CN101084404A - 具有水加热的冷却剂系统 - Google Patents

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Abstract

热泵系统(10)包括在传统冷却剂回路中经由冷却剂管线(35、45)连接的压缩机(20)、换向阀(30)、室外热交换器(40)和室内热交换器(50)以及冷却剂－水热交换器(60)。在空气冷却和水加热模式、空气加热和水加热模式以及单独水加热模式下，水从例如存储罐或游泳池的水储槽(64)以与经过另外的冷却剂管线(27)的冷却剂形成热交换关系地经过热交换器(60)，该管线形成经过热交换器(60)到室外热交换器(40)和室内热交换器(5)之间冷却剂回路的流体流动路径。冷却剂储槽(70)可设置用于冷却剂填充量控制。

Description

具有水加热的冷却剂系统
技术领域
本发明总体涉及一种用于冷却或冷却/加热室内空气的冷却剂系统，并且特别是涉及包括辅助液体加热的冷却剂系统，包括例如加热用于游泳池的水、家庭用水系统和类似物。
背景技术
例如空气调节器和可逆热泵的冷却剂系统在本领域是公知的，并且通常用来冷却和冷却/加热住宅或建筑物的气候受控适宜区域。传统空气调节器或热泵冷却剂系统包括压缩机、抽吸累积器、换向阀、具有相关风扇的室外热交换器、具有相关风扇的室内热交换器50以及与室内热交换器操作相关的膨胀阀。热泵系统还包括换向阀和与室外热交换器可操作相关的另外的膨胀阀。所述的部件通常布置在采用公知的卡诺蒸气压缩循环的关闭冷却剂回路中。在冷却模式下操作时，在冷却剂经过室外热交换器时通过经过室内热交换器的冷却剂吸收的过多热量排放到环境。
本领域公知的是另外的冷却剂-水热交换器可添加在热泵系统中，以便吸收过多热量，从而加热水，而不是将过多热量简单排放到环境。另外，在用于加热气候受控区域的加热模式下，热泵通常具有未利用的加热能力。例如，每个美国专利NO.3188829、4098092、4492092以及5184472披露一种热泵系统，该系统包括辅助热水热交换器。美国专利NO.5802864披露一种用于对内部空间的空气冷却和去湿同时将热量排放到多个可选择散热装置的空气调节系统，例如，大气、室内热水加热和游泳池水加热。但是这些系统没有包括用于在冷却剂回路中控制冷却剂填充量的任何装置。因此，虽然可以操作，这些系统不能在所有操作模式下最佳有效。
在热泵系统中，根据所述模式和操作点，室外热交换器和室内热交换器各自状作为蒸发器、冷凝器或过冷器操作。因此，冷凝可以在任何热交换器内出现，并且抽吸管线可填充气态或液态的冷却剂。因此，为了确保在可接受效率范围内进行操作，对于每种模式来说，每种操作模式中所需的系统冷却剂填充量将是不同的。
美国专利4528822披露一种热泵系统，该系统包括附加的冷却剂-液体热交换器，该热交换器利用排放到环境的热量来加热液体。该系统可在四种独立操作模式下操作：空间加热、空间冷却、液体加热以及空间冷却和液体加热同时进行。在单独的液体加热的模式下，室内热交换器风扇关闭，而在空间冷却和液体加热模式下，室外热交换器风扇关闭。在单独的液体加热以及空间冷却和液体加热同时进行过程中，设置冷却剂填充储槽，液体冷却剂通过从冷却剂到液体热交换器的重力排入储槽。但是，在所有操作模式下对于如何有效控制冷却剂回路中的冷却剂填充量来说，没有披露控制方法。另外，没有披露空间加热和液体加热同时进行的模式。
因此，希望的是在所有操作模式下提供有效控制冷却剂填充量的系统，由此热泵系统可在单独的空气冷却模式、空气冷却和液体加热模式、单独的空气加热模式、空气加热和液体加热模式以及单独的液体加热模式中有效操作。
发明内容
在一个方面，本发明的目的在于提供一种空气调节器/热泵系统，该系统具有液体加热能力和改善的冷却剂填充量控制。
在一个方面，本发明的目的在于提供一种空气调节器/热泵系统，该系统具有液体加热能力和所有操作模式下的冷却剂填充量控制。
在本发明的一个实施例中，该系统包括具有抽吸孔口和排放孔口的冷却剂压缩机；具有用于将第一孔口和第二孔口以流体连通方式连接并且将第三孔口和第四孔口以流体连通方式连接的第一位置以及用于将第一孔口和第三孔口以流体连通方式连接并且将第二孔口和第四孔口以流体连通方式连接的第二位置的可选择定位的四孔口换向阀；以及提供关闭回路的冷却剂循环流动路径的冷却剂回路。冷却剂回路具有在压缩机的排放孔口和换向阀的第一孔口之间形成流动路径的第一冷却剂管线、在换向阀的第二孔口和压缩机的抽吸孔口之间形成流动路径的第二冷却剂管线。室外热交换器与第二冷却剂管线可操作相关地布置，并且适用于以与环境空气形成热交换关系地传送经过第二冷却剂管线的冷却剂。室内热交换器与第二冷却剂管线可操作相关地布置，并且适用于以与来自于适宜区域的空气形成热交换关系地传送经过第二冷却剂管线的冷却剂。在空气冷却模式下，室内热交换器相对于冷却剂流布置在室外热交换器的下游。第三冷却剂管线在室外热交换器和室内热交换器之间的位置处在换向阀的第四孔口和第二冷却剂管线之间形成流动路径。去往液体热交换器的冷却剂与第三冷却剂管线可操作相关地布置并且可适用于以与液体形成热交换关系地传送经过第三冷却剂管线的冷却剂。设置冷却剂储槽，其具有在室外热交换器和室内热交换器之间的位置处以流体连通方式与第二冷却剂管线连接的入口以及以流体连通方式与压缩机抽吸入口连接的出口。第一流动控制阀在室外热交换器和第三冷却剂管线与第二冷却剂管线交叉的位置之间布置在第二冷却剂管线内，并且第二流动控制阀在室内热交换器和第三冷却剂管线和第二冷却剂管线交叉的位置之间布置在第二冷却剂管线内。控制器设置成有选择控制第一和第二流动控制阀在其各自打开和关闭位置之间的各自定位，以便有选择地控制流过第二冷却剂管线的冷却剂。流动止回阀可布置在第三冷却剂管线内，以便使得冷却剂经由其中在从换向阀到第二冷却剂管线的方向上流动，并且阻挡从第二冷却剂管线到换向阀的流动。
在本发明的另一实施例中，热泵系统包括具有抽吸孔口和排放孔口的冷却剂压缩机；具有用于将第一孔口和第二孔口以流体连通方式连接并且将第三孔口和第四孔口以流体连通方式连接的第一位置以及用于将第一孔口和第四孔口以流体连通方式连接并且将第二孔口和第三孔口以流体连通方式连接的第二位置的第一可选择定位的四孔口阀；以及提供关闭回路的冷却剂循环流动路径的冷却剂回路。冷却剂回路具有在压缩机的排放孔口和换向阀的第一孔口之间形成流动路径的第一冷却剂管线、在换向阀的第二孔口和压缩机的抽吸孔口之间形成流动路径的第二冷却剂管线。室外热交换器与第二冷却剂管线可操作相关地布置，并且适用于以与环境空气形成热交换关系地传送经过第二冷却剂管线的冷却剂。室内热交换器与第二冷却剂管线不可操作相关地布置，并且适用于以与来自于适宜区域的空气形成热交换关系地传送经过第二冷却剂管线的冷却剂。在空气冷却模式下，室内热交换器相对于冷却剂流布置在室外热交换器的下游，并且在空气加热模式下相对于流过第二冷却剂管线的冷却剂布置在室外热交换器的上游。
在此实施例中，设置第二可选择定位四孔口阀，具有用于将第一孔口和第二孔口以流体连通方式连接并且将第三孔口和第四孔口以流体连通方式连接的第一位置以及用于将第一孔口和第三孔口以流体连通方式连接并且将第二孔口和第四孔口以流体连通方式连接的第二位置。第三冷却剂管线在第一换向阀的第四孔口和第二换向阀的第一孔口之间形成流动路径。第四冷却剂管线在室外热交换器和室内热交换器之间的位置处在第二换向阀的第三孔口和第二冷却剂管线之间形成流动路径。第五冷却剂管线在室内热交换器和压缩机的抽吸入口之间的位置处在换向阀的第二孔口和第二冷却剂管线之间形成流动路径。去往液体热交换器的冷却剂与第四冷却剂管线可操作相关地布置并且可适用于以与液体形成热交换关系地传送经过第四冷却剂管线的冷却剂。
