一种风冷供热一体式系统及控制方法与流程

1.本发明涉及换热技术领域，具体涉及一种风冷供热一体式系统及控制方法。


背景技术：

2.现有的北方分布式供暖大面积项目一般采用空气源热泵机组或者风冷螺杆机组，其中空气源热泵机组单体性能小，大面积项目需要多台气源热泵机组组合，占地面积大；且空气源热泵机组和风冷螺杆热泵机组均存在换向除霜问题，当室外翅片换热器结霜后，进行除霜时，需要先停止压缩机运行，再将四通换向阀换向，使得压缩机将热气直接排入室外翅片换热器中，将翅片上的霜融化，但是四通换向阀换向后，冷凝器变为蒸发侧(制冷)，此时水温降低，水温波动大，热量损失大，影响其制热效率和用户体验。此外，空气源热泵机组和风冷螺杆热泵机组的压缩机、水泵裸漏换在外，噪音大。
3.专利cn 112629085 a公开了一种应用于空气源热泵机组的新型除霜方法，通过根据蒸发器的室外翅片换热器结霜情况，利用旁通比例调节装置、室外环境温度传感器、室外翅片换热器盘管温度传感器、压缩机排气管与吸气管上固定安装的高压压力传感器和低压压力传感器相互配合智能调节压缩机旁通到蒸发器的制冷剂流量，实现除霜的效果，并且可在空气源热泵机组正常制热运行时进行，但是翅片换热器分为两部分，一部分用于制热运行，另一部分用于除霜，除霜后的冷媒再流向制热运行的翅片换热器，整体除霜效率较低，且在实际应用中除霜后的冷媒无法再用于制热运行。因此，需要设计一种除霜时水温波动小的北方冬季风冷供热系统及控制方法。


技术实现要素：

4.为了解决现有的技术问题，本发明提供了一种一种风冷供热一体式系统及控制方法，通过室外翅片式空气换热器组件的结构以及与动力部件单独密封箱的连接结构，结合相应的控制方法，实现逐个翅片的除霜，不进行除霜运行的翅片继续进行制热运行，从而使得整个机组可以不间断的进行制热运行，整体机组的水温波动小，用户体验好。
5.本发明的技术方案是：一种风冷供热一体式系统，包括动力部件单独密封箱和室外翅片式空气换热器组件，所述动力部件单独密封箱包括冷媒冷凝装置、水系统组件和控制系统，所述冷媒冷凝装置包括压缩机、油分离器、冷凝器、经济器和气液分离器，所述压缩机进口和气液分离器出口连接，压缩机出口和油分离器进口连接，油分离器出口和冷凝器进口连接，冷凝器出口和干燥过滤器进口连接，干燥过滤器出口和经济器进口连接；所述水系统组件用于将水系统组件中的水和冷凝器进行热交换，且水系统组件和室内换热器连接，所述控制系统用于控制压缩机和水系统组件的运行，以及管路阀门的开闭；
6.所述室外翅片式空气换热器组件包括翅片、气管、液管和旁通除霜管，气管和翅片连接，液管、旁通除霜管和翅片通过三通接管连接，每两个翅片组成一组翅片，每组翅片的气管连通形成气管支管，每组翅片的液管连通形成液管支管，每组翅片的旁通除霜管连通形成旁通除霜支管；不同组的翅片的液管支管汇总连接形成翅片液管汇总管，不同组的翅
片的旁通除霜支管汇总连接形成旁通除霜汇总进管，气管支管分成两路，第一路气管支管上安装第一电磁阀，不同组的翅片的第一路气管支管汇总连接形成翅片气管汇总管，第二路气管支管上安装第一单向阀，不同组的翅片的第二路气管支管汇总连接形成旁通除霜汇总出管；液管支管上安装第二电磁阀、膨胀阀和第二单向阀，旁通除霜支管上安装第三电磁阀和第三单向阀；翅片气管汇总管和旁通除霜汇总出管与气液分离器进口连接，翅片液管汇总管与经济器出口连接，旁通除霜管汇总进管与油分离器出口连接。
7.进一步地，所述油分离器底部通过旁通管路和压缩机进口连接。
8.进一步地，所述气液分离器底部和引射器一端连接，引射器另一端和油分离器出口连接，引射器出口和压缩机进口连接，气液分离器和引射器之间安装电磁阀，油分离器出口和引射器之间依次安装油过滤器和电磁阀。
9.进一步地，所述翅片设置一个气管、一个液管和一个旁通除霜管，气管设置在每组翅片的外侧，液管设置在每组翅片的内侧，旁通除霜管设置在气管和液管之间。
10.进一步地，所述室外翅片式空气换热器组件安装在动力部件单独密封箱的上部，有利于节省空间。
11.一种风冷供热一体式系统的控制方法，包括以下步骤：
