CN101806519B

CN101806519B - 具有防霜功能的宽温高效空气源热泵机组及其运行方法

Info

Publication number: CN101806519B
Application number: CN2010101501536A
Authority: CN
Inventors: 江辉民; 倪龙; 刘隆川; 曹琳; 许明松; 黄荣填; 陈锐群; 黄叙加
Original assignee: GUANGDONG JIRONG AIR-CONDITIONER Co Ltd
Current assignee: GUANGDONG JIRONG AIR-CONDITIONER Co Ltd
Priority date: 2010-04-19
Filing date: 2010-04-19
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2030-04-19
Also published as: CN101806519A

Abstract

本发明涉及一种空气源热泵机组及其运行方法，压缩机通过第一启闭阀、四通换向阀连通室内换热器；室内换热器通过第一单向阀与双向储液器连接，一路通过防霜盘管、第三节流阀、室外换热器、四通换向阀、双向储液器、第二启闭阀与压缩机连接；另一路通过电磁阀、第二节流阀、第二启闭阀与压缩机连接；第一单向阀并联连接第一节流阀；第三节流阀并联连接第二单向阀；压缩机通过第一启闭阀、四通换向阀连通室外换热器；室外换热器通过第二单向阀通过防霜盘管与双向储液器连接，通过第一节流阀、室内换热器、四通换向阀、双向储液器、第二启闭阀与压缩机连接。具有较强的温度适应范围、能够延缓结霜、全年高效可靠运行的优点。

Description

具有防霜功能的宽温高效空气源热泵机组及其运行方法

技术领域

本发明涉及一种空气源热泵机组及其运行方法。

背景技术

现阶段空气源热泵的运行效果还不理想，其原因主要是空气源热泵的低温适应性差，另一个原因是空气源热泵的结霜和除霜。

从蒸汽压缩式制冷的原理看，空气源热泵应用于寒冷地区时，随着室外环境温度的降低，机组压缩比升高，容积效率降低，制冷剂质量流量下降，供热量急剧减少，压缩机排汽温度过高使机组无法正常运行或运行可靠性降低；加上出风温度降低，特别是融霜时室内温度降低，严重影响了室内环境的舒适性。

室外换热器的结霜、除霜导致空气源热泵机组运行的稳定性和可靠性变差。结霜对空气源热泵机组的运行产生的负面影响主要表现在两个方面：一方面是霜层的形成增加了导热热阻，降低了换热器的传热系数；另一方面是霜层的存在加大了空气流过翅片管蒸发器的阻力，降低了空气流量。随着霜层的增厚，将出现蒸发温度下降、制热量下降、风机性能衰减，电流加大等现象，使空气源热泵机组不能正常工作。

可以说，空气源热泵的低温适应性差，结、除霜问题是制约其高效运行的瓶颈。如何提高空气源热泵在低温下的制冷剂流量，降低排气温度；在高湿环境下，延缓室外换热器结霜是关系到空气源热泵更广泛、更高效运行的关键问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种具有较强的温度适应范围、能够延缓结霜、全年高效可靠运行的具有防霜功能的宽温高效空气源热泵机组及其运行方法。

本发明的目的是这样实现的：具有压缩机、室内换热器和室外换热器，压缩机的排气口依次通过第一启闭阀、四通换向阀的第一阀门、四通换向阀的第二阀门连通室内换热器后；室内换热器通过第一单向阀与双向储液器连接，从双向储液器分出二路；其中的一路依次通过防霜盘管、第三节流阀、室外换热器、四通换向阀的第三阀门、四通换向阀的第四阀门、双向储液器、第二启闭阀与压缩机的吸气口连接；其中的另一路依次通过电磁阀、第二节流阀、第二启闭阀与压缩机的吸气口连接；第一单向阀并联连接有与第一单向阀方向逆向的第一节流阀；第三节流阀并联连接与有第三节流阀方向逆向的第二单向阀；压缩机的排气口依次通过第一启闭阀、四通换向阀的第一阀门、四通换向阀的第三阀门连通室外换热器后；室外换热器通过第二单向阀通过防霜盘管与双向储液器连接，然后，由双向储液器依次通过第一节流阀、室内换热器、四通换向阀的第二阀门、四通换向阀的第四阀门、双向储液器、第二启闭阀与压缩机的吸气口连接。

