CN103185376A - 热泵及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

在此公开一种热泵及其控制方法。所述热泵包括：室外单元，包括压缩机、室外换热器和第一膨胀阀；室内单元，包括室内换热器和第二膨胀阀；水力单元，包括热水换热器和第三膨胀阀，水力单元通过制冷剂和水之间的热交换来加热或冷却水；制冷剂流动路径切换构件，用于在压缩机、室外换热器、室内单元和水力单元之间切换制冷剂流动路径，从而在回收和再利用余热的热回收模式下执行通过室内单元和水力单元的同时加热和冷却的操作和/或同时冷却和加热的操作；控制器，用于控制制冷剂流动路径切换构件，从而在热回收模式下执行所述同时操作中的至少一个。

Description

热泵及其控制方法
技术领域
实施例涉及一种热泵及其控制方法，在所述热泵中，空气调节器与环保的冷却/加热装置结合。
背景技术
通常，热泵包括室外单元（压缩机、用于冷却/加热的单个制冷剂流动路径切换构件、膨胀装置和室外换热器）、室内单元和水力单元（热水换热器）。
在具有上述构造的热泵中，储水箱中的水通过与室内单元并联连接的水力单元进行加热，其结果是，室内单元和水力单元不能同时在热回收模式下运行。
另外，利用室内单元冷却/加热和利用水力单元冷却/加热不能独立地进行。
此外，由于当室内单元运行时聚集在室内单元中的制冷剂而会使水力单元的性能降低。
发明内容
在一个或多个实施例的一方面，在热泵的热回收模式下同时执行空气-空气模式和空气-水模式，所述空气-空气模式是利用室内单元的冷却/加热模式，所述空气-水模式是利用水力单元的冷却/加热模式。
在一个或多个实施例的一方面，在不考虑热泵的热回收模式的情况下独立地执行空气-空气模式和空气-水模式，所述空气-空气模式是利用室内单元的冷却/加热模式，所述空气-水模式是利用水力单元的冷却/加热模式。
在一个或多个实施例的一方面，当在不考虑热泵的热回收模式的情况下执行空气-水加热模式（即，利用水力单元的加热模式）时，防止制冷剂被引入到未运行的室内单元中。
在一个或多个实施例的一方面，在利用水力单元的空气-水模式下仅执行加热。为此，设置在水力单元和压缩机之间的制冷剂流动路径切换构件可由单向阀构成，从而降低了热泵的成本并简化了热泵的结构。
根据一个或多个实施例的一方面，提供一种热泵，所述热泵包括：室外单元，包括压缩机、室外换热器和第一膨胀阀；室内单元，包括室内换热器和第二膨胀阀；水力单元，包括热水换热器和第三膨胀阀，水力单元通过制冷剂和水之间的热交换来加热或冷却水；制冷剂流动路径切换构件，用于在压缩机、室外换热器、室内单元和水力单元之间切换制冷剂流动路径，从而在回收和再利用余热的热回收模式下执行通过室内单元和水力单元的加热和/或冷却；控制器，用于控制制冷剂流动路径切换构件，从而在热回收模式下执行加热和/或冷却。
制冷剂流动路径切换构件可包括：第一阀，在压缩机的出口和室外换热器之间形成流动路径并在压缩机的入口和室外换热器之间形成流动路径，并根据操作模式在所述流动路径之间执行切换；第二阀，在压缩机的出口和室内单元之间形成流动路径并在压缩机的入口和室内单元之间形成流动路径，并根据操作模式在所述流动路径之间执行切换；第三阀，在压缩机的出口和水力单元之间形成流动路径并在压缩机的入口和水力单元之间形成流动路径，并根据操作模式在所述流动路径之间执行切换。
制冷剂流动路径切换构件可包括：第一阀，在压缩机的出口和室外换热器之间形成流动路径并在压缩机的入口和室外换热器之间形成流动路径，并根据操作模式在所述流动路径之间执行切换；第二阀，在压缩机的出口和室内单元之间形成流动路径并在压缩机的入口和室内单元之间形成流动路径，并根据操作模式在所述流动路径之间执行切换；单向阀，在压缩机的出口和水力单元之间形成流动路径，并根据操作模式执行所述流动路径的打开/关闭。
根据一个或多个实施例的一方面，提供一种热泵，所述热泵包括：室外单元，包括压缩机、室外换热器和第一膨胀阀；室内单元，包括室内换热器和第二膨胀阀；水力单元，包括热水换热器和第三膨胀阀，水力单元通过制冷剂和水之间的热交换来加热或冷却水；制冷剂流动路径切换构件，包括第一阀、第二阀和第三阀，第一阀在压缩机的出口和室外换热器之间形成流动路径并在压缩机的入口和室外换热器之间形成流动路径，并在所述流动路径之间执行切换，第二阀在压缩机的出口和室内单元之间形成流动路径并在压缩机的入口和室内单元之间形成流动路径，并在所述流动路径之间执行切换，第三阀在压缩机的出口和水力单元之间形成流动路径并在压缩机的入口和水力单元之间形成流动路径，并在所述流动路径之间执行切换；控制器，用于控制第一阀、第二阀和第三阀，以在所述流动路径之间执行切换，从而在回收和再利用余热的热回收模式下执行同时冷却和加热的操作和/或同时加热和冷却的操作。
控制器可控制第一阀以在压缩机的入口和室外换热器之间形成流动路径，可控制第二阀以在压缩机的入口和室内单元之间形成流动路径，并可控制第三阀以在压缩机的出口和水力单元之间形成流动路径，使得从压缩机排放的制冷剂通过水力单元被供应到室外换热器和室内单元两者，从而同时执行通过水力单元的加热（空气-水加热）和通过室内单元的冷却（空气-空气冷却）。
控制器可控制设置在室外单元中的第一膨胀阀的开度和设置在室内单元中的第二膨胀阀的开度，以调节被引入到室外单元和室内单元中的制冷剂的流量，从而调节水力单元的加热容量和室内单元的冷却容量。
控制器可控制第一阀以在压缩机的入口和室外换热器之间形成流动路径，可控制第二阀以在压缩机的出口和室内单元之间形成流动路径，并可控制第三阀以在压缩机的入口和水力单元之间形成流动路径，使得从压缩机排放的制冷剂通过室内单元被供应到室外换热器和水力单元两者，从而同时执行通过室内单元的加热（空气-空气加热）和通过水力单元的冷却（空气-水冷却）。
控制器可控制设置在室外单元中的第一膨胀阀的开度和设置在水力单元中的第三膨胀阀的开度，以调节被引入到室外单元和水力单元中的制冷剂的流量，从而调节室内单元的加热容量和水力单元的冷却容量。
控制器可控制第一阀以在压缩机的出口和室外换热器之间形成流动路径，可控制第二阀以在压缩机的入口和室内单元之间形成流动路径，并可控制第三阀以在压缩机的出口和水力单元之间形成流动路径，使得从压缩机排放的制冷剂通过室外换热器被供应到室内单元并被直接供应到水力单元，从而同时执行通过室内单元的冷却和通过水力单元的加热。
控制器可控制设置在室外单元中的第一膨胀阀的开度、设置在室内单元中的第二膨胀阀的开度和设置在水力单元中的第三膨胀阀的开度，以调节被引入到水力单元和室内单元中的制冷剂的流量，从而调节水力单元的加热容量和室内单元的冷却容量。
控制器可控制第一阀以在压缩机的出口和室外换热器之间形成流动路径，可控制第二阀以在压缩机的出口和室内单元之间形成流动路径，并可控制第三阀以在压缩机的入口和水力单元之间形成流动路径，使得从压缩机排放的制冷剂通过室外换热器被供应到水力单元并被直接供应到室内单元，从而同时执行通过水力单元的冷却和通过室内单元的加热。
控制器可控制设置在室外单元中的第一膨胀阀的开度、设置在室内单元中的第二膨胀阀的开度和设置在水力单元中的第三膨胀阀的开度，以调节被引入到水力单元和室内单元中的制冷剂的流量，从而调节水力单元的冷却容量和室内单元的加热容量。
控制器可控制第一阀以在压缩机的入口和室外换热器之间形成流动路径，可控制第二阀以在压缩机的出口和室内单元之间形成流动路径，可控制第三阀以在压缩机的入口和水力单元之间形成流动路径，并可控制设置在水力单元中的第三膨胀阀被关闭，使得从压缩机排放的制冷剂通过室内单元被回收到室外单元，从而独立地执行通过室内单元的加热。
控制器可控制第一阀以在压缩机的入口和室外换热器之间形成流动路径，可控制第二阀以在压缩机的入口和室内单元之间形成流动路径，可控制第三阀以在压缩机的出口和水力单元之间形成流动路径，并可控制设置在室内单元中的第二膨胀阀被关闭，使得从压缩机排放的制冷剂通过水力单元被回收到室外单元，从而独立地执行通过水力单元的加热。
控制器可控制第一阀以在压缩机的入口和室外换热器之间形成流动路径，可控制第二阀以在压缩机的出口和室内单元之间形成流动路径，并可控制第三阀以在压缩机的出口和水力单元之间形成流动路径，使得从压缩机排放的制冷剂被供应到室内单元和水力单元两者，从而执行通过室内单元和水力单元两者的加热，控制器可控制设置在室内单元中的第二膨胀阀的开度和设置在水力单元中的第三膨胀阀的开度，以调节室内单元的加热容量和水力单元的加热容量。
如果水力单元的加热容量和室内单元的加热容量之和超过室外单元的容量的100%，则控制器可控制第三阀的所有的流动路径被关闭，同时控制第二阀以在压缩机的出口和室内单元之间形成流动路径，使得到水力单元的制冷剂的供应被中断，从而首先执行通过室内单元的加热，并当通过室内单元的加热进行到预定水平时，控制器可控制第二阀的所有的流动路径被关闭，并可控制第三阀以在压缩机的出口和水力单元之间形成流动路径，从而执行通过水力单元的加热。
