CN112268378A - 热泵系统及其控制方法、控制装置以及空调设备、存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热泵系统及其控制方法、控制装置以及空调设备、存储介质。热泵系统包括压缩机、室内换热器、第一室外换热器、第二室外换热器和切换装置,室内换热器的第二口与第一室外换热器的第二接口通过第一管路连接,第二室外换热器的第二端口通过第二管路与第一管路连接,切换装置连接压缩机的排气口和吸气口与室内换热器的第一口、第一室外换热器的第一接口和第二室外换热器的第一端口,并能控制第一室外换热器和第二室外换热器中的一个与室内换热器均处于第一模式,且第一室外换热器和第二室外换热器中的另一个处于第二模式,第一模式和第二模式分别为蒸发器模式和冷凝器模式中的一个和另一个,以提高升频回油过程中室内温度的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及空调设备技术领域,特别涉及一种热泵系统及其控制方法、控制装置以及空调设备、存储介质。
背景技术
变频压缩机系统长时间运行,尤其是长时间低频运行,会导致冷媒在管路中的流速过低,如果冷媒流速不足以有效带回压缩机外的冷冻油,则会导致压缩机缺油运行,缩短压缩机使用寿命。
为了防止压缩机缺油运行,一种最常见的解决方案是通过升频回油,即,通过提高压缩机的运行频率,来提升冷媒的流速,对系统中的冷冻油进行回收。
相关技术中,升频回油过程中,室内换热器的换热量会随着压缩机频率的升高而增大,因此,会打破当前室内环境的温度稳定状态,使得室内环境温度剧烈波动,造成室内温度失调,这对一些对温度控制精度要求较高的场合是不适用的,比如文物保存环境,突然而剧烈的温度变化会对文物造成巨大伤害,所以这些场合的空调系统为确保控温精确,仍在广泛使用“定频压缩机+可调电加热”的方式进行调控,但该调控方法存在能耗较高的问题,所以,解决变频空调系统回油控温问题,对推广变频热泵技术在精确控温空调领域具有重要意义。
发明内容
本发明实施例提供一种热泵系统及其控制方法、控制装置以及空调设备、存储介质,以提高升频回油过程中室内温度的稳定性。
本发明所提供的热泵系统,包括:
压缩机;
室内换热器;
第一室外换热器;
第二室外换热器;和
切换装置,通过控制室内换热器的第一口、第一室外换热器的第一接口和第二室外换热器的第一端口与压缩机的排气口和吸气口之间的通断关系,来控制室内换热器、第一室外换热器和第二室外换热器在第一模式和第二模式间切换,第一模式和第二模式分别为蒸发器模式和冷凝器模式中的一个和另一个;
室内换热器的第二口与第一室外换热器的第二接口通过第一管路连接,第二室外换热器的第二端口通过第二管路与第一管路连接;
切换装置被配置为能控制第一室外换热器和第二室外换热器中的一个与室内换热器均处于第一模式,且第一室外换热器和第二室外换热器中的另一个处于第二模式。
在一些实施例中,切换装置包括:
第一切换阀,包括第一阀口、第二阀口、第三阀口和第四阀口,第一阀口与第二阀口和第三阀口中的一个连通时,第四阀口与第二阀口和第三阀口中的另一个连通,第一阀口与排气口连通,第二阀口与第一端口连通,第三阀口通过第三管路与第一口连接,第四阀口与吸气口连通;和
第二切换阀,包括第一切换口、第二切换口、第三切换口和第四切换口,第一切换口与第二切换口和第三切换口中的一个连通时,第四切换口与第二切换口和第三切换口中的另一个连通,第一切换口与排气口连通,第二切换口与第一接口连通,第三切换口通过第四管路与第一口连接,第四切换口与吸气口连通。
在一些实施例中,切换装置还包括:
第一阀,设置于第三管路上,并用于控制第三管路的通断;和
第二阀,设置于第四管路上,并用于控制第四管路的通断。
在一些实施例中,第一管路与第二管路在连接点处连接,热泵系统还包括:
第一室外节流件,设置于第一管路上,并位于第二接口与连接点之间;和
第二室外节流件,设置于第二管路上。
在一些实施例中,压缩机位于室内或室外。
在一些实施例中,热泵系统还包括以下至少之一:
第一接口测温元件,用于检测冷媒流经第一接口时的温度;
第二接口测温元件,用于检测冷媒流经第二接口时的温度;
第一端口测温元件,用于检测冷媒流经第一端口时的温度;
第二端口测温元件,用于检测冷媒流经第二端口时的温度;
第一口测温元件,用于检测冷媒流经第一口时的温度;
第二口测温元件,用于检测冷媒流经第二口时的温度;
第一系统测温元件,用于检测由排气口流向切换装置的冷媒的温度;
第二系统测温元件,用于检测由切换装置流向吸气口的冷媒的温度;
第一测压元件,用于检测由排气口流向切换装置的冷媒的压力;
第二测压元件,用于检测由切换装置流向吸气口的冷媒的压力。
在一些实施例中,切换装置还被配置为能在控制室内换热器处于第一模式时,控制第一室外换热器和第二室外换热器均处于第二模式。
在一些实施例中,热泵系统还包括管间换热器,管间换热器内设有可相互换热的第一流道和第二流道,第一接口和第一端口分别通过第一流道和第二流道与切换装置连接,或者,第二接口和第二端口分别通过第一流道和第二流道与室内换热器连接。
在一些实施例中,管间换热器位于室内或室外。
在一些实施例中,热泵系统还包括以下至少之一:
第一流道测温元件,用于检测冷媒在流经第一流道的与切换装置或室内换热器连接的一端时的温度;
第二流道测温元件,用于检测冷媒在流经第二流道的与切换装置或室内换热器连接的一端时的温度。
在一些实施例中,热泵系统还包括第一室外风机和第二室外风机,第一室外风机与第一室外换热器位于第一风道内,第二室外风机与第二室外换热器位于处于第二风道内,第一风道与第二风道独立设置。
基于前述各实施例的热泵系统,本发明所提供的控制方法,包括:
确定热泵系统的目标运行模式;
基于目标运行模式,控制切换装置动作。
在一些实施例中,基于目标运行模式,控制切换装置动作包括以下至少之一:
在目标运行模式为升频回油模式时,控制切换装置动作,使第一室外换热器和第二室外换热器中的一个与室内换热器均处于第一模式,且第一室外换热器和第二室外换热器中的另一个处于第二模式;
在目标运行模式为制冷模式时,控制切换装置动作,使室内换热器处于蒸发器模式,且第一室外换热器和第二室外换热器处于冷凝器模式;
在目标运行模式为制热模式时,控制切换装置动作,使室内换热器处于冷凝器模式,且第一室外换热器和第二室外换热器处于蒸发器模式。
在一些实施例中,基于目标运行模式,控制切换装置动作包括以下至少之一:
在目标运行模式为制冷升频回油模式时,控制切换装置动作,使第一室外换热器和第二室外换热器中的一个与室内换热器均处于蒸发器模式,且第一室外换热器和第二室外换热器中的另一个处于冷凝器模式;
在目标运行模式为制热升频回油模式时,控制切换装置动作,使第一室外换热器和第二室外换热器中的一个与室内换热器均处于冷凝器模式,且第一室外换热器和第二室外换热器中的另一个处于蒸发器模式。
基于前述各实施例的热泵系统,本发明所提供的控制方法,包括:
将处于第二模式的第一室外换热器和第二室外换热器中的第二室外换热器切换至室内换热器所处于的第一模式;
在一些实施例中,将处于第二模式的第一室外换热器和第二室外换热器中的第二室外换热器切换至室内换热器所处于的第一模式包括:
将第二室外换热器中的换热量转移至第一室外换热器,并关闭第一阀;
控制第一切换阀动作,使第一阀口由与第二阀口和第三阀口中的一个连通切换至与第二阀口和第三阀口中的另一个连通。
在一些实施例中,将第二室外换热器的换热量转移至第一室外换热器包括:
将与第二室外换热器对应的第二室外风机的转速由降为0,将与第一室外换热器对应的第一室外风机的转速由增大至将与第二室外换热器对应的第二室外节流件的开度由降低至0,将与第一室外换热器对应的第一室外节流件的开度由增大至
在一些实施例中,将与第二室外换热器对应的第二室外风机的转速由降为0,将与第一室外换热器对应的第一室外风机的转速由增大至将与第二室外换热器对应的第二室外节流件的开度由减小至0,将与第一室外换热器对应的第一室外节流件的开度由增大至包括:
在一些实施例中,将与第二室外换热器对应的第二室外风机的转速由降为0,将与第一室外换热器对应的第一室外风机的转速由增大至将与第二室外换热器对应的第二室外节流件的开度由减小至0,将与第一室外换热器对应的第一室外节流件的开度由增大至包括:
在一些实施例中,控制第一切换阀动作,使第一阀口由与第二阀口和第三阀口中的一个连通切换至与第二阀口和第三阀口中的另一个连通包括以下至少之一:
在制冷升频回油时,控制第一切换阀动作,使第一阀口由与第二阀口连通切换至与第三阀口连通;
在制热升频回油时,控制第一切换阀动作,使第一阀口由与第三阀口连通切换至与第二阀口连通。
在一些实施例中,控制第二室外换热器的换热量随压缩机频率的升高而增大包括:
在一些实施例中,控制方法还包括:
将第二室外换热器由第一模式切换至第二模式。
在一些实施例中,控制第二室外换热器的换热量随着压缩机频率的降低而减小包括:
在一些实施例中,将第二室外换热器由第一模式切换至第二模式包括以下至少之一:
控制第一切换阀动作,使第一阀口由与第二阀口和第三阀口中的一个连通切换至与第二阀口和第三阀口中的另一个连通。
在一些实施例中,控制第一切换阀动作,使第一阀口由与第二阀口和第三阀口中的一个连通切换至与第二阀口和第三阀口中的另一个连通包括:
在制冷升频回油时,控制第一切换阀动作,使第一阀口由与第三阀口连通切换至与第二阀口连通;
在制热升频回油时,控制第一切换阀动作,使第一阀口由与第二阀口连通切换至与第三阀口连通。
在一些实施例中,控制方法还包括:
在将第二室外换热器由第一模式切换至第二模式后,将第一室外换热器的换热量向第二室外换热器转移,使第二室外换热器分担第一室外换热器的换热量。
在一些实施例中,将第一室外换热器的换热量向第二室外换热器转移包括:
将与第二室外换热器对应的第二室外风机的转速增大,将与第二室外换热器对应的第二室外节流件的开度增大,并将与第一室外换热器对应的第一室外风机的转速减小,将与第一室外换热器对应的第一室外节流件的开度减小。
在一些实施例中,在将第二室外风机的转速增大,将第二室外节流件的开度增大,并将第一室外风机的转速减小,将第一室外节流件的开度减小时,将第二室外风机的转速增大至与第一室外风机的转速相等。
在一些实施例中,在将第二室外风机的转速增大至与第一室外风机的转速相等时,匀速地将第二室外风机的转速增大至与第一室外风机的转速相等。
本发明所提供的热泵系统的控制装置,包括存储器和耦接至存储器的处理器,处理器被配置为基于存储在存储器中的指令执行前述各实施例的控制方法。
本发明所提供的空调设备,包括前述各实施例的热泵系统和前述各实施例的控制装置。
一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质存储有计算机指令,计算机指令被处理器执行前述各实施例的控制方法。
