CN110966794A - 热泵系统、空调器及热泵系统的控制方法 - Google Patents

热泵系统、空调器及热泵系统的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种热泵系统、空调器及热泵系统的控制方法，热泵系统，包括：压缩机组件；室外换热组件；室内换热组件，压缩机组件的出口端通过四通阀分别与室外换热组件和室内换热组件的第一端口连通，室内换热组件的第二端口与室内换热组件的第二端口连通；辅助换热管路，辅助换热管路的入口端与室内换热组件的第二端口连通，辅助换热管路的出口端与压缩机组件的入口端连通；其中，辅助换热管路上设置有辅助换热组件，以通过辅助换热组件对冷媒介质进行升温，以解决现有技术中的热泵系统运行效率低的问题。

Description

热泵系统、空调器及热泵系统的控制方法
技术领域
本发明涉及空调热泵领域，具体而言，涉及一种热泵系统、空调器及热泵系统的控制方法。
背景技术
目前，空调成为了必不可少的生活电器，随着科技的不断发展，环境污染的不断加剧和能源的枯竭，对空调的要求也越来越高，如何采用高效节能的技术手段实现空调高效运行成为了亟待解决的技术问题。
现有的空调热能系统，功能较为单一，例如双蒸发系统，只能实现制冷模式或者制热模式，在冬季或夏季就会让整个设备闲置，浪费资源，使整个热泵系统的运行效率低。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种热泵系统、空调器及热泵系统的控制方法，以解决现有技术中的热泵系统运行效率低的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种热泵系统，包括：压缩机组件；室外换热组件；室内换热组件，压缩机组件的出口端通过四通阀分别与室外换热组件和室内换热组件的第一端口连通，室内换热组件的第二端口与室内换热组件的第二端口连通；辅助换热管路，辅助换热管路的入口端与室内换热组件的第二端口连通，辅助换热管路的出口端与压缩机组件的入口端连通；其中，辅助换热管路上设置有辅助换热组件，以通过辅助换热组件对冷媒介质进行升温。
进一步地，压缩机组件具有第一压缩腔室和第二压缩腔室，第一压缩腔室的出口端与第二压缩腔室入口端通过连通管路连通，第二压缩腔室的出口端为压缩机组件的出口端。
进一步地，热泵系统还包括：过渡部件，过渡部件设置在连通管路上，过渡部件内设置有用于容纳冷媒介质的腔室；其中，过渡部件的出口端与第二压缩腔室的入口端连通，辅助换热管路和第一压缩腔室的出口端与过渡部件的入口端连通。
进一步地，热泵系统还包括：第一支路，第一支路的入口端与连通管路连通，第一支路的出口端与四通阀连通；第一支路上设置有第四调节阀。
进一步地，第一支路和连通管路具有连接位置，第四调节阀设置在连接位置和四通阀之间，热泵系统还包括：第三调节阀，第三调节阀设置在连接位置与过渡部件的入口端之间。
进一步地，热泵系统还包括：第二管路，第二管路的入口端与室外换热组件的第一端口连通，第二管路的出口端与第一压缩腔室的入口端连通；第二支路，第二支路的入口端与第二管路连通，第二支路的出口端与过渡部件的入口端连通，第二支路上设置有第二调节阀。
进一步地，热泵系统具有第一管路，第二压缩腔室通过第一管路与四通阀连通，热泵系统还包括：第一压力传感器，第一压力传感器设置在第二管路上；第三压力传感器，第三压力传感器设置在第一管路上，第三压力传感器位于第一支路的出口端与四通阀的入口端之间。
进一步地，热泵系统还包括：第二电子膨胀阀，第二电子膨胀阀设置在辅助换热管路上，第二电子膨胀阀位于室内换热组件的第二端口与辅助换热组件之间的管段上。
进一步地，热泵系统还包括：第二温度传感器，第二温度传感器与辅助换热组件连接，第二温度传感器位于第二电子膨胀阀与辅助换热组件之间的管路上。
