CN107270579A - 热泵机组及其多功能模式控制方法 - Google Patents

热泵机组及其多功能模式控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种热泵机组，其包括：热泵系统，其包括压缩机、制冷换热器、制热换热器、第一换热器、流路切换阀以及节流元件；上述换热器任意两者之间的流路上均设有节流元件；还包括模式切换流路，其中设有第一流路、第二流路和第三流路，并且各个流路均受控地导通或者断开以实现不同功能模式；其中，在制冷模式下，制冷剂从压缩机的出气口经由流路切换阀、第一换热器、第一流路、制冷换热器流到压缩机的吸气口；在制热模式下，制冷剂从压缩机的出气口经由流路切换阀、制热换热器、第二流路、第一换热器、流路切换阀到压缩机的吸气口；在同时制冷及制热模式下，制冷剂从压缩机的出气口经由流路切换阀、制热换热器、模式切换流路的第三流路、制冷换热器到压缩机的吸气口；以及与制冷换热器热交换的制冷水系统；和与制热换热器热交换的制热水系统。

Description

热泵机组及其多功能模式控制方法
技术领域
本发明涉及一种热泵机组及其多功能模式控制方法，特别地，涉及一种兼具制冷、供暖、供卫生热水及同时制冷与供暖/供卫生热水等多种功能模式的热泵机组及其多功能模式控制方法。
背景技术
采用四管制设计的热泵机组通常应用于医院、酒店等地。其中，两根管路应用于供暖或提供卫生热水，而另两根管路可应用于制冷。此种热泵机组能够在全年状态下同时为不同的用户末端提供制热及制冷功能，从而提供相对更好的用户体验。同时，此种热泵机组也会导致更为复杂的水系统控制方案，并占用巨大的设备安置空间。这除去带来较高的零部件花费成本外，还增加了管路布置的复杂度和人工成本；并且系统越复杂，其检修和维护也越专业和困难，非常不便于用户使用。
发明内容
本发明目的在于提供一种能够兼具制冷、供暖、供卫生热水及同时制冷与供暖/供卫生热水等多种功能模式的热泵机组。
本发明目的还在于提供一种应用于前述热泵机组的多功能模式控制方法。
根据本发明的一个方面，提供一种热泵机组，其包括：热泵系统，其包括压缩机、制冷换热器、制热换热器、第一换热器、能够切换制冷剂流向的流路切换阀以及节流元件；所述制冷换热器、制热换热器、第一换热器任意两者之间的流路上均设有节流元件；还包括：模式切换流路，所述模式切换流路中设有第一流路、第二流路和第三流路，并且各个流路均受控地导通或者断开以实现不同的功能模式；其中，在单独制冷模式下，制冷剂循环流向为从所述压缩机的出气口经由所述流路切换阀、第一换热器、模式切换流路的第一流路、制冷换热器到所述压缩机的吸气口；和/或在单独制热模式下，制冷剂循环流向为从所述压缩机的出气口经由所述流路切换阀、制热换热器、模式切换流路的第二流路、第一换热器、流路切换阀到所述压缩机的吸气口；和/或在同时制冷及制热模式下，制冷剂循环流向为从所述压缩机的出气口经由所述流路切换阀、制热换热器、模式切换流路的第三流路、制冷换热器到所述压缩机的吸气口；以及与所述制冷换热器热交换的制冷水系统；和与所述制热换热器热交换的制热水系统。
根据本发明的另一个方面，还提供一种热泵机组的多功能模式控制方法，其中：所述热泵机组包括压缩机、制冷换热器、制热换热器、第一换热器、能够切换制冷剂流向的流路切换阀以及节流元件；所述制冷换热器、制热换热器、第一换热器任意两者之间的流路上均设有节流元件；以及制冷水系统和制热水系统；还包括：模式切换流路，所述模式切换流路中设有第一流路、第二流路和第三流路；其中，在运行单独制冷模式时，导通模式切换流路的第一流路，断开模式切换流路的第二流路及第三流路；制冷剂循环流向为从所述压缩机的出气口经由所述流路切换阀、第一换热器、模式切换流路的第一流路、制冷换热器到所述压缩机的吸气口；此时，所述制冷水系统与所述制冷换热器进行热交换；和/或在运行单独制热模式时，导通模式切换流路的第二流路，断开模式切换流路的第一流路及第三流路；制冷剂循环流向为从所述压缩机的出气口经由所述流路切换阀、制热换热器、模式切换流路的第二流路、第一换热器、流路切换阀到所述压缩机的吸气口；此时，所述制热水系统与所述制热换热器进行热交换；和/或在运行同时制冷及制热模式时，导通模式切换流路的第三流路，断开模式切换流路的第一流路及第二流路；制冷剂循环流向为从所述压缩机的出气口经由所述流路切换阀、制热换热器、模式切换流路的第三流路、制冷换热器到所述压缩机的吸气口；此时，所述制冷水系统及所述制热水系统分别与所述制冷换热器及所述制热换热器进行热交换。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的热泵机组的示意图。
