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CN104748277A - 一种双高效热泵空调机组及其控制方法 - Google Patents

一种双高效热泵空调机组及其控制方法 Download PDF

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CN104748277A CN201510146700.6A CN201510146700A CN104748277A CN 104748277 A CN104748277 A CN 104748277A CN 201510146700 A CN201510146700 A CN 201510146700A CN 104748277 A CN104748277 A CN 104748277A
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潘展华
张景卫
李逸进
梁杰荣
邱育群
程江
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

本发明公开了一种双高效热泵空调机组及其控制方法,机组采用双向过冷设计,增加过冷功能段换热器,使系统无论是制冷运行还是制热运行,过冷功能段换热器均为过冷运行,同时,将室外机制冷(或制热)功能段换热器采用非等流布管,使系统在制冷运行或制热运行均以高能效的状态运行,而且,在制热运行时,因过冷功能段换热器在室外机换热器的下部,温度较高,换热器底部不会结霜,更不会积冰,同时,过冷功能段换热器在融霜时利用上部制冷(或制热)功能段换热器的融霜水提高换热效果,进一步提高机组的性能。

Description

一种双高效热泵空调机组及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种双高效热泵空调机组,特别是一种双高效热泵空调机组及其控制方法。
背景技术
目前常规热泵型空调能效普遍偏低,有些厂家在制冷时有过冷设计,但制热时无法采用过冷设计,即只有单向过冷,造成制冷能效高而制热能效低,无法兼顾制冷制热双高效。而且在制热时融霜不彻底、周期短,四通换向阀频繁切换,严重影响四通换向阀的寿命,导致室内环境温度波动较大,忽冷忽热,机组性能不稳定,安全故障频出。因融霜周期短,室外机底部容易结冰,时间越长,冰层越积越厚,越积越高,影响室外机换热效果,严重时机组频繁低压跳停,无法正常使用。
因此,现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双高效热泵空调机组及其控制方法,旨在解决现有的热泵型空调无法兼顾制冷制热双高效,机组性能不稳定,影响室外机换热效果的问题。
本发明的技术方案如下:
一种双高效热泵空调机组,其中,包括制冷/制热功能段换热器、过冷功能段换热器、第一干燥过滤器、第一分液器、压缩机、蒸发器、第二分液器、第二干燥过滤器和四通换向阀,所述压缩机的排气口与四通换向阀的第一接口连通,四通换向阀的第二接口与制冷/制热功能段换热器的一端连通,制冷/制热功能段换热器的另一端与第一分液器的支管连通,第一分液器的集管与过冷功能段换热器的一端连通,过冷功能段换热器的另一端与第二分液器的集管连通,第二分液器的支管与蒸发器一端连通,蒸发器另一端与四通换向阀的第三接口连通,四通换向阀的第四接口与压缩机的进气口连通;第一干燥过滤器的出口端与第一分液器的集管连通,第一干燥过滤器的进口端与过冷功能段换热器一端连通;第二干燥过滤器的进口端与过冷功能段换热器另一端连通,第二干燥过滤器的出口端与第二分液器的集管连通;所述制冷/制热功能段换热器设置在过冷功能段换热器的上方,所述制冷/制热功能段换热器各支路流体流程长度属于非等长度流程。
