CN110657604A - 热泵系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热泵系统及控制方法。其中热泵系统，包括第一冷媒空调子系统、第二冷媒空调子系统，所述第一冷媒子系统与所述第二冷媒子系统各自形成独立的冷媒循环系统，所述第一冷媒子系统与所述第二冷媒子系统通过室外侧换热器热耦合，以实现所述第一冷媒空调子系统中的第一冷媒与所述第二冷媒空调子系统中的第二冷媒的热交换。本发明的一种热泵系统及控制方法，采用双冷媒空调系统通过室外换热器热耦合的方式，保证第一冷媒空调系统在化霜期间仍运行于制热模式，维持室内温度稳定。

Description

热泵系统及控制方法
技术领域
本发明属于空气调节技术领域，具体涉及一种热泵系统及控制方法。
背景技术
传统空调为氟系统，室外机给室内机(风盘等换热末端)输送冷媒进行制冷、制热。因冷媒直接在末端换热，冬季制热时，机组在室外机化霜期间室内温度波动大，严重影响用户舒适性体验。冷(热)水空调系统是一种换热末端通过水与冷媒空调系统换热的一种热泵系统，由于最终换热末端的换热介质水具有较大的比热容，在冷媒空调系统对室外机化霜期间能够一定程度上缓解冷媒空调系统运行制冷模式后对室内温度波动的问题，但由于冷媒空调系统仍然需要运行制冷模式方能对室外机施行化霜，仍然会导致室内温度的波动现象发生。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种热泵系统及控制方法，采用双冷媒空调系统通过室外换热器热耦合的方式，保证第一冷媒空调系统在化霜期间仍运行于制热模式，维持室内温度稳定。
为了解决上述问题，本发明提供一种热泵系统，包括第一冷媒空调子系统、第二冷媒空调子系统，所述第一冷媒子系统与所述第二冷媒子系统各自形成独立的冷媒循环系统，所述第一冷媒子系统与所述第二冷媒子系统通过室外侧换热器热耦合，以实现所述第一冷媒空调子系统中的第一冷媒与所述第二冷媒空调子系统中的第二冷媒的热交换。
优选地，所述热泵系统还包括换热末端，所述第一冷媒空调子系统还包括第一室内侧换热器，所述换热末端与所述第一室内侧换热器热耦合；和/或，所述第二冷媒空调子系统还包括第二室内侧换热器，所述换热末端与所述第二室内侧换热器热耦合。
优选地，所述热泵系统还包括第一四通阀，用于切换冷媒流通方向以使所述第一冷媒空调子系统具备制热制冷双模式；和/或，还包括第二四通阀，用于切换冷媒流通方向以使所述第二冷媒空调子系统具备制热制冷双模式。
优选地，所述换热末端包括风盘模块、地暖模块。
优选地，所述第二冷媒子系统还包括水箱换热制热装置，所述水箱换热制热装置与所述第二室内侧换热器并联。
优选地，所述第二室内侧换热器的冷媒进出两端分别设置有第一截止阀、第二截止阀。
优选地，所述室外侧换热器为翅片换热器。
本发明还提供一种热泵系统的控制方法，用于控制上述的热泵系统，包括：
获取热泵系统的运行模式；
控制第一冷媒空调子系统和/或第二冷媒空调子系统运行，以使热泵系统运行于所获取的工作模式。
优选地，当运行模式为单系统制热模式时，控制第一冷媒空调子系统运行，并控制第一四通阀的D口与E口导通、C口与S口导通，控制第二冷媒空调子系统不运行；或者，当运行模式为单系统制冷模式时，控制第一冷媒空调子系统运行，并控制第一四通阀的D口与C口导通、E口与S口导通，控制第二冷媒空调子系统不运行。
优选地，当运行模式为双系统制热模式时，控制第一冷媒空调子系统及第二冷媒空调子系统运行，并控制第一四通阀的D口与E口导通、C口与S口导通，第二四通阀的D口与E口导通、C口与S口导通，控制第一截止阀及第二截止阀导通；或者，当运行模式为双系统制冷模式时，控制第一冷媒空调子系统及第二冷媒空调子系统运行，并控制第一四通阀的D口与C口导通、E口与S口导通，第二四通阀的D口与C口导通、E口与S口导通，控制第一截止阀及第二截止阀导通。
