CN104879944A - 热泵空调及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热泵空调及其控制方法，属于空调及其控制方法领域，为解决现有兼具辐射末端和对流换热末端的热泵系统能效低等问题而设计。本发明热泵空调包括第一压缩机、四通阀、风机对流换热末端组件和第一换热器，四通阀的A端连通至第一压缩机的出口端，B端连通至第一换热器的第一端，C端通过吸气管连通至第一压缩机的入口端，D端连通至风机对流换热末端组件的第一端；风机对流换热末端组件的第二端连通至第一换热器的第二端；还包括相连通的第二压缩机和辐射末端组件。本发明热泵空调及其控制方法满足了辐射末端和对流换热末端对制热温度需求的不同。

Description

热泵空调及其控制方法

技术领域

本发明涉及制冷与制热设备领域，具体涉及一种热泵空调以及该热泵空调的控制方法。

背景技术

热泵供暖末端主要分为辐射末端(如地板采暖)和风机对流换热末端。辐射末端舒适性高，但应用于供暖的辐射末端通常不适合作为供冷末端；风机对流换热末端既可以供暖又可以供冷，但舒适性较差。为满足夏季供冷需求，采用辐射末端供暖的家庭通常还需配置风机对流换热末端。因此，风机对流换热末端可以作为辐射末端供暖的补充，同时为房间供暖。

然而，辐射末端和对流换热末端对供热温度需求并不一致。现有的热泵系统通常仅具有一个冷凝温度，从而只能提供一种制热温度。为满足两种末端换热需求，热泵系统必须提供所需制热温度中较高的制热温度。这不仅会造成系统能效降低，还会产生舒适性下降等问题。

发明内容

本发明的一个目的是为了满足辐射末端和对流换热末端两种末端方式对制热温度的不同需求，实现一套空调系统具有两种制热温度，提高热泵供暖时的能效和舒适性。

本发明的另一个目的是提出一种实现了在同一套空调系统兼具有风机对流换热末端和辐射末端、具有两种制热温度的热泵空调的控制方法。

为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：

一种热泵空调，包括第一压缩机、四通阀、风机对流换热末端组件和第一换热器，所述四通阀的A端连通至所述第一压缩机的出口端，B端连通至所述第一换热器的第一端，C端通过吸气管连通至所述第一压缩机的入口端，D端连通至所述风机对流换热末端组件的第一端；所述风机对流换热末端组件的第二端连通至所述第一换热器的第二端；还包括相连通的第二压缩机和辐射末端组件；其中，所述第二压缩机的入口端通过吸气管连通至所述四通阀的C端，出口端连通至所述辐射末端组件的第一端；所述辐射末端组件的第二端连通至所述第一换热器的第二端。

特别是，所述风机对流换热末端组件包括风机对流换热末端装置，所述风机对流换热末端装置的一端连通至所述第一压缩机的出口端，另一端连通至所述第一换热器的第二端；或，所述风机对流换热末端组件包括风机对流换热末端装置和第二换热器，所述第二换热器的一端连通至所述第一压缩机的出口端，另一端连通至所述第一换热器的第二端；所述第二换热器和所述风机对流换热末端装置换热。

特别是，所述辐射末端组件包括辐射末端装置，所述辐射末端装置的一端连通至所述第二压缩机的出口端，另一端连通至所述第一换热器的第二端；或，所述辐射末端组件包括辐射末端装置和第三换热器，所述第三换热器的一端连通至所述第二压缩机的出口端，另一端连通至所述第一换热器的第二端；所述辐射末端装置和所述第三换热器换热。

特别是，所述风机对流换热末端组件的第二端与所述第一换热器的第二端之间设置有第一膨胀阀，所述辐射末端组件的第二端与所述第一换热器的第二端之间设置有第二膨胀阀；所述风机对流换热末端组件的第一端与所述第一压缩机的出口端之间设置有第一电磁阀，所述辐射末端组件的第一端与所述第二压缩机的出口端之间设置有第二电磁阀。