本发明，其运行方法：a、防霜运行方法：由压缩机出来的高压制冷剂蒸汽，经过第一启闭阀和四通换向阀的第一阀门、四通换向阀的第二阀门进入室内换热器放热，向室内供热，然后通过第一单向阀进入双向储液器，从双向储液器出来的制冷剂液体进入防霜盘管，提高室外空气温度，降低相对湿度，延缓结霜，然后进入第三节流阀，节流成低温低压的制冷剂气液混合物，进入室外换热器，吸热汽化后进入四通换向阀的第三阀门，经由四通换向阀的第四阀门，然后进入双向储液器，进一步汽化后通过第二启闭阀进入压缩机压缩，完成一个防霜循环，此时，电磁阀关闭；b、低温运行方法：由压缩机出来的高压制冷剂蒸汽，经过第一启闭阀和四通换向阀的第一阀门、四通换向阀的第二阀门进入室内换热器放热，向室内供热，然后通过第一单向阀进入双向储液器，从双向储液器出来的制冷剂液体分两路：其中的一路进入防霜盘管，然后进入第三节流阀，节流成低温低压的制冷剂气液混合物，进入室外换热器，吸热汽化后进入四通换向阀的第三阀门，经由四通换向阀的第四阀门，然后进入双向储液器，进一步汽化后从双向储液器出来后与另一股制冷剂混合后，通过第二启闭阀进入压缩机压缩，完成一个低温运行循环；其中的另一路通过电磁阀进入第二节流阀节流，节流成气液混合物，与从双向储液器出来的制冷剂混合，然后通过第二启闭阀进入压缩机；c、除霜运行方法：由压缩机出来的高压制冷剂蒸汽，经过第一启闭阀和四通换向阀的第一阀门、四通换向阀的第三阀门进入室外换热器放热，对室外换热器进行除霜，然后通过第二单向阀进入防霜盘管，从防霜盘管出来的制冷剂液体进入双向储液器进一步冷却，然后进入第一节流阀，节流成低温低压的制冷剂气液混合物，进入室内换热器，制冷剂吸热汽化后进入四通换向阀的第二阀门，经由四通换向阀的第四阀门，然后进入双向储液器，进一步汽化后从双向储液器出来后，通过第二启闭阀进入压缩机压缩，完成一个除霜循环，此时，电磁阀关闭；d、制冷运行方法：由压缩机出来的高压制冷剂蒸汽，经过第一启闭阀和四通换向阀的第一阀门、四通换向阀的第三阀门进入室外换热器放热，对制冷剂进行冷却，然后通过第二单向阀进入防霜盘管进行过冷冷却，从防霜盘管出来的制冷剂液体进入双向储液器进一步过冷冷却，然后进入第一节流阀，节流成低温低压的制冷剂气液混合物，进入室内换热器，对室内进行制冷，制冷剂吸热汽化后进入四通换向阀的第二阀门，经由四通换向阀的第四阀门，然后进入双向储液器，进一步汽化后从双向储液器出来后，通过第二启闭阀进入压缩机压缩，完成一个制冷循环，此时，电磁阀关闭。

