[发明专利]一种直接膨胀式地源热泵启动保护装置及其保护方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种直接膨胀式地源热泵启动保护装置及其保护方法。

【背景技术】

作为一种高效利用浅层地表土壤中低品味热能的先进技术，直接膨胀式地源热泵是将制冷剂直接通入铜质的埋地换热器，实现制冷剂和土壤的直接热交换。在冬季供暖时，埋地换热器作为热泵机组的蒸发器吸收来自土壤的热量；在夏季空调时，埋地换热器作为热泵机组的冷凝器向土壤排放热量。

与传统的地源热泵相比，直接膨胀式地源热泵采用地下埋地换热器管路系统中直接充注制冷剂与土壤换热，减少了中间换热环节，系统效率更高。该系统具有土壤换热的效率高，地下换热器埋管数量减少，相应的地下施工量少，具有不存在结冻，也不需要添加防冻剂的特点。

但直接膨胀式地源热泵系统在制冷工况运行时，埋地换热器管路系统的功能为冷凝器，将高温高压的制冷剂气体冷凝为高压的制冷剂液体。由于埋地换热器结构的限制，冷凝后的制冷剂液体累积在埋地换热器管路内。这样势必形成热泵建筑系统内高低压侧的压差增大，同时造成能够正常循环的制冷剂质量流量减小，致使压缩机吸气口的压力过低。因压缩机低压保护而形成停机故障，影响造成热泵系统无法正常工作。有上分析可知，在启动初的一段时间内直接膨胀式地源热泵系统在制冷工况启动问题的原因主要是：1）正常循环的制冷剂质量流量减小；2）压缩机吸气口的压力过低。

直接膨胀式地源热泵系统在制热工况运行时，埋地换热器管路作用为蒸发器，不存在启动问题。

目前解决直接膨胀式地源热泵系统在制冷工况下的启动方法：1）在系统中加装较大的储液器且充注较多的制冷剂；2）采用较浅埋深的埋地换热器，利用压缩机的作用。但从实际运行中看，通用的措施要么作用不明显，要么操作性不强，以致影响直接膨胀式地源热泵系统推广运行。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种直接膨胀式地源热泵启动保护装置，能够根据压缩机吸气口压力的变化，在启动保护罐管路系统和与之并联的原管路系统之间进行切换，解决了直接膨胀式地源热泵系统夏季制冷工况启动的问题，实现了正常高效工作。

本发明是这样实现上述技术问题之一的：

一种直接膨胀式地源热泵启动保护装置，所述直接膨胀式地源热泵启动保护装置包括一压缩机、一四通换向阀、一埋地换热器、一膨胀阀、一空调用地上换热器以及一启动保护罐管路系统，所述压缩机与四通换向阀相连，所述埋地换热器、膨胀阀、空调用地上换热器以及四通换向阀依次连接，所述埋地换热器还通过一第一阀门与四通换向阀相连；所述启动保护罐管路系统包括一启动保护罐、一压力传感器、一控制器、一第二阀门、一第三阀门、一第四阀门以及一第五阀门，所述启动保护罐通过第二阀门连接至第一阀门与四通换向阀相连的管道上，所述启动保护罐通过第三阀门与压缩机相连，所述四通换向阀通过第四阀门连接至第三阀门与压缩机相连的管道上，所述启动保护罐通过第五阀门连接至四通换向阀与第四阀门相连的管道上；所述压力传感器分别与控制器以及压缩机的吸气口相连；所述控制器分别与第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门以及第五阀门相连。

进一步地，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门以及第五阀门为电磁阀或截止阀。

进一步地，所述启动保护罐内部装有低压制冷剂气体。

本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种直接膨胀式地源热泵启动保护装置的保护方法，能够根据压缩机吸气口压力的变化，在启动保护罐管路系统和与之并联的原管路系统之间进行切换，解决了直接膨胀式地源热泵系统夏季制冷工况启动的问题，实现了正常高效工作。

本发明是这样实现上述技术问题之二的：

一种直接膨胀式地源热泵启动保护装置的启动保护方法，所述方法步骤如下：

步骤10、设定直接膨胀式地源热泵制冷工况下压缩机吸气口的压力保护值为P_w1～P_w2；

步骤20、压力传感器连续检测压缩机吸气口的压力P，当P小于P_w1时，压力传感器给控制器一信号指令，控制器关闭第一阀门、第四阀门以及第五阀门，并打开第二阀门、第三阀门，使得启动保护罐与压缩机、四通换向阀相通，压缩机的排气进入启动保护罐，与低压制冷剂气体混合气化后，再进入压缩机，重复循环；