进一步，在所述风机对流换热末端组件的第二端与所述辐射末端组件的第二端之间连通有第三膨胀阀。

特别是，在所述第一压缩机的出口端和所述第二压缩机的出口端之间连通有第三电磁阀；通过所述第三电磁阀能将所述第一压缩机和第二压缩机并联。

特别是，所述第一压缩机为两级压缩机或单级压缩机；所述第二压缩机为两级压缩机或单级压缩机。

另一方面，本发明采用以下技术方案：

一种上述热泵空调的控制方法，利用所述第一压缩机和第二压缩机分别向风机对流换热末端组件和辐射末端组件提供冷媒，实现了风机对流换热末端和辐射末端的合并。

特别是，当运行制冷模式时，所述第二电磁阀关闭，冷媒经吸气管进入所述第一压缩机，流出所述第一压缩机后的冷媒依次经过第一电磁阀、所述四通阀、所述第一换热器、所述第一膨胀阀后流入所述风机对流换热末端组件；或，所述第二电磁阀关闭，冷媒经吸气管进入所述第二压缩机，流出所述第二压缩机后的冷媒依次经过第三电磁阀、第一电磁阀、所述四通阀、所述第一换热器、所述第一膨胀阀后流入所述风机对流换热末端组件。

特别是，当运行制热模式时，包括风机对流换热末端组件运行、辐射末端组件运行、或风机对流换热末端组件和辐射末端组件同时运行三种方式；

其中，所述风机对流换热末端组件运行方式为：所述第二电磁阀关闭，冷媒从所述第一换热器经吸气管进入所述第一压缩机，流出所述第一压缩机后的冷媒依次经过第一电磁阀、所述四通阀、所述风机对流换热末端组件和所述第一膨胀阀后流回所述第一换热器；

所述辐射末端组件运行方式为：所述第一电磁阀关闭，冷媒从所述第一换热器经吸气管进入所述第二压缩机，流出所述第二压缩机后的冷媒依次经过第二电磁阀、所述辐射末端组件和所述第二膨胀阀后流回所述第一换热器；

所述风机对流换热末端组件和辐射末端组件同时运行方式为：所述第一电磁阀和所述第二电磁阀都开启；冷媒依次流经所述第一换热器和吸气管后分成两路，第一路冷媒进入所述第一压缩机，流出所述第一压缩机后的冷媒依次经过第一电磁阀、所述四通阀、所述风机对流换热末端组件和所述第一膨胀阀后流回所述第一换热器；第二路冷媒进入所述第二压缩机，流出所述第二压缩机后的冷媒依次经过第二电磁阀和所述辐射末端组件，然后经过所述第二膨胀阀流回所述第一换热器、或经过所述第三膨胀阀和所述第一膨胀阀流回所述第一换热器。

进一步，所述风机对流换热末端组件运行方式还可以为：所述第二电磁阀关闭，冷媒从所述第一换热器经吸气管进入所述第二压缩机，流出所述第二压缩机后的冷媒依次经过所述第三电磁阀、第一电磁阀、所述四通阀、所述风机对流换热末端组件和所述第一膨胀阀后流回所述第一换热器。

特别是，所述辐射末端组件运行方式还可以为：所述第一电磁阀关闭，冷媒从所述第一换热器经吸气管进入所述第一压缩机，流出所述第一压缩机后的冷媒依次经过所述第三电磁阀、第二电磁阀、所述辐射末端组件和所述第二膨胀阀后流回所述第一换热器。

本发明热泵空调中设置两个压缩机，两个压缩机分别连通风机对流换热末端组件和辐射末端组件，通过将两个压缩机的排气压力调整为不同而能为风机对流换热末端组件和辐射末端组件分别提供不同的供热温度，解决了兼具有风机对流换热末端组件和辐射末端组件的热泵系统为满足两种末端换热需求而必须提供所需制热温度中较高的制热温度、进而导致系统能效降低及舒适性下降等问题。

本发明热泵空调的控制方法利用两台压缩机分别为风机对流换热末端组件和辐射末端组件提供冷媒，实现了风机对流换热末端和辐射末端的合并，实现了一套空调系统具有两种制热温度，既保证舒适度又能同时兼有供暖和供冷的功能。

