風冷熱泵機組、板式換熱器的防凍方法
2023-07-18 06:58:31
專利名稱：風冷熱泵機組、板式換熱器的防凍方法
技術領域：
本發明涉及一種風冷熱泵機組、以及用於風冷熱泵機組的板式換熱器的防凍方法。
背景技術：
對於風冷熱泵機組中蒸發器採用板式換熱器的情形，風冷熱泵機組在環境溫度低的情況製冷運行，由於機組室內負荷小，出水溫度逐漸降低、當板式換熱器蒸發溫度低於 (TC時，由於板式換熱器的水系統存在水流流量小、水系統髒等原因，造成板式換熱器的局部水流量小或水不流動，水溫就會低於0°C，結冰，致使局部膨脹，凍裂。現有防凍措施通常是在板式換熱器的水側出口增加出水溫度傳感器，系統出水溫度保護。當出水溫度低於設定溫度值，機組防凍溫度保護。但是有很多因素影響出水溫度準確度，使之測試的溫度不能準確顯示水溫的實際情況，導致出水溫度低於o°c，如首先由於保溫、傳熱等外界因素導致傳感器檢測溫度與實際水溫偏差較大，其次換熱器是雙系統或者多系統則測試出水溫度為混水溫度，差別很大。
發明內容
針對相關技術中存在的問題，本發明的目的在於提供一種風冷熱泵機組、以及用於該風冷熱泵機組的板式換熱器的防凍方法，以有效防止板式換熱器中與冷媒進行熱交換的水結冰導致板式換熱器被凍裂。為實現上述目的，一方面本發明提供一種風冷熱泵機組，包括壓縮機、與從壓縮機的吸氣口引出的第一冷媒管路連通的用作蒸發器的板式換熱器，用以感測板式換熱器的冷媒蒸發壓力的壓力傳感器，連接在第一冷媒管路上；以及控制器，具有在壓力傳感器的感測值小於壓力設定值時輸出使風冷熱泵機組停機的信號的模塊。優選地，風冷熱泵機組還包括用以感測板式換熱器的水側出水溫度的溫度傳感器，連接在板式換熱器的水側出水口處；其中，控制器還具有在溫度傳感器的感測值小於溫度設定值時輸出使風冷熱泵機組停機的信號的模塊。優選地，風冷熱泵機組還包括氣液分離器，其入口端通過四通閥的兩個埠與板式換熱器的冷媒側出口連通，其出口端與第一冷媒管路連通，其中，壓力傳感器在壓縮機的吸氣口與氣液分離器的出口端之間。優選地，風冷熱泵機組中用作冷凝器的是風側換熱器，其中風側換熱器的入口通過四通閥的另兩個埠與壓縮機的排氣口連通，風側換熱器的出口與板式換熱器的冷媒側入口連通。優選地，在風側換熱器的出口與板式換熱器的冷媒入口之間的冷媒管路上，沿著冷媒從風側換熱器流向板式換熱器的方向，依次連接有乾燥過濾器、電子膨脹閥、壓力儲液罐。另一方面，本發明提供一種板式換熱器的防凍方法，用於本發明前述任一風冷熱泵機組，該防凍方法包括壓力防凍步驟利用本發明風冷熱泵機組所設置的壓力傳感器檢測板式換熱器的冷媒蒸發壓力；以及將檢測到的冷媒蒸發壓力與壓力設定值比較，當小於壓力設定值時則使風冷熱泵機組停機，否則保持風冷熱泵機組運行。優選地，如果所檢測到的冷媒蒸發壓力小於壓力設定值，則在延遲10秒後才使風冷熱泵機組停機，並累計連續停機次數和連續停機時間；以及如果累計連續停機次數大於 3次並且累計連續停機時間大於30分鐘，則使風冷熱泵機組一直保持停機，否則使風冷熱泵機組重新開機。優選地，防凍方法還包括檢測板式換熱器的水側出水溫度；以及將檢測到的水側出水溫度與溫度設定值比較，當小於溫度設定值時才繼續進行壓力防凍步驟。