本發(fā)明屬于空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低制冷劑充灌量熱泵裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

以往，氫氟烴(hfc)類的制冷劑廣泛應(yīng)用于家用空調(diào)、中小型商用空調(diào)中。但是，由于這些制冷劑溫室效應(yīng)指數(shù)(gwp)較高，對環(huán)境的影響較大，從控制全球變暖的角度出發(fā)，各國相關(guān)企業(yè)相繼開始使用低gwp值的制冷劑。因而，提出了使用氫氟烯烴類(hfo)的r1234yf、碳氫類(hc)的r290、r600a、r1270等對全球變暖影響較小的制冷劑。但是與以往的hfc類制冷劑不同，這些制冷劑都或多或少存在可燃性(或微可燃)的問題。

在使用上述可燃性制冷劑的空調(diào)系統(tǒng)中，如果發(fā)生制冷劑在房間內(nèi)泄露，且濃度較高時，很容易造成火災(zāi)等事故的發(fā)生。因此，為了解決制冷劑可燃性問題，杜絕潛在的安全隱患，各企業(yè)紛紛減少制冷劑在系統(tǒng)中充灌量。隨著系統(tǒng)中制冷劑充灌量的減少，系列穩(wěn)定及可靠性問題相繼出現(xiàn)。

制冷冷啟動是指在制冷工況下，壓縮機啟動前長時間處于停機狀態(tài)，使得其溫度與環(huán)境溫度相等。制熱冷啟動是指在制熱工況下，壓縮機啟動前長時間處于停機狀態(tài)，使得其溫度與環(huán)境溫度相等。

在制冷冷啟動條件下，若房間溫度較低，大量液態(tài)制冷劑處于室內(nèi)換熱器中，隨著壓縮機的啟動，大量液態(tài)制冷劑被吸入儲液器。儲液器中的液態(tài)制冷劑不能有效與環(huán)境換熱氣化，導(dǎo)致吸氣側(cè)氣態(tài)制冷劑不足，吸氣壓力進一步降低，從而可能出現(xiàn)負壓(低于大氣壓)。同時，啟動初期油池溫度較低，若使用互溶性較好的潤滑油，隨著殼體內(nèi)壓力升高，大量制冷劑將溶于油池中，進一步減少系統(tǒng)中制冷劑，使吸氣壓力更低。而且，制冷劑在室外的儲液器中蒸發(fā)吸熱，減少了系統(tǒng)冷量，降低了能效。

在制熱冷啟動條件下，室外溫度較低，大量液態(tài)制冷劑處于室外換熱器及溶解于油池中，同制冷冷啟動相似，隨著壓縮機的啟動，大量液態(tài)制冷劑被吸入儲液器及壓縮機，吸氣側(cè)氣態(tài)制冷劑不足，吸氣壓力可能出現(xiàn)負壓；同時，油池中大量溶解制冷劑將降低其粘度，影響壓縮機的可靠性。

在除霜工況下，除霜后期，由于室內(nèi)風(fēng)扇未開啟，室內(nèi)換熱器由于溫度下降無法大量提供熱量，制冷劑在室內(nèi)換熱器中不能有效吸熱蒸發(fā)。壓縮機無法吸入足夠的氣態(tài)制冷劑，只能通過降低吸氣壓力來使吸氣側(cè)的制冷劑蒸發(fā)，這一方面造成吸氣壓力極低，甚至負壓，另一方面也造成了吸氣管、氣缸、油池等的溫度急劇下降。隨著油池溫度的下降，大量制冷劑開始溶解在油池中，使得轉(zhuǎn)換成制熱模式時，系統(tǒng)的制冷劑不足，可能壓力吸氣壓力仍過低，甚至負壓。

負壓的發(fā)生可能使空氣制冷系統(tǒng)，一方面進入系統(tǒng)的空氣容易引起爆炸的發(fā)生，另一方面驗證影響壓縮機及制冷系統(tǒng)的可靠性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決上述問題中的至少一個而完成的，其目的在于，提供一種低制冷劑充灌量熱泵裝置及其控制方法，使得其在冷啟動過程中避免出現(xiàn)因大量制冷劑聚集在儲液器及壓縮機中而導(dǎo)致壓縮機進氣口壓力過低。