具体实施方式
如附图1所示，根据本发明的一个实施例，示出一种热泵机组，其包括：热泵系统100；制冷水系统200以及制热水系统300。其中，热泵系统100为制冷剂工作循环的系统，制冷剂经由压缩机压缩后在不同的换热器处释放热量或吸收热量。而制冷水系统200及制热水系统300为水工作循环的系统，制冷水系统200及制热水系统300中的水通过与热泵系统100中各换热器进行热交换，从而释放热量或获取热量，进而产生冷水或热水，以便提供进一步的制冷、供暖或供卫生热水的功能。
具体而言，热泵系统100包括压缩机110、制冷换热器130、制热换热器140、第一换热器150、流路切换阀120以及节流元件160；且将节流元件160布置成使得其存在于制冷换热器130、制热换热器140、第一换热器150任意两者之间的流路上。为实现该目的，可以设置若干节流元件160，使其分别置于两个换热器之间的流路中；也可仅设置一个节流元件160，通过流路的设计来确保该一个节流元件160处于任意两个换热器之间的流路上。或者使用上述布置的组合。
此外，该套热泵系统还应包括模式切换流路，模式切换流路中分别设置第一流路、第二流路和第三流路，各个流路可完全独立或具有部分重合的公共流路。且各个流路均受控地导通或者断开以实现不同的功能模式。作为示例，在单独制冷模式下，制冷剂循环流向为从压缩机110的出气口经由流路切换阀120、第一换热器150、模式切换流路的第一流路、制冷换热器130到压缩机110的吸气口；和/或在单独制热模式下，制冷剂循环流向为从压缩机110的出气口经由流路切换阀120、制热换热器140、模式切换流路的第二流路、第一换热器150、流路切换阀120到压缩机110的吸气口；和/或在同时制冷及制热模式下，制冷剂循环流向为从压缩机110的出气口经由流路切换阀120、制热换热器140、模式切换流路的第三流路、制冷换热器130到压缩机110的吸气口。
此外，制冷水系统200通过制冷换热器130来实现与热泵系统100进行热交换，并将冷量输送至用户末端；而制热水系统300通过制热换热器140来实现与热泵系统100进行热交换，并将热量输送至用户末端。
基于上述热泵机组，可分别实现制冷、制热及同时制冷与制热等多种模式；考虑到制热可能包括供暖及供卫生热水两种子模式。因此，上述热泵系统在只有一套系统且只有一个流路切换阀的情形下可以分别完成五种功能模式。其大大降低零部件成本并简化了水回路控制的复杂程度。相比于现存的使用两套系统的四管制机组，其可以带来高达20%的运行成本上的降低。
在上述模式切换流路的概念下，根据本领域技术人员的理解，可以得出多种具体的流路及元件连接方式，本文在此结合图1具体描述其中一种实施方式。例如，第一流路从上游至下游可包括顺次连接的导通的第一单向阀181、节流元件160、第一电磁阀171、导通的第二单向阀182；和/或第二流路从上游至下游可包括顺次连接的导通的第三单向阀183、节流元件160、第二电磁阀172、导通的第四单向阀184；和/或第三流路从上游至下游可包括顺次连接的导通的第三单向阀183、节流元件160、第一电磁阀171、导通的第二单向阀182。在此种实施方式中，在单独制冷模式下，制冷剂循环流向为从压缩机110的出气口经由流路切换阀120、第一换热器150、第一单向阀181、节流元件160、第一电磁阀171、第二单向阀182、制冷换热器130到压缩机110的吸气口；和/或在单独制热模式下，制冷剂循环流向为从压缩机110的出气口经由流路切换阀120、制热换热器140、第三单向阀183、节流元件160、第二电磁阀172、第四单向阀184、第一换热器150、流路切换阀120到压缩机110的吸气口；和/或在同时制冷及制热模式下，制冷剂循环流向为从压缩机110的出气口经由流路切换阀120、制热换热器140、第三单向阀183、节流元件160、第一电磁阀171、第二单向阀182、制冷换热器130到压缩机110的吸气口。
可选地，为进一步完善该热泵机组的功能，还可设置化霜支路，其连接节流元件160的出口及制热换热器140的出口之间的流路；化霜支路受控地开通或者关闭来启停化霜功能。例如，在图1所示的实施例中，化霜支路上设置第三电磁阀173及第五单向阀185，且第五单向阀185布置在第三电磁阀173的下游，其中第五单向阀185沿节流元件160至制热换热器140的流向导通。当运行化霜模式时，则通过导通第三电磁阀173来导通化霜支路，以实现对第一换热器150的化霜。