本發明的有益技術效果在於(I)由於在從壓縮機的吸氣口引出的用以與板式換熱器的冷媒出口側連通的第一冷媒管路上連接有壓力傳感器，採用該壓力傳感器對板式換熱器的冷媒蒸發壓力進行感測，而且本發明的控制器具有模塊(第一模塊)，該模塊在所述冷媒蒸發壓力小於壓力設定值時發出使風冷熱泵機組停機的信號(其中壓力設定值應滿足如下條件當冷媒蒸發壓力小於該壓力設定值時，則飽和蒸發溫度小於0°c，由此板式換熱器中的與冷媒進行熱交換的水的溫度小於0°c ;當冷媒蒸發壓力大於等於該壓力設定值時，則飽和蒸發溫度大於等於 (TC，由此板式換熱器中的與冷媒進行熱交換的水的溫度大於等於0°C )，從而本發明風冷熱泵機組能有效防止板式換熱器中的與冷媒進行熱交換的水結冰，相應地有效避免了由於水結冰而導致的板式換熱器被凍裂，並且避免了單純以板式換熱的水側出水溫度作為防凍判斷標準導致的防凍失效的情形。這樣，本發明在板式換熱器中水系統局部未達到冰點前， 可以提前報警停機，提醒用戶清洗板式換熱器的水系統(水系統，即，後述的板式換熱器中的水側管路)。相似地，本發明板式換熱器的防凍方法，是在板式換熱器的冷媒蒸發壓力小於壓力設定值時則使風冷熱泵機組停機，從而取得了上述相同的技術效果。(2)本發明風冷熱泵機組中，由於用以感測板式換熱器的冷媒蒸發壓力的壓力傳感器設在壓縮機的吸氣側，因此該壓力傳感器還能有效保護壓縮機。(3)本發明風冷熱泵機組還包括溫度傳感器，其設置在板式換熱器的水側出水口處以感測板式換熱器的水側出水溫度，相應地控制器還具有模塊(第二模塊)，以在水側出水溫度小於溫度設定值時輸出使風冷熱泵機組停機的信號信號。從而本發明不僅能夠進行壓力防凍還能進行溫度防凍。在實際實施過程中，控制器還可以實現如下功能使得第一模塊和第二模塊分別獨立的工作；或者在滿足溫度防凍條件下再判斷是否滿足壓力防凍條件，只有二者都滿足時才控制風冷熱泵機組停機，這可以提高風冷熱泵機組運行的可靠性。(4)進一步，在本發明的防凍方法中，在壓力防凍步驟之前先檢測板式換熱器的水側出水溫度；當水側出水溫度小於溫度設定值時才繼續進行所述的壓力防凍步驟，因此這可以避免單純以板式換熱的水側出水溫度作為防凍判斷標準導致的防凍失效的情形，而且可以提高防凍的有效性。
圖I是本發明風冷熱泵機組的一個實施例的示意5
圖2是本發明板式換熱器的防凍方法中，壓力防凍步驟的一個具體實施例的示意性流程。
具體實施例方式以下參見附圖I和附圖2描述本發明的具體實施方式
。參見附圖I描述本發明的風冷熱泵機組，其包括壓縮機I、從壓縮機I的吸氣口引出的第一冷媒管路13、與第一冷媒管路13連通的用作蒸發器的板式換熱器2、以及壓力傳感器6，其中壓力傳感器6安裝在第一冷媒管路13上用以感測板式換熱器2的冷媒蒸發壓力。本發明的風冷熱泵機組還包括控制器，該控制器具有用以當壓力傳感器6感測到的冷媒蒸發壓力小於壓力設定值時輸出使風冷熱泵機組停機的信號的模塊(第一模塊)，其中該模塊具有信號輸出端與壓縮機連接，還具有與壓力傳感器連接的信號接收端。顯然還可以理解，在發出使風冷熱泵機組停機的信號之前，該模塊可以先發出或者同時發出報警信號。