优选地，当运行模式为化霜模式时，控制第一冷媒空调子系统及第二冷媒空调子系统运行，并控制第一四通阀的D口与E口导通、C口与S口导通，第二四通阀的D口与C口导通、E口与S口导通。
优选地，在运行模式为化霜模式时，还控制控制第一截止阀及第二截止阀截止。
优选地，当运行模式为制冷及热回收复合模式时，控制第一冷媒空调子系统及第二冷媒空调子系统运行，并控制第一四通阀的D口与E口导通、C口与S口导通，第二四通阀的D口与E口导通、C口与S口导通，控制第一截止阀及第二截止阀截止。
优选地，当运行模式为单制热水模式时，控制第二冷媒空调子系统运行，控制第二四通阀的D口与E口导通、C口与S口导通，控制第一截止阀及第二截止阀截止，并控制第一冷媒空调子系统不运行。
本发明提供的一种热泵系统及控制方法，当其长时间处于制热模式下时，所述室外侧换热器将出现结霜现象，此时运行所述第二冷媒空调子系统，可以对共用的所述室外侧换热器实现化霜操作，简单快捷，而无需改变第一冷媒空调子系统的制热模式，因此室内的温度不会因为室外侧换热器的化霜而发生波动，也即有利于维持室内温度稳定。
附图说明
图1为本发明实施例的热泵系统的原理示意图；
图2为图1中的热泵系统处于单制热模式时的冷媒流向示意图；
图3为图1中的热泵系统处于单制冷模式时的冷媒流向示意图；
图4为图1中的热泵系统处于双制热模式时的冷媒流向示意图；
图5为图1中的热泵系统处于双制冷模式时的冷媒流向示意图；
图6为图1中的热泵系统处于化霜模式时的冷媒流向示意图；
图7为图1中的热泵系统处于制冷及热回收复合模式时的冷媒流向示意图；
图8为图1中的热泵系统处于单独制热水模式时的冷媒流向示意图；
图9为图1中的室外侧换热器的内部结构示意图。
附图标记表示为：
11、第一压缩机；12、第一室内侧换热器；13、第一四通阀；14、第一气液分离器；15、第一节流元件；21、第二压缩机；22、第二室内侧换热器；221、第一截止阀；222、第二截止阀；23、第二四通阀；24、第二气液分离器；25、第二节流元件；31、风盘模块；32、地暖模块；4、水箱换热制热装置；5、室外侧换热器；51、换热器本体；52、第一冷媒第一进出管；53、第一冷媒第二进出管；54、第二冷媒第一进出管；55、第二冷媒第二进出管。
具体实施方式
结合参见图1至图9所示，根据本发明的实施例，提供一种热泵系统，包括第一冷媒空调子系统、第二冷媒空调子系统，所述第一冷媒子系统与所述第二冷媒子系统各自形成独立的冷媒循环系统，具体的，所述第一冷媒空调子系统包括依次连接的第一压缩机11、第一室内侧换热器12、第一节流元件15、室外侧换热器5、第一气液分离器14并实质初步形成第一制热空调子系统，所述第二冷媒空调子系统包括依次连接的第二压缩机21、室外侧换热器5、第二节流元件25、第二室内侧换热器22、第二气液分离器24并实质初步形成第二制热空调子系统，所述室外侧换热器5由所述第一冷媒子系统与所述第二冷媒子系统共用，也即所述第一冷媒子系统与所述第二冷媒子系统通过室外侧换热器5热耦合，以实现所述第一冷媒空调子系统中的第一冷媒与所述第二冷媒空调子系统中的第二冷媒的热交换，可以理解的是，前述的热耦合是指所述第一冷媒空调子系统与所述第二冷媒空调子系统之间的热量的交换，理论上任何能够达成这一目的的换热器皆可采用，作为一种具体的实施方式，所述室外侧换热器5包括用于发生热交换的换热器本体51，以及分别对应于第一冷媒的第一冷媒第一进出管52、第一冷媒第二进出管53，分别对应于第二冷媒的第二冷媒第一进出管54、第二冷媒第二进出管55，而所述第一冷媒第一进出管52与所述第一冷媒第二进出管53之间则为第一冷媒换热管路，所述第二冷媒第一进出管54及第二冷媒第二进出管55之间则为第二冷媒换热管路，所述第一冷媒换热管路与所述第二冷媒换热管路之间相互交错，以保证尽可能大的换热面积，在结构类型方面，所述室外侧换热器5优选为翅片换热器。采用该技术方案中的热泵系统，当其长时间处于制热模式下时，所述室外侧换热器5将出现结霜现象，此时运行所述第二冷媒空调子系统，可以对共用的所述室外侧换热器5实现化霜操作，简单快捷，而无需改变第一冷媒空调子系统的制热模式，因此室内的温度不会因为室外侧换热器5的化霜而发生波动，也即有利于维持室内温度稳定。