本发明，具有以下积极效果：1)、通过液体喷射技术，提高该机组在低温下的制冷剂流量，从而增强空气源热泵的低温适应性；2)、设置防霜盘管，在室外空气温度-6～5℃之间，相对湿度在65％以上的气象条件下，启动防霜循环，提高室外空气温度，降低相对湿度，延缓结霜；3)、采用双向储液器，从而使储液器和气液分离器合二为一，不仅简化了循环***流程，而且能够实现节流前过冷、吸气过热，进一步提高机组的效率，保证机组的安全运行；4)、该具有防霜功能的宽温高效空气源热泵机组适用性广，采用随处可得的空气作为低位热源，适应我国人口众多、建筑密度、体量大等特点；5)、全年高效运行，区域适应性强，该具有防霜功能的宽温高效空气源热泵机组可以在较低室外空气温度下如-15℃正常运行，并获得较高的性能系数，从而将空气源热泵的适用范围从传统的长江、黄河流域拓展到沈阳以南，具有很强的跨区域适应性。

本发明，由于通过液体喷射技术增强空气源热泵的低温适应性；设置防霜盘管，延缓结霜；采用双向储液器，简化循环***流程，进一步提高机组的效率，保证机组的安全运行；通过这些技术措施，使得发明的空气源热泵机组具有较强的温度适应范围、能够延缓结霜、全年高效可靠的运行；因而，本发明，具有较强的温度适应范围、能够延缓结霜、全年高效可靠运行的优点。

下面实施例结合附图说明对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的结构原理示意图。

图中，1、压缩机；21、四通换向阀的第一阀门；22、四通换向阀的第二阀门；23、四通换向阀的第三阀门；24、四通换向阀的第四阀门；3、室内换热器；4、双向储液器；5、防霜盘管；6、室外换热器；7、第一启闭阀；8、第一单向阀；9、第一节流阀；10、第二启闭阀；11、第二节流阀；12、电磁阀；13、第三节流阀；14、第二单向阀。

具体实施方式

参照图1，本实施例具有压缩机1、室内换热器3和室外换热器6，压缩机1的排气口依次通过第一启闭阀7、四通换向阀的第一阀门21、四通换向阀的第二阀门22连通室内换热器3后；室内换热器通过第一单向阀8与双向储液器4连接，从双向储液器分出二路；其中的一路依次通过防霜盘管5、第三节流阀13、室外换热器6、四通换向阀的第三阀门23、四通换向阀的第四阀门24、双向储液器、第二启闭阀10与压缩机1的吸气口连接；其中的另一路依次通过电磁阀12、第二节流阀11、第二启闭阀10与压缩机1的吸气口连接；第一单向阀8并联连接有与第一单向阀方向逆向的第一节流阀9；第三节流阀13并联连接与有第三节流阀方向逆向的第二单向阀14；压缩机1的排气口依次通过第一启闭阀7、四通换向阀的第一阀门21、四通换向阀的第三阀门23连通室外换热器6后；室外换热器通过第二单向阀14通过防霜盘管5与双向储液器4连接，然后，由双向储液器依次通过第一节流阀9、室内换热器3、四通换向阀的第二阀门22、四通换向阀的第四阀门24、双向储液器、第二启闭阀10与压缩机1的吸气口连接。