具体而言，为提供是否运行化霜模式的判定条件，还应在压缩机110的吸气口设置吸气压力传感器且/或在第一换热器150处设置第一温度传感器。通过检测吸气压力值和/或第一换热器处的温度来做出是否进入化霜模式的判断。例如，当吸气压力值较低时，则说明第一换热器可能存在结霜状况，需要启动化霜模式。再如，当第一换热器处的温度与环境温度的差值较小时，也说明第一换热器可能存在结霜状况，需要启动化霜模式。
可选地，作为完善该热泵机组的功能的另一种实施方式，还可设置热气旁通支路以及在流路切换阀120与制冷换热器130的第二端之间设置第四电磁阀174；热气旁通支路包括连接压缩机110的出气口及制冷换热器130的第二端的第一支路区段，以及连接制冷换热器130的第一端及节流元件160的进口的第二支路区段；热气旁通支路连同第四电磁阀174受控地导通或者断开来启停热气旁通功能。例如，在图1所示的实施例中，第一支路区段上设置第五电磁阀175，和/或第二支路区段上设置第六单向阀186。当运行热气旁通模式时，则通过导通第五电磁阀175来导通热气旁通支路，并断开第四电磁阀174及第一电磁阀171来堵住制冷换热器130的两端，使得高温气态制冷剂经由压缩机110直接流入制冷换热器130，来将积存在其中的液态制冷剂从第二支路区段排出，既避免其积存在制冷换热器130内而结冻，又确保了足够的制冷剂能够参加工作循环。
具体而言，为提供是否运行热气旁通模式的判定条件，还应在制冷换热器130内设置第一压力传感器且/或在制冷换热器130内设置液位传感器。通过检测制冷换热器130内的压力值和/或制冷换热器130内的液位来做出是否进入热气旁通模式的判断。例如，当制冷换热器130内的压力值较低时，则说明制冷换热器可能已开始积存液态制冷剂，需要启动热气旁通模式。再如，当制冷换热器130内已存在一定液位时，也说明制冷换热器130可能已开始积存液态制冷剂，需要启动热气旁通模式。
此外，为进一步改善本实施例的热泵机组，还可对其流路做出改进或对其零部件进行合理的选型。如下将结合图1描述部分具体实施方式。
可选地，第一流路和/或第二流路和/或第三流路具有公共流路，节流元件160设置在公共流路上。此种设计使得在各种模式下均可共用同一个节流元件，在保持节流效果的同时，还降低了零部件成本。在此，作为一种可选的实施例，节流元件160可以是电子膨胀阀或其它节流膨胀机构。其中，作为一种较优方案，电子膨胀阀能够受控而调节，从而在不同功能模式下或者不同的制冷剂流量下提供不同程度的节流，进而更好地适应实际工况。
可选地，该系统还包括干燥过滤器192，干燥过滤器192设置在公共流路上，并位于节流元件160的上游，从而为进入节流元件160的制冷剂提供干燥及过滤效果，防止节流元件160堵塞。
可选地，该系统还包括储液器191，储液器191设置在制热换热器140的下游与第三单向阀183之间。当在运行不同的功能模式而需要不同的制冷剂量时，多余的制冷剂可以储存在该储液器191中。
可选地，该系统还包括气液分离器193，其设置在压缩机110的吸气口上游，以便分离流入压缩机110的制冷剂流中的液态制冷剂，从而避免压缩机液击等问题。
此外，对于其零部件的选型或设计也结合图1提供如下具体实施方式以供参考。
例如，流路切换阀120可以是四通阀，也可以是其他能够切换制冷剂流向的阀。进一步地，其应当具有第一切换位置及第二切换位置；以便实现至少两种流动方向的切换。其中，在第一切换位置，压缩机110的出气口经由流路切换阀120连接至制热换热器140；和/或在第二切换位置，压缩机110的出气口经由流路切换阀120连接至第一换热器150。
另外，上文中多处提及了在某一流路中共同设置电磁阀与单向阀，这主要时由于常规的电磁阀一般难以具备反向关死的效果，因此，为确保在电磁阀关闭时该条流路能够完全断开，还应相应地配备一个反向截止的单向阀。据此可知，在此采用其他形式的能够完全控制流路通断的阀门也可行。也即，可应用能够双向关死的第一阀门、第二阀门及第三阀门来分别替代上述电磁阀加单向阀的组合。例如，作为一种备选的实施方式，可采用电动球阀来替换电磁阀及单向阀的组合。
更具体而言地，在上文所述的实施例中，可设计成使得：第一流路包括顺次连接的第一单向阀181、节流元件160、第一电动球阀；和/或第二流路包括顺次连接的第三单向阀183、节流元件160、第二电动球阀；和/或第三流路包括顺次连接的第三单向阀183、节流元件160、第一电动球阀。再如，在上文所述的实施例中，可设计成使得：化霜支路上设置第三电动球阀。
可选地，第一换热器150可采用水-制冷剂换热器或空气-制冷剂换热器。而当其为空气-制冷剂换热器时，其可包括呈V形的换热盘管，以便具有更好的换热效率。也仅当其为空气-制冷剂换热器形式时，才会存在化霜的需要。