第一流动控制阀在室外热交换器和第三冷却剂管线与第二冷却剂管线交叉的位置之间布置在第二冷却剂管线内，并且第二流动控制阀在室内热交换器和第三冷却剂管线和第二冷却剂管线交叉的位置之间布置在第二冷却剂管线内。第三流动控制阀在第五冷却剂管线和第二冷却剂管线交叉的位置和压缩机的抽吸入口之间布置在第二冷却剂管线内。控制器设置成有选择控制第一、第二和第三流动控制阀在其各自打开和关闭位置之间的各自定位，以便有选择地控制流过第二冷去却剂管线的冷却剂。流动止回阀可布置在第三冷却剂管线内，以便使得冷却剂经由其中在从换向阀到第二冷却剂管线的方向上流动，并且阻挡从第二冷却剂管线到换向阀的流动。
在热泵实施例中，如同该系统的空气调节实施例那样，设置冷却剂储槽，其具有在室外热交换器和室内热交换器之间的位置处以流体流体关系与第二冷却剂管线连接的入口以及以流体连通方式与压缩机抽吸入口连接的出口。有利的是，第一流动控制阀可设置成与冷却剂储槽可操作相关，以便控制冷却剂从第二冷却剂管线到冷却剂储槽入口的流动；并且第二流动控制阀可设置成与冷却剂储槽可操作相关，以便控制冷却剂在冷却剂储槽的出口和压缩机抽吸入口之间的流动。控制器有选择控制这些流动控制阀在其各自打开和关闭位置之间的各自定位，以便有选择控制冷却剂回路中的冷却剂填充量。这些流动控制阀还可具有至少一个部分打开位置，并且可包括脉冲宽度调整电磁阀。控制还可进一步操作以便有选择调制这些流动控制阀在其打开、部分打开和关闭位置之间的各自定位。
在另一实施例中，，液位感测器设置用来感测液体冷却剂在冷却剂储槽内的高度并且将指示冷却剂储槽内液位的信号提供给控制器。为了响应液位信号，控制器将有选择地控制与冷却剂储槽可操作相关的第一和第二流动控制阀的各自定位，以便有选择地控制冷却剂回路内的冷却剂填充量。
在本发明的另一方面中，在热泵实施例中，该系统可用来通过在室内空气加热模式和水加热模式之间循环来加热室内空气和水。为此，该系统控制器每隔几分钟在单独空气加热模式和单独水加热模式之间转换，直到达到水温设定点或空气室内温度设定点为止。
附图说明
为了进一步理解本发明的这些和其它目的，结合附图，参考本发明的以下详细描述，附图中：
图1是表示本发明系统的第一实施例的示意图，说明单独室内空气冷却模式下的操作；
图2是表示本发明系统的第一实施例的示意图，说明室内空气冷却和水加热模式下的操作；
图3是表示本发明系统的第一实施例的示意图，说明单独水加热模式下的操作；
图4是表示本发明热泵系统的第二实施例的示意图，说明单独空气冷却模式下的操作；
图5是表示本发明系统的第二实施例的示意图，说明室内空气冷却和水加热模式下的操作；
图6是表示本发明热泵系统的第二实施例的示意图，说明空气加热模式下的操作；
图7是表示本发明热泵系统的第二实施例的示意图，说明水加热模式下的操作；
图8是表示用于本发明系统的控制系统配置的实施例的示意图；
图9是表示在新操作模式下启动时的冷却剂填充量调节过程的第一实施例的方框图；
图10是表示在新操作模式下启动时的冷却剂填充量调节过程的第二实施例的方框图；
图11是表示在新操作模式下启动时的冷却剂填充量调节过程的第三实施例的方框图；
图12是表示用于在启动之后调节冷却剂填充量的排放温度限制控制过程的方框图；以及
图13是表示用于在启动之后调节冷却剂填充量的填充量控制过程的方框图。
具体实施方式
如图1-3的第一实施例和图4-7的第二实施例所示，冷却剂热泵系统10为例如位于建筑物(未示出)内的室内区域的适宜区域提供空气冷却的第一实施例以及为了适宜区域提供空气冷却和加热的第二实施例，并且在需要时在每个实施例中提供辅助水加热。该系统包括压缩机20、抽吸累积器22、换向阀30、室外热交换器40以及位于建筑物外侧并与周围环境形成热传导关系的相关风扇42、室内热交换器50以及位于适宜区域内的相关风扇52、与室外热交换器40可操作相关的第一膨胀阀44以及与室内热交换器50可操作相关的第二膨胀阀54。包括冷却剂管线35、45和55的冷却剂回路以传统方式为采用公知卡诺蒸气压缩循环的热泵系统提供连接这些部件的关闭回路冷却剂流动路径。另外，该系统10包括冷却剂-水热交换器60，冷却剂以与将要加热的水形成热交换关系地经过该热交换器。将要加热的水从例如热水存储罐或游泳池的水储槽64经由水循环管线65通过循环泵63泵送，经过热交换器60并返回到储槽64。
包括转动压缩机、螺旋压缩机、往复运动压缩机、螺杆压缩机或任何其它类型的压缩机的压缩机20具有用于从抽吸累积器22接收冷却剂的抽吸入口和用于排放压缩冷却剂的出口。换向阀30可包括有选择定位的、双位置、四孔口阀，该阀具有第一孔口30-1、第二孔口30-2、第三孔口30-3以及第四孔口30-4。换向阀30可定位在用于将第一孔口和第二孔口以流体连通的方式连接以及同时将第三孔口和第四孔口以流体连通的方式连接的第一位置。换向阀30可定位在用于将第一孔口和第三孔口以流体连通的方式连接以及同时将第二孔口和第四孔口以流体连通的方式连接的第二位置。有利的是，在第一和第二位置中形成的各自孔口对孔口的连接在换向阀30内实现。压缩机20的出口28经由冷却剂管线35以流体连通的方式连接到换向阀30的第一孔口30-1上。换向阀30的第二孔口30-2以流体连通方式与冷却剂管线47连接。冷却剂-水热交换器60与冷却剂管线25可操作相关，由此流过冷却剂管线25的冷却剂以与经过水循环管线65的水形成热交换关系地经过。
室外热交换器40和室内热交换器50可操作地布置在冷却剂管线45内。室外热交换器50经由冷却剂管线45的区段45A以流体连通的方式连接到换向阀30的第二孔口30-2上。室内热交换器50经由冷却剂管线45的区段45C以流体连通的方式连接到换向阀30的第三孔口30-3上。冷却剂45的区段45B将室外热交换器40和室内热交换器50以冷却剂流体连通的方式连接。抽吸累积器22可在压缩机20的抽吸侧上布置在冷却剂管线55内，使其入口经由冷却剂管线55的区段45C以冷却剂流体连通的方式连接到冷却剂管线45C上，并且使其出口经由冷却剂管线55以冷却剂流体连通的方式连接到压缩机20的抽吸入口上。因此，冷却剂管线35、45、55一起以冷却剂流体连通的方式连接压缩机20、室外热交换器40和室内热交换器50，由此形成用于经过热泵系统10的冷却剂流动循环的关闭回路。
第一流动控制阀48和第二流动控制阀58在室外热交换器40和室内热交换器50之间布置在冷却剂管线45的区段45B内。在穿过冷却剂-水热交换器60之后，冷却剂管线25在两个流动控制阀48和58之间的位置上以流体连通方式连接到冷却剂管线45上。布置在冷却剂管线25内的止回阀26允许流过管线25到冷却剂管线45，但是关断管线25在相反方向上的流动。有利的是，两个流动控制阀48和58是通过控制器100有选择定位在打开或关闭位置上的电磁阀。
在两个实施例中，膨胀阀54与室内热交换器可操作相关地布置在冷却剂管线45的区段45B内。在热泵实施例中，如图4-7所示，膨胀阀44也设置成与室外热交换器可操作相关。每个膨胀阀44和54设置装备有只允许在一个方向上流动的止回阀的旁通管线。与室外热交换器膨胀阀44相关的旁通管线43内的止回阀46将从室外热交换器40流出的冷却剂传送到室内热交换器50，由此旁通室外热交换器膨胀阀44，并且将冷却剂传送到室内热交换器膨胀阀54。相反，与室内热交换器膨胀阀54相关的旁通管线53内的止回阀56将从室内热交换器50流出的冷却剂传送到室外热交换器40，由此旁通室内热交换器膨胀阀54，并且将冷却剂传送到室外热交换器膨胀阀44。
在图4-7所示的系统的实施例中，除了所述的部件之外，该系统包括第二换向阀130和另外的流动控制阀68。第二换向阀130可包括有选择定位双位置四孔口阀，该阀具有第一孔口130-1、第二孔口130-2、第三孔口130-3和第四孔口130-4。第二换向阀130可定位在用于将第一孔口和第二孔口以流体连通的方式连接以及同时将第三孔口和第四孔口以流体连通的方式连接的第一位置。换向阀130可定位在用于将第一孔口和第三孔口以流体连通的方式连接以及同时将第二孔口和第四孔口以流体连通的方式连接的第二位置。有利的是，在第一和第二位置中形成的各自孔口对孔口的连接在换向阀30内实现。换向阀130的第一孔口130-1经由冷却剂管线23以冷却剂流体连通的方式连接到换向阀30的第四孔口30-1上。换向阀130的第二孔口130-2经由冷却剂管线27以冷却剂流体连通方式连接到冷却剂管线45C内。换向阀130的第三孔口130-3经由冷却剂管线25以冷却剂流体连通方式连接到冷却剂管线45B内。换向阀130的第四孔口130-4经由冷却剂管线29以冷却剂流体连通方式连接到冷却剂管线47内。