控制器可控制第一阀以在压缩机的出口和室外换热器之间形成流动路径，可控制第二阀以在压缩机的入口和室内单元之间形成流动路径，可控制第三阀以在压缩机的入口和水力单元之间形成流动路径，并可控制设置在水力单元中的第三膨胀阀被关闭，使得从压缩机排放的制冷剂通过室外换热器被供应到室内单元，从而独立地执行通过室内单元的冷却。
控制器可控制第一阀以在压缩机的出口和室外换热器之间形成流动路径，可控制第二阀以在压缩机的入口和室内单元之间形成流动路径，可控制第三阀以在压缩机的入口和水力单元之间形成流动路径，并可控制设置在室内单元中的第二膨胀阀被关闭，使得从压缩机排放的制冷剂通过室外换热器被供应到水力单元，从而独立地执行通过水力单元的冷却。
控制器可控制第一阀以在压缩机的出口和室外换热器之间形成流动路径，可控制第二阀以在压缩机的入口和室内单元之间形成流动路径，并可控制第三阀以在压缩机的入口和水力单元之间形成流动路径，使得从压缩机排放的制冷剂通过室外换热器被供应到室内单元和水力单元两者，从而执行通过室内单元和水力单元两者的冷却。
根据一个或多个实施例的一方面，提供一种热泵的控制方法，所述热泵包括室外单元、室内单元以及通过制冷剂和水之间的热交换来加热或冷却水的水力单元，所述控制方法包括下述步骤：控制第一阀，以在压缩机的出口和室外换热器之间形成流动路径并在压缩机的入口和室外换热器之间形成流动路径，并根据操作模式在所述流动路径之间执行切换；控制第二阀，以在压缩机的出口和室内单元之间形成流动路径并在压缩机的入口和室内单元之间形成流动路径，并根据操作模式在所述流动路径之间执行切换；控制第三阀，以在压缩机的出口和水力单元之间形成流动路径并在压缩机的入口和水力单元之间形成流动路径，并根据操作模式在所述流动路径之间执行切换；控制第一阀、第二阀和第三阀，以在所述流动路径之间执行切换，从而在回收和再利用余热的热回收模式下执行同时冷却和加热的操作和/或同时加热和冷却的操作。
根据一个或多个实施例的一方面，提供一种热泵，所述热泵包括：室外单元，包括压缩机、室外换热器和第一膨胀阀；室内单元，包括室内换热器和第二膨胀阀；水力单元，包括热水换热器和第三膨胀阀，水力单元通过制冷剂和水之间的热交换来加热或冷却水；制冷剂流动路径切换构件，包括第一阀、第二阀和单向阀，第一阀在压缩机的出口和室外换热器之间形成流动路径并在压缩机的入口和室外换热器之间形成流动路径，并在所述流动路径之间执行切换，第二阀在压缩机的出口和室内单元之间形成流动路径并在压缩机的入口和室内单元之间形成流动路径，并在所述流动路径之间执行切换，单向阀在压缩机的出口和水力单元之间形成流动路径，并执行所述流动路径的打开/关闭；控制器，用于控制第一阀、第二阀和单向阀，以在所述流动路径之间执行切换，从而在回收和再利用余热的热回收模式下执行同时冷却和加热的操作和/或同时加热和冷却的操作。
控制器可控制第一阀以在压缩机的入口和室外换热器之间形成流动路径，可控制第二阀以在压缩机的入口和室内单元之间形成流动路径，并可控制单向阀以在压缩机的出口和水力单元之间形成流动路径，使得从压缩机排放的制冷剂通过水力单元被供应到室外换热器和室内单元两者，从而同时执行通过水力单元的加热（空气-水加热）和通过室内单元的冷却（空气-空气冷却）。
控制器可控制设置在室外单元中的第一膨胀阀的开度和设置在室内单元中的第二膨胀阀的开度，以调节被引入到室外单元和室内单元中的制冷剂的流量，从而调节水力单元的加热容量和室内单元的冷却容量。
控制器可控制第一阀以在压缩机的出口和室外换热器之间形成流动路径，可控制第二阀以在压缩机的入口和室内单元之间形成流动路径，并可控制单向阀以在压缩机的出口和水力单元之间形成流动路径，使得从压缩机排放的制冷剂通过室外换热器被供应到室内单元并被直接供应到水力单元，从而同时执行通过室内单元的冷却（空气-空气冷却）和通过水力单元的加热（空气-水加热）。
控制器可控制设置在室外单元中的第一膨胀阀的开度、设置在室内单元中的第二膨胀阀的开度和设置在水力单元中的第三膨胀阀的开度，以调节被引入到水力单元和室内单元中的制冷剂的流量，从而调节水力单元的加热容量和室内单元的冷却容量。
控制器可控制第一阀以在压缩机的入口和室外换热器之间形成流动路径，可控制第二阀以在压缩机的出口和室内单元之间形成流动路径，可控制单向阀被关闭，从而在压缩机的入口和水力单元之间没有形成流动路径，并且控制器可控制设置在水力单元中的第三膨胀阀被关闭，使得从压缩机排放的制冷剂通过室内单元被回收到室外单元，从而独立地执行通过室内单元的加热（空气-空气加热）。
控制器可控制第一阀以在压缩机的入口和室外换热器之间形成流动路径，可控制第二阀以在压缩机的入口和室内单元之间形成流动路径，可控制单向阀以在压缩机的出口和水力单元之间形成流动路径，并可控制设置在室内单元中的第二膨胀阀被关闭，使得从压缩机排放的制冷剂通过水力单元被回收到室外单元，从而独立地执行通过水力单元的加热（空气-水加热）。
控制器可控制第一阀以在压缩机的入口和室外换热器之间形成流动路径，可控制第二阀以在压缩机的出口和室内单元之间形成流动路径，并可控制单向阀以在压缩机的出口和水力单元之间形成流动路径，使得从压缩机排放的制冷剂被供应到室内单元和水力单元两者，从而执行通过室内单元和水力单元两者的加热（空气-空气加热和空气-水加热），并且控制器可控制设置在室内单元中的第二膨胀阀的开度和设置在水力单元中的第三膨胀阀的开度，以调节室内单元的加热容量和水力单元的加热容量。
如果水力单元的加热容量和室内单元的加热容量之和超过室外单元的容量的100%，则控制器可控制单向阀的所有的流动路径被关闭，同时控制第二阀以在压缩机的出口和室内单元之间形成流动路径，使得到水力单元的制冷剂的供应被中断，从而首先执行通过室内单元的加热，并当通过室内单元的加热进行到预定水平时，控制器可控制第二阀的所有的流动路径被关闭，并可控制单向阀以在压缩机的出口和水力单元之间形成流动路径，从而执行通过水力单元的加热。
控制器可控制第一阀以在压缩机的出口和室外换热器之间形成流动路径，可控制第二阀以在压缩机的入口和室内单元之间形成流动路径，可控制单向阀被关闭，并且控制器可控制设置在水力单元中的第三膨胀阀被关闭，使得从压缩机排放的制冷剂通过室外换热器被供应到室内单元，从而独立地执行通过室内单元的冷却（空气-空气冷却）。
根据一个或多个实施例的一方面，提供一种热泵的控制方法，所述热泵包括室外单元、室内单元以及通过制冷剂和水之间的热交换来加热水的水力单元，所述控制方法包括下述步骤：控制第一阀，以在压缩机的出口和室外换热器之间形成流动路径并在压缩机的入口和室外换热器之间形成流动路径，并根据操作模式在所述流动路径之间执行切换；控制第二阀，以在压缩机的出口和室内单元之间形成流动路径并在压缩机的入口和室内单元之间形成流动路径，并根据操作模式在所述流动路径之间执行切换；控制单向阀，以在压缩机的出口和水力单元之间形成流动路径，并根据操作模式打开或关闭该流动路径；控制第一阀、第二阀和单向阀，以在所述流动路径之间执行切换，从而在回收和再利用余热的热回收模式下执行同时冷却和加热的操作。
附图说明
通过下面结合附图对实施例进行的描述，实施例的这些和/或其他方面将变得明显和更加容易理解，在附图中：
图1是示出根据实施例的热泵的视图；
图2是示出图1中示出的热泵的控制系统的视图；
图3是示出当空气-水加热模式下的加热容量大于空气-空气冷却模式下的冷却容量（空气-水加热>空气-空气冷却）时，在热回收加热模式下制冷剂循环的视图；
图4是示出当空气-空气加热模式下的加热容量大于空气-水冷却模式下的冷却容量（空气-空气加热>空气-水冷却）时，在热回收加热模式下制冷剂循环的视图；
图5是示出当空气-空气冷却模式下的冷却容量大于空气-水加热模式下的加热容量（空气-空气冷却>空气-水加热）时，在热回收冷却模式下制冷剂循环的视图；
图6是示出当空气-水冷却模式下的冷却容量大于空气-空气加热模式下的加热容量（空气-水冷却>空气-空气加热）时，在热回收冷却模式下制冷剂循环的视图；
图7是示出通过室内单元加热空气调节空间中的空气的加热模式（称为空气-空气加热模式）的视图；
图8是示出利用水力单元中被加热的水执行加热的加热模式（称为空气-水加热模式）的视图；
图9是示出空气-空气加热模式和空气-水加热模式同时执行的组合加热模式的视图；
图10是示出通过室内单元冷却空气调节空间中的空气以降低空气调节空间的温度的冷却模式（称为空气-空气冷却模式）的视图；
图11是示出利用水力单元中被冷却的水执行冷却的冷却模式（称为空气-水冷却模式）的视图；
图12是示出空气-空气冷却模式和空气-水冷却模式同时执行的组合冷却模式的视图；
图13是示出在图3至图12中示出的热泵的各个操作模式下第一四通阀、第二四通阀和第三四通阀的流动路径切换的视图；
图14是示出根据实施例的热泵的视图；
图15是示出图14中示出的热泵的控制系统的视图；
图16是示出当空气-水加热模式下的加热容量大于空气-空气冷却模式下的冷却容量（空气-水加热>空气-空气冷却）时，在图14中示出的热泵的热回收加热模式下制冷剂循环的视图；