所述的双高效热泵空调机组,其中,所述第一分液器集管与过冷功能段换热器的一端之间设置有第一单向阀,第一分液器的集管与第一单向阀的进口端连通,第一单向阀的出口端与过冷功能段换热器的一端连通,第一干燥过滤器的出口端接入第一分液器的集管与第一单向阀的进口端之间,第一干燥过滤器的进口端接入第一单向阀的出口端与过冷功能段换热器的一端之间;过冷功能段换热器的另一端与第二分液器的集管之间设置有第二单向阀,过冷功能段换热器的另一端与第二单向阀出口端连通,第二单向阀的进口端与第二分液器的集管连通,第二干燥过滤器的进口端接入过冷功能段换热器的另一端与第二单向阀的出口端之间,第二干燥过滤器的出口端接入第二分液器的集管与第二单向阀的进口端之间。
所述的双高效热泵空调机组,其中,所述第一干燥过滤器和第一分液器之间设置有第一膨胀阀,第一干燥过滤器的进口端接入过冷功能段换热器的一端与第一单向阀出口端之间,第一干燥过滤器的出口端与第一膨胀阀的进口端连通,第一膨胀阀的出口端接入第一分液器的集管与第一单向阀进口端之间;所述第二干燥过滤器与第二分液器之间设置有第二膨胀阀,第二干燥过滤器的进口端接入过冷功能段换热器的另一端与第二单向阀之间,第二干燥过滤器的出口端与第二膨胀阀的进口端连通,第二膨胀阀的出口端接入第二分液器的集管与第二单向阀的进口端之间。
所述的双高效热泵空调机组,其中,所述蒸发器另一端与四通换向阀的第三接口之间设置有第一截止阀;所述过冷功能段换热器的另一端与第二单向阀的出口端之间设置有第二截止阀,第二干燥过滤器的进口端接入第二截止阀与第二单向阀的出口端之间,第二干燥过滤器的出口端与第二膨胀阀的进口端连通,第二膨胀阀的出口端接入第二分液器的集管与第二单向阀的进口端之间。
所述的双高效热泵空调机组,其中,所述制冷/制热功能段换热器和过冷功能段换热器设置成整体式结构换热器,所述整体式结构换热器设置独立两部分功能,整体式结构换热器上部安装制冷/制热功能段换热器,整体式结构换热器下部安装过冷功能段换热器。
所述的双高效热泵空调机组,其中,所述整体式结构换热器设置多个。
所述的双高效热泵空调机组,其中,所述整体式结构换热器采用翅片式换热器。
所述的双高效热泵空调机组,其中,所述第一分液器和第二分液器采用集管加支管的结构型式。
所述的双高效热泵空调机组,其中,所述第一膨胀阀和第二膨胀阀采用热力膨胀阀或电子膨胀阀。
一种如上述任意一项所述的双高效热泵空调机组的控制方法,其中,具体包括以下步骤:
步骤A00:判断双高效热泵空调机组的运行模式,若机组处于制冷运行模式时,执行步骤B00,若机组处于制热运行模式时,执行步骤C00;
步骤B00:四通换向阀的第一接口与第二接口连通,四通换向阀的的第三接口与第四接口连通,制冷剂从压缩机排气口排出,依次经过四通换向阀的第一接口和第二接口、制冷/制热功能段换热器、第一分液器、第一单向阀、过冷功能段换热器、第二截止阀、第二干燥过滤器、第二膨胀阀、第二分液器、蒸发器、第一截止阀、四通换向阀的第三接口和第四接口、压缩机吸气口;
步骤C00:四通换向阀的第一接口与第三接口连通,四通换向阀的的第二接口与第四接口连通,制冷剂从压缩机排气口排出,依次经过四通换向阀第一接口和第三接口、第一截止阀、蒸发器、第二分液器、第二单向阀、第二截止阀、过冷功能段换热器、第一干燥过滤器、第一膨胀阀、第一分液器、制冷/制热功能段换热器、四通换向阀第二接口和第四接口、压缩机吸气口。
本发明的有益效果:本发明通过提供一种双高效热泵空调机组及其控制方法,采用双向过冷设计,增加过冷功能段换热器,使系统无论是制冷运行还是制热运行,过冷功能段换热器均为过冷运行,同时,将室外机制冷(或制热)功能段换热器采用非等流布管,使系统在制冷运行或制热运行均以高能效的状态运行,而且,在制热运行时,因过冷功能段换热器在室外机换热器的下部,温度较高,换热器底部不会结霜,更不会积冰,同时,过冷功能段换热器在融霜时利用上部制冷(或制热)功能段换热器的融霜水提高换热效果,进一步提高机组的性能。
附图说明
图1是本发明中双高效热泵空调机组的内部连接示意图。
图2是本发明中制冷/制热功能段换热器和过冷功能段换热器的侧视图。
