一种逆循环除霜空气源热泵系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种逆循环除霜空气源热泵系统及其控制方法，所述系统中，用户侧换热器的第一通道出口经膨胀阀、第一阀门以及A型分液器与室外侧换热器的第一通道进口相连通，室外侧换热器的第一通道出口经第三阀门与四通阀的d端口相连通；用户侧换热器的第一通道出口经膨胀阀、第四阀门与室外侧换热器的第一通道出口相连通，室外侧换热器的第一通道进口经B型分液器、第二阀门与四通阀的d端口相连通；其中，A型分液器的分液孔直径大小一致，B型分液器的分液孔直径按结霜速率设置。本发明专利技术提供的系统采用两类分液器，能够解决热泵系统运行中除霜热量损失大的技术问题。中除霜热量损失大的技术问题。中除霜热量损失大的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种逆循环除霜空气源热泵系统及其控制方法


[0001]本专利技术属于制冷设备
，特别涉及一种逆循环除霜空气源热泵系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]空气源热泵是一种利用高品位电能使热量从低位热源流向高位热源的装置，具有兼顾供冷供热、使用效率高、无需复杂的配置和专用机房、能够逐步减少传统采暖给大气环境带来的大量污染物排放以及保证采暖功效的同时实现节能环保的特点。
[0003]室外侧换热器结霜是空气源热泵冬季工况不容忽视的运行问题，空气源热泵在结霜工况下运行，将造成室外侧换热器空气流动阻力增大，风量减小，换热器换热温差增大，压缩机吸排气温(压)差增大，制冷剂质量流量降低，从而导致机组耗功增加，供热能力显著降低；更严重的，将造成机组出现停机保护的恶性事故。基于上述分析可知，结霜问题会严重影响空气源热泵机组的运行性能，是制约其应用发展的关键问题，如何提高除霜的稳定性与效率，减少除霜能耗及对供热的影响是推进空气源热泵发展的必要条件，也是开拓空气源热泵市场的基石。
[0004]逆循环除霜是目前比较常用的除霜方式，逆循环除霜通过四通阀换向使制冷剂沿环路反向流动，将热泵从制热工况转换成制冷工况，热泵从室内吸热排到室外换热器以融化其表面结霜。研究表明，逆循环除霜简单易行，除霜效果良好；目前设计的室外侧换热器各排管制冷剂流量均匀，虽有利于制热，但与结霜规律不符，在除霜模式会造成除霜频率过大、除霜次数多以及热量损失大等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种逆循环除霜空气源热泵系统及其控制方法，能够解决热泵系统运行中除霜热量损失大的技术问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]本专利技术提供的一种逆循环除霜空气源热泵系统，包括：压缩机、四通阀、用户侧换热器、A型分液器、B型分液器、室外侧换热器和气液分离器；
[0008]所述压缩机的出口与所述四通阀的a端口相连通，所述四通阀的b端口与所述用户侧换热器的第一通道进口相连通；
[0009]所述用户侧换热器的第一通道出口经膨胀阀、第一阀门以及A型分液器与所述室外侧换热器的第一通道进口相连通，所述室外侧换热器的第一通道出口经第三阀门与所述四通阀的d端口相连通；另外，所述用户侧换热器的第一通道出口经膨胀阀、第四阀门与所述室外侧换热器的第一通道出口相连通，所述室外侧换热器的第一通道进口经B型分液器、第二阀门与所述四通阀的d端口相连通；
[0010]所述四通阀的c端口与所述气液分离器的进口相连通，所述气液分离器的出口与所述压缩机的进口相连通；
[0011]其中，所述A型分液器和所述B型分液器均由输送管和分液头两部分组成，所述分液头设有多个分液孔，分液孔均匀分布；所述A型分液器的分液孔直径大小一致，所述B型分液器的分液孔直径按结霜速率设置。
[0012]本专利技术系统的进一步改进在于，所述A型分液器设置有四个直径相同的分液孔，分别与所述室外侧换热器第一排管、第二排管、第三排管和第四排管相连通。
[0013]本专利技术系统的进一步改进在于，所述B型分液器设置有四个直径不相同的分液孔，所述四个直径不相同的分液孔的直径比为1、0.85、0.7和0.5；
[0014]其中，所述直径比1对应的分液孔与所述室外侧换热器第一排管相连通，所述直径比0.85对应的分液孔与所述室外侧换热器第二排管相连通，所述直径比0.7对应的分液孔与所述室外侧换热器第三排管相连通，所述直径比0.5对应的分液孔与所述室外侧换热器第四排管相连通。
[0015]本专利技术系统的进一步改进在于，所述逆循环除霜空气源热泵系统制热运行时，所述四通阀的a端口与b端口相连通，d端口与c端口相连通；第一阀门、第三阀门打开，且第二阀门、第四阀门关闭。
[0016]本专利技术系统的进一步改进在于，所述逆循环除霜空气源热泵系统除霜运行时，所述四通阀的a端口与d端口相连通，b端口与c端口相连通；第一阀门、第三阀门关闭，且第二阀门、第四阀门打开。
[0017]本专利技术系统的进一步改进在于，所述A型分液器和所述B型分液器中，
[0018]所述输送管设置有螺纹段，用于对工质进行汽液混合；
[0019]所述分液头设置有静压腔，用于对汽液混合后的工质进行加压。
[0020]本专利技术提供的一种逆循环除霜空气源热泵系统的控制方法，包括以下步骤：