类似于第一和第二流动控制阀48和58，第三流动控制阀68是有利地通过控制器100有选择定位在打开位置或关闭位置上的电磁阀。在流动控制阀68在其打开位置时，冷却剂可流过冷却剂管线45C经由管线45C进入抽吸累积器。但是在流动控制阀68在其关闭位置时，冷却剂不能流过冷却剂管线45C经由管线45C回到抽吸累积器。
在图1-3所示的系统实施例中，系统用来冷却去往适宜区域的空气，并且还根据需要加热水。因此，在此实施例中，该系统必须在单独空气冷却模式、空气冷却和水加热模式以及单独水加热模式下有效操作。在图4-7所示的实施例中，系统用来冷却和加热去往适宜区域的空气，并且除了空气加热模式之外，还根据需要加热水。因此，在此实施例中，该系统必须在单独空气冷却模式、空气冷却和水加热模式、单独空气加热模式以及单独水加热模式下有效操作。由于根据模式，每个室外热交换器40和室内热交换器50中一个作为冷凝器、另一个作为蒸发器和另一作为冷却剂泻放，为了确保在可接受的效率范围内操作，对于每种模式来说，每种模式下所需的系统冷却剂填充量将不同，最佳冷却剂填充量还取决于每种模式下的操作温度以及每种模式的工作和泻放管线内的冷却剂量。
因此，系统10还包括称为填充罐的冷却剂存储储槽70，其具有经由冷却剂管线71与冷却剂管线45以流体连通方式连接的入口以及经由冷却剂管线73与冷却剂管线45C以流体连通方式连接的出口、布置在冷却剂管线71内的第一流动控制阀72以及布置在冷却剂管线73内的第二流动控制阀74。每个第一和第二流动控制阀72和74具有打开位置和关闭位置，使得经过其中的流动可有选择地控制，由此冷却剂回路中的冷却剂填充量可以有选择地控制。有利的是，每个第一和第二流动控制阀72和74还可具有至少一部分打开的位置，并且可以是脉冲宽度调整电磁阀。另外，例如传感器的液位计80可以布置在填充罐70内，以便监测填充罐内冷却剂的高度。
现在参考图8，为了以传统方式响应适宜区域的冷却或加热要求和/或水加热要求，有利的是微处理器的系统控制器100控制水泵62、压缩机20、换向阀30以及例如室外热交换器风扇42以及室内热交换器风扇52的其它热泵部件的操作。在图4-7所示的实施例中，系统控制器还控制第二换向阀130和另外的流动控制阀68的操作。另外，系统控制器100控制流动控制阀72和74的打开和关闭，以便调节冷却剂填充量，从而与不同操作模式的系统要求协调。系统控制器100从多个感测器接收指示不同系统操作参数的输入信号，感测器包括(不局限于)抽吸温度感测器81、抽吸压力感测器83、排放温度感测器85、排放压力感测器87、水温感测器89、室外热交换器冷却剂温度感测器82、室内热交换器冷却剂温度感测器84以及在膨胀阀44和54之间的位置处与冷却剂管线45的区段45B可操作相关布置的冷却剂温度感测器86。
抽吸温度感测器81和抽吸压力感测器83以传统方式靠近压缩机20的抽吸入口与冷却剂管线55可操作相关地布置，以便分别感测压缩机抽吸入口处的冷却剂温度和压力，并且将其指示信号分别传送到系统控制器100。排放温度感测器85和排放压力感测器87以传统方式靠近压缩机的排放出口与冷却剂管线35可操作相关布置，以便分别感测压缩机排放出口处的冷却剂温度和压力，并且将其指示信号分别传送到系统控制器100。水温感测器89与水储槽64可操作相关布置，以便感测其中的水温，并且将指示所感测的水温信号传送到系统控制器100。在室内热交换器操作时，温度感测器82在适用于测量经过其中的冷却剂的冷却剂相变温度的位置处与室外热交换器40可操作相关布置，并且将指示所感测的温度信号发送到系统控制器100，以便控制膨胀阀44的操作。类似地，在室外热交换器操作时，温度感测器84在用于测量经过其中的冷却剂的冷却剂相变温度的位置处与室内热交换器50可操作相关布置，并且将指示所感测的温度信号发送到系统控制器100，以便控制膨胀阀54的操作。该系统控制器100确定由任何感测器82和84感测的来自于冷却剂温度的过热程度是否与当前操作模式下用作蒸发器的热交换器是否相关。与冷却剂管线45可操作相关的冷却剂温度感测器86感测膨胀阀44和54之间位置处的冷却剂温度，并且将指示所感测的温度信号传送到系统控制器100。系统控制器从由温度感测器86接收的感测温度确定过冷程度。
现在参考图1，在单独室内空气冷却模式下，为了响应冷却的要求，系统控制器100启动压缩机20、室外热交换器风扇42和室内热交换器风扇52，并且打开两个流动控制阀48和58。来自于压缩机20的高压、过热冷却剂经过冷却剂管线35到换向阀30，其中冷却剂引导经过冷却剂管线45的区段45A到在空气冷却模式中用作冷凝器的室外热交换器40。在室外热交换器风扇42操作时，环境空气以与经过其中的冷却剂形成热交换关系地流过室外热交换器40，由此高压冷却剂冷凝成液体并过冷。在流动控制阀48和58打开时，高压液体冷却剂经由冷却剂管线45的区段45B从室外热交换器40传送到在空气冷却模式下用作蒸发器的室内热交换器50。在经过冷却剂管线45的区段45B过程中，高压液体冷却剂经由旁通管线43和止回阀46旁通膨胀阀44，并且因此经过膨胀阀54，其中高压液体冷却剂膨胀到较低压力，由此在冷却剂进入室内热交换器50之前进一步冷却冷却剂。在冷却剂穿过室内热交换器时，冷却剂蒸发。在室内热交换器风扇52操作时，室内空气以与冷却剂形成热交换关系地经过室内热交换器50，由此蒸发冷却剂并且冷却室内空气。在经由冷却剂管线55连接到压缩机20的抽吸入口上而返回压缩机20之前，冷却剂经由冷却剂管线45的区段45C经过室内热交换器。在这种单独空气冷却的模式下，冷却剂管线25内的止回阀26关闭，并且任何位于管线25内的冷却剂(例如来自于前面水加热模式并保留在冷却剂-水热交换器60内的冷却剂)经由管线57到管线45C泻放回到抽吸累积器22。
现在参考图2，在需要水加热同时热泵处于室内空气冷却模式时，系统控制器100重新定位换向阀30，关闭流动控制阀48，保持流动控制阀58打开，停止室外热交换器风扇42并启动水泵60。在水泵启动时，水经由水管线65从存储罐64经由热交换器60以与流过冷却剂管线25的高压过热冷却剂形成热交换关系地泵送。在穿过热交换器60时，加热的水返回储槽64。来自于压缩机20的高压过热冷却剂在换向阀30内引导从孔口30-1到孔口30-4进入冷却剂管线25。在冷却剂经过热交换器60时，冷却剂冷凝并且过冷，这是由于它给出热量，以便以与冷却剂形成热交换关系地加热流过热交换器60的水。已经冷凝和过冷，冷却剂直接经由管线25内的止回阀26进入冷却剂管线45B，由此旁通室外热交换器40。在阀48关闭以及阀58打开时，在其经过时与经由风扇52循环经过室内热交换器50的室内空气形成热交换关系并使其冷却时，冷却剂继续经过膨胀阀54并穿过室内热交换器50，其中冷却剂蒸发。离开室内热交换器的冷却剂蒸气因此经过管线45C到管线45C到抽吸累积器22，并且经由管线55B返回压缩机20。在换向阀30在这种位置时，孔口30-2和30-3以流体连通方式连接，由此将管线45A以冷却剂流体连通方式与冷却剂管线57连接，由此来自于前面操作模式并保留在室外热交换器40内的任何冷却剂将经由管线45A和57泻放回到管线45C，到抽吸累积器22。
