CN106369862A - 热泵系统及其控制方法、室外机、空调器 - Google Patents

热泵系统及其控制方法、室外机、空调器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及热泵系统、用于该热泵系统的控制方法、室外机及空调器。所述热泵系统设置有除霜模式，所述热泵系统包括室外换热器，所述室外换热器包括第一端口和第二端口，所述第二端口低于所述第一端口设置；当所述热泵系统运行除霜模式时，所述热泵系统的室外换热器为冷凝器，制冷剂由所述第二端口流入所述室外换热器并由所述第一端口流出所述室外换热器。根据本发明，能够提高除霜效果、缩短除霜时间并且实现在低温环境下提高制热量的最终目的。

Description

热泵系统及其控制方法、室外机、空调器
技术领域
本发明涉及温度调节技术领域，具体涉及在除霜方面做出改进的热泵系统和相关联的控制方法、室外机、空调器。
背景技术
通常，当空调器系统在制热模式下运行时，室外换热器的温度低于外界环境温度，并且室外换热器从外界吸热。因此，室外换热器上容易出现凝露水，从而在环境温度较低时易于出现结霜现象。在室外换热器结霜之后，室外换热器的换热面积减少从而对换热效果有较大影响。对于整个室外换热器而言，由于室外换热器翅片上的凝露水在重力作用下往下流动，凝露水聚集在室外换热器的下部，因此室外换热器的下部是最容易结霜的部位。
参照图1(图1为示出根据相关技术的处于除霜模式下的空调器系统的示意图)，在图1所示出的一种根据相关技术的空调器系统1′中，所采用的除霜方式是：使空调器系统1′从制热模式切换至制冷模式，由此使从压缩机排出的高温高压气体(制冷剂)从室外换热器30′的上部进入室外换热器以便进行除霜。以此方式，由于此时室外温度通常较低，换热效果较好，因此高温高压的制冷剂流动到室外换热器的底部时温度已经大幅降低。另外，由于在除霜时毛细管的管径不变或者膨胀阀的开度不够大，因此导致制冷剂滞留在室外换热器的底部从而也致使底部温度较低。出于上述两种原因，室外换热器的底部的结霜比较难以彻底清除，或者除霜时间较长。
因此，在本领域中，存在对这样一种空调器系统的需求，该空调器系统具有提高的除霜效果、缩短的除霜时间以及改进的制热效果。
这里，应当指出的是，本部分中所提供的技术内容旨在有助于本领域技术人员对本发明的理解，而不一定构成现有技术。
发明内容
为了解决或部分地解决相关技术中所存在的上述问题中的至少一个问题，本发明提供一种热泵系统、一种用于该热泵系统的控制方法、室外机及空调器，能够提高除霜效果、缩短除霜时间并且实现在低温环境下提高制热量的最终目的，进而能够增强客户的舒适性。
根据本发明的一个方面，提供一种热泵系统，设置有除霜模式，所述热泵系统包括室外换热器，所述室外换热器包括第一端口和第二端口，所述第二端口低于所述第一端口设置；
当所述热泵系统运行除霜模式时，所述热泵系统的室外换热器为冷凝器，制冷剂由所述第二端口流入所述室外换热器并由所述第一端口流出所述室外换热器。
优选地，所述热泵系统还包括第一换向装置和第二换向装置，当所述热泵系统在运行制冷模式时，通过所述第一换向装置和所述第二换向装置的换向，使得来自所述热泵系统的压缩机的压缩制冷剂能够从所述第一端口流入所述室外换热器；和/或，当所述热泵系统在运行制热模式时，通过所述第二换向装置和所述第一换向装置的换向，使得来自热泵系统的节流装置的制冷剂能够从所述第二端口流入所述室外换热器。
优选地，所述热泵系统还包括切换装置和室内换热器，所述压缩机、切换装置、室外换热器、节流装置以及室内换热器经管线连接，所述管线包括从所述压缩机的出口经所述切换装置延伸至所述第二端口的第一管线、从所述第一端口延伸至所述节流装置的第二管线，所述第一换向装置与所述第一管线相关联且位于压缩机侧，所述第二换向装置与所述第二管线相关联且位于节流装置侧。
优选地，所述第一换向装置包括连接所述第一管线与所述第二管线的位于压缩机侧的第一分支管线和/或，所述第二换向装置包括连接所述第一管线与所述第二管线的位于节流装置侧的第二分支管线。
优选地，所述第一换向装置还包括设置在所述第一管线与所述第一分支管线的连接点处的第一三通阀；或者，还包括分别设置在所述第一管线上和所述第一分支管线上的相应截止阀或可开关的单向阀，和/或，
