CN104482651B - 一种空气源热泵热水机组及其除霜控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种高效除霜的空气源热泵热水机组及其除霜控制方法，该空气源热泵热水机组包括压缩机、冷凝器、膨胀节流装置、蒸发器、气液分离器以及控制器，压缩机的排气口通过第一电磁阀与冷凝器的入口相连，冷凝器的出口依次通过干燥过滤器、第二电磁阀、单向阀、膨胀节流装置与蒸发器的入口相连，压缩机的入口通过气液分离器与蒸发器的出口相连，压缩机的出口与膨胀节流装置的入口通过旁通电磁阀相连，膨胀节流装置的入口通过第三电磁阀、孔板与膨胀节流装置的出口相连。本发明的空气源热泵热水机组适用地区范围广、除霜效率高，能够解决现有技术除霜过程中所带来难解的问题，使机组能够长期安全高效稳定的运行。

Description

一种空气源热泵热水机组及其除霜控制方法

技术领域

本发明涉及空调机组制热技术领域，尤其是涉及一种高效除霜的空气源热泵热水机组及其除霜控制方法。

背景技术

热泵节能技术作为国家重点节能技术推广项目，在我国已得到了广泛的推广，近年来空气源热泵热水机组由于节能、安全等特点在我国有着越来越广泛的应用。

然而，空气源热泵在我国北方市场的推广受到了极大的限制，主要原因是受到气候条件的制约。当外界气温度过低时，空气源热泵热水机组蒸发器的表面便会结霜，降低换热效果，导致制热量减小，甚至机组无法正常启动。目前，常见的除霜方式有翅片电加热除霜、热水喷淋除霜、热气除霜和四通阀除霜，具体如下：1、翅片电加热除霜耗电量大并不节能，部分能量会散失到空气中，而且容易在环境温度较低时出现化霜困难的现象；2、热水喷淋除霜对水资源的浪费大，而且淋水后如果不能及时把余水除净，反而会在下一除霜过程中加快结霜的速度；3、热气除霜如果工质没有进行蒸发，便形不成气体，就会影响压缩机的吸气，如果吸气不好，压缩机的回油也比较困难，回油不良很可能烧坏压缩机；4、四通阀除霜***在逆循环除霜阶段，非但不能向室内提供热量，反而会从室内吸收热量，影响了制热运行效率，导致水温降低，并且四通阀频繁换向会影响其可靠性及寿命。

发明内容

本发明的目的是提出一种高效除霜的空气源热泵热水机组及其除霜控制方法，它具有换热效率高、除霜速度快、节能以及***安全可靠的优点。

本发明的空气源热泵热水机组包括压缩机、冷凝器、膨胀节流装置、蒸发器、气液分离器以及控制各个部件工作的控制器，关键在于所述压缩机的排气口通过第一电磁阀与所述冷凝器的入口相连，所述冷凝器的出口依次通过干燥过滤器、第二电磁阀、单向阀、膨胀节流装置与所述蒸发器的入口相连，所述压缩机的入口通过气液分离器与所述蒸发器的出口相连，所述压缩机的出口与所述膨胀节流装置的入口通过旁通电磁阀相连，所述膨胀节流装置的入口通过第三电磁阀、孔板与膨胀节流装置的出口相连。

进一步地，为方便控制，所述控制器包括CPU和数据采集模块，所述压缩机的出口设有与该控制器相连的第一压力传感器，所述压缩机的入口设有与该控制器相连的第二压力传感器和温度传感器。

该空气源热泵热水机组的工作原理如下：

蒸发器中的液态制冷剂吸收外气中的热量，蒸发为气态制冷剂，经过气液分离器进行气液分离后，由压缩机的吸气口吸入内部而变成高温高压气体，然后通过第一电磁阀进入冷凝器中，被来自用户端的冷水冷却为高压的液态制冷剂，其中被带走的热量被传递给水，用户端的出水便变为热水，继而液态制冷剂经过干燥过滤器、第二电磁阀、单向阀进入膨胀节流装置变为低压液态制冷剂回到蒸发器中，从而周而复始地循环制热。

