CN113375376A - 集成热泵系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种集成热泵系统及其控制方法。该集成热泵系统包括:具有第一室内换热器组及第一节流阀组件的空气调节室内单元;具有第二室内换热器组及第二节流阀组件的展示柜室内单元;以及与空气调节室内单元及展示柜室内单元通过管路连接的室外单元;室外单元包括:至少两个压缩机;室外换热器组;第三节流阀组件;以及模式切换阀组件,其被配置成将第一室内换热器组与室外换热器组中的至少一者切换成连接至至少两个压缩机的下游。根据本申请的集成热泵系统,提供了能够供多种具有不同功能的室内单元共用的室外单元,改进机组的集成程度,节省布置空间,同时可以综合提供多种工作模式,提供适用范围与热能利用率。
Description
技术领域
本发明涉及空气调节及冷藏冷冻集成设备领域,更具体而言,本发明涉及一种集成热泵系统及其控制方法。
背景技术
目前,存在两类技术成熟且得到广泛应用的制冷或热泵系统,其一为用于冷藏冷冻领域的相对低温的制冷系统,另一类为用于家居或商用楼宇的能够通过制冷与制热来调节空气温度的热泵系统。考虑到冷藏冷冻领域设备通常一直存在制冷需求,而家居或商用领域则还可能存在制热需求,也即存在对家居或商用领域制热时所浪费的冷量存在回收可能性。因此,现有技术已经聚焦于集成这两类系统来提供一定程度的热回收,以便改进系统效率。常用的方案便是分别为这两套系统提供对应的室外机组与室内机组,并在多台室外机组与室内机组中形成管路连接,由此来实现其在部分运行模式下的热回收。但此类设备的集成度较低,机组占用空间大,反而存在应用上的不便。
发明内容
本发明旨在提供一种集成热泵系统及其控制方法,以改进集成热泵系统的集成度问题。
为实现本申请的至少一个目的,根据本申请的一个方面,提供一种集成热泵系统,其包括:空气调节室内单元,其具有第一室内换热器组及控制流路通断与节流程度的第一节流阀组件;展示柜室内单元,其具有第二室内换热器组及控制流路通断与节流程度的第二节流阀组件,所述第二室内换热器组具有与所述第一室外换热器组不同的温度调节设定值;以及室外单元,其与所述空气调节室内单元及所述展示柜室内单元通过管路连接;所述室外单元包括:至少两个压缩机,所述至少两个压缩机相互并联,并且分别用于提供不同蒸发温度;室外换热器组;第三节流阀组件,其用于控制所述室外换热器组的流路通断与节流程度;模式切换阀组件,其被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组与所述室外换热器组中的至少一者。
可选地,在制冷模式下:所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述室外换热器组;控制所述第三节流阀组件导通流路;以及控制所述第一节流阀组件与所述第二节流阀组件中的至少一个的节流程度。
可选地,所述制冷模式包括如下模式中的一个或多个:空气调节制冷模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述室外换热器组;所述第三节流阀组件导通流路,所述第一节流阀组件提供受控的节流程度,且所述第二节流阀组件断开流路;以及启动所述至少两个压缩机中的第一压缩机;展示柜制冷模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述室外换热器组;所述第三节流阀组件导通流路,所述第二节流阀组件提供受控的节流程度,且所述第一节流阀组件断开流路;以及启动所述至少两个压缩机中的第二压缩机;协同制冷模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述室外换热器组;所述第三节流阀组件导通流路,所述第一节流阀组件及所述第二节流阀组件分别提供受控的节流程度;以及启动所述至少两个压缩机;室外单元除霜模式:执行空气调节制冷模式、所述展示柜制冷模式及所述协同制冷模式中的任何一个模式。
可选地,在制热模式下:所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂至少引导入所述第一室内换热器组;控制所述第一节流阀组件导通流路;以及控制所述第二节流阀组件与所述第三节流阀组件中的至少一个的节流程度。
可选地,所述制热模式包括如下模式中的一个或多个:空气调节制热模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组;所述第一节流阀组件导通流路,所述第三节流阀组件提供受控的节流程度,且所述第二节流阀组件断开流路;以及启动所述至少两个压缩机中的第一压缩机;排热热回收模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组及所述室外换热器组;所述第一节流阀组件及所述第三节流阀组件导通流路,且所述第二节流阀组件提供受控的节流程度;以及启动所述至少两个压缩机;补偿热回收模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述室外换热器组;所述第一节流阀组件导通流路,所述第二节流阀组件及所述第三节流阀组件分别提供受控的节流程度;以及启动所述至少两个压缩机;全热回收模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组;所述第一节流阀组件导通流路,所述第二节流阀组件提供受控的节流程度,且所述第三节流阀组件断开流路;以及启动所述至少两个压缩机。
