本发明专利技术涉及热能工程领域，公开了一种利用电子膨胀阀防止蒸发器结霜的热泵系统及其调节方法，该热泵系统包括喷射器、气液分离器、压缩机、内部换热器、第一换热器、第二换热器、电子膨胀阀组、电子膨胀阀控制装置、四通换向阀、三通阀、节流阀；在供热工况下利用电子膨胀阀组调节第一换热器中流通通道的制冷剂进口温度，从而改变该流通通道内的翅片表面温度，以控制空气露点温度与翅片表面温度的关系，防止第一换热器结霜。本发明专利技术在保证系统持续运行的情况下防止蒸发器表面结霜，未消耗高品位的能源，供热过程连续，在防止结霜的前提下提高换热器的换热效率，最终提高系统运行效率。
【技术实现步骤摘要】
利用电子膨胀阀防止蒸发器结霜的热泵系统及其调节方法
本专利技术涉及一种热能工程领域的热泵系统，更具体的说，是涉及一种通过电子膨胀阀组控制蒸发器中制冷剂的温度，以防止蒸发器结霜的热泵系统及其调节方法。
技术介绍
风冷式蒸发器在运行时会遇到结霜的问题，蒸发器结霜增大了制冷剂与空气之间的传热热阻，使得蒸发器的换热量减小，甚至会阻塞蒸发器，使通过蒸发器的风量减小，大大降低热泵的效率。现阶段对于蒸发器结霜问题的研究主要为寻求合理的除霜方法，主要的除霜方法有电加热除霜、四通阀换向除霜、热气旁通法除霜、水力冲刷除霜、气体动力除霜等。目前应用比较广泛的是四通阀换向除霜和热气旁通法除霜。四通阀换向除霜运行时，首先平衡压缩器吸气端和排气端的压力，然后通过换向阀将蒸发器和冷凝器进行互换，从而加热室外机盘管来达到除霜的目的，这种方法造成供热的不连续，同时除霜结束后恢复供热还需要先加热室内表冷器；热气旁通法除霜时虽然不需要改变制冷剂流向，但是需要将产生的一部分热量旁通到室外蒸发器，过多的消耗高品位的电能。上述提到的方法都是在蒸发器结霜达到一定程度时才开始除霜操作，是被动的除霜方法，并且蒸发器结霜的过程已经开始影响了蒸发器的换热效果。蒸发器结霜的根源在于蒸发器表面的温度低于当时环境下水蒸气的露点温度。为了达到更好的效果，并且保证蒸发器的换热效率，需要控制蒸发器表面的温度接近此露点温度，从而从根源防止蒸发器结霜。
技术实现思路
本专利技术意在通过控制蒸发器表面的温度接近当时环境下水蒸气的露点温度，从而从根源上解决冬季蒸发器结霜的技术问题，提供了一种利用电子膨胀阀防止蒸发器结霜的热泵系统及其调节方法。为了使蒸发器表面温度接近水蒸汽的露点温度，该系统及其调节方法在第一换热器前接入电子膨胀阀组，通过改变电子膨胀阀组中各个电子膨胀阀的开度，控制第一换热器中流通通道的制冷剂进口温度，从而改变其翅片表面温度；并且采用喷射式方案，提高了系统的运行的效率。本专利技术具体通过以下的技术方案予以实现：一种利用电子膨胀阀防止蒸发器结霜的热泵系统，包括第一喷射器(1)、第二喷射器(2)，第一三通阀(3)，气液分离器(4)、压缩机(5)、电子膨胀阀组(6)、第一换热器(7)、第二三通阀(8)、节流阀(9)、四通换向阀(10)、第二换热器(11)、第三三通阀(12)、电子膨胀阀控制装置(13)、内部换热器(14)；其中所述四通换向阀(10)左端口和下端口或上端口连通、右端口和上端口或下端口连通，其中所述第一三通阀(3)的右端口和左端口或下端口连通，其中所述第二三通阀(8)下端口和左端口或右端口连通，其中所述第三三通阀(12)右端口和左端口或下端口连通；所述第一喷射器(1)的出口与所述第一三通阀(3)的左端口连接，所述第一三通阀(3)的右端口与所述气液分离器(4)的入口连接，所述气液分离器(4)的气体出口与所述内部换热器(14)的被加热流体侧入口连接，所述内部换热器(14)的被加热流体侧出口与所述压缩机(5)的入口连接，所述压缩机(5)的出口与所述四通换向阀(10)的左端口连接，