可选地，压缩机110也可为涡旋压缩机110或螺杆压缩机110。
如下将结合图1来进一步描述该套热泵机组的水系统。
本实施例中的水系统包括制冷水系统200及制热水系统300。其中，制冷水系统200包括连接制冷末端240及制冷换热器130之间的第一水回路。第一水回路包括第一进水管路210、第一回水管路220以及驱动水在其中循环的第一水泵230。
另外，制热水系统300包括连接制热末端340及制热换热器140之间的第二水回路；第二水回路包括第二进水管路310、第二回水管路320以及驱动水在水回路中循环的第二水泵330。在本实施例中，出于酒店、医院或其他应用场所的需要，要求制热末端340能够提供暖气或者提供卫生热水。因此，制热末端340应包括供暖末端和/或卫生热水末端。
如上结合图1所示详细描述了热泵机组的一个实施例。在此将进一步结合该热泵机组来描述适用于其的多功能模式控制方法。
其中，对于最基础的热泵机组，也即，该热泵机组包括压缩机110、制冷换热器130、制热换热器140、第一换热器150、能够切换制冷剂流向的流路切换阀120以及节流元件160；制冷换热器130、制热换热器140、第一换热器150任意两者之间的流路上均设有节流元件160；以及制冷水系统和制热水系统；还包括：模式切换流路，模式切换流路中设有第一流路、第二流路和第三流路。此时，在运行单独制冷模式时，导通模式切换流路的第一流路，断开模式切换流路的第二流路及第三流路；制冷剂循环流向为从压缩机110的出气口经由流路切换阀120、第一换热器150、模式切换流路的第一流路、制冷换热器130到压缩机110的吸气口；此时，制冷水系统与制冷换热器130进行热交换；和/或在运行单独制热模式时，导通模式切换流路的第二流路，断开模式切换流路的第一流路及第三流路；制冷剂循环流向为从压缩机110的出气口经由流路切换阀120、制热换热器140、模式切换流路的第二流路、第一换热器150、流路切换阀120到压缩机110的吸气口；此时，制热水系统与制热换热器140进行热交换；和/或在运行同时制冷及制热模式时，导通模式切换流路的第三流路，断开模式切换流路的第一流路及第二流路；制冷剂循环流向为从压缩机110的出气口经由流路切换阀120、制热换热器140、模式切换流路的第三流路、制冷换热器130到压缩机110的吸气口；此时，制冷水系统及制热水系统分别与制冷换热器130及制热换热器140进行热交换。
更具体地，当制热水系统还进一步包括供暖末端和/或卫生热水末端时，单独制热模式将细分为供暖模式和/或卫生热水模式。在运行供暖模式时，供暖末端与制热换热器140进行热交换；和/或在运行卫生热水模式时，卫生热水末端与制热换热器140进行热交换。作为备选，
当制热水系统还进一步包括供暖末端和/或卫生热水末端时，同时制冷及制热模式还包括同时制冷及供暖模式和/或同时制冷及卫生热水模式。在运行同时制冷及供暖模式时，供暖末端与制热换热器140进行热交换；和/或在运行同时制冷及卫生热水模式时，卫生热水末端与制热换热器140进行热交换。在此种情形下，将能够分别或同时为用户末端提供暖气或卫生热水。
具体到在模式切换流路中设置第一电磁阀171和第二电磁阀172的情形下，本文详细给出了一种导通各流路的控制方法。当导通第一电磁阀171，断开第二电磁阀172，并且将流路切换阀120切换至第二切换位置时，则导通模式切换流路的第一流路，断开模式切换流路的第二流路及第三流路；和/或当导通第二电磁阀172，断开第一电磁阀171，并且将流路切换阀120切换至第一切换位置时，则导通模式切换流路的第二流路，断开模式切换流路的第一流路及第三流路；和/或当导通第一电磁阀171，断开第二电磁阀172，并且将流路切换阀120切换至第一切换位置时；则导通模式切换流路的第三流路，断开模式切换流路的第一流路及第二流路。
可选地，作为改善热泵机组的化霜功能，该热泵机组还包括连接节流元件160的出口及制热换热器140的出口之间的化霜支路。在此种实施方式下，当启动化霜模式时，导通化霜支路，制冷剂循环流向为从压缩机110的出气口经由流路切换阀120、第一换热器150、节流元件160、化霜支路、制热换热器140、流路切换阀120到压缩机110的吸气口；此时，高温气态制冷剂流至第一换热器150对其进行化霜。
具体而言，本文详细给出了一种运行化霜模式的控制方法：当启动化霜模式时，导通第三电磁阀173，断开第一电磁阀171及第二电磁阀172，并且将流路切换阀120切换至第二切换位置。