可选地,所述模式切换阀组件包括:并联设置的第一四通阀与第二四通阀;其中,所述第一四通阀具有连接所述至少两个压缩机的排气口的第一端口、连接所述至少两个压缩机的吸气口的第二端口、连接所述第二四通阀的第三端口以及通过毛细管连接至所述第二端口的第四端口;且所述第二四通阀具有连接所述至少两个压缩机的排气口的第五端口、连接所述第一四通阀的第六端口、连接所述室外换热器组的第七端口以及连接所述第一室内换热器组的第八端口。
可选地,还包括设有过冷换热器及附加节流元件的过冷支路,所述过冷支路从所述第三节流阀组件经由过冷换热器的第一流路、附加节流元件、过冷换热器的第二流路连接至所述至少两个压缩机的吸气口。
为实现本申请的至少一个目的,根据本申请的另一个方面,提供一种用于如前所述的集成热泵系统的控制方法,其包括:运行制冷模式,通过控制所述模式切换阀组件切换管路连接,将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述室外换热器组;控制所述第三节流阀组件导通流路;以及控制所述第一节流阀组件与所述第二节流阀组件中的至少一个的节流程度;或者运行制热模式,通过控制所述模式切换阀组件切换管路连接,将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂至少引导入所述第一室内换热器组;控制所述第一节流阀组件导通流路;控制所述第二节流阀组件与所述第三节流阀组件中的至少一个的节流程度。
可选地,所述制冷模式包括如下模式中的一个或多个:空气调节制冷模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述室外换热器组;控制所述第三节流阀组件导通流路,控制所述第一节流阀组件的节流程度,且控制所述第二节流阀组件断开流路;以及启动所述至少两个压缩机中的第一压缩机;展示柜制冷模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述室外换热器组;控制所述第三节流阀组件导通流路,控制所述第二节流阀组件的节流程度;控制所述第一节流阀组件断开流路;以及启动所述至少两个压缩机中的第二压缩机;协同制冷模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述室外换热器组;控制所述第三节流阀组件导通流路,分别控制所述第一节流阀组件及所述第二节流阀组件的节流程度;以及启动所述至少两个压缩机;室外单元除霜模式:执行空气调节制冷模式、所述展示柜制冷模式及所述协同制冷模式中的任何一个模式;以及所述制热模式包括如下模式中的一个或多个:空气调节制热模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组;控制所述第一节流阀组件导通流路,控制所述第三节流阀组件的节流程度,且控制所述第二节流阀组件断开流路;以及启动所述至少两个压缩机中的第一压缩机;排热热回收模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组及室外换热器组;控制所述第一节流阀组件及所述第三节流阀组件导通流路,且控制所述第二节流阀组件的节流程度;以及启动所述至少两个压缩机;补偿热回收模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述室外换热器组;控制所述第一节流阀组件导通流路,分别控制所述第二节流阀组件及所述第三节流阀组件的节流程度;以及启动所述至少两个压缩机;全热回收模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组;控制所述第一节流阀组件导通流路,控制所述第二节流阀组件的节流程度;控制所述第三节流阀组件断开流路;以及启动所述至少两个压缩机。
为实现本申请的至少一个目的,根据本申请的又一个方面,提供一种集成热泵系统,其包括:空气调节室内单元,其具有第一室内换热器组及控制流路通断与节流程度的第一节流阀组件;展示柜室内单元,其具有第二室内换热器组及控制流路通断与节流程度的第二节流阀组件,所述第二室内换热器组具有与所述第一室外换热器组不同的温度调节设定值;以及室外单元,其与所述空气调节室内单元及所述展示柜室内单元通过管路连接;所述室外单元包括:至少两个压缩机,所述至少两个压缩机相互并联,并且分别用于提供不同蒸发温度;室外换热器组,其具有彼此不连通的第一换热流路与第二换热流路,其中所述第一换热流路连接所述空气调节室内单元,且所述第二换热流路连接所述展示柜室内单元及所述至少两个压缩机的吸气口;第三节流阀组件,其用于控制所述第一换热流路的流路通断与节流程度;模式切换阀组件,其被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组、所述第一换热流路与所述第二换热流路中的至少一者。
可选地,在制冷模式下:所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一换热流路与所述第二换热流路中的至少一个;控制所述第三节流阀组件导通流路;以及控制所述第一节流阀组件与所述第二节流阀组件中的至少一个的节流程度。