在本发明中,由于第一室外换热器和第二室外换热器中的一个与室内换热器均处于第一模式时,第一室外换热器和第二室外换热器中的另一个可以处于第二模式,因此,在升频回油时,与室内换热器处于相同模式的室外换热器可以分担压缩机频率升高所增加的换热量,减少,甚至避免升频回油过程对室内换热器的影响,从而有效提高升频回油过程中室内温度的稳定性。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例进行详细描述,本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明第一实施例中热泵系统的结构示意图。
图2为本发明第二实施例中热泵系统的结构示意图。
图3为图2所示热泵系统在制冷模式时的冷媒流路示意图。
图4为图2所示热泵系统在制冷升频回油模式时的冷媒流路示意图。
图5为图2所示热泵系统在制热模式时的冷媒流路示意图。
图6为图2所示热泵系统在制热升频回油模式时的冷媒流路示意图。
图7为图2所示热泵系统在第一化霜模式时的冷媒流路示意图,其中省略了测温和测压元件。
图8为图2所示热泵系统在第二化霜模式时的冷媒流路示意图,其中省略了测温和测压元件。
图9为本发明第三实施例中热泵系统的结构示意图。
图10为本发明第四实施例中热泵系统的结构示意图。
图11为本发明一些实施例中热泵系统的控制方法的流程示意图。
图12为本发明另一些实施例中热泵系统的控制方法的流程示意图。
图13为一些实施例中图12所示步骤S300的流程示意图。
图14为一些实施例中图13所示步骤S310的流程示意图。
图15为本发明一些实施例中控制装置的结构简图。
图中:
100、室内机;200、室外机;300、切换装置;
1、压缩机;11、排气口;12、吸气口;
2、第一切换阀;2D、第一阀口;2C、第二阀口;2E、第三阀口;2S、第四阀口;
3、第二切换阀;3D、第一切换口;3C、第二切换口;3E、第三切换口;3S、第四切换口;
4、第一阀;5、第二阀;
7、室内风机;
81、第一管路;82、第二管路;83、第三管路;84、第四管路;
9、室内换热器;9a、第一口;9b、第二口;
12、管间换热器;121、第一流道;122、第二流道;q、第一工作口;m、第二工作口;p、第三工作口;n、第四工作口;
13、室内节流件;14、第一截止阀;15、第二截止阀;
20、第一室外换热器;20a、第一接口;20b、第二接口;
21、第二室外换热器;21a、第一端口;21b、第二端口;
22、第一室外节流件;23、第二室外节流件;
24、第一室外风机;25、第二室外风机;
26、存储器;27、处理器;28、通信接口;29、总线;
30、第一口测温元件;31、第二口测温元件;32、第二端口测温元件;33、第二端口测温元件;34、第二接口测温元件;35、第一接口测温元件;36、第一流道测温元件;37、第二流道测温元件;38、第一系统测温元件;39、第二系统测温元件;
40、第一测压元件;41、第二测压元件;
F、连接点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在本发明的描述中,需要理解的是,方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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,在未作相反说明的情况下,这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明保护范围的限制;方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
在本发明的描述中,需要理解的是,使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件,仅仅是为了便于对相应零部件进行区别,如没有另行声明,上述词语并没有特殊含义,因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
图1-图10示例性地示出本发明热泵系统的结构。图11-14示例性地示出本发明的控制方法。图15示例性地示出本发明的控制装置。
参照图1-10,本发明所提供的热泵系统,包括压缩机1、室内换热器9、第一室外换热器20、第二室外换热器21和切换装置300。
压缩机1用于对冷媒进行压缩。压缩机1具有排气口11和吸气口12。经过压缩机1压缩后的冷媒从排气口11排出。经过制冷或制热循环后的冷媒从吸气口12流回压缩机1中,被压缩机1压缩。参照图1-8以及图9,一些实施例中,压缩机1设置在室内,这样可以降低压缩机1被盗风险。而作为变型,参照图10,另一些实施例中,压缩机1也可以设置在室外。其中,为了实现升频回油功能,压缩机1为变频压缩机。
室内换热器9设置在室内,属于室内机的一部分,用于实现冷媒与室内空气之间的换热,以对室内空气进行降温或升温,实现制冷或制热目的。室内换热器9具有第一口9a和第二口9b,用于供冷媒进出室内换热器9。
参照图1-10,一些实施例中,室内换热器9处对应设有室内风机24,用于促进冷媒流经室内换热器9时与室内空气的换热,以提升冷媒在室内换热器9处的换热效果。同时,室内换热器9处对应设有室内节流件13。室内节流件13与第二口9b连接,用于实现对进出室内换热器9的冷媒的节流。其中,室内节流件13可以为电子膨胀阀、热力膨胀阀和节流孔板等各种节流元件。
第一室外换热器20和第二室外换热器21设置在室外,属于室外机的一部分,用于实现冷媒与室外空气之间的换热,与室内换热器9一起,完成温度调节过程。第一室外换热器20具有第一接口20a和第二接口20b,用于供冷媒进出第一室外换热器20。第二室外换热器21具有第一端口21a和第二端口21b,用于供冷媒进出第二室外换热器21。第一室外换热器20和第二室外换热器21可以设置于同一室外机中,也可以设置于两个单独的室外机中。室外机与室内机之间的管路上可以设置第一截止阀14和第二截止阀15,以方便室内外间管路的拆装。
参照图1-10,一些实施例中,第一室外换热器20处对应设有第一室外风机24,用于促进冷媒流经第一室外换热器20时与室外空气的换热,以提升冷媒在第一室外换热器20处的换热效果。第二室外换热器21处对应设有第二室外风机25,用于促进冷媒流经第二室外换热器21时与室外空气的换热,以提升冷媒在第二室外换热器21处的换热效果。其中,第一室外风机24与第一室外换热器20可以位于第一风道内,第二室外风机25与第二室外换热器21位于处于第二风道内,第一风道与第二风道独立设置。
继续参照图1-10,一些实施例中,第一室外换热器20和第二室外换热器21处还分别设有第一室外节流件22和第二室外节流件23。第一室外节流件22和第二室外节流件23分别与第二接口20b和第二端口21b连接,分别用于对进出第一室外换热器20和第二室外换热器21的冷媒进行节流。其中,第一室外节流件22和第二室外节流件23可以为电子膨胀阀、热力膨胀阀和节流孔板等各种节流元件。
为了提高升频回油时室内温度的稳定性,提升热泵系统的温控精准性,参照图1-10,一些实施例中,压缩机1的排气口11和吸气口12与室内换热器9的第一口9a、第一室外换热器20的第一接口20a和第二室外换热器21的第一端口21a通过切换装置300连接。
并且,室内换热器9的第二口9b与第一室外换热器20的第二接口20b通过第一管路81连接。第二室外换热器21的第二端口21b通过第二管路82与第一管路81连接。第一管路81与第二管路82在连接点F处连接。这种情况下,前述室内节流件13和第一室外节流件22均设置在第一管路81上,并分别位于第二口9b与连接点F之间,以及第二接口20b与连接点F之间;前述第二室外节流件23则设置于第二管路82上,即位于第二端口21b与连接点F之间。
切换装置300通过控制室内换热器9的第一口9a、第一室外换热器20的第一接口20a和第二室外换热器21的第一端口21a与压缩机1的排气口11和吸气口12之间的通断关系,来控制室内换热器9、第一室外换热器20和第二室外换热器21在第一模式和第二模式之间切换。第一模式和第二模式分别为蒸发器模式和冷凝器模式中的一个和另一个。其中,蒸发器模式是指换热器用作蒸发器时的状态。冷凝器模式是指换热器用作冷凝器时的状态。
并且,切换装置300被配置为能控制第一接口20a和第一端口21a中的一个以及第一口9a均与第一气口连通,且第一接口20a和第一端口21a中的另一个与第二气口连通,第一气口和第二气口分别为排气口11和吸气口12中的一个和另一个,以控制第一室外换热器20和第二室外换热器21中的一个与室内换热器9均处于第一模式,且第一室外换热器20和第二室外换热器21中的另一个处于第二模式。
由于第一室外换热器20和第二室外换热器21中的一个与室内换热器9均处于第一模式时,第一室外换热器20和第二室外换热器21中的另一个可以处于第二模式,因此,在升频回油时,可以将第一室外换热器20和第二室外换热器21中的一个切换至室内换热器9所处于的第一模式,并使第一室外换热器20和第二室外换热器21中的另一个仍保持于升频回油前所处于的第二模式,使得压缩机1频率升高所增加的换热量不再完全由室内换热器9承担,而是可以由与室内换热器9处于相同模式的室外换热器分担,从而减少,甚至避免升频回油过程对室内换热器9的影响,有效提高升频回油过程中室内温度的稳定性。
例如,参照图3和图4,当热泵系统需要在制冷模式下进行升频回油时,即需要进行制冷升频回油时,可以将第一室外换热器20和第二室外换热器21中的一个,例如第二室外换热器21,切换至蒸发器模式,且使第一室外换热器20和第二室外换热器21中的另一个,例如第一室外换热器20仍保持于制冷时原本处于的冷凝器模式,此时,与室内换热器9一样处于蒸发器模式的室外换热器,可以与室内换热器9一起承担蒸发负荷,利用处于蒸发器模式的室外换热器分担压缩机1升频所增加的蒸发负荷,减少,甚至消除压缩机1升频对室内换热器9制冷量的影响,实现更加稳定的制冷输出,提升室内温度控制的稳定性。
再例如,参照图5和图6,当热泵系统需要在制热模式下进行升频回油时,即需要进行制热升频回油时,可以将第一室外换热器20和第二室外换热器21中的一个,例如第二室外换热器21,切换至冷凝器模式,且使第一室外换热器20和第二室外换热器21中的另一个,例如第一室外换热器20仍保持于制热时原本处于的蒸发器模式,此时,与室内换热器9一样处于冷凝器模式的室外换热器,可以与室内换热器9一起承担冷凝负荷,利用处于冷凝器模式的室外换热器分担压缩机1升频所增加的冷凝负荷,减少,甚至消除压缩机1升频对室内换热器9制热量的影响,实现更加稳定的制热输出,提升室内温度控制的稳定性。
