风冷热泵系统及风冷热泵系统的控制方法与流程

本发明涉及风冷热泵系统化霜技术领域，尤其涉及风冷热泵系统及风冷热泵系统的控制方法。

背景技术：

空调器在低温环境下运行制热模式时，当室外换热器表面温度低于周围空气的露点温度且小于零度时，室外换热器表面就会出现结霜现象，而霜层影响室外换热器与周围环境进行热交换，进而造成空调器的制热效果明显下降。

目前在风冷热泵冷热水领域，常用的除霜方式为逆循环除霜，国内水侧换热器普遍采用壳管换热器，而国外产品多采用板式换热器，由于板式换热器内容积较小，除霜期间更易出现低压过低，进而冻坏换热器。对于变频系统，化霜初期频率较低，板式换热器处压力较高，储液罐中冷媒可能无法及时排出补充到板式换热器内，导致板式换热器压力过低。目前行业内并没有出现通用的解决方案。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明为解决目前风冷热泵系统在制热下，板式换热器容易出现低压过冷问题，本发明提供了一种风冷热泵系统及风冷热泵系统的控制方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种风冷热泵系统，包括：压缩机、四通阀、室外换热器、板式换热器和室内换热器，所述压缩机、所述四通阀、所述室外换热器、所述板式换热器形成室外制冷循环通路，所述室内换热器和所述板式换热器形成室内制冷循环通路，所述风冷热泵系统还包括：旁路，所述旁路连接所述压缩机的气体出口和板式换热器的室外制冷循环通路进口；所述旁路上设置控制阀。

风冷热泵系统由压缩机直接向室外换热器供应高温高压气体，对室外换热器进行化霜，并在压缩机气体出口和板式换热器的室外制冷循环通路进口间设置一条旁路，该旁路由控制阀(可选用调节阀、电磁阀等)控制，当确定板式换热器过冷，需要补充高温高压气体时，旁路打开；当确定板式换热器内冷媒充足时，旁路关闭。通过这种方式防止板式换热器出现低压过冷的情况，提高了空调系统运行的可靠性。

在一些实施例中，优选为，风冷热泵系统还包括储液罐，所述储液罐的气体口接入所述室外换热器和所述板式换热器之间的管路上；所述储液罐还开设补气进口，所述旁路的出气端连接在所述补气进口。

考虑到在板式换热器处于低压状态时，储液罐内的高温高压气体难以快速向板式换热器供应，因此，从压缩机向储液罐内补充高温高压气体，以驱使储液罐内的高温高压气体进入板式换热器。通过这种方式防止板式换热器出现低压过冷的情况，提高了空调系统运行的可靠性。而且，自压缩机排出的高温高压气体一方面形成驱动力，促使储液罐中的气体进入板式换热器，而且还流入板式换热器，提高了空调系统运行的可靠性。

在一些实施例中，优选为，所述板式换热器的室外制冷循环通路进口设置温度检测器，以检测板式换热器的进口温度。

温度检测器用于检测板式换热器的进口温度，压力检测器用于检测板式换热器内气压状态，以用于确定板式换热器是否处于低压较冷状态，以便于及时向板式换热器供应高温高压气体，以提高空调系统运行的可靠性。

在一些实施例中，优选为，所述的风冷热泵系统还包括控制器；所述控制器构造为在所述板式换热器的进口温度小于第一预设值时，打开所述控制阀；在所述板式换热器的进口温度大于第二预设值时，关闭所述控制阀。

在一些实施例中，优选为，所述板式换热器的室外制冷循环通路上设置压力检测器，以检测板式换热器的压力。

在一些实施例中，优选为，所述的风冷热泵系统还包括控制器；所述控制器构造为在所述板式换热器的压力小于第三预设值时，打开所述控制阀；在所述板式换热器的压力大于第四预设值时，关闭所述控制阀。

控制器接收温度检测器或压力检测器的检测数据，判断板式换热器是否处于低压较冷状态，当判断处于时控制控制阀打开，当判断不处于时控制控制阀关闭，以提高空调系统运行的可靠性。