该空气源热泵热水机组的除霜控制方法包括如下步骤：当控制器通过第二压力传感器检测到压缩机入口的压力低于低压阈值时，控制器打开旁通电磁阀、第三电磁阀，关闭第一电磁阀、第二电磁阀，使得压缩机排出的高温高压气体经过旁通电磁阀后，同时进入膨胀节流装置、第三电磁阀和孔板，利用压缩机排出的高温制冷剂将蒸发器表面的霜融化去除，然后通过气液分离器使制冷剂气液分离，气态制冷剂由该压缩机的吸气口吸入；当控制器通过第二压力传感器检测到压缩机入口的压力达到低压阈值时，便会打开第一电磁阀、第二电磁阀，关闭旁通电磁阀、第三电磁阀，除霜过程完成。

进一步地，在除霜过程中，如果控制器通过第一压力传感器检测到压缩机出口的压力高于高压阈值时，便会打开第一电磁阀，若检测到高压到达高压阈值时便会关闭第一电磁阀；当控制器通过第二压力传感器检测到压缩机入口的压力低于设定值时便会打开第二电磁阀，若检测到低压到达低压阈值时便会关闭第二电磁阀，提升了机组安全稳定的运转性能。

上述旁通电磁阀、第三电磁阀和孔板的设置可实现高效除霜，解决了目前各种除霜方法所带来的缺陷。

所述冷凝器为空气源热泵热水机专用冷凝器，具有换热效率高，制造成本低的优点。

本发明的高效除霜的空气源热泵热水机组解决了在冬季运行时受气象条件的影响，可广泛适用于我国的南、北方；并且除霜功耗小、除霜时间短且能及时将水除净、供热恢复快，除霜时可维持原有的热水温度，能避免不必要的能量损失，起到了良好的节能效果，提高了机组的综合能效；而且***简单、效率高、使用寿命长且控制精准，使机组能够长期安全高效稳定的运行，具有很好的市场前景。

附图说明

图1是本发明的实施例的高效除霜的空气源热泵热水机组的工作流程示意图。

图中：1-压缩机；2-第一电磁阀；3-冷凝器；4-干燥过滤器；5-第二电磁阀；6-单向阀；7-膨胀节流装置；8-蒸发器；9-气液分离器； 10-旁通电磁阀；11-第三电磁阀；12-孔板；13-第一压力传感器；14-第二压力传感器；15-温度传感器；16-控制器。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。

实施例1：

见图1所示：本实施例的高效除霜的空气源热泵热水机组，包括压缩机1、冷凝器3、膨胀节流装置7、蒸发器8、气液分离器9以及控制各个部件工作的控制器16。

压缩机1的排气口通过第一电磁阀2与冷凝器3的入口相连，冷凝器3的出口依次通过干燥过滤器4、第二电磁阀5、单向阀6、膨胀节流装置7与蒸发器8的入口相连，压缩机1的入口通过气液分离器9与蒸发器8的出口相连，压缩机1的出口与膨胀节流装置7的入口通过旁通电磁阀10相连，膨胀节流装置7的进口通过第三电磁阀11、孔板12与膨胀节流装置7的出口相连。

控制器16包括CPU和数据采集模块，压缩机1的出口设有与控制器16相连的第一压力传感器13，压缩机1的入口设有与控制器16相连的第二压力传感器14和温度传感器15，控制器16能精准的控制压缩机1按负荷启停以及除霜过程，并设有人机界面和保护功能等。

该空气源热泵热水机组的工作原理如下：

蒸发器8中的液态制冷剂吸收外气中的热量，蒸发为气态制冷剂，经过该气液分离器9进行气液分离后，由该压缩机1的吸气口吸入内部而变成高温高压气体，然后通过第一电磁阀2进入该冷凝器3中被来自用户端的冷水冷却为高压的液态制冷剂，其中被带走的热量被传递给水，用户端的出水便变为热水，继而液态制冷剂经过干燥过滤器4、第二电磁阀5、单向阀6进入该膨胀节流装置7，变为低压液态制冷剂回到该蒸发器8中，从而周而复始地循环制热。所述控制器16根据温度传感器15检测到的温度来精准控制膨胀节流装置7的开度，控制制冷剂流量确保机组的可靠性。

