一种超宽环温空气源热泵系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种超宽环温空气源热泵系统，涉及空气源热泵机组技术领域，包括制冷循环系统和制热循环系统，制冷循环系统包括与压缩机排气口连接的四通换向阀D端口，四通换向阀C端口依次连通翅片式换热器、过滤器一、制冷剂自平衡器和桥式单向阀组的第一端，桥式单向阀组的第四端依次连通回热节能器、经济器、过滤器二、主路电子膨胀阀和桥式单向阀组的第二端，之后通过桥式单向阀组的第三端、壳管式换热器连通四通换向阀E端口，之后通过四通换向阀S端口依次连通回热节能器、气液分离器和压缩机吸气口形成循环回路。该系统可实现超低环温下高出水温制热，高环温下低出水温制冷，且系统为单机单级压缩制冷剂系统，造价低，符合材料节约。

【技术实现步骤摘要】
一种超宽环温空气源热泵系统及控制方法
本专利技术涉及空气源热泵机组
，尤其是涉及一种超宽环温空气源热泵系统及控制方法。
技术介绍
现有空气源热泵冷(热)水机组系统，多为单机单级压缩制冷剂系统，虽然冷/热可以兼供，但受限于使用地区环境温度条件；在环境温度条件偏高或偏低时，机组能力衰减较大，能效低，系统存在压缩机回气量不足，排气温度高、压缩比过大，压缩机回气带液、回油效果差等问题，导致机组不能正常工作。特别是在低环境温度-25℃以下制热时，机组甚至不能工作，适用地域范围上受到明显限制。有些空气源热泵系统，在系统、结构设计上偏重于制热，虽然满足了在较低环温下(-30℃)的制热应用，但牺牲了很大的制冷能力，甚至不能制冷运行。空气源热泵热水机组系统，只提供热水，可应用于冬季供热，但不能提供供冷服务，无法满足冷/热皆需的使用领域，且适用地域范围同样受限。还有双机双级压缩制冷剂系统和复叠式制冷剂系统，虽然可以满足低环温运行，但成本很高，材料节约性差。基于以上情况，专利技术了一种超宽环温单机单级补气增焓压缩空气源热泵系统及控制方法，可以实现52℃高环境温度下制冷运行，-35℃超低环境温度下制热运行，并确保系统能在宽环温区内自动调节，高效、稳定运行。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种超宽环温空气源热泵系统及控制方法，可实现超低环温下高出水温制热，高环温下低出水温制冷，且系统为单机单级压缩制冷剂系统，造价低，符合材料节约。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种超宽环温空气源热泵系统，包括制冷循环系统和制热循环系统，所述制冷循环系统包括与压缩机排气口连接的四通换向阀D端口，四通换向阀C端口依次连通翅片式换热器、过滤器一、制冷剂自平衡器和桥式单向阀组的第一端，所述桥式单向阀组的第四端依次连通回热节能器、经济器、过滤器二、主路电子膨胀阀和桥式单向阀组的第二端，之后通过桥式单向阀组的第三端、壳管式换热器连通四通换向阀E端口，之后通过四通换向阀S端口依次连通回热节能器、气液分离器和压缩机吸气口形成循环回路；所述制热循环系统包括与压缩机排气口连通的四通换向阀D端口，四通换向阀E端口依次连接壳管式换热器、桥式单向阀的第三端口，之后从桥式单向阀的第四端口依次连通回热节能器、经济器、过滤器二、主路电子膨胀阀以及桥式单向阀的第二端口，从桥式单向阀的第一端口连通制冷剂自平衡器、过滤器一、翅片式换热器和四通换向阀C端口，之后通过四通换向阀S端口依次连通回热节能器、气液分离器和压缩机吸气口形成循环回路。进一步的，所述制冷剂自平衡器包括容腔，所述容腔内填充制冷剂，容腔的顶端设置与之连通的平衡管，容腔中部穿设流通管，所述流通管的两端分别连接过滤器一和桥式单向阀组的第一端，所述平衡管连接在主路电子膨胀阀进口和过滤器二出口处。进一步的，所述回热节能器包括钢制外壳和换热盘管，所述换热盘管和钢制外壳之间形成容腔，所述四通换向阀S端口和气液分离器分别连接容腔进口端和出口端，所述桥式单向阀组的第四端口和经济器分别连接换热盘管进口端和出口端。