CN100541053C - 制冷/制热系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种制冷/制热系统，该制冷/制热系统包括：经由制冷剂线路串联连接的压缩机、室内热交换器、膨胀装置及室外热交换器，其中，流经制冷剂线路的制冷剂与供应水进行热交换。本发明还公开一种制冷/制热系统的控制方法。使用本发明，能够减少安装费用、维护及修理费用，并能够减少功耗，同时获得连续的制热操作。

Description

制冷/制热系统及其控制方法

本申请要求2004年12月02日申请的韩国专利申请No.P04-100506的优先权，通过参考将其合并在此，如同在此完全提出。

技术领域

本申请涉及一种制冷/制热系统，并且尤其涉及一种使用从城市供热网供应的热水来完成加热的制冷/制热系统及其控制方法。

背景技术

通常，空调系统执行压缩、冷凝、膨胀及蒸发制冷剂这些步骤，以对有限的空间制冷和/或制热。

这种空调系统分为：通用型，其中一个室内单元与一个室外单元连接；以及多单元型，其中多个室内单元与一个室外单元连接。这种空调系统也分为：制冷型，其中制冷剂仅沿一个方向流经制冷剂循环，以将冷空气供应到有限的空间；以及制冷及制热型，其中制冷剂以选择的方式双向流经制冷剂循环，以有选择地将冷空气或热空气供应到有限的空间。

建筑结构的新趋势是在一个宽阔的区域中密集建造大型建筑，如同整批的公寓(apartment complex)。同样，在邻近的区域中已经密集建造这种整批的公寓。在这种密集的建筑区域中，为了保存能量及便于生活，通过中央供应系统供应热水。在这种密集的建筑区域中，使用热水的城市供热系统也主要用于为建筑物供热。

在使用城市供热系统的区域中，其中的每个建筑必须装配有一个制热系统和一个制冷系统。例如，在每个建筑中安装有使用制冷剂管的仅用于制冷目的的系统。同样，在每个建筑的每个房间中安装有使用热水管的仅用于制热目的的室内单元。在这种配置中，来自城市供热系统的热水以制热模式经由每个室内单元进行循环。另一方面，以制冷模式运行每个制冷系统。

但是，上述传统的制冷/制热系统存在如下问题。

第一，由于传统的城市制冷/制热系统除了仅用于制冷目的的系统之外必须装配有仅用于制热目的的室内单元，因此产生双份的安装费用及由于安装制冷和制热系统引起的维护和修理费用增加的问题。

第二，由于在上述通用制冷/制热系统中需要使用压缩机压缩制冷剂及使制冷剂循环，因此产生由于压缩机的压缩工作增加引起的功耗增加。

第三，在上述通用制冷/制热系统中，在制热模式下在室外热交换器上会形成结霜。为了除霜，执行除霜操作，其中以制冷模式循环制冷剂。为此，产生不能连续执行制热操作的问题。

发明内容

据此，本发明旨在一种制冷/制热系统及其控制方法，其能够从根本上消除由于相关技术的限制和缺点产生的一个或多个问题。

本发明的一个目的是提供一种制冷/制热系统及其控制方法，其能够减少安装费用、维护及修理费用，并能够减少功耗，同时获得连续的制热操作。

本发明的其他优点、目的及特征的一部分将在以下的说明书中阐明，而且其中的一部分本领域的普通技术人员通过分析下文可清楚了解，或者可以从本发明的实施中获得。本发明的目的及其他优点可通过在文字说明书及其权利要求书以及附图中特别指出的结构实现和获得。

为了获得这些目的及其他优点，并根据本发明的目的，如同在此实施及广泛描述的，一种制冷/制热系统包括：经由制冷剂线路串联连接的压缩机、室内热交换器、膨胀装置及室外热交换器，其中，流经该制冷剂线路的制冷剂与从外部水源供应并用于城市供热目的的供应水进行热交换，并且设置在膨胀装置和压缩机之间、或设置在膨胀装置和室外热交换器之间的该制冷剂线路包括一对平行线路。

该制冷剂线路包括设置在膨胀装置与压缩机之间的第一平行线路和第二平行线路。该室外热交换器设置在第一平行线路中。

该制冷/制热系统还包括第一热交换器，供应水经过该第一热交换器，该第一热交换器设置在第二平行线路中。第一热交换器使用供应水与经过第二平行线路的制冷剂进行热交换。

该制冷/制热系统还包括第二热交换器，供应水经过该第二热交换器，该第二热交换器设置在室外热交换器与压缩机之间的第一平行线路中。第二热交换器使用供应水与经过第一平行线路的制冷剂进行热交换。

该制冷/制热系统还包括第三热交换器，供应水经过该第三热交换器，该第三热交换器设置在压缩机与室内热交换器之间的制冷剂线路中。第三热交换器使用供应水与经过压缩机与室内热交换器之间的制冷剂线路的制冷剂进行热交换。

该制冷/制热系统还包括旁通线路，该旁通线路连接在设置在膨胀装置与室内热交换器之间的一部分制冷剂线路和设置在压缩机与室外热交换器之间的一部分制冷剂线路之间。

该制冷/制热系统还包括第四热交换器，该供应水经过该第四热交换器，该第四热交换器设置在旁通线路中。第四热交换器使用供应水与经过旁通线路的制冷剂进行热交换。

第一至第四热交换器分别具有独立的供应水流路(flow path)。可替换的，第一至第四热交换器中至少两个热交换器具有共用的供应水流路。

该制冷剂线路包括设置在膨胀装置与室外热交换器之间的第一平行线路和第二平行线路。该制冷/制热系统还包括第一热交换器，供应水经过该第一热交换器，该第一热交换器设置在第二平行线路中。第一热交换器使用供应水与经过第二平行线路的制冷剂进行热交换。