12.s1、判定除霜条件，首先进行时间判定条件，时间判定条件如下：首次上电压缩机连续运行时间＞t1，同时满足压缩机制热运行累积运行时间≥t2，且压缩机连续运行时间≥t1，且环境温度ta≤10℃；然后进入温度判定条件，温度判定条件如下：当ta≥6℃，且翅片的盘管温度te≤-2-修正参数℃，且ta和te持续5min；当5℃＜ta＜6℃，且te≤(11
×
ta－107)/16-修正参数℃，且ta和te持续5min；当-10℃＜ta≤5℃，且te≤(18
×
ta－70)/16-修正参数℃，且ta和te持续5min；当ta≤-10℃，且te≤(17
×
ta－112)/21-修正参数℃，且ta和te持续5min；当翅片同时满足时间判定条件和温度判定条件，才满足除霜条件，进行除霜运行；
13.s2、除霜运行控制，当翅片满足除霜条件，进入除霜运行，翅片对应的第二电磁阀关闭、经过时间t3后翅片对应的风机关闭，再经过时间t4后翅片对应的第一电磁阀关闭，第三电磁阀开启，除霜运行时间≥t5后开始判定是否达到除霜退出条件；
14.s3、判定除霜退出条件，除霜退出条件如下：te≥10℃且持续5s，或者除霜运行时间≥t6，满足除霜退出条件后，经过时间t7后翅片对应的第三电磁阀关闭，再经过时间t8后翅片对应的风机开启，再经过时间t9后翅片对应的第一电磁阀和第二电磁阀开启，除霜结束。
15.进一步地，所述s1中te为每个翅片自身的盘管温度的最小温度，所述s3中te为每个翅片自身的盘管温度的最高温度。
16.进一步地，所述s2中当翅片满足除霜条件时，先满足除霜条件的翅片先进入除霜运行，同一时间仅允许一个翅片进行除霜运行。
17.采用上述技术方案，本发明实现的有益效果如下：
18.(1)本发明通过翅片、气管、液管和旁通除霜管等结构以及与冷媒冷凝装置等的连接结构，可以实现逐个翅片进行除霜，且无需四通阀换向即可实现良好的除霜效果，通过风冷供热一体式系统的控制方法，将需要除霜的翅片进行除霜，且仅允许一个翅片进行除霜，不进行除霜运行的翅片继续进行制热运行，从而使得整个机组可以不间断的进行制热运
行，整体机组的水温波动小，制热效率高，用户体验好。
19.(2)通过动力部件单独密封箱和室外翅片式空气换热器组件的设计，使得压缩机、水泵等有箱体保护，噪音小，且节省空间，便于安装。
20.(3)本发明中风冷供热一体式系统的控制方法合理，既保证除霜效率高、除霜效果好，又减少能耗。
附图说明
21.图1为本发明的整体结构示意图；
22.图2为本发明的室外翅片式空气换热器组件的结构示意图；
23.图3为本发明的冷媒冷凝装置的结构示意图。
24.图中，动力部件单独密封箱1、室外翅片式空气换热器组件2、压缩机11、油分离器12、冷凝器13、经济器14、干燥过滤器15、气液分离器16、引射器17、油过滤器18、水系统组件19、翅片21、气管22、液管23、旁通除霜管24、翅片液管汇总管25、旁通除霜汇总进管26、翅片气管汇总管27、旁通除霜汇总出管28、第一电磁阀221、第一单向阀222、第二电磁阀231、膨胀阀232、第二单向阀233、第三电磁阀241、第三单向阀242。
具体实施方式
25.下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
26.实施例1
27.参照图1-3所示，一种风冷供热一体式系统，包括动力部件单独密封箱1和室外翅片式空气换热器组件2，所述动力部件单独密封箱1包括冷媒冷凝装置、水系统组件19和控制系统，所述冷媒冷凝装置包括压缩机11、油分离器12、冷凝器13、经济器14、干燥过滤器15和气液分离器16，所述压缩机11进口和气液分离器16出口连接，压缩机11出口和油分离器12进口连接，油分离器12出口和冷凝器13进口连接，冷凝器13出口和干燥过滤器15进口连接，干燥过滤器15出口和经济器14进口连接；所述水系统组件19用于将水系统组件19中的水和冷凝器13进行热交换，且水系统组件19和室内换热器连接，所述控制系统用于控制压缩机11和水系统组件19的运行，以及管路阀门的开闭；