图17是示出当空气-空气冷却模式下的冷却容量大于空气-水加热模式下的加热容量（空气-空气冷却>空气-水加热）时，在图14中示出的热泵的热回收冷却模式下制冷剂循环的视图；
图18是示出图14中示出的热泵通过室内单元加热空气调节空间中的空气的加热模式（称为空气-空气加热模式）的视图；
图19是示出图14中示出的热泵利用水力单元中被加热的水执行加热的加热模式（称为空气-水加热模式）的视图；
图20是示出图14中示出的热泵的空气-空气加热模式和空气-水加热模式同时执行的组合加热模式的视图；
图21是示出图14中示出的热泵通过室内单元冷却空气调节空间中的空气以降低空气调节空间的温度的冷却模式（称为空气-空气冷却模式）的视图；
图22是示出在图16至图21中示出的热泵的各个操作模式下第一四通阀、第二四通阀和单向阀的流动路径切换的视图。
具体实施方式
现在将详细描述实施例，其示例在附图中示出，在附图中，相同的标号始终指示相同的元件。
图1是示出根据实施例的热泵100的视图。如图1所示，热泵100包括室外单元102、室内单元104和水力单元106。室外单元102、室内单元104和水力单元106通过制冷剂管彼此连接，以构成制冷剂循环。
室外单元102包括压缩机108、储罐（accumulator）110、制冷剂流动路径切换构件112a、112b和112c、室外换热器114和第一膨胀装置116。制冷剂流动路径切换构件112a、112b和112c包括第一四通阀112a、第二四通阀112b和第三四通阀112c。第一膨胀装置116通过电子膨胀阀来实现。第一膨胀装置116使制冷剂膨胀，调节制冷剂的流量，并根据需要中断制冷剂流。可使用用于执行以上功能的其他膨胀装置。
压缩机108压缩通过入口108a吸入的低温低压制冷剂，并通过出口108b排放高温高压制冷剂。压缩机108可包括其压缩容量根据输入频率而变化的单个变频压缩机（inverter compressor）或者具有固定的压缩容量的多个定速压缩机。压缩机108的入口108a连接到储罐110。压缩机108的出口108b连接到第一四通阀112a、第二四通阀112b和第三四通阀112c。第一四通阀112a、第二四通阀112b和第三四通阀112c还连接到储罐110。
制冷剂流动路径切换构件112a、112b和112c包括第一四通阀112a、第二四通阀112b和第三四通阀112c。制冷剂流动路径切换构件112a、112b和112c在热回收模式、加热模式和冷却模式下选择性地切换制冷剂流动路径，以确保制冷剂流动路径与各个模式相对应。热回收模式是回收和再利用余热的操作模式。换热器用于回收热。
第一四通阀112a在压缩机108的出口108b和室外换热器114之间的流动路径a1-a3与压缩机108的入口108a和室外换热器114之间的流动路径a1-a2之间执行切换。
第二四通阀112b在压缩机108的出口108b和室内单元104之间的流动路径b1-b3与压缩机108的入口108a和室内单元104之间的流动路径b1-b2之间执行切换。
第三四通阀112c在压缩机108的出口108b和水力单元106之间的流动路径c1-c2与压缩机108的入口108a和水力单元106之间的流动路径c1-c3之间执行切换。
四通阀112a、112b和112c中的每个具有制冷剂流经的四个口。在该实施例中，所述四个口中的一个口关闭，并且其他三个口被使用。在图1中，四通阀112a、112b和112c中的每个的由“×”指示的一个口关闭。因此，在该实施例中，可使用均具有三个口的三通阀，或者也可使用起三通阀作用的其他阀。制冷剂流动路径切换构件112a、112b和112c可设置在室外单元102的内部或外部。
室外换热器114在冷却模式下起冷凝器作用并在加热模式下起蒸发器作用。第一膨胀装置116连接到室外换热器114的一侧。在室外换热器114处可安装室外风扇（未示出），以提高制冷剂和室外空气之间的热交换效率。
室内单元104包括室内换热器118和第二膨胀装置120。室内换热器118在冷却模式下起蒸发器作用并在加热模式下起冷凝器作用。第二膨胀装置120连接到室内换热器118的一侧。第二膨胀装置120通过电子膨胀阀来实现。第二膨胀装置120使制冷剂膨胀，调节制冷剂的流量，并根据需要中断制冷剂流。可使用用于执行以上功能的其他膨胀装置。在室内换热器118处可安装室内风扇（未示出），以提高制冷剂和室内空气之间的热交换效率。根据情况，可设置两个或更多个室内单元104。
水力单元106通过制冷剂和水之间的热交换加热/冷却水，从而使用被加热/被冷却的水来加热/冷却。水力单元106包括热水换热器122和第三膨胀装置124。制冷剂流经的制冷剂换热板和水流经的水换热板交替地布置在热水换热器122中。通过制冷剂换热板和水换热板之间的热交换产生冷水/热水。由压缩机108压缩的制冷剂可被直接供应到水力单元106的热水换热器122，或者已经经过室外单元102或室内单元104的制冷剂可被供应到水力单元106的热水换热器122。由水力单元106产生的冷水/热水被供应到供水箱126、风扇盘管单元128和地板冷却/加热装置130，从而冷水/热水用于冷水/热水供应以及冷却/加热。第三膨胀装置124通过电子膨胀阀来实现。第三膨胀装置124使制冷剂膨胀，调节制冷剂的流量，并根据需要中断制冷剂流。可使用用于执行以上功能的其他膨胀装置。
图2是示出图1中示出的热泵的控制系统的视图。如图2所示，控制器202基于从传感器204和摇控器206输入的信号控制压缩机108、第一膨胀装置116、第二膨胀装置120、第三膨胀装置124、第一四通阀112a、第二四通阀112b和第三四通阀112c的操作。热泵100根据控制器202的控制执行加热模式操作、冷却模式操作和热回收模式操作。
在该实施例中，空气-空气模式是使用室内单元104的冷却/加热模式。在空气-空气模式下，通过室内单元104中的空气和制冷剂之间的热交换执行冷却/加热。另外，空气-水模式是使用水力单元106的冷却/加热模式。在空气-水模式下，通过水力单元106的热水换热器122中的水和制冷剂之间的热交换执行冷却/加热。在空气-水模式下，可在空气和已经与制冷剂进行了热交换的水之间进行热交换，以执行冷却/加热。
图3至图6是示出根据实施例的热泵的热回收加热和冷却模式的视图。图3和图4示出了热回收加热模式，图5和图6示出了热回收冷却模式。具体地，图3是示出当空气-水加热模式下的加热容量大于空气-空气冷却模式下的冷却容量（空气-水加热>空气-空气冷却）时，在热回收加热模式下制冷剂循环的视图，图4是示出当空气-空气加热模式下的加热容量大于空气-水冷却模式下的冷却容量（空气-空气加热>空气-水冷却）时，在热回收加热模式下制冷剂循环的视图。图5是示出当空气-空气冷却模式下的冷却容量大于空气-水加热模式下的加热容量（空气-空气冷却>空气-水加热）时，在热回收冷却模式下制冷剂循环的视图，图6是示出当空气-水冷却模式下的冷却容量大于空气-空气加热模式下的加热容量（空气-水冷却>空气-空气加热）时，在热回收冷却模式下制冷剂循环的视图。在图3至图6中示出的热回收模式下，控制器202控制制冷剂流动路径切换构件112a、112b和112c，以在压缩机108、室外换热器114、室内单元104和水力单元106之间切换制冷剂流动路径，从而执行通过室内单元104和水力单元106的同时加热和冷却的操作和/或同时冷却和加热的操作。
热回收加热模式：空气-水加热>空气-空气冷却
在图3中示出的热回收加热模式下，热泵100的控制器202控制第一四通阀112a形成流动路径a1-a2，使得热泵100以加热模式运行。另外，控制器202控制第二四通阀112b形成流动路径b1-b2，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂不流向室内单元104。此外，控制器202控制第三四通阀112c形成流动路径c1-c2，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂流向水力单元106。因此，从压缩机108排放的高温高压制冷剂被供应到水力单元106，从而执行通过水力单元106的空气-水加热。此时，通过水力单元106进行了热交换的制冷剂被供应到室内单元104，从而制冷剂用于执行空气-空气冷却模式。
如图3所示，可控制第一四通阀112a、第二四通阀112b和第三四通阀112c，从而在热回收加热模式下同时执行空气-水加热和空气-空气冷却。另外，可控制设置在室外单元102中的第一膨胀装置116的开度和设置在室内单元104中的第二膨胀装置120的开度，以调节被引入到室外单元102和室内单元104中的制冷剂的流量。因此，水力单元106的空气-水加热容量和室内单元104的空气-空气冷却容量可在与室外单元102的容量的100%等效的范围内没有损失地自由组合（在图3中，空气-水加热>空气-空气冷却）。另外，仅使用针对空气-空气模式的室内单元104，而无需设置针对空气-水模式的额外的室内单元，从而大大降低了产品成本以及安装成本、时间和人力。