在一些实施例中，优选为，所述的风冷热泵系统还包括油分离器，所述油分离器设置于所述压缩机的气体出口和所述四通阀的气体进口之间的管路上；所述旁路的进气端连接所述油分离器的气体出口。

油分离器对压缩机排出的高温高压气体进行分离处理，以利于四通阀向室外换热器或储液罐内供高温高压气体，提高空调系统运行的可靠性，油分离器的气体出口的高温高压气体已与油分离，应用更稳定。

在一些实施例中，优选为，所述旁路的进气端连接所述压缩机的气体出口、或所述四通阀的气体出口、或所述室外换热器的气体入口。

基于旁路将高温高压气体供应到板式换热器，因此，旁路可以连接压缩机气体出口至室外换热器的气体入口之间的任意位置，提供旁路连接的多种可选方式，提高产品的整体适应性。

在一些实施例中，优选为，所述的风冷热泵系统还包括气液分离器，所述气液分离器设置于所述四通阀的回流出口与所述压缩机的气体入口之间的管路上。

气液分离器对回流入压缩机的冷媒进行气液分离，避免发生液击现象，以提高空调系统运行的可靠性。

本发明还提供了一种风冷热泵系统的控制方法，其包括：

所述风冷热泵系统进入除霜；

判断板式换热器需补充冷媒；

连接于所述压缩机的气体出口和板式换热器的室外制冷循环通路进口的管路畅通，使压缩机的高温高压气体流入所述板式换热器。

在一些实施例中，优选为，所述控制方法还包括：

判断所述板式换热器内冷媒充足；

所述管路关闭。

风冷热泵系统由压缩机直接向室外换热器供应高温高压气体，对室外换热器进行化霜，并在室外换热器的进气口向板式换热器之间设置一条旁路，该旁路由控制阀控制，当确定板式换热器需要补充高温高压气体时，旁路打开；当确定板式换热器内冷媒充足时，旁路关闭。通过这种方式防止板式换热器出现低压过冷的情况，提高了空调系统运行的可靠性。

在一些实施例中，优选为，所述判断所述板式换热器内冷媒充足包括：当所述板式换热器的进口温度大于第二预设值，则确认所述板式换热器内冷媒充足；

和/或，

当所述板式换热器的压力大于第四预设值，则确认所述板式换热器内冷媒充足。

在一些实施例中，优选为，所述判断板式换热器需补充冷媒包括：

当所述板式换热器的进口温度小于第一预设值，则确认所述板式换热器需补充冷媒；

和/或，

当所述板式换热器的压力小于第三预设值，则确认所述板式换热器需补充冷媒。

接收板式换热器的温度或板式换热器内气压状态的检测数据，判断板式换热器是否处于低压较冷状态，当判断处于时控制控制阀打开，当判断不处于时控制控制阀关闭，以提高空调系统运行的可靠性。

(三)有益效果

本发明提供的技术方案中在风冷热泵系统，包括：压缩机、四通阀、室外换热器、板式换热器和室内换热器，压缩机、四通阀、室外换热器、板式换热器形成室外制冷循环通路，室内换热器和板式换热器形成室内制冷循环通路，风冷热泵系统还包括：旁路，旁路连接压缩机的气体出口和板式换热器的室外制冷循环通路进口；旁路上设置控制阀。风冷热泵系统由压缩机直接向室外换热器供应高温高压气体，对室外换热器进行化霜，在压缩机的气体出口和板式换热器的室外制冷循环通路进口之间设置旁路，该旁路由控制阀控制，当确定板式换热器需要补充高温高压气体时，旁路打开；当确定板式换热器内冷媒充足时，旁路关闭。通过这种方式防止板式换热器出现低压过冷的情况，提高了空调系统运行的可靠性。