进一步地，热泵系统还包括：闪蒸器，闪蒸器的第一端口与室内换热组件的第二端口连通，闪蒸器的第二端口与室外换热组件的第二端口连通；第三管路，第三管路的入口端与闪蒸器连通，第三管路的出口端与过渡部件的入口端连通。
进一步地，热泵系统还包括：第一调节阀，第一调节阀设置在第二管路上；第二压力传感器，第二压力传感器设置在第三管路上，第二压力传感器位于闪蒸器与第一调节阀之间。
根据本发明的第二个方面，提供了一种空调器，包括热泵系统，热泵系统为上述的热泵系统。
根据本发明的第三个方面，提供了一种热泵系统的控制方法，适用于上述的热泵系统，热泵系统的控制方法包括：检测室外温度以得出室外温度值T1，并检测辅助换热组件的温度以得出辅助换热温度T2；根据室外温度值T1和辅助换热组件的温度值T2，控制辅助换热管路的通断。
进一步地，热泵系统为上述的热泵系统，热泵系统的控制方法还包括：检测闪蒸器的压力值P2，检测室外换热组件的压力值P1，根据室外温度值T1、辅助换热组件的温度值T2和P2/P1的值控制辅助换热管路的通断。
进一步地，控制辅助换热管路的通断的方法包括：当T1＜9℃，T2＞10℃，T2-T1＞5℃，且P2/P1≥4.5时，开启热泵系统的第一调节阀和第三调节阀，关闭热泵系统的第二调节阀和第四调节阀，控制辅助换热管路为通路；
当T1≥9℃，T2＞10℃，T2-T1＞5℃，且P/P1≥4.5时，开启热泵系统的第三调节阀，关闭热泵系统的第一调节阀、第二调节阀和第四调节阀，控制辅助换热管路为通路；当T1≥9℃，T2＞10℃，T2-T1＞5℃，且P2/P1＜4.5时，开启热泵系统的第四调节阀，关闭热泵系统的第一调节阀、第二调节阀和第三调节阀，控制辅助换热管路为通路；当T1＜9℃，T2-T1≤5℃，或T2≤10℃，P2/P1≥4.5时，开启热泵系统的第一调节阀和第三调节阀，关闭热泵系统的第二调节阀和第四调节阀，控制辅助换热管路为断路；当T1≥9℃，T2-T1≤5℃，或T2≤10℃，P2/P1≥4.5时，开启热泵系统的第三调节阀，关闭热泵系统的第一调节阀、第二调节阀和第四调节阀，控制辅助换热管路为断路；当T1≥9℃，T2-T1≤5℃，或T2≤10℃，P2/P1＜4.5时，开启热泵系统的第二调节阀和第四调节阀，关闭热泵系统的第一调节阀和第三调节阀，控制辅助换热管路为断路。
应用本发明的技术方案，热泵系统包括压缩机组件、室外换热组件、室内换热组件和辅助换热管路，其中，压缩机组件的出口端通过四通阀分别与室外换热组件和室内换热组件的第一端口连通，室内换热组件的第二端口与室内换热组件的第二端口连通，辅助换热管路的入口端与室内换热组件的第二端口连通，辅助换热管路的出口端与压缩机组件的入口端连通；其中，辅助换热管路上设置有辅助换热组件，以通过辅助换热组件对冷媒介质进行升温。通过设置辅助换热管路，对室内换热组件流出的一部分冷媒介质进行热交换后加压，与流出的另一部分冷媒介质在压缩机组件的压缩腔室内进行混合，以提高循环过程中冷媒介质的利用率，提高热泵系统的运行效率。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的热泵系统的实施例的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、压缩机组件；10、第一压缩腔室；11、第二压缩腔室；12、连通管路；2、室外换热组件；3、室内换热组件；4、四通阀；5、辅助换热管路；50、辅助换热组件；6、过渡部件；13、第一管路；120、第一管段；121、第二管段；30、第三调节阀；14、第一支路；40、第四调节阀；7、第二管路；71、第二支路；20、第二调节阀；72、第一压力传感器；73、第三压力传感器；51、第二电子膨胀阀；52