热泵系统和热泵控制方法与流程

本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种热泵系统和热泵控制方法。

背景技术：

在制冷空调行业内，热气旁通技术很多时候用于除霜或者调整蒸发温度，但在数码涡旋压缩机上，热气旁通主要卸载作用。现有技术中，绝大部分的蒸汽压缩式热泵/制冷机组都不需要在停机时特意进行高低压的平衡处理，原因主要是机组本身可以通过一段时间的停机放置而达到高低压平衡，这通常在几分钟即可达到高低压平衡状态，压缩机重新启动不会带压启动。

但是，在一些特种热泵制冷设备用于恒温控制时，精密设备对温度波动要求很高，不允许压缩机有几分钟的停机时间，压缩机停机后可能需要很快再次启动。这时候，系统的高低压还没有达到平衡状态，压差比较大，压缩机启动就非常困难，经常造成控制器的保护导致启动失败。

本领域常见的节流元件包括节流毛细管、热力膨胀阀和电子膨胀阀，但是，这些常规节流元件无法达到快速平衡高低压的作用。为此，可在这些节流元件上并联一个电磁阀来实现快速平衡高低压，但由于电磁阀经常会出现反向泄露或无法完全关闭等，这会造成系统性能的降低。例如，当压缩机停机后，系统管路上的高低压无法通过压缩机联通(压缩机起到截止阀作用)。其中，与压缩机吸气口联通的管路为低压管路，与压缩机排气口联通的管路为高压管路，高压管路上的制冷剂只能通过节流元件(电子膨胀阀、毛细管、热力膨胀阀等等)缓慢流到低压管路上，以此实现压力平衡。因为这些节流元件口径太小，随着高低压的压差逐渐变小，通过节流元件小孔的制冷剂流量就越来越小，平衡速度就更慢。

技术实现要素：

本发明实施例中提供一种热泵系统和热泵控制方法，以解决现有技术中无法达到快速平衡高低压的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种热泵系统，包括：压缩机和冷凝器，所述冷凝器包括第一流道和第二流道；所述压缩机与所述冷凝器的第一流道连接以构成热泵回路；所述压缩机的出口通过所述冷凝器的第二流道与所述压缩机的入口连接。

作为优选，所述热泵系统还包括四通阀、膨胀阀7、蒸发器和气液分离器；所述压缩机的出口依次通过所述四通阀的第一组接口、所述冷凝器的第一流道、所述膨胀阀7、所述蒸发器、所述四通阀的第二组接口、及所述气液分离器后与所述压缩机的入口连接。

作为优选，所述压缩机的出口与所述四通阀之间的管线通过所述冷凝器的第二流道与所述气液分离器的入口连接。

作为优选，在所述冷凝器的第二流道与所述气液分离器的入口之间的管路上设置有电磁阀。

作为优选，所述冷凝器的第二流道位于所述冷凝器的最底部。

本发明还提供了一种热泵控制方法，包括：提供上述的热泵系统；在压缩机停机时打开所述热气旁通回路，以使所述压缩机的出口输出的冷媒经过所述热气旁通回路流回所述压缩机的入口。

作为优选，所述方法包括：通过打开设置在所述热气旁通回路上的电磁阀控制所述热气旁通回路的通断。

作为优选，所述方法还包括：根据室外环境温度和除霜时间确定所述通断的时间长短。

作为优选，根据室外环境温度和除霜时间确定所述通断的时间长短包括：步骤11，判断当前除霜结束时的环境温度是否低于上次除霜结束时的环境温度，如果是，则t1＝1.5t0，否则，t1＝t0，其中，t1是第一通断时间，t0是上次通断的时间；步骤12，根据t2＝(t4/t3)*t0计算第二通断时间t2，其中，t3是上次除霜时间，t4是当前除霜时间；步骤13，将t1和t2中大的那个作为当前通断的时间。

作为优选，在步骤11之前还包括：步骤10，在持续制热首次除霜结束后，控制所述热气旁通回路开启第一时间t。

作为优选，在中途停机再开机制热时，重新执行步骤10至步骤13。

本发明可在压缩机停机的同时，通过打开热气旁通回路，使压缩机出口管道中的制冷剂进入冷凝器的第二流道冷凝后，成为液态经过气液分离器与低压制冷剂混合后，回流至压缩机的入口，因而可以快速地实现高低压平衡，因此，可快速平衡热泵系统的高低压，从而使得压缩机可以无压差快速启动。此外，停机后高温高压排气冷却液化后卸载到系统低压管路，从而避免了高低压冲击过大，解决了卸载时高温高压排气冲击系统低压零部件的问题。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

附图标记说明：1、压缩机；2、冷凝器；3、四通阀；4、蒸发器；5、气液分离器；6、电磁阀；7、膨胀阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

请参考图1，本发明实施例提供一种热泵系统，包括：压缩机1和冷凝器2，所述冷凝器2包括第一流道和第二流道；所述压缩机1与所述冷凝器2的第一流道连接以构成热泵回路；所述压缩机1的出口通过所述冷凝器2的第二流道与所述压缩机1的入口连接。所述压缩机1的出口、所述冷凝器2的第二流道、所述压缩机1的入口可以构成一个热气旁通回路。