可选地,所述制冷模式包括如下模式中的一个或多个:空气调节制冷模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一换热流路;所述第三节流阀组件导通流路,所述第一节流阀组件提供受控的节流程度,且所述第二节流阀组件断开流路;以及启动所述至少两个压缩机中的第一压缩机;展示柜制冷模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第二换热流路;所述第一节流阀组件及所述第三节流阀组件断开流路,且所述第二节流阀组件提供受控的节流程度;以及启动所述至少两个压缩机中的第二压缩机;协同制冷模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一换热流路与所述第二换热流路;所述第三节流阀组件导通流路,所述第一节流阀组件及所述第二节流阀组件分别提供受控的节流程度;以及启动所述至少两个压缩机;室外单元除霜模式:执行空气调节制冷模式、所述展示柜制冷模式及所述协同制冷模式中的任何一个模式。
可选地,在制热模式下:所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组与所述第二换热流路中的至少一个;控制所述第一节流阀组件导通流路;以及控制所述第三节流阀组件的节流程度。
可选地,所述制热模式包括如下模式中的一个或多个:空气调节制热模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组;所述第一节流阀组件导通流路,所述第三节流阀组件提供受控的节流程度,且所述第二节流阀组件断开流路;以及启动所述至少两个压缩机中的第一压缩机;热回收模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组及所述第二换热流路;所述第一节流阀组件导通流路,所述第二节流阀组件及所述第三节流阀组件分别提供受控的节流程度;以及启动所述至少两个压缩机。
可选地,所述模式切换阀组件包括:并联设置的第一四通阀与第一电磁阀,以及与所述第一四通阀串联设置的第二电磁阀;其中,所述第一四通阀具有连接所述第二电磁阀的第一端口、连接所述至少两个压缩机的吸气口的第二端口、连接所述第一换热流路的第三端口以及连接所述第一室内换热器组的第四端口;所述第一电磁阀具有连接所述至少两个压缩机的排气口的第五端口以及连接所述第二换热流路的第六端口;且所述第二电磁阀具有连接所述至少两个压缩机的排气口的第七端口以及连接所述第一四通阀的第八端口。
可选地,还包括设有过冷换热器及附加节流元件的过冷支路,所述过冷支路经由所述第二换热流路、所述过冷换热器的第一流路、附加节流元件、过冷换热器的第二流路连接至所述至少两个压缩机的吸气口。
可选地,所述室外换热器组的第一换热流路与第二换热流路通过管路交错布置或通过层叠交错布置。
为实现本申请的至少一个目的,根据本申请的再一个方面,提供一种用于如前所述的集成热泵系统的控制方法,其包括:运行制冷模式,通过控制所述模式切换阀组件切换管路连接,将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一换热流路与所述第二换热流路中的至少一个;控制所述第三节流阀组件导通流路;以及控制所述第一节流阀组件与所述第二节流阀组件中的至少一个的节流程度;或者运行制热模式,通过控制所述模式切换阀组件切换管路连接,将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组与所述第二换热流路中的至少一个;控制所述第一节流阀组件导通流路以及控制所述第三节流阀组件的节流程度。
可选地,所述制冷模式包括如下模式中的一个或多个:空气调节制冷模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一换热流路;控制所述第三节流阀组件导通流路,控制所述第一节流阀组件的节流程度,且控制所述第二节流阀组件断开流路;以及启动所述至少两个压缩机中的第一压缩机;展示柜制冷模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第二换热流路;控制所述第一节流阀组件及所述第三节流阀组件断开流路,且控制所述第二节流阀组件的节流程度;以及启动所述至少两个压缩机中的第二压缩机;协同制冷模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一换热流路与所述第二换热流路;控制所述第三节流阀组件导通流路,分别控制所述第一节流阀组件及所述第二节流阀组件的节流程度;以及启动所述至少两个压缩机;室外单元除霜模式:执行空气调节制冷模式、所述展示柜制冷模式及所述协同制冷模式中的任何一个模式;以及所述制热模式包括如下模式中的一个或多个:空气调节制热模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组;控制所述第一节流阀组件导通流路,控制所述第三节流阀组件的节流程度,且控制所述第二节流阀组件断开流路;以及启动所述至少两个压缩机中的第一压缩机;热回收模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组及所述第二换热流路;控制所述第一节流阀组件导通流路,并分别控制所述第二节流阀组件及所述第三节流阀组件的节流程度;以及启动所述至少两个压缩机。