附图说明

图1是本发明优选实施例一提供的热泵空调的系统示意图；

图2是本发明优选实施例二提供的热泵空调的系统示意图；

图3是本发明优选实施例三提供的热泵空调的系统示意图；

图4是本发明优选实施例四提供的热泵空调的系统示意图。

图中标记为：

1、第一压缩机；2、四通阀；3、第一换热器；4、第一膨胀阀；5、第二换热器；6、第二膨胀阀；7、第三换热器；8、第二压缩机；9、第三膨胀阀；10、风机对流换热末端装置；11、辐射末端装置；12、吸气管；13、第一电磁阀；14、第二电磁阀；16、第三电磁阀；20、风机对流换热末端组件；21、辐射末端组件。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

优选实施例一：

本优选实施例提供一种热泵空调。如图1所示，该热泵空调包括第一压缩机1、第二压缩机8、第一换热器3、风机对流换热末端装置10、第二换热器5、辐射末端装置11、第三换热器7、以及四通阀2。

四通阀2的A端连通至第一压缩机1的出口端，B端连通至第一换热器3的第一端，C端通过吸气管12分别连通至第一压缩机1和第二压缩机8的入口端，D端连通至第二换热器5的第一端。

第二换热器5的第二端连通至第一换热器3的第二端；第二换热器5和风机对流换热末端装置10换热。第三换热器7的一端连通至第二压缩机8的出口端，另一端连通至第一换热器3的第二端；辐射末端装置11和第三换热器7换热。此时是风机对流换热末端装置10和辐射末端装置11分别通过水与对应的换热器换热。

第二换热器5的第二端与第一换热器3的第二端之间设置有第一膨胀阀4，第三换热器7的第二端与第一换热器3的第二端之间设置有第二膨胀阀6；四通阀的A端与第一压缩机1的出口端之间设置有第一电磁阀13，第三换热器7的第一端与第二压缩机8的出口端之间设置有第二电磁阀14。第二换热器5的第二端与第三换热器7的第二端之间连通有第三膨胀阀9。

在第一压缩机1的出口端和第二压缩机8的出口端之间连通有第三电磁阀16；通过第三电磁阀16能将第一压缩机1和第二压缩机8并联。当单一压缩机的排量不能满足使用要求时可以将第一压缩机1和第二压缩机8并联使用，增加排量；尤其是在环境温度较低时风机需要很大的热量，此时可以将第一压缩机1和第二压缩机8并联使用。

第一压缩机1可以为两级压缩机或单级压缩机；第二压缩机8可以为两级压缩机或单级压缩机。

该热泵空调的控制方法：利用第一压缩机1和第二压缩机8分别向风机对流换热末端组件和辐射末端组件提供冷媒(即第一压缩机1和第二压缩机8互相之间没有协作关系，第一压缩机1向风机对流换热末端组件和辐射末端组件提供冷媒时的各项参数不影响第二压缩机8的参数)，实现了风机对流换热末端和辐射末端的合并，解决了风机对流换热末端和辐射末端因供热温度需求不一致而导致的系统能效降低、舒适性下降等问题。

具体的，当运行制冷模式时，第二电磁阀14关闭，冷媒经吸气管12进入第一压缩机1，流出第一压缩机1后的冷媒依次经过第一电磁阀13、四通阀2、第一换热器3、第一膨胀阀4后流入第二换热器5。

当运行制热模式时，包括风机对流换热末端组件运行、辐射末端组件运行、或风机对流换热末端组件和辐射末端组件同时运行三种方式。

1、风机对流换热末端组件运行方式为：第二电磁阀14关闭，冷媒从第一换热器3经吸气管12进入第一压缩机1，流出第一压缩机1后的冷媒依次经过第一电磁阀13、四通阀2、第二换热器5和第一膨胀阀4后流回第一换热器3。

2、辐射末端组件运行为：第一电磁阀13关闭，冷媒从第一换热器3经吸气管12进入第二压缩机8，流出第二压缩机8后的冷媒依次经过第二电磁阀14、第三换热器7和第二膨胀阀6后流回第一换热器3。