28.所述室外翅片式空气换热器组件2包括翅片21、气管22、液管23和旁通除霜管24，气管22和翅片21连接，液管23、旁通除霜管24和翅片21通过三通接管连接，每两个翅片21组成一组翅片21，每组翅片21的气管22连通形成气管支管，每组翅片21的液管23连通形成液管支管，每组翅片21的旁通除霜管24连通形成旁通除霜支管；不同组的翅片21的液管支管汇总连接形成翅片液管汇总管25，不同组的翅片21的旁通除霜支管汇总连接形成旁通除霜汇总进管26，气管支管分成两路，第一路气管支管上安装第一电磁阀221，不同组的翅片21的第一路气管支管汇总连接形成翅片气管汇总管27，第二路气管支管上安装第一单向阀222，不同组的翅片21的第二路气管支管汇总连接形成旁通除霜汇总出管28；液管支管上安装第二电磁阀231、膨胀阀232和第二单向阀233，旁通除霜支管上安装第三电磁阀241和第三单向阀242；翅片气管汇总管27和旁通除霜汇总出管28与气液分离器16进口连接，翅片液管汇总管25与经济器14出口连接，旁通除霜管汇总进管26与油分离器12出口连接。
29.进一步地，所述油分离器12底部通过旁通管路和压缩机11进口连接。
30.进一步地，所述气液分离器16底部和引射器17一端连接，引射器17另一端和油分离器12出口连接，引射器17出口和压缩机11进口连接，气液分离器16和引射器17之间安装电磁阀，油分离器12出口和引射器17之间依次安装油过滤器18和电磁阀。
31.进一步地，所述翅片21设置一个气管22、一个液管23和一个旁通除霜管24，气管22设置在每组翅片21的外侧，液管23设置在每组翅片21的内侧，旁通除霜管24设置在气管22和液管23之间。
32.进一步地，所述压缩机11为螺杆压缩机。
33.本发明的一种风冷供热一体式系统工作时，当室外翅片式空气换热器组件2进行制热运行时，机组开机，低温过热制冷剂经压缩机11进口流向压缩机11，压缩机11将制冷剂压缩成高温高压气体，然后高温高压制冷剂经压缩机11出口进入油分离器12，油分离器12将制冷剂中压机油分离后，制冷剂进入冷凝器13，冷凝器13中制冷剂与水进行热交换放热，制冷剂由高温高压气态转换成高压中温液态，再进入干燥过滤器15，经过干燥过滤器15吸水过滤后，制冷剂进入经济器14，由经济器14过冷后进入翅片液管汇总管25，再流入液管支管，通过膨胀阀232进行制冷剂节流后，制冷剂由高压中温液态转换成低压低温的气液两相状态，再通过液管23流入翅片21，翅片21与空气进行热交换，吸收热量，制冷剂由低压低温的气液两相状态转换成低压低温的气态，再通过气管22依次流入气管支管、翅片气管汇总管27和气液分离器16，最后流入压缩机11进口。
34.当室外翅片式空气换热器组件2进行除霜运行时，控制系统判定翅片21达到除霜条件后，达到除霜条件的翅片21对应的第二电磁阀231关闭，第一电磁阀221关闭，翅片21对应的风机(风机安装在翅片21外部)关闭，翅片21对应的第三电磁阀241开启，高温高压的制冷剂由油分离器12出口流入旁通除霜汇总进管26，再经旁通除霜支管和旁通除霜管24进入翅片21，与翅片21内的制冷剂及翅片21上的霜进行热交换，进行翅片21化霜，然后制冷剂进入气管22，经由气管支管进入第一单向阀222，最后流向气液分离器16进口。
35.本发明的一种风冷供热一体式系统在进行工作时，需要进行回油，回油过程如下：当制冷剂从压缩机11出口流出，流经油分离器12后，制冷剂中混合的润滑油集存在油分离器12底部，油分离器12底部的润滑油通过旁通管路流向压缩机11进口，回到压缩机11中。气液分离器16底部的制冷剂为液体状态，且制冷剂中混合润滑油，通过引射器17将油分离器12出口和气液分离器16底部的液体引射流向压缩机11进口，实现回油，通过电磁阀控制回油频率。
36.进一步地，所述室外翅片式空气换热器组件2安装在动力部件单独密封箱1的上部，有利于节省空间。
37.实施例2
38.参照图1-3所示，一种风冷供热一体式系统的控制方法，包括以下步骤：
