專利名稱：一種直接膨脹式地源熱泵的回油控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地源熱泵技術(shù)，具體是指直接膨脹式地源熱泵的回油控制方法。
背景技術(shù)：
直接膨脹式地源熱泵是一種可更加高效利用淺層地表土壤中低品位熱能的 先進技術(shù)，與傳統(tǒng)地源熱泵相比，它在地下?lián)Q熱器管路內(nèi)直接充注制冷劑，減 少了中間換熱環(huán)節(jié)，系統(tǒng)效率得到提高，且不存在結(jié)凍的危險，不需要添加防 凍劑；同時由于減少了中間換熱管路，管材耗量相對減少，地下施工量也相對 減少。直接膨脹式地源熱泵主要應用于小型系統(tǒng)，因此埋管數(shù)量也相對較少， 一般不超過10個埋孔，且通常采用單U管。
但直接膨脹式地源熱泵系統(tǒng)在制熱運行時，地下?lián)Q熱管路中工質(zhì)壓力低于 制冷運行狀態(tài)，液態(tài)制冷劑在地下?lián)Q熱管路中蒸發(fā)成低溫、低壓氣體，大部分 潤滑油仍然是液態(tài)，從過熱區(qū)開始，潤滑油和制冷劑分離，潤滑油流動阻力很大，
造成部分潤滑油不能正常流回壓縮機，同時由于受到重力的作用逐漸積聚在u
型管底端。隨著運行時間的增加，U型管底端的潤滑油越積越多，壓縮機會因為
缺油而效率降低甚至損壞。同時隨著u型管底端的潤滑油越積越多，也會造成積
油堵塞制冷劑管路，導致系統(tǒng)不能正常運行。這極大地限制了直接膨脹式地源 熱泵的推廣和應用。
目前解決上述回油問題的常用辦法有1)在壓縮機排氣口安裝高效率的油 分離器；2)使用管徑較小的埋地銅管，確保制冷劑有足夠大的流速，以實現(xiàn)順 利回油；3)在地下?lián)Q熱器管路中設(shè)置回油彎，促進系統(tǒng)回油。但是通常的回油 措施均不能保證完全回油，地下?lián)Q熱器,管袢底部仍有可能發(fā)生潤滑油積聚，以 致影響系統(tǒng)運行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出一種直接膨 脹式地源熱泵的回油控制方法，在制冷劑總流量一定的情況下，通過關(guān)閉部分 地下?lián)Q熱器分支管路電磁閥，減少實際運行的地下?lián)Q熱器管路數(shù)量來提高制冷 劑流速，利用高速流動的制冷劑將埋地銅管中積聚的潤滑油帶回壓縮機，實現(xiàn)
本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，所述直接膨脹式地源熱泵的回油控制方法為 實時監(jiān)測直接膨脹式地源熱泵地下?lián)Q熱器組管路進出口壓差，通過壓差變化來 判斷地下?lián)Q熱器管路是否發(fā)生潤滑油積聚堵塞，當?shù)叵聯(lián)Q熱器管路發(fā)生潤滑油 積聚或者系統(tǒng)連續(xù)正常運行超過預先設(shè)定的時間，則順序關(guān)閉部分地下管路一 定時間，以提高其余地下管路中的制冷劑流速，利用高速流動的制冷劑將發(fā)生 堵塞的埋地銅管中積聚的潤滑油帶回壓縮機，實現(xiàn)系統(tǒng)順利回油。
以下對本發(fā)明做出進一步說明。
進-一步地，本發(fā)明采用即時回油和定時回油相結(jié)合的方法，來實現(xiàn)系統(tǒng)的 上述回油控制，即當?shù)叵聯(lián)Q熱器管路進出口壓力差低于最高允許壓力差，而 正常運行時間達到了預先設(shè)定的時間的時刻，對地下?lián)Q熱器每組管路進行順序 的回油操作(開啟當前組管路電磁閥，關(guān)閉其它組管路電磁閥)，之后返回正常 運行；當?shù)叵聯(lián)Q熱器管路進出口壓力差在設(shè)定時間內(nèi)超過最高允許壓力差時， 即時對地下?lián)Q熱器每個分支管路進行順序的回油操作(開啟當前管路電磁閥， 關(guān)閉其它管路電磁閥)，之后返回正常運行；其實施步驟可表述為
1)將地下?lián)Q熱器N個分支管路分為M個換熱器組，設(shè)定系統(tǒng)正常運行時間
Tl及系統(tǒng)回油運行時間T2;
2) 連續(xù)監(jiān)測地下?lián)Q熱器組管路進出口壓力差AP，當系統(tǒng)正常運行時間T