所述四通换向阀(10)的下端口与所述电子膨胀阀组(6)的进口连接，所述电子膨胀阀组(6)的出口与所述第一换热器(7)的入口连接，所述第一换热器(7)的出口与所述第二三通阀(8)的下端口连接，所述第二三通阀(8)的右端口与所述第二喷射器(2)的高压入口连接，所述第二喷射器(2)的出口与所述第一三通阀(3)的下端口连接；所述第二三通阀(8)的左端口与所述第一喷射器(1)的低压入口连接；所述气液分离器(4)的液体出口与所述节流阀(9)的入口连接，所述节流阀(9)的出口与所述四通换向阀(10)的右端口连接，所述四通换向阀(10)的上端口与所述第二换热器(11)的入口连接，所述第二换热器(11)的出口所述第三三通阀(12)的右端口连接，所述第三三通阀(12)的下端口与所述内部换热器(14)的加热流体侧入口连接，所述内部换热器(14)的加热流体侧出口与所述第一喷射器(1)的高压入口连接；所述第三三通阀(12)的左端口与所述第二喷射器(2)的低压入口连接；所述第一换热器(7)内部设置有多个相互独立的流通通道，每个流通通道内分别设置有翅片表面温度传感器、空气湿度传感器、空气温度传感器，所述翅片表面温度传感器用于测定其所在流通通道内的翅片表面温度，所述空气湿度传感器用于测定其所在流通通道内的来流空气湿度，所述空气温度传感器用于测定其所在流通通道内的来流空气温度；所述电子膨胀阀组(6)中电子膨胀阀的数量与所述第一换热器(7)的流通通道数量相同，且每个电子膨胀阀对应连接于所述第一换热器(7)的一个流通通道；所述电子膨胀阀控制装置(13)与所述第一换热器(7)的每个流通通道内的所述翅片表面温度传感器、所述空气湿度传感器、所述空气温度传感器分别进行连接，同时所述电子膨胀阀控制装置(13)与所述电子膨胀阀组(6)中的每个电子膨胀阀分别进行连接；所述电子膨胀阀控制装置(13)用于控制每个流通通道内的所述翅片表面温度传感器、所述空气湿度传感器、所述空气温度传感器测定该流通通道内的翅片表面温度信号、来流空气湿度信号、来流空气温度信号，并根据翅片表面温度信号、来流空气湿度信号、来流空气温度信号调节该流通通道所对应的电子膨胀阀的开度。其中，所述第一换热器(7)中流通通道的数量、所述电子膨胀阀组(6)中电子膨胀阀数量均为3～10个。上述利用电子膨胀阀防止蒸发器结霜的热泵系统的调节方法，在供热工况下，利用所述电子膨胀阀组(6)中的各个电子膨胀阀分别调节其所对应连接的所述第一换热器(7)中流通通道的制冷剂进口温度，从而改变该流通通道内的翅片表面温度，以控制该流通通道内空气露点温度与翅片表面温度的关系；具体如下：供热工况中所述电子膨胀阀控制装置(13)始终开启，所述电子膨胀阀控制装置(13)控制所述第一换热器(7)中每个流通通道内的翅片表面温度传感器测定其所在流通通道内的翅片表面温度、所述空气湿度传感器测定其所在流通通道内的来流空气湿度、所述空气温度传感器测定其所在流通通道内的来流空气温度，并将翅片表面温度信号、来流空气湿度信号、来流空气温度信号传输给所述电子膨胀阀控制装置(13)；所述电子膨胀阀控制装置(13)接收每个流通通道内的翅片表面温度信号、来流空气湿度信号、来流空气温度信号，并根据来流空气湿度和来流空气温度得到每个流通通道内的来流空气露点温度，再将该来流空气露点温度与其所在流通通道内的翅片表面温度进行比较：当该流通通道内的来流空气露点温度高于翅片表面温度的差值大于等于1℃时，则电子膨胀阀控制装置(13)控制该流通通道对应的电子膨胀阀增加10-n步长的开度；当该流通通道内的来流空气露点温度低于翅片表面温度的差值大于等于1℃时，则电子膨胀阀控制装置(13)控制该流通通道对应的电子膨胀阀减小10-n步长的开度。