CN101660851A - 热泵系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种热泵系统及其控制方法。在制热运行中，在空调装置内循环的制冷剂通过与被加热装置加热的工作流体热进行交换而被加热，并且根据该工作流体的温度来控制该加热装置。因此，可方便地将各种类型的加热组件用作加热该制冷剂的加热装置。

Description

热泵系统及其控制方法
技术领域
本发明的公开内容涉及一种热泵系统，尤其涉及一种包括加热装置的热泵系统及控制该热泵系统的方法，该加热装置用于在制热运行(heatingoperation)中加热制冷剂(refrigerant)。
背景技术
通常，空调系统包括压缩机、四通阀(four-way valve)、室内热交换器和室外热交换器，用于进行热交换循环(heat exchange cycle)，以冷却或加热室内区域。在制热运行中，运行室外热交换器作为蒸发器(evaporator)，运行室内热交换器作为冷凝器(condenser)。具体来讲，按如下方式进行室内加热：当制冷剂在室外热交换器中蒸发时，制冷剂与室外空气之间进行热交换；然后通过压缩机将制冷剂压缩到高温高压状态；然后，当在室内热交换器处冷凝经压缩的制冷剂时，制冷剂与室内空气之间进行热交换。
发明内容
本发明的实施例提供一种热泵系统及其控制方法，该热泵系统配置为实现更有效的加热。
在一个实施例中，热泵系统包括：空调装置，配置为通过循环制冷剂与室外空气和室内空气两者之间的热交换来冷却或加热一空间；以及加热装置，包括加热单元和热交换单元，该加热单元用于加热工作流体(workingfluid)，该热交换单元使在该加热单元中加热的工作流体与该制冷剂进行热交换，其中当该工作流体的温度等于或大于预设参考温度时，使该加热单元停止。
在另一个实施例中，热泵系统的控制方法包括：在制热运行中，驱动空调装置；使被加热装置加热的工作流体与在空调装置中循环的制冷剂进行热交换；当该工作流体的温度等于或大于预设参考温度时，使该加热装置停止。
在随附附图和下文描述中详细说明一个或更多实施例。通过说明书、附图和权利要求书，其它特征将是显而易见的。
附图说明
图1是示出根据本发明实施例的热泵系统的框图。
图2是示出根据本发明实施例的热泵系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考本公开的实施例，其实例示出在附图中。
图1是示出根据本发明实施例的热泵系统的框图。
参见图1，根据说明性和示例性的实施例的热泵系统10包括空调装置100、加热装置200、控制器310和存储器312。在制热运行中，加热装置200对在空调装置100内循环的制冷剂进行加热。
具体而言，空调装置100包含一个室外单元110和至少一个室内单元120。室外单元110配备有包括室外热交换器(未示出)和压缩机(未示出)的各种元件。室内单元120配备有包括室内热交换器(未示出)的各种元件。室外热交换器在制冷运行中用作冷凝器，而在制热运行中用作蒸发器。室内热交换器在制冷运行中用作蒸发器，在制热运行中用作冷凝器。虽然本实施例中设置了单个室外单元110和至少一个室内单元120，但室外单元110和室内单元120的数量并不限于此。例如，可以设置多个室外单元110，并且室内单元120的数量可对应于室外单元110的数量。
室外单元110可通过制冷剂管道(refrigerant pipe)130连接到室内单元120。在室外单元110和室内单元120中循环的制冷剂流经制冷剂管道130。虽然未示出，但还可通过电力线和通信线(communication line)将室外单元110连接至室内单元120，用以在二者之间传输电力并且进行通信。
空调装置100可以包括室外空气温度传感器302、制冷剂温度传感器304和比较器电路306，该比较器电路306配置为示出由室外空气温度传感器302和制冷剂温度传感器304所测定的温度之间的温差。示出结果例如可以是与该温差成比例的电压或电流，或者在温差小于或等于预设值时示出的结果可以是预设信号。