可见,基于前述切换装置300、第一室外换热器20、第二室外换热器21和室内换热器9之间的连接关系及相互配合,可以在升频回油时,使第一室内换热器20和第二室外换热器21中的一个工作在蒸发器模式,另一个工作在冷凝器模式,利用与室内换热器9处于相同模式的室外换热器分担压缩机1升频所增加的换热量,减少,甚至避免升频回油过程对室内换热器9的影响,提高升频回油过程中室内温度的稳定性。而提高升频回油过程中室内温度的稳定性,有利于提高热泵系统的温控精度,使无需再由电加热系统辅助,降低能耗,并使热泵系统在文物保存等对温控精度要求较高的场合的应用成为可能,促进较为节能的变频热泵技术在精确控温空调领域中的推广。
另外,将热泵系统设置为其第一室外换热器20和第二室外换热器21中的一个与室内换热器9均处于第一模式时,第一室外换热器20和第二室外换热器21中的另一个可以处于第二模式,其好处还在于,可以提高化霜过程中室内温度的稳定性。
具体地,相关技术中,化霜过程中,化霜热量取自室内,室内换热器会由冷凝器模式切换成蒸发器模式,无法再制热,造成室内温度波动。而基于前述设置方式,在热泵系统处于化霜模式时,可以控制第一接口20a和第一端口21a中的一个以及第一口9a均与排气口11连通,且第一接口20a和第一端口21a中的另一个与吸气口12连通,即,控制第一室外换热器20和第二室外换热器21中的一个与室内换热器9均处于冷凝器模式,且第一室外换热器20和第二室外换热器21中的另一个处于蒸发器模式,使得在第一室外换热器20和第二室外换热器21中处于冷凝器模式的一个进行化霜时,第一室外换热器20和第二室外换热器21中处于蒸发器模式的一个可以提供化霜所需的热量,这样,化霜时可以从室外吸热,而无需再从室内吸热,室内换热器9无需再切换至蒸发器模式,而可以保持于冷凝器模式,因此,可以避免化霜时室内换热器9切换至蒸发器模式,无法制热所造成的室内温度波动,提高化霜过程中室内温度的稳定性。
例如,参照图7,当第二室外换热器21需要化霜时,则将第二室外换热器21切换成冷凝器模式,并使第一室外换热器20仍保持于蒸发器模式,此时,处于蒸发器模式的第一室外换热器20可以吸收室外的热量,供处于冷凝器模式的第二室外换热器21化霜,使得在对第二室外换热器21进行化霜时,室内换热器9无需切换至蒸发器模式,而是可以保持冷凝器模式,继续制热,从而可以在实现第二室外换热器21化霜目的的同时,不影响室内换热器9制热量的输出,提升室内温度的稳定性。该第二室外换热器21的化霜过程可以称为第一化霜模式,换句话说,第一化霜模式是指第二室外换热器21化霜时热泵系统的运行模式。
再例如,参照图8,当第一室外换热器20需要化霜时,则将第一室外换热器20切换成冷凝器模式,并使第二室外换热器21仍保持于蒸发器模式,此时,处于蒸发器模式的第二室外换热器21可以吸收室外的热量,供处于冷凝器模式的第一室外换热器20化霜,使得在对第一室外换热器20进行化霜时,室内换热器9可以仍保持于冷凝器模式,继续制热,从而可以在实现第一室外换热器20化霜目的的同时,不影响室内换热器9制热量的输出,提升室内温度的稳定性。该第一室外换热器20的化霜过程可以称为第二化霜模式,换句话说,第二化霜模式是指第一室外换热器20化霜时热泵系统的运行模式。
可见,基于前述切换装置300、第一室外换热器20、第二室外换热器21和室内换热器9之间的连接关系及相互配合,可以实现异步化霜过程(即第一室外换热器20和第二室外换热器21不同时化霜),使室内换热器9在化霜模式(包括第一化霜模式和第二化霜模式)下能够始终保持于冷凝器模式,持续输出制热量,有效改善化霜过程中室内温度失调问题,提高热泵系统的温控精确性。
除了能够实现前述升频回油及化霜过程,本发明所提供的热泵系统,还能实现正常的制冷及制热过程。为此,切换装置300还被配置为能在控制室内换热器9处于第一模式时,控制第一室外换热器20和第二室外换热器21均处于第二模式。其中,为了实现正常的制冷过程,参照图3,一些实施例中,切换装置300还被配置为:在热泵系统处于制冷模式时,控制室内换热器9处于蒸发器模式,且第一室外换热器20和第二室外换热器21处于冷凝器模式。而为了实现正常的制热过程,参照图5,一些实施例中,切换装置300被配置为:在热泵系统处于制热模式时,控制室内换热器9处于冷凝器模式,且第一室外换热器20和第二室外换热器21处于蒸发器模式。这样,在需要制冷或制热时,控制切换装置300动作,使室内换热器9处于蒸发器模式,第一室外换热器20和第二室外换热器21处于冷凝器模式,或者,使室内换热器9处于冷凝器模式,且第一室外换热器20和第二室外换热器21处于蒸发器模式,即可实现制冷模式或制热模式。
热泵系统被设置为,既能够实现制冷模式和制热模式,也能够实现制冷升频回油模式、制热升频回油模式、第一化霜模式和第二化霜模式,运行模式更加多样,功能更加丰富。
作为前述各实施例中切换装置300的实施方式,参照图2-10,在一些实施例中,切换装置300包括第一切换阀2和第二切换阀3。
第一切换阀2包括第一阀口2D、第二阀口2C、第三阀口2E和第四阀口2S。第一阀口2D与排气口11连通。第二阀口2C与第一端口21a连通。第三阀口2E通过第三管路83与第一口9a连接。第四阀口2S与吸气口12连通。第一阀口2D与第二阀口2C和第三阀口2E中的一个连通时,第四阀口2S与第二阀口2C和第三阀口2E中的另一个连通,换句话说,第一切换阀2具有第一状态和第二状态,在第一状态时,第一阀口2D与第二阀口2C连通,且第四阀口2S与第三阀口2E连通,而在第二状态时,第一阀口2D与第三阀口2E连通,且第四阀口2S与第二阀口2C连通。这样,第一切换阀2在第一状态和第二状态之间切换,即可控制第一端口21a及第一口9a与排气口11和吸气口12之间的通断关系,进而控制第二室外换热器21和室内换热器9在蒸发器模式和冷凝器模式之间切换。
一些实施例中,参照图2-10,第一切换阀2为四通阀,此时的第一切换阀2也可以称为第一四通阀。第一切换阀2采用四通阀结构时,结构较为简单,控制较为方便。但第一切换阀2的实现方式不限于此,例如,另一些实施例中,第一切换阀2也可以包括串联和/或并联的几个阀(例如电磁阀),为这些阀的组合,由这些阀配合,实现第一切换阀2的功能。
另外,第一切换阀2在第一状态和第二状态之间的切换可以通过控制第一切换阀2是否得电来控制。例如,一些实施例中,第一切换阀2掉电时,处于第一状态;第一切换阀2得电时,处于第二状态。
第二切换阀3包括第一切换口3D、第二切换口3C、第三切换口3E和第四切换口3S。第一切换口3D与排气口11连通。第二切换口3C与第一接口20a连通。第三切换口3E通过第四管路84与第一口9a连接。第四切换口3S与吸气口12连通。第一切换口3D与第二切换口3C和第三切换口3E中的一个连通时,第四切换口3S与第二切换口3C和第三切换口3E中的另一个连通,换句话说,第二切换阀3具有第一工作状态和第二工作状态,在第一工作状态时,第一切换口3D与第二切换口3C连通,且第四切换口3S与第三切换口3E连通,而在第二工作状态时,第一切换口3D与第三切换口3E连通,且第四切换口3S与第二切换口3C连通。这样,第二切换阀3在第一工作状态和第二工作状态之间切换,即可控制第一接口20a及第一口9a与排气口11和吸气口12之间的通断关系,进而控制第一室外换热器20和室内换热器9在蒸发器模式和冷凝器模式之间切换。
一些实施例中,参照图2-10,第二切换阀3为四通阀,此时的第二切换阀3也可以称为第二四通阀。第二切换阀3采用四通阀结构时,结构较为简单,控制较为方便。但第二切换阀3的实现方式不限于此,例如,另一些实施例中,第二切换阀3也可以包括串联和/或并联的几个阀(例如电磁阀),为这些阀的组合,由这些阀配合,实现第二切换阀3的功能。
另外,第二切换阀3在第一工作状态和第二工作状态之间的切换可以通过控制第二切换阀3是否得电来控制。例如,一些实施例中,第二切换阀3掉电时,处于第一工作状态;第二切换阀3得电时,处于第二工作状态。
基于所设置的第一切换阀2和第二切换阀3,可以方便高效地控制第一口9a、第一接口20a和第一端口21a与排气口11和吸气口12之间的连通关系,以便控制室内换热器9、第一室外换热器20和第二室外换热器21在蒸发器模式和冷凝器模式之间切换。
其中,参照图3,当热泵系统处于制冷模式时,第一切换阀2处于第一状态,第二切换阀3处于第一工作状态,控制第一接口20a和第一端口21a与排气口11连通,第一口9a与吸气口12连通,使得第一室外换热器20和第二室外换热器21均处于冷凝器模式,室内换热器9处于蒸发器模式。
参照图4,当热泵系统处于制冷升频回油模式时,第一切换阀2处于第二状态,第二切换阀3处于第一工作状态,控制第一接口21a与排气口11连通,第一口9a和第一端口21a均与吸气口12连通,使得第一室外换热器20处于冷凝器模式,室内换热器9和第二室外换热器21均处于蒸发器模式。
参照图5,当热泵系统处于制热模式时,第一切换阀2处于第二状态,第二切换阀3处于第二工作状态,控制第一口9a与排气口11连通,第一接口20a和第一端口21a与吸气口12连通,使得室内换热器9处于冷凝器模式,第一室外换热器20和第二室外换热器21均处于蒸发器模式。
参照图6,当热泵系统处于制热升频回油模式时,第一切换阀2处于第一状态,第二切换阀3处于第二工作状态,控制第一口9a和第一端口21a均与排气口11连通,第一接口21a与吸气口12连通,使得室内换热器9和第二室外换热器21均处于冷凝器模式,第一室外换热器20处于蒸发器模式。
参照图7,当热泵系统处于第一化霜模式时,第一切换阀2处于第一状态,第二切换阀3处于第二工作状态,控制第一口9a和第一端口21a均与排气口11连通,第一接口20a与吸气口12连通,使得室内换热器9和第二室外换热器21均处于冷凝器模式,第一室外换热器20处于蒸发器模式。
参照图8,当热泵系统处于第二化霜模式时,第一切换阀2处于第二状态,第二切换阀3处于第一工作状态,控制第一口9a和第一接口20a均与排气口11连通,第一端口21a与吸气口12连通,使得室内换热器9和第一室外换热器20均处于冷凝器模式,第二室外换热器21处于蒸发器模式。
另外,参照图4、图6、图7和图8,为了防止在第一切换阀2和第二切换阀3处于相反状态时,第三管路83和第四管路84之间导通,造成高低压直接连通,影响系统功能的实现以及系统工作安全性,一些实施例中,第三阀口2E与第一口9a之间,以及第三切换口3E与第一口9a之间均设置为可通断地连接,以便于在在第一切换阀2和第二切换阀3处于相反状态时,通过控制第三管路83和第四管路84中的一个连通,且另一个断开,来避免高低压直接连通所造成的问题。
例如,参照图4,在制冷升频回油模式下,第三阀口2E与第一口9a之间处于断开状态,第三切换口3E与第一口9a之间处于连通状态,以防止从排气口11流出的冷媒直接依次经由第三管路83和第四管路84流回吸气口12,造成高低压直接导通。
再例如,参照图6,在制热升频回油模式下,第三阀口2E与第一口9a之间处于断开状态,第三切换口3E与第一口9a之间处于连通状态,以防止从排气口11流出的冷媒直接依次经由第四管路84和第三管路83流回吸气口12,造成高低压直接导通。