图3是本发明中双高效热泵空调机组控制方法的步骤流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。
如图1-2所示(图中实心箭头代表制冷循环制冷剂流向,空心箭头代表热泵循环制冷剂流向),本双高效热泵空调机组包括制冷/制热功能段换热器100、过冷功能段换热器200、第一干燥过滤器300、第一分液器400、压缩机500、蒸发器600、第二分液器700、第二干燥过滤器800和四通换向阀900,所述压缩机500的排气口e与四通换向阀900的第一接口a连通,四通换向阀900的第二接口b与制冷/制热功能段换热器100的一端连通,制冷/制热功能段换热器100的另一端与第一分液器400的支管连通,第一分液器400的集管与过冷功能段换热器200的一端连通,过冷功能段换热器200的另一端与第二分液器700的集管连通,第二分液器700的支管与蒸发器600一端连通,蒸发器600另一端与四通换向阀900的第三接口c连通,四通换向阀900的第四接口d与压缩机500的进气口f连通;第一干燥过滤器300的出口端与第一分液器400的集管连通,第一干燥过滤器300的进口端与过冷功能段换热器200一端连通;第二干燥过滤器800的进口端与过冷功能段换热器200另一端连通,第二干燥过滤器800的出口端与第二分液器700的集管连通。
为了防止管路中制冷剂的逆流,所述第一分液器400集管与过冷功能段换热器200的一端之间设置有第一单向阀111,第一分液器400的集管与第一单向阀111的进口端连通,第一单向阀111的出口端与过冷功能段换热器200的一端连通,第一干燥过滤器300的出口端接入第一分液器400的集管与第一单向阀111的进口端之间,第一干燥过滤器300的进口端接入第一单向阀111的出口端与过冷功能段换热器200的一端之间;过冷功能段换热器200的另一端与第二分液器700的集管之间设置有第二单向阀112,过冷功能段换热器200的另一端与第二单向阀112出口端连通,第二单向阀112的进口端与第二分液器700的集管连通,第二干燥过滤器800的进口端接入过冷功能段换热器200的另一端与第二单向阀112的出口端之间,第二干燥过滤器800的出口端接入第二分液器700的集管与第二单向阀112的进口端之间。
为了根据蒸发器末端的过热度来控制管路中制冷剂的流量,所述第一干燥过滤器300和第一分液器400之间设置有第一膨胀阀113,第一干燥过滤器300的进口端接入过冷功能段换热器200的一端与第一单向阀111出口端之间,第一干燥过滤器300的出口端与第一膨胀阀113的进口端连通,第一膨胀阀113的出口端接入第一分液器400的集管与第一单向阀111进口端之间;所述第二干燥过滤器800与第二分液器700之间设置有第二膨胀阀114,第二干燥过滤器800的进口端接入过冷功能段换热器200的另一端与第二单向阀112之间,第二干燥过滤器800的出口端与第二膨胀阀114的进口端连通,第二膨胀阀114的出口端接入第二分液器700的集管与第二单向阀112的进口端之间。
为了方便调节管路中制冷剂的流量,所述蒸发器600另一端与四通换向阀900的第三接口c之间设置有第一截止阀115;所述过冷功能段换热器200的另一端与第二112单向阀的出口端之间设置有第二截止阀116,第二干燥过滤器800的进口端接入第二截止阀116与第二单向阀112的出口端之间,第二干燥过滤器800的出口端与第二膨胀阀114的进口端连通,第二膨胀阀114的出口端接入第二分液器700的集管与第二单向阀112的进口端之间。
所述制冷/制热功能段换热器100和过冷功能段换热器200可以设置成互相独立的换热器,也可以设置成整体式结构换热器。如图2所示,本实施例中,所述制冷/制热功能段换热器100和过冷功能段换热器200设置成整体式结构换热器,所述整体式结构换热器设置独立两部分功能,整体式结构换热器上部安装制冷/制热功能段换热器100,整体式结构换热器下部安装过冷功能段换热器200。所述整体式结构换热器的数量按实际需要设置,可以设置一个,也可以设置一个以上。本实施例中,所述整体式结构换热器采用翅片式换热器。所述制冷/制热功能段换热器100各支路流体流程长度属于非等长度流程。