现在参考图3，在需要水加热同时系统关闭时，即不是室内空气冷却模式，系统控制器100启动水泵60、压缩机20以及室外热交换器风扇42，但是不启动室内热交换器风扇52，打开流动控制阀48并关闭流动控制阀58。在泵60接通时，水经由水管线65从存储罐64经由热交换器60以与流过冷却剂管线25的高压过热蒸气冷却剂形成热交换关系地泵送。在经过热交换器60时，加热的水返回储槽64。来自于压缩机20的高压过热冷却剂在换向阀30内引导从孔口30-1到孔口30-4进入冷却剂管线25。已经冷凝和过冷，冷却剂直接经由管线25内的止回阀26进入冷却剂管线45。在阀48打开以及阀58关闭时，在其经过时与经由风扇42循环经过室外热交换器40的环境空气形成热交换关系并使其冷却时，冷却剂继续经过膨胀阀44并穿过室外热交换器40，其中冷却剂蒸发。在换向阀30在此位置时，孔口30-2和30-3以流体连通方式连接，由此以冷却剂流体连通方式将管线45A和冷却剂管线45D连接。因此，离开室内热交换器的冷却剂蒸气经过管线45A，因此经由换向阀30到管线57，因此到管线45C、到抽吸累积器22，并且经由管线55返回压缩机20。在阀58关闭时，来自于前面操作模式并保留在室内热交换器50内的任何冷却剂将经由管线45C泻放回到抽吸累积器22。
如上所述，图4-7所示的冷却剂系统10的实施例不仅提供去往适宜区域(例如位于建筑物(未示出)内部的室内区域)的冷却空气，而且用于加热去往适宜区域的空气以及根据需要提供辅助水加热。现在参考图4，在单独室内空气冷却模式下，为了响应冷却的要求，系统控制器100启动压缩机20、室外热交换器风扇42和室内热交换器风扇52，并且打开流动控制阀48和58。来自于压缩机20的高压、过热冷却剂经过冷却剂管线35到换向阀30，其中冷却剂引导经过冷却剂管线45的区段45A到在空气冷却模式中用作冷凝器的室外热交换器40。在室外热交换器风扇42操作时，环境空气以与经过其中的冷却剂形成热交换关系地经过室外热交换器40，由此高压冷却剂冷凝成液体并过冷。在流动控制阀48和58打开时，高压液体冷却剂经由冷却剂管线45的区段45B从室外热交换器40传送到在空气冷却模式下用作蒸发器的室内热交换器50。在经过冷却剂管线45的区段45B过程中，高压液体冷却剂经由旁通管线43和止回阀46旁通膨胀阀44，并且因此经过膨胀阀54，其中高压液体冷却剂膨胀到较低压力，由此在冷却剂进入室内热交换器50之前进一步冷却冷却剂。在冷却剂穿过室内热交换器时，冷却剂蒸发。在室内热交换器风扇52操作时，室内空气与冷却剂形成热交换关系地经过室内热交换器50，由此蒸发冷却剂并冷却室内空气。在流动控制阀68打开时，在经由连接到压缩机20的抽吸入口上的冷却剂管线55返回压缩机20之前，冷却剂经由冷却剂管线45的区段45C从室内热交换器传送到抽吸累积器22。在单独空气冷却模式下，在冷却剂管线25内的止回阀26关断来自于管线45B的流动时，管线25内的任何冷却剂(例如来自于前面水加热模式并保留在冷却剂-水热交换器60内的冷却剂)经由管线57到管线45C通过换向阀130和换向阀130泻放回到抽吸累积器22。
现在参考图5，在需要水加热同时热泵处于室内空气冷却模式时，系统控制器100重新定位换向阀30，关闭流动控制阀48，保持流动控制阀58打开，断开室外热交换器风扇42并启动水泵60。在水泵启动时，水经由水管线65从存储罐64经由热交换器60以与流过冷却剂管线25的高压过热冷却剂形成热交换关系地泵送。在穿过热交换器60时，加热的水返回储槽64。来自于压缩机20的高压过热冷却剂在换向阀30内引导从孔口30-1到孔口30-4进入冷却剂管线23，到换向阀130的孔口130-1，并且经由换向阀130到连接到换向阀130的孔口130-3上的管线25。在冷却剂经过热交换器60时，冷却剂冷凝并且过冷，这是由于它给出热量，以便以与冷却剂形成热交换关系地加热流过热交换器60的水。已经冷凝和过冷，冷却剂直接经由管线25内的止回阀26进入冷却剂管线45B，由此旁通室外热交换器40。在阀48关闭以及阀58打开时，在其经过时与经由风扇52循环经过室内热交换器50的室内空气形成热交换关系并使其冷却时，冷却剂继续经过膨胀阀54并穿过室内热交换器50，其中冷却剂蒸发。在流动控制阀68打开时，离开室内热交换器的冷却剂蒸气因此经过管线45C到抽吸累积器22，并经由管线55返回到压缩机20。在换向阀30和130在这种位置时，孔口30-2和30-3以流体连通方式连接，并且孔口130-2和130-4同样以流体连通方式连接，由此以冷却剂流体连通方式将管线45A与冷却剂管线57连接，由此来自于前面操作模式并保留在室外热交换器40内的任何冷却剂将经由管线45A和57泻放回到管线45C，到抽吸累积器22。
现在参考图6，在单独室内空气冷却模式下，为了响应冷却的要求，系统控制器100启动压缩机20、室外热交换器风扇42和室内热交换器风扇52，关闭流动控制阀68并且打开两个流动控制阀48和58。另外，系统控制器100定位换向阀30，使得孔口30-1与孔口30-4连通，并且孔口30-2与孔口30-3连通，并且还定位换向阀130，使得孔口130-1与孔口130-2连通，并且孔口130-3与孔口130-4连通。来自于压缩机20的高压、过热冷却剂经过冷却剂管线35到换向阀30，其中冷却剂引导到孔口30-4并经过冷却剂管线23到换向阀130的孔口130-1。从换向阀130，高压过热冷却剂从孔口130-2经由冷却剂管线27和冷却剂管线45C到在空气加热模式下用作冷凝器的室内热交换器50。在室内热交换器风扇52操作时，室内空气以与经过其中的冷却剂形成热交换关系地流过室内热交换器50，由此高压冷却剂冷凝成液体并过冷。在流动控制阀48和58打开时，高压液体冷却剂经由冷却剂管线45的区段45B从室内热交换器50传送到在空气冷却模式下用作蒸发器的室外热交换器40。在经过冷却剂管线45的区段45B过程中，高压液体冷却剂经由旁通管线53和止回阀56旁通膨胀阀54，并且因此经过膨胀阀44，其中高压液体冷却剂膨胀到较低压力，由此在冷却剂进入室外热交换器40之前进一步冷却冷却剂。在冷却剂穿过室外热交换器时，冷却剂蒸发。在室外热交换器风扇42操作时，环境空气以与冷却剂形成热交换关系地经过室外热交换器40，由此蒸发冷却剂并且冷却环境空气。在流动控制阀68关闭时，在经由冷却剂管线55连接到压缩机20的抽吸入口上而返回压缩机20之前，冷却剂经由冷却剂管线45的区段45A到换向阀30的孔口30-2，因此从换向阀30的孔口30-3经由管线57和冷却剂管线45C到抽吸累积器22。在这种单独空气加热的模式下，冷却剂管线25内的止回阀关闭来自于管线45B的流动，任何位于管线25内的冷却剂(例如来自于前面水加热模式并保留在冷却剂-水热交换器60内的冷却剂)经由冷却剂管线29、冷却剂管线57和冷却剂管线45C泻放回到抽吸累积器22。
现在参考图7，在需要水加热同时系统关闭时，即不是室内空气冷却或室内加热模式，系统控制器100启动水泵60、压缩机20以及室外热交换器风扇42，但是不启动室内热交换器风扇52，打开流动控制阀48和流动控制阀68并关闭流动控制阀58。在泵60接通时，水经由水管线65从存储罐64经由热交换器60以与流过冷却剂管线25的高压过热蒸气冷却剂形成热交换关系地泵送。在经过热交换器60时，加热的水返回储槽64。来自于压缩机20的高压过热冷却剂在换向阀30内从孔口30-1引导到孔口30-4进入冷却剂管线25。经过冷却剂-水热交换器60之后，已经冷凝和过冷，冷却剂直接经由管线25内的止回阀26进入冷却剂管线45。在阀48打开以及阀58关闭时，在其经过时与经由风扇42循环经过室外热交换器40的环境空气形成热交换关系并使其冷却时，冷却剂继续经过膨胀阀4 4并穿过室外热交换器40，其中冷却剂蒸发。在换向阀30在此位置时，孔口30-2和30-3以流体连通方式连接，由此以冷却剂流体连通方式将管线45A和冷却剂管线45D连接。因此，离开室外热交换器的冷却剂蒸气经过管线45A，因此经由换向阀30到管线57，因此到管线45C、到抽吸累积器22，并且经由管线55返回压缩机20。在阀58关闭时，来自于前面操作模式并保留在室内热交换器50内的任何冷却剂将经由管线45C泻放回到抽吸累积器22。