进一步的，所述压缩机内设置曲轴加热器。进一步的，该系统还包括连接在回热节能器和经济器之间的电磁阀，电磁阀依次串联辅路电子膨胀阀、经济器最终连接压缩机补气口。进一步的，所述辅路电子膨胀阀在排气温度＞起调点时开启，排气温度＜起调点-辅路回差值时关闭；所述制热循环系统运行时，辅路电子膨胀阀开启后，以Δ作为排气温度控制目标值进行调节，Tx值为3.5，Δ＞起调点时开启，Δ＜起调点-辅路回差时关闭；所述制冷循环系统运行时，辅路电子膨胀阀开启后，以Δ1作为排气温度控制目标值进行调节，Tx1值为12，Δ1＞起调点时开启，Δ1＜起调点-辅路回差时关闭。所述T环温就是实时环境温度，所述T出水就是实时的空调出水温度，所述起调点为初始排气温度值，设定为85℃，所述辅路回差设定为15℃。一种超宽环温空气源热泵系统的控制方法，根据系统的吸气过热度目标值调节所述主路电子膨胀阀的开度。进一步的，还包括以下步骤：当检测的过热度＞设定值+回差时，将所述主路电子膨胀阀的开度开大；当检测的过热度＜设定值-回差时，将所述主路电子膨胀阀的开度关小；当设定值-回差≤过热度≤设定值+回差时，所述电子膨胀阀的开度开度不变。制冷循环系统运行时过热度＝压机吸气温度-蒸发温度，制热循环系统运行时过热度＝压机吸气温度-计算翅片温度，所述设定值和回差均是系统设定的值。进一步的，所述控制方法中还有除霜方法，在所述除霜方法中增加另外的判断条件，当具备以下三个条件时，控制单元控制空气源热泵机组也会进入自动除霜模式：条件1)：达到计霜计时条件后稳定运行20min，记录D值；条件2)：满足除霜时间间隔后记录D2值；条件3)：能力衰减率D2值/D值小于0.6。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术公开一种超宽环温空气源热泵系统，可实现超低环温下高出水温制热，即超低环境温度下-35℃时，出水温度达55℃；高环温下低出水温制冷，即环境温度下52℃时，出水温度达5℃，且系统为单机单级压缩制冷剂系统，造价低，符合材料节约。2、本专利技术系统中增加制冷剂自平衡器，不论是在制热模式还是制冷模式下，随着系统工况的变化，都会引起制冷剂自平衡器容腔内外压差的变化，从而使制冷剂不断地进出平衡器，自动调节系统运行时所需制冷剂流量，避免工况变化时，过多的制冷剂储存在蒸发器、冷凝器等系统部件或管路中，始终保持系统运行的制冷剂循环流量处于动态调节、平衡之中，保证系统在不同工况下的高效稳定运行。3、系统增加回热节能器，加大膨胀阀前制冷剂液体的过冷度和压缩机吸入的制冷剂气体的过热度，提高系统的换热能力和能效，同时避免液态制冷剂进入到压缩机，保护压缩机的安全高效运行。4、采用曲轴加热器对压缩机润滑油池进行加热，压缩机停机状态时对润滑油预热，避免压缩机再启动时因润滑不良而损坏；室外环境温度/蒸发温度越低，压缩机湿压缩和润滑不良的情况越容易发生、越严重，因此在低环境温度下，无论压缩机是否运行，根据预设环境温度/蒸发温度条件，曲轴加热器自行开启，保证润滑油的润滑性能和压缩机的润滑效果，避免压缩机损坏。同时，曲轴加热器与回热节能器、气液分离器共同作用，提高系统的制热能力和能效，完全避免压缩机产生湿压缩的可能，保证系统在低环境温度下安全、稳定、高效运行。5、本申请中还设置有辅路电子控制阀，当达到开启点时，电磁阀和辅路电子膨胀阀打开，从主路引出的制冷剂，经过经济器换热后进入压缩机的增焓补气口，能控制喷入压缩机补气口的制冷剂量，实现压缩机的排气温度始终在合理的运行范围内，提高制冷/制热量，提高能效比。6、本申请的除霜控制，自动判断进入和退出融霜运行，达到有霜则除、无霜不除、多霜多除、少霜少除；同时自动调节融霜周期，提高系统融霜运行能效。附图说明图1为本专利技术超宽环温空气源热泵系统的结构示意图；...