所述第二换向装置还包括设置在所述第二管线与所述第二分支管线的连接点处的第二三通阀；或者，还包括分别设置在所述第二管线上和所述第二分支管线上的相应截止阀或可开关的单向阀。
优选地，所述截止阀是电子阀。
优选地，所述热泵系统还包括压缩机、节流装置、切换装置和室内换热器，所述压缩机、切换装置、室外换热器、节流装置以及室内换热器经管线连接，所述管线包括从所述压缩机的出口延伸至所述第二端口的第一管线以及从所述第一端口延伸至所述节流装置的第二管线，当所述热泵系统在运行制冷模式时，来自所述压缩机的压缩制冷剂从所述第二端口流入所述室外换热器并且从所述第一端口流出所述室外换热器。
优选地，所述切换装置是四通阀。
优选地，所述节流装置是毛细管或膨胀阀。
优选地，所述室外换热器包括沿竖向方向布置的多个换热单元，所述多个换热单元中的每个换热单元具有相应的单元第一端口和单元第二端口，所述单元第一端口连接至相应的歧管而构成所述第一端口，所述单元第二端口连接至相应的歧管而构成所述第二端口。
根据本发明的另一方面，提供一种用于如上所述的热泵系统的除霜控制方法，包括：所述热泵系统在制热模式下运行期间，当需要对所述室外换热器进行除霜时，所述热泵系统从所述制热模式切换至所述除霜模式，
在所述除霜模式下，所述热泵系统的室外换热器为冷凝器，使制冷剂从所述第二端口流入所述室外换热器并且从所述第一端口流出所述室外换热器。
根据本发明的再一方面，提供一热泵系统的室外机，所述热泵系统设置有制冷模式和/或除霜模式，室外机包括换热器，在制冷模式和/或除霜模式下，换热器的制冷剂入口低于制冷剂出口设置。
根据本发明的还一方面，提供一种空调器，所述空调器采用如上所述的热泵系统。
根据本发明，由于在除霜模式下将从压缩机排出的高温高压制冷剂在室外换热器(此时对应于冷凝器)的进口位置调整至室外换热器的壳体的下部，因此允许制冷剂在室外换热器的壳体内逐渐地向上而从室外换热器的壳体的上部流出而提高高温高压制冷剂的利用率。亦即，制冷剂在室外换热器中冷凝而释放热量并且首先对室外换热器的底部的结霜进行除霜处理，然后再向上流动至室外换热器的第一端口，这样，高温高压制冷剂首先经过结霜严重的底部区域，降温后的制冷剂再经过未结霜或结霜不严重的顶部区域。因此，能够提高除霜效果、缩短除霜时间并且实现在低温环境下提高制热量的最终目的，进而能够增强客户的舒适性。
附图说明
通过以下参照附图对本发明的详细描述，本发明的上述以及其它的目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1为示出根据相关技术的处于除霜模式下的空调器系统的示意图；
图2为示出根据本发明示例性实施方式的处于除霜模式下的热泵系统的示意图；
图3为示出根据本发明示例性实施方式的处于常规制冷模式下的热泵系统的示意图；以及
图4为示出根据本发明的变型例的处于除霜模式下的热泵系统的示意图。
附图标记说明：
1－热泵系统；10－压缩机；12－出口；20－切换装置；30－室外换热器；32－第一端口；34－第二端口；40－节流装置；50－室内换热器；80a－第一换向装置；82a－第一三通阀；84a－第一分支管线；80b－第二换向装置；82b－第二三通阀；84b－第二分支管线；90－管线；92a－第一管线；92b－第二管线；1′－空调器系统；30′－室外换热器。
具体实施方式
下面参照附图、借助示例性实施方式对本发明进行详细描述。对本发明的以下详细描述仅仅是出于说明目的，而绝不是对本发明及其应用或用途的限制。
参照图2(图2为示出根据本发明示例性实施方式的处于除霜模式下的热泵系统的示意图)，根据本发明示例性实施方式的热泵系统1包括通过管线90连接的压缩机10、切换装置20、室外换热器30、节流装置40以及室内换热器50。在一些示例中，切换装置20可以是四通阀，而节流装置40可以是毛细管或膨胀阀(例如电子膨胀阀或热力膨胀阀)。然而，应当理解，切换装置20和节流装置40也可以实施为其它合适的部件。
热泵系统1可以构造成：通过切换装置20的切换而使热泵系统1能够在制热模式与用于对室外换热器30进行除霜的除霜模式之间切换，当运行除霜模式时，室外换热器30为冷凝器，以及通过切换装置20的切换而使热泵系统1能够在制热模式与用于进行正常制冷的制冷模式之间切换。