附图说明

图1为本发明一个实施例中风冷热泵系统的结构示意图；

图2为本发明另一个实施例中风冷热泵系统的结构示意图；

图3为一个实施例中风冷热泵系统的控制方法示意图；

图4为另一个实施例中风冷热泵系统的控制方法示意图。

图中：1、压缩机；2、四通阀；3、室外换热器；4、板式换热器；5、储液罐；6、油分离器；7、电磁阀；8、气液分离器；9、旁路；10、温度检测器；11、压力检测器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。“第一”“第二”“第三”“第四”不代表任何的序列关系，仅是为了方便描述进行的区分。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。文中“上”“下”均以产品使用中的具体位置来定义。

针对目前风冷热泵系统在制热下，板式换热器容易出现低压过冷问题，本发明给出一种风冷热泵系统及其控制方法。

下面将通过基础设计、扩展设计及替换设计对产品、方法等进行详细描述。

本发明提供一种风冷热泵系统，如图1所示，包括：压缩机1、四通阀2、室外换热器3、板式换热器4和室内换热器，室外换热器3的气体入口连接四通阀2的气体出口，四通阀2的气体进口连通压缩机1的气体出口；四通阀2的回流出口与压缩机1的气体入口相连；在压缩机1的气体出口和板式换热器4的室外制冷循环通路进口之间设置旁路，旁路方便压缩机1的高温高压气体直接进入板式换热器4，以补充板式换热器4的低压环境，改善过冷状态。旁路9上设置控制阀。

在该风冷热泵系统中，有两路循环经过板式换热器，其中压缩机、四通阀、室外换热器、板式换热器形成室外制冷循环通路循环回路，冷媒在室外制冷循环通路中循环；板式换热器和室内换热器之间形成室内制冷循环通路，通常情况下，水在室内制冷循环通路中流动。

风冷热泵系统由压缩机1直接向室外换热器3供应高温高压气体，对室外换热器3进行化霜，并在压缩机1的气体出口与板式换热器4的室外制冷循环通路进口之间设置一条旁路9，其中旁路上的控制阀可选用电磁阀、调节阀等。以电磁阀为例，该旁路9由电磁阀7控制，当确定板式换热器4需要补充高温高压气体时，旁路9打开；当确定板式换热器4内冷媒充足时，旁路9关闭。通过这种方式防止板式换热器4出现低压过冷的情况，提高了空调系统运行的可靠性。

在风冷热泵系统中，切换四通阀2可调节系统的运行模式，板式换热器4与室内换热器形成室内制冷循环通路，通常为水路循环，通过水与板式换热器4内的冷媒进行热量交换，水进行换热调节室内温度。本技术是有关风冷热泵系统在制热模式，室外换热器3出现结霜现象，为解决室外换热器3的化霜问题，提供风冷热泵系统的化霜模式。该系统将压缩机1的高温高压气体直接引入室外换热器3，由此进行换热、化霜。四通阀2的气体出口连接室外换热器3的气体入口，高温高压气体在室外换热器3进行热交换，然后进入板式换热器4，再次进行换热后重新流入压缩机1。

为避免板式换热器4出现低压过冷问题，该系统在压缩机1的气体出口和板式换热器4的室外制冷循环通路进口之间设置旁路9，该旁路9上设置和电磁阀7，当板式换热器4出现过冷时，则旁路9上的电磁阀7开启，高温高压气体直接供应到板式换热器4，提高板式换热器4内的温度和压力。

在一些实施例中，参见图2所示，由于风冷热泵系统在室外换热器3和板式换热器4之间接入储液罐5，在制热过程中，当板式换热器4气压较大，则高温高压气体被压入储液罐5，在化霜的过程中，储液罐5中的高温高压气体无法快速排入储液罐5，因此，在储液罐5上设置补气口，该旁路在该实施例中，出气端连接储液罐5的补气口，自压缩机1排出的高温高压气体直接融入储液罐5，能推送储液罐5中存储的已有气体向板式换热器4排放。

通过采集板式换热器4内的压力或温度确定板式换热器4是否出现过冷。

一些实施例中，在室外制冷循环通路上，板式换热器4的进口设置温度检测器10，用于采集板式换热器4进口的温度，由于室内制冷循环通路中的水流过板式换热器，提高室外制冷循环通路中板式换热器出口温度，因此以温度检测器10检测的进口温度判定板式换热器是否处于低温低压状态更加合理。