又例如,参照图7,在第一化霜模式下,第三阀口2E与第一口9a之间处于断开状态,第三切换口3E与第一口9a之间处于连通状态,以防止从排气口11流出并流经第四管路84的高压冷媒直接经由第三管路83流回吸气口12,造成高低压直接导通。
再例如,参照图8,在第二化霜模式下,第三阀口2E与第一口9a之间处于连通状态,第三切换口3E与第一口9a之间处于断开状态,以防止从排气口11流出并流经第三管路83的高压冷媒直接经由第四管路84流回吸气口12,造成高低压直接导通。
而为了实现第三阀口2E与第一口9a之间,以及第三切换口3E与第一口9a之间的可通断连接,参照图2-10,一些实施例中,切换装置300不仅包括前述第一切换阀2和第二切换阀3,同时还包括第一阀4和第二阀5。第一阀4设置于第三管路83上,并用于控制第三管路83的通断,以实现第三阀口2E与第一口9a之间的可通断连接。第二阀5设置于第四管路84上,并用于控制第四管路84的通断,以实现第三切换口3E与第一口9a之间的可通断连接。
其中,第一阀4和第二阀5可以为电磁阀或电动球阀等,此时,可以通过控制第一阀4和第二阀5是否得电,来方便高效地控制第三管路83(即第三阀口2E与第一口9a之间)和第四管路84(即第三切换口3E与第一口9a之间)的通断。例如,一些实施例中,当第一阀4和第二阀5得电时,分别控制第三管路83和第四管路84连通;当第一阀4和第二阀5失电时,分别控制第三管路83和第四管路84断开。
一些实施例中,第一阀4、第二阀5、室内节流件13、第一室外节流件22和第二室外节流件23采用比例脉冲控制。
图3-8分别示出了基于第一切换阀2、第二切换阀3、第一阀4和第二阀5的配合,热泵系统在制冷模式、制冷升频回油模式、制热模式、制热升频回油模式、第一化霜模式和第二化霜模式下的冷媒流路。
其中,参照图3,在目标运行模式为制冷模式时,控制第一切换阀2的第一阀口2D与第二阀口2C连通,第三阀口2E与第四阀口2S连通,并控制第二切换阀3的第一切换口3D与第二切换口3C连通,第三切换口3E与第四切换口3S连通,且控制第一阀4和第二阀5均打开,使室内换热器9处于蒸发器模式,且第一室外换热器20和第二室外换热器21处于冷凝器模式。此时,从压缩机1流出的冷媒分成两路,一路经第二切换阀3的第一切换口3D和第二切换口3C流向第一室外换热器20,在第一室外换热器20处冷凝放热,另一路则经第一切换阀2的第一阀口2D和第二阀口2C流向第二室外换热器21,在第二室外换热器21处冷凝放热,且从第一室外换热器20和第二室外换热器21流出的两路冷媒在连接点F处汇合,一起流向室内换热器9,在室内换热器9处蒸发吸热,对室内空气进行降温,之后从室内换热器9流出,分成两路,一路流经第一阀4和第一切换阀2的第三阀口2E和第四阀口2S,另一路则流经第二阀5和第二切换阀3的第三切换口3E和第四切换口3S,最后汇合,流向吸气口12,回到压缩机1,完成整个制冷循环。
参照图4,在目标运行模式为制冷升频回油模式时,需要将热泵系统由图3所示的制冷模式向制冷升频回油模式切换,为此,控制第二切换阀3仍保持于图3的工作状态,并控制第一切换阀2动作,使第一切换阀2由图3所示的第一状态切换至第二状态,第一阀口2D由与第二阀口2S连通切换至与第三阀口2E连通,相应地,第四阀口2S由与第三阀口2E连通切换至与第二阀口2S连通,且控制第一阀4动作,由打开状态切换至关闭状态,使在室内换热器9和第一室外换热器20仍分别保持于图3所示的蒸发器模式和冷凝器模式的情况下,第二室外换热器21由图3所示的冷凝器模式切换至图4所示的蒸发器模式。此时,从压缩机1流出的冷媒经第二切换阀3的第一切换口3D和第二切换口3C流向第一室内换热器20,在第一室内换热20处冷凝放热,之后从第一室内换热器20流出的冷媒在连接点F处分为两路,一路经室内换热器9和第二阀5流向第二切换阀3,另一路则经第二室外换热器21流向第一切换阀2,两路冷媒分别从第二切换阀3的第四切换口3S和第一切换阀2的第四阀口2S流出后,汇合,流向吸气口12,流回压缩机1。该过程中,压缩机1频率上升至回油频率,加快冷媒流速,进行回油,升频所增加的蒸发负荷由第二室外换热器21承担,使得室内换热器9的蒸发量几乎不发生变化,从而使室内温度能保持稳定。
参照图5,在目标运行模式为制热模式时,控制第一切换阀2的第一阀口2D与第三阀口2E连通,第二阀口2C与第四阀口2S连通,并控制第二切换阀3的第一切换口3D与第三切换口3E连通,第二切换口3C与第四切换口3S连通,且控制第一阀4和第二阀5均打开,使室内换热器9处于冷凝器模式,且第一室外换热器20和第二室外换热器21处于蒸发器模式。此时,从压缩机1流出的冷媒分成两路,一路经第一切换阀2的第一阀口2D和第三阀口2E流向第一阀4,另一路则经第二切换阀3的第一切换口3D和第三切换口3E流向第二阀5,且从第一阀4和第二阀5流出的两路冷媒汇合,一起流向室内换热器9,在室内换热器9处冷凝放热,对室内空气进行升温,之后,从室内换热器9流出,并在连接点F处分成两路,分别流向第一室外换热器20和第二室外换热器21,并在第一室外换热器20和第二室外换热器21处进行蒸发吸热后,分别流向第二切换阀3的第二切换阀口3C和第四切换口3S,以及第一切换阀2的第二阀口2C和第四阀口2S,最终汇合后一起流向吸气口12,流回压缩机1,完成整个制热循环。
参照图6,在目标运行模式为制热升频回油模式时,需要将热泵系统由图5所示的制热模式向制热升频回油模式切换,为此,控制第二切换阀3仍保持于图5的工作状态,并控制第一切换阀2动作,使第一切换阀2由图5所示的第二状态切换至第一状态,第一阀口2D由与第三阀口2E连通切换至与第二阀口2S连通,相应地,第四阀口2S由与第二阀口2S连通切换至与第三阀口2E连通,且控制第一阀4动作,由打开状态切换至关闭状态,使在室内换热器9和第一室外换热器20仍分别保持于图5所示的冷凝器模式和蒸发器模式的情况下,第二室外换热器21由图5所示的蒸发器模式切换至图6所示的冷凝器模式。此时,从压缩机1流出的冷媒分两路,一路经第二切换阀3的第一切换口3D和第三切换口3E流向室内换热器9,在室内换热器9处冷凝放热,另一路则经第一切换阀2的第一阀口2D和第二阀口2C流向第二室外换热器21,在第二室外换热器21处冷凝放热,之后从室内换热器9和第二室内换热器21流出的冷媒在连接点F处汇合,一起流向第一室外换热器20,并经第一室外换热器20蒸发吸热之后,经由第二切换阀3的第二切换阀口3C和第四切换口3S流向吸气口12,流回压缩机1。该过程中,压缩机1频率上升至回油频率,加快冷媒流速,进行回油,升频所增加的冷凝负荷由第二室外换热器21承担,使得室内换热器9的冷凝量几乎不发生变化,从而使室内温度能保持稳定。
参照图7,在目标运行模式为第一化霜模式时,控制第一切换阀2的第一阀口2D与第二阀口2C连通,第三阀口2E与第四阀口2S连通,并控制第二切换阀3的第一切换口3D与第三切换口3E连通,第二切换口3C与第四切换口3S连通,且控制第一阀4关闭,第二阀5打开,使第二室外换热器21与室内换热器9均处于冷凝器模式,且第一室外换热器20处于蒸发器模式。此时,从压缩机1流出的冷媒分成两路,一路经第二切换阀3的第一切换口3D和第三切换口3E以及第二阀5流向室内换热器9,在室内换热器9处冷凝放热,输出制热量,另一路则经第一切换阀2的第一阀口2D和第二阀口2C流向第二室外换热器21,在第二室外换热器21处冷凝放热,进行化霜,之后,从室内换热器9和第二室外换热器21流出的两路冷媒在连接点F处汇合,一起流向第一室外换热器20,并在经过第一室外换热器20蒸发吸热后,经由第二切换阀3的第二切换口3C和第四切换口3S流向吸气口12,流回压缩机1。
参照图8,在目标运行模式为第二化霜模式时,控制第一切换阀2的第一阀口2D与第三阀口2E连通,第二阀口2C与第四阀口2S连通,并控制第二切换阀3的第一切换口3D与第二切换口3C连通,第三切换口3E与第四切换口3S连通,且控制第一阀4打开,第二阀5关闭,使第一室外换热器20与室内换热器9均处于冷凝器模式,且第二室外换热器21处于蒸发器模式。此时,从压缩机1流出的冷媒分成两路,一路经第一切换阀2的第一阀口2D和第三阀口2E以及第一阀4流向室内换热器9,在室内换热器9处冷凝放热,输出制热量,另一路则经第二切换阀3的第一切换口3D和第二切换口3C流向第一室外换热器20,在第一室外换热器20处冷凝放热,进行化霜,之后,从室内换热器9和第一室外换热器20流出的两路冷媒在连接点F处汇合,一起流向第二室外换热器21,并在经过第二室外换热器21蒸发吸热后,经由第一切换阀2的第二阀口2C和第四阀口2S流向吸气口12,流回压缩机1。
可见,第一切换阀2、第二切换阀3、第一阀4和第二阀5配合,可以方便地切换室内换热器9、第一室外换热器20和第二室外换热器21的工作模式,满足制冷、制热、升频回油及化霜过程的需求,并在升频回油及化霜过程中,利用第一室外换热器20和第二室外换热器21中的一个减少回油及化霜过程对室内换热器9换热量的影响,有效提升热泵系统的温控精度。
而为了进一步减少回油及化霜过程对热泵系统的负面影响,参照图1-10,在一些实施例中,热泵系统还包括位于室内或室外的管间换热器12。管间换热器12内设有可相互换热的第一流道121和第二流道122。并且,参照图1-9,一些实施例中,第一接口20a和第一端口21a分别通过第一流道121和第二流道122与切换装置300连接。或者,参照图10,另一些实施例中,第二接口20b和第二端口21b分别通过第一流道121和第二流道122与室内换热器9连接。其中,第一流道121与切换装置300或室内换热器9连接的接口可以称为第一工作口q,第一流道121与第一室外换热器20的接口可以称为第二工作口m,第二流道122与切换装置300或室内换热器9连接的接口可以称为第三工作口p,第一流道121与第二室外换热器21的接口可以称为第四工作口n。
例如,参照图1-8,一些实施例中,管间换热器12设置于室外,并连接于第一室外换热器20和第二室外换热器21与切换装置300之间。此时,第一接口20a和第一端口21a分别通过第一流道121和第二流道122与切换装置300连接。第一工作口q与切换装置300连接,具体与第二切换阀3的第二切换口3C连接。第二工作口m与第一接口20a连接。第三工作口p与切换装置300连接,具体与第一切换阀2的第二阀口2C连接。第四工作口n与第一端口21a连接。
再例如,参照图9,一些实施例中,管间换热器12虽然仍连接于第一室外换热器20和第二室外换热器21与切换装置300之间,且连接关系与图1-8所示实施例相同,但管间换热器12不再设置于室外,而是设置于室内。并且,由图1-8及图9可知,在这些实施例中,压缩机1均位于室内。