根据本申请的集成热泵系统及用于其的控制方法,通过模式切换阀组件管路连接切换与多个开关阀组件的管路通断配合,实现了管路连接上的改进,从而提供了能够供多种具有不同功能的室内单元共用的室外单元,改进了机组的集成程度,节省布置空间,同时可以综合提供多种工作模式,提供适用范围与热能利用率。
附图说明
图1是本发明的集成热泵系统的一个实施例在空气调节制冷模式下的系统流向示意图。
图2是本发明的集成热泵系统的一个实施例在展示柜制冷模式下的系统流向示意图。
图3是本发明的集成热泵系统的一个实施例在协同制冷模式下的系统流向示意图。
图4是本发明的集成热泵系统的一个实施例在空气调节制热模式下的系统流向示意图。
图5是本发明的集成热泵系统的一个实施例在排热热回收模式下的系统流向示意图。
图6是本发明的集成热泵系统的一个实施例在补偿热回收模式下的系统流向示意图。
图7是本发明的集成热泵系统的一个实施例在全热回收模式下的系统流向示意图。
图8是本发明的集成热泵系统的另一个实施例在空气调节制冷模式下的系统流向示意图。
图9是本发明的集成热泵系统的另一个实施例在展示柜制冷模式下的系统流向示意图。
图10是本发明的集成热泵系统的另一个实施例在协同制冷模式下的系统流向示意图。
图11是本发明的集成热泵系统的另一个实施例在空气调节制热模式下的系统流向示意图。
图12是本发明的集成热泵系统的另一个实施例在热回收模式下的系统流向示意图。
具体实施方式
下文将参照附图中的示例性实施例来详细地描述本申请。但应当知道的是,本申请可通过多种不同的形式来实现,而不应该被理解为限制于本文所阐述的实施例。在此提供这些实施例旨在使得本申请的公开内容更为完整与相近,并将本申请的构思完全传递给本领域技术人员。
文中定义的术语“集成热泵系统”是指该热泵系统在管路连接上及空间布置上均存在足够的紧凑性。例如,其以尽可能少的管路连接实现尽可能多的工作模式,且其在室外的工作部件基本上可以紧凑地布置在同一室外单元壳体中。
文中定义的术语“组”是指同一装置或部件的集合,其具有结构上与功能上的相似性。除非明确声明,否则本文中述及的“组”意指该装置或部件具有一个或多个。
参见图1至图7,其示出了根据本申请的集成热泵系统的一个实施例。其中,各图分别呈现了该集成热泵系统在不同工作模式下的制冷剂流向。具体地,其以实线示出了制冷剂在当前工作模式下的流向,并以虚线示出了当前被断开而使得制冷剂无法流通的管路。
以图1为例,该集成热泵系统100包括:空气调节室内单元110、展示柜室内单元120及室外单元130三大部件。其中,空气调节室内单元110用于为室内空间提供空气的温度调节,例如制冷或供暖;而展示柜室内单元120则用于为储存展示的商品提供温度调节,通常为冷藏或冷冻;室外单元130则通常用于对应地为其提供散热或吸热功能,以保证整个循环得以正常进行;或者在特定情况下提供热回收功能,以改进系统效率。
具体而言,空气调节室内单元110具有用于与室内空气进行热交换的第一室内换热器组111a、111b及控制流路通断与节流程度的第一节流阀组件112a、112b,由此可以实现允许或不允许制冷剂流经该第一室内换热器组111a、111b中的全部或部分,以及将流经第一室内换热器组111a、111b的制冷剂膨胀至期望的节流程度。由于第一室内换热器组通常布置在不同的房间内,此时第一节流阀组件112a、112b的流路通断与节流程度的控制可以实现对各个房间的温度分别进行调节。此外,应当知道的是,虽然图中示例性地提供了两套换热器111a、111b及对应数量的电子膨胀阀来作为第一室内换热器组与第一节流阀组件,但事实上,其数量可以根据需求来进行增减。例如,既可以在同一房间内串联或并联布置多套换热器,也可以在更多不同的房间内分别并联布置多套换热器,以实现类似地空气调节功能。
再者,该展示柜室内单元120具有用于与所储存的商品进行热交换的第二室内换热器组121a、121b及控制流路通断与节流程度的第二节流阀组件122a、122b,由此可以实现允许或不允许制冷剂流经该第二室内换热器组121a、121b中的全部或部分,以及将流经第二室内换热器组121a、121b的制冷剂膨胀至期望的节流程度。由于第二室内换热器组通常布置在不同的冷藏或冷冻储存空间内,此时第二节流阀组件122a、122b的流路通断与节流程度的控制可以实现对各个储存空间的温度分别进行调节。且由于商品的冷藏/冷冻及房间内的空气调节通常对温度要求具有较大的差别,故第二室内换热器组121a、121b具有与第一室外换热器组131不同的温度调节设定值,由此其通常也需要能够提供不同蒸发温度的压缩机来分别执行系统循环。此外,应当知道的是,虽然图中示例性地提供了两套换热器121a、121b及对应数量的热力膨胀阀来作为第二室内换热器组与第二节流阀组件,但事实上,其数量可以根据需求来进行增减。例如,既可以在同一储存空间内串联或并联布置多套换热器,也可以在更多不同的储存空间内分别并联布置多套换热器,以实现类似地商品温度调节功能。