其中，n表示从空气来流方向计数的该流通通道的序号；所述电子膨胀阀控制装置(13)控制所述第一换热器(7)中每个流通通道内的所述翅片表面温度传感器、所述空气湿度传感器、所述空气温度传感器进行测定的时间间隔为30s。本专利技术的有益效果是：(一)本专利技术在系统持续运行的前提下防止蒸发器表面结霜，未消耗高品位的能源除霜，并且供热过程连本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用电子膨胀阀防止蒸发器结霜的热泵系统，其特征在于，包括第一喷射器(1)、第二喷射器(2)，第一三通阀(3)，气液分离器(4)、压缩机(5)、电子膨胀阀组(6)、第一换热器(7)、第二三通阀(8)、节流阀(9)、四通换向阀(10)、第二换热器(11)、第三三通阀(12)、电子膨胀阀控制装置(13)、内部换热器(14)；其中所述四通换向阀(10)左端口和下端口或上端口连通、右端口和上端口或下端口连通，其中所述第一三通阀(3)的右端口和左端口或下端口连通，其中所述第二三通阀(8)下端口和左端口或右端口连通，其中所述第三三通阀(12)右端口和左端口或下端口连通；所述第一喷射器(1)的出口与所述第一三通阀(3)的左端口连接，所述第一三通阀(3)的右端口与所述气液分离器(4)的入口连接，所述气液分离器(4)的气体出口与所述内部换热器(14)的被加热流体侧入口连接，所述内部换热器(14)的被加热流体侧出口与所述压缩机(5)的入口连接，所述压缩机(5)的出口与所述四通换向阀(10)的左端口连接，所述四通换向阀(10)的下端口与所述电子膨胀阀组(6)的进口连接，所述电子膨胀阀组(6)的出口与所述第一换热器(7)的入口连接，所述第一换热器(7)的出口与所述第二三通阀(8)的下端口连接，所述第二三通阀(8)的右端口与所述第二喷射器(2)的高压入口连接，所述第二喷射器(2)的出口与所述第一三通阀(3)的下端口连接；所述第二三通阀(8)的左端口与所述第一喷射器(1)的低压入口连接；所述气液分离器(4)的液体出口与所述节流阀(9)的入口连接，所述节流阀(9)的出口与所述四通换向阀(10)的右端口连接，所述四通换向阀(10)的上端口与所述第二换热器(11)的入口连接，所述第二换热器(11)的出口所述第三三通阀(12)的右端口连接，所述第三三通阀(12)的下端口与所述内部换热器(14)的加热流体侧入口连接，所述内部换热器(14)的加热流体侧出口与所述第一喷射器(1)的高压入口连接；所述第三三通阀(12)的左端口与所述第二喷射器(2)的低压入口连接；所述第一换热器(7)内部设置有多个相互独立的流通通道，每个流通通道内分别设置有翅片表面温度传感器、空气湿度传感器、空气温度传感器，所述翅片表面温度传感器用于测定其所在流通通道内的翅片表面温度，所述空气湿度传感器用于测定其所在流通通道内的来流空气湿度，所述空气温度传感器用于测定其所在流通通道内的来流空气温度；所述电子膨胀阀组(6)中电子膨胀阀的数量与所述第一换热器(7)的流通通道数量相同，且每个电子膨胀阀对应连接于所述第一换热器(7)的一个流通通道；所述电子膨胀阀控制装置(13)与所述第一换热器(7)的每个流通通道内的所述翅片表面温度传感器、所述空气湿度传感器、所述空气温度传感器分别进行连接，同时所述电子膨胀阀控制装置(13)与所述电子膨胀阀组(6)中的每个电子膨胀阀分别进行连接；所述电子膨胀阀控制装置(13)用于控制每个流通通道内的所述翅片表面温度传感器、所述空气湿度传感器、所述空气温度传感器测定该流通通道内的翅片表面温度信号、来流空气湿度信号、来流空气温度信号，并根据翅片表面温度信号、来流空气湿度信号、来流空气温度信号调节该流通通道所对应的电子膨胀阀的开度。...
