[发明专利]一种空气源多联式空调热泵系统及其运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空气源多联式空调热泵系统及其运行方法，属于供热及空调技术领域。

背景技术

多联式空调热泵系统利用制冷循环或热泵循环，并结合变制冷剂流量控制技术，在冬、夏分别以环境热源为高温热源或低温热源，利用多个末端向用户提供冷量或热量。根据热源形式的不同，多联式空调热泵系统主要分为空气源和水源两类，其中空气源多联式空调热泵系统是目前的主要系统形式。根据室外机冷却方式的不同，空气源多联式空调热泵系统又主要分为直接风冷式和水冷式。

采用直接风冷方式的空气源多联式空调热泵系统在夏季利用风冷换热器排放冷凝热，室外空气获得显热并升温，在冬季系统从室外空气中取热。该系统安装方便、适用范围宽广、占地面积小，但存在夏季制冷效率低、冬季低温环境下室外风冷换热器容易结霜的问题。

针对冬季低温环境下室外风冷换热器容易结霜的问题，目前空气源多联式空调热泵系统多采用逆循环除霜和热气旁通除霜的方法。逆循环除霜方式通过四通阀换向运行除霜循环，频繁换向会增加噪声并影响压缩机和四通阀的寿命，而且除霜时需要从用户房间吸热，大大降低了室内的舒适性。热气旁通除霜方式利用压缩机的高温排气进行除霜，除霜时间长，且容易使压缩机回液，影响舒适性和安全性。中国专利(申请号CN201510169978.5、申请号CN201410440826.X)均采用两个室外风冷换热器交替除霜的方式，前者通过制冷回路中的多个电磁阀的切换实现除霜并连续供热，后者则通过两个四通阀的切换来实现。中国专利(授权公告号CN102878737B)采用多个室外机模块交替除霜的方式，同样存在四通阀频繁切换影响四通阀寿命的问题。中国专利(授权公告号CN102003853B)提出的多联机相变蓄能热液除霜系统避免了上述问题，但存在蓄能密度小、成本高和耐久性不好的缺点。

采用水冷方式代替直接风冷方式可以有效解决直接风冷式的空气源多联式空调热泵系统夏季制冷效率低的问题。水冷式的空气源多联式空调热泵系统在夏季利用冷却塔制取冷却水作为室外机的排热介质，可显著提高多联机系统的制冷效率，但在冬季存在冷却水结冻的问题，没有适宜的低品位热源以保证多联式空调热泵系统正常运行。其常规的做法是与区域热网供热等形式相结合，造成了成本和能源消耗的增加。中国专利(授权公告号CN203964451U)提出了利用溶液喷淋空气构建能源塔作为热泵多联机取热系统的方法，制冷时能源塔直接作为冷凝器，制热时作为蒸发器。该方法虽解决了冷却水防冻问题并避免了除霜，但存在溶液成本高、飘散损失大、再生能耗高等不足，且由于能源塔的安装位置的限制，其与室内机距离远，增大了制冷剂管路规模，导致多联机性能衰减。

因此，研发具有制冷高效、供热连续稳定、运行可靠等特点的空气源多联式空调热泵系统形式是进一步发展和提升空气源多联式空调热泵系统性能的重要途径。

发明内容

基于上述背景，本发明提出了一种空气源多联式空调热泵系统及其运行方法，该系统夏季通过冷却塔向室外排热实现高效供冷，冬季通过风冷换热器从室外空气取热并靠热泵制取热水解决除霜问题，提高了空气源多联式空调热泵系统的能源利用效率和供热可靠性。

本发明的技术方案如下：

一种空气源多联式空调热泵系统，包括室外单元、热泵主机、除霜模块和室内机组四个部分；室内机组包括不少于两个的并联的室内机，每个室内机包括室内换热器和第三节流阀，热泵主机包括压缩机、四通阀、主机换热器和第一节流阀；其特征在于：室外单元包括至少一个冷却塔模块、至少两个风冷换热器模块、第一液泵和第二液泵，每个冷却塔模块包括冷却塔、第一阀门和第二阀门，每个风冷换热器模块包括风冷换热器、第三阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门，除霜模块包括除霜换热器和第二节流阀；每个冷却塔的进口管路和出口管路分别通过第一阀门和第二阀门接在主机换热器的出口管路和第一液泵的进口管路上，每个风冷换热器的取热进口管路和取热出口管路分别通过第三阀门和第四阀门接在主机换热器的出口管路和第一液泵的进口管路上，并且每个风冷换热器的除霜进口管路和除霜出口管路分别通过第五阀门和第六阀门接在除霜换热器的出口管路和第二液泵的进口管路上，所述热泵主机中的四通阀的三个阀口分别与压缩机的吸气管路、压缩机的排气管路、主机换热器一端的制冷剂管路相连，另一个阀口与制冷剂气体总管路相连，主机换热器另一端的制冷剂管路经第一节流阀与制冷剂液体总管路相连，所述除霜模块与室内机组并联接在制冷剂气体总管路和制冷剂液体总管路之间。

本发明所述的一种空气源多联式空调热泵系统的运行方法，其特征在于：该运行方法主要包括以下三种运行模式：