室外换热器30可以具有位于室外换热器30的上部的第一端口32以及位于室外换热器30的下部的第二端口34。在图示的示例中，室外换热器30示出为具有单个制冷剂回路的换热器，并且单个第一端口32设置在室外换热器30的壳体的侧壁的上部而单个第二端口34设置在室外换热器30的壳体的同一侧壁的下部。由此，制冷剂可以从第二端口34流入室外换热器30并且逐渐地向上而从第一端口32流出室外换热器30，也可以从第一端口32流入室外换热器30并且逐渐地向下而从第二端口34流出室外换热器30。
然而，应当理解，室外换热器30(尤其是其端口)的结构不限于此，而是可以采用其它合适的结构，只要当制冷剂从第二端口流入室外换热器30时允许制冷剂在室外换热器30的壳体内逐渐地向上流动而流出室外换热器30即可。例如，第一端口32可以设置在室外换热器30的壳体的顶壁，而第二端口34可以设置在室外换热器30的壳体的底壁。
另外，在未图示的替代性示例中，室外换热器30可以是具有多个平行制冷剂回路的所谓的多单元式换热器。多单元式换热器包括沿竖向方向布置的多个换热单元，多个换热单元中的每个换热单元具有各自的制冷剂回路并且具有各自的单元第一端口和单元第二端口。各个单元第一端口连接至相应的歧管而构成第一端口32，而单元第二端口连接至相应的歧管而构成第二端口34。在该多单元式换热器的每个换热单元中，当制冷剂从单元第二端口流入该换热单元时，制冷剂可以在该换热单元的壳体内逐渐地向上流动而流出该换热单元。
在如图2所示的示例性实施方式中，管线90包括从压缩机10的出口12经切换装置20延伸至第二端口34的第一管线92a、从第一端口32延伸至节流装置40的第二管线92b，第一换向装置80a与第一管线92a相关联并位于压缩机侧，第二换向装置80b与第二管线92b相关联并位于节流装置侧。
第一换向装置80a可以包括连接第一管线92a与第二管线92b的位于压缩机侧的第一分支管线84a，而第二换向装置80b可以包括连接第一管线92a与第二管线92b的位于节流装置侧的第二分支管线84b。与第二分支管线84b与第一管线92a的连接点相比，第一分支管线84a与第一管线92a的连接点更加靠近压缩机10即更加远离第二端口34。与第二分支管线84b与第二管线92b的连接点相比，第一分支管线84a与第二管线92b的连接点更加远离节流装置40即更加靠近第一端口32。这样的设置方式能够方便地实现热泵系统处于除霜模式时，制冷剂能够由室外换热器30的下侧流入室外换热器而从室外换热器30的上侧流出。
另外，第一换向装置80a还可以包括设置在第一管线92a与第一分支管线84a的连接点处的第一三通阀82a，而第二换向装置80b还可以包括设置在第二管线92b与第二分支管线84b的连接点处的第二三通阀82b。
然而，在未示出的替代性示例中，替代第一三通阀82a，第一换向装置80a可以包括分别设置在第一管线92a上和第一分支管线84a上的相应截止阀(例如，电子阀并且优选为电磁阀)或者可开关的单向阀，并且，替代第二三通阀82b，第二换向装置80b可以包括分别设置在第二管线92b上和第二分支管线84b上的相应截止阀(例如，电子阀并且优选为电磁阀，可实现快速响应)或者可开关的单向阀。例如，与第一管线92a和第一分支管线84a相关联的截止阀可以设置在相对于第一管线92a与第一分支管线84a的连接点的更加靠近室外换热器30的位置处，而与第二管线92b和第二分支管线84b相关联的截止阀可以设置在相对于第二管线92b与第二分支管线84b的连接点的更加靠近室外换热器30的位置处。
由此，当热泵系统1在除霜模式下运行时，通过第一换向装置80a和第二换向装置80b的换向(即，使第一三通阀82a和第二三通阀82b换向成处于如图2所示的位置)，确保来自压缩机10的压缩制冷剂能够从第二端口34流入室外换热器30而从第一端口32流出室外换热器30。
以此方式，由于在除霜模式下将从压缩机排出的高温高压制冷剂在室外换热器(此时对应于冷凝器)的进口位置调整至室外换热器的壳体的下部，因此允许制冷剂在室外换热器的壳体内逐渐地向上而从室外换热器的壳体的上部流出而提高高温高压制冷剂的利用率。亦即，制冷剂在室外换热器中冷凝而释放热量并且首先对室外换热器的底部的结霜进行除霜处理，然后再向上流动至室外换热器的第一端口，这样，高温高压制冷剂首先经过结霜严重的底部区域，降温后的制冷剂再经过未结霜或结霜不严重的顶部区域。因此，能够提高除霜效果、缩短除霜时间并且实现在低温环境下提高制热量的最终目的，进而能够增强客户的舒适性。