[0021]制热循环时，通过压缩机将制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂；气态制冷剂进入用户侧换热器换热；换热后的低温高压的液态制冷剂经膨胀阀节流降压后，通过A型分液器将制冷剂均匀分流进入室外侧换热器换热，换热后的制冷剂转为气态制冷剂，进入压缩机压缩完成循环；
[0022]除霜循环时，利用四通阀切换改变制冷剂的流向；通过压缩机将制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂；气态制冷剂通过B型分液器不均匀分流后进入室外侧换热器换热，换热后的低温高压的液态制冷剂经膨胀阀节流降压后，依次流经用户侧换热器、四通阀和气液分离器后，进入压缩机完成循环。
[0023]本专利技术控制方法的进一步改进在于，利用四通阀切换改变制冷剂的流向的步骤包括：
[0024]通过温度传感器监测室外侧换热器的翅片表面或制冷剂盘管表面温度，当监测温度下降到预设定值T1时开始记录压缩机的运行时间，记录的运行时间作为机组结霜运行时间；
[0025]机组结霜运行时间达到预设定的最小结霜运行时间t1且监测温度低于预设定值T2时，利用四通阀切换改变制冷剂的流向进入除霜；当监测温度上升到预设定值T3或达到预设定的最长除霜时间t2时，退出除霜。
[0026]本专利技术控制方法的进一步改进在于，制热模式时，第一阀门、第三阀门打开，且第二阀门、第四阀门关闭；所述四通阀的a端口与b端口相连通，d端口与c端口相连通。
[0027]本专利技术控制方法的进一步改进在于，除霜运行时，第二阀门、第四阀门打开，且第一阀门、第三阀门关闭；所述四通阀的a端口与d端口相连通，b端口与c端口相连通。
[0028]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0029]本专利技术提供的逆循环除霜空气源热泵系统，是一种采用两类分液器的逆循环除霜空气源热泵系统，能够解决热泵系统运行中除霜热量损失大的技术问题；其中，在除霜模式下系统利用B型分液器，可改变室外侧换热器的流量分配比，通过阀门对流量进行控制，能够减少传统空气源热泵不必要的除霜能耗。
[0030]进一步具体解释的，传统空气源热泵在制热和除霜模式均使用的是均匀分流分液器，但因为在强制对流换热器中，换热器迎风面的风速和空气的湿度远远大于后面几排，从而前排翅片管的结霜速率远远大于后面几排。仿真结果表面明蒸发器前排结霜量约占整个蒸发器的35％。而且随着结霜的进行，室外侧换热器前排的结霜量变化速率要快于后排，第一排管的结霜速率约为二、三、四排管结霜速率的1.25、2、8倍，不论从静态还是动态的角度来说，蒸发器前排的性能决定蒸发器整个性能的好坏。各排管的结霜量及结霜速率不同，但本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种逆循环除霜空气源热泵系统，其特征在于，包括：压缩机(1)、四通阀(2)、用户侧换热器(3)、A型分液器(5)、B型分液器(6)、室外侧换热器(7)和气液分离器(8)；所述压缩机(1)的出口与所述四通阀(2)的a端口相连通，所述四通阀(2)的b端口与所述用户侧换热器(3)的第一通道进口相连通；所述用户侧换热器(3)的第一通道出口经膨胀阀(4)、第一阀门(9)以及A型分液器(5)与所述室外侧换热器(7)的第一通道进口相连通，所述室外侧换热器(7)的第一通道出口经第三阀门(11)与所述四通阀(2)的d端口相连通；另外，所述用户侧换热器(3)的第一通道出口经膨胀阀(4)、第四阀门(12)与所述室外侧换热器(7)的第一通道出口相连通，所述室外侧换热器(7)的第一通道进口经B型分液器(6)、第二阀门(10)与所述四通阀(2)的d端口相连通；所述四通阀(2)的c端口与所述气液分离器(8)的进口相连通，所述气液分离器(8)的出口与所述压缩机(1)的进口相连通；其中，所述A型分液器(5)和所述B型分液器(6)均由输送管和分液头两部分组成，所述分液头设有多个分液孔，分液孔均匀分布；所述A型分液器(5)的分液孔直径大小一致，所述B型分液器(6)的分液孔直径按结霜速率设置。2.根据权利要求1所述的一种逆循环除霜空气源热泵系统，其特征在于，所述A型分液器(5)设置有四个直径相同的分液孔，分别与所述室外侧换热器(7)的第一排管、第二排管、第三排管和第四排管相连通。3.根据权利要求1所述的一种逆循环除霜空气源热泵系统，其特征在于，所述B型分液器(6)设置有四个直径不相同的分液孔，所述四个直径不相同的分液孔的直径比为1、0.85、0.7和0.5；其中，所述直径比1对应的分液孔与所述室外侧换热器(7)的第一排管相连通，所述直径比0.85对应的分液孔与所述室外侧换热器(7)的第二排管相连通，所述直径比0.7对应的分液孔与所述室外侧换热器(7)的第三排管相连通，所述直径比0.5对应的分液孔与所述室外侧换热器(7)的第四排管相连通。4.根据权利要求1所述的一种逆循环除霜空气源热泵系统，其特征在于，所述逆循环除霜空气源热泵系统制热运行时，所述四通阀(2)的a端口与b端口相连通，d端口与c端口相连通；第一阀门(9)、第三阀门(11)打开，且第二阀门(10)、第四阀门(12)关闭。5.根据权利要求1所述的一种逆循环除霜空气源热泵系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱超，王沣浩，赵海英，王泽源，蔡皖龙，李文波，胥凯文，梁谦，丁涛，吴子豪，师鹏，李峰，张拓，薛倩楠，
申请(专利权)人：西安交通大学国网西安环保技术中心有限公司，
类型：发明
国别省市：