该制冷/制热系统还包括阀，该阀设置在第二平行线路中，以开启/关闭通过该第二平行线路的制冷剂流路。

该制冷/制热系统还包括第二热交换器，供应水经过该第二热交换器，该第二热交换器设置在室外热交换器与压缩机之间的制冷剂线路中。第二热交换器使用供应水与经过制冷剂线路的制冷剂进行热交换。

该制冷/制热系统还包括第三热交换器，供应水经过该第三热交换器，该第三热交换器设置在压缩机与室内热交换器之间的制冷剂线路中。该第三热交换器使用供应水与经过压缩机与室内热交换器之间的制冷剂线路的制冷剂进行热交换。

该制冷/制热系统还包括旁通线路，该旁通线路连接在设置在该膨胀装置与该室内热交换器之间的一部分制冷剂线路和设置在该压缩机与该室外热交换器之间的一部分制冷剂线路之间。

该制冷/制热系统还包括第四热交换器，供应水经过该第四热交换器，该第四热交换器设置在旁通线路中。第四热交换器使用供应水与经过旁通线路的制冷剂进行热交换。

该制冷/制热系统还包括温度传感器，该温度传感器设置在第一至第四热交换器中至少一个热交换器的制冷剂出口端处。

第一至第四热交换器分别具有独立的供应水流路。可替换的，第一至第四热交换器中至少两个热交换器具有共用的供应水流路。

在本发明的另一个方案中，一种制冷/制热系统包括：经由制冷剂线路串联连接的压缩机、室内热交换器、膨胀装置及室外热交换器；旁通线路，其连接在设置在该膨胀装置与该室内热交换器之间的一部分制冷剂线路和设置在该压缩机与该室外热交换器之间的一部分制冷剂线路之间；以及供应水热交换器，从外部水源供应并用于城市供热目的的供应水经过该供应水热交换器，该供应水热交换器设置在旁通线路中，并使用供应水与经过旁通线路的制冷剂进行热交换；其中，设置在膨胀装置和压缩机之间、或设置在膨胀装置和室外热交换器之间的该制冷剂线路包括一对平行线路。

在本发明的另一个方案中，一种制冷/制热系统的控制方法，该制冷/制热系统包括：经由制冷剂线路串联连接的压缩机、室内热交换器、膨胀装置及室外热交换器；旁通线路，其连接在设置在该膨胀装置与该室内热交换器之间的一部分制冷剂线路和设置在该压缩机与该室外热交换器之间的一部分制冷剂线路之间；以及供应水热交换器，设置在该旁通线路中，该方法包括如下步骤：在该制冷/制热系统的制热操作期间，确定制冷剂是否被引入该旁通线路中；以及当确定制冷剂被引入该旁通线路中时将从外部水源供应并用于城市供热目的的供应水供应到该供应水热交换器，由此促使供应水与供应水热交换器中的制冷剂进行热交换；其中，设置在膨胀装置和压缩机之间、或设置在膨胀装置和室外热交换器之间的该制冷剂线路包括一对平行线路。

在本发明的另一个方案中，一种制冷/制热系统的控制方法，该制冷/制热系统包括：经由制冷剂线路串联连接的压缩机、室内热交换器、膨胀装置及室外热交换器；以及供应水热交换器，设置在该制冷剂线路的预定部分中，该方法包括如下步骤：在该制冷/制热系统的制热操作期间，确定被引入到供应水热交换器中的制冷剂的温度是否不超过预定温度；以及当确定制冷剂的温度不超过预定温度时，将从外部水源供应并用于城市供热目的的供应水供应到供应水热交换器，由此促使供应水与供应水热交换器中的制冷剂进行热交换；其中，设置在膨胀装置和压缩机之间、或设置在膨胀装置和室外热交换器之间的该制冷剂线路包括一对平行线路。

在本发明的另一个方案中，一种制冷/制热系统的控制方法，该制冷/制热系统包括：经由制冷剂线路串联连接的压缩机、室内热交换器、膨胀装置及室外热交换器；第一和第二平行线路，它们包含在该制冷剂线路中并设置在膨胀装置与压缩机之间；连接线路，设置在所述第一和第二平行线路的预定部分之间；阀，设置在连接线路中，以开启/关闭通过连接线路的制冷剂流路；以及供应水热交换器，设置在第二平行线路中，该室外热交换器设置在第一平行线路中，该方法的特征在于，在该制冷/制热系统的除霜操作期间，连接线路的阀开启，从而将与所述供应水热交换器中的供应水进行热交换之后的制冷剂经由所述连接线路提供给所述室外热交换器，以除去在所述室外热交换器上形成的霜。

在本发明的另一个方案中，一种制冷/制热系统的控制方法，该制冷/制热系统包括：经由制冷剂线路串联连接的压缩机、室内热交换器、膨胀装置及室外热交换器；第一和第二平行线路，它们包含在制冷剂线路中并设置在膨胀装置与所述室外热交换器之间；阀，设置在第二平行线路中，以开启/关闭通过该第二平行线路的制冷剂流路；以及供应水热交换器，设置在第二平行线路中，该室外热交换器设置在第一和第二平行线路与所述压缩机之间，该方法的特征在于，在该制冷/制热系统的除霜操作期间，第二平行线路的阀开启，从而将制冷剂经由第二平行线路供应到供应水热交换器，以与经过供应水热交换器的从外部水源供应并用于城市供热目的的供应水进行热交换。