另一些实施例中，在室外制冷循环通路上，板式换热器4中设置压力检测器11，用于采集板式换热器4内的压力。

还有一些实施例中结合上面两种实施例，同时设置温度检测器10和压力检测器11，通过温度、压力两个参数值准确判断。在一些优选方案中，先以压力值为准，当压力值测试存在失误时，则以温度值为准。

为了方便让除霜系统正常运行，该除霜系统还包括控制器，电磁阀7、温度检测器10、压力检测器11与系统的控制器连接。

当温度检测器10参与采集时，控制器的具体判断方式为：

控制器构造为在板式换热器4的室外制冷循环通路进口温度小于第一预设值时，打开电磁阀7；在板式换热器4的室外制冷循环通路进口温度大于第二预设值时，关闭电磁阀7。

室外制冷循环通路进口温度均为实时采集，第一预设值、第二预设值可以为定值，也可以根据使用环境的变化调整，第二预设值大于第一预设值。在一些实施例中，第一预设值优选为-15℃～-10℃，比如-12℃，第二预设值优选为-7℃～0℃，比如-5℃。

当压力检测器11参与采集时，控制器的具体判断方式为：

控制器构造为在板式换热器4的压力小于第三预设值时，打开电磁阀7；在板式换热器4的压力大于第四预设值时，关闭电磁阀7。

压力检测器均为实时采集压力，第三预设值、第四预设值可以为定值，也可以根据使用环境的变化调整，第四预设值大于第三预设值。在一些实施例中，第三预设值为0.4～0.5mpa，比如0.45mpa；第四预设值为0.5mpa～0.6mpa，比如0.55mpa。

在其他的实施例中，风冷热泵系统还包括油分离器6，油分离器6设置于压缩机1的气体出口和四通阀2的气体进口之间的管路上。油分离器6可对压缩机1气体出口排出的高温高压气体进行油分离。

需要说明的是，为了向板式换热器4供应高温高压气体，避免其出现低压过冷问题，在压缩机的气体出口和板式换热器4室外制冷循环通路进口之间的旁路9在不同的实施例中可以为：

实施例1，旁路9的进气端连接室外换热器3的气体入口，旁路9包括室外换热器3气体入口和压缩机1的气体出口之间的管路。

实施例2，旁路9的进气端连接油分离器6的气体出口处，旁路9包括压缩机1的气体出口和油分离器6的气体出口之间的管路；

实施例3，旁路9的进气端连接四通阀2的气体出口处，旁路9包括压缩机1的气体出口和四通阀2的气体出口之间的管路。

当然在其他实施例中，旁路9的进气端可接入实施例1-3中管路上的任一点，旁路9包括压缩机1的气体出口和接入点之间的管路。

在一些实施例中，风冷热泵系统还包括气液分离器8，气液分离器8设置于四通阀2的回流出口与压缩机1的气体入口之间的管路上。

本发明还提供了一种风冷热泵系统的控制方法，如图3所示，其包括：

步骤110，风冷热泵系统进入除霜；

本技术是有关风冷热泵系统在制热模式，室外换热器出现结霜现象，为解决室外换热器的化霜问题，提供风冷热泵系统的化霜模式。在室外换热器是否出现结霜的判断中，可通过制热运行时间、室外换热器的温度变化等进行判断，还可采用现有的各种判断方式。

在风冷热泵系统进入化霜模式后，该系统将压缩机的高温高压气体直接引入室外换热器，由此进行换热、化霜。四通阀的气体出口连接室外换热器的气体入口，高温高压气体在室外换热器进行热交换，然后进入板式换热器，再次进行换热后重新流入压缩机。板式换热器为室内换热器提供换热热量。

步骤120，判断板式换热器需补充冷媒；

在不同的实施例中，可采用各种方法判断板式换热器是否需要补充冷媒，补充冷媒的情况在于：室外换热器刚开始化霜，造成本应处于高温高压的板式换热器出现低压过冷的问题，为了避免这种情况发生，提高空调运行的稳定性，需要向板式换热器提供高温气体。

