热回收变频多联式热泵系统及其控制方法 |
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| 申请号 | CN201410039143.3 | 申请日 | 2014-01-27 | 公开(公告)号 | CN103759455B | 公开(公告)日 | 2015-08-19 |
| 申请人 | 青岛海信日立空调系统有限公司; | 发明人 | 刘敏; 王远鹏; 张文强; 曹锐; 李亚军; 李永梅; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种热回收变频多联式 热 泵 系统及控制方法，包括室外机和至少两个室内机，本发明基于一个四通换向 阀 设计的三管制热回收多联式热泵系统，其一个室内机具备两套 电子 膨胀阀 及两套换热器，使系统中任意室内机可独立运行制冷、制热或热回收除湿三种工况，多联条件下系统具备6种的工况运行的功能，即全制冷工况、全制热工况、通常热回收工况、通常热回收除湿工况、热回收除湿及制冷混合工况、热回收除湿及制热混合工况。其中，热回收除湿工况利用 冷凝器 排热来提高低温除湿时较低的出 风 温度 ，以达到不降温除湿或升温除湿的目的，从而提高系统热舒适性及系统效率，且能有效提高系统的制冷量及制热量。 | ||||||
| 权利要求 | 1. 一种热回收变频多联式热泵系统，包括室外机和至少两个室内机，其特征在于：所述室外机与室内机之间通过高压液管、高压气管和低压回气管相接； |
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| 说明书全文 | 热回收变频多联式热泵系统及其控制方法技术领域[0001] 本发明属于变频多联式热泵技术领域，具体地说，是涉及一种热回收变频多联式热泵系统及其控制方法。 背景技术[0002] 变频多联式热泵系统是一种结构复杂、系统庞大、内部参数高度耦合、边界条件多样的复杂制冷系统，具有覆盖负荷需求变化大、连接室内机数量多、运行条件复杂多变等特点，是空调发展的一个重要方向。如图1所示，多联式热泵系统一般由一台或多台室外机01、一台或多台室内机02、中央控制网络（CS-NET）03、制冷剂管路04、分歧管05以及通信线06组成，多台室外机组成室外机组，中央控制网络通过通信线对室外机组进行控制，室外机通过制冷剂管路及分歧管与室内机相连。与多台家用空调相比，多联式热泵系统的室外机共用，可有效降低设备成本，并可实现各室内机的集中管理，可单独启动一台室内机运行，也可多台室内机同时启动运行，使得控制更加灵活。 [0003] 目前，随着人们对居住舒适性要求的提高，工程应用上会出现多联机热泵系统中部分室内机进行制冷而另一部分室内机进行制热的情况。为了充分发挥多联机热泵系统的节能优势，现有技术采用系统热回收的方式实现室内机制冷及制热同时运行的需求。但均需要采用多个四通换向阀实现制冷剂的分配及排热的回收，导致系统管路及控制复杂且成本较高。此外，现有技术应用在梅雨季节及潮湿区域时，只能采用制冷的方式进行降温除湿，当环境温度较低时，会导致除湿效果差且出风温度低下，热舒适性较差。 发明内容[0004] 本发明的目的在于提供一种热回收变频多联式热泵系统，解决了现有技术需采用多个四通换向阀才能够实现系统热回收运行，造成系统管路及控制复杂且成本高的技术问题。 [0005] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现： [0006] 一种热回收变频多联式热泵系统，包括室外机和至少两个室内机，室外机与室内机之间通过高压液管、高压气管和低压回气管相接； [0008] 压缩机的排气端与四通阀的A端相接；四通阀的B端与室外换热器相接，室外换热器的另一端通过室外电子膨胀阀与高压液管相接；四通阀的C端与压缩机的吸气端相接；四通阀的D端与低压回气管相接；高压气管与低压回气管之间连接有第三电磁阀；第二电磁阀的一端连接在四通阀的A端，另一端连接在第三电磁阀与高压气管之间； [0009] 每个室内机均包括第一室内换热器、第一电子膨胀阀、第二室内换热器、第二电子膨胀阀； [0010] 第一室内换热器的一端与高压气管相接，第一室内换热器的另一端通过第一电子膨胀阀与高压液管相接；第二室内换热器的一端与低压回气管相接，第二室内换热器的另一端通过第二电子膨胀阀与高压液管相接。 [0011] 压缩机的排气端与四通阀的A端之间连接有油分离器。 [0012] 油分离器通过第一电磁阀和毛细管与压缩机的吸气端相接。 [0013] 油分离器与四通阀的A端之间连接有单向阀 [0014] 四通阀的C端与压缩机吸气端之间连接有气液分离器。 [0016] 基于热回收变频多联式热泵系统的设计，本发明还提出了一种控制方法，控制四通阀的A端与B端连通，C端与D端连通，第二电磁阀关闭，第三电磁阀打开，室外电子膨胀阀全开，各个室内机的第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀节流降压; 压缩机的排气端排出的高压气态制冷剂经室外换热器冷凝后成为高压液态制冷剂，一方面流经各个室内机的第一电子膨胀阀、第一室内换热器、第三电磁阀至四通阀D端；一方面流经各个室内机的第二电子膨胀阀、第二室内换热器至四通阀D端；之后通过四通阀的C端进入压缩机的吸气端，热泵系统处于全制冷工况。 [0017] 控制四通阀的A端与D端连通，B端与C端连通，第二电磁阀打开，第三电磁阀关闭，室外电子膨胀阀节流降压，各个室内机的第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀均节流降压；压缩机的排气端排出的高压气态制冷剂一方面从四通阀的A、D端流出至各个室内机的第二室内换热器、第二电子膨胀阀；一方面从第二电磁阀流出至各个室内机的第一室内换热器、第一电子膨胀阀；第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀的制冷剂汇合后，流经室外电子膨胀阀、室外换热器、四通阀的B、C端进入压缩机的吸气端，所述热泵处于全制热工况。 [0018] 控制四通阀的A端与B端连通，C端与D端连通，第二电磁阀打开，第三电磁阀关闭，室外电子膨胀阀全开，部分室内机中第一电子膨胀阀全开，第二电子膨胀阀全闭，其余室内机中第一电子膨胀阀全闭，第二电子膨胀阀节流降压；压缩机的排气端排出的的高压气态制冷剂一方面流经第二电磁阀、第一室内换热器、第一电子膨胀阀，一方面流经四通阀的A、B端流出至室外换热器5冷凝后成为高压液态制冷剂，流经室外电子膨胀阀后与第一电子膨胀阀流出的制冷剂汇流，再依次流经其余室内机的第二电子膨胀阀、室内换热器，之后通过四通阀的D、C端进入压缩机的吸气端，所述热泵系统处于通常热回收工况。 [0019] 控制四通阀的A端与B端连通，C端与D端连通，第二电磁阀打开，第三电磁阀关闭，室外电子膨胀阀全开，第一电子膨胀阀全开，第二电子膨胀阀节流降压；压缩机的排气端排出的高压气态制冷剂一方面流经室外换热器，一方面流经第二电磁阀、第一室内换热器，第一室内换热器与室外换热器流出的制冷剂汇流至第二电子膨胀阀、第二室内换热器后通过四通阀的D、C端进入压缩机的吸气端，所述热泵系统处于通常热回收除湿工况。 [0020] 控制四通阀的A端与B端连通，C端与D端连通，第二电磁阀打开，第三电磁阀关闭，室外电子膨胀阀全开，部分室内机第一电子膨胀阀全开，第二电子膨胀阀节流降压，其余部分室内机第一电子膨胀阀关闭，第二电子膨胀阀节流降压；压缩机的排气端排出的高压气态制冷剂一方面流经室外换热器、其余部分室内机第二电子膨胀阀、第二室内换热器，一方面流经第二电磁阀、部分室内机的第一室内换热器，第一室内换热器与室外换热器流出的制冷剂汇流至第二电子膨胀阀、第二室内换热器，流经部分室内机的第二室内换热器与其余部分室内机的第二室内换热器的制冷剂汇流后通过四通阀的D、C端进入压缩机1的吸气端，所述热泵系统处于热回收除湿及制冷混合工况。 [0021] 控制四通阀的A端与B端连通，C端与D端连通，第二电磁阀打开，第三电磁阀关闭，室外电子膨胀阀全闭，第一电子膨胀阀全开，部分室内机第二电子膨胀阀节流降压，其余部分室内机第二电子膨胀阀全闭；压缩机的排气端排出的高压气态制冷剂流经第二电磁阀，一方面流经部分室内机的第一室内换热器及第一电子膨胀阀；一方面制冷剂依次流经其余部分室内机第一室内换热器、第一电子膨胀阀；从第一电子膨胀阀流出的制冷剂汇合后，依次流经第二电子膨胀阀、第二室内换热器、四通换向阀的D、C端后进入压缩机的吸气端，所述热泵系统处于热回收除湿及制热混合工况。 [0022] 与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明基于一个四通换向阀设计三管制的热回收多联式热泵系统，其室内机具备两套电子膨胀阀及两套换热器，使系统中任意室内机可独立运行制冷、制热或热回收除湿三种工况，多联条件下系统具备6种的工况运行的功能，即全制冷工况、全制热工况、通常热回收工况、通常热回收除湿工况、热回收除湿及制冷混合工况、热回收除湿及制热混合工况。其中，热回收除湿的原理是利用冷凝器排热来提高低温除湿时较低的出风温度，以达到不降温除湿或升温除湿的目的，从而提高系统热舒适性及系统效率，且能有效提高系统的制冷量及制热量。通过系统6种运行功能选择，可有效扩大本发明的应用场合。附图说明 [0023] 图1为多联式热泵系统连接示意图。 [0024] 图2为本发明具体实施例系统示意图。 [0025] 图3为本发明具体实施例全制冷工况运行示意图。 [0026] 图4为本发明具体实施例全制热工况运行示意图。 [0027] 图5为本发明具体实施例通常热回收工况运行示意图。 [0028] 图6为本发明具体实施例热回收除湿工况运行示意图。 [0029] 图7为本发明具体实施例热回收除湿及制冷混合工况运行示意图。 [0030] 图8为本发明具体实施例热回收除湿及制热混合工况运行示意图。 [0031] 图9为本发明另一具体实施例系统示意图。 具体实施方式[0032] 具体实施例1： [0033] 本实施例以两个室内机为例，对本发明的实现方式进行具体说明： [0034] 如图2所示，本实施例的多联式热泵系统由室外机01和两个室内机02、02′构成。室外机01包括：压缩机1、油分离器2、单向阀3、四通阀4、室外换热器5、室外电子膨胀阀 6、气液分离器7、第一电磁阀8、毛细管9、第二电磁阀10、第三电磁阀11、液侧截止阀12、气侧截止阀13和排气截止阀14。 [0035] 第一室内机02包括：第一室内电子膨胀阀15、第一室内换热器16、第二室内电子膨胀阀17、第二室内换热器18和第四分歧管05。第二室内机02′的部件及构成与第一室内机02相同，包括第一电子膨胀阀15、第一室内换热器16、第二电子膨胀阀17、第二室内换热器18和第四分歧管05。 [0037] 实际应用中，室外机的风扇吹动空气流过室外换热器5进行空气与制冷剂间的热交换。室内机风扇吹动回风依次流经第二室内换热器18和第一室内换热器16，即空气从室内机回风口进入，先与第二室内换热器18换热后，再与第一室内换热器16换热，最后从出风口流出室内机。 [0038] 室外机01内各部件的连接关系为：压缩机1的排气端与油分离器2的入口端连接，油分离器2的出气端与单向阀3的一端连接，单向阀3的另一端与四通阀4的A端连接，四通阀4的B端与室外换热器5的一端连接，室外换热器5的另一端与室外电子膨胀阀6的一端连接，室外电子膨胀阀6的另一端与液侧截止阀12的一端连接，四通阀4的C端与气液分离器7的一端连接，气液分离器7的另一端与压缩机1的吸气端的连接；四通阀4的D端与第三电磁阀11的一端及气侧截止阀13的一端连接，第三电磁阀11的另一端及排气截止阀14的一端均与第二电磁阀10的一端连接，第二电磁阀10的另一端与四通阀4的A端连接；油分离器2的出油端与第一电磁阀8的一端连接，第一电磁阀8的另一端与毛细管9的一端连接，毛细管9的另一端与压缩机1的吸气端连接。 [0039] 室外机01与室内机02、02′之间的连接是：液侧截止阀12的另一端通过第一分歧管051及第四分歧管05与第一电子膨胀阀15的一端及第二电子膨胀阀17的一端连接，第一电子膨胀阀15的另一端与第一室内换热器16的一端连接，第一室内换热器16的另一端通过第三分歧管053与排气截止阀14的另一端连接；第二电子膨胀阀17的另一端与第二室内换热器18的一端连接，第二室内换热器18的另一端通过第二分歧管052与气侧截止阀13的另一端连接。 [0040] 下面对本实施例多联式热泵系统所处各工况下各部件启闭规则及制冷剂的流动进行说明： [0041] 1）全制冷工况运行 [0042] 当系统中所有室内机均处于制冷工况时，系统处于全制冷工况运行，如图3所示。该工况下，室外机的四通阀4的A端与B端连通，C端与D端连通，第二电磁阀10关闭，第三电磁阀11打开，室外电子膨胀阀6全开。室内机02、02′中，第一电子膨胀阀15、第二电子膨胀阀17均节流降压。室外换热器5为冷凝器，第一室内换热器16、第二室内换热器18均为蒸发器。 [0043] 压缩机1排气端排出的高压气态制冷剂通过油分离器2、单向阀3、四通阀4的A、B端，经室外换热器5冷凝后成为高压液态制冷剂，经液侧截止阀12、第一分歧管051及第四分歧管05后分为两股制冷剂，一股制冷剂依次流经室内机02、02′的第一电子膨胀阀15、第一室内换热器16、第三分歧管053、排气截止阀14和第三电磁阀11；另一股制冷剂依次流经室内机02、02′的第二电子膨胀阀17、第二室内换热器18、第二分歧管052、气侧截止阀13后与第一股制冷剂汇合，汇合后经四通阀4的D、C端进入气液分离器7，进行气液分离后进入压缩机1的吸气端。 [0044] 2）全制热工况运行 [0045] 当系统中所有室内机均处于制热工况时，系统处于全制热工况运行，如图4所示。该工况下，室外机的四通阀4的A端与D端连通，B端与C端连通，第二电磁阀10打开，第三电磁阀11关闭，室外电子膨胀阀6节流降压。室内机02、02′的第一电子膨胀阀15、第二电子膨胀阀17起节流作用。室外换热器5为蒸发器，第一室内换热器16、第二室内换热器18均为冷凝器。 [0046] 压缩机1排气端排出的高压气态制冷剂通过油分离器2至单向阀3、从单向阀3流出的高压气态制冷剂分为两股，第一股从四通阀4的A、D端流出，依次流经气侧截止阀13、第二分歧管052、室内机02、02′的第二室内换热器18和第二室内电子膨胀阀17；另一股制冷剂从第二电磁阀10流出，之后依次流经排气截止阀14、第三分歧管053、室内机02、 02′的第一室内换热器16和第一电子膨胀阀15。两股制冷剂在第四分歧管05汇合后，依次流经第一分歧管051、液侧截止阀12、室外电子膨胀阀6、室外换热器5、四通阀4的B、C端和气液分离器7，最后进入压缩机1的吸气端。 [0047] 3）通常热回收工况运行 [0048] 当部分室内机处于制热工况，部分处于制冷工况时，系统处于通常热回收工况。以第一室内机02进行制热且第二室内机02′进行制冷作为实施例进行说明，如图5所示。此时，室外机的四通阀4的A端与B端连通，C端与D端连通，第二电磁阀10打开，第三电磁阀11关闭，室外电子膨胀阀6全开。室内机02中，第一电子膨胀阀15全开，第二电子膨胀阀17全闭，室内机02′中，第二室内电子膨胀阀17起节流作用，第一室内电子膨胀阀15全闭。室外换热器5和室内机02的第一室内换热器16均作为冷凝器，室内机02′的第二室内换热器18作为蒸发器，室内机02的第二室内换热器18和室内机02′的第一室内换热器16均不起换热作用。 [0049] 从单向阀3流出的高压气态制冷剂分为两股，第一股制冷剂依次流经第二电磁阀10、排气截止阀14后进入制热的第一室内机02，再依次流经第一室内换热器16、第一室内电子膨胀阀15及第四分歧管05后进入第一分歧管051；第二股制冷剂经四通阀4的A、B端流出，经冷凝器5冷凝后成为高压液态制冷剂，流经室外电子膨胀阀6及液侧截止阀12后同样进入第一分歧管051。这两股制冷剂在第一分歧管051汇合后进入制冷的第二室内机 02′， 再依次流经第五分歧管05、第二电子膨胀阀17和第二室内换热器18后流出第二室内机02′，再经第二分歧管052、气侧截止阀13和四通阀4的D、C端进入气液分离器7，最后进入压缩机1的吸气端。 [0050] 4）通常热回收除湿工况 [0051] 当系统在梅雨季节或低温高湿环境运行时，一方面需要对室内除湿，另一方面需要提升出风温度，以防止出风温度过低导致热舒适性差。当所有室内机均处于热回收除湿工况时，其制冷剂流动示意图如图6所示。通常热回收除湿工况下，室外机01内各部件的连接、阀启闭规则及换热器功能与通常热回收工况的完全相同，不再赘述。 [0052] 室内机02、02′中，第一电子膨胀阀15全开，第二室内电子膨胀阀17节流降压。第一室内换热器16作为冷凝器，利用制冷剂排热加热出风，以提升出风温度。第二室内换热器18作为蒸发器，对空气进行降温除湿。 [0053] 经室外换热器5冷凝换热的制冷剂与经第一室内换热器16冷凝换热后的高压液态制冷剂在第四分歧管05汇合后依次流经第二室内电子膨胀阀17、第二室内换热器18、第二分歧管052、四通阀4的D、C端后进入气液分离器7，完成制冷剂的流动回路。 [0054] 5）热回收除湿及制冷混合工况 [0055] 如图7所示，为部分房间进行热回收除湿运行且部分房间进行制冷运行的示意图。该混合运行工况与通常热回收除湿工况相比，唯一的不同点在于进行制冷运行的室内机02′的第一室内电子膨胀阀15全闭，使第二室内换热器16不起换热作用。除此以外，室外机及室内机的连接、阀门启闭规则及制冷剂的流动均与通常热回收除湿工况相同，不再赘述。 [0056] 6）热回收除湿及制热混合工况 [0057] 如图8所示，为部分房间进行热回收除湿运行且部分房间进行制热运行的示意图。该混合运行工况下，室外电子膨胀阀6全闭，室外换热器5不进行换热作用。室内机02的第一电子膨胀阀15全开，第二电子膨胀阀17节流降压，室内机02′的第一电子膨胀阀15全开，第二室内电子膨胀阀17全闭。室内机02的第一室内换热器16作为冷凝器，第二室内换热器18作为蒸发器，室内机02′的第一室内换热器16作为冷凝器，第二室内换热器 18不起换热作用。 [0058] 压缩机1排气端排出的高压制冷剂气体全部流经第二电磁阀10及排气截止阀14，再进入第三分歧管053并分为两股，一股制冷剂依次流经室内机02的第一室内换热器16及第一电子膨胀阀15后进入第四分歧管05；另一股制冷剂依次流经室内机02′的第一室内换热器16、第一电子膨胀阀15、第五分歧管05，再通过第一分歧管051后进入室内机02的第四分歧管05。两股制冷剂在室内机02的第四分歧管05汇合后，再流经第二电子膨胀阀17、第二室内换热器18、第二分歧管052、气侧截止阀13和四通阀4的D、C端后进入气液分离器7，完成制冷剂回路。 [0059] 具体实施例2： [0060] 本实施例的多联式热泵系统由室外机01和三个室内机02、02′、02″组成，室外机中包括两个并联的变频压缩机。室内机02″的管路分别通过分歧管051′、052′、053′与室内机02′的管路进行汇流。其余部分结构、实现工况与具体实施例1相同，此处不再赘述。 [0061] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。 |
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