具有防霜功能的宽温高效空气源热泵机组的运行方法：a、防霜运行模式：在室外空气温度-6～5℃之间，相对湿度在65％以上的气象条件下，启动防霜循环，此时由压缩机1出来的高压制冷剂蒸汽，经过第一启闭阀7和四通换向阀的第一阀门21、四通换向阀的第二阀门22进入室内换热器3放热，向室内供热，然后通过第一单向阀8进入双向储液器4，从双向储液器出来的制冷剂液体进入防霜盘管5，提高室外空气温度，降低相对湿度，延缓结霜，然后进入第三节流阀13，节流成低温低压的制冷剂气液混合物，进入室外换热器6，吸热汽化后进入四通换向阀的第三阀门23，经由四通换向阀的第四阀门24，然后进入双向储液器，进一步汽化后通过第二启闭阀10进入压缩机压缩，完成一个防霜循环，此时，电磁阀12关闭；b、低温运行模式：在室外空气温度较低时，启动低温循环，此时由压缩机1出来的高压制冷剂蒸汽，经过第一启闭阀7和四通换向阀的第一阀门21、四通换向阀的第二阀门22进入室内换热器3放热，向室内供热，然后通过第一单向阀8进入双向储液器4，从双向储液器出来的制冷剂液体分两路：其中的一路进入防霜盘管5，然后进入第三节流阀13，节流成低温低压的制冷剂气液混合物，进入室外换热器6，吸热汽化后进入四通换向阀的第三阀门23，经由四通换向阀的第四阀门24，然后进入双向储液器，进一步汽化后从双向储液器出来后与另一股制冷剂混合后，通过第二启闭阀10进入压缩机1压缩，完成一个低温运行循环；其中的另一路通过电磁阀12进入第二节流阀11节流，节流成气液混合物，与从双向储液器4出来的制冷剂混合，然后通过第二启闭阀10进入压缩机，提高低温下压缩机的制冷剂流量，从而降低排气温度；c、除霜运行模式：当***运行出现结霜时，启动除霜循环，此时由压缩机1出来的高压制冷剂蒸汽，经过第一启闭阀7和四通换向阀的第一阀门21、四通换向阀的第三阀门23进入室外换热器6放热，对室外换热器6进行除霜，然后通过第二单向阀14进入防霜盘管5，从防霜盘管出来的制冷剂液体进入双向储液器4进一步冷却，然后进入第一节流阀9，节流成低温低压的制冷剂气液混合物，进入室内换热器3，同时为了避免室内送冷风，此时可以关闭室内送风机，制冷剂吸热汽化后进入四通换向阀的第二阀门22，经由四通换向阀的第四阀门24，然后进入双向储液器，进一步汽化后从双向储液器出来后，通过第二启闭阀10进入压缩机压缩，完成一个除霜循环，此时，电磁阀12关闭；d、制冷运行模式：在夏季室外空气温度较高时，室内需要制冷，这时启动制冷循环，由压缩机1出来的高压制冷剂蒸汽，经过第一启闭阀7和四通换向阀的第一阀门21、四通换向阀的第三阀门23进入室外换热器6放热，对制冷剂进行冷却，然后通过第二单向阀14进入防霜盘管5进行过冷冷却，从防霜盘管出来的制冷剂液体进入双向储液器4进一步过冷冷却，进而提高***的制冷效率，然后进入第一节流阀9，节流成低温低压的制冷剂气液混合物，进入室内换热器3，对室内进行制冷，制冷剂吸热汽化后进入四通换向阀的第二阀门22，经由四通换向阀的第四阀门24，然后进入双向储液器，进一步汽化后从双向储液器出来后，通过第二启闭阀10进入压缩机压缩，完成一个制冷循环，此时，电磁阀12关闭。

Claims

1.一种具有防霜功能的宽温高效空气源热泵机组的运行方法，具有压缩机（1）、室内换热器（3）和室外换热器（6），其特征在于：

所述压缩机（1）的排气口依次通过第一启闭阀（7）、四通换向阀的第一阀门（21）、四通换向阀的第二阀门（22）连通室内换热器（3）后；室内换热器通过第一单向阀（8）与双向储液器（4）连接，从双向储液器分出二路；其中的一路依次通过防霜盘管（5）、第三节流阀（13）、室外换热器（6）、四通换向阀的第三阀门（23）、四通换向阀的第四阀门（24）、双向储液器、第二启闭阀（10）与压缩机（1）的吸气口连接；其中的另一路依次通过电磁阀（12）、第二节流阀（11）、第二启闭阀（10）与压缩机（1）的吸气口连接；