【技术保护点】
1.一种超宽环温空气源热泵系统，其特征在于：包括制冷循环系统和制热循环系统，所述制冷循环系统包括与压缩机排气口连接的四通换向阀D端口，四通换向阀C端口依次连通翅片式换热器、过滤器一、制冷剂自平衡器和桥式单向阀组的第一端，所述桥式单向阀组的第四端依次连通回热节能器、经济器、过滤器二、主路电子膨胀阀和桥式单向阀组的第二端，之后通过桥式单向阀组的第三端、壳管式换热器连通四通换向阀E端口，之后通过四通换向阀S端口依次连通回热节能器、气液分离器和压缩机吸气口形成循环回路；/n所述制热循环系统包括与压缩机排气口连通的四通换向阀D端口，四通换向阀E端口依次连接壳管式换热器、桥式单向阀的第三端口，之后从桥式单向阀的第四端口依次连通回热节能器、经济器、过滤器二、主路电子膨胀阀以及桥式单向阀的第二端口，从桥式单向阀的第一端口连通制冷剂自平衡器、过滤器一、翅片式换热器和四通换向阀C端口，之后通过四通换向阀S端口依次连通回热节能器、气液分离器和压缩机吸气口形成循环回路。/n

【技术特征摘要】
1.一种超宽环温空气源热泵系统，其特征在于：包括制冷循环系统和制热循环系统，所述制冷循环系统包括与压缩机排气口连接的四通换向阀D端口，四通换向阀C端口依次连通翅片式换热器、过滤器一、制冷剂自平衡器和桥式单向阀组的第一端，所述桥式单向阀组的第四端依次连通回热节能器、经济器、过滤器二、主路电子膨胀阀和桥式单向阀组的第二端，之后通过桥式单向阀组的第三端、壳管式换热器连通四通换向阀E端口，之后通过四通换向阀S端口依次连通回热节能器、气液分离器和压缩机吸气口形成循环回路；
所述制热循环系统包括与压缩机排气口连通的四通换向阀D端口，四通换向阀E端口依次连接壳管式换热器、桥式单向阀的第三端口，之后从桥式单向阀的第四端口依次连通回热节能器、经济器、过滤器二、主路电子膨胀阀以及桥式单向阀的第二端口，从桥式单向阀的第一端口连通制冷剂自平衡器、过滤器一、翅片式换热器和四通换向阀C端口，之后通过四通换向阀S端口依次连通回热节能器、气液分离器和压缩机吸气口形成循环回路。


2.根据权利要求1所述的一种超宽环温空气源热泵系统，其特征在于：所述制冷剂自平衡器包括容腔，所述容腔内填充制冷剂，容腔的顶端设置与之连通的平衡管，容腔中部穿设流通管，所述流通管的两端分别连接过滤器一和桥式单向阀组的第一端，所述平衡管连接在主路电子膨胀阀进口和过滤器二出口处。


3.根据权利要求1所述的一种超宽环温空气源热泵系统，其特征在于：所述回热节能器包括钢制外壳和换热盘管，所述换热盘管和钢制外壳之间形成容腔，所述四通换向阀S端口和气液分离器分别连接容腔进口端和出口端，所述桥式单向阀组的第四端口和经济器分别连接换热盘管进口端和出口端。


4.根据权利要求1所述的一种超宽环温空气源热泵系统，其特征在于：所述压缩机内设置曲轴加热器。


5.根据权利要求1所述的一种超宽环温空气源热泵系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩彦斌，王致会，陈蕊，刘中义，
申请(专利权)人：青岛奥利凯中央空调有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37