39.s1、判定除霜条件，首先进行时间判定条件，时间判定条件如下：首次上电压缩机11连续运行时间＞10min，同时满足压缩机11制热运行累积运行时间≥50min，且压缩机11连续运行时间≥10min，且环境温度ta≤10℃；然后进入温度判定条件，温度判定条件如下：当ta≥6℃，且翅片21的盘管温度te≤-2-修正参数℃，修正参数为4，且ta和te持续5min；当5℃＜ta＜6℃，且te≤(11
×
ta－107)/16-修正参数℃，且ta和te持续5min；当-10℃＜ta≤5℃，且te≤(18
×
ta－70)/16-修正参数℃，且ta和te持续5min；当ta≤-10℃，且te≤(17
×
ta－112)/21-修正参数℃，且ta和te持续5min；当翅片21同时满足时间判定条件和温度判定条件时，才满足除霜条件，进行除霜运行；
40.s2、除霜运行控制，当翅片21满足除霜条件，进入除霜运行，翅片21对应的第二电磁阀231关闭、经过时间10s后翅片21对应的风机关闭，再经过时间10s后翅片21对应的第一电磁阀221关闭，第三电磁阀241开启，除霜运行时间≥40s后开始判定是否达到除霜退出条件；
41.s3、判定除霜退出条件，除霜退出条件如下：te≥10℃且持续5s，或者除霜运行时间≥8min，满足除霜退出条件后，经过时间10s后翅片21对应的第三电磁阀241关闭，再经过时间5s后翅片21对应的风机开启，再经过时间5s后翅片21对应的第一电磁阀221和第二电磁阀231开启，除霜结束。
42.进一步地，所述s1中te为每个翅片21自身的盘管温度的最小温度，所述s3中te为每个翅片21自身的盘管温度的最高温度。
43.进一步地，所述s2中当翅片21满足除霜条件时，先满足除霜条件的翅片21先进入除霜运行，同一时间仅允许一个翅片21进行除霜运行。

技术特征：
1.一种风冷供热一体式系统，其特征在于：包括动力部件单独密封箱(1)和室外翅片式空气换热器组件(2)，所述动力部件单独密封箱(1)包括冷媒冷凝装置、水系统组件(19)和控制系统，所述冷媒冷凝装置包括压缩机(11)、油分离器(12)、冷凝器(13)、经济器(14)、干燥过滤器(15)和气液分离器(16)，所述压缩机(11)进口和气液分离器(16)出口连接，压缩机(11)出口和油分离器(12)进口连接，油分离器(12)出口和冷凝器(13)进口连接，冷凝器(13)出口和干燥过滤器(15)进口连接，干燥过滤器(15)出口和经济器(14)进口连接；所述水系统组件(19)用于将水系统组件(19)中的水和冷凝器(13)进行热交换，且水系统组件(19)和室内换热器连接，所述控制系统用于控制压缩机(11)和水系统组件(19)的运行，以及管路阀门的开闭；所述室外翅片式空气换热器组件(2)包括翅片(21)、气管(22)、液管(23)和旁通除霜管(24)，气管(22)和翅片(21)连接，液管(23)、旁通除霜管(24)和翅片(21)通过三通接管连接，每两个翅片(21)组成一组翅片(21)，每组翅片(21)的气管(22)连通形成气管支管，每组翅片(21)的液管(23)连通形成液管支管，每组翅片(21)的旁通除霜管(24)连通形成旁通除霜支管；不同组的翅片(21)的液管支管汇总连接形成翅片液管汇总管(25)，不同组的翅片(21)的旁通除霜支管汇总连接形成旁通除霜汇总进管(26)，气管支管分成两路，第一路气管支管上安装第一电磁阀(221)，不同组的翅片(21)的第一路气管支管汇总连接形成翅片气管汇总管(27)，第二路气管支管上安装第一单向阀(222)，不同组的翅片(21)的第二路气管支管汇总连接形成旁通除霜汇总出管(28)；液管支管上安装第二电磁阀(231)、膨胀阀(232)和第二单向阀(233)，旁通除霜支管上安装第三电磁阀(241)和第三单向阀(242)；翅片气管汇总管(27)和旁通除霜汇总出管(28)与气液分离器(16)进口连接，翅片液管汇总管(25)与经济器(14)出口连接，旁通除霜管汇总进管(26)与油分离器(12)出口连接。2.