一種低制冷劑充灌量熱泵裝置，包括壓縮機1，壓縮機1的制冷劑氣體出口通過四通換向閥2依次連接室內(nèi)換熱器3、節(jié)流裝置4和室外換熱器5，室外換熱器5出口通過四通換向閥2連接儲液器6入口，儲液器6出口連接壓縮機1進口；還包括旁通管路8，旁通管路8的進口位于壓縮機1與四通換向閥2之間，旁通管路8的出口位于四通換向閥2與儲液器6之間或位于儲液器6的殼體側(cè)邊或者底部，旁通電磁閥7位于旁通管路8上；在制熱工況下穩(wěn)定運行時，從壓縮機1排出的制冷劑經(jīng)四通換向閥2流入室內(nèi)換熱器3，而后經(jīng)節(jié)流裝置4、室外換熱器5、四通換向閥2、儲液器6流回壓縮機1，形成制熱循環(huán)；制冷工況下穩(wěn)定運行與制熱循環(huán)流路相反。

所述制冷劑為低充注量制冷劑。

所述低充注量制冷劑為r290或r1270。

所述一種低制冷劑充灌量熱泵裝置的控制方法，

當(dāng)旁通管路8的出口位于四通換向閥2與儲液器6之間時，當(dāng)制冷工況或制熱工況冷啟動，或者在除霜運行過程中出現(xiàn)壓縮機1進氣口壓力過低、制冷劑大量在儲液器6及壓縮機1中聚集時，旁通電磁閥7開啟，壓縮機1排出的部分高溫高壓氣體流入旁通管路8，經(jīng)旁通電磁閥7節(jié)流后，與制熱工況部分來自室外換熱器5或制冷/除霜工況部分來自室內(nèi)換熱器3中的制冷劑混合后的中壓態(tài)制冷劑流入儲液器6中，而后被壓縮機1吸入，從而提高了壓縮機1進氣口壓力和質(zhì)量流量，避免負壓發(fā)生；

當(dāng)旁通管路8的出口位于儲液器6的殼體側(cè)邊或者底部時，當(dāng)儲液器6中存在低溫液態(tài)制冷劑時，經(jīng)旁通電磁閥7節(jié)流后的高溫制冷劑氣體對其有直接加熱作用，使其快速蒸發(fā)成飽和蒸汽，提高壓縮機1進氣口壓力，保證吸氣側(cè)有充足的制冷劑。

旁通電磁閥7的開啟控制方式為壓力控制法、時間控制法和溫度控制法；

旁通電磁閥7的開啟控制方式一：壓力控制法，當(dāng)壓縮機1進氣口壓力與其對應(yīng)的額定蒸發(fā)壓力的差大于預(yù)設(shè)壓力時，啟動旁通電磁閥7開啟；

旁通電磁閥7的開啟控制方式二：時間控制法，冷啟動時自動開啟旁通電磁閥7，達到預(yù)設(shè)時間后自動關(guān)閉，預(yù)設(shè)時間長短根據(jù)壓縮機1的排量、室內(nèi)換熱器3內(nèi)容積、室外換熱器5內(nèi)容積及環(huán)境溫度條件確定。

旁通電磁閥7的開啟控制方式三：溫度控制法，當(dāng)壓縮機1底部的油池溫度與壓縮機(1)排氣壓力所對應(yīng)的冷凝溫度之間的差值低于低預(yù)設(shè)溫度時開啟旁通電磁閥7，達到高預(yù)設(shè)溫度后旁通電磁閥7自動關(guān)閉。

本發(fā)明熱泵裝置及控制方法所能達到的有益效果如下：

1、避免吸氣壓力過低。冷啟動時，大量液態(tài)制冷劑在低壓側(cè)，突然啟動使大量液態(tài)制冷劑進入儲液器，低壓換熱器中沒有足夠液態(tài)制冷劑。因儲液器與環(huán)境不能有效換熱，因而低壓側(cè)氣態(tài)制冷劑不足，吸氣壓力進一步降低。

2、避免液擊。冷啟動時，大量液態(tài)制冷劑在低壓側(cè)，突然啟動使大量液態(tài)制冷劑進入儲液器，當(dāng)液態(tài)制冷劑過多時，可能溢出儲液器，進入壓縮機，導(dǎo)致液擊。旁通閥的使用一方面避免冷啟動時大量液態(tài)制冷劑進入儲液器，另一方面高溫過熱態(tài)制冷劑加熱儲液器內(nèi)液態(tài)制冷劑(如果有)，使其揮發(fā)。