3、风机对流换热末端组件和辐射末端组件同时运行为：第一电磁阀13和第二电磁阀14都开启；冷媒依次流经第一换热器3和吸气管12后分成两路，第一路冷媒进入第一压缩机1，流出第一压缩机1后的冷媒依次经过第一电磁阀13、四通阀2、第二换热器5和第一膨胀阀4后流回第一换热器3；第二路冷媒进入第二压缩机8，流出第二压缩机8后的冷媒依次经过第二电磁阀14和第三换热器7，然后经过第二膨胀阀6流回第一换热器3。

其中，第二路冷媒在依次流经第二电磁阀14和第三换热器7后还可以经过第三膨胀阀9和第一膨胀阀4再流回第一换热器3。当两路冷媒分别经过第一膨胀阀4和第二膨胀阀6流回第一换热器3时，为了控制吸气过热度的数值就需要同时调整第一膨胀阀4和第二膨胀阀6的开度。同时调整两个数值会导致调整难度大、吸气过热度的控制精度差。当冷媒经过第三膨胀阀9和第一膨胀阀4再流回第一换热器3时，第三膨胀阀9的开度大致调整即可，而吸气过热度的数值全部依赖于第一膨胀阀4的开度值，调整难度低、吸气过热度的控制精度高。

在第一压缩机1的出口端和第二压缩机8的出口端之间连通有管路和第三电磁阀16，当仅需要第一压缩机1或者第二压缩机8工作时，可根据负荷大小、压缩机排量等条件而自由切换系统运行的压缩机。

具体的，当运行制冷模式时，第二电磁阀14关闭，冷媒经吸气管12进入第二压缩机8，流出第二压缩机8后的冷媒依次经过第三电磁阀16、第一电磁阀13、四通阀2、第一换热器3、第一膨胀阀4后流入第二换热器5。

当运行制热模式的风机对流换热末端组件运行时，第二电磁阀14关闭，冷媒从第一换热器3经吸气管12进入第二压缩机8，流出第二压缩机8后的冷媒依次经过第三电磁阀16、第一电磁阀13、四通阀2、第二换热器5和第一膨胀阀4后流回第一换热器3；当运行制热模式的辐射末端组件运行时，第一电磁阀13关闭，冷媒从第一换热器3经吸气管12进入第一压缩机1，流出第一压缩机1后的冷媒依次经过第三电磁阀16、第二电磁阀14、第三换热器7和第二膨胀阀6后流回第一换热器3。

优选实施例二：

本优选实施例提供一种热泵空调。如图2所示，该热泵空调包括第一压缩机1、第二压缩机8、第一换热器3、风机对流换热末端装置10、辐射末端装置11、以及四通阀2。

风机对流换热末端装置10的第一端连通至四通阀2的D端，第二端连通至第一换热器3的第二端；辐射末端装置11的第一端连通至第二压缩机8的出口端，第二端连通至第一换热器3的第二端。此时是冷媒直接从风机对流换热末端装置10和辐射末端装置11中流过、并进行换热。

风机对流换热末端装置10的第二端与第一换热器3的第二端之间设置有第一膨胀阀4，辐射末端装置11的第二端与第一换热器3的第二端之间设置有第二膨胀阀6；风机对流换热末端装置10的第二端和辐射末端装置11的第二端之间连通有第三膨胀阀9。

四通阀2的A端与第一压缩机1的出口端之间设置有第一电磁阀13，辐射末端装置11的第一端与第二压缩机8的出口端之间设置有第二电磁阀14。

本优选实施例中的控制方法与优选实施例一相同。

优选实施例三：

本优选实施例提供一种热泵空调，其结构与优选实施例一基本相同。如图3所示，该热泵空调包括第一压缩机1、第二压缩机8、第一换热器3、风机对流换热末端装置10、第二换热器5、辐射末端装置11、第三换热器7、以及四通阀2。第一压缩机1和第二压缩机8的入口端分别连通至四通阀2的C端。第二换热器5的第一端连通至四通阀2的D端，第二端连通至第一换热器3的第二端；第三换热器7的第一端连通至第二压缩机8的出口端，第二端连通至第一换热器3的第二端。