為便於理解本發明，說明如下本發明中板式換熱器具有冷媒側管路和水側管路， 其中流經冷媒側管路中的冷媒與流經水側管路中的水進行熱交換，當板式換熱器用作蒸發器時，流經冷媒側管路的冷媒從流經水側管路中的水吸熱，例如圖I示出了板式換熱器的水側出水口 22、水側入水口 21、冷媒側入口 24、冷媒側出口 23 ;進一步，板式換熱器的冷媒蒸發壓力是指，從板式換熱器的冷媒側管路出口中流出的冷媒的蒸發壓力，上述的壓力傳感器即是測量該冷媒蒸發壓力。用以與冷媒蒸發壓力比較的壓力設定值應滿足如下條件: 當冷媒蒸發壓力小於該壓力設定值時，則冷媒的飽和蒸發溫度小於0°C，由此板式換熱器中的與冷媒進行熱交換的水的溫度小於0°C ;當冷媒蒸發壓力大於等於該壓力設定值時，則飽和蒸發溫度大於等於0°C，由此板式換熱器中的與冷媒進行熱交換的水的溫度大於等於 (TC。根據以上描述，當板式換熱器的冷媒蒸發壓力小於壓力設定值時，風冷熱泵機組停機，從而有效防止板式換熱器中的與冷媒進行熱交換的水結冰，相應地有效避免了由於水結冰而導致的板式換熱器被凍裂。這樣，本發明在板式換熱器中水系統(即，板式換熱器中的水側管路)局部未達到冰點前，可以提前報警停機，提醒用戶清洗板式換熱器。而且， 與單純以板式換熱的水側出水溫度作為防凍判斷標準相比較，由於很多因素影響水側出水溫度(例如背景技術中所述的，首先由於保溫、傳熱等外界因素導致溫度傳感器檢測溫度與實際水溫度偏差較大，其次換熱器是雙系統或者多系統則測試出水溫度為混水溫度，差別很大)，因此溫度傳感器不能準確顯示水溫的實際情況從而容易出現防凍失效的情形， 但是本發明採用板式換熱器的冷媒蒸發壓力作為防凍判斷基準，避免了上述防凍失效的情形。繼續參見圖1，本發明風冷熱泵機組還包括氣液分離器3，氣液分離器3的入口端通過四通閥4的兩個埠與板式換熱器2的冷媒側出口 23連通，氣液分離器3的出口端與第一冷媒管路13連通。從圖I可看出，壓力傳感器6在壓縮機I的吸氣口與氣液分離器3 的出口端之間。由於壓力傳感器6設在壓縮機I的吸氣側，因此該壓力傳感器6還能有效保護壓縮機I。圖I中還示出了用作冷凝器的是風側換熱器5，風側換熱器5的入口通過四通閥4的另兩個埠與壓縮機I的排氣口連通，風側換熱器5的出口與板式換熱器2的冷媒側入口 24連通。在風側換熱器5的出口與板式換熱器2的冷媒入口之間的冷媒管路上，沿著冷媒從風側換熱器5流向板式換熱器2的方向，依次連接有乾燥過濾器8、電子膨脹閥9、壓力儲液罐7。以下參見圖I描述板式換熱器用作蒸發器時的冷媒流向，高溫高壓氣態冷媒從壓縮機I的排氣口經過四通閥4流向風側換熱器5，在風側換熱器5放熱後變成液態冷媒，該液態冷媒依次流經乾燥過濾器8、電子膨脹閥9、壓力儲液罐7後進入板式換熱器2的冷媒側管路中，在板式換熱器2中吸熱後變成氣態，然後經過四通閥4和氣液分離器3後，從第一冷媒管路13回流至壓縮機I的吸氣口，至此完成一個冷媒循環。另外，作為一種優選方式，在具有前述的壓力傳感器6的基礎上，本發明風冷熱泵機組還包括溫度傳感器10。從圖I可看出，該溫度傳感器10連接在板式換熱器2的水側出水口 22處，以感測板式換熱器2的水側出水溫度。