二氧化碳空气源热泵温差法旁路除霜系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及二氧化碳空气源热泵温差法旁路除霜系统及方法，通过检测当前周围的环境的温度和蒸发器二氧化碳出口的温度，通过对比在环境温度低于5℃时，二氧化碳空气源热泵的蒸发器翅片才会出现结霜现象，结霜后蒸发器出口管壁温度相对与环境温度低10℃，利用结霜时蒸发器出口二氧化碳的温度和空气温度差距很大，判断是否结霜，判断信息比较可靠，当蒸发器出口管壁面温度达到12℃，或者除霜时间大于30分钟，只要一个条件满足，则关闭除霜旁通电磁阀，结束化霜，热泵机组恢复正常运行，避免机组一直在除霜影响用户的使用效果。直在除霜影响用户的使用效果。直在除霜影响用户的使用效果。

【技术实现步骤摘要】
二氧化碳空气源热泵温差法旁路除霜系统及方法


[0001]本专利技术属于空气热源管理
，尤其是二氧化碳空气源热泵温差法旁路除霜系统及方法。

技术介绍

[0002]二氧化碳空气源热泵是以空气为低温热源制取高于环境温度的热水的热泵装置，是重要的采暖和生活热水设备之一。然而当热泵的蒸发器表面温度低于室外空气露点温度且低于0℃时会发生结霜，蒸发器表面霜层的形成一方面增加了空气流过换热器表面时的阻力，导致空气流量减少；另一方面降低了空气与换热器之间的传热效率，使换热器的换热量大大降低。随着霜层厚度的逐渐增加，机组运行状况急速恶化，机组能效比下降，严重影响机组的正常运行。因此，为保证机组的正常运行，周期性的除霜操作必不可少。目前常用的除霜控制方法有：
[0003](1)定时除霜控制法
[0004]当机组运行至设定时间时切换至除霜模式。为防止蒸发器严重结霜，影响机组的工作性能，在设定时间时，往往忽略了最恶劣的环境条件，因此必然产生不必要的除霜动作。
[0005](2)温度
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时间除霜控制法
[0006]这是目前普遍采用的一种方法。当除霜检测元件感受到换热器翅片管表温度及热泵制热时间均达到设定值时，开始除霜。这种方法由于盘管温度设定为定值，不能兼顾环境温度和湿度的变化，容易产生误操作。
[0007](3)空气压差除霜控制法
[0008]室外换热器的空气流通阻力与翅片间距相关。随着霜层的增厚，空气流通面积减小，换热器进出风的压差增大。当其值增至设定值时，控制系统就会发出除霜指令，使机组进入除霜状态。随着除霜的进行，霜层逐渐变薄。当换热器进出风侧的压差降到除霜终止的设定值时，控制系统又会发出终止除霜的指令。该方法要根据运行时间的长短等因素来定期调整压差设定值。这种方法可以实现按需除霜，但在蒸发器表面有异物遮挡或严重积灰时，会出现误动作。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出二氧化碳空气源热泵温差法旁路除霜系统及方法，解决了由于结霜判定与实际结霜情况的不适用而造成的不除霜或误除霜的问题，提出了基于热泵机组结霜后环境温度和蒸发器出口管壁温度差值变化作为结霜判定依据，提供一种准确判断热泵结霜并进行高效除霜方法。
[0010]本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0011]二氧化碳空气源热泵温差法旁路除霜系统，包括气体冷却器、排气温度传感器、压缩机、蒸发器、除霜旁通电磁阀、双毛细管、空气温度传感器和蒸发器出口管壁温度传感器，
其中，气体冷却器通过双毛细管连接蒸发器，蒸发器通过压缩机连接气体冷却器，排气温度传感器安装在压缩机的出口，蒸发器出口管壁温度传感器安装在蒸发器出口管壁，空气温度传感器安装在蒸发器安装的室内，压缩机的出口通过除霜旁通电磁阀连接双毛细管。
[0012]而且，所述压缩机带有安全阀。
[0013]而且，所述气体冷却器带有安全阀。
[0014]而且，所述双毛细管并联。
[0015]一种二氧化碳空气源热泵温差法旁路除霜系统的除霜方法，包括以下步骤：
[0016]步骤1、空气温度传感器检测当前周围的环境的温度；
[0017]步骤2、蒸发器出口管壁温度传感器检测蒸发器二氧化碳出口的温度；
[0018]步骤3、判断当前周围的环境的温度是否低于5℃，若低于则进行步骤4，否则返回步骤1；
[0019]步骤4、判断蒸发器二氧化碳出口的温度是否高于湿度，并且前周围的环境的温度减去蒸发器二氧化碳出口的温度是否大于等于10℃，若满足则进行步骤5，否则返回步骤1；
[0020]步骤5、除霜旁路电磁阀打开进行除霜；