又例如,参照图10,一些实施例中,管间换热器12虽然仍设置于室外,但不再连接于第一室外换热器20和第二室外换热器21与切换装置300之间,而是连接于第一室外换热器20和第二室外换热器21与室内换热器9之间。此时,第二接口20b和第二端口21b分别通过第一流道121和第二流道122与室内换热器9连接。具体地,第一流道121位于热泵系统的第一室外节流件22与第二接口20b之间。第二流道122位于热泵系统的第二室外节流件23与第二端口21b之间。第一工作口q通过第一室外节流件22与室内换热器9的第二口9b连接。第二工作口m与第二接口20b连接。第三工作口p通过第三节流件23与连接点F连接,从而实现与室内换热器9第二口9b的连接。第四工作口n与第二端口21b连接。并且,比较图1-9及图10可知,图10所示实施例与前述图1-9所示实施例的区别还在于,压缩机1不再设置于室内,而是设置于室外。
基于前述设置,参照图4、图6、图7和图8,在回油及化霜模式下,管间换热器12能够在冷媒流回压缩机1之前,与用作蒸发器的室外换热器一起,对冷媒进行蒸发,在用作蒸发器的室外换热器的基础上,增加对流回压缩机1的冷媒的蒸发,大幅减少,甚至避免回油及化霜回液,可以有效减少回油及化霜对热泵系统的负面影响,提高热泵系统的温控精确性及运行安全性。
首先以图4和图6为例,说明管间换热器12如何减少回油回液。
参照图4,在管间换热器12设置于第一室外换热器20和第二室外换热器21与切换装置300之间,第一接口20a和第一端口21a分别通过第一流道121和第二流道122与切换装置300连接的实施例中,当热泵系统处于制冷升频回油模式时,从第一室外换热器21流出的低温低压冷媒在流经第二流道122时,由于与从排气口12流出并流经第一流道121的高温高压冷媒之间存在换热温差,因此能与第一流道121内的冷媒进行热交换,吸收第一流道121内冷媒的热量,进一步蒸发,使得管间换热器12能在第二室外换热器21对冷媒进行蒸发之后,再次对冷媒进行蒸发,将流回压缩机1的冷媒大部分或完全蒸发,避免或减少回油回液,提高热泵系统的温控精确性及运行安全性。
另外,参照图6,在管间换热器12设置于第一室外换热器20和第二室外换热器21与切换装置300之间,第一接口20a和第一端口21a分别通过第一流道121和第二流道122与切换装置300连接的实施例中,当热泵系统处于制热升频回油模式时,从第一室外换热器20流出的低温低压冷媒在流经第一流道121时,由于与从排气口12流出并流经第二流道122的高温高压冷媒之间存在换热温差,因此能与第二流道122内的冷媒进行热交换,吸收第二流道122内冷媒的热量,进一步蒸发,使得管间换热器12能在第一室外换热器20对冷媒进行蒸发之后,再次对冷媒进行蒸发,将流回压缩机1的冷媒大部分或完全蒸发,避免或减少回油回液,提高热泵系统的温控精确性及运行安全性。
接下来以图7-8为例,说明管间换热器12如何减少化霜回液。
参照图7,当热泵系统处于第一化霜模式时,从第一室外换热器20流出的低温低压冷媒在流经第一流道121时,由于与从排气口12流出并流经第二流道122的高温高压冷媒之间存在换热温差,因此,能吸收第二流道122内冷媒的热量,进一步蒸发,使得管间换热器12能够在第一室外换热器20对冷媒进行蒸发后,再次对冷媒进行蒸发,将流回压缩机1的冷媒大部分或完全蒸发,避免或减少化霜回液,提高热泵系统的温控精确性及运行安全性。
另外,参照图8,当热泵系统处于第二化霜模式时,从第二室外换热器21流出的低温低压冷媒在流经第二流道122时,由于与从排气口12流出并流经第一流道121的高温高压冷媒之间存在换热温差,因此能与第一流道121内的冷媒进行热交换,吸收第一流道121内冷媒的热量,进一步蒸发,使得管间换热器12能够在第二室外换热器21对冷媒进行蒸发后,再次对冷媒进行蒸发,将流回压缩机1的冷媒大部分或完全蒸发,避免或大幅减少化霜回液,提高热泵系统的温控精确性及运行安全性。
虽然未标示相应流路,但可以理解,在管间换热器12如图10所示设置于第一室外换热器20和第二室外换热器21与室内换热器9之间,第一接口20a和第一端口21a分别通过第一流道121和第二流道122与室内换热器9连接的实施例中,管间换热器12也能起到改善回油及化霜回液现象的作用,其工作过程与前述对图4、图6及图7-8的介绍类似,区别主要在于,回油及化霜模式下,冷媒在流回压缩机1的过程中,不再先流经用作蒸发器的室外换热器(例如制冷升频回油和第二化霜模式时的第二室外换热器21,或者,制热升频回油和第一化霜模式时的第一室外换热器20),再流经管间换热器12,而是先流经管间换热器12,再流经用作蒸发器的室外换热器,使冷媒在流向用作蒸发器的室外换热器之前,先流经管间换热器12的一个流道,吸收管间换热器12的另一个流道内的冷媒的热量,进行蒸发,由于同样能够在用作蒸发器的室外换热器之外,增加对冷媒的蒸发,因此,也仍然有助于改善回油及化霜回液现象。
可见,通过在第一室外换热器20和第二室外换热器21之间增设管间换热器12,利用从压缩机1流出的高温高压冷媒对流回压缩机1的低温低压液态冷媒进行蒸发,可以有效改善回油及化霜回液现象,防止回油及化霜过程中低温低压冷媒未充分蒸发即直接回到压缩机1,这有利于使得回油及化霜完成后能够马上全负荷输出制冷量或制热量,提升系统温控精度及运行安全性。
同时,所增设的管间换热器12,并不影响正常制冷和制热过程的进行。例如,参照图3,在热泵系统处于制冷模式时,流经管间换热器12的第一通道121和第二通道122的两路冷媒都是从排气口11流出的高温高压蒸汽,二者温度相同,因此,第一流道121和第二流道122之间没有换热温差,不会进行热交换,所以,管间换热器12不会或很少对制冷过程产生干扰。再例如,参照图5,在热泵系统处于制热模式时,流经管间换热器12的第一通道121和第二通道122的两路冷媒都是从经过室外换热器蒸发后流向压缩机1的低温低压冷媒,二者温度相同,因此,第一流道121和第二流道122之间没有换热温差,不会进行热交换,所以,管间换热器12不会或很少对制热过程产生干扰。
另外,所增设的管间换热器12,还有利于提升节能效果。具体地,由于管间换热器12可以分担冷凝或蒸发负荷,因此,有利于减小室外换热器的蒸发或冷凝负荷,降低室外风机的功率,所以,有利于提升节能效果。
为了实现对系统各关键温度和压力参数的实时检测,以便及时准确地控制各部件动作,使热泵系统在不同运行模式之间切换,参照图1-2,一些实施例中,热泵系统还包括温度压力检测元件。
例如,一些实施例中,热泵系统包括第一接口测温元件35,用于检测冷媒流经第一接口20a时的温度。第一接口测温元件35设置于第一接口20a处。
一些实施例中,热泵系统包括第二接口测温元件34,用于检测冷媒流经第二接口20b时的温度。第二接口测温元件34设置于第二接口20b处。
一些实施例中,热泵系统包括第一端口测温元件33,用于检测冷媒流经第一端口21a时的温度。第一端口测温元件33设置于第一端口21a处。
一些实施例中,热泵系统包括第二端口测温元件32,用于检测冷媒流经第二端口21b时的温度。第二端口测温元件32设置于第二端口21b处。
一些实施例中,热泵系统包括第一口测温元件30,用于检测冷媒流经第一口9a时的温度。第一口测温元件30设置于第一口9a处。
一些实施例中,热泵系统包括第二口测温元件31,用于检测冷媒流经第二口9b时的温度。第二口测温元件设置于第二口9b处。
一些实施例中,热泵系统包括第一系统测温元件38,用于检测由排气口11流向切换装置300的冷媒的温度。第一系统测温元件38设置于排气口11与切换装置300之间的连接管路上。具体地,第一系统测温元件38设置于排气口11与第一切换阀2的第一阀口2D及第二切换阀3的第一切换口3D的连接管路上。
一些实施例中,热泵系统包括第二系统测温元件39,用于检测由切换装置300流向吸气口12的冷媒的温度。第二系统测温元件39设置于切换装置300与吸气口12之间的连接管路上。具体地,第二系统测温元件39设置于吸气口12与第一切换阀2的第四阀口2S及第二切换阀3的第四切换口3S的连接管路上。
一些实施例中,热泵系统包括第一测压元件40,用于检测由排气口11流向切换装置300的冷媒的压力。第一测压元件40设置于排气口11与切换装置300之间的连接管路上。具体地,第一测压元件40设置于排气口11与第一切换阀2的第一阀口2D及第二切换阀3的第一切换口3D的连接管路上。第一测压元件40所测得的实际为系统高压HPS。系统高压HPS对应的饱和温度计为
一些实施例中,热泵系统包括第二测压元件41,用于检测由切换装置300流向吸气口12的冷媒的压力。第二测压元件41设置于切换装置300与吸气口12之间的连接管路上。具体地,第二测压元件41设置于吸气口12与第一切换阀2的第四阀口2S及第二切换阀3的第四切换口3S的连接管路上。第二测压元件41所测得的实际为系统低压LPS。系统低压LPS对应的饱和温度计为
一些实施例中,在热泵系统包括管间换热器12的情况下,热泵系统还包括第一流道测温元件36,用于检测冷媒在流经第一流道121的与切换装置300或室内换热器9连接的一端时的温度。第一流道测温元件36设置于第一工作口q处,所检测的实际为冷媒流经第一工作口q时的温度。
一些实施例中,在热泵系统包括管间换热器12的情况下,热泵系统还包括第二流道测温元件37,用于检测冷媒在流经第二流道122的与切换装置300或室内换热器9连接的一端时的温度。第二流道测温元件37设置于第三工作口p处,所检测的实际为冷媒流经第三工作口p时的温度。
前述各测温元件具体可以为温度传感器。前述各测压元件具体可以为压力传感器。基于这些测温测压元件,可以对系统关键温度和压力参数进行实时检测,以便及时准确地控制各部件动作,使热泵系统在不同运行模式之间切换。
参照图11,针对前述各实施例的热泵系统,本发明的控制方法,可以包括:
S100、确定热泵系统的目标运行模式;
S200、基于目标运行模式控制切换装置300动作。
其中,步骤S100中热泵系统的目标运行模式是指热泵系统所需要运行的模式,可以为制冷模式、制热模式、升频回油模式或化霜模式,且升频回油模式可以包括制冷升频回油模式和制热升频回油模式,化霜模式可以包括第一化霜模式和第二化霜模式。
而步骤S200中,基于目标运行模式控制切换装置300动作,是指控制切换装置300动作,使热泵系统切换至目标运行模式。参照图11,在一些实施例中,步骤S200中基于目标运行模式控制切换装置300动作包括以下至少之一:
在目标运行模式为升频回油模式时,控制切换装置300动作,使第一室外换热器20和第二室外换热器21中的一个与室内换热器9均处于第一模式,且第一室外换热器20和第二室外换热器21中的另一个处于第二模式;
在目标运行模式为制冷模式时,控制切换装置300动作,使室内换热器9处于蒸发器模式,且第一室外换热器20和第二室外换热器21处于冷凝器模式;
在目标运行模式为制热模式时,控制切换装置300动作,使室内换热器9处于冷凝器模式,且第一室外换热器20和第二室外换热器21处于蒸发器模式;