相應地，控制器還具有用以在溫度傳感器10的感測值小於溫度設定值(優選為4°C )時輸出使風冷熱泵機組停機的信號的模塊 (第二模塊)，其中該模塊具有信號輸出端與壓縮機和風側換熱器的風機連接，還具有與溫度傳感器10連接的信號接收端。在實際應用中，控制器還可以實現如下功能使得上述的第一模塊和第二模塊分別獨立的工作；或者在滿足溫度防凍條件下再判斷是否滿足壓力防凍條件，只有二者都滿足時才控制風冷熱泵機組停機，這可以提高風冷熱泵機組運行的可靠性。顯然可以理解，在發出使風冷熱泵機組停機的信號之前，第二模塊可以先發出或者同時發出報警信號。在以上參見附圖I詳細描述的本發明實施例例中，對於以板側換熱器為蒸發器、以風側換熱器為冷凝器的情形，當控制器發出使得風冷熱泵機組停機的信號時，壓縮機以及風側換熱器的風機均響應於該信號停機，其中風側換熱器的風機用以排風側換熱器產生的熱量。另一方面，本發明還提供一種板式換熱器的防凍方法，用於本發明前述任一風冷熱泵機組，該凍方法包括壓力防凍步驟利用壓力傳感器6檢測板式換熱器2的冷媒蒸發壓力；以及將檢測到的冷媒蒸發壓力與壓力設定值比較，當冷媒蒸發壓力小於壓力設定值時則使風冷熱泵機組停機，否則保持風冷熱泵機組運行。該壓力防凍步驟中採用的壓力傳感器設置在壓縮機的吸氣側，例如如前所述的設置在從壓縮機的吸氣口引出的第一冷媒管路上。進一步，本發明防凍方法還包括，在實施所述的壓力防凍步驟之前實施的如下步驟⑴檢測板式換熱器的水側出水溫度；以及⑵將檢測到的水側出水溫度與溫度設定值比較，當水側出水溫度小於溫度設定值時才繼續進行所述的壓力防凍步驟。換而言之，只有滿足溫度防凍和壓力防凍條件時，才控制風冷熱泵機組停機，這可以提高風冷熱泵機組運行的可靠性。以下參見圖2詳細描述壓力防凍步驟的一個實施例，SI :風冷熱泵機組開機；S2 開機並延時5分鐘；S3 :檢測到的板式換熱器的冷媒蒸發壓力(實際壓力)大於設定壓力， 如果S3的判斷結果是NO轉入S9否則轉入S4 ；S9 :使風冷熱泵機組保持運行；S4 :在S3的判斷結果為NO的情形下延遲10秒鐘；S5 :風冷熱泵機組停機；S6 :判斷風冷熱泵機組的連續停機(由於冷媒蒸發壓力小於設定值而引起的停機)次數是否大於3次，如果判斷結果是YES則轉入S7，如果判斷結果是NO則轉入SI ；S7 :判斷風冷熱泵機組的連續停機累計時間是否超過30分鐘，如果判斷結果是YES則轉入S8，如判斷結果是NO則轉入SI ；S8 :風冷熱泵機組停機不可恢復。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，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。
權利要求
1.一種風冷熱泵機組，包括壓縮機(I)、與從所述壓縮機的吸氣口引出的第一冷媒管路(13)連通的用作蒸發器的板式換熱器(2)，其特徵在於，還包括用以感測所述板式換熱器(2)的冷媒蒸發壓力的壓力傳感器￠)，連接在所述第一冷媒管路(13)上；以及控制器，具有在所述壓力傳感器￠)的感測值小於壓力設定值時輸出使所述風冷熱泵機組停機的信號的模塊。