热回收加热模式：空气-空气加热>空气-水冷却
在图4中示出的热回收加热模式下，热泵100的控制器202控制第一四通阀112a形成流动路径a1-a2，使得热泵100以加热模式运行。另外，控制器202控制第二四通阀112b形成流动路径b1-b3，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂流向室内单元104。此外，控制器202控制第三四通阀112c形成流动路径c1-c3，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂不流向水力单元106。因此，从压缩机108排放的高温高压制冷剂被供应到室内单元104，从而执行通过室内单元104的空气-空气加热。此时，已经由于室内单元104的加热操作而被降温了的制冷剂被供应到水力单元106，从而制冷剂用于执行空气-水冷却模式。
如图4所示，可控制第一四通阀112a、第二四通阀112b和第三四通阀112c，从而在热回收加热模式下同时执行空气-空气加热和空气-水冷却。另外，可控制设置在室外单元102中的第一膨胀装置116的开度和设置在水力单元106中的第三膨胀装置124的开度，以调节被引入到室外单元102和水力单元106中的制冷剂的流量。因此，空气-空气加热容量和空气-水冷却容量可在与室外单元102的容量的100%等效的范围内没有损失地自由组合（在图4中，空气-空气加热>空气-水冷却）。另外，仅使用针对空气-空气模式的室内单元104，而无需设置针对空气-水模式的额外的室内单元，从而大大降低了产品成本以及安装成本、时间和人力。
热回收冷却模式：空气-空气冷却>空气-水加热
在图5中示出的热回收冷却模式下，热泵100的控制器202控制第一四通阀112a形成流动路径a1-a3，使得热泵100以冷却模式运行。另外，控制器202控制第二四通阀112b形成流动路径b1-b2，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂不流向室内单元104。此外，控制器202控制第三四通阀112c形成流动路径c1-c2，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂流向水力单元106。因此，从压缩机108排放并被室外换热器114冷凝的制冷剂被供应到室内单元104，从而执行空气-空气冷却。另外，从压缩机108排放的高温高压制冷剂被供应到水力单元106，从而执行通过水力单元106的空气-水加热。此时，已经通过水力单元106而被降温了的制冷剂通过室内单元104被回收到压缩机108。
如图5所示，可控制第一四通阀112a、第二四通阀112b和第三四通阀112c，从而在热回收冷却模式下同时执行空气-空气冷却和空气-水加热。另外，可控制设置在室外单元102中的第一膨胀装置116的开度、设置在室内单元104中的第二膨胀装置120的开度和设置在水力单元106中的第三膨胀装置124的开度，以调节被引入到水力单元106和室内单元104中的制冷剂的流量。因此，空气-水加热容量和空气-空气冷却容量可在与室外单元102的容量的100%等效的范围内没有损失地自由组合（在图5中，空气-空气冷却>空气-水加热）。另外，仅使用针对空气-空气模式的室内单元104，而无需设置针对空气-水模式的额外的室内单元，从而大大降低了产品成本以及安装成本、时间和人力。
热回收冷却模式：空气-水冷却>空气-空气加热
在图6中示出的热回收冷却模式下，热泵100的控制器202控制第一四通阀112a形成流动路径a1-a3，使得热泵100以冷却模式运行。另外，控制器202控制第二四通阀112b形成流动路径b1-b3，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂流向室内单元104。此外，控制器202控制第三四通阀112c形成流动路径c1-c3，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂不流向水力单元106。因此，从压缩机108排放的高温高压制冷剂被供应到室内单元104，从而执行空气-空气加热。另外，从压缩机108排放的高温高压制冷剂被室外换热器114冷凝，然后被供应到水力单元106，从而执行通过水力单元106的空气-水冷却。此时，已经通过室内单元104而被降温了的制冷剂通过水力单元106被回收到压缩机108。
如图6所示，可控制第一四通阀112a、第二四通阀112b和第三四通阀112c，从而在热回收冷却模式下同时执行空气-水冷却和空气-空气加热。另外，可控制设置在室外单元102中的第一膨胀装置116的开度、设置在室内单元104中的第二膨胀装置120的开度和设置在水力单元106中的第三膨胀装置124的开度，以调节被引入到室外单元102和室内单元104中的制冷剂的流量。因此，空气-水冷却容量和空气-空气加热容量可在与室外单元102的容量的100%等效的范围内没有损失地自由组合（在图6中，空气-水冷却>空气-空气加热）。另外，仅使用针对空气-空气模式的室内单元104，而无需设置针对空气-水模式的额外的室内单元，从而大大降低了产品成本以及安装成本、时间和人力。
图7至图9是示出根据实施例的热泵的加热模式的视图。图7是示出通过室内单元104加热空气调节空间中的空气的加热模式（称为空气-空气加热模式）的视图。图8是示出利用水力单元106中被加热的水执行加热的加热模式（称为空气-水加热模式）的视图。图9是示出空气-空气加热模式和空气-水加热模式同时执行的组合加热模式的视图。
空气-空气加热模式
在图7中示出的空气-空气加热模式下，热泵100的控制器202控制第一四通阀112a形成流动路径a1-a2，使得热泵100以加热模式运行。另外，控制器202控制第二四通阀112b形成流动路径b1-b3，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂流向室内单元104。此外，控制器202控制第三四通阀112c形成流动路径c1-c3，使得制冷剂在室外单元102和室内单元104之间循环。此时，水力单元106的第三膨胀装置124关闭，使得已经经过室内单元104的制冷剂不流向水力单元106。因此，从压缩机108排放的高温高压制冷剂仅被供应到室内单元104，从而独立地执行通过室内单元104的空气-空气加热。
如图7所示，在不考虑热回收冷却/加热模式的情况下，可仅独立地执行空气-空气加热模式。
空气-水加热模式
在图8中示出的空气-水加热模式下，热泵100的控制器202控制第一四通阀112a形成流动路径a1-a2，使得热泵100以加热模式运行。另外，控制器202控制第二四通阀112b形成流动路径b1-b2，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂不流向室内单元104。此外，控制器202控制第三四通阀112c形成流动路径c1-c2，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂流向水力单元106。此时，室内单元104的第二膨胀装置120关闭，使得已经经过水力单元106的制冷剂不流向室内单元104。因此，从压缩机108排放的高温高压制冷剂仅被供应到水力单元106，从而独立地执行通过水力单元106的空气-水加热。
如图8所示，在不考虑热回收冷却/加热模式的情况下，可仅独立地执行空气-水加热模式。
在空气-水加热模式下，由于使用水力单元106执行加热，因此没有使用室内单元104。在图8中，第二四通阀112b不形成流动路径b1-b3。因此，从压缩机108排放的制冷剂不流向室内单元104。如果制冷剂被引入到室内单元104，则用于空气-水加热的制冷剂的量与被引入到室内单元104中的制冷剂的量成比例地减少，从而使空气-水加热效率降低。因此，即使在仅独立地执行空气-水加热模式的情况下，到室内单元104中的制冷剂的引入仍通过第二四通阀112b被中断，从而防止空气-水加热效率降低。
空气-空气加热模式和空气-水加热模式的组合加热模式
在图9中示出的空气-空气加热模式和空气-水加热模式同时执行的组合加热模式下，热泵100的控制器202控制第一四通阀112a形成流动路径a1-a2，使得热泵100以加热模式运行。另外，控制器202控制第二四通阀112b形成流动路径b1-b3，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂流向室内单元104。此外，控制器202控制第三四通阀112c形成流动路径c1-c2，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂流向水力单元106。因此，从压缩机108排放的高温高压制冷剂被供应到室内单元104和水力单元106两者，从而同时执行通过室内单元104的空气-空气加热和通过水力单元106的空气-水加热。