所述第一单向阀（8）并联连接有与第一单向阀方向逆向的第一节流阀（9）；所述第三节流阀（13）并联连接与有第三节流阀方向逆向的第二单向阀（14）；所述压缩机（1）的排气口依次通过第一启闭阀（7）、四通换向阀的第一阀门（21）、四通换向阀的第三阀门（23）连通室外换热器（6）后；室外换热器通过第二单向阀（14）通过防霜盘管（5）与双向储液器（4）连接，然后，由双向储液器依次通过第一节流阀（9）、室内换热器（3）、四通换向阀的第二阀门（22）、四通换向阀的第四阀门（24）、双向储液器、第二启闭阀（10）与压缩机（1）的吸气口连接；

a、防霜运行方法：由压缩机（1）出来的高压制冷剂蒸汽，经过第一启闭阀（7）和四通换向阀的第一阀门（21）、四通换向阀的第二阀门（22）进入室内换热器（3）放热，向室内供热，然后通过第一单向阀（8）进入双向储液器（4），从双向储液器出来的制冷剂液体进入防霜盘管（5），提高室外空气温度，降低相对湿度，延缓结霜，然后进入第三节流阀（13），节流成低温低压的制冷剂气液混合物，进入室外换热器（6），吸热汽化后进入四通换向阀的第三阀门（23），经由四通换向阀的第四阀门（24），然后进入双向储液器，进一步汽化后通过第二启闭阀（10）进入压缩机压缩，完成一个防霜循环，此时，电磁阀（12）关闭；

b、低温运行方法：由压缩机（1）出来的高压制冷剂蒸汽，经过第一启闭阀（7）和四通换向阀的第一阀门（21）、四通换向阀的第二阀门（22）进入室内换热器（3）放热，向室内供热，然后通过第一单向阀（8）进入双向储液器（4），从双向储液器出来的制冷剂液体分两路：其中的一路进入防霜盘管（5），然后进入第三节流阀（13），节流成低温低压的制冷剂气液混合物，进入室外换热器（6），吸热汽化后进入四通换向阀的第三阀门（23），经由四通换向阀的第四阀门（24），然后进入双向储液器，进一步汽化后从双向储液器出来后与另一股制冷剂混合后，通过第二启闭阀（10）进入压缩机压缩，完成一个低温运行循环；其中的另一路通过电磁阀（12）进入第二节流阀（11）节流，节流成气液混合物，与从双向储液器出来的制冷剂混合，然后通过第二启闭阀（10）进入压缩机；

c、除霜运行方法：由压缩机（1）出来的高压制冷剂蒸汽，经过第一启闭阀（7）和四通换向阀的第一阀门（21）、四通换向阀的第三阀门（23）进入室外换热器（6）放热，对室外换热器进行除霜，然后通过第二单向阀（14）进入防霜盘管（5），从防霜盘管出来的制冷剂液体进入双向储液器（4）进一步冷却，然后进入第一节流阀（9），节流成低温低压的制冷剂气液混合物，进入室内换热器（3），制冷剂吸热汽化后进入四通换向阀的第二阀门（22），经由四通换向阀的第四阀门（24），然后进入双向储液器，进一步汽化后从双向储液器出来后，通过第二启闭阀（10）进入压缩机压缩，完成一个除霜循环，此时，电磁阀（12）关闭；

d、制冷运行方法：由压缩机（1）出来的高压制冷剂蒸汽，经过第一启闭阀（7）和四通换向阀的第一阀门（21）、四通换向阀的第三阀门（23）进入室外换热器（6）放热，对制冷剂进行冷却，然后通过第二单向阀（14）进入防霜盘管（5）进行过冷冷却，从防霜盘管（5）出来的制冷剂液体进入双向储液器（4）进一步过冷冷却，然后进入第一节流阀（9），节流成低温低压的制冷剂气液混合物，进入室内换热器（3），对室内进行制冷，制冷剂吸热汽化后进入四通换向阀的第二阀门（22），经由四通换向阀的第四阀门（24），然后进入双向储液器，进一步汽化后从双向储液器出来后，通过第二启闭阀（10）进入压缩机压缩，完成一个制冷循环，此时，电磁阀（12）关闭。