根据权利要求1所述的一种风冷供热一体式系统，其特征在于：所述油分离器(12)底部通过旁通管路和压缩机(11)进口连接。3.根据权利要求1所述的一种风冷供热一体式系统，其特征在于：所述气液分离器(16)底部和引射器(17)一端连接，引射器(17)另一端和油分离器(12)出口连接，引射器(17)出口和压缩机(11)进口连接，气液分离器(16)和引射器(17)之间安装电磁阀，油分离器(12)出口和引射器(17)之间依次安装油过滤器(18)和电磁阀。4.根据权利要求1所述的一种风冷供热一体式系统，其特征在于：所述翅片(21)设置一个气管(22)、一个液管(23)和一个旁通除霜管(24)，气管(22)设置在每组翅片(21)的外侧，液管(23)设置在每组翅片(21)的内侧，旁通除霜管(24)设置在气管(22)和液管(23)之间。5.根据权利要求1所述的一种风冷供热一体式系统，其特征在于：所述室外翅片式空气换热器组件(2)安装在动力部件单独密封箱(1)的上部。6.如权利要求1所述的一种风冷供热一体式系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：s1、判定除霜条件，首先进行时间判定条件，时间判定条件如下：首次上电压缩机(11)连续运行时间＞t1，同时满足压缩机(11)制热运行累积运行时间≥t2，且压缩机(11)连续运行时间≥t1，且环境温度ta≤10℃；然后进入温度判定条件，温度判定条件如下：当ta≥6℃，且翅片(21)的盘管温度te≤-2-修正参数℃，且ta和te持续5min；当5℃＜ta＜6℃，且te≤(11
×
ta－107)/16-修正参数℃，且ta和te持续5min；当-10℃＜ta≤5℃，且te≤(18
×
ta－70)/16-修正参数℃，且ta和te持续5min；当ta≤-10℃，且te≤(17
×
ta－112)/21-修正参数℃，且ta和te持续5min；当翅片(21)同时满足时间判定条件和温度判定条件时，才满足除霜条件，进行除霜运行；s2、除霜运行控制，当翅片(21)满足除霜条件，进入除霜运行，翅片(21)对应的第二电磁阀(231)关闭、经过时间t3后翅片(21)对应的风机关闭，再经过时间t4后翅片(21)对应的第一电磁阀(221)关闭，第三电磁阀(241)开启，除霜运行时间≥t5后开始判定是否达到除霜退出条件；s3、判定除霜退出条件，除霜退出条件如下：te≥10℃且持续5s，或者除霜运行时间≥t6，满足除霜退出条件后，经过时间t7后翅片(21)对应的第三电磁阀(241)关闭，再经过时间t8后翅片(21)对应的风机开启，再经过时间t9后翅片(21)对应的第一电磁阀(221)和第二电磁阀(231)开启，除霜结束。7.根据权利要求6所述的一种风冷供热一体式系统的控制方法，其特征在于：所述s1中te为每个翅片(21)自身的盘管温度的最小温度，所述s3中te为每个翅片(21)自身的盘管温度的最高温度。8.根据权利要求6所述的一种风冷供热一体式系统的控制方法，其特征在于：进一步地，所述s2中当翅片(21)满足除霜条件时，先满足除霜条件的翅片(21)先进入除霜运行，同一时间仅允许一个翅片(21)进行除霜运行。

技术总结
本发明的技术方案公开了一种风冷供热一体式系统，包括动力部件单独密封箱和室外翅片式空气换热器组件，所述动力部件单独密封箱包括冷媒冷凝装置、水系统组件和控制系统，所述室外翅片式空气换热器组件包括翅片、气管、液管和旁通除霜管；风冷供热一体式系统的控制方法，包括以下步骤：判定除霜条件、除霜运行控制和判定除霜退出条件，通过室外翅片式空气换热器组件的结构以及与动力部件单独密封箱的连接结构，结合相应的控制方法，实现逐个翅片的除霜，不进行除霜运行的翅片继续进行制热运行，从而使得整个机组可以不间断的进行制热运行，整体机组的水温波动小，用户体验好。用户体验好。用户体验好。


技术研发人员：董俊杰 赵书福 于振坤 王进杰
受保护的技术使用者：青岛北冰洋冷暖能源科技有限公司
技术研发日：2023.03.17
技术公布日：2023/7/12