在目标运行模式为化霜模式时,控制切换装置300动作,使第一室外换热器20和第二室外换热器21中的一个与室内换热器9均处于冷凝器模式,且第一室外换热器20和第二室外换热器21中的另一个处于蒸发器模式。
其中,当升频回油模式包括制冷升频回油模式时,在目标运行模式为制冷模式时,控制切换装置300动作,使室内换热器9处于蒸发器模式,且第一室外换热器20和第二室外换热器21处于冷凝器模式包括:
在目标运行模式为制冷升频回油模式时,控制切换装置300动作,使第一室外换热器20和第二室外换热器21中的一个与室内换热器9均处于蒸发器模式,且第一室外换热器20和第二室外换热器21中的另一个处于冷凝器模式。
当升频回油模式包括制热升频回油模式时,在目标运行模式为制冷模式时,控制切换装置300动作,使室内换热器9处于蒸发器模式,且第一室外换热器20和第二室外换热器21处于冷凝器模式包括:
在目标运行模式为制热升频回油模式时,控制切换装置300动作,使第一室外换热器20和第二室外换热器21中的一个与室内换热器9均处于冷凝器模式,且第一室外换热器20和第二室外换热器21中的另一个处于蒸发器模式。
另外,在切换装置300具体包括第一切换阀2、第二切换阀3、第一阀4和第二阀5时,前述S200中控制切换装置300动作,可以具体指控制第一切换阀2、第二切换阀3、第一阀4和第二阀5动作。
接下来重点说明如何控制第一切换阀2、第二切换阀3、第一阀4和第二阀5动作,来实现热泵系统的升频回油过程。虽然在升频回油过程中,第一室外换热器20和第二室外换热器21中任何一个都可以被切换至与室内换热器9相同的模式,但为了简化描述,以下仅以第二室外换热器21被切换的情况为例进行说明。
参照图12,为了控制实现升频回油过程,一些实施例中,控制方法包括:
S300、将处于第二模式的第一室外换热器20和第二室外换热器21中的第二室外换热器21切换至室内换热器9所处于的第一模式;
其中,制冷升频回油时,步骤S300中第一模式为蒸发器模式,第二模式为冷凝器模式;制热升频回油时,步骤S300中第一模式为冷凝器模式,第二模式为蒸发器模式。
步骤S500中,为准备进行升频回油前压缩机1的频率,或称为压缩机1的初始频率;回油频率为压缩机1回油时的稳定频率,是压缩机1回油过程中所增大至的最大频率。升频时,可以以的速度匀速地将压缩机1的频率由升高至回油频率以实现更加平稳的升频回油过程,减少升频过程对系统的冲击。另外,回油时,可以使压缩机1以回油频率运行时间Δt4,以便于充分回油。
通过在压缩机1频率升高之前,将第二室外换热器21切换至与室内换热器9相同的第一模式,可以使得在升频回油时,第二室外换热器21能够替室内换热器9分担压缩机1频率升高所增加的换热负荷,减少压缩机1升频对室内换热器9换热负荷的影响,提高升频回油过程中室内温度的稳定性。
参照图13,在一些实施例中,步骤S300将处于第二模式的第一室外换热器20和第二室外换热器21中的第二室外换热器21切换至室内换热器9所处于的第一模式包括:
S310、将第二室外换热器21中的换热量转移至第一室外换热器20,并关闭第一阀4;
S320、控制第一切换阀2动作,使第一阀口2D由与第二阀口2C和第三阀口2E中的一个连通切换至与第二阀口2C和第三阀口2E中的另一个连通。
其中,步骤S310中“第二室外换热器21中的换热量”,在制冷升频回油时具体是指制冷工况下第二室外换热器21所承担的冷凝负荷,而在制热升频回油时具体是指制热工况下第二室外换热器20所承担的蒸发负荷。
另外,步骤S320中“控制第一切换阀2动作,使第一阀口2D由与第二阀口2C和第三阀口2E中的一个连通切换至与第二阀口2C和第三阀口2E中的另一个连通”,在制冷升频回油时,具体是指控制第一切换阀2动作(例如得电),使第一阀口2D由与第二阀口2C连通,切换至与第三阀口2E连通,此时,相应地,第四阀口2S由与第三阀口2E连通,切换至与第二阀口2C连通;而在制热升频回油时,具体是指第一切换阀2动作(例如掉电),使得第一阀口2D由与第三阀口2E连通,切换至与第二阀口2C连通,此时,相应地,第四阀口2S由与第二阀口2C连通,切换至与第三阀口2E连通。
基于步骤S310和步骤S320,在控制第一切换阀2动作,将第二室外换热器21由第二模式切换至第一模式之前,先将第二室外换热器21的换热量转移至第一室外换热器20,即,先使第二室外换热器21不再承担第二模式下的换热负荷,而由第一室外换热器20承担第二模式下的全部换热负荷,有利于减少第二室外换热器21模式切换过程对系统的冲击,实现较为平稳的切换过程。
参照图14,在一些实施例中,步骤S310将第二室外换热器21的换热量转移至第一室外换热器20包括:
S311、将与第二室外换热器21对应的第二室外风机25的转速由降为0,将与第一室外换热器20对应的第一室外风机24的转速由增大至将与第二室外换热器21对应的第二室外节流件23的开度由降低至0,将与第一室外换热器20对应的第一室外节流件22的开度由增大至
通过减小第二室外风机25的转速和第二室外节流件23的开度,可以减小第二室外换热器21的负荷,同时,通过增大第一室外风机24的转速和第一室外节流件22的开度,可以增大第一室外换热器20的负荷,从而基于上述步骤S311,可以实现负荷由第二室外换热器21向第一室外换热器20的转移。当第二室外风机25的转速和第二室外节流件23的开度均将为0时,第二室外换热器21的负荷大致降低至0,第二室外换热器21的负荷降至最低,几乎全部被转移至第一室外换热器20。
其中,在增大第一室外风机24转速的过程中,可以以保持系统高压不变(制冷升频回油时)或系统低压不变(制热升频回油时)为目标,换句话说,以保持系统高压对应的饱和温度(可以由第一测压元件40所测得的压力转化得到)或系统低压对应的饱和温度(可以由第二测压元件41所测得的压力转化得到)不变为目标;在增大第一室外节流件22开度及减小第二室外节流件23开度的过程中,可以以各自所对应室外换热器目标过冷度不变(制冷升频回油时)或目标过热度不变(制热升频回油时)为控制目标,其中,目标过冷度为系统高压对应的饱和温度与第二接口20b或第二端口21b的温度(第二接口20b的温度可以由第二接口测温元件34测得,第二端口21b的温度可以由第二端口测温元件32测得)之差,目标过热度为室外换热器两个口之间的温差。
在一些实施例中,步骤S311可以通过先关停第二室外风机25来实现,或者,也可以通过先关闭第二室外节流件23来实现。
例如,一些实施例中,步骤S311包括:
在上述步骤中,先关停第二室外风机25,并随之在相同时间内将第一室外风机24的转速和第一室外节流件22的开度增大至目标值,有利于在第二室外换热器21负荷转出的同时,由第一室外换热器20同步地接收所转出的负荷,而第一室外节流件23并不在相同时间内关闭,而是延后一段时间后再关闭,则可以更好地满足过冷度的需求。
基于上述步骤,前述步骤S310中在关闭第一阀4时,可以在ΔtC1时间内将第一阀4的开度由减小至0,即,在将第二室外风机25关停的同时,完成第一阀4的关闭,实现第一阀4同步的逐渐关闭,以提升切换过程中系统的整体平稳性。其中,在关闭第一阀4时,关阀速度可以为即,可以匀速地关闭第一阀4,以进一步提升切换过程中系统的整体平稳性。
再例如,另一些实施例中,步骤S311包括:
在上述步骤中,先关停第二室外节流件23,并随之在相同时间内将第一室外风机24的转速和第一室外节流件22的开度增大至目标值,有利于在第二室外换热器21负荷转出的同时,由第一室外换热器20同步地接收所转出的负荷,而第二室外风机25并不在相同时间内关闭,而是延后一段时间后再关闭,则可以更好地满足过冷度的需求。
基于上述步骤,前述步骤S310中在关闭第一阀4时,可以在ΔtH1时间内将第一阀4的开度由减小至0,即,在将第二室外节流件23关闭的同时,完成第一阀4的关闭,实现第一阀4同步的逐渐关闭,以提升切换过程中系统的整体平稳性。其中,在关闭第一阀4时,关阀速度可以为即,可以匀速地关闭第一阀4,以进一步提升切换过程中系统的整体平稳性。
在一些实施例中,在步骤S500将压缩机1的频率由升高至回油频率进行回油的过程中,控制第二室外换热器21的换热量随压缩机1频率的升高而增大,以使室内换热器9的换热量保持不变。这样,可以最大限度地消除压缩机升频过程对室内换热器9的影响,使得升频回油过程中,室内换热器9的制冷量或制热量能够不受影响,从而控制室内温度恒定。
其中,为了控制第二室外换热器21的换热量随压缩机1频率的升高而增大,一些实施例中,将第二室外换热器21所对应的第二室外风机25的转速由0提升至并将第二室外换热器21所对应的第二室外节流件23的开度由0调大至
通过增大第二室外风机25的转速及第二室外节流件23的开度,可以增大第二室外换热器21的负荷,使第二室外换热器21的换热量能随压缩机1频率的升高而增大。可以理解,该过程中,第一室外风机24的转速和第一室外节流件22的开度也相应增大,以使第一室外换热器20的换热量能够随压缩机频率升高而增大。
其中,在将第二室外风机25的转速由0提升至时,可以以室内换热器9的平均温度不变为控制目标。室内换热器9的平均温度在制冷升频回油时为第一口9a和第二口9b温度的平均值,而在制热升频回油时为系统低压所对应的饱和温度与第二口9b温度的平均值。第一口9a和第二口9b的温度可以分别由第一口测温元件30和第二口测温元件31测得。
在将第二室外节流件23的开度由0调大至时,制冷升频回油模式下,可以以热泵系统的管间换热器12的与第二室外换热器21连接的第二流道122的过热度(为第三工作口p与第一端口21a或第二端口21b的温度差)不变为控制目标;制热升频回油模式下,可以以第二室外换热器21的目标过冷度(为系统高压对应的饱和温度与第二端口21b的温度差)不变为控制目标。
可见,经过步骤S300和S500,可以完成较为平稳的升频回油过程,有效解决升频回油导致的室内温度失调问题。
另外,回到图12,一些实施例中,在步骤S300将第二室外换热器21切换至第一模式后,以及在步骤S500将压缩机1的机频率由升高至回油频率之前,还执行步骤S400,等待时间Δt2,这样做的好处在于,可以减少第二室外换热器21模式切换引起的系统低压轻微波动对后续升频回油过程的影响。
继续参照图12,在一些实施例中,控制方法还包括:
S700、将第二室外换热器21由第一模式切换至第二模式。
执行步骤S600和S700,主要是为了在回油完成之后,将热泵系统恢复成回油之前的状态。
另外,在一些实施例中,在步骤S600将压缩机1的频率由回油频率降回至的过程中,控制第二室外换热器21的换热量随着压缩机1频率的降低而减小,以使室内换热器9的换热量保持不变。这样,可以最大限度地消除恢复过程对室内温度的影响,提高室内温度的稳定性。
在一些实施例中,控制第二室外换热器21的换热量随着压缩机1频率的降低而减小包括:
通过减少第二室外风机25的转速和第二室外节流件23的开度,来减少第二室外换热器21的负荷,以使第二室外换热器21的换热量能随着压缩机1频率的降低而减小。
一些实施例中,在步骤S600将压缩机1的频率降回至后,等待Δt5时间后,将第二室外风机25的转速由降低至0,并将第二室外节流件23的开度由调小至0,以在压缩机1频率稳定于时间后,将第二室外换热器21的负荷将为0,为后续步骤S700中第二室外换热器21模式的切换做准备。
在一些实施例中,步骤S700将第二室外换热器21由第一模式切换至第二模式包括:
控制第一切换阀2动作,使第一阀口2D由与第二阀口2C和第三阀口2E中的一个连通切换至与第二阀口2C和第三阀口2E中的另一个连通。
其中,控制第一切换阀2动作,使第一阀口2D由与第二阀口2C和第三阀口2E中的一个连通切换至与第二阀口2C和第三阀口2E中的另一个连通,在制冷升频回油时,是指控制第一切换阀2动作,使第一阀口2D由与第三阀口2E连通切换至与第二阀口2C连通;而在制热升频回油时,则是指控制第一切换阀2动作,使第一阀口2D由与第二阀口2C连通切换至与第三阀口2E连通。
回到图12,一些实施例中,在步骤S700将第二室外换热器21由第一模式切换至第二模式后,还执行步骤S800,将第一室外换热器20的换热量向第二室外换热器21转移,使第二室外换热器21分担第一室外换热器20的换热量。这样,第二室外换热器21重新与第一室外换热器20一起承担冷凝或蒸发负荷,便于恢复至升频回油之前的正常制冷或制热状态。
在一些实施例中,步骤S800将第一室外换热器20的换热量向第二室外换热器21转移包括:
将与第二室外换热器21对应的第二室外风机25的转速增大,将与第二室外换热器21对应的第二室外节流件23的开度增大,并将与第一室外换热器20对应的第一室外风机24的转速减小,将与第一室外换热器20对应的第一室外节流件22的开度减小。
其中,在增大第二室外风机25的转速时,可以将第二室外风机25的转速增大至与第一室外风机24的转速相等,以使第二室外风机25和第一室外风机24恢复至均分冷凝或蒸发负荷的状态。
具体地,在将第二室外风机25的转速增大至与第一室外风机24的转速相等时,可以匀速地将第二室外风机25的转速增大至与第一室外风机24的转速相等,以实现更加平稳的恢复过程。
另外,一些实施例中,在将与第二室外换热器21对应的第二室外风机25的转速增大,将与第二室外换热器21对应的第二室外节流件23的开度增大,并将与第一室外换热器20对应的第一室外风机24的转速减小,将与第一室外换热器20对应的第一室外节流件22的开度减小的过程中,还将第一阀4的开度由0调大至例如,匀速地将第一阀4的开度由零调大至至此,完全恢复至升频回油之前的状态。当然,制冷模式下,第一阀4也可以不重新打开,因为第二阀5是打开的,即使第一阀4不打开,也不影响正常制冷过程的进行。
接下来结合图3-6,对制冷升频回油模式和制热升频回油模式分别予以进一步地介绍。
下面将升频回油过程分成三个阶段,分别为①Ready阶段,即准备阶段,主要工作是在压缩机1升频之前,先切换第一室外换热器20和第二室外换热器21中一个的模式;②Running阶段,即回油运行阶段,主要工作是对压缩机1进行升频,并保持于回油频率一段时间,进行回油,且将压缩机1降频至初始频率;③Resume阶段,即恢复阶段,主要工作是将Ready阶段切换模式的室外换热器切换回初始模式,并使第一室外换热器20和第二室外换热器21分担换热量。这三个阶段在后续分别被简称R1、R2和R3。但应当理解,这三个阶段并不一定严格按照下文进行划分,三个阶段的分界线可以适当调整。
另外,为了方便区分,下文描述制冷升频回油和制热升频回油模式时,对一些参数将分别在下角标中增加C和H予以区分。
首先,结合图3-4对制冷升频回油过程予以介绍。
热泵系统由图3所示的制冷模式切换至图4所示的制冷升频回油模式时,各部件可以按照下附表1动作。
一些实施例中,当系统判断需要回油运行时,首先进入制冷回油准备阶段,即R1阶段,执行下述各步骤:
C(R1)-3:在ΔtC1时间内,第一室外节流件22、第一室外节流件23由目标过冷度TSC控制,目标过冷度TSC为系统高压对应的饱和温度减去第二接口测温元件34或第二端口测温元件32测得的温度,所以,第一室外节流件22开度由调大至其中,第一室外节流件23开度由调小至其中,
R1过程结束,第二室外换热器21的冷凝量降至最低,完成第二室外换热器21冷凝量向第一室外换热器20的转移,为第二室外换热器21模式的切换及升频回油过程做准备。
其中,序号C(R1)-2、C(R1)-3和C(R1)-4并不限定相应步骤的先后顺序,这些步骤的先后顺序可以适当调整。
R1过程结束之后,进入R2过程,执行下述各步骤:
C(R2)-1:
②第一切换阀2状态由掉电变为得电,将第一室外换热器21由冷凝器模式切换至蒸发器模式;
③由于第一室外换热器21状态切换会导致系统低压轻微波动,经过步骤①②后,等待时间ΔtC2。
C(R2)-4:第二室外风机25以室内换热器9的平均温度为控制目标,转速由零提升至其中,为第一口测温元件30所测得的室内换热器9第一口9a的温度。为第二口测温元件31所测得的室内换热器9第二口9b的温度。
C(R2)-5:第一室外节流件23以管间换热器12的第二流道122的过热度为控制目标,开度由零调至其中,为第二流道测温元件37所测得的第三工作口p的温度。为第一端口测温元件33所测得的第一端口21a的温度。其中,也可以被替换为即由第二端口测温元件32所测得的第二端口21b的温度。
R2过程结束,通过提升压缩机1的频率,加速第一室外换热器20和第二室外换热器21里的冷冻油回压缩机1,完成回油,且该过程中,使第二室外换热器21的蒸发负荷随压缩机1频率的升高而增大,以使室内换热器9的蒸发负荷保持不变,维持室内温度稳定。
R2过程结束后,进入R3过程,执行下述各步骤:
C(R3)-1:第一切换阀2状态由得电改为掉电,将第二室外换热器21由蒸发器模式切换回冷凝器模式。
R3过程结束,制冷回油运行结束,系统恢复至图3所示的制冷模式。
待下一次进入制冷回油运行,第二切换阀3切换方向,这里不再赘述。
表1制冷升频回油时各部件动作表
接下来结合图5-6对制热升频回油过程予以介绍。
热泵系统由图5所示的制热模式切换至图6所示的制热升频回油模式时,各部件可以按照下附表2动作。
一些实施例中,当系统判断需要回油运行时,首先进入制热回油准备阶段,即R1阶段,执行下述各步骤:
H(R1)-3:第二室外风机25的转速以第二室外换热器21的过热度为控制目标,因此,当第一室外节流件23调整至零后,延时ΔtH1时间后,第二室外风机25的转速调整至零。其中,过热度为第一端口测温元件33的温度减去第二端口测温元件32的温度。
R1过程结束,第二室外换热器21的蒸发量降至最低,完成第二室外换热器21蒸发量向第一室外换热器20的转移,为第二室外换热器21模式的切换及升频回油过程做准备。
其中,序号H(R1)-2、H(R1)-3、H(R1)-4和H(R1)-5并不限定相应步骤的先后顺序,这些步骤的先后顺序可以适当调整。
R1过程结束之后,进入R2过程,执行下述各步骤:
H(R2)-1:
①第一切换阀2状态由得电变为掉电,使第二室外换热器21由蒸发器模式切换至冷凝模式;
②由于第二室外换热器21状态切换切换会导致系统低压轻微波动,因此,经过步骤①后,等待时间ΔtH2。
H(R2)-6:第一室外节流件22以管间换热器12的第一流道121当前的过热度为控制目标,开度由增大至其中, 为第一流道测温元件36所测得的第一工作口q的温度。为第一接口测温元件35所测得的第一接口20a的温度。
R2过程结束,通过提升压缩机1的频率,加速第一室外换热器20和第二室外换热器21里的冷冻油回压缩机1,完成回油,且该过程中,使第二室外换热器21的冷凝负荷随压缩机1频率的升高而增大,以使室内换热器9的冷凝负荷保持不变,维持室内温度稳定。
R2过程结束后,进入R3过程,执行下述各步骤:
H(R3)-1:第一切换阀2状态由掉电改为得电,将第二室外换热器21由冷凝器模式切换回蒸发器模式。
R3过程结束,制冷回油运行结束,系统恢复至图5所示的制热模式。
待下一次进入制热回油运行,第二切换阀3切换方向,这里不再赘述。
表2制冷升频回油时各部件动作表
本发明另一方面还提供一种热泵系统的控制装置,包括存储器26和耦接至存储器的处理器27,处理器27被配置为基于存储在存储器26中的指令执行前述各实施例的控制方法。
例如,参照图15,一些实施例中,控制装置包括存储器26、处理器27、通信接口28以及总线29。存储器26用于存储指令。处理器27耦合到存储器26,并被配置为基于存储器131存储的指令执行实现前述各实施例的控制方法。存储器26、处理器27以及通信接口28之间通过总线29连接。
存储器26可以为高速RAM存储器或非易失性存储器(non-volatile memory)等。存储器26也可以是存储器阵列。存储器26还可能被分块,并且块可按一定的规则组合成虚拟卷。处理器27可以为中央处理器CPU,或专用集成电路ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit),或者是被配置成实施本发明热泵系统的控制方法的一个或多个集成电路。
本发明再一方面还提供一种空调设备,其包括前述各实施例的热泵系统和前述各实施例的控制装置。
本发明又一方面还提供一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质存储有计算机指令。计算机指令被处理器执行前述各实施例的控制方法。
以上所述仅为本发明的示例性实施例,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、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (49)
1.一种热泵系统,其特征在于,包括:
压缩机(1);
室内换热器(9);
第一室外换热器(20);
第二室外换热器(21);和
切换装置(300),通过控制所述室内换热器(9)的第一口(9a)、所述第一室外换热器(20)的第一接口(20a)和所述第二室外换热器(21)的第一端口(21a)与所述压缩机(1)的排气口(11)和吸气口(12)之间的通断关系,来控制所述室内换热器(9)、所述第一室外换热器(20)和所述第二室外换热器(21)在第一模式和第二模式间切换,所述第一模式和所述第二模式分别为蒸发器模式和冷凝器模式中的一个和另一个;
所述室内换热器(9)的第二口(9b)与所述第一室外换热器(20)的第二接口(20b)通过第一管路(81)连接,所述第二室外换热器(21)的第二端口(21b)通过第二管路(82)与所述第一管路(81)连接;
