熱泵系統和熱泵控制方法與流程

本發明涉及空調技術領域，具體而言，涉及一種熱泵系統和熱泵控制方法。

背景技術：

在制冷空調行業內，熱氣旁通技術很多時候用于除霜或者調整蒸發溫度，但在數碼渦旋壓縮機上，熱氣旁通主要卸載作用。現有技術中，絕大部分的蒸汽壓縮式熱泵/制冷機組都不需要在停機時特意進行高低壓的平衡處理，原因主要是機組本身可以通過一段時間的停機放置而達到高低壓平衡，這通常在幾分鐘即可達到高低壓平衡狀態，壓縮機重新啟動不會帶壓啟動。

但是，在一些特種熱泵制冷設備用于恒溫控制時，精密設備對溫度波動要求很高，不允許壓縮機有幾分鐘的停機時間，壓縮機停機后可能需要很快再次啟動。這時候，系統的高低壓還沒有達到平衡狀態，壓差比較大，壓縮機啟動就非常困難，經常造成控制器的保護導致啟動失敗。

本領域常見的節流元件包括節流毛細管、熱力膨脹閥和電子膨脹閥，但是，這些常規節流元件無法達到快速平衡高低壓的作用。為此，可在這些節流元件上并聯一個電磁閥來實現快速平衡高低壓，但由于電磁閥經常會出現反向泄露或無法完全關閉等，這會造成系統性能的降低。例如，當壓縮機停機后，系統管路上的高低壓無法通過壓縮機聯通(壓縮機起到截止閥作用)。其中，與壓縮機吸氣口聯通的管路為低壓管路，與壓縮機排氣口聯通的管路為高壓管路，高壓管路上的制冷劑只能通過節流元件(電子膨脹閥、毛細管、熱力膨脹閥等等)緩慢流到低壓管路上，以此實現壓力平衡。因為這些節流元件口徑太小，隨著高低壓的壓差逐漸變小，通過節流元件小孔的制冷劑流量就越來越小，平衡速度就更慢。

技術實現要素：

本發明實施例中提供一種熱泵系統和熱泵控制方法，以解決現有技術中無法達到快速平衡高低壓的問題。

為實現上述目的，本發明實施例提供一種熱泵系統，包括：壓縮機和冷凝器，所述冷凝器包括第一流道和第二流道；所述壓縮機與所述冷凝器的第一流道連接以構成熱泵回路；所述壓縮機的出口通過所述冷凝器的第二流道與所述壓縮機的入口連接。

作為優選，所述熱泵系統還包括四通閥、膨脹閥7、蒸發器和氣液分離器；所述壓縮機的出口依次通過所述四通閥的第一組接口、所述冷凝器的第一流道、所述膨脹閥7、所述蒸發器、所述四通閥的第二組接口、及所述氣液分離器后與所述壓縮機的入口連接。

作為優選，所述壓縮機的出口與所述四通閥之間的管線通過所述冷凝器的第二流道與所述氣液分離器的入口連接。

作為優選，在所述冷凝器的第二流道與所述氣液分離器的入口之間的管路上設置有電磁閥。

作為優選，所述冷凝器的第二流道位于所述冷凝器的最底部。

本發明還提供了一種熱泵控制方法，包括：提供上述的熱泵系統；在壓縮機停機時打開所述熱氣旁通回路，以使所述壓縮機的出口輸出的冷媒經過所述熱氣旁通回路流回所述壓縮機的入口。

作為優選，所述方法包括：通過打開設置在所述熱氣旁通回路上的電磁閥控制所述熱氣旁通回路的通斷。

作為優選，所述方法還包括：根據室外環境溫度和除霜時間確定所述通斷的時間長短。

作為優選，根據室外環境溫度和除霜時間確定所述通斷的時間長短包括：步驟11，判斷當前除霜結束時的環境溫度是否低于上次除霜結束時的環境溫度，如果是，則t1＝1.5t0，否則，t1＝t0，其中，t1是第一通斷時間，t0是上次通斷的時間；步驟12，根據t2＝(t4/t3)*t0計算第二通斷時間t2，其中，t3是上次除霜時間，t4是當前除霜時間；步驟13，將t1和t2中大的那個作為當前通斷的時間。

