低制冷剂充灌量热泵装置的制作方法

本发明属于空调技术领域，具体涉及一种低制冷剂充灌量热泵装置。

背景技术：

以往，氢氟烃(HFC)类的制冷剂广泛应用于家用空调、中小型商用空调中。但是，由于这些制冷剂温室效应指数(GWP)较高，对环境的影响较大，从控制全球变暖的角度出发，各国相关企业相继开始使用低GWP值的制冷剂。因而，提出了使用氢氟烯烃类(HFO)的R1234yf、碳氢类(HC)的R290、R600a、R1270等对全球变暖影响较小的制冷剂。但是与以往的HFC类制冷剂不同，这些制冷剂都或多或少存在可燃性(或微可燃)的问题。

在使用上述可燃性制冷剂的空调系统中，如果发生制冷剂在房间内泄露，且浓度较高时，很容易造成火灾等事故的发生。因此，为了解决制冷剂可燃性问题，杜绝潜在的安全隐患，各企业纷纷减少制冷剂在系统中充灌量。随着系统中制冷剂充灌量的减少，系列稳定及可靠性问题相继出现。

制冷冷启动是指在制冷工况下，压缩机启动前长时间处于停机状态，使得其温度与环境温度相等。制热冷启动是指在制热工况下，压缩机启动前长时间处于停机状态，使得其温度与环境温度相等。

在制冷冷启动条件下，若房间温度较低，大量液态制冷剂处于室内换热器中，随着压缩机的启动，大量液态制冷剂被吸入储液器。储液器中的液态制冷剂不能有效与环境换热气化，导致吸气侧气态制冷剂不足，吸气压力进一步降低，从而可能出现负压(低于大气压)。同时，启动初期油池温度较低，若使用互溶性较好的润滑油，随着壳体内压力升高，大量制冷剂将溶于油池中，进一步减少系统中制冷剂，使吸气压力更低。而且，制冷剂在室外的储液器中蒸发吸热，减少了系统冷量，降低了能效。

在制热冷启动条件下，室外温度较低，大量液态制冷剂处于室外换热器及溶解于油池中，同制冷冷启动相似，随着压缩机的启动，大量液态制冷剂被吸入储液器及压缩机，吸气侧气态制冷剂不足，吸气压力可能出现负压；同时，油池中大量溶解制冷剂将降低其粘度，影响压缩机的可靠性。

在除霜工况下，除霜后期，由于室内风扇未开启，室内换热器由于温度下降无法大量提供热量，制冷剂在室内换热器中不能有效吸热蒸发。压缩机无法吸入足够的气态制冷剂，只能通过降低吸气压力来使吸气侧的制冷剂蒸发，这一方面造成吸气压力极低，甚至负压，另一方面也造成了吸气管、气缸、油池等的温度急剧下降。随着油池温度的下降，大量制冷剂开始溶解在油池中，使得转换成制热模式时，系统的制冷剂不足，可能压力吸气压力仍过低，甚至负压。

负压的发生可能使空气制冷系统，一方面进入系统的空气容易引起爆炸的发生，另一方面验证影响压缩机及制冷系统的可靠性。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述问题中的至少一个而完成的，其目的在于，提供一种低制冷剂充灌量热泵装置，使得其在冷启动过程中避免出现因大量制冷剂聚集在储液器及压缩机中而导致压缩机进气口压力过低。

一种低制冷剂充灌量热泵装置，包括压缩机1，压缩机1的制冷剂气体出口通过四通换向阀2依次连接室内换热器3、节流装置4和室外换热器5，室外换热器5出口通过四通换向阀2连接储液器6入口，储液器6出口连接压缩机1进口；还包括旁通管路8，旁通管路8的进口位于压缩机1与四通换向阀2之间，旁通管路8的出口位于四通换向阀2与储液器6之间或位于储液器6的壳体侧边或者底部，旁通电磁阀7位于旁通管路8上；在制热工况下稳定运行时，从压缩机1排出的制冷剂经四通换向阀2流入室内换热器3，而后经节流装置4、室外换热器5、四通换向阀2、储液器6流回压缩机1，形成制热循环；制冷工况下稳定运行与制热循环流路相反。

所述制冷剂为低充注量制冷剂。

所述低充注量制冷剂为R290或R1270。

所述一种低制冷剂充灌量热泵装置的控制方法，

当旁通管路8的出口位于四通换向阀2与储液器6之间时，当制冷工况或制热工况冷启动，或者在除霜运行过程中出现压缩机1进气口压力过低、制冷剂大量在储液器6及压缩机1中聚集时，旁通电磁阀7开启，压缩机1排出的部分高温高压气体流入旁通管路8，经旁通电磁阀7节流后，与制热工况部分来自室外换热器5或制冷/除霜工况部分来自室内换热器3中的制冷剂混合后的中压态制冷剂流入储液器6中，而后被压缩机1吸入，从而提高了压缩机1进气口压力和质量流量，避免负压发生；

当旁通管路8的出口位于储液器6的壳体侧边或者底部时，当储液器6中存在低温液态制冷剂时，经旁通电磁阀7节流后的高温制冷剂气体对其有直接加热作用，使其快速蒸发成饱和蒸汽，提高压缩机1进气口压力，保证吸气侧有充足的制冷剂。