应理解本发明的以上概括描述和以下的详细描述为示范性和说明性的，并且其目的是提供请求保护的发明的进一步说明。

附图说明

本发明包括附图以提供对本发明的进一步理解，附图被并入本申请中并构成本申请的一部分，其示出本发明的实施例并与说明书一起用以说明本发明的原理。在附图中：

图1A为示出根据本发明第一实施例的制冷/制热系统的方框图；

图1B为示出图1A所示的制冷/制热系统的修改实例的方框图；

图2A为示出根据本发明第二实施例的制冷/制热系统的方框图；

图2B为示出图2A所示的制冷/制热系统的修改实例的方框图；

图2C为示出图2A所示的制冷/制热系统的操作的方框图；

图3A为示出根据本发明第三实施例的制冷/制热系统的方框图；

图3B为示出图3A所示的制冷/制热系统的修改实例的方框图；

图4A为示出根据本发明第四实施例的制冷/制热系统的方框图；

图4B为示出图4A所示的制冷/制热系统的修改实例的方框图；

图4C为示出图4A所示的制冷/制热系统的操作的方框图。

具体实施方式

下面将详细参照本发明的优选实施例，其实例在附图中示出。在所有附图中将尽可能使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。

下面，将参照图1A描述根据本发明第一实施例的制冷/制热系统。

该制冷/制热系统包括经由制冷剂线路依次串联连接的压缩机111、室内热交换器112、膨胀装置113以及室外热交换器114，以使流经制冷剂线路的制冷剂与供应水进行热交换。供应水表示从外部水源例如热电联产系统或者热电联产发电厂供应的、用于城市供热目的的供应水。由于一般供应处于热状态的这种供应水，因此下文中将称为“热水”。

在热水抵达将要供应热水的建筑时，将其温度维持在约70至90℃。因此，这种热水能够有效地应用于制冷剂循环。

设置在膨胀装置113与压缩机111之间的制冷剂线路包括一对平行线路，即第一平行线路121和第二平行线路122。室外热交换器114设置在第一平行线路121中。

优选的，第一热交换器131设置在第二平行线路122中，以与制冷剂进行热交换。由于在这种情况下第一热交换器131使用热水与制冷剂进行热交换，因此第一热交换器131实际上用作加热器。在制热模式下，第一热交换器131加热已经被膨胀装置113膨胀的制冷剂至气态，从而经由第二平行线路122将气态制冷剂引入压缩机111。

优选的，连接线路123设置在第一平行线路121和第二平行线路122的预定部分之间。优选的，阀135也设置在连接线路123中，以开启/关闭经由连接线路123的制冷剂流路。对于连接线路阀135，可以采用能够简单开启/关闭制冷剂流路的开/关阀。当然，可以采用能够调整制冷剂流路的开启程度的电磁阀。同时，连接线路阀135可以设置在连接线路123与第二平行线路122连接的区域处。在这种情况下，对于连接线路阀135，可以采用三通阀，其能够在连接线路123与第二平行线路122之间选择性切换从第一热交换器131排出的制冷剂。

此外，优选的，第二热交换器132设置在室外热交换器114与压缩机111之间的第一平行线路121中，以与制冷剂进行热交换。由于在这种情况下第二热交换器132使用热水与制冷剂进行热交换，因此第二热交换器132实际上用作加热器。同样优选的，第三热交换器133设置在压缩机111与室内热交换器112之间的制冷剂线路124中，以与制冷剂进行热交换。由于在这种情况下第三热交换器133使用热水与制冷剂进行热交换，因此第三热交换器133实际上用作加热器。

而且，优选的，温度传感器131a、132a及133a设置在第一热交换器131、第二热交换器132及第三热交换器133的各个制冷剂出口端处。可替换的，这样的温度传感器可设置在第一热交换器131、第二热交换器132及第三热交换器133中的任一个或两个处。例如，一个温度传感器可设置在第一热交换器131、第二热交换器132或第三热交换器133处。可替换的，两个温度传感器可分别设置在第一热交换器131和第二热交换器132处、第二热交换器132和第三热交换器133处、或者第一热交换器131和第三热交换器133处。

第一热交换器131、第二热交换器132及第三热交换器133每个可包括形成在经过相关热交换器的制冷剂线路周围的热传递散热片，以及为了与形成有热传递散热片的制冷剂线路进行热交换而设置的热水线路。热水线路与相关的制冷剂线路可构成双管结构。在这种结构中，制冷剂和热水的流向可相同或相反。就热交换效率而言，优选制冷剂和热水的流向相反。除了上述结构外，热交换器可具有各种结构，只要制冷剂能够与热水进行热接触即可。

第一热交换器131、第二热交换器132及第三热交换器133的热水线路为独立的，以分别为热交换器提供独立的热水流路，如图1A所示。阀131b、132b及133b分别设置在热水线路中。据此，当经过热交换器131、132及133中任一个的制冷剂的温度比热水的温度低预定值或更多时，则热水可被供应到相关的热交换器。否则，可切断热水的供应。

第一热交换器131、第二热交换器132及第三热交换器133中至少两个的热水线路以共用热水线路的形式连接在一起以提供共用的热水流路也是值得使用的，如图1B所示。在这种情况下，优选共用的热线路首先经过优先需要以制热模式加热制冷剂的热交换器。例如，共用热水线路首先经过第三热交换器133。

下面参照图1A描述上述制冷/制热系统的操作。

当系统的制热操作开始时，制冷剂沿图1A所示的虚线方向流动。

即，制冷剂在被压缩机111压缩之后被引入第三热交换器133。此时，仅当确定制冷剂的温度不在控制器(未示出)中设置的预定温度范围内时执行热水的引入。当制冷剂的温度低时，引入的热水提高制冷剂的温度；而当制冷剂的温度高时，引入的热水降低制冷剂的温度。因此，从压缩机111排放的制冷剂保持在预定温度范围内。

从第三热交换器133排出的制冷剂被引入室内热交换器112，室内热交换器112反过来又冷凝引入的制冷剂。此时，室内热交换器112与在将要进行空气调节的有限的空间例如房间中的空气进行热交换，从而为该房间供热。