作為優選，在步驟11之前還包括：步驟10，在持續制熱首次除霜結束后，控制所述熱氣旁通回路開啟第一時間t。

作為優選，在中途停機再開機制熱時，重新執行步驟10至步驟13。

本發明可在壓縮機停機的同時，通過打開熱氣旁通回路，使壓縮機出口管道中的制冷劑進入冷凝器的第二流道冷凝后，成為液態經過氣液分離器與低壓制冷劑混合后，回流至壓縮機的入口，因而可以快速地實現高低壓平衡，因此，可快速平衡熱泵系統的高低壓，從而使得壓縮機可以無壓差快速啟動。此外，停機后高溫高壓排氣冷卻液化后卸載到系統低壓管路，從而避免了高低壓沖擊過大，解決了卸載時高溫高壓排氣沖擊系統低壓零部件的問題。

附圖說明

圖1是本發明實施例的結構示意圖。

附圖標記說明：1、壓縮機；2、冷凝器；3、四通閥；4、蒸發器；5、氣液分離器；6、電磁閥；7、膨脹閥。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細描述，但不作為對本發明的限定。

請參考圖1，本發明實施例提供一種熱泵系統，包括：壓縮機1和冷凝器2，所述冷凝器2包括第一流道和第二流道；所述壓縮機1與所述冷凝器2的第一流道連接以構成熱泵回路；所述壓縮機1的出口通過所述冷凝器2的第二流道與所述壓縮機1的入口連接。所述壓縮機1的出口、所述冷凝器2的第二流道、所述壓縮機1的入口可以構成一個熱氣旁通回路。

這樣，當制冷或制熱停機卸載平衡高低壓時，在壓縮機1停機的同時，可以打開熱氣旁通回路，因此，壓縮機1出口管道中的制冷劑進入冷凝器2的第二流道冷凝后，成為液態經過氣液分離器與低壓制冷劑混合后，回流至壓縮機1的入口，因而可以快速地實現高低壓平衡，因此，可快速平衡熱泵制冷系統的高低壓，從而使得壓縮機可以無壓差快速啟動。

此外，停機后高溫高壓排氣冷卻液化后卸載到系統低壓管路，從而避免了高低壓沖擊過大，解決了卸載時高溫高壓排氣沖擊系統低壓零部件的問題。

如圖1所示，優選地，所述熱泵系統還包括四通閥3、膨脹閥7、蒸發器4和氣液分離器5；所述壓縮機1的出口依次通過所述四通閥3的第一組接口、所述冷凝器2的第一流道、所述膨脹閥7、所述蒸發器4、所述四通閥3的第二組接口、及所述氣液分離器5后與所述壓縮機1的入口連接。更具體地，所述壓縮機1的出口與所述四通閥3之間的管線通過所述冷凝器2的第二流道與所述氣液分離器5的入口連接。為了實現對熱氣旁通回路的通斷控制，優選地，在所述冷凝器2的第二流道與所述氣液分離器5的入口之間的管路上設置有電磁閥6。

請參考圖1，壓縮機1的出口至四通閥3的d端之間連接有用于卸載的熱氣旁通回路，熱氣旁通回路具有四個節點，分別為p、q、m和n，其中，管道pq連接至冷凝器2最底部u管的進口q，該u管的出口m連接到氣液分離器5的進口n，在pqmn的連接管道上裝配有一個電磁閥6。

下面，結合圖1對發明中的熱泵系統的工作過程進行詳細描述。

當熱泵系統處于制冷模式時，冷媒的流動路徑為：壓縮機→四通閥的dc端→冷凝器→膨脹閥→蒸發器→四通閥的es端→氣液分離器→壓縮機。當制冷停機卸載平衡高低壓時，壓縮機1停機后，外風機一般延時關閉，壓縮機1停機的同時打開電磁閥6，pqmn管道(即熱氣旁通回路)上的制冷劑冷凝后，成為液態進入氣液分離器5與低壓制冷劑混合，快速實現高低壓平衡。