步骤130，连接于所述压缩机的气体出口和板式换热器的室外制冷循环通路进口的管路畅通，使压缩机的高温高压气体流入所述板式换热器。

该管路为旁通管路，用于将部分压缩机排出的高温高压气体送入板式换热器，高温高压气体进入板式换热器后，板式换热器内温度提高压力提高。

为了向板式换热器供应高温高压气体，避免其出现低压过冷问题，在室外换热器气体入口和板式换热器室外制冷循环通路入口之间的旁路在不同的实施例中可以为：

实施例4，旁路的进气端连接室外换热器的气体入口，旁路包括室外换热器气体入口和压缩机的气体出口之间的管路。

实施例5，旁路的进气端连接油分离器的气体出口处，旁路包括压缩机的气体出口和油分离器的气体出口之间的管路；

实施例6，旁路的进气端连接四通阀的气体出口处，旁路包括压缩机的气体出口和四通阀的气体出口之间的管路。

当然在其他实施例中，旁路的进气端可接入实施例4-6中管路上的任一点，旁路包括压缩机1的气体出口和接入点之间的管路。风冷热泵系统由压缩机直接向室外换热器供应高温高压气体，对室外换热器进行化霜，并压缩机的气体出口向板式换热器之间设置一条旁路，该旁路由电磁阀控制，当确定板式换热器需要补充高温高压气体时，旁路打开；当确定板式换热器内冷媒充足时，旁路关闭。通过这种方式防止板式换热器出现低压过冷的情况，提高了空调系统运行的可靠性。

下面给出一种风冷热泵系统的控制方法的具体实施例，如图4所示：

步骤210，风冷热泵系统进入除霜；

步骤220，采集板式换热器内的温度值；

该温度值为室外制冷循环通路进口的温度值。

步骤230，将该温度与第一预设值进行比较；

步骤240-1，当该温度小于第一预设值时，确定板式换热器需要补充高温高压气体。

步骤250-1，打开旁路的电磁阀，旁路畅通，促使压缩机排出的部分高温高压气体进入板式换热器。

“打开”是针对某个时间点的动作，在一些情况下条件满足温度值小于第一预设值，且电磁阀已打开，则继续保持电磁阀打开状态，旁路畅通。

步骤240-2，当再次实时检测室外制冷循环通路进口温度大于第二预设值时，确定板式换热器的压力满足条件，不需要补充高温高压气体。

该步骤也可以接步骤250-1。

步骤250-2，关闭旁路的电磁阀，旁路关闭。

“关闭”是针对某个时间点的动作，在一些情况下，条件满足温度大于第二预设值，且电磁阀已关闭，则继续保持电磁阀关闭状态，旁路关闭。

步骤260，确认化霜结束。

下面给出一种风冷热泵系统的控制方法的另一个具体实施例：

步骤310，风冷热泵系统进入除霜，风冷热泵系统采用上述风冷热泵系统；

步骤320，采集板式换热器内的压力值；

步骤330，将该压力值与第三预设值进行比较；

步骤340-1，当该压力值小于第三预设值时，打开旁路的电磁阀，旁路畅通，促使压缩机排出的部分高温高压气体进入板式换热器。

“打开”是针对某个时间点的动作，在一些情况下条件满足压力值小于第三预设值，且电磁阀已打开，则继续保持电磁阀打开状态，旁路畅通。

步骤340-2，当再次实时检测压力值大于第四预设值时，关闭旁路的电磁阀，旁路关闭。

“关闭”是针对某个时间点的动作，在一些情况下，条件满足温度大于第四预设值，且电磁阀已关闭，则继续保持电磁阀关闭状态，旁路关闭。

步骤350，确认化霜结束。

本发明为了解决水侧换热器为板式换热器时，风冷热泵冷热水机除霜时的低压过低问题，提出了在排气侧旁通一个旁路到储液罐的目的是避免风冷热泵冷热水机在除霜期间低压过低，使水侧换热器内部结冰，进而损坏板式换热器，导致系统泄露。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。