3、快速提高壓縮機底部的油池溫度，減少油池中溶解的制冷劑量，提高油粘度。

4、快速提高系統(tǒng)中制冷劑量，避免吸氣壓力進一步降低。隨著制冷劑從壓縮機底部的油池中揮發(fā)，壓縮機殼體內(nèi)制冷劑含量減少，系統(tǒng)中制冷劑增多，從而避免了吸氣壓力進一步降低。

5、提高啟動過程蒸發(fā)溫度，避免潤滑油駐留在換熱器內(nèi)表面，避免潤滑油駐留在毛細管內(nèi)表面，引起堵塞。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的熱泵裝置一實施形式結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的熱泵裝置另一實施形式結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方案

下面根據(jù)附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步詳細說明。

圖1所示為本發(fā)明低制冷劑充灌量熱泵裝置的一種實施方式。在制熱工況下(實線箭頭方向)穩(wěn)定運行時，從壓縮機1排出的制冷劑氣體經(jīng)四通換向閥2流入室內(nèi)換熱器3，而后經(jīng)節(jié)流裝置4、室外換熱器6、四通換向閥2、儲液器6流回壓縮機1，形成制熱循環(huán)。制冷/除霜工況下(圖1虛線箭頭方向)穩(wěn)定運行與此循環(huán)流路相反。

旁通管路8的進口位于壓縮機1與四通換向閥2之間，旁通管路8的出口位于四通換向閥2與儲液器6之間，旁通電磁閥7位于旁通管路8上。當(dāng)制冷工況或制熱工況冷啟動，或者在除霜運行等過程中出現(xiàn)壓縮機1進氣口壓力過低、制冷劑大量在儲液器6及壓縮機1中聚集時，旁通電磁閥7開啟，壓縮機1排出的部分高溫高壓氣體流入旁通管路8，經(jīng)旁通電磁閥7節(jié)流后，與部分來自室外換熱器5(制熱工況)或室內(nèi)換熱器3(制冷/除霜工況)中的制冷劑混合后的中壓態(tài)制冷劑流入儲液器6中，而后被壓縮機1吸入，從而提高了壓縮機1進氣口壓力和進氣質(zhì)量流量，避免壓縮機1進氣口壓力低于大氣壓。

旁通電磁閥7的開啟控制方式為壓力控制閥、時間控制法和溫度控制法。

旁通電磁閥7的開啟方式一：壓力控制法，當(dāng)壓縮機1進氣口壓力與其對應(yīng)的額定蒸發(fā)壓力的差大于預(yù)設(shè)壓力(如0.15mpa)時，啟動旁通電磁閥7開啟，預(yù)設(shè)壓力大小根據(jù)壓縮機1的排量、內(nèi)換熱器3內(nèi)容積、室外換熱器5內(nèi)容積及環(huán)境溫度條件確定。

旁通電磁閥7的開啟方式二：時間控制法，冷啟動時自動開啟旁通電磁閥7，達到預(yù)設(shè)時間(如1min)后自動關(guān)閉，預(yù)設(shè)時間長短根據(jù)壓縮機1的排量、內(nèi)換熱器3內(nèi)容積、室外換熱器5內(nèi)容積及環(huán)境溫度條件確定。

旁通電磁閥7的開啟方式三：溫度控制法，當(dāng)壓縮機1底部的油池溫度與壓縮機(1)排氣壓力所對應(yīng)的冷凝溫度之間的差值低于底預(yù)設(shè)溫度(如5℃)時開啟旁通電磁閥7，達到高預(yù)設(shè)溫度(如15℃)后旁通電磁閥7自動關(guān)閉，預(yù)設(shè)溫度大小根據(jù)壓縮機1的排量、制冷劑和潤滑油充注量及環(huán)境溫度等條件確定。

圖2為本發(fā)明低制冷劑充灌量熱泵裝置的另一實施形式。

此實施形式與圖1實施形式的結(jié)構(gòu)基本相同，相異的結(jié)構(gòu)在于，旁通管路8的出口位于儲液器6的殼體側(cè)邊或者底部。這樣的效果是當(dāng)儲液器6中存在低溫液態(tài)制冷劑時，經(jīng)旁通電磁閥7節(jié)流后的高溫制冷劑氣體對其有直接加熱作用，使其快速蒸發(fā)成飽和蒸汽，提高儲液器6中的壓力，保證壓縮機1進氣口有充足的制冷劑。旁通電磁閥7的控制方式與上一實施例相同。

上面根據(jù)實施形式說明了本發(fā)明，但顯然本發(fā)明不局限與這些實施形式。