所述切换装置(300)被配置为能控制所述第一室外换热器(20)和所述第二室外换热器(21)中的一个与所述室内换热器(9)均处于所述第一模式,且所述第一室外换热器(20)和所述第二室外换热器(21)中的另一个处于所述第二模式。
2.根据权利要求1所述的热泵系统,其特征在于,所述切换装置(300)包括:
第一切换阀(2),包括第一阀口(2D)、第二阀口(2C)、第三阀口(2E)和第四阀口(2S),所述第一阀口(2D)与所述第二阀口(2C)和所述第三阀口(2E)中的一个连通时,所述第四阀口(2S)与所述第二阀口(2C)和所述第三阀口(2E)中的另一个连通,所述第一阀口(2D)与所述排气口(11)连通,所述第二阀口(2C)与所述第一端口(21a)连通,所述第三阀口(2E)通过第三管路(83)与所述第一口(9a)连接,所述第四阀口(2S)与所述吸气口(12)连通;和
第二切换阀(3),包括第一切换口(3D)、第二切换口(3C)、第三切换口(3E)和第四切换口(3S),所述第一切换口(3D)与所述第二切换口(3C)和所述第三切换口(3E)中的一个连通时,所述第四切换口(3S)与所述第二切换口(3C)和所述第三切换口(3E)中的另一个连通,所述第一切换口(3D)与所述排气口(11)连通,所述第二切换口(3C)与所述第一接口(20a)连通,所述第三切换口(3E)通过第四管路(84)与所述第一口(9a)连接,所述第四切换口(3S)与所述吸气口(12)连通。
3.根据权利要求2所述的热泵系统,其特征在于,所述切换装置(300)还包括:
第一阀(4),设置于所述第三管路(83)上,并用于控制所述第三管路(83)的通断;和
第二阀(5),设置于所述第四管路(84)上,并用于控制所述第四管路(84)的通断。
4.根据权利要求1所述的热泵系统,其特征在于,所述第一管路(81)与所述第二管路(82)在连接点(F)处连接,所述热泵系统还包括:
第一室外节流件(22),设置于所述第一管路(81)上,并位于所述第二接口(20b)与所述连接点(F)之间;和
第二室外节流件(23),设置于所述第二管路(82)上。
5.根据权利要求1所述的热泵系统,其特征在于,所述压缩机(1)位于室内或室外。
6.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以下至少之一:
第一接口测温元件(35),用于检测冷媒流经所述第一接口(20a)时的温度;
第二接口测温元件(34),用于检测冷媒流经所述第二接口(20b)时的温度;
第一端口测温元件(33),用于检测冷媒流经所述第一端口(21a)时的温度;
第二端口测温元件(32),用于检测冷媒流经所述第二端口(21b)时的温度;
第一口测温元件(30),用于检测冷媒流经所述第一口(9a)时的温度;
第二口测温元件(31),用于检测冷媒流经所述第二口(9b)时的温度;
第一系统测温元件(38),用于检测由所述排气口(11)流向所述切换装置(300)的冷媒的温度;
第二系统测温元件(39),用于检测由所述切换装置(300)流向所述吸气口(12)的冷媒的温度;
第一测压元件(40),用于检测由所述排气口(11)流向所述切换装置(300)的冷媒的压力;
第二测压元件(41),用于检测由所述切换装置(300)流向所述吸气口(12)的冷媒的压力。
7.根据权利要求1所述的热泵系统,其特征在于,所述切换装置(300)还被配置为能在控制所述室内换热器(9)处于所述第一模式时,控制所述第一室外换热器(20)和所述第二室外换热器(21)均处于第二模式。
8.根据权利要求1-7所述的热泵系统,其特征在于,所述热泵系统还包括管间换热器(12),所述管间换热器(12)内设有可相互换热的第一流道(121)和第二流道(122),所述第一接口(20a)和所述第一端口(21a)分别通过所述第一流道(121)和所述第二流道(122)与所述切换装置(300)连接,或者,所述第二接口(20b)和所述第二端口(21b)分别通过所述第一流道(121)和所述第二流道(122)与所述室内换热器(9)连接。
9.根据权利要求8所述的热泵系统,其特征在于,所述管间换热器(12)位于室内或室外。
10.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以下至少之一:
第一流道测温元件(36),用于检测冷媒在流经所述第一流道(121)的与所述切换装置(300)或所述室内换热器(9)连接的一端时的温度;
第二流道测温元件(37),用于检测冷媒在流经所述第二流道(122)的与所述切换装置(300)或所述室内换热器(9)连接的一端时的温度。
11.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室外风机(24)和第二室外风机(25),所述第一室外风机(24)与所述第一室外换热器(20)位于第一风道内,所述第二室外风机(25)与所述第二室外换热器(21)位于处于第二风道内,所述第一风道与所述第二风道独立设置。
12.一种如权利要求1-11任一所述热泵系统的控制方法,其特征在于,包括:
确定所述热泵系统的目标运行模式;
基于所述目标运行模式,控制所述切换装置(300)动作。
13.根据权利要求12所述的控制方法,其特征在于,所述基于目标运行模式,控制切换装置(300)动作包括以下至少之一:
在所述目标运行模式为升频回油模式时,控制所述切换装置(300)动作,使所述第一室外换热器(20)和所述第二室外换热器(21)中的一个与所述室内换热器(9)均处于所述第一模式,且所述第一室外换热器(20)和所述第二室外换热器(21)中的另一个处于所述第二模式;
在所述目标运行模式为制冷模式时,控制所述切换装置(300)动作,使所述室内换热器(9)处于所述蒸发器模式,且所述第一室外换热器(20)和所述第二室外换热器(21)处于所述冷凝器模式;
在所述目标运行模式为制热模式时,控制所述切换装置(300)动作,使所述室内换热器(9)处于所述冷凝器模式,且所述第一室外换热器(20)和所述第二室外换热器(21)处于所述蒸发器模式。
14.根据权利要求12所述的控制方法,其特征在于,所述基于目标运行模式,控制切换装置(300)动作包括以下至少之一:
在所述目标运行模式为制冷升频回油模式时,控制所述切换装置(300)动作,使所述第一室外换热器(20)和所述第二室外换热器(21)中的一个与所述室内换热器(9)均处于所述蒸发器模式,且所述第一室外换热器(20)和所述第二室外换热器(21)中的另一个处于所述冷凝器模式;
在所述目标运行模式为制热升频回油模式时,控制所述切换装置(300)动作,使所述第一室外换热器(20)和所述第二室外换热器(21)中的一个与所述室内换热器(9)均处于所述冷凝器模式,且所述第一室外换热器(20)和所述第二室外换热器(21)中的另一个处于所述蒸发器模式。
16.根据权利要求15所述的控制方法,其特征在于,所述将处于第二模式的第一室外换热器(20)和第二室外换热器(21)中的第二室外换热器(21)切换至室内换热器(9)所处于的第一模式包括:
将所述第二室外换热器(21)中的换热量转移至所述第一室外换热器(20),并关闭所述第一阀(4);
控制所述第一切换阀(2)动作,使所述第一阀口(2D)由与所述第二阀口(2C)和所述第三阀口(2E)中的一个连通切换至与所述第二阀口(2C)和所述第三阀口(2E)中的另一个连通。
26.根据权利要求16所述的控制方法,其特征在于,所述控制第一切换阀(2)动作,使第一阀口(2D)由与第二阀口(2C)和第三阀口(2E)中的一个连通切换至与第二阀口(2C)和第三阀口(2E)中的另一个连通包括以下至少之一:
在制冷升频回油时,控制所述第一切换阀(2)动作,使所述第一阀口(2D)由与所述第二阀口(2C)连通切换至与所述第三阀口(2E)连通;
在制热升频回油时,控制所述第一切换阀(2)动作,使所述第一阀口(2D)由与所述第三阀口(2E)连通切换至与所述第二阀口(2C)连通。
39.根据权利要求34所述的控制方法,其特征在于,所述将第二室外换热器(21)由第一模式切换至第二模式包括以下至少之一:
控制所述第一切换阀(2)动作,使所述第一阀口(2D)由与所述第二阀口(2C)和所述第三阀口(2E)中的一个连通切换至与所述第二阀口(2C)和所述第三阀口(2E)中的另一个连通。
40.根据权利要求39所述的控制方法,其特征在于,所述控制第一切换阀(2)动作,使第一阀口(2D)由与第二阀口(2C)和第三阀口(2E)中的一个连通切换至与第二阀口(2C)和第三阀口(2E)中的另一个连通包括:
在制冷升频回油时,控制所述第一切换阀(2)动作,使所述第一阀口(2D)由与所述第三阀口(2E)连通切换至与所述第二阀口(2C)连通;
在制热升频回油时,控制所述第一切换阀(2)动作,使所述第一阀口(2D)由与所述第二阀口(2C)连通切换至与所述第三阀口(2E)连通。
41.根据权利要求34所述的控制方法,其特征在于,所述控制方法还包括:
在将所述第二室外换热器(21)由所述第一模式切换至所述第二模式后,将所述第一室外换热器(20)的换热量向所述第二室外换热器(21)转移,使所述第二室外换热器(21)分担所述第一室外换热器(20)的换热量。
42.根据权利要求41所述的控制方法,其特征在于,所述将第一室外换热器(20)的换热量向第二室外换热器(21)转移包括:
将与所述第二室外换热器(21)对应的第二室外风机(25)的转速增大,将与所述第二室外换热器(21)对应的第二室外节流件(23)的开度增大,并将与所述第一室外换热器(20)对应的第一室外风机(24)的转速减小,将与所述第一室外换热器(20)对应的第一室外节流件(22)的开度减小。
43.根据权利要求42所述的控制方法,其特征在于,在将所述第二室外风机(25)的转速增大,将所述第二室外节流件(23)的开度增大,并将所述第一室外风机(24)的转速减小,将所述第一室外节流件(22)的开度减小时,将所述第二室外风机(25)的转速增大至与所述第一室外风机(24)的转速相等。
44.根据权利要求43所述的控制方法,其特征在于,在将所述第二室外风机(25)的转速增大至与所述第一室外风机(24)的转速相等时,匀速地将所述第二室外风机(25)的转速增大至与所述第一室外风机(24)的转速相等。
47.一种热泵系统的控制装置,包括存储器(26)和耦接至所述存储器(26)的处理器(27),所述处理器(27)被配置为基于存储在所述存储器(26)中的指令执行如权利要求12-46任一所述的控制方法。
48.一种空调设备,包括如权利要求1-11任一所述的热泵系统和如权利要求47所述的控制装置。
49.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机指令,所述计算机指令被处理器(27)执行如权利要求12-46任一所述的控制方法。
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