本实施例中,所述第一分液器400和第二分液器700采用集管加支管的结构型式。
本实施例中,所述第一膨胀阀113和第二膨胀阀114可以采用热力膨胀阀,也可以采用电子膨胀阀。
本双高效热泵空调机组为风冷热泵单元机、风冷热泵冷水机、风冷热泵屋顶机等所有风冷热泵型空调机。
如图3所示,一种如上述所述的双高效热泵空调机组的控制方法,具体包括以下步骤:
步骤A00:判断双高效热泵空调机组的运行模式,若机组处于制冷运行模式时,执行步骤B00,若机组处于制热运行模式时,执行步骤C00;
步骤B00:四通换向阀900的第一接口a与第二接口b连通,四通换向阀900的的第三接口c与第四接口d连通,制冷剂从压缩机500排气口e排出,依次经过四通换向阀900的第一接口a和第二接口b、制冷/制热功能段换热器100、第一分液器400、第一单向阀111、过冷功能段换热器200、第二截止阀116、第二干燥过滤器800、第二膨胀阀114、第二分液器700、蒸发器600、第一截止阀115、四通换向阀的第三接口c和第四接口d、压缩机500吸气口f;
步骤C00:四通换向阀900的第一接口a与第三接口c连通,四通换向阀900的的第二接口b与第四接口d连通,制冷剂从压缩机500排气口e排出,依次经过四通换向阀第一接口a和第三接口c、第一截止阀115、蒸发器600、第二分液器700、第二单向阀112、第二截止阀116、过冷功能段换热器200、第一干燥过滤器300、第一膨胀阀113、第一分液器400、制冷/制热功能段换热器100、四通换向阀第二接口b和第四接口d、压缩机500吸气口f。
本双高效热泵空调机组通过对传统热泵型室外换热器结构及系统进行优化,增加双向过冷设计,将传统的室外换热器功能分为制冷/制热功能段换热器100与过冷功能段换热器200,使系统无论是制冷运行还是制热运行,过冷功能段换热器200均为过冷运行;同时,将室外制冷/制热功能段换热器100采用非等流布管,使系统在制冷运行或制热运行均以高能效的状态运行;而且,在制热运行时,因过冷功能段换热器200在室外换热器的下部,温度较高,制冷/制热功能段换热器100底部不会结霜,更不会积冰,同时,过冷功能段换热器200在融霜时利用上部制冷/制热功能段换热器100的融霜水提高换热效果,进一步提高机组的性能。
    本双高效热泵空调机组采用双向过冷设计,增加过冷功能段换热器,使系统无论是制冷运行还是制热运行,过冷功能段换热器均为过冷运行,同时,将室外机制冷(或制热)功能段换热器采用非等流布管,使系统在制冷运行或制热运行均以高能效的状态运行,而且,在制热运行时,因过冷功能段换热器在室外机换热器的下部,温度较高,换热器底部不会结霜,更不会积冰,同时,过冷功能段换热器在融霜时利用上部制冷(或制热)功能段换热器的融霜水提高换热效果,进一步提高机组的性能。
    应当理解的是,本发明的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种双高效热泵空调机组,其特征在于,包括制冷/制热功能段换热器、过冷功能段换热器、第一干燥过滤器、第一分液器、压缩机、蒸发器、第二分液器、第二干燥过滤器和四通换向阀,所述压缩机的排气口与四通换向阀的第一接口连通,四通换向阀的第二接口与制冷/制热功能段换热器的一端连通,制冷/制热功能段换热器的另一端与第一分液器的支管连通,第一分液器的集管与过冷功能段换热器的一端连通,过冷功能段换热器的另一端与第二分液器的集管连通,第二分液器的支管与蒸发器一端连通,蒸发器另一端与四通换向阀的第三接口连通,四通换向阀的第四接口与压缩机的进气口连通;第一干燥过滤器的出口端与第一分液器的集管连通,第一干燥过滤器的进口端与过冷功能段换热器一端连通;第二干燥过滤器的进口端与过冷功能段换热器另一端连通,第二干燥过滤器的出口端与第二分液器的集管连通;所述制冷/制热功能段换热器设置在过冷功能段换热器的上方,所述制冷/制热功能段换热器各支路流体流程长度属于非等长度流程。