此外,更为关键地是,该集成热泵系统具有集成在一个壳体内的室外单元130,该室外单元130与空气调节室内单元110及展示柜室内单元120通过管路连接形成回路,以便分别执行对空气调节室内单元110的空气温度调节及对展示柜室内单元120的商品温度调节。为完成常规制冷系统的循环,该室外单元130至少包括压缩机133a、133b、室外换热器组131及用于控制室外换热器组131的流路通断与节流程度的第三节流阀组件132,由此来与第一室内换热器组或第二室内换热器组形成制冷循环的四大部件。
在此基础上,本实施例的室外单元130还包括模式切换阀组件。其中,模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从压缩机133a、133b流出的制冷剂引导入第一室内换热器组111a、111b与室外换热器组131中的至少一者。
此种布置的热泵系统通过模式切换阀组件管路连接切换与多个节流阀组件(分别作为开关阀门)来控制流路通断的配合下,实现了管路连接上的改进,从而提供了能够供多种具有不同功能的室内单元共用的室外单元,改进了机组的集成程度,节省布置空间,同时可以综合提供多种工作模式,提供适用范围与热能利用率。
此外,为适配于空气调节室内单元110及展示柜室内单元120的不同蒸发温度要求,在此提供两个相互并联的压缩机133a、133b来实现该目的。
应当知道的是,虽然图中示例性地提供了两个压缩机121a、121b,但事实上,压缩机的数量可以根据需求来进行增减。类似地,虽然图中示例性地提供了一个室外换热器131,但每个室外换热器组的数量也可以根据需求来进行增减。
类似地,根据前述布置可知,在形成制冷循环回路的部件连接中,任意两个换热器之间可能会存在两个节流阀组件。为满足不同室内换热器组与室外换热器组之间的制冷剂节流要求,作为一种实施方案,可保持靠近作为冷凝器而存在的换热器的节流阀组件完全开启,而对靠近作为蒸发器而存在的换热器的节流阀组件进行开度调节来提供节流效果。通过后文关于各种模式下的系统运行状况,可以更清楚地理解该点。
如下将继续介绍该集成热泵系统各个部分的构造。此外,出于进一步提高系统能效或可靠性的考虑,还可在额外增设部分零部件,如下同样做出示例性地说明。
例如,该模式切换阀组件可以包括并联设置的第一四通阀135与第二四通阀136;其中,第一四通阀135具有连接两个压缩机133a、133b的排气口的第一端口135a、连接两个压缩机133a、133b的吸气口的第二端口135b、连接第二四通阀136的第三端口135c以及通过毛细管138d连接至第二端口135b的第四端口135d;且第二四通阀136具有连接两个压缩机133a、133b的排气口的第五端口136a、连接第一四通阀135的第六端口136b、连接室外换热器组131的第七端口136c以及连接第一室内换热器组111a、111b的第八端口136d。此种模式切换阀组件的示例可以实现对管路连接的切换,从而选择性地将第一室内换热器组111a、111b、第二室内换热器组121a、121b及室外换热器组131接入制冷剂循环的回路中,进而运行对应的工作模式。
当然,应当知道的是,本申请中述及的模式切换阀组件可以是单个阀件,也可是如前所述的多个阀件的组合,只要该模式切换阀组件能够对前述部件之间的管路切换,使其按需流通即可。至于其具体连接方式可以存在多种,而本实施例所给出的为其中一种优选的方案。但根据本申请关于流路切换阀组件所需实现功能的教导及示例性的实施例,本领域技术人员能够容易地对其连接方式做出修改或调整,此类修改或调整均应纳入本申请的保护范围。
又如,该节流阀组件既可以采用单个电子膨胀阀112a(如空气调节室内单元中所示),也可以采用采用单个热力膨胀阀122a(如展示柜室内单元中所示),还可以采用电子膨胀阀132a与单向阀132b的并联组合(如室外单元中所示)。这些阀件的选择方式主要源于对当前单元的控制精度要求或成本考虑等。
此外,系统流路中的多处还存在电磁阀138c与单向阀138f的串联组合。其中单向阀具有与电磁阀相反的流体止挡方向。此种组合的示例主要基于阀体结构设计及物料成本上限制的考虑。因为,目前采用的电磁阀通常仅具备单向“关死”功能,故为确保流路的断开,还需在电磁阀无法彻底“关死”的流向上对应地设置单向截止阀来搭配使用。当然,应当知道的是,该组合也可以是其他单个阀件,也可是如前所述的多个阀件的组合,只要其能够实现对流路通断的控制即可。至于其具体连接方式可以存在多种,而本实施例所给出的为其中一种优选的方案。但根据本申请关于开关阀组件所需实现功能的教导及示例性的实施例,本领域技术人员能够容易地对其连接方式做出修改或调整,此类修改或调整均应纳入本申请的保护范围。
还如,在室外单元与空气调节室内单元及展示柜室内单元中的各个接口处还可分别设置截止阀134a、134b、134c,以便于室外单元作为单个设备销售、运输或安装。在未装配成系统前(也即未连接成循环回路前),该截止阀134a、134b、134c可分别关闭,从而使室外单元的管路对外封闭,以免杂质或灰尘进入室外单元管路内部。而在完成装配后,在正常运转情况下可保持这些截止阀134a、134b、134c常开,或在维护时可再次关闭这些截止阀134a、134b、134c。