如上所述，图1-3所示的本发明的系统必须在单独空气冷却模式、空气冷却和水加热模式和单独水加热模式下有效操作。在图4-7所示的本发明系统的实施例中，该系统必须另外在空气加热模式下有效操作。由于根据模式，每个室外热交换器40、室内热交换器50和冷却剂-水热交换器60中一个作为冷凝器、另一个作为蒸发器和另一作为冷却剂泻放，为了确保在可接受的效率范围内操作，对于每种模式来说，每种模式下所需的系统冷却剂填充量将不同，最佳冷却剂填充量还取决于每种模式下的操作温度以及每种模式的工作和泻放管线内冷却剂量。因此，通过有选择地打开和关闭布置在冷却剂管线71内的第一流动控制阀71和布置在冷却剂管线73内的第二流动控制阀74，经由监测和调节填充罐70内的冷却剂高度，系统控制器系统100控制任何时刻流过冷却剂回路的冷却剂量(即冷却剂填充量)。
在最为有利的实施例中，填充罐70设置产生并传递指示填充罐70内的冷却剂高度的信号到系统控制器100的液位计80。液位计80可构造成将液位信号连续传递、以特定间隔周期性传递、或者只在通过控制器提醒时传递到系统控制器100。现在参考图9，在操作中，在控制器从一种操作模式转换到新操作模式时，控制器100在方框101处接通压缩机20，并且接着在方框102处，控制器100将填充罐70内的当前液位与上次系统以等同于新操作模式的模式操作时所经历的液位比较，上次经历的液位存储在控制器的存储器内。如果对于这种特定操作模式来说，当前液位与上次经历的液位相同，控制器100在方框105处启动正常填充量控制过程和/或排放温度控制过程。
但是，如果对于这种特定操作模式来说当前液位不与上次经历的液位相同，控制器100将有选择地调整电磁阀72和74以便根据需要打开和关闭，从而对于这种特定操作模式来说将当前液位调节成等于上次经历的液位。如果当前液位低于上次经历的液位，在方框103处，控制器100将关闭电磁阀74，并且调整电磁阀72打开，以便将冷却剂从冷却剂回路排放到填充罐70，直到当前液位达到上次经历的液位。相反，如果当前液位高于上次经历的液位，控制器100在方框104处将关闭电磁阀72，并且调整电磁阀74打开，以便将冷却剂从填充罐70排放到冷却剂回路中，直到当前液位达到上次经历的液位为止。例如，控制器将适当阀打开短时间周期，例如2秒钟，关闭该阀，重新检查液位，并且重复这种过程，直到当前液位等于上次经历的液位为止。一旦当前液位等于上次经历的液位，控制器在方框105处启动正常填充量控制过程和/或排放温度控制过程。
该系统控制器100还采用不包括与填充罐70相关的液位感测器的本发明热泵系统的实施例中描述的控制过程。但是，在热泵系统转换到新操作模式时，系统控制器100首先根据所输入的特定操作模式，根据冷却剂-水热交换器60有效操作所需的连接器填充量容积相对于室外空气-冷却剂热交换器40或室内空气-冷却剂热交换器50有效操作所需的冷却剂填充量的容积，为填充罐填充液态冷却剂或者气态冷却剂。
如果新的操作模式涉及空气冷却，不管单独空气冷却还是空气冷却和水加热，如果冷却剂-水热交换器60有效操作所需的冷却剂填充量的容积显著大于任何室外空气-冷却剂热交换器40所需的冷却剂填充量的容积，系统控制器将继续按照图10的方框图所述的过程为冷却剂罐70填充液体冷却剂，或者如果冷却剂-水热交换器60有效操作所需的冷却剂填充量的容积显著小于任何室外空气-冷却剂热交换器40所需的冷却剂填充量的容积，系统控制器将继续按照图11的方框图所述的过程为冷却剂罐70填充气态冷却剂。如果新的操作模式涉及室内空气加热或单独水加热，如果冷却剂-水热交换器60有效操作所需的冷却剂填充量的容积显著大于任何室内空气-冷却剂热交换器50所需的冷却剂填充量的容积，系统控制器将继续按照图10的方框图所述的过程为冷却剂罐70填充液体冷却剂，或者如果冷却剂-水热交换器60有效操作所需的冷却剂填充量的容积显著小于任何室内空气-冷却剂热交换器50所需的冷却剂填充量的容积，系统控制器将继续按照图11的方框图所述的过程为冷却剂罐70填充气态冷却剂。但是，在任何空气冷却操作模式下，如果冷却剂-水热交换器60有效操作所需的冷却剂填充量的容积相对等于任何室外空气-冷却剂热交换器40所需的冷却剂填充量的容积，那么系统控制器100将输入新操作模式，而不调节冷却剂填充罐70内的冷却剂高度。类似地，在空气加热或水加热操作模式下，如果冷却剂-水热交换器60有效操作所需的冷却剂填充量的容积相对等于任何室内空气-冷却剂热交换器50所需的冷却剂填充量的容积，那么系统控制器100将输入新操作模式，而不调节冷却剂填充罐70内的冷却剂高度。
现在参考图10，为了在冷却剂填充罐70填充液体冷却剂，在方框201处接通压缩机20之后，系统控制器在方框202处关闭电磁阀74并打开电磁阀72，使得液体冷却剂从管线71流入填充罐70。在方框203处延迟足够的预定时间(例如大约3分钟)，使得填充罐70填充液体冷却剂，系统控制器在方框205处根据需要通过排放温度控制过程和/或填充量控制过程，系统控制器根据需要通过排放温度控制过程和/或填充量控制过程来继续调节冷却剂回路填充量。此时电磁阀72可定位成打开或关闭。
现在参考图11，为了在冷却剂填充罐70填充气态冷却剂，在方框211处接通压缩机20之后，系统控制器在方框212处关闭电磁阀72并调整电磁阀74接通/断开长达一定时间周期，例如打开3秒钟，关闭17秒钟，重复2分钟，使得气态冷却剂从管线73流入填充罐70。在方框213处延迟足够的预定时间(例如大约3分钟)，使得填充罐70填充气态冷却剂，该系统控制器在方框214处根据需要通过排放温度控制过程和/或填充量控制过程来继续调节冷却剂回路填充量。在任何水加热模式下，控制器100将在温度感测器89感测到水储槽64内的水温达到所需极限数值(例如60度C)时关闭泵62。
按照如图12的方框图所示的排放温度极限控制过程，在方框301处接通压缩机20，在短暂时间延迟之后，例如大约30秒钟，系统控制器在方框302处将从温度感测器150接收的当前排放温度TDC(即从压缩机20排放的冷却剂的温度)与预先编程在控制器100内的排放温度极限TDL比较。典型的压缩机排放极限可以是制造商应用指南规定以下的所需度数，例如大约7度C。典型的压缩机排放温度极限是大约128度C。如果当前排放温度TDC超过排放温度极限，系统控制器100在方框303处中断填充量控制过程(如果它当前启动)，并且接着在方框304处关闭电磁阀72并调整电磁阀74打开，以便将冷却剂从填充罐70经由冷却剂管线73排放到冷却剂回路。如果从温度感测器150接收的当前排放温度等于或低于排放温度极限，系统控制器100在方框305处启动填充量控制过程(如果它当前未启动)，并且继续进行填充量控制过程，以便根据需要调节冷却剂回路中的冷却剂填充量。
在填充量控制过程中，如图13所示，由于冷却剂填充量最初设定，系统控制器100在方框401处关闭两个电磁阀72和74。在短暂延迟之后，例如大约1分钟，根据当前特定的操作模式，系统控制器将在方框402处将系统中当前的过热程度或过冷程度中的任一或两种情况与预先编程到控制器100内的许可范围比较。例如，在单独空气冷却以及空气冷却和水加热模式下，过热的许可范围可以从0.5-20度C，并且过冷的许可范围可以从2-15度C。在单独空气加热、空气加热和水加热以及单独水加热模式下，过热许可范围可以例如从0.5-11度C，并且过冷许可温度范围可以从0.5-10度C。
如果在固定膨胀模式下操作，系统控制器在方框403处将当前过热程度与预先编程在控制器100内的过热许可范围比较。如果当前过热程度低于许可范围，在方框404处，系统控制器100将调整电磁阀72打开，以便将冷却剂从冷却剂回路排放到填充罐70。如果当前过热程度高于许可范围，在方框405处，系统控制器100将调整电磁阀74打开，以便将冷却剂从填充罐70排放到冷却剂回路中。如果过热程度落入过热许可范围内，系统控制器继续到方框406。
如果在没有固定膨胀的模式下操作，系统控制器在方框406处将当前过冷程度与预先编程到控制器内的过冷许可范围比较。如果当前过冷程度高于许可范围，在方框404处，系统控制器100将调整电磁阀72打开，以便将冷却剂从冷却剂回路排放到填充罐70。如果当前过冷程度低于许可范围，在方框405处，系统控制器100将调整电磁阀74打开，以便将冷却剂从填充罐70排放到冷却剂回路。如果过冷程度落入过冷的许可范围，系统控制器继续根据需要经由填充量控制过程和排放温度极限控制过程控制冷却剂填充量。
