05~1.3倍時，再開啟第二電磁閥6和節流部件8，此時高壓室內換熱器3和中壓相變蓄熱器7對接，平衡後的壓力接近於系統供熱蓄熱循環正常運行時的壓力，至此完成了除霜後系統的高低壓對接，該過程可防止室內換熱器3吹冷風，最大幅度的減少了室溫的降低，然後系統開始供熱蓄熱循環，至此完成了一個結霜除霜周期循環。

以上所述僅為本發明的優選實施方式而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。