[0021]步骤6、判断蒸发器二氧化碳出口的温度是否达到12℃，或者除霜时间是否大于30分钟，只要一个条件满足，则关闭除霜旁通电磁阀，结束化霜，热泵机组恢复正常运行。
[0022]本专利技术的优点和积极效果是：
[0023]本专利技术通过检测当前周围的环境的温度和蒸发器二氧化碳出口的温度，通过对比在环境温度低于5℃时，二氧化碳空气源热泵的蒸发器翅片才会出现结霜现象，结霜后蒸发器出口管壁温度相对与环境温度低10℃，利用结霜时蒸发器出口二氧化碳的温度和空气温度差距很大，判断是否结霜，判断信息比较可靠，当蒸发器出口管壁面温度达到12℃，或者除霜时间大于30分钟，只要一个条件满足，则关闭除霜旁通电磁阀，结束化霜，热泵机组恢复正常运行，避免机组一直在除霜影响用户的使用效果。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的结构图。
具体实施方式
[0025]以下结合附图对本专利技术做进一步详述。
[0026]二氧化碳空气源热泵温差法旁路除霜系统，如图1所示，包括气体冷却器、排气温度传感器、压缩机、蒸发器、除霜旁通电磁阀、双毛细管、空气温度传感器和蒸发器出口管壁温度传感器，其中，气体冷却器通过双毛细管连接蒸发器，蒸发器通过压缩机连接气体冷却器，排气温度传感器安装在压缩机的出口，蒸发器出口管壁温度传感器安装在蒸发器出口管壁，空气温度传感器安装在蒸发器安装的室内，压缩机的出口通过除霜旁通电磁阀连接双毛细管。压缩机带有安全阀；气体冷却器带有安全阀；双毛细管并联。
[0027]热泵运行的原理是压缩机出去的高温高压气体经过气体冷却器变成高压低温的气体，气体冷却器将二氧化碳的温度传递给水，带给用户，满足制热需求，二氧化碳从气体冷却器出来后经过节流进入蒸发器吸热，这时候压力会大幅度降低，吸收空气中的热量，发生潜热变化而变成低压低温的气体，送入压缩机进行压缩后变成高压高温的气体，如此循
环，如果蒸发器结霜后，低温二氧化碳在蒸发器吸热效果就大大降低，吸热效果不好，蒸发器出口二氧化碳的温度就会很低(得不到空气中温度热量的补充交换)，其蒸发器出口二氧化碳管壁温度会相对空气温度很低，利用这一原理进行结霜判断。
[0028]压缩机排气温度很高，在排气管道上增加排气除霜的三通，除霜旁路管道上增加电磁阀，需要除霜时该高温电磁阀打开，利用高温的二氧化碳气体进行除霜，当除霜需要结束时关闭该电磁阀，在该除霜系统运行时相对与常规的利用四通阀逆卡诺循环除霜，不会给用户热能需求造成很大的损失。
[0029]由于二氧化碳热泵的排气温度一般都100℃以上，利用排气温度进行除霜效果非常好，经过科学的计算和反复的实验，得出在环境温度低于5℃时，二氧化碳空气源热泵的蒸发器翅片才会出现结霜现象，结霜后蒸发器出口管壁温度相对与环境温度低10℃，
[0030]即T环境温度
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T蒸发器出口管壁温度＝10℃，
[0031]利用结霜时蒸发器出口二氧化碳的温度和空气温度差距很大，判断是否结霜，判断信息比较可靠，当蒸发器出口管壁面温度达到12℃，或者除霜时间大于30分钟，只要一个条件满足，则关闭除霜旁通电磁阀，结束化霜，热泵机组恢复正常运行，避免机组一直在除霜影响用户的使用效果。
[0032]一种二氧化碳空气源热泵温差法旁路除本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.二氧化碳空气源热泵温差法旁路除霜系统，其特征在于：包括气体冷却器、排气温度传感器、压缩机、蒸发器、除霜旁通电磁阀、双毛细管、空气温度传感器和蒸发器出口管壁温度传感器，其中，气体冷却器通过双毛细管连接蒸发器，蒸发器通过压缩机连接气体冷却器，排气温度传感器安装在压缩机的出口，蒸发器出口管壁温度传感器安装在蒸发器出口管壁，空气温度传感器安装在蒸发器安装的室内，压缩机的出口通过除霜旁通电磁阀连接双毛细管。2.根据权利要求1所述的二氧化碳空气源热泵温差法旁路除霜系统，其特征在于：所述压缩机带有安全阀。3.根据权利要求1所述的二氧化碳空气源热泵温差法旁路除霜系统，其特征在于：所述气体冷却器带有安全阀。4.根据权利要求1所述的二氧化碳空气源热泵温差法旁路除霜系统，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓波，于波，杨震涛，袁新润，韩慎朝，曹晓男，孙学文，李红明，卢德志，王寅龙，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：