这里作为实例提出的例如压缩机排放温度极限、多种时间延迟、所需过热范围、所需过冷范围的多种控制参数是用于典型的5吨能力的分离系统热泵系统，该系统具有铜焊板式水-冷却剂热交换器60、具有4千克的液体冷却剂存储能力的冷却剂储槽(填充罐)70、8千克的系统冷却剂填充量以及7米长的总体冷却剂管线。出于说明的目的提出这些参数，本领域普通技术人员将理解到对于不同的热泵构造和能力来说，这些参数可不同于所提出的实例。本领域普通技术人员将选择准确的参数来将本发明应用于任何特定热泵系统的最适合的操作中。
在图4-7所示的本发明热泵系统的实施例中，热泵系统可通过在室内空气加热模式和水加热模式之间循环来加热室内空气和水。为此，系统控制器100将在室内空气加热模式下简单操作系统长达所需时间，例如几分钟，接着转换到水加热模式长达所需时间，例如几分钟，并且转换回到空气加热模式。系统控制器将继续每几分钟从一种模式转换到另一模式，直到达到水温设定点或室内空气温度设定点为止。重要的是，系统控制器100可实现这种循环操作模式，而不关断压缩机20。为了从室内空气加热模式转换到水加热模式，系统控制器100将重新定位换向阀120到其第二位置，启动水泵62，关闭流动控制阀58并打开流动控制阀68。为了从水加热模式返回到室内空气加热模式，系统控制器100将重新定位换向阀130到其第一位置，中断水泵62，关闭流动控制阀68并打开流动控制阀58。
虽然参考附图描述的最佳模式特别描述和说明了本发明，本领域普通技术人员将理解到可以进行细节上的多种变化，而不偏离权利要求中限定的本发明的精神和范围。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种在至少空气冷却模式下操作并具有液体加热能力的冷却剂系统，包括：
冷却剂压缩机，具有抽吸孔口和排放孔口；
可选择定位的换向阀，第一孔口、第二孔口、第三孔口和第四孔口，所述换向阀可定位在用于将第一孔口和第二孔口以流体连通方式连接并且将第三孔口和第四孔口以流体连通方式连接的第一位置上，并且所述换向阀可定位在用于将第一孔口和第四孔口以流体连通方式连接并且将第二孔口和第三孔口以流体连通方式连接的第二位置上；
冷却剂回路，提供关闭回路的冷却剂循环流动路径，所述冷却剂回路具有在所述压缩机的排放孔口和所述换向阀的第一孔口之间形成流动路径的第一冷却剂管线和在所述换向阀的第二孔口和所述压缩机的抽吸孔口之间形成流动路径的第二冷却剂管线；
室外热交换器，与第二冷却剂管线可操作相关地布置，并且适用于以与环境空气形成热交换关系地传送经过第二冷却剂管线的冷却剂；
室内热交换器，与第二冷却剂管线可操作相关地布置，并且适用于以与来自于适宜区域的空气形成热交换关系地传送经过第二冷却剂管线的冷却剂，在空气冷却模式下，所述室内热交换器相对于冷却剂流布置在所述室外热交换器的下游；
第三冷却剂管线，在所述室外热交换器和所述室内热交换器之间的位置处在所述换向阀的第四孔口和第二冷却剂管线之间形成流动路径；
冷却剂，去往与第三冷却剂管线可操作相关并且适用于以与液体形成热交换关系地传送经过第三冷却剂管线的液体热交换器；
第一流动控制阀，在所述室外热交换器和第三冷却剂管线与第二冷却剂管线交叉的位置之间布置在第二冷却剂管线内，所述第一控制阀具有打开位置和关闭位置；
第二流动控制阀，在所述室内热交换器和第三冷却剂管线与第二冷却剂管线交叉的位置之间布置在第二冷却剂管线内；所述第二控制阀具有打开位置和关闭位置；
控制器，与所述第一和第二流动控制阀可操作相关，所述控制可以操作以便有选择控制所述第一和第二流动控制阀在其各自打开和关闭位置之间的各自定位，以便有选择地控制流过第二冷却剂管线的冷却剂；以及
冷却剂储槽，具有在所述室外热交换器和所述室内热交换器之间的位置处以流体连通方式与第二冷却剂管线连接的入口以及在室内热交换器和所述压缩机的抽吸孔口之间的位置处以流体连通方式与第二冷却剂管线连接的出口。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括流动止回阀，止回阀布置在第三冷却剂管线内，以便使得冷却剂经由其中在从所述换向阀到第二冷却剂管线的方向上流动，并且阻挡从第二冷却剂管线到所述换向阀的流动。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括第四冷却剂管线，该管线在所述换向阀的第三孔口和所述压缩机的抽吸孔口之间的冷却剂流动路径之间形成流动路径。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：
第一流动控制阀，与所述冷却剂储槽可操作相关，以便控制冷却剂从第二冷却剂管线到所述冷却剂储槽入口的流动，所述第一控制阀具有打开位置和关闭位置；
第二流动控制阀，与所述冷却剂储槽可操作相关，以便在室内热交换器和所述压缩机的抽吸孔口之间的位置处控制冷却剂在所述冷却剂储槽出口和第二冷却剂管线之间的流动，所述第二控制阀具有打开位置和关闭位置；
控制器，与所述第一和第二流动控制阀可操作相关，所述控制器进行操作，以便有选择控制所述第一和第二流动控制阀在其各自打开和关闭位置之间的定位，从而有选择地控制冷却剂回路中的冷却剂填充量。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，与所述冷却剂储槽可操作相关的所述第一和第二流动控制阀包括在其各自打开位置和关闭位置之间具有至少一个部分打开的位置的阀；以及
所述控制器还可进一步操作，以便有选择地调整与所述冷却剂储槽可操作相关的所述第一和第二流动控制阀在其打开、至少一个部分打开和关闭位置之间的各自定位。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，与所述冷却剂储槽可操作相关的所述第一和第二流动控制阀包括脉冲宽度调整电磁阀。
7.如权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括与所述冷却剂储槽可操作相关的液位感测器，所述液位感测器可以操作，以便感测所述冷却剂储槽内的液体冷却剂的高度，并将指示所述冷却剂储槽内的液位的信号提供给所述控制器。
8.如权利要求7所述的热泵系统，其特征在于，所述控制器可以操作，以便有选择地控制与所述冷却剂储槽可操作相关的所述第一和第二流动控制阀在其各自打开和关闭位置之间的定位，从而有选择地控制冷却剂回路中的冷却剂填充量，以响应从所述液位感测器接收的液位信号。
9.一种在至少空气冷却模式下操作并具有液体加热能力的冷却剂回路热泵系统，包括：
冷却剂压缩机，具有抽吸孔口和排放孔口；
第一可选择定位换向阀，具有第一孔口、第二孔口、第三孔口以及第四孔口，所述换向阀可定位在用于将第一孔口和第二孔口以流体连通方式连接并且将第三孔口和第四孔口以流体连通方式连接的第一位置上，所述换向阀可定位在用于将第一孔口和第四孔口以流体连通方式连接并且将第二孔口和第三孔口以流体连通方式连接第二位置上；
冷却剂回路，提供关闭回路的冷却剂循环流动路径，所述冷却剂回路具有在所述压缩机的排放孔口和所述第一换向阀的第一孔口之间形成流动路径的第一冷却剂管线和在所述第一换向阀的第二孔口和所述压缩机的抽吸孔口之间形成流动路径的第二冷却剂管线；
室外热交换器，与第二冷却剂管线可操作相关地布置，并且适用于以与环境空气形成热交换关系地传送经过第二冷却剂管线的冷却剂；
室内热交换器，与第二冷却剂管线可操作相关地布置，并且适用于以与来自于适宜区域的空气形成热交换关系地传送经过第二冷却剂管线的冷却剂，在空气冷却模式下，所述室内热交换器相对于冷却剂流布置在所述室外热交换器的下游；
第二可选择定位阀，具有第一孔口、第二孔口、第三孔口以及第四孔口，所述第二可选择定位阀可定位在用于将第一孔口和第二孔口以流体连通方式连接并且将第三孔口和第四孔口以流体连通方式连接的第一位置上，并且所述第二可选择定位阀可定位在用于将第一孔口和第三孔口以流体连通方式连接并且将第二孔口和第四孔口以流体连通方式连接第二位置上；