達到設(shè)定的正常運行時間Tl， AP仍小于換熱器組管路進出口壓力差最大允許 值A(chǔ)PH時，系統(tǒng)進入定時回油操作順序開啟每組(共M組)地下?lián)Q熱器組， 同時關(guān)閉其它地下?lián)Q熱器組，由此提高制冷劑流速，持續(xù)運行時間T2，將地下 管路中的潤滑油帶回壓縮機；
3) 連續(xù)監(jiān)測地下?lián)Q熱器組管路進出口壓力差AP，當系統(tǒng)正常運行時間T 小于設(shè)定正常運行時間T1T1，且AP大于最大允許值A(chǔ)PH時，系統(tǒng)進入即時回 油操作順序開啟每個(共N個)地下?lián)Q熱器分支管路，同時關(guān)閉其它分支管 路，由此提高制冷劑流速，持續(xù)運行時間T2，將地下管路中的潤滑油帶回壓縮
4) 系統(tǒng)完成回油操作后，進入正常運行。
一般地，所述地下?lián)Q熱器分支管路數(shù)量N大于2，地下管路分組數(shù)M可以 是2組一5組；設(shè)定的系統(tǒng)正常運行時間T1可以是0.5小時一4小時，系統(tǒng)回 油運行時間T2可以是0. 5分鐘一5分鐘。
所述地下?lián)Q熱器組管路進出口壓力差的最大允許值A(chǔ)PH根據(jù)實際系統(tǒng)機 組設(shè)計及運行工況而定；例如采用半封閉活塞式壓縮機，在冷凝溫度為5(TC的 制熱工況下，地下?lián)Q熱器組管路進出口壓力差的最大允許值A(chǔ)PH可以設(shè)定為 50KPa。
由以上可知，本發(fā)明為一種直接膨脹式地源熱泵的回油控制方法，它在制 冷劑總流量--定的情況下，通過關(guān)閉部分堆下?lián)Q熱器分支管路電磁閥，減少實 際運行的地下?lián)Q熱器管路數(shù)量來提高制冷劑流速，利用高速流動的制冷劑將埋 地銅管中積聚的潤滑油帶回壓縮機，實現(xiàn)壓縮機的順利回油。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點
1) 屬于主動式回油技術(shù)措施，能夠保證系統(tǒng)回油效率，確保系統(tǒng)穩(wěn)定高效 運行；
2) 根據(jù)地下?lián)Q熱器管路進出口壓力差的變化，來判斷地下?lián)Q熱器管路中潤 滑油積聚堵塞的程度，準確度更好，效果更好。


圖1是本發(fā)明所述直接膨脹式地源熱泵的一種實施例系統(tǒng)圖； 圖2是本發(fā)明的回油控制方法的實施例流程(步驟)圖。
在圖中
11—壓縮機， 12—四通換向閥， 13—室內(nèi)側(cè)換熱器，
14--膨脹閥， 15—控制器， 16—壓差傳感器，
A" A2、…、AN——地下?lián)Q熱器， Bi、 B2、…、BN——電磁閥。
具體實施例方式
圖1為直接膨脹式地源熱泵系統(tǒng)圖，其中A,、 A2、…、A、均為地下?lián)Q熱器； 各地下?lián)Q熱器入口處均安裝電磁閥，依次為B,、 B2、…、BN，每個電磁閥均與控 制器15連接，地下?lián)Q熱器進出口處安裝壓差傳感器16，壓差傳感器16與控制
器15連接。
本發(fā)明的直接膨脹式地源熱泵的回油控制方法，在制冷劑總流量一定的情 況下，通過關(guān)閉部分地下?lián)Q熱器分支管路電磁閥，減少實際運行的地下?lián)Q熱器 管路數(shù)量來提高制冷劑流速，利用高速流動的制冷劑將地下?lián)Q熱器管路中積聚 的潤滑油帶回壓縮機，實現(xiàn)壓縮機的順利回油。并通過即時回油和定時回油的 方法使上述回油方法得以實現(xiàn)。如圖2所示，本發(fā)明的回油控制方法，具體操 作歩驟如下
步驟Sl:預先設(shè)定地下?lián)Q熱器組管路進出口間的最大允許壓差APH、正 常運行時間Tl 、系統(tǒng)回油運行時間T2和管路分組數(shù)M; 步驟S2:開機運行進入制熱工況；'
步驟S3:進入正常運行狀態(tài)，開始記錄運行時間T; 步驟S4:連續(xù)監(jiān)測地下?lián)Q熱器組管路進出口壓力差AP;
步驟S5:將連續(xù)監(jiān)測地下?lián)Q熱器組管路進出口壓力差AP，并不斷地與預
先設(shè)定的最高允許壓力差APH進行比較;、再將當前運行時間T與預先設(shè)定好
的正常運行時間T1進行比較；
歩驟L1:若AP〈APH，且T〈T1，則保持正常運行狀態(tài)； 步驟L2:若AP》APH，且T〈T1，則進行即時回油，進入步驟L3; 步驟L3:順序開啟每個(共N個)地下?lián)Q熱器分支管路，其它分支管路
