直接膨胀式地源热泵储液控制方法技术

一种直接膨胀式地源热泵储液控制方法，它依据地源热泵机组在冬夏季与土壤交换的热量，设计安装两套地下换热器管路系统，分别满足冬季制热工况与夏季制冷工况。根据运行工况的不同，选择并调节其中的一套地下换热器管路系统与主机相匹配，实现机组的正常高效工作，相应的另一套地下换热器管路系统担当储液器的功能。本发明专利技术利用长度不同的地下换热器管路系统的切换，实现了制冷剂量的储存，避免冬夏季系统切换时频繁的制冷剂充注、排出与调节等繁琐工作，大大降低了制冷剂的消耗；同时提高了系统运行的稳定性，避免机组因制冷剂量的多少出现故障，保证了直接膨胀式地源热泵系统的高效运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地源热泵技术，具体是指直接膨胀式地源热泵的设计与控制。
技术介绍
直接膨胀式地源热泵是一种高效利用浅层地表土壤中低品味热能的先进技术。与 传统的地源热泵相比，它在地下换热器管路系统中直接充注制冷剂与土壤换热，减少了中 间换热环节，系统效率得到提高。由于制冷剂直接与土壤换热的效率高，地下换热器埋管数 量减少，相应的地下施工量也减少，具有不存在结冻，也不需要添加防冻剂的特点。 但直接膨胀式地源热泵系统地下换热管路系统冬夏季共用一套，在制冷工况运行 时，地下换热器管路作用为冷凝器，制冷剂的状态为高温高压的气体；在制热工况运行时， 地下换热器管路作用为蒸发器，制冷剂的状态为低温低压的液体。在相同管路条件下，制冷 与制热工况不同时，管路中制冷剂的质量差别很大，造成热泵系统无法正常工作。为保证系 统的正常工作，必须对系统的制冷剂充注量随工况改变进行调节，这极大限制了直接膨胀 式地源热泵系统的推广和应用。 目前解决上述制冷剂充注量问题的常用方法有(l)在系统中加装较大的储液 器；(2)在冬夏季工况切换时，进行人工调节。但是通用的措施要么作用不明显，要么实施 很繁琐，以致影响系统运行。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对上述现有技术的缺陷，提出一种直接膨胀式地源热泵储液控制方法，依据冬季和夏季直接膨胀式地源热泵机组与土壤交换的热量，安装两套地下换热器管路系统，分别在其间设置阀门而使其能够相互独立并与主机相连；根据地下换热器管路进口压力，切换不同长度的管路系统，使相应的换热器管路系统对应相应的运行工况，另一套管路系统充当储液器，从而实现系统的正常高效工作。 本专利技术的技术方案是，所述包括 (1)系统组成包括主机和两套地下换热器管路系统，其中一套为满足冬季制热工况的地下换热器管路系统而另一套为满足夏季制冷工况的地下换热器管路系统；根据不同运行工况，通过阀门切换使一套地下换热器管路系统与主机相匹配而实现机组的正常高效工作，另一套地下换热器管路系统为起储液作用的储液器； (2)控制方法 a.设定热泵系统夏季制冷工况蒸发压力范围为Pzl Pz2，冬季制热工况冷凝压力 范围Pu P12 ; b.连续检测地下换热器管路系统进口压力P，当P在P^ P^范围时，控制相应的 地下换热器管路系统的切换阀门，选择满足冬季制热工况的地下换热器管路系统与主机相 匹配；当P在Pu P12范围时，控制相应的地下换热器管路系统的切换阀门，选择满足夏季 制冷工况的地下换热器管路系统与主机相匹配；当P在Pz2 Pu范围时，管路阀门全部关闭； c.系统完成地下换热器的上述切换后，进入正常工作。 热泵机组的蒸发压力、冷凝压力工作范围根据实际系统机组设计及运行工况而 定。 本专利技术系统中，当满足冬季制热工况的一套地下换热器管路系统与主机匹配时， 该套地下换热器管路系统功能上为蒸发器；当满足夏季制冷工况的一套地下换热器管路系 统与主机匹配时，该套地下换热器管路系统功能上为冷凝器。亦即，利用长度不同的地下换 热器管路系统的切换，实现了制冷剂量的储存，避免冬夏季系统切换时频繁的制冷剂充注、 排出与调节等繁琐工作，大大降低了制冷剂的消耗。 所述两套地下换热器管路系统，是从功能上定义的，不受地下换热器组数与连接形式的限制，夏季使用的地下换热器管路系统功能上为冷凝器，冬季使用的地下换热器管路系统功能上为蒸发器；地下换热器的结构形式包括竖直单U管、双U管换热器、水平埋管、螺旋埋管等地下换热器；连接关系包括并联与串联；其系统形式包括同程式与异程式。 所述阀门可以是电磁阀或截止阀等，联动形式包括电动与液压传动等。 