然后，从室内热交换器112排出的制冷剂在被膨胀装置113膨胀之后被引入第二平行线路122中。引入第二平行线路122中的制冷剂在经过第一热交换器131的同时被加热，从而制冷剂从双相状态转换为气相。从第二平行线路122排出的制冷剂被再次引入压缩机111中。由于引入压缩机111中的制冷剂为气态制冷剂，其保持在高于膨胀的制冷剂的温度的温度，因此压缩机111的压缩工作减少。

在上述制热操作持续预定时间时，室外热交换器114被暴露于周围空气。因此，当周围温度非常低(约为-15℃或更低)时，在室外热交换器114的表面上可能形成霜。因而，在这种情况下，必须执行除霜操作以除去霜。

当除霜操作开始时，制冷剂沿图1A所示的实线方向流动。

即，控制器控制连接线路阀135开启。因此，引入第二平行线路122中的膨胀的制冷剂在与第一热交换器131中的热水进行热交换之后分流到连接线路123和第二平行线路122中。引入连接线路123的膨胀的制冷剂的一部分在经过室外热交换器114的同时融化在室外热交换器114上形成的霜，然后在第二热交换器132中被加热之后进入压缩机111。此外，膨胀的制冷剂的剩余部分经由第二平行线路122被引入压缩机111中。因此，供应到压缩机111的制冷剂的温度相对较高，从而压缩机111的压缩工作减少。而且，由于在制热操作期间执行除霜操作，因此能够持续执行制热操作。

另一方面，尽管未示出，但在制冷模式下将在压缩机111中压缩的制冷剂引入第一平行线路121中。在这种情况下，来自第一平行线路121的制冷剂在顺序经过第二热交换器132和室外热交换器114之后被引入膨胀装置113中。被膨胀装置113膨胀的制冷剂在顺序经过室内热交换器112和第三热交换器133之后被引入压缩机111。

下面，参照图2A描述根据本发明第二实施例的制冷/制热系统。

第二实施例与第一实施例的不同之处在于制冷/制热系统还包括旁通线路。

该制冷/制热系统包括经由制冷剂线路依次串联连接的压缩机111、室内热交换器112、膨胀装置113以及室外热交换器114。在膨胀装置113与压缩机111之间设置的制冷剂线路包括第一平行线路121和第二平行线路122。室外热交换器114设置在第一平行线路121中。第一热交换器131设置在第二平行线路122中。为了连接第一平行线路121和第二平行线路122，也设置了连接线路123。阀135也设置在连接线路123中。第二热交换器132设置在室外热交换器114与压缩机111之间的第一平行线路121中。此外，第三热交换器133设置在压缩机111与室内热交换器112之间的制冷剂线路124中。温度传感器131a、132a及133a设置在第一热交换器131、第二热交换器132及第三热交换器133的各个制冷剂出口端处。上述构成元件与第一实施例基本相同，因此不再给出其详细的描述。

旁通线路141与膨胀装置113和室内热交换器112之间的制冷剂线路125连接，并与压缩机111和室外热交换器114之间的制冷剂线路连接。优选的，第四热交换器134设置在旁通线路141中，以与制冷剂进行热交换。在这种情况下，第四热交换器134使用热水加热旁通经过旁通线路141的制冷剂，以使气相制冷剂被引入压缩机111中。

优选的，止回阀142设置在旁通线路141中。当制冷剂的压强不低于预定压强时，止回阀142开启。在压缩机111通过两个阶段压缩制冷剂的情况下，止回阀142响应初次压缩的制冷剂的压强而开启。因此，在这种状态下，初次压缩的制冷剂的一部分经由旁通线路141被引入压缩机111中。然后，引入压缩机111中的制冷剂被压缩机111第二次压缩。当以这种方式两次压缩制冷剂时，可以显著提高压缩效率。

更优选的，止回阀142设置在第四热交换器134的制冷剂入口端处。当然，止回阀142可设置在第四热交换器134的制冷剂出口端处。但是，在止回阀142设置在第四热交换器134的制冷剂出口端处的情况下，制冷剂可能在第四热交换器134中不必要地积累，由此导致制冷剂短缺。为了从根本上消除这种制冷剂短缺现象，优选的，止回阀142设置在止回阀142(的制冷剂入口端处。

另外，优选的，温度传感器134a设置在第四热交换器134的制冷剂出口端处。温度传感器134a确定从第四热交换器134排放的制冷剂的温度，并基于确定的排放的制冷剂温度，控制供应到第四热交换器134的热水量。例如，当制冷剂的温度低时，温度传感器134a执行控制操作，以将相对大量的热水供应到第四热交换器134。

第一热交换器131、第二热交换器132、第三热交换器133及第四热交换器141包括独立的热水线路，以分别为热交换器提供独立的热水流路，如图2A所示。阀131b、132b、133b及134b分别设置在热水线路中。据此，当经过热交换器131、132、133及134中任一个的制冷剂的温度比热水的温度低预定值或更多时，则热水可被供应到相关的热交换器。否则，可切断热水的供应。

此外，第一热交换器131、第二热交换器132、第三热交换器133及第四热交换器134中至少两个的热水线路以共用热水线路的形式连接在一起以提供共用的热水流路也是值得使用的，如图2B所示。在这种情况下，优选共用的热水线路首先经过优先需要以制热模式加热制冷剂的热交换器。