當熱泵系統處于制熱模式時，冷媒的流動路徑為：壓縮機→四通閥的de端→蒸發器→膨脹閥→冷凝器→四通閥的cs端→氣液分離器→壓縮機。當制熱停機卸載平衡高低壓時，壓縮機1停機后，外風機和四通閥3一般延時關閉，壓縮機1停機的同時打開電磁閥6，pqmn管道(即熱氣旁通回路)上的制冷劑冷凝后，成為液態進入氣液分離器5與低壓制冷劑混合，快速實現高低壓平衡。

優選地，所述冷凝器2的第二流道位于所述冷凝器2的最底部。此時，可利用冷凝器2的最底部的u形管構成所述熱氣旁通回路。當將熱氣旁通回路設置在最底部時，更有利于避免低溫制熱模式下的融霜積水結冰。

請參考圖1，本發明還提供了一種熱泵控制方法，包括：提供上述的熱泵系統，更具體地，在壓縮機1停機時打開所述熱氣旁通回路，以使所述壓縮機1的出口輸出的冷媒經過所述熱氣旁通回路流回所述壓縮機1的入口。

這樣，當制冷或制熱停機卸載平衡高低壓時，在壓縮機1停機的同時，可以打開熱氣旁通回路，因此，壓縮機1出口管道中的制冷劑進入冷凝器2的第二流道冷凝后，成為液態經過氣液分離器與低壓制冷劑混合后，回流至壓縮機1的入口，因而可以快速地實現高低壓平衡，因此，可快速平衡熱泵制冷系統的高低壓，從而使得壓縮機可以無壓差快速啟動。

此外，停機后高溫高壓排氣冷卻液化后卸載到系統低壓管路，從而避免了高低壓沖擊過大，解決了卸載時高溫高壓排氣沖擊系統低壓零部件的問題。

為了在低溫制熱時防止冷凝器底部管路融霜水結冰，優選地，本發明還根據室外環境溫度和除霜時間確定所述通斷的時間長短。當除霜結束后，開啟電磁閥一定時間，從而保證底部管路上的融霜水可被徹底地去除，以防止殘留的融霜水在新的制熱周期內殘留結冰。

在一個更優選的實施例中，可通過下述方式確定所述通斷的時間長短，包括以下步驟：

步驟10，在持續制熱首次除霜結束后，控制所述熱氣旁通回路開啟第一時間t；

步驟11，判斷當前除霜結束時的環境溫度是否低于上次除霜結束時的環境溫度，如果是，則t1＝1.5t0，否則，t1＝t0，其中，t1是第一通斷時間，t0是上次通斷的時間；

步驟12，根據t2＝(t4/t3)*t0計算第二通斷時間t2，其中，t3是上次除霜時間，t4是當前除霜時間；

步驟13，將t1和t2中大的那個作為當前通斷的時間。

在具體實施時，可分別計算出第一通斷時間和第二通斷時間，然后再從二者中選擇一個較大的值作為當前通斷的時間，以控制電磁閥的開啟時間長短。如果在中途停機再開機制熱時，重新執行步驟10至步驟13。

通過上述方式，可根據室外環境溫度和除霜信息反饋情況，綜合判斷熱氣旁通回路的開啟控制，防止低溫制熱時室外換熱器底部殘留的融霜水結冰導致機組運行惡化。

本發明利用熱氣旁通回路上設置的電磁閥6可以實現“短路”的作用：在壓縮機1停機后，通過控制電磁閥6(口徑比節流元件大得多)的開啟，實現高壓管路與低壓管路內的制冷劑的快速聯通，從而實現高低壓的快速平衡，無需等待節流元件的緩慢平衡。

當然，以上是本發明的優選實施方式。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明基本原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護范圍。