不同之处在于：第二换热器5的第二端与第三换热器7的第二端之间没有连通管路；在第一压缩机1的出口端和第二压缩机8的出口端之间没有连通管路，结构更精简，使用更方便。

优选实施例四：

本优选实施例提供一种热泵空调。如图4所示，该热泵空调包括第一压缩机1、四通阀2、风机对流换热末端组件20和第一换热器3，四通阀2的A端连通至第一压缩机1的出口端，B端连通至第一换热器3的第一端，C端通过吸气管12连通至第一压缩机1的入口端，D端连通至风机对流换热末端组件20的第一端；风机对流换热末端组件20的第二端连通至第一换热器3的第二端；还包括相连通的第二压缩机8和辐射末端组件21；其中，第二压缩机8的入口端通过吸气管12连通至四通阀2的C端，出口端连通至辐射末端组件21的第一端；辐射末端组件21的第二端连通至第一换热器3的第二端。

该热泵空调中设置两台压缩机、风机对流换热末端组件20和辐射末端组件21分别对应一台压缩机，每台压缩机的排气压力不同，所以能为风机对流换热末端组件和辐射末端组件提供不同的供热温度，解决了兼具风机对流换热末端组件和辐射末端组件的热泵系统必须提供所需制热温度中较高的制热温度、进而导致系统能效降低及舒适性下降等问题。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (12)

1.一种热泵空调，包括第一压缩机(1)、四通阀(2)、风机对流换热末端组件(20)和第一换热器(3)，所述四通阀的A端连通至所述第一压缩机(1)的出口端，B端连通至所述第一换热器(3)的第一端，C端通过吸气管(12)连通至所述第一压缩机(1)的入口端，D端连通至所述风机对流换热末端组件(20)的第一端；所述风机对流换热末端组件(20)的第二端连通至所述第一换热器(3)的第二端；其特征在于，还包括相连通的第二压缩机(8)和辐射末端组件(21)；其中，所述第二压缩机(8)的入口端通过吸气管(12)连通至所述四通阀的C端，出口端连通至所述辐射末端组件(21)的第一端；所述辐射末端组件(21)的第二端连通至所述第一换热器(3)的第二端。

2.根据权利要求1所述的热泵空调，其特征在于，所述风机对流换热末端组件(20)包括风机对流换热末端装置(10)，所述风机对流换热末端装置(10)的一端连通至所述第一压缩机(1)的出口端，另一端连通至所述第一换热器(3)的第二端；

或，所述风机对流换热末端组件(20)包括风机对流换热末端装置(10)和第二换热器(5)，所述第二换热器(5)的一端连通至所述第一压缩机(1)的出口端，另一端连通至所述第一换热器(3)的第二端；所述第二换热器(5)和所述风机对流换热末端装置(10)换热。

3.根据权利要求1所述的热泵空调，其特征在于，所述辐射末端组件(21)包括辐射末端装置(11)，所述辐射末端装置(11)的一端连通至所述第二压缩机(8)的出口端，另一端连通至所述第一换热器(3)的第二端；

或，所述辐射末端组件(21)包括辐射末端装置(11)和第三换热器(7)，所述第三换热器(7)的一端连通至所述第二压缩机(8)的出口端，另一端连通至所述第一换热器(3)的第二端；所述辐射末端装置(11)和所述第三换热器(7)换热。

4.根据权利要求1至3任一项所述的热泵空调，其特征在于，所述风机对流换热末端组件(20)的第二端与所述第一换热器(3)的第二端之间设置有第一膨胀阀(4)，所述辐射末端组件(21)的第二端与所述第一换热器(3)的第二端之间设置有第二膨胀阀(6)；

所述风机对流换热末端组件(20)的第一端与所述第一压缩机(1)的出口端之间设置有第一电磁阀(13)，所述辐射末端组件(21)的第一端与所述第二压缩机(8)的出口端之间设置有第二电磁阀(14)。

5.根据权利要求4所述的热泵空调，其特征在于，在所述风机对流换热末端组件(20)的第二端与所述辐射末端组件(21)的第二端之间连通有第三膨胀阀(9)。

6.根据权利要求4所述的热泵空调，其特征在于，在所述第一压缩机(1)的出口端和所述第二压缩机(8)的出口端之间连通有第三电磁阀(16)；通过所述第三电磁阀(16)能将所述第一压缩机(1)和第二压缩机(8)并联。