而可以理解的是，所述热泵系统还包括换热末端，所述换热末端与所述第一室内侧换热器12热耦合；和/或，所述换热末端与所述第二室内侧换热器22热耦合，而最好的，所述换热末端与所述第一室内侧换热器12及第二室内侧换热器22之间皆构成热耦合，由此，所述换热末端亦能够对所述第二室内侧换热器22的热量或者冷量进行利用，同时也能够极大程度的丰富所述热泵系统的工作模式种类。
进一步地，所述热泵系统还包括第一四通阀13，用于切换冷媒流通方向以使所述第一冷媒空调子系统具备制热制冷双模式，具体的，所述第一四通阀13具有C口、D口、E口、S口，且相应的，C口与所述室外侧换热器5的第一冷媒第一进出管52贯通连接，D口与所述第一压缩机11的排气口贯通连接，E口与所述第一室内侧换热器12管路贯通连接，S口与所述第一压缩机11的吸气口(当系统中不含所述第一气液分离器14时)或者第一气液分离器14的进口贯通连接，如此，使所述第一冷媒空调子系统形成传统意义上的制冷制热双模式空调系统，使所述热泵系统的工作模式进一步丰富；和/或，还包括第二四通阀23，用于切换冷媒流通方向以使所述第二冷媒空调子系统具备制热制冷双模式，具体的，所述第二四通阀23具有C口、D口、E口、S口，且相应的，C口与所述室外侧换热器5的第二冷媒第一进出管54贯通连接，D口与所述第二压缩机21的排气口贯通连接，E口与所述第二室内侧换热器22管路贯通连接，S口与所述第二压缩机21的吸气口(当系统中不含所述第二气液分离器24时)或者第二气液分离器24的进口贯通连接，如此，使所述第二冷媒空调子系统形成传统意义上的制冷制热双模式空调系统，使所述热泵系统的工作模式进一步丰富。
所述换热末端可以包括风盘模块31、地暖模块32，其中所述风盘模块31例如为针对室内制冷设计的盘管风机的组件，将其设置在室内的顶部以实现热泵系统高效制冷，而所述地暖模块32则设置在室内地板之下以实现热泵系统高效制热，而更为具体的是，所述风盘模块31与所述地暖模块32中的制冷或者制热工质皆为水，而可以理解的是，所述风盘模块31及地暖模块32在相应管路的设计上最好是具有切换功能，能够在制暖时将工质与地暖模块32贯通而与风盘模块31截止，在制冷时将工质与风盘模块31贯通而与地暖模块32截止。
为了彻底杜绝所述室外侧换热器5在化霜时对室内侧温度的波动影响，优选地，所述第二冷媒子系统还包括水箱换热制热装置4，所述水箱换热制热装置4与所述第二室内侧换热器22并联，具体的，所述水箱换热制热装置一方面能够与所述第二冷媒进行热交换，从而能够使处于其中的水被加热，这部分水能够被用户作为生活用水使用，而进一步讲，当所述第一冷媒空调子系统处于制冷模式时，此时的所述室外侧换热器5发挥放热冷凝作用，此时由于第二冷媒空调子系统在所述室外侧换热器5处与所述第一冷媒空调子系统热交换耦合，此时的第二冷媒将第一冷媒的热量吸收并转移到水箱换热制热装置4处进行热交换，能够对所述第一冷媒空调子系统的热量进行存储并再次转化为水的温度上升并被利用。所述水箱换热制热装置4可以理解的是，其具有用于容纳生活用水的箱体(箱体上具有相应的水进管及出管)，所述箱体中还设置有用于流通所述第二冷媒的换热管，箱体中的水围绕于所述换热管的周围，以与所述第二冷媒进行充分的热交换，当然，此处仅是给出一种水箱换热制热装置4的一种可行方式，而其他更为优化的结构或者方案只要是用于与第二冷媒换热并对水加热的作用的相应装置皆应在本发明的保护范围内。