、第二温度传感器；8、闪蒸器；80、第三管路；15、第一调节阀；81、第二压力传感器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明提供了一种热泵系统，请参考图1，包括：压缩机组件1；室外换热组件2；室内换热组件3，压缩机组件1的出口端通过四通阀4分别与室外换热组件2和室内换热组件3的第一端口连通，室内换热组件3的第二端口与室内换热组件3的第二端口连通；辅助换热管路5，辅助换热管路5的入口端与室内换热组件3的第二端口连通，辅助换热管路5的出口端与压缩机组件1的入口端连通；其中，辅助换热管路5上设置有辅助换热组件50，以通过辅助换热组件50对冷媒介质进行升温。
根据本发明提供的热泵系统，包括压缩机组件1、室外换热组件2、室内换热组件3和辅助换热管路5，其中，压缩机组件1的出口端通过四通阀4分别与室外换热组件2和室内换热组件3的第一端口连通，室内换热组件3的第二端口与室内换热组件3的第二端口连通，辅助换热管路5的入口端与室内换热组件3的第二端口连通，辅助换热管路5的出口端与压缩机组件1的入口端连通；其中，辅助换热管路5上设置有辅助换热组件50，以通过辅助换热组件50对冷媒介质进行升温。通过设置辅助换热管路，对室内换热组件流出的一部分冷媒介质进行热交换后加压，与流出的另一部分冷媒介质在压缩机组件1的压缩腔室内进行混合，以提高循环过程中冷媒介质的利用率，提高热泵系统的运行效率。
具体地，为了使热泵系统能够具有多种运行模式，压缩机组件1具有第一压缩腔室10和第二压缩腔室11，第一压缩腔室10的出口端与第二压缩腔室11入口端通过连通管路12连通，第二压缩腔室11的出口端为压缩机组件1的出口端。冷媒介质可直接通过第一压缩腔室10以及压缩后，进入第二压缩腔室11进一步地压缩。
在具体实施的过程中，热泵系统还包括：过渡部件6，过渡部件6设置在连通管路12上，过渡部件6内设置有用于容纳冷媒介质的腔室；其中，过渡部件6的出口端与第二压缩腔室11的入口端连通，辅助换热管路5和第一压缩腔室10的出口端与过渡部件6的入口端连通。流经第一压缩腔室10后的冷媒介质和流经辅助换热管路5后的冷媒介质，通过在过渡部件6内的腔室进行混合后，流入第二压缩腔室11内继续压缩。
热泵系统还包括：第一支路14，第一支路14的入口端与连通管路12连通，第一支路14的出口端与四通阀4连通；第一支路14上设置有第四调节阀40。这样设置能够使冷媒介质经过第一压缩腔室10进行压缩后，直接流入四通阀4内。
在本发明提供的实施例中，第一支路14和连通管路12具有连接位置，第四调节阀40设置在连接位置和四通阀4之间，热泵系统还包括：第三调节阀30，第三调节阀30设置在连接位置与过渡部件6的入口端之间。通过第三调节阀30和第四调节阀40控制由第一压缩腔室流出的冷媒介质的流向。具体地，第一支路14与连通管路12的连接位置，将连通管路12分为第一管段120和第二管段121，第三调节阀30设置在第一管段120上。
进一步地，热泵系统还包括：第二管路7，第二管路7的入口端与室外换热组件2的第一端口连通，第二管路7的出口端与第一压缩腔室10的入口端连通；第二支路71，第二支路71的入口端与第二管路7连通，第二支路71的出口端与过渡部件6的入口端连通，第二支路71上设置有第二调节阀20。这样设置能够使流经室外换热组件的冷媒介质直接流入第二压缩腔室内进行压缩，使热泵系统适应多种运行模式。
热泵系统具有第一管路13，第二压缩腔室通过第一管路13与四通阀4连通，为了能够实施检测第二管路7内的压力，热泵系统还包括：第一压力传感器72，第一压力传感器72设置在第二管路7上；第三压力传感器73，第三压力传感器73设置在第一管路13上，第三压力传感器73位于第一支路14的出口端与四通阀4的入口端之间。