为明确是否运行或何时运行化霜模式，本实施例给出了导通化霜支路的若干判定条件。作为一种实施方式，该热泵机组包括设置在压缩机110吸气口的吸气压力传感器；当吸气压力小于第一压力阈值时，第一换热器150极可能存在结霜现象，需此时启动化霜模式。作为另一种实施方式，该热泵机组包括设置在第一换热器150处的第一温度传感器；当第一温度与环境温度之间的差值小于第一温度阈值时，第一换热器150极可能存在结霜现象，需启动化霜模式。
可选地，为避免制冷换热器130在制热模式运行时发生冰冻风险并且避免模式切换过程中制冷剂不平衡的风险，该热泵机组还包括设置在流路切换阀120与制冷换热器130的第二端之间的第四电磁阀174；以及热气旁通支路；热气旁通支路包括连接压缩机110的出气口及制冷换热器130的第二端的第一支路区段，以及连接制冷换热器130的第一端及节流元件160的进口的第二支路区段。在此种实施方式下，当启动热气旁通模式时，导通热气旁通支路，制冷剂循环流向为从压缩机110的出气口经由第一支路区段、制冷换热器130、第二支路区段、节流元件160、第一换热器150、流路切换阀120到压缩机110的吸气口；此时，高温气态制冷剂流至制冷换热器130，并将其中的液态制冷剂压出。
具体而言，当该热泵机组包括设置在第一支路区段上的第五电磁阀175，和/或设置在第二支路区段上的第六单向阀186时，本文详细给出了一种启动热气旁通模式的控制方法：当启动热气旁通模式时，导通第五电磁阀175及第二电磁阀172，断开第一电磁阀171及第四电磁阀174，并且将流路切换阀切换至第二切换位置。
为明确是否运行或何时运行热气旁通模式，本实施例给出了导通热气旁通支路的若干判定条件。作为一种实施方式，该热泵机组包括设置在制冷换热器130内的第一压力传感器；当制冷换热器130内的压力小于第二压力阈值时，制冷换热器130极可能已开始积存液态制冷剂，此时启动热气旁通模式。具体而言，在本实施方式中，若当制冷换热器130内制冷剂的饱和温度低于水（或其它与制冷剂进行热交换的载冷剂）的冰点温度，此时制冷换热器有冰冻的风险，故而存在热气旁通需求。作为另一种实施方式，该热泵机组包括设置在制冷换热器130内的液位传感器；当制冷换热器130内的液位大于第一液位阈值时，制冷换热器130极可能已开始积存液态制冷剂，此时启动热气旁通模式。
通过上文对本发明的热泵机组及其控制方法的实施例进行了详细描述后，如下将结合图1全面整体地产生本发明的热泵机组的工作过程。
当运行单独制冷模式时，将流路切换阀120切换至第二位置，导通第一电磁阀171及第四电磁阀174；断开第二电磁阀172、第三电磁阀173及第五电磁阀175；此时，制冷剂循环流向为从压缩机110的出气口经由流路切换阀120、第一换热器150、第一单向阀181、干燥过滤器192、节流元件160、第一电磁阀171、第二单向阀182、制冷换热器130、第四电磁阀174、气液分离器193到压缩机110的吸气口。其中，制冷剂在第一换热器150处放热，在制冷换热器130处吸热。经由制冷水系统200流过制冷换热器130的水由此得以冷却，并在第一水泵230的驱动下流至制冷末端处240为使用户供冷。
当运行单独制热模式时，将四通阀120切换至第一位置，导通第二电磁阀172；断开第一电磁阀171、第三电磁阀173、第四电磁阀174及第五电磁阀175；制冷剂循环流向为从压缩机110的出气口经由流路切换阀120、制热换热器140、储液器191、第三单向阀183、干燥过滤器192、节流元件160、第二电磁阀172、第四单向阀184、第一换热器150、流路切换阀120、气液分离器193到压缩机110的吸气口。其中，制冷剂在制热换热器140处放热，在第一换热器150处吸热。经由制热水系统300流过制热换热器140的水由此得以加热，并在第二水泵330的驱动下流至制热末端340处为制热。具体而言，制热末端340可为供暖末端和/或卫生热水末端。当其为供暖末端时，可向用户提供暖气；当其为卫生热水末端时，可向用户提供卫生热水。当然，制热末端340也可以兼具两者，此时，应当将供暖与供卫生热水的水管路分隔开。因为供暖热水仅用作传热介质，对水质不存在过多要求，而卫生热水将直接作用于使用者，因此其水质需要符合相应的标准。