下面描述上述根据第二实施例的制冷/制热系统的操作。第二实施例的操作与结合第一实施例描述的操作基本相同。即在制冷/制热系统的制热模式下制冷剂沿图2A所示的虚线方向流动，而在制冷/制热系统的除霜模式下制冷剂沿图2A所示的实线方向流动。如果在制热模式中压缩机111通过两个阶段压缩制冷剂，则被压缩机111初次压缩的制冷剂的一部分被引入旁通线路141中，从而引入的制冷剂对止回阀142施加一定的压力，如图2C所示。当止回阀142被制冷剂压力开启时，被压缩机111初次压缩的制冷剂部分经由旁通线路141被引入第四热交换器134中。在第四热交换器134中，引入的制冷剂与热水进行热交换，从而使制冷剂变为气态。气态制冷剂被再次引入压缩机111中，压缩机111反过来又第二次压缩制冷剂。因此，通过两个阶段压缩的制冷剂流经整个系统。

下面，描述上述制冷/制热系统的控制方法。

当在制热模式中确定热水要被引入第四热交换器134中，则控制器(未示出)进行控制操作，以将热水供应到第四热交换器134。

此外，当在制热模式中确定第一至第四热交换器中任一个的温度不超过控制器中设置的温度，则控制器进行控制操作，以将热水供应到相关的热交换器。每个热交换器的预定温度必须考虑系统的制热能力和制冷能力来适当地设置。

下面，将参照图3A描述根据本发明第三实施例的制冷/制热系统。

该制冷/制热系统包括经由制冷剂线路依次串联连接的压缩机161、室内热交换器162、膨胀装置163以及室外热交换器164，以在制热模式下使流经制冷剂线路的制冷剂与供应水进行热交换。

在膨胀装置163与室外热交换器164之间设置的制冷剂线路包括第一平行线路171和第二平行线路172。第一热交换器181设置在第二平行线路172中，以与制冷剂进行热交换。由于在这种情况下第一热交换器181使用热水与制冷剂进行热交换，因而第一热交换器181实际上用作加热器。阀185设置在第二平行线路172中，以控制经由第二平行线路172的制冷剂流路。对于阀185，可以采用能够简单开启/关闭制冷剂流路的开/关阀。当然，可以采用能够调整制冷剂流路的开启程度的电磁阀。同时，阀185可以设置在第一平行线路171与第二平行线路172连接的区域处。在这种情况下，对于阀185，可以采用三通阀，其能够在第一平行线路171与第二平行线路172之间选择性切换从膨胀装置163排出的制冷剂。

优选的，第二热交换器182设置在室外热交换器164与压缩机161之间的制冷剂线路171中，以与制冷剂进行热交换。由于在这种情况下第二热交换器182使用热水与制冷剂进行热交换，因此第二热交换器182实际上用作加热器。同样优选的，第三热交换器183设置在压缩机161与室内热交换器162之间设置的制冷剂线路174中，以与制冷剂进行热交换。由于在这种情况下第三热交换器183使用热水与制冷剂进行热交换，因此第三热交换器183实际上用作加热器。

此外，优选的，温度传感器181a、182a及183a设置在第一热交换器181、第二热交换器182及第三热交换器183的各个制冷剂出口端处。可替换的，这样的温度传感器可设置在第一热交换器181、第二热交换器182及第三热交换器183中的任一个或两个处。例如，一个温度传感器可设置在第一热交换器181、第二热交换器182或第三热交换器183处。可替换的，两个温度传感器可分别设置在第一热交换器181和第二热交换器182处、第二热交换器182和第三热交换器183处、或者第一热交换器181和第三热交换器183处。

第一热交换器181、第二热交换器182及第三热交换器183每个可包括形成在经过相关热交换器的制冷剂线路周围的热传递散热片，以及为了与形成有热传递散热片的制冷剂线路进行热交换而设置的热水线路。热水线路与相关的制冷剂线路可构成双管结构。在这种结构中，制冷剂和热水的流向可相同或相反。就热交换效率而言，优选制冷剂和热水的流向相反。除了上述结构外，热交换器可具有各种结构，只要制冷剂能够与热水进行热接触即可。

如图3A所示，第一热交换器181、第二热交换器182及第三热交换器183的热水线路为独立的，以分别为热交换器提供独立的热水流路。阀181b、182b及183b分别设置在热水线路中。据此，当经过热交换器181、182及183中任一个的制冷剂的温度比热水的温度低预定值或更多时，则热水可被供应到相关的热交换器。否则，可切断热水的供应。

此外，第一热交换器181、第二热交换器182及第三热交换器183中至少两个的热水线路以共用热水线路的形式连接在一起以提供共用的热水流路也是值得使用的，如图3B所示。在这种情况下，优选共用的热水线路首先经过优先需要以制热模式加热制冷剂的热交换器。

下面将描述上述制冷/制热系统的操作。

当系统的制热操作开始时，制冷剂沿图3A所示的虚线方向流动。

即，制冷剂在被压缩机161压缩之后被引入第三热交换器183。此时，仅当确定制冷剂的温度不在控制器(未示出)中设置的预定温度范围内时执行热水的引入。当制冷剂的温度低时，引入的热水提高制冷剂的温度；而当制冷剂的温度高时，引入的热水降低制冷剂的温度。因此，从压缩机161排放的制冷剂保持在预定温度范围内。

从第三热交换器183排出的制冷剂被引入室内热交换器162，室内热交换器162反过来又冷凝引入的制冷剂。此时，室内热交换器162与在将要进行空气调节的房间中的空气进行热交换，从而为该房间供热。

然后，从室内热交换器162排出的制冷剂在被膨胀装置163膨胀之后被引入第一平行线路171中。引入第一平行线路171中的制冷剂在经过室外热交换器164的同时与周围的空气进行热交换。随后，制冷剂在经过第二热交换器182的同时被加热，从而制冷剂从双相状态转换为气相。制冷剂被再次引入压缩机161中。由于引入压缩机161中的制冷剂为气态制冷剂，其保持在高于膨胀的制冷剂的温度的温度，因此压缩机161的压缩工作减少。