再者,还可在系统中设置其他常规部件,以期进一步提高系统可靠性或改善其性能。这些部件可以是一些装置,例如,可在压缩机吸气口设置气液分离器138a来进行气液分离器,避免压缩机发生液击现象;又如,可在压缩机排气口设置油分离器138b及对应流路上的电磁阀138c与毛细管138d,从而对被制冷剂携带出的润滑油进行回收,同时避免制冷剂被吸入;还如,在压缩机内可设置油加热丝,以加热润滑油来改善其黏度。这些部件还可以是一些传感器与控制设备,例如,布置在压缩机吸气口的低压传感器139a、吸气温度传感器139f与低压开关139b、布置在压缩机排气口的排气温度传感器139c、高压传感器139e与高压开关139d等等。在此不再对其常规功能展开叙述。
再如,为进一步提高系统效率,还可以为该集成热泵系统提供设有过冷换热器137a及附加节流元件137b的过冷支路137。该过冷支路137从室外换热器组131流经第三节流阀组件132、过冷换热器137a的第一流路、附加节流元件137b、过冷换热器137a的第二流路连接至两个压缩机133a、133b的吸气口。此时,流经过冷换热器137a的第一流路的高压制冷剂与经过节流后流经过冷换热器137a的第二流路的低压制冷剂再次进行热交换,使得第一流路中的高压制冷剂得以过冷,进而改进系统换热效率。
结合前述实施例中各个部件的连接关系与切换管路的可能性,该集成热泵系统得以执行多种不同目的的制冷模式与制热模式。如下将结合该集成热泵系统中各个部件的动作来描述其运行不同制冷模式与制热模式的控制方法。
首先,当该集成热泵系统运行制冷模式时,通过控制模式切换阀组件切换管路连接,可以将从两个压缩机133a、133b流出的制冷剂引导入室外换热器组131;同时,控制第三节流阀组件132导通流路;以及控制第一节流阀组件112a、112b与第二节流阀组件122a、122b中的至少一个的节流程度。如此即可确保该任意制冷模式下,均由室外换热器组131来执行冷凝器的功能,而由第一室内换热器组111a、111b或第二室内换热器组121a、121b中的至少一者来执行蒸发器的功能,以便为对应的室内空气提供制冷温度调节或为储存商品提供冷藏/冷冻温度调节。
此外,当该集成热泵系统运行制热模式时,通过控制模式切换阀组件切换管路连接,将从两个压缩机133a、133b流出的制冷剂至少引导入第一室内换热器组111a、111b;控制第一节流阀组件112a、112b导通流路;以及控制第二节流阀组件122a、122b与第三节流阀组件132中的至少一个的节流程度。如此即可确保该任意制热模式下,均由第一室内换热器组111a、111b来执行冷凝器的功能,而由室外换热器组131或第二室内换热器组121a、121b中的至少一者来执行蒸发器的功能,且室外换热器组131还可以可选地辅助执行冷凝器的功能,以便为对应的室内空气提供制热温度调节或为储存商品提供冷藏/冷冻温度调节。
如下将结合附图1至7来分别阐述该实施例的热泵系统中的各种示例性的工作模式。
参见图1,当执行空气调节制冷模式时,可以切换第一四通阀135,使其第一端口135a连通第四端口135d,并使其第二端口135b连通第三端口135c;同时切换第二四通阀136,使其第五端口136a连通第七端口136c,并使其第六端口136b连通第八端口136d;并使第三节流阀组件132导通流路,且控制第一节流阀组件112a、112b提供受控的节流程度,同时使第二节流阀组件122a、122b断开流路。此时,仅由用于提供空气调节蒸发温度的第一压缩机133a启动。制冷剂经由第一压缩机133a压缩后,将分别流入第一四通阀135及第二四通阀136;其中第一四通阀的对应流路被断开,故制冷剂将经由第二四通阀136继续流入室外换热器组131冷凝,其通过第三节流阀组件132后进入过冷换热器137a得以过冷;制冷剂随后经由第一节流阀组件112a、112b节流并流入第一室内换热器组111a、111b进行蒸发,从而对室内空气温度进行制冷调节。完成温度调节的制冷剂将依次经由第二四通阀136与第一四通阀135回到第一压缩机133a中,完成整个循环。
参见图2,当执行展示柜制冷模式时,可以切换第一四通阀135,使其第一端口135a连通第四端口135d,并使其第二端口135b连通第三端口135c;同时切换第二四通阀136,使其第五端口136a连通第七端口136c,并使其第六端口136b连通第八端口136d;并使第三节流阀组件132导通流路,使第二节流阀组件122a、122b导通提供受控的节流程度,同时使第一节流阀组件112a、112b断开流路。此时,仅由用于提供商品冷藏/冷冻调节蒸发温度的第二压缩机133b启动。制冷剂经由第二压缩机133b压缩后,将分别流入第一四通阀135及第二四通阀136;其中第一四通阀的对应流路被断开,故制冷剂将经由第二四通阀136继续流入室外换热器组131冷凝,其通过第三节流阀组件132后进入过冷换热器137a得以过冷,制冷剂随后经由第二节流阀组件122a、122b节流并流入第二室内换热器组211a、211b进行蒸发,从而对储存空间内的商品温度进行冷藏/冷冻调节。完成温度调节的制冷剂将直接回到第二压缩机133b中,完成整个循环。