当运行同时制冷及制热模式时，将四通阀120切换至第一位置，导通第一电磁阀171及第四电磁阀174；断开第二电磁阀172、第三电磁阀173及第五电磁阀175；制冷剂循环流向为从压缩机110的出气口经由流路切换阀120、制热换热器140、储液器191、第三单向阀183、干燥过滤器192、节流元件160、第一电磁阀171、第二单向阀182、制冷换热器130、第四电磁阀174、气液分离器193到压缩机110的吸气口。其中，制冷剂在制热换热器140处放热，在制冷换热器130处吸热。此时，一方面，经由制冷水系统200流过制冷换热器130的水由此得以冷却，并在第一水泵230的驱动下流至制冷末端处240为使用户供冷。另一方面，经由制热水系统300流过制热换热器140的水由此得以加热，并在第二水泵330的驱动下流至制热末端340处为制热。具体而言，制热末端340可为供暖末端和/或卫生热水末端。当其为供暖末端时，可向用户提供暖气；当其为卫生热水末端时，可向用户提供卫生热水。当然，制热末端340也可以兼具两者，此时，应当将供暖与供卫生热水的水管路分隔开。因为供暖热水仅用作传热介质，对水质不存在过多要求，而卫生热水将直接作用于使用者，因此其水质需要符合相应的标准。
当运行化霜模式时，将四通阀120切换至第二位置，导通第三电磁阀173；断开第一电磁阀171、第二电磁阀172、第四电磁阀174及第五电磁阀175；制冷剂循环流向为从压缩机110的出气口经由流路切换阀120、第一换热器150、第一单向阀181、干燥过滤器192、节流元件160、第三电磁阀173、第五单向阀185、储液器191、制热换热器140、流路切换阀120、气液分离器193到压缩机110的吸气口。其中，制冷剂在第一换热器150处放热，并在制热换热器140处吸热。此时，长期处于低温下且可能结霜的第一换热器150在高温气态制冷剂的流通下将会产生化霜效果，避免换热器及系统的性能受到影响。
当开启热气旁通功能时，导通第二电磁阀172及第五电磁阀175；断开第一电磁阀171、第三电磁阀173及第四电磁阀174；制冷剂循环流向为从压缩机110的出气口经由第五电磁阀175、制冷换热器130、第六单向阀186、干燥过滤器192、节流元件160、第二电磁阀172、第四单向阀184、第一热交换器150、流路切换阀120、气液分离器193到压缩机110的吸气口。此时，在冬季可能处于低温且积存了若干量液态制冷剂的制冷换热器130在高温气态制冷剂的流通下会将液态制冷剂排出至热泵系统中参与正常的工作循环，并由此避免冻结。
在本发明的描述中，需要理解的是，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或特征必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上例子主要说明了本发明的热泵机组及其控制方法。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (36)

1.一种热泵机组，其特征在于，包括：
热泵系统，其包括压缩机、制冷换热器、制热换热器、第一换热器、能够切换制冷剂流向的流路切换阀以及节流元件；所述制冷换热器、制热换热器、第一换热器任意两者之间的流路上均设有节流元件；还包括：
模式切换流路，所述模式切换流路中设有第一流路、第二流路和第三流路，并且各个流路均受控地导通或者断开以实现不同的功能模式；其中，
在单独制冷模式下，制冷剂循环流向为从所述压缩机的出气口经由所述流路切换阀、第一换热器、模式切换流路的第一流路、制冷换热器到所述压缩机的吸气口；和/或
在单独制热模式下，制冷剂循环流向为从所述压缩机的出气口经由所述流路切换阀、制热换热器、模式切换流路的第二流路、第一换热器、流路切换阀到所述压缩机的吸气口；和/或
在同时制冷及制热模式下，制冷剂循环流向为从所述压缩机的出气口经由所述流路切换阀、制热换热器、模式切换流路的第三流路、制冷换热器到所述压缩机的吸气口；
以及与所述制冷换热器热交换的制冷水系统；和与所述制热换热器热交换的制热水系统。
2.根据权利要求1所述的热泵机组，其特征在于：
所述第一流路包括顺次连接的导通的第一单向阀、节流元件、第一电磁阀、导通的第二单向阀；和/或
所述第二流路包括顺次连接的导通的第三单向阀、节流元件、第二电磁阀、导通的第四单向阀；和/或
所述第三流路包括顺次连接的导通的第三单向阀、节流元件、第一电磁阀、导通的第二单向阀。
3.根据权利要求1所述的热泵机组，其特征在于：
所述第一流路包括顺次连接的第一单向阀、节流元件、能够双向关死的第一阀门；和/或
所述第二流路包括顺次连接的第三单向阀、节流元件、能够双向关死的第二阀门；和/或
所述第三流路包括顺次连接的第三单向阀、节流元件、能够双向关死的第一阀门。
4.根据权利要求1所述的热泵机组，其特征在于：还包括化霜支路，其连接所述节流元件的出口及所述制热换热器的出口之间的流路；所述化霜支路受控地开通或者关闭来启停化霜功能。