由上可知，本专利技术为一种，它在两套地下换热管路中进行切换，使其分别担任冬季蒸发器、夏季冷凝器的作用，解决了制冷剂充注量冬夏季不同的问题，实现了制冷剂量的储存，避免冬夏季系统切换时频繁的制冷剂充注、排出与调节等繁琐工作，大大降低了制冷剂的消耗，实现了热泵机组的正常高效工作；与现有技术相比，本专利技术还具有以下的优点 1、方法可靠，能够保障系统正常高效工作； 2、操作简单，依据制冷与制热工况的不同，通过联动调节阀门的开关实现切换相 应的地下换热器； 3、安装施工简单，安装调试后运行成本低； 4、系统可以手动控制，又可以自动控制。附图说明 下面结合附图1和具体实施方式对本说明作进一步说明 图1是本专利技术所述直接膨胀式地源热泵系统的一种实施例结构示意图 图2是本专利技术一种实施例控制系统的原理图； 图3是本专利技术一种实施例控制方法的原理图。 在图中 l-压縮机， 2-四通换向阀， 3-换热器， 4-膨胀阀， 5-满足冬季制热工况的地下换热器， 6-满足夏季制冷工况的地下换热器， 7、8、9、10_电磁阀， 11-压力传感器， 12-控制器。具体实施例方式参见图l，压縮机1与四通换向阀2、换热器3、膨胀阀4构成了直接膨胀式地源热泵机组的地上主机部分，通过电磁阀7、8、9、10与满足冬季制热工况的地下换热器5、满足 夏季制冷工况的地下换热器6这两套地下换热器构成两个回路。 参见图l，本专利技术的分为冬季制热和夏季制冷 两种工况，其中 a.夏季制冷工况设定热泵系统冷凝压力范围Pu P"Sl);热泵机组工作(S2); 连续检测地下换热器管路系统进口压力P(S3)，当P在Pu P12范围时(S4、 S5)，阀门7、 9关闭与此同时阀门8、10打开。压縮机1高温高压的排气经过四通换向阀2后，经过阀门 IO，进入满足夏季制冷工况的地下换热器6，与土壤换热后，高温高压的气体变为低温高压 的液体，经过阀门8，进入膨胀阀4，低温高压的液体变为低温低压的液体，经过换热器3与 空调冷冻水进行热交换后，变为低温低压的气体后，经四通换向阀2后，被压縮机吸入压縮 (L2)。重复循环。满足冬季制热工况的地下换热器5担当储液器。 b.冬季制热工况设定热泵系统蒸发压力范围P^ P^(S1);热泵机组工作(S2); 连续检测地下换热器管路系统进口压力P(S3)，当P在Pzl Pz2范围时(S4)，阀门8、10关 闭与此同时阀门7、9打开。压縮机1高温高压的排气经过四通换向阀2后，经过换热器3与 空调冷冻水进行热交换后，变为低温高压的液体，进入膨胀阀4后，低温高压的液体变为低 温低压的液体，经过阀门7进入满足冬季制热工况的地下换热器5，与土壤换热后，低温低 压的液体变为低温低压的气体，经过阀门9、四通换向阀2后，被压縮机吸入压縮(Ll)。重 复循环。满足夏季制冷工况的地下换热器6担当储液器。权利要求一种，其特征在于，它包括(1)系统组成包括主机和两套地下换热器管路系统，其中一套为满足冬季制热工况的地下换热器管路系统而另一套为满足夏季制冷工况的地下换热器管路系统；根据不同运行工况，通过阀门切换使一套地下换热器管路系统与主机相匹配而实现机组的正常高效工作，另一套地下换热器管路系统为起储液作用的储液器；(2)控制方法a.设定热泵系统夏季制冷工况蒸发压力范围为Pz1～Pz2，冬季制热工况冷凝压力范围P11～P12；b.连续检测地下换热器管路系统进口压力P，当P在Pz1～Pz2范围时，控制相应的地下换热器管路系统的切换阀门，选择满足冬季制热工况的地下换热器管路系统与主机相匹配；当P在P11～P1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直接膨胀式地源热泵储液控制方法，其特征在于，它包括：（１）系统组成：包括主机和两套地下换热器管路系统，其中一套为满足冬季制热工况的地下换热器管路系统而另一套为满足夏季制冷工况的地下换热器管路系统；根据不同运行工况，通过阀门切换使一套地下换热器管路系统与主机相匹配而实现机组的正常高效工作，另一套地下换热器管路系统为起储液作用的储液器；（２）控制方法：ａ．设定热泵系统夏季制冷工况蒸发压力范围为Ｐ↓［ｚ１］～Ｐ↓［ｚ２］，冬季制热工况冷凝压力范围Ｐ↓［１１］～Ｐ↓［１２］；ｂ．连续检测地下换热器管路系统进口压力Ｐ，当Ｐ在Ｐ↓［ｚ１］～Ｐ↓［ｚ２］范围时，控制相应的地下换热器管路系统的切换阀门，选择满足冬季制热工况的地下换热器管路系统与主机相匹配；当Ｐ在Ｐ↓［１１］～Ｐ↓［１２］范围时，控制相应的地下换热器管路系统的切换阀门，选择满足夏季制冷工况的地下换热器管路系统与主机相匹配；当Ｐ在Ｐ↓［ｚ２］～Ｐ↓［１１］范围时，管路阀门全部关闭；ｃ．系统完成地下换热器的上述切换后，进入正常工作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张国强，郭永辉，周晋，吴加胜，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]