进一步地，所述第二室内侧换热器22的冷媒进出两端分别设置有第一截止阀221、第二截止阀222，以控制所述第二冷媒能够选择性的流经所述第二室内侧换热器22，具体的，例如当所述第一截止阀221、第二截止阀222皆关闭时，此时的第二冷媒将仅流经所述水箱换热制热装置4而不再流经所述第二室内侧换热器22，此时的所述水箱换热制热装置4作为所述第二冷媒空调子系统的室内侧换热器(蒸发作用或者冷凝作用)，第二冷媒空调子系统正常工作，而不会对室内温度形成任何影响，这种方式尤其有利于在所述热泵系统处于化霜模式时。
根据本发明的实施例，还提供一种热泵系统的控制方法，用于控制上述的热泵系统，包括：
获取热泵系统的运行模式；
控制第一冷媒空调子系统和/或第二冷媒空调子系统运行，以使热泵系统运行于所获取的工作模式。
优选地，当运行模式为单系统制热模式时，控制第一冷媒空调子系统运行，并控制第一四通阀13的D口与E口导通、C口与S口导通，控制第二冷媒空调子系统不运行，也即所述第一冷媒空调子系统处于制热模式；或者，当运行模式为单系统制冷模式时，控制第一冷媒空调子系统运行，并控制第一四通阀13的D口与C口导通、E口与S口导通，控制第二冷媒空调子系统不运行，也即所述第一冷媒空调子系统处于制冷模式。
优选地，当运行模式为双系统制热模式时，控制第一冷媒空调子系统及第二冷媒空调子系统运行，并控制第一四通阀13的D口与E口导通、C口与S口导通，第二四通阀23的D口与E口导通、C口与S口导通，控制第一截止阀221及第二截止阀222导通；或者，当运行模式为双系统制冷模式时，控制第一冷媒空调子系统及第二冷媒空调子系统运行，并控制第一四通阀13的D口与C口导通、E口与S口导通，第二四通阀23的D口与C口导通、E口与S口导通，控制第一截止阀221及第二截止阀222导通。
优选地，当运行模式为化霜模式时，控制第一冷媒空调子系统及第二冷媒空调子系统运行，并控制第一四通阀13的D口与E口导通、C口与S口导通，第二四通阀23的D口与C口导通、E口与S口导通，也即所述第一冷媒空调子系统处于制热模式而第二冷媒空调子系统则处于制冷模式。进一步地，在运行模式为化霜模式时，还控制控制第一截止阀221及第二截止阀222截止，此时将所述第二室内侧换热器22截止不发挥蒸发作用，而采用水箱换热制热装置4取代所述第二室内侧换热器22，能够充分利用水箱换热制热装置4中的水的较高比热容，而不会大幅度生活用水的温度。
优选地，当运行模式为制冷及热回收复合模式时，控制第一冷媒空调子系统及第二冷媒空调子系统运行，并控制第一四通阀13的D口与E口导通、C口与S口导通，第二四通阀23的D口与E口导通、C口与S口导通，控制第一截止阀221及第二截止阀222截止。
优选地，当运行模式为单制热水模式时，控制第二冷媒空调子系统运行，控制第二四通阀23的D口与E口导通、C口与S口导通，控制第一截止阀221及第二截止阀222截止，并控制第一冷媒空调子系统不运行。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种热泵系统，其特征在于，包括第一冷媒空调子系统、第二冷媒空调子系统，所述第一冷媒子系统与所述第二冷媒子系统各自形成独立的冷媒循环系统，所述第一冷媒子系统与所述第二冷媒子系统通过室外侧换热器(5)热耦合，以实现所述第一冷媒空调子系统中的第一冷媒与所述第二冷媒空调子系统中的第二冷媒的热交换。
2.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，还包括换热末端，所述第一冷媒空调子系统还包括第一室内侧换热器(12)，所述换热末端与所述第一室内侧换热器(12)热耦合；和/或，所述第二冷媒空调子系统还包括第二室内侧换热器(22)，所述换热末端与所述第二室内侧换热器(22)热耦合。