7.根据权利要求1至3任一项所述的热泵空调，其特征在于，所述第一压缩机(1)为两级压缩机或单级压缩机；所述第二压缩机(8)为两级压缩机或单级压缩机。

8.一种权项4至6任一项所述热泵空调的控制方法，其特征在于，利用所述第一压缩机(1)和第二压缩机(8)分别向风机对流换热末端组件(20)和辐射末端组件(21)提供冷媒，实现了风机对流换热末端(20)和辐射末端(21)的合并。

9.根据权利要求8所述的热泵空调的控制方法，其特征在于，当运行制冷模式时，所述第二电磁阀(14)关闭，冷媒经吸气管(12)进入所述第一压缩机(1)，流出所述第一压缩机(1)后的冷媒依次经过第一电磁阀(13)、所述四通阀(2)、所述第一换热器(3)、所述第一膨胀阀(4)后流入所述风机对流换热末端组件(20)；

或，所述第二电磁阀(14)关闭，冷媒经吸气管(12)进入所述第二压缩机(8)，流出所述第二压缩机(8)后的冷媒依次经过第三电磁阀(16)、第一电磁阀(13)、所述四通阀(2)、所述第一换热器(3)、所述第一膨胀阀(4)后流入所述风机对流换热末端组件(20)。

10.根据权利要求8所述的热泵空调的控制方法，其特征在于，当运行制热模式时，包括风机对流换热末端组件运行、辐射末端组件运行、或风机对流换热末端组件和辐射末端组件同时运行三种方式；

其中，所述风机对流换热末端组件运行方式为：所述第二电磁阀(14)关闭，冷媒从所述第一换热器(3)经吸气管(12)进入所述第一压缩机(1)，流出所述第一压缩机(1)后的冷媒依次经过第一电磁阀(13)、所述四通阀(2)、所述风机对流换热末端组件(20)和所述第一膨胀阀(4)后流回所述第一换热器(3)；

所述辐射末端组件运行方式为：所述第一电磁阀(13)关闭，冷媒从所述第一换热器(3)经吸气管(12)进入所述第二压缩机(8)，流出所述第二压缩机(8)后的冷媒依次经过第二电磁阀(14)、所述辐射末端组件(21)和所述第二膨胀阀(6)后流回所述第一换热器(3)；

所述风机对流换热末端组件和辐射末端组件同时运行方式为：所述第一电磁阀(13)和所述第二电磁阀(14)都开启；冷媒依次流经所述第一换热器(3)和吸气管(12)后分成两路，第一路冷媒进入所述第一压缩机(1)，流出所述第一压缩机(1)后的冷媒依次经过第一电磁阀(13)、所述四通阀(2)、所述风机对流换热末端组件(20)和所述第一膨胀阀(4)后流回所述第一换热器(3)；第二路冷媒进入所述第二压缩机(8)，流出所述第二压缩机(8)后的冷媒依次经过第二电磁阀(14)和所述辐射末端组件(21)，然后经过所述第二膨胀阀(6)流回所述第一换热器(3)、或经过所述第三膨胀阀(9)和所述第一膨胀阀(4)流回所述第一换热器(3)。

11.根据权利要求10所述的热泵空调的控制方法，其特征在于，所述风机对流换热末端组件运行方式还可以为：所述第二电磁阀(14)关闭，冷媒从所述第一换热器(3)经吸气管(12)进入所述第二压缩机(8)，流出所述第二压缩机(8)后的冷媒依次经过所述第三电磁阀(16)、第一电磁阀(13)、所述四通阀(2)、所述风机对流换热末端组件(20)和所述第一膨胀阀(4)后流回所述第一换热器(3)。

12.根据权利要求10所述的热泵空调的控制方法，其特征在于，所述辐射末端组件运行方式还可以为：所述第一电磁阀(13)关闭，冷媒从所述第一换热器(3)经吸气管(12)进入所述第一压缩机(1)，流出所述第一压缩机(1)后的冷媒依次经过所述第三电磁阀(16)、第二电磁阀(14)、所述辐射末端组件(21)和所述第二膨胀阀(6)后流回所述第一换热器(3)。