5.根据权利要求4所述的热泵机组，其特征在于：所述化霜支路上设置第三电磁阀及第五单向阀；其中所述第五单向阀沿所述节流元件至所述制热换热器的流向导通。
6.根据权利要求5所述的热泵机组，其特征在于：所述第五单向阀布置在所述第三电磁阀的下游。
7.根据权利要求4所述的热泵机组，其特征在于：所述化霜支路上设置能够双向关死的第三阀门。
8.根据权利要求3或7所述的热泵机组，其特征在于：所述第一阀门和/或所述第二阀门和/或所述第三阀门位电动球阀。
9.根据权利要求1所述的热泵机组，其特征在于：还包括设置在所述流路切换阀与所述制冷换热器的第二端之间的第四电磁阀；以及热气旁通支路；所述热气旁通支路包括连接所述压缩机的出气口及所述制冷换热器的第二端的第一支路区段，以及连接所述制冷换热器的第一端及所述节流元件的进口的第二支路区段；所述热气旁通支路连同所述第四电磁阀受控地导通或者断开来启停热气旁通功能。
10.根据权利要求9所述的热泵机组，其特征在于：所述第一支路区段上设置第五电磁阀，和/或所述第二支路区段上设置第六单向阀；其中所述第六单向阀沿所述制冷换热器至所述节流元件的流向导通。
11.根据权利要求1至10任意一项所述的热泵机组，其特征在于，所述制冷水系统包括连接制冷末端及所述制冷换热器之间的第一水回路；以及驱动水在所述水回路中循环的第一驱动部件。
12.根据权利要求1至10任意一项所述的热泵机组，其特征在于，所述制热水系统包括连接制热末端及所述制热换热器之间的第二水回路；以及驱动水在所述水回路中循环的第二驱动部件。
13.根据权利要求12所述的热泵机组，其特征在于，所述制热末端包括供暖末端和/或卫生热水末端。
14.根据权利要求1至10任意一项所述的热泵机组，其特征在于：所述第一流路和/或第二流路和/或第三流路具有公共流路，所述节流元件设置在所述公共流路上。
15.根据权利要求14所述的热泵机组，其特征在于：还包括干燥过滤器，所述干燥过滤器设置在所述公共流路上并位于所述节流元件的上游。
16.根据权利要求2所述的热泵机组，其特征在于，还包括：储液器，其设置在所述制热换热器的下游与所述第三单向阀之间。
17.根据权利要求1至10任意一项所述的热泵机组，其特征在于，还包括：气液分离器，其设置在所述压缩机的吸气口上游。
18.根据权利要求1至10任意一项所述的热泵机组，其特征在于：所述第一换热器为水-制冷剂换热器或空气-制冷剂换热器。
19.根据权利要求1至10任意一项所述的热泵机组，其特征在于，第一换热器包括呈V形的换热盘管。
20.根据权利要求1至10任意一项所述的热泵机组，其特征在于：
所述流路切换阀具有第一切换位置及第二切换位置；
在所述第一切换位置，所述压缩机的出气口经由所述流路切换阀连接至所述制热换热器；和/或
在所述第二切换位置，所述压缩机的出气口经由所述流路切换阀连接至所述第一换热器。
21.根据权利要求1至10任意一项所述的热泵机组，其特征在于，所述压缩机为涡旋压缩机或螺杆压缩机。
22.根据权利要求1至10任意一项所述的热泵机组，其特征在于，所述节流元件为电子膨胀阀。
23.根据权利要求4至7任意一项所述的热泵机组，其特征在于，还包括设置在所述压缩机吸气口的吸气压力传感器和/或设置在所述第一换热器处的第一温度传感器。
24.根据权利要求9或10所述的热泵机组，其特征在于，还包括设置在所述制冷换热器内的第一压力传感器；和/或设置在所述制冷换热器内的液位传感器。
25.一种热泵机组的多功能模式控制方法，其特征在于：
所述热泵机组包括压缩机、制冷换热器、制热换热器、第一换热器、能够切换制冷剂流向的流路切换阀以及节流元件；所述制冷换热器、制热换热器、第一换热器任意两者之间的流路上均设有节流元件；以及制冷水系统和制热水系统；还包括：模式切换流路，所述模式切换流路中设有第一流路、第二流路和第三流路；其中，
在运行单独制冷模式时，导通模式切换流路的第一流路，断开模式切换流路的第二流路及第三流路；制冷剂循环流向为从所述压缩机的出气口经由所述流路切换阀、第一换热器、模式切换流路的第一流路、制冷换热器到所述压缩机的吸气口；此时，所述制冷水系统与所述制冷换热器进行热交换；和/或
在运行单独制热模式时，导通模式切换流路的第二流路，断开模式切换流路的第一流路及第三流路；制冷剂循环流向为从所述压缩机的出气口经由所述流路切换阀、制热换热器、模式切换流路的第二流路、第一换热器、流路切换阀到所述压缩机的吸气口；此时，所述制热水系统与所述制热换热器进行热交换；和/或