如图9所示，在不考虑热回收冷却/加热模式的情况下，可执行空气-空气加热模式和空气-水加热模式的组合加热模式。在这种情况下，可控制设置在室外单元102中的第一膨胀装置116的开度和设置在室内单元104中的第二膨胀装置120的开度，以调节被引入到室外单元102和室内单元104中的制冷剂的流量。因此，空气-水加热容量和空气-空气加热容量可在与室外单元102的容量的100%等效的范围内没有损失地自由组合。如果空气-水加热容量和空气-空气加热容量之和超过室外单元102的容量的100%，则控制器202控制第三四通阀112c的所有的流动路径被关闭，同时控制第二四通阀112b形成流动路径b1-b3，使得到水力单元106的制冷剂的供应被中断，从而首先执行空气-空气加热。当空气-空气加热进行到预定水平时，控制器202控制第二四通阀112b的所有的流动路径被关闭，并控制第三四通阀112c以形成流动路径c1-c2，从而执行空气-水加热。
图10至图12是示出根据实施例的热泵的冷却模式的视图。图10是示出通过室内单元104冷却空气调节空间中的空气以降低空气调节空间的温度的冷却模式（称为空气-空气冷却模式）的视图。图11是示出利用水力单元106中被冷却的水执行冷却的冷却模式（称为空气-水冷却模式）的视图。图12是示出空气-空气冷却模式和空气-水冷却模式同时执行的组合冷却模式的视图。
空气-空气冷却模式
在图10中示出的空气-空气冷却模式下，热泵100的控制器202控制第一四通阀112a形成流动路径a1-a3，使得热泵100以冷却模式运行。另外，控制器202控制第二四通阀112b形成流动路径b1-b2，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂不流向室内单元104。此外，控制器202控制第三四通阀112c形成流动路径c1-c3，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂不流向水力单元106。此时，水力单元106的第三膨胀装置124完全关闭，使得从压缩机108排放并被室外换热器114冷凝的制冷剂仅被供应到室内单元104，从而独立地执行通过室内单元104的空气-空气冷却。
如图10所示，在不考虑热回收冷却/加热模式的情况下，可仅独立地执行空气-空气冷却模式。
空气-水冷却模式
在图11中示出的空气-水冷却模式下，热泵100的控制器202控制第一四通阀112a形成流动路径a1-a3，使得热泵100以冷却模式运行。另外，控制器202控制第二四通阀112b形成流动路径b1-b2，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂不流向室内单元104。此外，控制器202控制第三四通阀112c形成流动路径c1-c3，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂不流向水力单元106。此时，室内单元104的第二膨胀装置120完全关闭，使得从压缩机108排放并被室外换热器114冷凝的制冷剂仅被供应到水力单元106，从而独立地执行通过水力单元106的空气-水冷却。
如图11所示，在不考虑热回收冷却/加热模式的情况下，可仅独立地执行空气-水冷却模式。
空气-空气冷却模式和空气-水冷却模式的组合冷却模式
在图12中示出的空气-空气冷却模式和空气-水冷却模式同时执行的组合冷却模式下，热泵100的控制器202控制第一四通阀112a形成流动路径a1-a3，使得热泵100以冷却模式运行。另外，控制器202控制第二四通阀112b形成流动路径b1-b2，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂不流向室内单元104。此外，控制器202控制第三四通阀112c形成流动路径c1-c3，使得从压缩机108排放并被室外换热器114冷凝的制冷剂被供应到水力单元106。因此，从压缩机108排放的高温高压制冷剂被供应到室内单元104和水力单元106两者，从而同时执行通过室内单元104的空气-空气冷却和通过水力单元106的空气-水冷却。
如图12所示，在不考虑热回收冷却/加热模式的情况下，可执行空气-空气冷却模式和空气-水冷却模式的组合冷却模式。
图13是示出在图3至图12中示出的热泵的各个操作模式下第一四通阀112a、第二四通阀112b和第三四通阀112c的流动路径切换的视图。
图14是示出根据实施例的热泵100的视图。如图14所示，热泵100包括室外单元102、室内单元104和水力单元106。室外单元102、室内单元104和水力单元106通过制冷剂管彼此连接，以构成制冷剂循环。
室外单元102包括压缩机108、储罐110、制冷剂流动路径切换构件112a、112b和112d、室外换热器114和第一膨胀装置116。制冷剂流动路径切换构件112a、112b和112d包括第一四通阀112a、第二四通阀112b和单向阀112d。第一膨胀装置116通过电子膨胀阀来实现。第一膨胀装置116使制冷剂膨胀，调节制冷剂的流量，并根据需要中断制冷剂流。可使用用于执行以上功能的其他膨胀装置。单向阀112d不限于流体仅沿一个方向流经的阀。二通阀、三通阀或四通阀的其他口可关闭，从而二通阀、三通阀或四通阀起单向阀作用。
压缩机108压缩通过入口108a吸入的低温低压制冷剂，并通过出口108b排放高温高压制冷剂。压缩机108可包括其压缩容量根据输入频率而变化的单个变频压缩机或者具有固定的压缩容量的多个定速压缩机。压缩机108的入口108a连接到储罐110。压缩机108的出口108b连接到第一四通阀112a、第二四通阀112b和单向阀112d。第一四通阀112a和第二四通阀112b还连接到储罐110。
制冷剂流动路径切换构件112a、112b和112d包括第一四通阀112a、第二四通阀112b和单向阀112d。制冷剂流动路径切换构件112a、112b和112d在热回收模式、加热模式和冷却模式下选择性地切换制冷剂流动路径，以确保制冷剂流动路径与各个模式相对应。
第一四通阀112a在压缩机108的出口108b和室外换热器114之间的流动路径a1-a3与压缩机108的入口108a和室外换热器114之间的流动路径a1-a2之间执行切换。
第二四通阀112b在压缩机108的出口108b和室内单元104之间的流动路径b1-b3与压缩机108的入口108a和室内单元104之间的流动路径b1-b2之间执行切换。
单向阀112d打开或关闭压缩机108的出口108b和水力单元106之间的流动路径d1-d2。
四通阀112a和112b中的每个具有制冷剂流经的四个口。在该实施例中，所述四个口中的一个口关闭，并且其他三个口被使用。在图14中，四通阀112a和112b中的每个的由“×”指示的一个口关闭。因此，在该实施例中，可使用均具有三个口的三通阀，或者也可使用起三通阀作用的其他阀。制冷剂流动路径切换构件112a、112b和112d可设置在室外单元102的内部或外部。
室外换热器114在冷却模式下起冷凝器作用并在加热模式下起蒸发器作用。第一膨胀装置116连接到室外换热器114的一侧。在室外换热器114处可安装室外风扇（未示出），以提高制冷剂和室外空气之间的热交换效率。
室内单元104包括室内换热器118和第二膨胀装置120。室内换热器118在冷却模式下起蒸发器作用并在加热模式下起冷凝器作用。第二膨胀装置120连接到室内换热器118的一侧。第二膨胀装置120通过电子膨胀阀来实现。第二膨胀装置120使制冷剂膨胀，调节制冷剂的流量，并根据需要中断制冷剂流。可使用用于执行以上功能的其他膨胀装置。在室内换热器118处可安装室内风扇（未示出），以提高制冷剂和室内空气之间的热交换效率。根据情况，可设置两个或更多个室内单元104。
水力单元106通过制冷剂和水之间的热交换加热水，从而使用被加热的水来加热。水力单元106包括热水换热器122和第三膨胀装置124。制冷剂流经的制冷剂换热板和水流经的水换热板交替地布置在热水换热器122中。通过制冷剂换热板和水换热板之间的热交换产生热水。由压缩机108压缩的制冷剂被直接供应到水力单元106的热水换热器122。由水力单元106产生的热水被供应到供水箱126、风扇盘管单元128和地板冷却/加热装置130，从而热水用于热水供应以及加热。第三膨胀装置124通过电子膨胀阀来实现。第三膨胀装置124使制冷剂膨胀，调节制冷剂的流量，并根据需要中断制冷剂流。可使用用于执行以上功能的其他膨胀装置。
图15是示出图14中示出的热泵的控制系统的视图。如图15所示，控制器202基于从传感器204和摇控器206输入的信号控制压缩机108、第一膨胀装置116、第二膨胀装置120、第三膨胀装置124、第一四通阀112a、第二四通阀112b和单向阀112d的操作。热泵100根据控制器202的控制执行加热模式操作、冷却模式操作和热回收模式操作。