室外单元110可设置有旁通管道111(bypass pipe)。旁通管道111可配置为选择性地使在空调装置100中循环的制冷剂经由热交换单元230循环，其中热交换单元230将在随后加以描述。为此，旁通管道111的两端都与制冷剂管道130连通。
旁通管道111设置有阀门113。阀门113被配置为根据加热装置200是否运行(即，制冷剂是否被加热装置200加热)，而选择性地将通过制冷剂管道130循环的制冷剂引导至旁通管道111。
加热装置200可以包括流体管道210、加热单元220、热交换单元230、泵240和传感器250。工作流体在流体管道210中流动。实际上，加热单元220加热流经流体管道210的工作流体用以产生热量。该热量可以传递给在热交换单元230内的旁通管道111中流动的制冷剂。例如，加热单元220可以是热水贮槽(boiler)或热水箱(hot water tank)。热交换单元230将加热单元220所产生的热量传递给制冷剂。更具体而言，热交换单元230使被加热单元220加热的工作流体与在空调装置100内循环的制冷剂进行热交换，从而加热制冷剂。为此，流经流体管道210的工作流体与流经旁通管道111的制冷剂通过该热交换单元230相互进行热交换。可以理解的是，在流体管道210中循环的工作流体与在旁通管道111中循环的制冷剂在该热交换单元230中彼此分离。可以进一步理解的是，可在热交换单元230中提供热传递介质，用于流经旁通管道111的制冷剂和流经流体管道210的工作流体之间的热交换。
泵240可促使工作流体经由该流体管道210循环。传感器250可以感测流经流体管道210的工作流体的温度。例如，传感器250可以安装在流体管道210的一侧，用以感测在加热单元220中加热并流向热交换单元230的工作流体的温度。在一个可替换实施例中，传感器252(如虚线所示)可以感测热交换单元230中提供的热传递介质的温度。传感器252可以替代传感器250，或与传感器250一起使用。
热泵系统10还可以包括控制器310和操作上接合到控制器310的存储器312。存储器312可存储指令，当控制器310执行指令时，可使热泵系统10按照以下示例方法执行操作。控制器310可以接收来自空调装置100和加热装置200二者或者二者之一的输入并向空调装置100和加热装置200二者或者二者之一提供输出。可替换地，执行本发明所述方法的指令可以存储在位于空调装置100或加热装置200中的先前存在的存储器(未示出)中，并且可以通过位于空调装置100或加热装置200中的先前存在的控制器(未示出)来执行。在另一实施例中，可以通过硬连线数字或模拟逻辑(hard-wireddigital or analog logic)有效地执行根据本发明一个实施例的一种方法，而不需要控制器或者存储器。
以下，将结合附图具体描述根据实施例的热泵系统10的控制方法。
图2是示出根据本发明实施例的热泵系统10的控制方法的流程图。
参见图2，在步骤S11，在制热运行中，驱动空调装置100。这里，空调装置100的室外热交换器和室内热交换器分别用作蒸发器和冷凝器。
在步骤S13中，确定是否需要加热在空调装置100中循环的制冷剂。例如，根据室外空气的温度和制冷剂的温度之间的差异是否小于或者等于预设值，来确定是否需要加热制冷剂。这一温度差异指示制冷剂在室外热交换器中是否充分蒸发了。
在步骤S13中，如果确定需要加热制冷剂，那么，在步骤S15中，运行加热装置200。具体而言，开启加热单元220以加热工作流体。经加热的工作流体流经流体管道210并通过热交换单元230。通过打开阀门113，使得空调装置100中循环的制冷剂(尤其是在室外热交换器处蒸发然后传送至压缩机的制冷剂)可以流经旁通管道111。制冷剂流经旁通管道111并通过热交换单元230。因此，当制冷剂经由例如热交换单元230内的热传递介质而与工作流体进行热交换时，该制冷剂被加热。
在加热装置200处于运行的状态下，传感器250感测工作流体的温度。在步骤S 17中，确定工作流体的温度是否大于或等于预设参考温度。