在上述制热操作持续预定时间时，室外热交换器164被暴露于周围空气。因此，当周围温度非常低(约为-15℃或更低)时，因为低温制冷剂被持续引入室外热交换起164中，所以在室外热交换器164的表面上可能形成霜。因而，在这种情况下，必须执行除霜操作以除去霜。

当除霜操作开始时，制冷剂沿图3A所示的实线方向流动。

即，控制器控制第二平行线路172的阀185开启。因此膨胀的制冷剂被引入第二平行线路172中。随后，膨胀的制冷剂在与第一热交换器181中的热水进行热交换之后进入室外热交换器164。膨胀的制冷剂在经过室外热交换器164的同时融化在室外热交换器164上形成的霜，然后进入第二热交换器182。同时，经过第一平行线路171的膨胀的制冷剂经由室外热交换器164被引入第二热交换器182中。然后，膨胀的制冷剂在第二热交换器182中被加热之后进入压缩机161。因此，供应到压缩机161的制冷剂的温度相对较高，从而压缩机161的压缩工作减少。

另一方面，在制冷模式下在压缩机161中压缩的制冷剂按顺序依次经过第二热交换器182、室外热交换器164、膨胀装置163、室内热交换器162及第三热交换器183中，然后，重新进入压缩机161中。

下面，参照图4A描述根据本发明第四实施例的制冷/制热系统。

第四实施例与第三实施例的不同之处在于制冷/制热系统还包括旁通线路。

该制冷/制热系统包括经由制冷剂线路依次串联连接的压缩机161、室内热交换器162、膨胀装置163以及室外热交换器164。在膨胀装置163与室外热交换器164之间设置的制冷剂线路包括第一平行线路171和第二平行线路172。第一热交换器181设置在第二平行线路172中。阀185设置在第二平行线路172中。第二热交换器182设置在室外热交换器164与压缩机161之间的第一平行线路171中。此外，第三热交换器183设置在压缩机161与室内热交换器162之间设置的制冷剂线路174中。温度传感器181a、182a及183a设置在第一热交换器181、第二热交换器182及第三热交换器183的各个制冷剂出口端处。阀181b、182b及183b也分别设置在第一热交换器181、第二热交换器182及第三热交换器183中。上述构成元件与第三实施例基本相同，因此不再给出其详细的描述。

旁通线路191与膨胀装置163和室内热交换器162之间的制冷剂线路175连接，并与压缩机161和室外热交换器164之间的制冷剂线路连接。优选的，第四热交换器184设置在旁通线路191中，以与制冷剂进行热交换。由于在这种情况下第四热交换器184使用热水与制冷剂进行热交换，因此第四热交换器184实际上用作加热器。在这种情况下，第四热交换器184加热旁通经过旁通线路191的制冷剂，以使气相制冷剂被引入压缩机161中。

优选的，止回阀192设置在旁通线路191中。当制冷剂的压强不低于预定压强时，则止回阀192开启。在压缩机161通过两个阶段压缩制冷剂的情况下，止回阀192响应初次压缩的制冷剂的压强而开启。因此，在这种状态下，初次压缩的制冷剂的一部分经由旁通线路191被引入压缩机161中。然后，引入压缩机161中的制冷剂被压缩机161第二次压缩。当以这种方式两次压缩制冷剂时，可显著提高压缩效率。

更优选的，止回阀192设置在第四热交换器184的制冷剂入口端处。当然，止回阀192可设置在第四热交换器184的制冷剂出口端处。但是，在止回阀192设置在第四热交换器14的制冷剂出口端处的情况下，制冷剂可能在第四热交换器184中不必要地积累，由此导致制冷剂短缺。为了从根本上消除这种制冷剂短缺现象，优选的，止回阀192设置在止回阀192的制冷剂入口端。

另外，优选的，温度传感器184a设置在第四热交换器184的制冷剂出口端处。温度传感器184a确定从第四热交换器184排放的制冷剂的温度，并基于确定的排放的制冷剂温度，控制供应到第四热交换器184的热水量。例如，当制冷剂的温度低时，温度传感器184a执行控制操作，以将相对大量的热水供应到第四热交换器184。

第一热交换器181、第二热交换器182及第三热交换器183包括独立的热水线路，以分别提供独立的热水流路，如图4A所示。在这种情况下，阀181b、182b及183b分别设置在热水线路中。据此，当经过热交换器181、182及183中任一个的制冷剂的温度比热水的温度低预定值或更多时，则热水可被供应到相关的热交换器。否则，可切断热水的供应。

此外，第一热交换器181、第二热交换器182及第三热交换器183中至少两个的热水线路以共用热水线路的形式连接在一起以提供共用的热水流路也是值得使用的，如图4B所示。在这种情况下，优选共用的热水线路首先经过优先需要以制热模式加热制冷剂的热交换器。

下面描述上述根据第四实施例的制冷/制热系统的操作。第四实施例的操作与结合第三实施例描述的操作基本相同。即，在制冷/制热系统的制热模式下制冷剂沿图4A所示的虚线方向流动，而在制冷/制热系统的除霜模式下制冷剂沿图4A所示的实线方向流动。如果在制热模式中压缩机161通过两个阶段压缩制冷剂，则被压缩机161初次压缩的制冷剂的一部分被引入旁通线路191中，从而引入的制冷剂对止回阀192施加一定的压力。当止回阀192被制冷剂压力开启时，被压缩机161初次压缩的制冷剂的一部分经由旁通线路191被引入第四热交换器184中，如图4C所示。在第四热交换器184中，引入的制冷剂与热水进行热交换，从而使制冷剂变为气态。气态制冷剂被再次引入压缩机161中，压缩机161反过来又第二次压缩制冷剂。因此，通过两个阶段压缩的制冷剂流经整个系统。