参见图3,当执行协同制冷模式时,可以切换第一四通阀135,使其第一端口135a连通第四端口135d,并使其第二端口135b连通第三端口135c;同时切换第二四通阀136,使其第五端口136a连通第七端口136c,并使其第六端口136b连通第八端口136d;并使第三节流阀组件132导通流路,使第一节流阀组件112a、112b及第二节流阀组件122a、122b分别提供受控的节流程度。此时,两个压缩机133a、133b同时启动。制冷剂经由压缩机133a、133b压缩后,将分别流入第一四通阀135及第二四通阀136;其中第一四通阀的对应流路被断开,故制冷剂将经由第二四通阀136继续流入室外换热器组131冷凝,其通过第三节流阀组件132后进入过冷换热器137a得以过冷;随后,制冷剂的一部分经由第二节流阀组件122a、122b节流并流入第二室内换热器组211a、211b进行蒸发,从而对储存空间内的商品温度进行冷藏/冷冻调节;完成温度调节的制冷剂将直接回到两个压缩机133a、133b中,完成该部分循环;制冷剂的另一部分经由第一节流阀组件112a、112b节流并流入第一室内换热器组111a、111b进行蒸发,从而对室内空气温度进行制冷调节;完成温度调节的制冷剂将依次经由第二四通阀136与第一四通阀135回到两个压缩机133a、133b中,完成另一部分的循环。由此完成整个循环。
当执行常规的空气调节制热模式,通常需要室外换热器组来用作蒸发器吸收热量。由于应用此类模式的场景通常为冬季,室外温度本身降低。故此时,室外换热器组容易结霜,进而影响系统效率。此时,可以考虑运行室外单元除霜模式,也即运行空气调节制冷模式、展示柜制冷模式及协同制冷模式中的任何一个模式,使高温制冷剂流经室外换热器组来散热化霜,进而消除结霜现象。
参见图4,当执行空气调节制热模式时,可以切换第一四通阀135,使其第一端口135a连通第四端口135d,并使其第二端口135b连通第三端口135c;同时切换第二四通阀136,使其第五端口136a连通第八端口136d,并使其第六端口136b连通第七端口136c;并使第一节流阀组件112a、112b导通流路,使第三节流阀组件132提供受控的节流程度,同时使第二节流阀组件122a、122b断开流路。此时,仅由用于提供空气调节蒸发温度的第一压缩机133a启动。制冷剂经由第一压缩机133a压缩后,将分别流入第一四通阀135及第二四通阀136;其中第一四通阀的对应流路被断开,故制冷剂将经由第二四通阀136继续流入第一室内换热器组111a、111b冷凝,从而对室内空气温度进行制热调节;其流经第一节流阀组件112a、112b后进入过冷换热器137a得以过冷,随后通过第三节流阀组件132节流并流入室外换热器组131进行蒸发;制冷剂随后依次经由第二四通阀136与第一四通阀135回到第一压缩机133a中,完成整个循环。
参见图5,当运行排热热回收模式时,可以切换第一四通阀135,使其第一端口135a连通第三端口135c,并使其第二端口135b连通第四端口135d;同时切换第二四通阀136,使其第五端口136a连通第七端口136c,并使其第六端口136b连通第八端口136d;并使第一节流阀组件112a、112b及第三节流阀组件132同时导通流路;同时使第二节流阀组件122a、122b提供受控的节流程度。此时,两个压缩机133a、133b同时启动。制冷剂经由压缩机133a、133b压缩后,将分别流入第一四通阀135及第二四通阀136;其中一部分制冷剂经由第一四通阀135流入第一室内换热器组111a、111b进行冷凝,从而对室内空气温度进行制热调节;而一部分制冷剂则经由第二四通阀136流入室外换热器组131冷凝,其通过第三节流阀组件132后进入过冷换热器137a得以过冷;此后,两部分制冷剂汇合,经由第二节流阀组件122a、122b节流并流入第二室内换热器组211a、211b进行蒸发,从而对储存空间内的商品温度进行冷藏/冷冻调节,制冷剂随后回到两个压缩机133a、133b中,完成整个循环。
参见图6,当运行补偿热回收模式时,可以切换第一四通阀135,使其第一端口135a连通第四端口135d,并使其第二端口135b连通第三端口135c;同时切换第二四通阀136,使其第五端口136a连通第八端口136d,并使其第六端口136b连通第七端口136c;使第一节流阀组件112a、112b导通流路;并使第二节流阀组件122a、122b及第三节流阀组件132分别提供受控的节流程度。此时,两个压缩机133a、133b同时启动。制冷剂经由压缩机133a、133b压缩后,将分别流入第一四通阀135及第二四通阀136;其中第一四通阀135的对应流路被断开,故制冷剂将经由第二四通阀136流入第一室内换热器组111a、111b进行冷凝,从而对室内空气温度进行制热调节;制冷剂在通过第一节流阀组件后,一部分经由第二节流阀组件122a、122b节流并流入第二室内换热器组211a、211b中进行蒸发,从而对储存空间内的商品温度进行冷藏/冷冻调节,最后回到压缩机133a、133b中;另一部分进入过冷换热器137a得以过冷,随后通过第三节流阀组件132节流并流入室外换热器组131进行蒸发;制冷剂随后依次经由第二四通阀136与第一四通阀135回到两个压缩机133a、133b中,由此完成整个循环。