第三冷却剂管线，在所述第一换向阀的第四孔口和所述第二换向阀的第一孔口之间形成流动路径；
第四冷却剂管线，在所述室外热交换器和所述室内热交换器之间的位置处在所述第二换向阀的第三孔口和第二冷却剂管线之间形成流动路径；
第五冷却剂管线，在所述室内热交换器和所述压缩机的抽吸入口之间的位置处在所述换向阀的第二孔口和第二冷却剂管线之间形成流动路径；
冷却剂，去往与第四冷却剂管线可操作相关并且适用于以与液体形成热交换关系地传送经过第四冷却剂管线的冷却剂的液体热交换器，；
第一流动控制阀，在所述室外热交换器和第三冷却剂管线与第二冷却剂管线交叉的位置之间布置在第二冷却剂管线内，所述第一流动控制阀具有打开位置和关闭位置；
第二流动控制阀，在所述室内热交换器和第三冷却剂管线与第二冷却剂管线交叉的位置之间布置在第二冷却剂管线内；所述第二流动控制阀具有打开位置和关闭位置；
第三流动控制阀，在第五冷却剂管线与第二冷却剂管线交叉的位置和所述压缩机的抽吸入口之间的位置处布置在第二冷却剂管线内；所述第三流动控制阀具有打开位置和关闭位置；以及
控制器，与所述第一、第二和第三流动控制阀可操作相关，所述控制可以操作以便有选择控制第一、第二和第三流动控制阀在其各自打开和关闭位置之间的各自定位，以便有选择地控制流过第二冷却剂管线的冷却剂。
10.如权利要求9所述的热泵系统，其特征在于，还包括流动止回阀，止回阀布置在第四冷却剂管线内，以便使得冷却剂经由其中在从所述第二换向阀到第二冷却剂管线的方向上流动，并且阻挡从第二冷却剂管线到所述第二换向阀的流动。
11.如权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括：
第六冷却剂管线，在所述第一换向阀的第三孔口和所述压缩机的抽吸孔口之间形成冷却剂流动路径；
第七冷却剂管线，在所述第二换向阀的第四孔口和所述压缩机的抽吸孔口之间形成冷却剂流动路径。
12.如权利要求9所述的热泵系统，其特征在于，还包括冷却剂储槽，具有在所述室外热交换器和所述室内热交换器之间的位置处以流体连通方式与第二冷却剂管线连接的入口以及在所述室内热交换器和所述压缩机的抽吸孔口之间的位置处以流体连通方式与第二冷却剂管线连接的出口。
13.如权利要求12所述的热泵系统，其特征在于，还包括：
第一流动控制阀，与所述冷却剂储槽可操作相关，以便控制冷却剂从第二冷却剂管线到所述冷却剂储槽入口的流动，所述第一控制阀具有打开位置和关闭位置；
第二流动控制阀，与所述冷却剂储槽可操作相关，以便在与第二传感器管线相关的第三流动控制阀和所述压缩机的抽吸孔口之间的位置处，控制所述冷却剂储槽的出口和第二冷却剂管线之间的冷却剂流动，所述第二流动控制阀具有打开位置和关闭位置；以及
控制器，与和所述冷却剂储槽可操作相关的所述第一和第二流动控制阀可操作相关，所述控制器进行操作，以便有选择控制与所述冷却剂储槽可操作相关的所述第一和第二流动控制阀在其各自打开和关闭位置之间的各自定位，从而有选择地控制冷却剂回路中的冷却剂填充量。
14.如权利要求12所述的热泵系统，其特征在于，还包括与所述冷却剂储槽可操作相关的液位感测器，所述液位感测器可以操作，以便感测所述冷却剂储槽内的液体冷却剂的高度，并将指示所述冷却剂储槽内的液位的信号提供给所述控制器。
15.如权利要求14所述的热泵系统，其特征在于，所述控制器可以操作，以便有选择地控制与所述冷却剂储槽可操作相关的所述第一和第二流动控制阀在其各自打开和关闭位置之间的各自定位，从而有选择地控制冷却剂回路中的冷却剂填充量，以响应从所述液位感测器接收的液位信号。
16.如权利要求14所述的热泵系统，其特征在于，所述控制器可以操作，以便在室内空气加热模式和水加热模式之间循环，由此该系统可有效加热水，同时还加热空气。
17.如权利要求9所述的热泵系统，其特征在于，还包括：
第一膨胀阀，在所述室外热交换器和第一冷却剂管线内的第一流动控制阀之间布置在所述第二冷却剂管线内；
第二膨胀阀，在所述室内热交换器和第二冷却剂管线内的第二流动控制阀之间布置在所述第二冷却剂管线内；
所述第一膨胀阀与所述室外热交换器可操作相关，并且所述第二膨胀阀与所述室内热交换器可操作相关。
18.如权利要求17所述的热泵系统，其特征在于，还包括：
第一膨胀阀旁通管线，与所述第二冷却剂管线可操作相关，以便围绕所述第一膨胀阀并经由所述第二膨胀阀，在从所述室外热交换器到所述室内热交换器的方向上旁通经过所述第二管线的冷却剂。
19.如权利要求17所述的热泵系统，其特征在于，还包括：
第二膨胀阀旁通管线，与所述第二冷却剂管线可操作相关，以便围绕所述第二膨胀阀并经由所述第一膨胀阀，在从所述室内热交换器到所述室外热交换器的方向上旁通经过所述第二管线的冷却剂。

Claims (19)

1.一种在至少空气冷却模式下操作并具有液体加热能力的冷却剂系统，包括：
冷却剂压缩机，具有抽吸孔口和排放孔口；
可选择定位的换向阀，第一孔口、第二孔口、第三孔口和第四孔口，所述换向阀可定位在用于将第一孔口和第二孔口以流体连通方式连接并且将第三孔口和第四孔口以流体连通方式连接的第一位置上，并且所述换向阀可定位在用于将第一孔口和第四孔口以流体连通方式连接并且将第二孔口和第三孔口以流体连通方式连接的第二位置上；
冷却剂回路，提供关闭回路的冷却剂循环流动路径，所述冷却剂回路具有在所述压缩机的排放孔口和所述换向阀的第一孔口之间形成流动路径的第一冷却剂管线和在所述换向阀的第二孔口和所述压缩机的抽吸孔口之间形成流动路径的第二冷却剂管线；
室外热交换器，与第二冷却剂管线可操作相关地布置，并且适用于以与环境空气形成热交换关系地传送经过第二冷却剂管线的冷却剂；
室内热交换器，与第二冷却剂管线可操作相关地布置，并且适用于以与来自于适宜区域的空气形成热交换关系地传送经过第二冷却剂管线的冷却剂，在空气冷却模式下，所述室内热交换器相对于冷却剂流布置在所述室外热交换器的下游；
第三冷却剂管线，在所述室外热交换器和所述室内热交换器之间的位置处在所述换向阀的第四孔口和第二冷却剂管线之间形成流动路径；
冷却剂，去往与第三冷却剂管线可操作相关并且适用于以与液体形成热交换关系地传送经过第三冷却剂管线的液体热交换器；
第一流动控制阀，在所述室外热交换器和第三冷却剂管线与第二冷却剂管线交叉的位置之间布置在第二冷却剂管线内，所述第一控制阀具有打开位置和关闭位置；
第二流动控制阀，在所述室内热交换器和第三冷却剂管线与第二冷却剂管线交叉的位置之间布置在第二冷却剂管线内；所述第二控制阀具有打开位置和关闭位置；
控制器，与所述第一和第二流动控制阀可操作相关，所述控制可以操作以便有选择控制所述第一和第二流动控制阀在其各自打开和关闭位置之间的各自定位，以便有选择地控制流过第二冷却剂管线的冷却剂；以及
冷却剂储槽，具有在所述室外热交换器和所述室内热交换器之间的位置处以流体连通方式与第二冷却剂管线连接的入口以及在室内热交换器和所述压缩机的抽吸孔口之间的位置处以流体连通方式与第二冷却剂管线连接的出口。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括流动止回阀，止回阀布置在第三冷却剂管线内，以便使得冷却剂经由其中在从所述换向阀到第二冷却剂管线的方向上流动，并且阻挡从第二冷却剂管线到所述换向阀的流动。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括第四冷却剂管线，该管线在所述换向阀的第三孔口和所述压缩机的抽吸孔口之间的冷却剂流动路径之间形成流动路径。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：
第一流动控制阀，与所述冷却剂储槽可操作相关，以便控制冷却剂从第二冷却剂管线到所述冷却剂储槽入口的流动，所述第一控制阀具有打开位置和关闭位置；