在该实施例中，空气-空气模式是使用室内单元104的冷却/加热模式。在空气-空气模式下，通过室内单元104中的空气和制冷剂之间的热交换执行冷却/加热。另外，空气-水模式是使用水力单元106的加热模式。在空气-水模式下，通过水力单元106的热水换热器122中的水和制冷剂之间的热交换执行加热。在空气-水模式下，可在空气和已经与制冷剂进行了热交换的水之间进行热交换，以执行加热。
图16和图17是示出根据实施例的热泵的热回收加热和冷却模式的视图。图16示出了热回收加热模式，图17示出了热回收冷却模式。具体地，图16是示出当空气-水加热模式下的加热容量大于空气-空气冷却模式下的冷却容量（空气-水加热>空气-空气冷却）时，在热回收加热模式下制冷剂循环的视图，图17是示出当空气-空气冷却模式下的冷却容量大于空气-水加热模式下的加热容量（空气-空气冷却>空气-水加热）时，在热回收冷却模式下制冷剂循环的视图。在图16和图17中示出的热回收模式下，控制器202控制制冷剂流动路径切换构件112a、112b和112d，以在压缩机108、室外换热器114、室内单元104和水力单元106之间切换制冷剂流动路径，从而同时执行通过室内单元104和水力单元106的冷却和加热操作。
热回收加热模式：空气-水加热>空气-空气冷却
在图16中示出的热回收加热模式下，热泵100的控制器202控制第一四通阀112a形成流动路径a1-a2，使得热泵100以加热模式运行。另外，控制器202控制第二四通阀112b形成流动路径b1-b2，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂不流向室内单元104。此外，控制器202控制单向阀112d形成流动路径d1-d2，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂流向水力单元106。因此，从压缩机108排放的高温高压制冷剂被供应到水力单元106，从而执行通过水力单元106的空气-水加热。此时，通过水力单元106进行了热交换的制冷剂被供应到室内单元104，从而制冷剂用于执行空气-空气冷却模式。
如图16所示，可控制第一四通阀112a、第二四通阀112b和单向阀112d，从而在热回收加热模式下同时执行空气-水加热和空气-空气冷却。另外，可控制设置在室外单元102中的第一膨胀装置116的开度和设置在室内单元104中的第二膨胀装置120的开度，以调节被引入到室外单元102和室内单元104中的制冷剂的流量。因此，水力单元106的空气-水加热容量和室内单元104的空气-空气冷却容量可在与室外单元102的容量的100%等效的范围内没有损失地自由组合（在图16中，空气-水加热>空气-空气冷却）。另外，仅使用针对空气-空气模式的室内单元104，而无需设置针对空气-水模式的额外的室内单元，从而大大降低了产品成本以及安装成本、时间和人力。
热回收冷却模式：空气-空气冷却>空气-水加热
在图17中示出的热回收冷却模式下，热泵100的控制器202控制第一四通阀112a形成流动路径a1-a3，使得热泵100以冷却模式运行。另外，控制器202控制第二四通阀112b形成流动路径b1-b2，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂不流向室内单元104。此外，控制器202控制单向阀112d形成流动路径d1-d2，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂流向水力单元106。因此，从压缩机108排放并被室外换热器114冷凝的制冷剂被供应到室内单元104，从而执行空气-空气冷却。另外，从压缩机108排放的高温高压制冷剂被供应到水力单元106，从而执行通过水力单元106的空气-水加热。此时，已经通过水力单元106而被降温了的制冷剂通过室内单元104被回收到压缩机108。
如图17所示，可控制第一四通阀112a、第二四通阀112b和单向阀112d，从而在热回收冷却模式下同时执行空气-空气冷却和空气-水加热。另外，可控制设置在室外单元102中的第一膨胀装置116的开度、设置在室内单元104中的第二膨胀装置120的开度和设置在水力单元106中的第三膨胀装置124的开度，以调节被引入到水力单元106和室内单元104中的制冷剂的流量。因此，空气-水加热容量和空气-空气冷却容量可在与室外单元102的容量的100%等效的范围内没有损失地自由组合（在图17中，空气-空气冷却>空气-水加热）。另外，仅使用针对空气-空气模式的室内单元104，而无需设置针对空气-水模式的额外的室内单元，从而大大降低了产品成本以及安装成本、时间和人力。
图18至图20是示出根据实施例的热泵的加热模式的视图。图18是示出通过室内单元104加热空气调节空间中的空气的加热模式（称为空气-空气加热模式）的视图。图19是示出利用水力单元106中被加热的水执行加热的加热模式（称为空气-水加热模式）的视图。图20是示出空气-空气加热模式和空气-水加热模式同时执行的组合加热模式的视图。
空气-空气加热模式
在图18中示出的空气-空气加热模式下，热泵100的控制器202控制第一四通阀112a形成流动路径a1-a2，使得热泵100以加热模式运行。另外，控制器202控制第二四通阀112b形成流动路径b1-b3，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂流向室内单元104，从而制冷剂在室外单元102和室内单元104之间循环。此时，单向阀112d和水力单元106的第三膨胀装置124关闭，使得已经经过室内单元104的制冷剂不流向水力单元106。因此，从压缩机108排放的高温高压制冷剂仅被供应到室内单元104，从而独立地执行通过室内单元104的空气-空气加热。
如图18所示，在不考虑热回收冷却/加热模式的情况下，可仅独立地执行空气-空气加热模式。
空气-水加热模式
在图19中示出的空气-水加热模式下，热泵100的控制器202控制第一四通阀112a形成流动路径a1-a2，使得热泵100以加热模式运行。另外，控制器202控制第二四通阀112b形成流动路径b1-b2，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂不流向室内单元104。此外，控制器202控制单向阀112d形成流动路径d1-d2，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂流向水力单元106。此时，室内单元104的第二膨胀装置120关闭，使得已经经过水力单元106的制冷剂不流向室内单元104。因此，从压缩机108排放的高温高压制冷剂仅被供应到水力单元106，从而独立地执行通过水力单元106的空气-水加热。
如图19所示，在不考虑热回收冷却/加热模式的情况下，可仅独立地执行空气-水加热模式。
在空气-水加热模式下，由于使用水力单元106执行加热，因此没有使用室内单元104。在图19中，第二四通阀112b不形成流动路径b1-b3。因此，从压缩机108排放的制冷剂不流向室内单元104。如果制冷剂被引入到室内单元104，则用于空气-水加热的制冷剂的量与被引入到室内单元104中的制冷剂的量成比例地减少，从而使空气-水加热效率降低。因此，即使在仅独立地执行空气-水加热模式的情况下，到室内单元104中的制冷剂的引入仍通过第二四通阀112b被中断，从而防止空气-水加热效率降低。
空气-空气加热模式和空气-水加热模式的组合加热模式
在图20中示出的空气-空气加热模式和空气-水加热模式同时执行的组合加热模式下，热泵100的控制器202控制第一四通阀112a形成流动路径a1-a2，使得热泵100以加热模式运行。另外，控制器202控制第二四通阀112b形成流动路径b1-b3，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂流向室内单元104。此外，控制器202控制单向阀112d形成流动路径d1-d2，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂流向水力单元106。因此，从压缩机108排放的高温高压制冷剂被供应到室内单元104和水力单元106两者，从而同时执行通过室内单元104的空气-空气加热和通过水力单元106的空气-水加热。
如图20所示，在不考虑热回收冷却/加热模式的情况下，可执行空气-空气加热模式和空气-水加热模式的组合加热模式。在这种情况下，可控制设置在室外单元102中的第一膨胀装置116的开度和设置在室内单元104中的第二膨胀装置120的开度，以调节被引入到室外单元102和室内单元104中的制冷剂的流量。因此，空气-水加热容量和空气-空气加热容量可在与室外单元102的容量的100%等效的范围内没有损失地自由组合。如果空气-水加热容量和空气-空气加热容量之和超过室外单元102的容量的100%，则控制器202控制单向阀112d的流动路径被关闭，同时控制第二四通阀112b形成流动路径b1-b3，使得到水力单元106的制冷剂的供应被中断，从而首先执行空气-空气加热。当空气-空气加热进行到预定水平时，控制器202控制第二四通阀112b的所有的流动路径被关闭，并控制单向阀112d以形成流动路径d1-d2，从而执行空气-水加热。