这样，当制冷或制热停机卸载平衡高低压时，在压缩机1停机的同时，可以打开热气旁通回路，因此，压缩机1出口管道中的制冷剂进入冷凝器2的第二流道冷凝后，成为液态经过气液分离器与低压制冷剂混合后，回流至压缩机1的入口，因而可以快速地实现高低压平衡，因此，可快速平衡热泵制冷系统的高低压，从而使得压缩机可以无压差快速启动。

此外，停机后高温高压排气冷却液化后卸载到系统低压管路，从而避免了高低压冲击过大，解决了卸载时高温高压排气冲击系统低压零部件的问题。

如图1所示，优选地，所述热泵系统还包括四通阀3、膨胀阀7、蒸发器4和气液分离器5；所述压缩机1的出口依次通过所述四通阀3的第一组接口、所述冷凝器2的第一流道、所述膨胀阀7、所述蒸发器4、所述四通阀3的第二组接口、及所述气液分离器5后与所述压缩机1的入口连接。更具体地，所述压缩机1的出口与所述四通阀3之间的管线通过所述冷凝器2的第二流道与所述气液分离器5的入口连接。为了实现对热气旁通回路的通断控制，优选地，在所述冷凝器2的第二流道与所述气液分离器5的入口之间的管路上设置有电磁阀6。

请参考图1，压缩机1的出口至四通阀3的d端之间连接有用于卸载的热气旁通回路，热气旁通回路具有四个节点，分别为p、q、m和n，其中，管道pq连接至冷凝器2最底部u管的进口q，该u管的出口m连接到气液分离器5的进口n，在pqmn的连接管道上装配有一个电磁阀6。

下面，结合图1对发明中的热泵系统的工作过程进行详细描述。

当热泵系统处于制冷模式时，冷媒的流动路径为：压缩机→四通阀的dc端→冷凝器→膨胀阀→蒸发器→四通阀的es端→气液分离器→压缩机。当制冷停机卸载平衡高低压时，压缩机1停机后，外风机一般延时关闭，压缩机1停机的同时打开电磁阀6，pqmn管道(即热气旁通回路)上的制冷剂冷凝后，成为液态进入气液分离器5与低压制冷剂混合，快速实现高低压平衡。

当热泵系统处于制热模式时，冷媒的流动路径为：压缩机→四通阀的de端→蒸发器→膨胀阀→冷凝器→四通阀的cs端→气液分离器→压缩机。当制热停机卸载平衡高低压时，压缩机1停机后，外风机和四通阀3一般延时关闭，压缩机1停机的同时打开电磁阀6，pqmn管道(即热气旁通回路)上的制冷剂冷凝后，成为液态进入气液分离器5与低压制冷剂混合，快速实现高低压平衡。

优选地，所述冷凝器2的第二流道位于所述冷凝器2的最底部。此时，可利用冷凝器2的最底部的u形管构成所述热气旁通回路。当将热气旁通回路设置在最底部时，更有利于避免低温制热模式下的融霜积水结冰。

请参考图1，本发明还提供了一种热泵控制方法，包括：提供上述的热泵系统，更具体地，在压缩机1停机时打开所述热气旁通回路，以使所述压缩机1的出口输出的冷媒经过所述热气旁通回路流回所述压缩机1的入口。

这样，当制冷或制热停机卸载平衡高低压时，在压缩机1停机的同时，可以打开热气旁通回路，因此，压缩机1出口管道中的制冷剂进入冷凝器2的第二流道冷凝后，成为液态经过气液分离器与低压制冷剂混合后，回流至压缩机1的入口，因而可以快速地实现高低压平衡，因此，可快速平衡热泵制冷系统的高低压，从而使得压缩机可以无压差快速启动。

此外，停机后高温高压排气冷却液化后卸载到系统低压管路，从而避免了高低压冲击过大，解决了卸载时高温高压排气冲击系统低压零部件的问题。

为了在低温制热时防止冷凝器底部管路融霜水结冰，优选地，本发明还根据室外环境温度和除霜时间确定所述通断的时间长短。当除霜结束后，开启电磁阀一定时间，从而保证底部管路上的融霜水可被彻底地去除，以防止残留的融霜水在新的制热周期内残留结冰。

在一个更优选的实施例中，可通过下述方式确定所述通断的时间长短，包括以下步骤：

步骤10，在持续制热首次除霜结束后，控制所述热气旁通回路开启第一时间t；

步骤11，判断当前除霜结束时的环境温度是否低于上次除霜结束时的环境温度，如果是，则t1＝1.5t0，否则，t1＝t0，其中，t1是第一通断时间，t0是上次通断的时间；

步骤12，根据t2＝(t4/t3)*t0计算第二通断时间t2，其中，t3是上次除霜时间，t4是当前除霜时间；

步骤13，将t1和t2中大的那个作为当前通断的时间。

在具体实施时，可分别计算出第一通断时间和第二通断时间，然后再从二者中选择一个较大的值作为当前通断的时间，以控制电磁阀的开启时间长短。如果在中途停机再开机制热时，重新执行步骤10至步骤13。

通过上述方式，可根据室外环境温度和除霜信息反馈情况，综合判断热气旁通回路的开启控制，防止低温制热时室外换热器底部残留的融霜水结冰导致机组运行恶化。

本发明利用热气旁通回路上设置的电磁阀6可以实现“短路”的作用：在压缩机1停机后，通过控制电磁阀6(口径比节流元件大得多)的开启，实现高压管路与低压管路内的制冷剂的快速联通，从而实现高低压的快速平衡，无需等待节流元件的缓慢平衡。

当然，以上是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。