该空气源热泵热水机组的除霜控制方法如下：

当该控制器16根据第二压力传感器14检测到低压低于设定值时，便会打开旁通电磁阀10、第三电磁阀11，关闭第一电磁阀2、第二电磁阀5，该压缩机1排出的高温高压气体经过旁通电磁阀10同时进入膨胀节流装置7、第三电磁阀11和孔板12节流降压混合后变为低压液态制冷剂回到该蒸发器8中，利用该压缩机1排出的高温制冷剂将该蒸发器8表面的霜融化去除，然后通过该气液分离器9使制冷剂液态与气态基本完全分离后，气态制冷剂由该压缩机1的吸气口吸入，从而延长压缩机1的使用寿命。当该控制器16根据第二压力传感器14检测到低压到达设定值时，便会打开第一电磁阀2、第二电磁阀，关闭旁通电磁阀10、第三电磁阀11，除霜过程完成。在除霜过程中，当该控制器16通过该第一压力传感器13检测到高压高于设定值时便会打开第一电磁阀2，若检测到高压到达设定值时便会关闭第一电磁阀2；当该控制器16通过该第二压力传感器14检测到低压低于设定值时便会打开第二电磁阀5，若检测到低压到达设定值时便会关闭第二电磁阀5，提升了机组安全稳定的运转性能。

Claims (4)

1.一种空气源热泵热水机组，包括压缩机、冷凝器、膨胀节流装置、蒸发器、气液分离器以及控制各个部件工作的控制器，其特征在于所述压缩机的排气口通过第一电磁阀与所述冷凝器的入口相连，所述冷凝器的出口依次通过干燥过滤器、第二电磁阀、单向阀、膨胀节流装置与所述蒸发器的入口相连，所述压缩机的入口通过气液分离器与所述蒸发器的出口相连，所述压缩机的出口与所述膨胀节流装置的入口通过旁通电磁阀相连，所述膨胀节流装置的入口通过第三电磁阀、孔板与膨胀节流装置的出口相连。

2.根据权利要求1所述的空气源热泵热水机组，其特征在于所述控制器包括CPU和数据采集模块，所述压缩机的出口设有与该控制器相连的第一压力传感器，所述压缩机的入口设有与该控制器相连的第二压力传感器和温度传感器。

3.根据权利要求1或2所述的空气源热泵热水机组的除霜控制方法，其特征在于包括如下步骤：当控制器通过第二压力传感器检测到压缩机入口的压力低于低压阈值时，控制器打开旁通电磁阀、第三电磁阀，关闭第一电磁阀、第二电磁阀，使得压缩机排出的高温高压气体经过旁通电磁阀后，同时进入膨胀节流装置、第三电磁阀和孔板，利用压缩机排出的高温制冷剂将蒸发器表面的霜融化去除，然后通过气液分离器使制冷剂气液分离，气态制冷剂由该压缩机的吸气口吸入；当控制器通过第二压力传感器检测到压缩机入口的压力达到低压阈值时，便会打开第一电磁阀、第二电磁阀，关闭旁通电磁阀、第三电磁阀，除霜过程完成。

4.根据权利要求3所述的空气源热泵热水机组的除霜控制方法，其特征在于在除霜过程中，如果控制器通过第一压力传感器检测到压缩机出口的压力高于高压阈值时，便会打开第一电磁阀，若检测到高压到达高压阈值时便会关闭第一电磁阀；当控制器通过第二压力传感器检测到压缩机入口的压力低于设定值时便会打开第二电磁阀，若检测到低压到达低压阈值时便会关闭第二电磁阀。