热泵系统还包括：第二电子膨胀阀51，第二电子膨胀阀51设置在辅助换热管路5上，第二电子膨胀阀51位于室内换热组件3的第二端口与辅助换热组件50之间的管段上。这样设置能够通过第二电子膨胀阀51调节流经辅助换热管路5内冷媒介质的流量，以使热泵系统根据不同的工作环境和压力需求，调节流经辅助换热组件的冷媒介质的压力。
热泵系统还包括：第二温度传感器52，第二温度传感器52与辅助换热组件50连接，第二温度传感器52位于第二电子膨胀阀51与辅助换热组件50之间的管路上。以便于检测流经辅助换热组件的冷媒介质温度。
为了进一步地提高热泵系统的工作效率，热泵系统还包括：闪蒸器8，闪蒸器8的第一端口与室内换热组件3的第二端口连通，闪蒸器8的第二端口与室外换热组件2的第二端口连通；第三管路80，第三管路80的入口端与闪蒸器8连通，第三管路80的出口端与过渡部件6的入口端连通。
具体地，热泵系统还包括：第一调节阀15，第一调节阀15设置在第二管路7上；第二压力传感器81，第二压力传感器81设置在第三管路80上，第二压力传感器81位于闪蒸器8与第一调节阀15之间。
本发明还提供了一种空调器，包括热泵系统，热泵系统为上述实施例的热泵系统。
本发明还提供了一种热泵系统的控制方法，适用于上述实施例的热泵系统，热泵系统的控制方法包括：检测室外温度以得出室外温度值T1，并检测辅助换热组件的温度以得出辅助换热温度T2；根据室外温度值T1和辅助换热组件的温度值T2，控制辅助换热管路5的通断。
热泵系统的控制方法还包括：检测闪蒸器8的压力值P2，检测室外换热组件2的压力值P1，根据室外温度值T1、辅助换热组件的温度值T2和P2/P1的值控制辅助换热管路5的通断。
在本发明提供的实施例中，以制热模式为例，控制辅助换热管路5的通断的方法包括：当T1＜9℃，T2＞10℃，T2-T1＞5℃，且P2/P1≥4.5时，开启热泵系统的第一调节阀15和第三调节阀30，关闭热泵系统的第二调节阀20和第四调节阀40，控制辅助换热管路5为通路；当T1≥9℃，T2＞10℃，T2-T1＞5℃，且P2/P1≥4.5时，开启热泵系统的第三调节阀30，关闭热泵系统的第一调节阀15、第二调节阀20和第四调节阀40，控制辅助换热管路5为通路；当T1≥9℃，T2＞10℃，T2-T1＞5℃，且P2/P1＜4.5时，开启热泵系统的第四调节阀40，关闭热泵系统的第一调节阀15、第二调节阀20和第三调节阀30，控制辅助换热管路5为通路；当T1＜9℃，T2-T1≤5℃，或T2≤10℃，P2/P1≥4.5时，开启热泵系统的第一调节阀15和第三调节阀30，关闭热泵系统的第二调节阀20和第四调节阀40，控制辅助换热管路5为断路；当T1≥9℃，T2-T1≤5℃，或T2≤10℃，P2/P1≥4.5时，开启热泵系统的第三调节阀30，关闭热泵系统的第一调节阀15、第二调节阀20和第四调节阀40，控制辅助换热管路5为断路；当T1≥9℃，T2-T1≤5℃，或T2≤10℃，P2/P1＜4.5时，开启热泵系统的第二调节阀20和第四调节阀40，关闭热泵系统的第一调节阀15和第三调节阀30，控制辅助换热管路5为断路。
利用本发明提供的热泵系统，在制冷工况下能够保留补气增焓的功能，能够大幅度的提高制冷效率和运行可靠性，使本发明中的热泵系统能够满足制热和制冷需求，节约了成本。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