2.根据权利要求1所述的双高效热泵空调机组,其特征在于,所述第一分液器集管与过冷功能段换热器的一端之间设置有第一单向阀,第一分液器的集管与第一单向阀的进口端连通,第一单向阀的出口端与过冷功能段换热器的一端连通,第一干燥过滤器的出口端接入第一分液器的集管与第一单向阀的进口端之间,第一干燥过滤器的进口端接入第一单向阀的出口端与过冷功能段换热器的一端之间;过冷功能段换热器的另一端与第二分液器的集管之间设置有第二单向阀,过冷功能段换热器的另一端与第二单向阀出口端连通,第二单向阀的进口端与第二分液器的集管连通,第二干燥过滤器的进口端接入过冷功能段换热器的另一端与第二单向阀的出口端之间,第二干燥过滤器的出口端接入第二分液器的集管与第二单向阀的进口端之间。
3.根据权利要求2所述的双高效热泵空调机组,其特征在于,所述第一干燥过滤器和第一分液器之间设置有第一膨胀阀,第一干燥过滤器的进口端接入过冷功能段换热器的一端与第一单向阀出口端之间,第一干燥过滤器的出口端与第一膨胀阀的进口端连通,第一膨胀阀的出口端接入第一分液器的集管与第一单向阀进口端之间;所述第二干燥过滤器与第二分液器之间设置有第二膨胀阀,第二干燥过滤器的进口端接入过冷功能段换热器的另一端与第二单向阀之间,第二干燥过滤器的出口端与第二膨胀阀的进口端连通,第二膨胀阀的出口端接入第二分液器的集管与第二单向阀的进口端之间。
4.根据权利要求3所述的双高效热泵空调机组,其特征在于,所述蒸发器另一端与四通换向阀的第三接口之间设置有第一截止阀;所述过冷功能段换热器的另一端与第二单向阀的出口端之间设置有第二截止阀,第二干燥过滤器的进口端接入第二截止阀与第二单向阀的出口端之间,第二干燥过滤器的出口端与第二膨胀阀的进口端连通,第二膨胀阀的出口端接入第二分液器的集管与第二单向阀的进口端之间。
5.根据权利要求4所述的双高效热泵空调机组,其特征在于,所述制冷/制热功能段换热器和过冷功能段换热器设置成整体式结构换热器,所述整体式结构换热器设置独立两部分功能,整体式结构换热器上部安装制冷/制热功能段换热器,整体式结构换热器下部安装过冷功能段换热器。
6.根据权利要求5所述的双高效热泵空调机组,其特征在于,所述整体式结构换热器设置多个。
7.根据权利要求4所述的双高效热泵空调机组,其特征在于,所述整体式结构换热器采用翅片式换热器。
8.根据权利要求4所述的双高效热泵空调机组,其特征在于,所述第一分液器和第二分液器采用集管加支管的结构型式。
9.根据权利要求4所述的双高效热泵空调机组,其特征在于,所述第一膨胀阀和第二膨胀阀采用热力膨胀阀或电子膨胀阀。
10.一种如权利要求4-9任意一项所述的双高效热泵空调机组的控制方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
步骤A00:判断双高效热泵空调机组的运行模式,若机组处于制冷运行模式时,执行步骤B00,若机组处于制热运行模式时,执行步骤C00;
步骤B00:四通换向阀的第一接口与第二接口连通,四通换向阀的的第三接口与第四接口连通,制冷剂从压缩机排气口排出,依次经过四通换向阀的第一接口和第二接口、制冷/制热功能段换热器、第一分液器、第一单向阀、过冷功能段换热器、第二截止阀、第二干燥过滤器、第二膨胀阀、第二分液器、蒸发器、第一截止阀、四通换向阀的第三接口和第四接口、压缩机吸气口;
步骤C00:四通换向阀的第一接口与第三接口连通,四通换向阀的的第二接口与第四接口连通,制冷剂从压缩机排气口排出,依次经过四通换向阀第一接口和第三接口、第一截止阀、蒸发器、第二分液器、第二单向阀、第二截止阀、过冷功能段换热器、第一干燥过滤器、第一膨胀阀、第一分液器、制冷/制热功能段换热器、四通换向阀第二接口和第四接口、压缩机吸气口。
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