下面，描述上述制冷/制热系统的控制方法。

当在制热模式中确定热水要被引入第四热交换器184中时，则控制器(未示出)进行控制操作，以将热水供应到第四热交换器184。

此外，当在制热模式中确定第一至第四热交换器中任一个的温度不超过控制器中设置的温度时，则控制器进行控制操作，以将热水供应到相关的热交换器。每个热交换器的预定温度必须考虑系统的制热能力和制冷能力来适当地设置。

上述根据本发明的制冷/制热系统具有如下效果。

第一、根据本发明，不需要额外采用使用热水的用于制热目的的室内单元。因此，维护和修理费用减少。

第二、由于根据本发明制冷剂在被热水加热之后被引入压缩机中，因此可以减少压缩机的压缩工作，以及减少功耗。

第三、由于根据本发明除霜操作与制热操作同时进行，因此可以进行持续的制热操作。

对于本领域的技术人员而言，显然在不脱离本发明的精神或范围的条件下，在本发明中可进行各种修改和变化。因此，本发明应覆盖落入所附权利要求书及他们的等效方案范围内的本发明的修改和变化。

Claims (35)

1.一种制冷/制热系统，包括：

经由制冷剂线路串联连接的压缩机、室内热交换器、膨胀装置及室外热交换器，

其中，流经制冷剂线路的制冷剂与从外部水源供应并用于城市供热目的的供应水进行热交换，并且设置在膨胀装置和压缩机之间、或设置在膨胀装置和室外热交换器之间的该制冷剂线路包括一对平行线路。

2.如权利要求1所述的制冷/制热系统，其中：

制冷剂线路包括设置在膨胀装置与压缩机之间的第一平行线路和第二平行线路；并且

室外热交换器设置在第一平行线路中。

3.如权利要求2所述的制冷/制热系统，还包括：

第一热交换器，该供应水经过该第一热交换器，该第一热交换器设置在第二平行线路中，并使用该供应水与经过第二平行线路的制冷剂进行热交换。

4.如权利要求3所述的制冷/制热系统，还包括：

连接线路，设置在第一和第二平行线路的预定部分之间；以及

阀，设置在该连接线路中，以开启/关闭通过该连接线路的制冷剂流路。

5.如权利要求2所述的制冷/制热系统，还包括：

第二热交换器，该供应水经过该第二热交换器，该第二热交换器设置在室外热交换器与压缩机之间的第一平行线路中，并使用该供应水与经过第一平行线路的制冷剂进行热交换。

6.如权利要求2所述的制冷/制热系统，还包括：

第三热交换器，该供应水经过该第三热交换器，该第三热交换器设置在压缩机与室内热交换器之间的制冷剂线路中，并使用该供应水与经过在压缩机与室内热交换器之间的制冷剂线路的制冷剂进行热交换。

7.如权利要求2所述的制冷/制热系统，还包括：

旁通线路，其连接在设置在膨胀装置与室内热交换器之间的一部分制冷剂线路和设置在压缩机与室外热交换器之间的一部分制冷剂线路之间。

8.如权利要求7所述的制冷/制热系统，还包括：

第四热交换器，该供应水经过该第四热交换器，该第四热交换器设置在旁通线路中，并使用该供应水与经过旁通线路的制冷剂进行热交换。

9.如权利要求8所述的制冷/制热系统，还包括：

止回阀，设置在第四热交换器的制冷剂入口端处。

10.如权利要求3所述的制冷/制热系统，还包括：

第二热交换器，该供应水经过该第二热交换器，该第二热交换器设置在室外热交换器与压缩机之间的第一平行线路中，并使用该供应水与经过第一平行线路的制冷剂进行热交换。

11.如权利要求10所述的制冷/制热系统，还包括：

第三热交换器，该供应水经过该第三热交换器，该第三热交换器设置在压缩机与室内热交换器之间的制冷剂线路中，并使用该供应水与经过压缩机与室内热交换器之间的制冷剂线路的制冷剂进行热交换。

12.如权利要求11所述的制冷/制热系统，还包括：

旁通线路，其连接在设置在膨胀装置与室内热交换器之间的一部分制冷剂线路和设置在压缩机与室外热交换器之间的一部分制冷剂线路之间。

13.如权利要求12所述的制冷/制热系统，还包括：

第四热交换器，该供应水经过该第四热交换器，该第四热交换器设置在旁通线路中，并使用该供应水与经过旁通线路的制冷剂进行热交换。

14.如权利要求13所述的制冷/制热系统，其中第一至第四热交换器分别具有独立的供应水流路。

15.如权利要求13所述的制冷/制热系统，其中第一至第四热交换器中至少两个热交换器具有共用的供应水流路。

16.如权利要求1所述的制冷/制热系统，其中制冷剂线路包括设置在膨胀装置与室外热交换器之间的第一平行线路和第二平行线路，

还包括：

第一热交换器，该供应水经过该第一热交换器，该第一热交换器设置在第二平行线路中，并使用该供应水与经过第二平行线路的制冷剂进行热交换。

17.如权利要求16所述的制冷/制热系统，还包括：

阀，设置在第二平行线路中，以开启/关闭通过该第二平行线路的制冷剂流路。

18.如权利要求17所述的制冷/制热系统，其中该阀设置在第一热交换器的制冷剂入口端处。

19.如权利要求16所述的制冷/制热系统，还包括：

第二热交换器，该供应水经过该第二热交换器，该第二热交换器设置在室外热交换器与压缩机之间的制冷剂线路中，并使用该供应水与经过该制冷剂线路的制冷剂进行热交换。

20.如权利要求16所述的制冷/制热系统，还包括：

第三热交换器，该供应水经过该第三热交换器，该第三热交换器设置在压缩机与室内热交换器之间的制冷剂线路中，并使用该供应水与经过压缩机与室内热交换器之间的制冷剂线路的制冷剂进行热交换。