在运行同时制冷及制热模式时，导通模式切换流路的第三流路，断开模式切换流路的第一流路及第二流路；制冷剂循环流向为从所述压缩机的出气口经由所述流路切换阀、制热换热器、模式切换流路的第三流路、制冷换热器到所述压缩机的吸气口；此时，所述制冷水系统及所述制热水系统分别与所述制冷换热器及所述制热换热器进行热交换。
26.根据权利要求25所述的热泵机组的多功能模式控制方法，其特征在于，所述制热水系统包括供暖末端和/或卫生热水末端；所述单独制热模式还包括供暖模式和/或卫生热水模式；
在运行供暖模式时，所述供暖末端与所述制热换热器进行热交换；和/或
在运行卫生热水模式时，所述卫生热水末端与所述制热换热器进行热交换。
27.根据权利要求25所述的热泵机组的多功能模式控制方法，其特征在于，所述制热水系统包括供暖末端和/或卫生热水末端；所述同时制冷及制热模式还包括同时制冷及供暖模式和/或同时制冷及卫生热水模式；
在运行同时制冷及供暖模式时，所述供暖末端与所述制热换热器进行热交换；和/或
在运行同时制冷及卫生热水模式时，所述卫生热水末端与所述制热换热器进行热交换。
28.根据权利要求25所述的热泵机组的多功能模式控制方法，其特征在于，所述模式切换流路中还设有第一电磁阀和第二电磁阀；
当导通所述第一电磁阀，断开所述第二电磁阀，并且将所述流路切换阀切换至第二切换位置时，则导通模式切换流路的第一流路，断开模式切换流路的第二流路及第三流路；和/或
当导通所述第二电磁阀，断开所述第一电磁阀，并且将所述流路切换阀切换至第一切换位置时；则导通模式切换流路的第二流路，断开模式切换流路的第一流路及第三流路；和/或
当导通所述第一电磁阀，断开所述第二电磁阀，并且将所述流路切换阀切换至第一切换位置时；则导通模式切换流路的第三流路，断开模式切换流路的第一流路及第二流路。
29.根据权利要求25至28任意一项所述的热泵机组的多功能模式控制方法，其特征在于，还包括连接所述节流元件的出口及所述制热换热器的出口之间的化霜支路；
当启动化霜模式时，导通所述化霜支路，制冷剂循环流向为从所述压缩机的出气口经由所述流路切换阀、第一换热器、节流元件、化霜支路、制热换热器、流路切换阀到所述压缩机的吸气口；此时，高温气态制冷剂流至所述第一换热器对其进行化霜。
30.根据权利要求29所述的热泵机组的多功能模式控制方法，其特征在于，所述化霜支路包括第三电磁阀及第五单向阀；其中所述第五单向阀沿所述节流元件至所述制热换热器的流向导通；当启动化霜模式时，导通所述第三电磁阀，断开所述第一电磁阀及所述第二电磁阀，并且将所述流路切换阀切换至第二切换位置。
31.根据权利要求29所述的热泵机组的多功能模式控制方法，其特征在于，还包括设置在所述压缩机吸气口的吸气压力传感器；
当所述吸气压力小于第一压力阈值时，所述第一换热器结霜，此时启动化霜模式。
32.根据权利要求29所述的热泵机组的多功能模式控制方法，其特征在于，还包括设置在所述第一换热器处的第一温度传感器；
当所述第一温度与环境温度之间的差值小于第一温度阈值时，所述第一换热器结霜，此时启动化霜模式。
33.根据权利要求25至28任意一项所述的热泵机组的多功能模式控制方法，其特征在于，还包括设置在所述流路切换阀与所述制冷换热器的第二端之间的第四电磁阀；以及热气旁通支路；所述热气旁通支路包括连接所述压缩机的出气口及所述制冷换热器的第二端的第一支路区段，以及连接所述制冷换热器的第一端及所述节流元件的进口的第二支路区段；
当启动热气旁通模式时，导通所述热气旁通支路，制冷剂循环流向为从所述压缩机的出气口经由所述第一支路区段、制冷换热器、第二支路区段、节流元件、第一换热器、流路切换阀到所述压缩机的吸气口；此时，高温气态制冷剂流至所述制冷换热器，并将其中的液态制冷剂压出。
34.根据权利要求33所述的热泵机组的多功能模式控制方法，其特征在于，还包括设置所述第一支路区段上的第五电磁阀，和/或设置所述第二支路区段上的第六单向阀；
当启动热气旁通模式时，导通所述第五电磁阀及第二电磁阀，断开所述第一电磁阀及所述第四电磁阀，并且将所述流路切换阀切换至第二切换位置。
35.根据权利要求33所述的热泵机组的多功能模式控制方法，其特征在于，还包括设置在所述制冷换热器内的第一压力传感器；
当所述制冷换热器内的压力小于第二压力阈值时，所述制冷换热器开始积存液态制冷剂，此时启动热气旁通模式。
36.根据权利要求33所述的热泵机组的多功能模式控制方法，其特征在于，还包括设置在所述制冷换热器内的液位传感器；
当所述制冷换热器内的液位大于第一液位阈值时，所述制冷换热器开始积存液态制冷剂，此时启动热气旁通模式。
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