另一方面，通过第一换向装置80a和第二换向装置80b的换向，当热泵系统1在制冷模式下运行时，来自压缩机10的压缩制冷剂能够从第一端口32流入室外换热器30(参照图3——图3为示出根据本发明示例性实施方式的处于常规制冷模式下的热泵系统的示意图)，由于在制冷模式下，室外换热器30内的制冷剂由气态变为液态，且由于重力作用，将制冷剂设置为上进下出的形式更有利于制冷剂的流动。而对应地，当热泵系统1在制热模式下运行时，来自节流装置40的制冷剂能够从第二端口34流入室外换热器30，由于在制热模式下，室外换热器30内的制冷剂由液态变为气态，因此，在制热模式下将制冷剂设置为下进上出的形式更有利于冷媒的流动。
以此方式，在确保在除霜期间提高除霜效果的同时，能够确保在常规制冷期间保持制冷剂从第一端口32流入室外换热器30从而保持热泵系统1在常规制冷期间的预期制冷效果。
下面参照图4(图4为示出根据本发明的变型例的处于除霜模式下的热泵系统的示意图)，在该变型例中，与如图2所示的示例性实施方式相比，省略第一换向装置80a和第二换向装置80b。亦即，压缩机10的出口12与第二端口34仅经由第一管线92a连接，而第一端口32与节流装置40之间仅经由第二管线92b连接。由此，当热泵系统1在除霜模式下运行时，也确保来自压缩机10的压缩制冷剂从第二端口34流入室外换热器30并且从第一端口32流出室外换热器30，而当热泵系统1在常规制冷模式下运行时，来自压缩机10的压缩制冷剂也从第二端口34流入室外换热器30并且从第一端口32流出室外换热器30。根据该变型例的热泵系统1，也能够实现基本相同的除霜效果。而且，由于省略了第一换向装置80a和第二换向装置80b，因此使热泵系统1的结构更加简单。
根据本发明，对应地，还提供一种用于如上所述的热泵系统1的除霜控制方法。该除霜控制方法可以包括如下步骤：在热泵系统1在制热模式下运行期间，当需要对室外换热器30进行除霜时，通过切换装置20的切换而使热泵系统1从制热模式切换至除霜模式，进行制冷；在除霜模式下，使来自压缩机10的压缩制冷剂从第二端口34流入室外换热器30并且从第一端口32流出室外换热器30。
本发明提供的热泵系统可广泛应用于各种需要调节温度的系统中，例如热水器系统、空调系统等。
本发明还提供了一种热泵系统的室外机，所述热泵系统设置有制冷模式或除霜模式，所述室外机包括换热器，在制冷模式或除霜模式下，所述换热器的制冷剂入口低于制冷剂出口设置，因此，当其所在的热泵系统进行除霜时，制冷剂可实现低入高出，高温高压制冷剂首先经过结霜严重的底部区域，降温后的制冷剂再经过未结霜或结霜不严重的顶部区域。因此，能够提高除霜效果、缩短除霜时间并且实现在低温环境下提高制热量的最终目的，进而能够增强客户的舒适性。
本发明还提供了一种空调器，采用上述的热泵系统，除霜效果好。
还应当说明的是，在本申请文件中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将某个实体或操作与另一实体或操作区分开，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。另外，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：显然，上述实施方式/示例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式/示例的限制。对于本领域技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式/示例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (13)

1.一种热泵系统，其特征在于，设置有除霜模式，所述热泵系统包括室外换热器(30)，所述室外换热器(30)包括第一端口(32)和第二端口(34)，所述第二端口(34)低于所述第一端口(32)设置；
当所述热泵系统运行除霜模式时，所述热泵系统的室外换热器(30)为冷凝器，制冷剂由所述第二端口(34)流入所述室外换热器(30)并由所述第一端口(32)流出所述室外换热器(30)。