根据本发明提供的热泵系统，包括压缩机组件1、室外换热组件2、室内换热组件3和辅助换热管路5，其中，压缩机组件1的出口端通过四通阀4分别与室外换热组件2和室内换热组件3的第一端口连通，室内换热组件3的第二端口与室内换热组件3的第二端口连通，辅助换热管路5的入口端与室内换热组件3的第二端口连通，辅助换热管路5的出口端与压缩机组件1的入口端连通；其中，辅助换热管路5上设置有辅助换热组件50，以通过辅助换热组件50对冷媒介质进行升温。通过设置辅助换热管路，对室内换热组件流出的一部分冷媒介质进行热交换后加压，与流出的另一部分冷媒介质在压缩机组件1的压缩腔室内进行混合，以提高循环过程中冷媒介质的利用率，提高热泵系统的运行效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种热泵系统，其特征在于，包括：
压缩机组件(1)；
室外换热组件(2)；
室内换热组件(3)，所述压缩机组件(1)的出口端通过四通阀(4)分别与所述室外换热组件(2)和所述室内换热组件(3)的第一端口连通，所述室内换热组件(3)的第二端口与所述室内换热组件(3)的第二端口连通；
辅助换热管路(5)，所述辅助换热管路(5)的入口端与所述室内换热组件(3)的第二端口连通，所述辅助换热管路(5)的出口端与所述压缩机组件(1)的入口端连通；
其中，所述辅助换热管路(5)上设置有辅助换热组件(50)，以通过所述辅助换热组件(50)对冷媒介质进行升温。
2.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述压缩机组件(1)具有第一压缩腔室(10)和第二压缩腔室(11)，所述第一压缩腔室(10)的出口端与所述第二压缩腔室(11)入口端通过连通管路(12)连通，所述第二压缩腔室(11)的出口端为所述压缩机组件(1)的出口端。
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：
过渡部件(6)，所述过渡部件(6)设置在所述连通管路(12)上，所述过渡部件(6)内设置有用于容纳冷媒介质的腔室；
其中，所述过渡部件(6)的出口端与所述第二压缩腔室(11)的入口端连通，所述辅助换热管路(5)和所述第一压缩腔室(10)的出口端与所述过渡部件(6)的入口端连通。
4.根据权利要求3所述的热泵系统，其特征在于，所述热泵系统还包括：
第一支路(14)，所述第一支路(14)的入口端与所述连通管路(12)连通，所述第一支路(14)的出口端与所述四通阀(4)连通；所述第一支路(14)上设置有第四调节阀(40)。
5.根据权利要求4所述的热泵系统，其特征在于，所述第一支路(14)和所述连通管路(12)具有连接位置，所述第四调节阀(40)设置在所述连接位置和所述四通阀(4)之间，所述热泵系统还包括：
第三调节阀(30)，所述第三调节阀(30)设置在所述连接位置与所述过渡部件(6)的入口端之间。
6.根据权利要求5所述的热泵系统，其特征在于，所述热泵系统还包括：
第二管路(7)，所述第二管路(7)的入口端与所述室外换热组件(2)的第一端口连通，所述第二管路(7)的出口端与所述第一压缩腔室(10)的入口端连通；
第二支路(71)，所述第二支路(71)的入口端与所述第二管路(7)连通，所述第二支路(71)的出口端与所述过渡部件(6)的入口端连通，所述第二支路(71)上设置有第二调节阀(20)。
7.根据权利要求6所述的热泵系统，其特征在于，所述热泵系统具有第一管路(13)，所述第二压缩腔室通过第一管路(13)与所述四通阀(4)连通，所述热泵系统还包括：
第一压力传感器(72)，所述第一压力传感器(72)设置在所述第二管路(7)上；
第三压力传感器(73)，所述第三压力传感器(73)设置在所述第一管路(13)上，所述第三压力传感器(73)位于所述第一支路(14)的出口端与所述四通阀(4)的入口端之间。
8.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：