在步骤S17中，如果确定工作流体的温度大于或等于预设参考温度，则使加热装置200停止。这一动作实际上防止发生制冷剂被过度加热的现象。
另外，当加热装置200停止时，关闭阀门113用以阻止制冷剂通过旁通管道111被旁路。
根据一个实施例，加热装置200对在室外热交换器处蒸发的制冷剂进行加热。因此，在制热运行期间传送到压缩机的制冷剂的温度升高了，从而实现有效加热。
另外，可以根据在加热装置中流动的工作流体的温度，开启或关闭加热装置200。这样能够防止加热装置200对制冷剂过度加热的现象，从而保护热泵系统10。在可替换实施例中，可以根据热交换单元230内的热传递介质的温度，开启或关闭加热装置。在另一可选实施例中，可以根据热交换单元230内的热传递介质的温度和在加热装置中流动的工作流体的温度二者或者二者之一，开启或关闭加热装置。
另外，可以根据被加热单元加热的工作流体的温度控制加热装置200的运行。因此，各种生热单元(heat producing unit)可用作该加热单元。例如，即使当使用热水贮槽或热水箱作为加热单元时，热水贮槽也更易于被控制。
尽管已经参照多个示例性实施例描述了本发明的实施例，但可以理解的是，本领域技术人员可以推导出落入本公开原理的精神和范围之内的许多其它变型和实施例。特别是，可以在本公开、附图和所附权利要求的范围内对组件和/或主要组合排列的设置进行各种变化和修改。除组件和/或设置的变化和修改之外，其它可替换的应用对于本领域技术人员而言也是显而易见的。

Claims (11)

1.一种热泵系统，包括：
空调装置，配置为通过循环制冷剂与室外空气和室内空气之间的热交换来冷却或加热空间；以及
加热装置，配置为加热与在所述空调装置内循环的制冷剂进行热交换的工作流体，
其特征在于，根据所述工作流体的温度和所述制冷剂的温度其中之一来控制所述加热装置的运行。
2.根据权利要求1所述的热泵系统，还包括：旁通管道，用于将所述空调装置连接至所述加热装置，其中将所述制冷剂选择性地引入所述旁通管道，以使所述制冷剂与所述工作流体进行热交换。
3.根据权利要求1或2所述的热泵系统，其中所述空调装置包括：
至少一个室外单元，配备有室外热交换器和压缩机；以及
至少一个室内单元，配备有室内热交换器。
4.根据权利要求1或2所述的热泵系统，其中所述加热装置包括：
加热单元，用于加热所述工作流体；以及
热交换单元，用于使在所述加热单元中加热的所述工作流体与所述制冷剂进行热交换。
5.根据权利要求4所述的热泵系统，其中根据所述工作流体的温度、所述制冷剂的温度以及所述热交换单元中的热传递介质的温度其中之一来控制所述加热装置的运行。
6.根据权利要求1或2所述的热泵系统，其中当所述工作流体的温度等于或大于预设参考温度时，使所述加热装置停止。
7.根据权利要求1或2所述的热泵系统，其中当所述制冷剂的温度等于或大于预设参考温度时，使所述加热装置停止。
8.根据权利要求1所述的热泵系统，其中当室外空气的温度与在所述空调装置中循环的所述制冷剂的温度之间的差小于或等于预设值时，开启所述加热单元。
9.一种热泵系统的控制方法，用于防止在热交换单元和空调装置中循环的制冷剂被过度加热，所述方法包括：
在制热运行中，驱动所述空调装置；
使在所述热交换单元中循环并被加热单元加热的工作流体与在所述热交换单元和所述空调装置中循环的所述制冷剂进行热交换；以及
当所述工作流体的温度等于或大于预设参考温度时，使所述加热单元停止。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述工作流体的热交换包括：仅当需要加热所述制冷剂时，才运行所述加热单元。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述工作流体的热交换包括：至少考虑在所述空调装置内循环的制冷剂的温度和室外空气的温度之间的差异，来确定是否需要加热所述制冷剂。
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