图21是示出根据实施例的热泵的冷却模式的视图。具体地，图21是示出通过室内单元104冷却空气调节空间中的空气以降低空气调节空间的温度的冷却模式（称为空气-空气冷却模式）的视图。
空气-空气冷却模式
在图21中示出的空气-空气冷却模式下，热泵100的控制器202控制第一四通阀112a形成流动路径a1-a3，使得热泵100以冷却模式运行。另外，控制器202控制第二四通阀112b形成流动路径b1-b2，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂不流向室内单元104。此外，控制器202控制单向阀112d被关闭，使得从压缩机108排放的高温高压制冷剂不流向水力单元106。此时，水力单元106的第三膨胀装置124完全关闭，使得从压缩机108排放并被室外换热器114冷凝的制冷剂仅被供应到室内单元104，从而独立地执行通过室内单元104的空气-空气冷却。
如图21所示，在不考虑热回收冷却/加热模式的情况下，可仅独立地执行空气-空气冷却模式。
图22是示出在图16至图21中示出的热泵的各个操作模式下第一四通阀112a、第二四通阀112b和单向阀112d的流动路径切换的视图。
在一个或多个实施例的一方面，可在热泵的热回收模式下同时执行空气-空气模式和空气-水模式，所述空气-空气模式是利用室内单元的冷却/加热模式，所述空气-水模式是利用水力单元的冷却/加热模式。
在一个或多个实施例的一方面，可在不考虑热泵的热回收模式的情况下独立地执行空气-空气模式和空气-水模式，所述空气-空气模式是利用室内单元的冷却/加热模式，所述空气-水模式是利用水力单元的冷却/加热模式。
在一个或多个实施例的一方面，当在不考虑热泵的热回收模式的情况下执行空气-水加热模式（即，利用水力单元的加热模式）时，可防止制冷剂被引入到未运行的室内单元中，从而防止室内单元的效率由于当室内单元运行时聚集在室内单元中的制冷剂而降低。
在一个或多个实施例的一方面，在利用水力单元的空气-水模式下可仅执行加热。为此，设置在水力单元和压缩机之间的制冷剂流动路径切换构件可由单向阀构成，从而降低了热泵的成本并简化了热泵的结构。
尽管已经示出并描述了一些实施例，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本公开的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行改变。

Claims (31)

1.一种热泵，所述热泵包括：
室外单元，包括压缩机、室外换热器和第一膨胀阀；
室内单元，包括室内换热器和第二膨胀阀；
水力单元，包括热水换热器和第三膨胀阀，水力单元通过制冷剂和水之间的热交换来加热或冷却水；
制冷剂流动路径切换构件，用于在压缩机、室外换热器、室内单元和水力单元之间切换制冷剂流动路径，从而在回收和再利用余热的热回收模式下执行通过室内单元和水力单元的加热和/或冷却；
控制器，用于控制制冷剂流动路径切换构件，从而在热回收模式下执行所述加热和/或冷却。
2.如权利要求1所述的热泵，其中，制冷剂流动路径切换构件包括：
第一阀，在压缩机的出口和室外换热器之间形成第一流动路径并在压缩机的入口和室外换热器之间形成第二流动路径，并根据操作模式在第一流动路径和第二流动路径之间执行切换；
第二阀，在压缩机的出口和室内单元之间形成第三流动路径并在压缩机的入口和室内单元之间形成第四流动路径，并根据操作模式在第三流动路径和第四流动路径之间执行切换；
第三阀，在压缩机的出口和水力单元之间形成第五流动路径并在压缩机的入口和水力单元之间形成第六流动路径，并根据操作模式在第五流动路径和第六流动路径之间执行切换。
3.如权利要求1所述的热泵，其中，制冷剂流动路径切换构件包括：
第一阀，在压缩机的出口和室外换热器之间形成第一流动路径并在压缩机的入口和室外换热器之间形成第二流动路径，并根据操作模式在第一流动路径和第二流动路径之间执行切换；
第二阀，在压缩机的出口和室内单元之间形成第三流动路径并在压缩机的入口和室内单元之间形成第四流动路径，并根据操作模式在第三流动路径和第四流动路径之间执行切换；
单向阀，在压缩机的出口和水力单元之间形成第五流动路径，并根据操作模式执行第五流动路径的打开/关闭。
4.一种热泵，所述热泵包括：
室外单元，包括压缩机、室外换热器和第一膨胀阀；
室内单元，包括室内换热器和第二膨胀阀；
水力单元，包括热水换热器和第三膨胀阀，水力单元通过制冷剂和水之间的热交换来加热或冷却水；
制冷剂流动路径切换构件，包括第一阀、第二阀和第三阀，第一阀在压缩机的出口和室外换热器之间形成第一流动路径并在压缩机的入口和室外换热器之间形成第二流动路径，并在第一流动路径和第二流动路径之间执行切换，第二阀在压缩机的出口和室内单元之间形成第三流动路径并在压缩机的入口和室内单元之间形成第四流动路径，并在第三流动路径和第四流动路径之间执行切换，第三阀在压缩机的出口和水力单元之间形成第五流动路径并在压缩机的入口和水力单元之间形成第六流动路径，并在第五流动路径和第六流动路径之间执行切换；
控制器，用于控制第一阀、第二阀和第三阀，以在第一流动路径、第二流动路径、第三流动路径、第四流动路径、第五流动路径和第六流动路径之间执行切换，从而在回收和再利用余热的热回收模式下执行同时冷却和加热的操作和/或同时加热和冷却的操作。
5.如权利要求4所述的热泵，其中，控制器控制第一阀以在压缩机的入口和室外换热器之间形成第二流动路径，控制第二阀以在压缩机的入口和室内单元之间形成第四流动路径，并控制第三阀以在压缩机的出口和水力单元之间形成第五流动路径，使得从压缩机排放的制冷剂通过水力单元被供应到室外换热器和室内单元两者，从而同时执行通过水力单元的加热和通过室内单元的冷却。
6.如权利要求5所述的热泵，其中，控制器控制设置在室外单元中的第一膨胀阀的开度和设置在室内单元中的第二膨胀阀的开度，以调节被引入到室外单元和室内单元中的制冷剂的流量，从而调节水力单元的加热容量和室内单元的冷却容量。
7.如权利要求4所述的热泵，其中，控制器控制第一阀以在压缩机的入口和室外换热器之间形成第二流动路径，控制第二阀以在压缩机的出口和室内单元之间形成第三流动路径，并控制第三阀以在压缩机的入口和水力单元之间形成第六流动路径，使得从压缩机排放的制冷剂通过室内单元被供应到室外换热器和水力单元两者，从而同时执行通过室内单元的加热和通过水力单元的冷却。
8.如权利要求7所述的热泵，其中，控制器控制设置在室外单元中的第一膨胀阀的开度和设置在水力单元中的第三膨胀阀的开度，以调节被引入到室外单元和水力单元中的制冷剂的流量，从而调节室内单元的加热容量和水力单元的冷却容量。
9.如权利要求4所述的热泵，其中，控制器控制第一阀以在压缩机的出口和室外换热器之间形成第一流动路径，控制第二阀以在压缩机的入口和室内单元之间形成第四流动路径，并控制第三阀以在压缩机的出口和水力单元之间形成第五流动路径，使得从压缩机排放的制冷剂通过室外换热器被供应到室内单元并被直接供应到水力单元，从而同时执行通过室内单元的冷却和通过水力单元的加热。
10.如权利要求9所述的热泵，其中，控制器控制设置在室外单元中的第一膨胀阀的开度、设置在室内单元中的第二膨胀阀的开度和设置在水力单元中的第三膨胀阀的开度，以调节被引入到水力单元和室内单元中的制冷剂的流量，从而调节水力单元的加热容量和室内单元的冷却容量。
11.如权利要求4所述的热泵，其中，控制器控制第一阀以在压缩机的出口和室外换热器之间形成第一流动路径，控制第二阀以在压缩机的出口和室内单元之间形成第三流动路径，并控制第三阀以在压缩机的入口和水力单元之间形成第六流动路径，使得从压缩机排放的制冷剂通过室外换热器被供应到水力单元并被直接供应到室内单元，从而同时执行通过水力单元的冷却和通过室内单元的加热。
12.如权利要求11所述的热泵，其中，控制器控制设置在室外单元中的第一膨胀阀的开度、设置在室内单元中的第二膨胀阀的开度和设置在水力单元中的第三膨胀阀的开度，以调节被引入到水力单元和室内单元中的制冷剂的流量，从而调节水力单元的冷却容量和室内单元的加热容量。
13.如权利要求4所述的热泵，其中，控制器控制第一阀以在压缩机的入口和室外换热器之间形成第二流动路径，控制第二阀以在压缩机的出口和室内单元之间形成第三流动路径，控制第三阀以在压缩机的入口和水力单元之间形成第六流动路径，并控制设置在水力单元中的第三膨胀阀被关闭，使得从压缩机排放的制冷剂通过室内单元被回收到室外单元，从而独立地执行通过室内单元的加热。
14.如权利要求4所述的热泵，其中，控制器控制第一阀以在压缩机的入口和室外换热器之间形成第二流动路径，控制第二阀以在压缩机的入口和室内单元之间形成第四流动路径，控制第三阀以在压缩机的出口和水力单元之间形成第五流动路径，并控制设置在室内单元中的第二膨胀阀被关闭，使得从压缩机排放的制冷剂通过水力单元被回收到室外单元，从而独立地执行通过水力单元的加热。