第二电子膨胀阀(51)，所述第二电子膨胀阀(51)设置在所述辅助换热管路(5)上，所述第二电子膨胀阀(51)位于所述室内换热组件(3)的第二端口与所述辅助换热组件(50)之间的管段上。
9.根据权利要求8所述的热泵系统，其特征在于，所述热泵系统还包括：
第二温度传感器(52)，所述第二温度传感器(52)与所述辅助换热组件(50)连接，所述第二温度传感器(52)位于所述第二电子膨胀阀(51)与所述辅助换热组件(50)之间的管路上。
10.根据权利要求7所述的热泵系统，其特征在于，所述热泵系统还包括：
闪蒸器(8)，所述闪蒸器(8)的第一端口与所述室内换热组件(3)的第二端口连通，所述闪蒸器(8)的第二端口与所述室外换热组件(2)的第二端口连通；
第三管路(80)，所述第三管路(80)的入口端与所述闪蒸器(8)连通，所述第三管路(80)的出口端与所述过渡部件(6)的入口端连通。
11.根据权利要求10所述的热泵系统，其特征在于，所述热泵系统还包括：
第一调节阀(15)，所述第一调节阀(15)设置在所述第二管路(7)上；
第二压力传感器(81)，所述第二压力传感器(81)设置在所述第三管路(80)上，所述第二压力传感器(81)位于所述闪蒸器(8)与所述第一调节阀(15)之间。
12.一种空调器，包括热泵系统，其特征在于，所述热泵系统为权利要求1至11中任一项所述的热泵系统。
13.一种热泵系统的控制方法，适用于权利要求1至11中任一项所述的热泵系统，其特征在于，所述热泵系统的控制方法包括：
检测室外温度以得出室外温度值T1，并检测辅助换热组件的温度以得出辅助换热温度T2；
根据所述室外温度值T1和辅助换热组件的温度值T2，控制所述辅助换热管路(5)的通断。
14.根据权利要求13所述的热泵系统的控制方法，其特征在于，所述热泵系统为权利要求11所述的热泵系统，所述热泵系统的控制方法还包括：
检测闪蒸器(8)的压力值P2，检测室外换热组件(2)的压力值P1，根据所述室外温度值T1、辅助换热组件的温度值T2和P2/P1的值控制所述辅助换热管路(5)的通断。
15.根据权利要求14所述的热泵系统的控制方法，其特征在于，控制所述辅助换热管路(5)的通断的方法包括：
当T1＜9℃，T2＞10℃，T2-T1＞5℃，且P2/P1≥4.5时，开启所述热泵系统的第一调节阀(15)和第三调节阀(30)，关闭所述热泵系统的第二调节阀(20)和第四调节阀(40)，控制所述辅助换热管路(5)为通路；
当T1≥9℃，T2＞10℃，T2-T1＞5℃，且P2/P1≥4.5时，开启所述热泵系统的第三调节阀(30)，关闭所述热泵系统的第一调节阀(15)、第二调节阀(20)和第四调节阀(40)，控制所述辅助换热管路(5)为通路；
当T1≥9℃，T2＞10℃，T2-T1＞5℃，且P2/P1＜4.5时，开启所述热泵系统的第四调节阀(40)，关闭所述热泵系统的第一调节阀(15)、第二调节阀(20)和第三调节阀(30)，控制所述辅助换热管路(5)为通路；
当T1＜9℃，T2-T1≤5℃，或T2≤10℃，P2/P1≥4.5时，开启所述热泵系统的第一调节阀(15)和第三调节阀(30)，关闭所述热泵系统的第二调节阀(20)和第四调节阀(40)，控制所述辅助换热管路(5)为断路；
当T1≥9℃，T2-T1≤5℃，或T2≤10℃，P2/P1≥4.5时，开启所述热泵系统的第三调节阀(30)，关闭所述热泵系统的第一调节阀(15)、第二调节阀(20)和第四调节阀(40)，控制所述辅助换热管路(5)为断路；
当T1≥9℃，T2-T1≤5℃，或T2≤10℃，P2/P1＜4.5时，开启所述热泵系统的第二调节阀(20)和第四调节阀(40)，关闭所述热泵系统的第一调节阀(15)和第三调节阀(30)，控制所述辅助换热管路(5)为断路。
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