【技术特征摘要】
1.一种利用电子膨胀阀防止蒸发器结霜的热泵系统，其特征在于，包括第一喷射器(1)、第二喷射器(2)，第一三通阀(3)，气液分离器(4)、压缩机(5)、电子膨胀阀组(6)、第一换热器(7)、第二三通阀(8)、节流阀(9)、四通换向阀(10)、第二换热器(11)、第三三通阀(12)、电子膨胀阀控制装置(13)、内部换热器(14)；其中所述四通换向阀(10)左端口和下端口或上端口连通、右端口和上端口或下端口连通，其中所述第一三通阀(3)的右端口和左端口或下端口连通，其中所述第二三通阀(8)下端口和左端口或右端口连通，其中所述第三三通阀(12)右端口和左端口或下端口连通；所述第一喷射器(1)的出口与所述第一三通阀(3)的左端口连接，所述第一三通阀(3)的右端口与所述气液分离器(4)的入口连接，所述气液分离器(4)的气体出口与所述内部换热器(14)的被加热流体侧入口连接，所述内部换热器(14)的被加热流体侧出口与所述压缩机(5)的入口连接，所述压缩机(5)的出口与所述四通换向阀(10)的左端口连接，所述四通换向阀(10)的下端口与所述电子膨胀阀组(6)的进口连接，所述电子膨胀阀组(6)的出口与所述第一换热器(7)的入口连接，所述第一换热器(7)的出口与所述第二三通阀(8)的下端口连接，所述第二三通阀(8)的右端口与所述第二喷射器(2)的高压入口连接，所述第二喷射器(2)的出口与所述第一三通阀(3)的下端口连接；所述第二三通阀(8)的左端口与所述第一喷射器(1)的低压入口连接；所述气液分离器(4)的液体出口与所述节流阀(9)的入口连接，所述节流阀(9)的出口与所述四通换向阀(10)的右端口连接，所述四通换向阀(10)的上端口与所述第二换热器(11)的入口连接，所述第二换热器(11)的出口所述第三三通阀(12)的右端口连接，所述第三三通阀(12)的下端口与所述内部换热器(14)的加热流体侧入口连接，所述内部换热器(14)的加热流体侧出口与所述第一喷射器(1)的高压入口连接；所述第三三通阀(12)的左端口与所述第二喷射器(2)的低压入口连接；所述第一换热器(7)内部设置有多个相互独立的流通通道，每个流通通道内均设置有翅片表面温度传感器、空气湿度传感器、空气温度传感器，所述翅片表面温度传感器用于测定其所在流通通道内的翅片表面温度，所述空气湿度传感器用于测定其所在流通通道内的来流空气湿度，所述空气温度传感器用于测定其所在流通通道内的来流空气温度；所述电子膨胀阀组(6)中电子膨胀阀的数量与所述第一换热器(7)的流通通道数量相同，且每个电子膨胀阀对应连接于所述第一换热器...
【专利技术属性】
技术研发人员：李敏霞，吕岩，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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