2.根據權利要求I所述的風冷熱泵機組，其特徵在於，還包括用以感測所述板式換熱器(2)的水側出水溫度的溫度傳感器(10)，連接在所述板式換熱器⑵的水側出水口(22)處上；其中，所述控制器還具有在所述溫度傳感器(10)的感測值小於溫度設定值時輸出使所述風冷熱泵機組停機的信號的模塊。
3.根據權利要求I或2所述的風冷熱泵機組，其特徵在於，還包括氣液分離器(3)，其入口端通過四通閥⑷的兩個埠與所述板式換熱器⑵的冷媒側出口(23)連通，其出口端與所述第一冷媒管路連通，其中，所述壓力傳感器(6)在所述壓縮機(I)的吸氣口與所述氣液分離器(3)的出口端之間。
4.根據權利要求3所述的風冷熱泵機組，其特徵在於，所述風冷熱泵機組中用作冷凝器的是風側換熱器(5)，其中，所述風側換熱器(5)的入口通過所述四通閥(4)的另兩個埠與所述壓縮機(I)的排氣口連通，所述風側換熱器(5)的出口與所述板式換熱器(2)的冷媒側入口(24)連通。
5.根據權利要求4所述的風冷熱泵機組，其特徵在於，在所述風側換熱器(5)的出口與所述板式換熱器(2)的冷媒入口之間的冷媒管路上， 沿著冷媒從所述風側換熱器(5)流向所述板式換熱器(2)的方向，依次連接有乾燥過濾器 ⑶、電子膨脹閥(9)、壓力儲液罐(7)。
6.一種板式換熱器的防凍方法，用於前述權利要求1-5中任一項所述的風冷熱泵機組，其特徵在於，所述防凍方法包括壓力防凍步驟利用如前述權利要求1-5中所設置的壓力傳感器，檢測所述板式換熱器的冷媒蒸發壓力；以及將檢測到的所述冷媒蒸發壓力與所述壓力設定值比較，當小於所述壓力設定值時則使所述風冷熱泵機組停機，否則保持所述風冷熱泵機組運行。
7.根據權利要求6所述的防凍方法，其特徵在於，如果所檢測到的冷媒蒸發壓力小於所述壓力設定值，則在延遲10秒後才使所述風冷熱泵機組停機，並累計連續停機次數和連續停機時間；以及如果所述累計連續停機次數大於3次並且累計連續停機時間大於30分鐘，則使所述風冷熱泵機組一直保持停機，否則使所述風冷熱泵機組重新開機。
8.根據權利要求6或7所述的防凍方法，其特徵在於，還包括檢測所述板式換熱器的水側出水溫度；以及將檢測到的所述水側出水溫度與所述溫度設定值比較，當小於所述溫度設定值時才繼續進行所述壓力防凍步驟。
全文摘要
本發明提供一種風冷熱泵機組，包括壓縮機、與從壓縮機吸氣口引出的第一冷媒管路(13)連通的用作蒸發器的板式換熱器，用以感測板式換熱器的冷媒蒸發壓力的壓力傳感器(6)，連接在第一冷媒管路上；控制器，具有在壓力傳感器的感測值小於壓力設定值時輸出使風冷熱泵機組停機的信號的模塊。還提供一種板式換熱器的防凍方法，用於風冷熱泵機組，包括壓力防凍步驟利用本發明前述所設置的壓力傳感器，檢測板式換熱器的冷媒蒸發壓力；將檢測到的冷媒蒸發壓力與壓力設定值比較，當小於壓力設定值時則使風冷熱泵機組停機，否則保持風冷熱泵機組運行。本發明可有效防止板式換熱器中與冷媒進行熱交換的水結冰導致板式換熱器被凍裂。
文檔編號F25B49/02GK102538300SQ201210032930
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月14日 優先權日2012年2月14日
發明者國德防, 王鐵偉, 董俊傑, 趙雷 申請人:海爾集團公司, 青島海爾空調電子有限公司