3.根据权利要求1或2所述的热泵系统，其特征在于，还包括第一四通阀(13)，用于切换冷媒流通方向以使所述第一冷媒空调子系统具备制热制冷双模式；和/或，还包括第二四通阀(23)，用于切换冷媒流通方向以使所述第二冷媒空调子系统具备制热制冷双模式。
4.根据权利要求3所述的热泵系统，其特征在于，所述换热末端包括风盘模块(31)、地暖模块(32)。
5.根据权利要求3所述的热泵系统，其特征在于，所述第二冷媒子系统还包括水箱换热制热装置(4)，所述水箱换热制热装置(4)与所述第二室内侧换热器(22)并联。
6.根据权利要求5所述的热泵系统，其特征在于，所述第二室内侧换热器(22)的冷媒进出两端分别设置有第一截止阀(221)、第二截止阀(222)。
7.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述室外侧换热器(1)为翅片换热器。
8.一种热泵系统的控制方法，其特征在于，用于控制如权利要求1至7任一项所述的热泵系统，包括：
获取热泵系统的运行模式；
控制第一冷媒空调子系统和/或第二冷媒空调子系统运行，以使热泵系统运行于所获取的工作模式。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，当运行模式为单系统制热模式时，控制第一冷媒空调子系统运行，并控制第一四通阀(13)的D口与E口导通、C口与S口导通，控制第二冷媒空调子系统不运行；或者，当运行模式为单系统制冷模式时，控制第一冷媒空调子系统运行，并控制第一四通阀(13)的D口与C口导通、E口与S口导通，控制第二冷媒空调子系统不运行。
10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，当运行模式为双系统制热模式时，控制第一冷媒空调子系统及第二冷媒空调子系统运行，并控制第一四通阀(13)的D口与E口导通、C口与S口导通，第二四通阀(23)的D口与E口导通、C口与S口导通，控制第一截止阀(221)及第二截止阀(222)导通；或者，当运行模式为双系统制冷模式时，控制第一冷媒空调子系统及第二冷媒空调子系统运行，并控制第一四通阀(13)的D口与C口导通、E口与S口导通，第二四通阀(23)的D口与C口导通、E口与S口导通，控制第一截止阀(221)及第二截止阀(222)导通。
11.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，当运行模式为化霜模式时，控制第一冷媒空调子系统及第二冷媒空调子系统运行，并控制第一四通阀(13)的D口与E口导通、C口与S口导通，第二四通阀(23)的D口与C口导通、E口与S口导通。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，在运行模式为化霜模式时，还控制控制第一截止阀(221)及第二截止阀(222)截止。
13.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，当运行模式为制冷及热回收复合模式时，控制第一冷媒空调子系统及第二冷媒空调子系统运行，并控制第一四通阀(13)的D口与E口导通、C口与S口导通，第二四通阀(23)的D口与E口导通、C口与S口导通，控制第一截止阀(221)及第二截止阀(222)截止。
14.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，当运行模式为单制热水模式时，控制第二冷媒空调子系统运行，控制第二四通阀(23)的D口与E口导通、C口与S口导通，控制第一截止阀(221)及第二截止阀(222)截止，并控制第一冷媒空调子系统不运行。
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