2.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述热泵系统还包括第一换向装置(80a)和第二换向装置(80b)，当所述热泵系统在运行制冷模式时，通过所述第一换向装置(80a)和所述第二换向装置(80b)的换向，使得来自所述热泵系统的压缩机(10)的压缩制冷剂能够从所述第一端口(32)流入所述室外换热器(30)；和/或，当所述热泵系统在运行制热模式时，通过所述第二换向装置(80b)和所述第一换向装置(80a)的换向，使得来自热泵系统的节流装置(40)的制冷剂能够从所述第二端口(34)流入所述室外换热器(30)。
3.根据权利要求2所述的热泵系统，其特征在于，所述热泵系统还包括切换装置(20)和室内换热器(50)，所述压缩机(10)、切换装置(20)、室外换热器(30)、节流装置(40)以及室内换热器(50)经管线(90)连接，所述管线(90)包括从所述压缩机(10)的出口(12)经所述切换装置(20)延伸至所述第二端口(34)的第一管线(92a)、从所述第一端口(32)延伸至所述节流装置(40)的第二管线(92b)，所述第一换向装置(80a)与所述第一管线相关联并位于压缩机侧，所述第二换向装置(80b)与所述第二管线相关联并位于节流装置侧。
4.根据权利要求3所述的热泵系统，其特征在于，
所述第一换向装置(80a)包括连接所述第一管线(92a)与所述第二管线(92b)的位于压缩机侧的第一分支管线(84a)，和/或，
所述第二换向装置(80b)包括连接所述第一管线(92a)与所述第二管线(92b)的位于节流装置侧的第二分支管线(84b)。
5.根据权利要求4所述的热泵系统，其特征在于，
所述第一换向装置(80a)还包括设置在所述第一管线(92a)与所述第一分支管线(84a)的连接点处的第一三通阀(82a)；或者，还包括分别设置在所述第一管线上和所述第一分支管线上的相应截止阀或可开关的单向阀，和/或，
所述第二换向装置(80b)还包括设置在所述第二管线(92b)与所述第二分支管线(84b)的连接点处的第二三通阀(82b)；或者，还包括分别设置在所述第二管线上和所述第二分支管线上的相应截止阀或可开关的单向阀。
6.根据权利要求5所述的热泵系统，其特征在于，所述截止阀是电子阀。
7.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，
所述热泵系统还包括压缩机(10)、节流装置(40)、切换装置(20)和室内换热器(50)，所述压缩机(10)、切换装置(20)、室外换热器(30)、节流装置(40)以及室内换热器(50)经管线(90)连接，所述管线(90)包括从所述压缩机(10)的出口(12)延伸至所述第二端口(34)的第一管线(92a)以及从所述第一端口(32)延伸至所述节流装置(40)的第二管线(92b)，当所述热泵系统在运行制冷模式时，来自所述压缩机的压缩制冷剂从所述第二端口流入所述室外换热器并且从所述第一端口流出所述室外换热器。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的热泵系统，其特征在于，所述切换装置(20)是四通阀。
9.根据权利要求3至7中任一项所述的热泵系统，其特征在于，所述节流装置(40)是毛细管或膨胀阀。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的热泵系统，其特征在于，所述室外换热器(30)包括沿竖向方向布置的多个换热单元，所述多个换热单元中的每个换热单元具有相应的单元第一端口和单元第二端口，所述单元第一端口连接至相应的歧管而构成所述第一端口，所述单元第二端口连接至相应的歧管而构成所述第二端口。
11.一种用于如权利要求1至10中任一项所述的热泵系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
所述热泵系统在制热模式下运行期间，当需要对所述室外换热器(30)进行除霜时，所述热泵系统从所述制热模式切换至所述除霜模式，
在所述除霜模式下，所述热泵系统的室外换热器(30)为冷凝器，使制冷剂从所述第二端口(34)流入所述室外换热器并且从所述第一端口(32)流出所述室外换热器。
12.一种热泵系统的室外机，其特征在于，所述热泵系统设置有制冷模式和/或除霜模式，所述室外机包括换热器，在制冷模式和/或除霜模式下，所述换热器的制冷剂入口低于制冷剂出口设置。
13.一种空调器，其特征在于，所述空调器采用如权利要求1至10任一项所述的热泵系统。
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