同時關(guān)閉，提高制冷劑流速，持續(xù)運行n;T間T2，將地下管路中的潤滑油帶回壓
縮機；
步驟L4:若AP〈APH，且T-T1，則進行定時回油操作，進入步驟L5;
步驟L5:順序開啟每組(共M組)地下?lián)Q熱器組，其它組同時關(guān)閉，提 高制冷劑流速，持續(xù)運行時間T2，將地下管路中的潤滑油帶回壓縮機；
上書過程中，執(zhí)行完步驟L3或步驟L5后，再次進入步驟S3，進行下一 個循環(huán)。
權(quán)利要求
1、一種直接膨脹式地源熱泵的回油控制方法，其特征在于實時監(jiān)測直接膨脹式地源熱泵地下?lián)Q熱器組管路進出口壓差，通過壓差變化來判斷地下?lián)Q熱器管路是否發(fā)生潤滑油積聚堵塞，當?shù)叵聯(lián)Q熱器管路發(fā)生潤滑油積聚或者系統(tǒng)連續(xù)正常運行超過預先設(shè)定的時間，則順序關(guān)閉部分地下管路一定時間，以提高其余地下管路中的制冷劑流速，利用高速流動的制冷劑將發(fā)生堵塞的埋地銅管中積聚的潤滑油帶回壓縮機，實現(xiàn)系統(tǒng)順利回油。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述直接膨脹式地源熱泵的回油控制方法，其特征在于， 它包括如下步驟1 )將地下?lián)Q熱器N個分支管路分為M個換熱器組，設(shè)定系統(tǒng)正常運行時間 Tl及系統(tǒng)回油運行時間T2;2) 連續(xù)監(jiān)測地下?lián)Q熱器組管路進出口壓力差AP，當系統(tǒng)正常運行時間T 達到設(shè)定的正常運行時間Tl， AP仍小于換熱器組管路進出口壓力差最大允許 值A(chǔ)PH時，系統(tǒng)進入定時回油操作順序開啟每組地下?lián)Q熱器組，同時關(guān)閉其 它地下?lián)Q熱器組，由此提高制冷劑流速，持續(xù)運行時間T2，將地下管路中的潤 滑油帶回壓縮機；3) 連續(xù)監(jiān)測地下?lián)Q熱器組管路進出口壓力差AP，當系統(tǒng)正常運行時間T 小于設(shè)定正常運行時間T1T1，且AP大于最大允許值A(chǔ)PH時，系統(tǒng)進入即時回 油操作順序開啟每個地下?lián)Q熱器分支管路，同時關(guān)閉其它分支管路，由此提 高制冷劑流速，持續(xù)運行時間T2，將地下管路中的潤滑油帶回壓縮機；4) 系統(tǒng)完成回油操作后，進入正常if.行。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述直接膨脹式地源熱泵的回油控制方法，其特征 在于，地下?lián)Q熱器分支管路數(shù)量N大于2，地下管路分組數(shù)M為2組一5組。
4、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述直接膨脹式地源熱泵的回油控制方法，其特征在于，設(shè)定的系統(tǒng)正常運行時間Tl為0. 5小時一4小時，系統(tǒng)回油運行時間T2 為O. 5分鐘一5分鐘。
全文摘要
本發(fā)明為一種直接膨脹式地源熱泵的回油控制方法，該方法為實時監(jiān)測直接膨脹式地源熱泵地下?lián)Q熱器組管路進出口壓差，通過壓差變化來判斷地下?lián)Q熱器管路是否發(fā)生潤滑油積聚堵塞，當?shù)叵聯(lián)Q熱器管路發(fā)生潤滑油積聚或者系統(tǒng)連續(xù)正常運行超過預先設(shè)定的時間，則順序關(guān)閉部分地下管路一定時間，以提高其余地下管路中的制冷劑流速，利用高速流動的制冷劑將發(fā)生堵塞的埋地銅管中積聚的潤滑油帶回壓縮機，實現(xiàn)系統(tǒng)順利回油。本發(fā)明所述回油控制方法能有效提高系統(tǒng)回油效率，提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，避免壓縮機因缺油出現(xiàn)故障，保證了直接膨脹式地源熱泵系統(tǒng)高效運行。
文檔編號F25B30/00GK101363677SQ20081014301
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月28日
發(fā)明者晉 周, 張國強, 偉 楊, 林漢柱 申請人:湖南大學