第二流动控制阀，与所述冷却剂储槽可操作相关，以便在室内热交换器和所述压缩机的抽吸孔口之间的位置处控制冷却剂在所述冷却剂储槽出口和第二冷却剂管线之间的流动，所述第二控制阀具有打开位置和关闭位置；
控制器，与所述第一和第二流动控制阀可操作相关，所述控制器进行操作，以便有选择控制所述第一和第二流动控制阀在其各自打开和关闭位置之间的定位，从而有选择地控制冷却剂回路中的冷却剂填充量。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，与所述冷却剂储槽可操作相关的所述第一和第二流动控制阀包括在其各自打开位置和关闭位置之间具有至少一个部分打开的位置的阀；以及
所述控制器还可进一步操作，以便有选择地调整与所述冷却剂储槽可操作相关的所述第一和第二流动控制阀在其打开、至少一个部分打开和关闭位置之间的各自定位。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，与所述冷却剂储槽可操作相关的所述第一和第二流动控制阀包括脉冲宽度调整电磁阀。
7.如权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括与所述冷却剂储槽可操作相关的液位感测器，所述液位感测器可以操作，以便感测所述冷却剂储槽内的液体冷却剂的高度，并将指示所述冷却剂储槽内的液位的信号提供给所述控制器。
8.如权利要求7所述的热泵系统，其特征在于，所述控制器可以操作，以便有选择地控制与所述冷却剂储槽可操作相关的所述第一和第二流动控制阀在其各自打开和关闭位置之间的定位，从而有选择地控制冷却剂回路中的冷却剂填充量，以响应从所述液位感测器接收的液位信号。
9.一种在至少空气冷却模式下操作并具有液体加热能力的冷却剂回路热泵系统，包括：
冷却剂压缩机，具有抽吸孔口和排放孔口；
第一可选择定位换向阀，具有第一孔口、第二孔口、第三孔口以及第四孔口，所述换向阀可定位在用于将第一孔口和第二孔口以流体连通方式连接并且将第三孔口和第四孔口以流体连通方式连接的第一位置上，所述换向阀可定位在用于将第一孔口和第四孔口以流体连通方式连接并且将第二孔口和第三孔口以流体连通方式连接第二位置上；
冷却剂回路，提供关闭回路的冷却剂循环流动路径，所述冷却剂回路具有在所述压缩机的排放孔口和所述第一换向阀的第一孔口之间形成流动路径的第一冷却剂管线和在所述第一换向阀的第二孔口和所述压缩机的抽吸孔口之间形成流动路径的第二冷却剂管线；
室外热交换器，与第二冷却剂管线可操作相关地布置，并且适用于以与环境空气形成热交换关系地传送经过第二冷却剂管线的冷却剂；
室内热交换器，与第二冷却剂管线可操作相关地布置，并且适用于以与来自于适宜区域的空气形成热交换关系地传送经过第二冷却剂管线的冷却剂，在空气冷却模式下，所述室内热交换器相对于冷却剂流布置在所述室外热交换器的下游；
第二可选择定位阀，具有第一孔口、第二孔口、第三孔口以及第四孔口，所述第二可选择定位阀可定位在用于将第一孔口和第二孔口以流体连通方式连接并且将第三孔口和第四孔口以流体连通方式连接的第一位置上，并且所述第二可选择定位阀可定位在用于将第一孔口和第三孔口以流体连通方式连接并且将第二孔口和第四孔口以流体连通方式连接第二位置上；
第三冷却剂管线，在所述第一换向阀的第四孔口和所述第二换向阀的第一孔口之间形成流动路径；
第四冷却剂管线，在所述室外热交换器和所述室内热交换器之间的位置处在所述第二换向阀的第三孔口和第二冷却剂管线之间形成流动路径；
第五冷却剂管线，在所述室内热交换器和所述压缩机的抽吸入口之间的位置处在所述换向阀的第二孔口和第二冷却剂管线之间形成流动路径；
冷却剂，去往与第四冷却剂管线可操作相关并且适用于以与液体形成热交换关系地传送经过第四冷却剂管线的冷却剂的液体热交换器，；
第一流动控制阀，在所述室外热交换器和第三冷却剂管线与第二冷却剂管线交叉的位置之间布置在第二冷却剂管线内，所述第一流动控制阀具有打开位置和关闭位置；
第二流动控制阀，在所述室内热交换器和第三冷却剂管线与第二冷却剂管线交叉的位置之间布置在第二冷却剂管线内；所述第二流动控制阀具有打开位置和关闭位置；
第三流动控制阀，在第五冷却剂管线与第二冷却剂管线交叉的位置和所述压缩机的抽吸入口之间的位置处布置在第二冷却剂管线内；所述第三流动控制阀具有打开位置和关闭位置；以及
控制器，与所述第一、第二和第三流动控制阀可操作相关，所述控制可以操作以便有选择控制第一、第二和第三流动控制阀在其各自打开和关闭位置之间的各自定位，以便有选择地控制流过第二冷却剂管线的冷却剂。
10.如权利要求9所述的热泵系统，其特征在于，还包括流动止回阀，止回阀布置在第四冷却剂管线内，以便使得冷却剂经由其中在从所述第二换向阀到第二冷却剂管线的方向上流动，并且阻挡从第二冷却剂管线到所述第二换向阀的流动。
11.如权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括：
第六冷却剂管线，在所述第一换向阀的第三孔口和所述压缩机的抽吸孔口之间形成冷却剂流动路径；
第七冷却剂管线，在所述第二换向阀的第四孔口和所述压缩机的抽吸孔口之间形成冷却剂流动路径。
12.如权利要求9所述的热泵系统，其特征在于，还包括冷却剂储槽，具有在所述室外热交换器和所述室内热交换器之间的位置处以流体连通方式与第二冷却剂管线连接的入口以及在所述室内热交换器和所述压缩机的抽吸孔口之间的位置处以流体连通方式与第二冷却剂管线连接的出口。
13.如权利要求12所述的热泵系统，其特征在于，还包括：
第一流动控制阀，与所述冷却剂储槽可操作相关，以便控制冷却剂从第二冷却剂管线到所述冷却剂储槽入口的流动，所述第一控制阀具有打开位置和关闭位置；
第二流动控制阀，与所述冷却剂储槽可操作相关，以便在与第二传感器管线相关的第三流动控制阀和所述压缩机的抽吸孔口之间的位置处，控制所述冷却剂储槽的出口和第二冷却剂管线之间的冷却剂流动，所述第二流动控制阀具有打开位置和关闭位置；以及
控制器，与和所述冷却剂储槽可操作相关的所述第一和第二流动控制阀可操作相关，所述控制器进行操作，以便有选择控制与所述冷却剂储槽可操作相关的所述第一和第二流动控制阀在其各自打开和关闭位置之间的各自定位，从而有选择地控制冷却剂回路中的冷却剂填充量。
14.如权利要求12所述的热泵系统，其特征在于，还包括与所述冷却剂储槽可操作相关的液位感测器，所述液位感测器可以操作，以便感测所述冷却剂储槽内的液体冷却剂的高度，并将指示所述冷却剂储槽内的液位的信号提供给所述控制器。
15.如权利要求14所述的热泵系统，其特征在于，所述控制器可以操作，以便有选择地控制与所述冷却剂储槽可操作相关的所述第一和第二流动控制阀在其各自打开和关闭位置之间的各自定位，从而有选择地控制冷却剂回路中的冷却剂填充量，以响应从所述液位感测器接收的液位信号。
16.如权利要求14所述的热泵系统，其特征在于，所述控制器可以操作，以便在室内空气加热模式和水加热模式之间循环，由此该系统可有效加热水，同时还加热空气。
17.如权利要求9所述的热泵系统，其特征在于，还包括：
第一膨胀阀，在所述室外热交换器和第一冷却剂管线内的第一流动控制阀之间布置在所述第二冷却剂管线内；
第二膨胀阀，在所述室内热交换器和第二冷却剂管线内的第二流动控制阀之间布置在所述第二冷却剂管线内；
所述第一膨胀阀与所述室外热交换器可操作相关，并且所述第二膨胀阀与所述室内热交换器可操作相关。
18.如权利要求17所述的热泵系统，其特征在于，还包括：
第一膨胀阀旁通管线，与所述第二冷却剂管线可操作相关，以便围绕所述第一膨胀阀并经由所述第二膨胀阀，在从所述室外热交换器到所述室内热交换器的方向上旁通经过所述第二管线的冷却剂。
19.如权利要求17所述的热泵系统，其特征在于，还包括：
第二膨胀阀旁通管线，与所述第二冷却剂管线可操作相关，以便围绕所述第二膨胀阀并经由所述第一膨胀阀，在从所述室内热交换器到所述室外热交换器的方向上旁通经过所述第二管线的冷却剂。
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