15.如权利要求4所述的热泵，其中，控制器控制第一阀以在压缩机的入口和室外换热器之间形成第二流动路径，控制第二阀以在压缩机的出口和室内单元之间形成第三流动路径，并控制第三阀以在压缩机的出口和水力单元之间形成第五流动路径，使得从压缩机排放的制冷剂被供应到室内单元和水力单元两者，从而执行通过室内单元和水力单元两者的加热，控制器控制设置在室内单元中的第二膨胀阀的开度和设置在水力单元中的第三膨胀阀的开度，以调节室内单元的加热容量和水力单元的加热容量。
16.如权利要求15所述的热泵，其中，如果水力单元的加热容量和室内单元的加热容量之和超过室外单元的容量的100%，则控制器控制第三阀的第五流动路径和第六流动路径被关闭，同时控制第二阀以在压缩机的出口和室内单元之间形成第三流动路径，使得到水力单元的制冷剂的供应被中断，从而首先执行通过室内单元的加热，并当通过室内单元的加热进行到预定水平时，控制器控制第二阀的第三流动路径和第四流动路径被关闭，并控制第三阀以在压缩机的出口和水力单元之间形成第五流动路径，从而执行通过水力单元的加热。
17.如权利要求4所述的热泵，其中，控制器控制第一阀以在压缩机的出口和室外换热器之间形成第一流动路径，控制第二阀以在压缩机的入口和室内单元之间形成第四流动路径，控制第三阀以在压缩机的入口和水力单元之间形成第六流动路径，并控制设置在水力单元中的第三膨胀阀被关闭，使得从压缩机排放的制冷剂通过室外换热器被供应到室内单元，从而独立地执行通过室内单元的冷却。
18.如权利要求4所述的热泵，其中，控制器控制第一阀以在压缩机的出口和室外换热器之间形成第一流动路径，控制第二阀以在压缩机的入口和室内单元之间形成第四流动路径，控制第三阀以在压缩机的入口和水力单元之间形成第六流动路径，并控制设置在室内单元中的第二膨胀阀被关闭，使得从压缩机排放的制冷剂通过室外换热器被供应到水力单元，从而独立地执行通过水力单元的冷却。
19.如权利要求4所述的热泵，其中，控制器控制第一阀以在压缩机的出口和室外换热器之间形成第一流动路径，控制第二阀以在压缩机的入口和室内单元之间形成第四流动路径，并控制第三阀以在压缩机的入口和水力单元之间形成第六流动路径，使得从压缩机排放的制冷剂通过室外换热器被供应到室内单元和水力单元两者，从而执行通过室内单元和水力单元两者的冷却。
20.一种热泵的控制方法，所述热泵包括室外单元、室内单元以及通过制冷剂和水之间的热交换来加热或冷却水的水力单元，所述控制方法包括下述步骤：
控制第一阀，以在压缩机的出口和室外换热器之间形成第一流动路径并在压缩机的入口和室外换热器之间形成第二流动路径，并根据操作模式在第一流动路径和第二流动路径之间执行切换；
控制第二阀，以在压缩机的出口和室内单元之间形成第三流动路径并在压缩机的入口和室内单元之间形成第四流动路径，并根据操作模式在第三流动路径和第四流动路径之间执行切换；
控制第三阀，以在压缩机的出口和水力单元之间形成第五流动路径并在压缩机的入口和水力单元之间形成第六流动路径，并根据操作模式在第五流动路径和第六流动路径之间执行切换；
控制第一阀、第二阀和第三阀，以在第一流动路径、第二流动路径、第三流动路径、第四流动路径、第五流动路径和第六流动路径之间执行切换，从而在回收和再利用余热的热回收模式下执行同时冷却和加热的操作和/或同时加热和冷却的操作。
21.一种热泵，所述热泵包括：
室外单元，包括压缩机、室外换热器和第一膨胀阀；
室内单元，包括室内换热器和第二膨胀阀；
水力单元，包括热水换热器和第三膨胀阀，水力单元通过制冷剂和水之间的热交换来加热或冷却水；
制冷剂流动路径切换构件，包括第一阀、第二阀和单向阀，第一阀在压缩机的出口和室外换热器之间形成第一流动路径并在压缩机的入口和室外换热器之间形成第二流动路径，并在第一流动路径和第二流动路径之间执行切换，第二阀在压缩机的出口和室内单元之间形成第三流动路径并在压缩机的入口和室内单元之间形成第四流动路径，并在第三流动路径和第四流动路径之间执行切换，单向阀在压缩机的出口和水力单元之间形成第五流动路径，并执行第五流动路径的打开/关闭；
控制器，用于控制第一阀、第二阀和单向阀，以在第一流动路径、第二流动路径、第三流动路径、第四流动路径和第五流动路径之间执行切换，从而在回收和再利用余热的热回收模式下执行同时冷却和加热的操作和/或同时加热和冷却的操作。
22.如权利要求21所述的热泵，其中，控制器控制第一阀以在压缩机的入口和室外换热器之间形成第二流动路径，控制第二阀以在压缩机的入口和室内单元之间形成第四流动路径，并控制单向阀以在压缩机的出口和水力单元之间形成第五流动路径，使得从压缩机排放的制冷剂通过水力单元被供应到室外换热器和室内单元两者，从而同时执行通过水力单元的加热和通过室内单元的冷却。
23.如权利要求22所述的热泵，其中，控制器控制设置在室外单元中的第一膨胀阀的开度和设置在室内单元中的第二膨胀阀的开度，以调节被引入到室外单元和室内单元中的制冷剂的流量，从而调节水力单元的加热容量和室内单元的冷却容量。
24.如权利要求21所述的热泵，其中，控制器控制第一阀以在压缩机的出口和室外换热器之间形成第一流动路径，控制第二阀以在压缩机的入口和室内单元之间形成第四流动路径，并控制单向阀以在压缩机的出口和水力单元之间形成第五流动路径，使得从压缩机排放的制冷剂通过室外换热器被供应到室内单元并被直接供应到水力单元，从而同时执行通过室内单元的冷却和通过水力单元的加热。
25.如权利要求24所述的热泵，其中，控制器控制设置在室外单元中的第一膨胀阀的开度、设置在室内单元中的第二膨胀阀的开度和设置在水力单元中的第三膨胀阀的开度，以调节被引入到水力单元和室内单元中的制冷剂的流量，从而调节水力单元的加热容量和室内单元的冷却容量。
26.如权利要求21所述的热泵，其中，控制器控制第一阀以在压缩机的入口和室外换热器之间形成第二流动路径，控制第二阀以在压缩机的出口和室内单元之间形成第三流动路径，控制单向阀被关闭，并且控制器控制设置在水力单元中的第三膨胀阀被关闭，使得从压缩机排放的制冷剂通过室内单元被回收到室外单元，从而独立地执行通过室内单元的加热。
27.如权利要求21所述的热泵，其中，控制器控制第一阀以在压缩机的入口和室外换热器之间形成第二流动路径，控制第二阀以在压缩机的入口和室内单元之间形成第四流动路径，控制单向阀以在压缩机的出口和水力单元之间形成第五流动路径，并控制设置在室内单元中的第二膨胀阀被关闭，使得从压缩机排放的制冷剂通过水力单元被回收到室外单元，从而独立地执行通过水力单元的加热。
28.如权利要求21所述的热泵，其中，控制器控制第一阀以在压缩机的入口和室外换热器之间形成第二流动路径，控制第二阀以在压缩机的出口和室内单元之间形成第三流动路径，并控制单向阀以在压缩机的出口和水力单元之间形成第五流动路径，使得从压缩机排放的制冷剂被供应到室内单元和水力单元两者，从而执行通过室内单元和水力单元两者的加热，并且控制器控制设置在室内单元中的第二膨胀阀的开度和设置在水力单元中的第三膨胀阀的开度，以调节室内单元的加热容量和水力单元的加热容量。
29.如权利要求28所述的热泵，其中，如果水力单元的加热容量和室内单元的加热容量之和超过室外单元的容量的100%，则控制器控制单向阀的第五流动路径被关闭，同时控制第二阀以在压缩机的出口和室内单元之间形成第三流动路径，使得到水力单元的制冷剂的供应被中断，从而首先执行通过室内单元的加热，并当通过室内单元的加热进行到预定水平时，控制器控制第二阀的第三流动路径和第四流动路径被关闭，并控制单向阀以在压缩机的出口和水力单元之间形成第五流动路径，从而执行通过水力单元的加热。
30.如权利要求21所述的热泵，其中，控制器控制第一阀以在压缩机的出口和室外换热器之间形成第一流动路径，控制第二阀以在压缩机的入口和室内单元之间形成第四流动路径，控制单向阀被关闭，并控制设置在水力单元中的第三膨胀阀被关闭，使得从压缩机排放的制冷剂通过室外换热器被供应到室内单元，从而独立地执行通过室内单元的冷却。
31.一种热泵的控制方法，所述热泵包括室外单元、室内单元以及通过制冷剂和水之间的热交换来加热水的水力单元，所述控制方法包括下述步骤：
控制第一阀，以在压缩机的出口和室外换热器之间形成第一流动路径并在压缩机的入口和室外换热器之间形成第二流动路径，并根据操作模式在第一流动路径和第二流动路径之间执行切换；
控制第二阀，以在压缩机的出口和室内单元之间形成第三流动路径并在压缩机的入口和室内单元之间形成第四流动路径，并根据操作模式在第三流动路径和第四流动路径之间执行切换；
控制单向阀，以在压缩机的出口和水力单元之间形成第五流动路径，并根据操作模式打开或关闭第五流动路径；
控制第一阀、第二阀和单向阀，以在第一流动路径、第二流动路径、第三流动路径、第四流动路径和第五流动路径之间执行切换，从而在回收和再利用余热的热回收模式下执行同时冷却和加热的操作。
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