21.如权利要求16所述的制冷/制热系统，还包括：

旁通线路，其连接在设置在膨胀装置与室内热交换器之间的一部分制冷剂线路和设置在压缩机与室外热交换器之间的一部分制冷剂线路之间。

22.如权利要求21所述的制冷/制热系统，还包括：

第四热交换器，该供应水经过该第四热交换器，该第四热交换器设置在旁通线路中，并使用该供应水与经过旁通线路的制冷剂进行热交换。

23.如权利要求22所述的制冷/制热系统，还包括：

止回阀，设置在第四热交换器的制冷剂入口端处。

24.如权利要求19所述的制冷/制热系统，还包括：

第三热交换器，该供应水经过该第三热交换器，该第三热交换器设置在压缩机与室内热交换器之间的制冷剂线路中，并使用该供应水与经过压缩机与室内热交换器之间的制冷剂线路的制冷剂进行热交换。

25.如权利要求24所述的制冷/制热系统，还包括：

旁通线路，其连接在设置在膨胀装置与室内热交换器之间的一部分制冷剂线路和设置在压缩机与室外热交换器之间的一部分制冷剂线路之间。

26.如权利要求25所述的制冷/制热系统，还包括：

第四热交换器，该供应水经过该第四热交换器，该第四热交换器设置在旁通线路中，并使用该供应水与经过旁通线路的制冷剂进行热交换。

27.如权利要求26所述的制冷/制热系统，还包括：

温度传感器，设置在第一至第四热交换器中至少一个热交换器的制冷剂出口端处。

28.如权利要求26所述的制冷/制热系统，其中第一至第四热交换器分别具有独立的供应水流路。

29.如权利要求26所述的制冷/制热系统，其中第一至第四热交换器中至少两个热交换器具有共用的供应水流路。

30.一种制冷/制热系统，包括：

经由制冷剂线路串联连接的压缩机、室内热交换器、膨胀装置及室外热交换器；

旁通线路，其连接在设置在膨胀装置与室内热交换器之间的一部分制冷剂线路和设置在压缩机与室外热交换器之间的一部分制冷剂线路之间；以及

供应水热交换器，从外部水源供应并用于城市供热目的的供应水经过该供应水热交换器，该供应水热交换器设置在旁通线路中，并使用该供应水与经过旁通线路的制冷剂进行热交换；

其中，设置在膨胀装置和压缩机之间、或设置在膨胀装置和室外热交换器之间的该制冷剂线路包括一对平行线路。

31.如权利要求30所述的制冷/制热系统，还包括：

止回阀，设置在供应水热交换器的制冷剂入口端处。

32.一种制冷/制热系统的控制方法，该制冷/制热系统包括：经由制冷剂线路串联连接的压缩机、室内热交换器、膨胀装置及室外热交换器；旁通线路，其连接在设置在膨胀装置与室内热交换器之间的一部分制冷剂线路和设置在压缩机与室外热交换器之间的一部分制冷剂线路之间；以及供应水热交换器，设置在该旁通线路中，该方法包括如下步骤：

在该制冷/制热系统的制热操作期间，确定制冷剂是否被引入旁通线路中；以及

当确定制冷剂被引入旁通线路中时，将从外部水源供应并用于城市供热目的的供应水供应到供应水热交换器，由此促使该供应水与供应水热交换器中的制冷剂进行热交换；

其中，设置在膨胀装置和压缩机之间、或设置在膨胀装置和室外热交换器之间的该制冷剂线路包括一对平行线路。

33.一种制冷/制热系统的控制方法，该制冷/制热系统包括：经由制冷剂线路串联连接的压缩机、室内热交换器、膨胀装置及室外热交换器；以及供应水热交换器，设置在制冷剂线路的预定部分中，该方法包括如下步骤：

在该制冷/制热系统的制热操作期间，确定经由制冷剂线路引入到供应水热交换器的制冷剂的温度是否不超过预定温度；以及

当确定制冷剂的温度不超过预定温度时，将从外部水源供应并用于城市供热目的的供应水供应到供应水热交换器，由此促使该供应水与供应水热交换器中的制冷剂进行热交换；

其中，设置在膨胀装置和压缩机之间、或设置在膨胀装置和室外热交换器之间的该制冷剂线路包括一对平行线路。

34.一种制冷/制热系统的控制方法，该制冷/制热系统包括：经由制冷剂线路串联连接的压缩机、室内热交换器、膨胀装置及室外热交换器；第一和第二平行线路，它们包含在制冷剂线路中并设置在膨胀装置与压缩机之间；连接线路，设置在第一和第二平行线路的预定部分之间；阀，设置在连接线路中，以开启/关闭通过连接线路的制冷剂流路；以及供应水热交换器，设置在第二平行线路中，室外热交换器设置在第一平行线路中，

其中，在该制冷/制热系统的除霜操作期间，连接线路的阀开启，从而将与所述供应水热交换器中的供应水进行热交换之后的制冷剂经由所述连接线路提供给所述室外热交换器，以除去在所述室外热交换器上形成的霜。

35.一种制冷/制热系统的控制方法，该制冷/制热系统包括：经由制冷剂线路串联连接的压缩机、室内热交换器、膨胀装置及室外热交换器；第一和第二平行线路，它们包含在该制冷剂线路中并设置在膨胀装置与所述室外热交换器之间；阀，设置在第二平行线路中，以开启/关闭通过该第二平行线路的制冷剂流路；以及供应水热交换器，设置在第二平行线路中，室外热交换器设置在第一和第二平行线路与所述压缩机之间，

其中，在该制冷/制热系统的除霜操作期间，第二平行线路的阀开启，从而将制冷剂经由第二平行线路供应到供应水热交换器，以与经过供应水热交换器的从外部水源供应并用于城市供热目的的供应水进行热交换。

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