旁通电磁阀7的开启控制方式为压力控制法、时间控制法和温度控制法；

旁通电磁阀7的开启控制方式一：压力控制法，当压缩机1进气口与其对应的额定蒸发压力的差大于预设压力时，启动旁通电磁阀7开启；

旁通电磁阀7的开启控制方式二：时间控制法，冷启动时自动开启旁通电磁阀7，达到预设时间后自动关闭，预设时间长短根据压缩机1的排量、室内换热器3内容积、室外换热器5内容积及环境温度条件确定。

旁通电磁阀7的开启控制方式三：温度控制法，当压缩机1底部的油池温度与压缩机(1)排气压力所对应的冷凝温度之间的差值低于低预设温度时开启旁通电磁阀7，达到高预设温度后旁通电磁阀7自动关闭。

本发明热泵装置及控制方法所能达到的有益效果如下：

1、避免吸气压力过低。冷启动时，大量液态制冷剂在低压侧，突然启动使大量液态制冷剂进入储液器，低压换热器中没有足够液态制冷剂。因储液器与环境不能有效换热，因而低压侧气态制冷剂不足，吸气压力进一步降低。

2、避免液击。冷启动时，大量液态制冷剂在低压侧，突然启动使大量液态制冷剂进入储液器，当液态制冷剂过多时，可能溢出储液器，进入压缩机，导致液击。旁通阀的使用一方面避免冷启动时大量液态制冷剂进入储液器，另一方面高温过热态制冷剂加热储液器内液态制冷剂(如果有)，使其挥发。

3、快速提高压缩机底部的油池温度，减少油池中溶解的制冷剂量，提高油粘度。

4、快速提高系统中制冷剂量，避免吸气压力进一步降低。随着制冷剂从压缩机底部的油池中挥发，压缩机壳体内制冷剂含量减少，系统中制冷剂增多，从而避免了吸气压力进一步降低。

5、提高启动过程蒸发温度，避免润滑油驻留在换热器内表面，避免润滑油驻留在毛细管内表面，引起堵塞。

附图说明

图1是本发明的热泵装置一实施形式结构示意图。

图2是本发明的热泵装置另一实施形式结构示意图。

具体实施方案

下面根据附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1所示为本发明低制冷剂充灌量热泵装置的一种实施方式。在制热工况下(实线箭头方向)稳定运行时，从压缩机1排出的制冷剂气体经四通换向阀2流入室内换热器3，而后经节流装置4、室外换热器6、四通换向阀2、储液器6流回压缩机1，形成制热循环。制冷/除霜工况下(图1虚线箭头方向)稳定运行与此循环流路相反。

旁通管路8的进口位于压缩机1与四通换向阀2之间，旁通管路8的出口位于四通换向阀2与储液器6之间，旁通电磁阀7位于旁通管路8上。当制冷工况或制热工况冷启动，或者在除霜运行等过程中出现压缩机1进气口压力过低、制冷剂大量在储液器6及压缩机1中聚集时，旁通电磁阀7开启，压缩机1排出的部分高温高压气体流入旁通管路8，经旁通电磁阀7节流后，与部分来自室外换热器5(制热工况)或室内换热器3(制冷/除霜工况)中的制冷剂混合后的中压态制冷剂流入储液器6中，而后被压缩机1吸入，从而提高了压缩机1进气口压力和进气质量流量，避免压缩机1进气口压力低于大气压。

旁通电磁阀7的开启控制方式为压力控制阀、时间控制法和温度控制法。

旁通电磁阀7的开启方式一：压力控制法，当压缩机1进气口与与其对应的额定蒸发压力的差大于预设压力(如0.15MPa)时，启动旁通电磁阀7开启，预设压力大小根据压缩机1的排量、内换热器3内容积、室外换热器5内容积及环境温度条件确定。

旁通电磁阀7的开启方式二：时间控制法，冷启动时自动开启旁通电磁阀7，达到预设时间(如1min)后自动关闭，预设时间长短根据压缩机1的排量、内换热器3内容积、室外换热器5内容积及环境温度条件确定。

旁通电磁阀7的开启方式三：温度控制法，当压缩机1底部的油池温度与压缩机(1)排气压力所对应的冷凝温度之间的差值低于底预设温度(如5℃)时开启旁通电磁阀7，达到高预设温度(如15℃)后旁通电磁阀7自动关闭，预设温度大小根据压缩机1的排量、制冷剂和润滑油充注量及环境温度等条件确定。

图2为本发明低制冷剂充灌量热泵装置的另一实施形式。

此实施形式与图1实施形式的结构基本相同，相异的结构在于，旁通管路8的出口位于储液器6的壳体侧边或者底部。这样的效果是当储液器6中存在低温液态制冷剂时，经旁通电磁阀7节流后的高温制冷剂气体对其有直接加热作用，使其快速蒸发成饱和蒸汽，提高储液器6中的压力，保证压缩机1进气口有充足的制冷剂。旁通电磁阀7的控制方式与上一实施例相同。

上面根据实施形式说明了本发明，但显然本发明不局限与这些实施形式。