参见图7,当运行全热回收模式时,可以切换第一四通阀135,使其第一端口135a连通第四端口135d,并使其第二端口135b连通第三端口135c;同时切换第二四通阀136,使其第五端口136a连通第八端口136d,并使其第六端口136b连通第七端口136c;使第一节流阀组件112a、112b导通流路,使第二节流阀组件122a、122b提供受控的节流程度,并使第三节流阀组件132断开流路。此时,两个压缩机133a、133b同时启动。制冷剂经由压缩机133a、133b压缩后,将分别流入第一四通阀135及第二四通阀136;其中第一四通阀135的对应流路被断开,故制冷剂将经由第二四通阀136流入第一室内换热器组111a、111b进行冷凝,从而对室内空气温度进行制热调节;制冷剂在通过第一节流阀组件后,经由第二节流阀组件122a、122b节流并流入第二室内换热器组211a、211b中进行蒸发,从而对储存空间内的商品温度进行冷藏/冷冻调节,并回到两个压缩机133a、133b中,由此完成整个循环。
应该理解的是,虽然按照一定顺序描述了该集成热泵系统的控制方法的实施例,但是这些步骤并不是必然按照所描述的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,其可以以其他的顺序执行。而且,该方法的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段,这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,其执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
继续参见图8至图12,其示出了根据本申请的集成热泵系统的另一个实施例。其中,各图分别呈现了该集成热泵系统在不同工作模式下的制冷剂流向。具体地,其以实线示出了制冷剂在当前工作模式下的流向,并以虚线示出了当前被断开而使得制冷剂无法流通的管路。
以图8为例,该集成热泵系统200包括:空气调节室内单元210、展示柜室内单元220及室外单元230三大部件。其中,空气调节室内单元210用于为室内空间提供空气的温度调节,例如制冷或供暖;而展示柜室内单元220则用于为储存展示的商品提供温度调节,通常为冷藏或冷冻;室外单元230则通常用于对应地为其提供散热或吸热功能,以保证整个循环得以正常进行;或者在特定情况下提供热回收功能,以改进系统效率。
具体而言,空气调节室内单元210具有用于与室内空气进行热交换的第一室内换热器组211a、211b及控制流路通断与节流程度的第一节流阀组件212a、212b,由此可以实现允许或不允许制冷剂流经该第一室内换热器组211a、211b中的全部或部分,以及将流经第一室内换热器组111a、111b的制冷剂膨胀至期望的节流程度。由于第一室内换热器组通常布置在不同的房间内,此时第一节流阀组件212a、212b的流路通断与节流程度的控制可以实现对各个房间的温度分别进行调节。此外,应当知道的是,虽然图中示例性地提供了两套换热器211a、211b及对应数量的电子膨胀阀来作为第一室内换热器组与第一节流阀组件,但事实上,其数量可以根据需求来进行增减。例如,既可以在同一房间内串联或并联布置多套换热器,也可以在更多不同的房间内分别并联布置多套换热器,以实现类似地空气调节功能。
再者,该展示柜室内单元220具有用于与所储存的商品进行热交换的第二室内换热器组221a、221b及控制流路通断与节流程度的第二节流阀组件222a、222b,由此可以实现允许或不允许制冷剂流经该第二室内换热器组221a、221b中的全部或部分,以及将流经第二室内换热器组121a、121b的制冷剂膨胀至期望的节流程度。由于第二室内换热器组通常布置在不同的冷藏或冷冻储存空间内,此时第二节流阀组件222a、222b的流路通断与节流程度的控制可以实现对各个储存空间的温度分别进行调节。且由于商品的冷藏/冷冻及房间内的空气调节通常对温度要求具有较大的差别,故第二室内换热器组221a、221b具有与第一室外换热器组231不同的温度调节设定值,由此其通常也需要能够提供不同蒸发温度的压缩机来分别执行系统循环。此外,应当知道的是,虽然图中示例性地提供了两套换热器221a、221b及对应数量的热力膨胀阀来作为第二室内换热器组与第二节流阀组件,但事实上,其数量可以根据需求来进行增减。例如,既可以在同一储存空间内串联或并联布置多套换热器,也可以在更多不同的储存空间内分别并联布置多套换热器,以实现类似地商品温度调节功能。
此外,更为关键地是,该集成热泵系统具有集成在一个壳体内的室外单元230,该室外单元230与空气调节室内单元210及展示柜室内单元220通过管路连接形成回路,以便分别执行对空气调节室内单元210的空气温度调节及对展示柜室内单元220的商品温度调节。为完成常规制冷系统的循环,该室外单元230至少包括压缩机233a、233b、室外换热器组231,由此来与第一室内换热器组或第二室内换热器组形成制冷循环的四大部件。
在此基础上,本实施例的室外换热器组231具有彼此不连通的第一换热流路231a与第二换热流路231b,其中第一换热流路231a连接空气调节室内单元210,且第二换热流路231b连接展示柜室内单元220及两个压缩机233a、233b的吸气口。且该室外单元230还包括第三节流阀组件232及模式切换阀组件。其中,第三节流阀组件232用于控制第一换热流路231a的流路通断与节流程度;而模式切换阀组件则被配置成通过切换管路连接来将从压缩机233a、233b流出的制冷剂引导入第一室内换热器组211a、211b、第一换热流路231a与第二换热流路231b中的至少一者。
此种布置的热泵系统通过模式切换阀组件管路连接切换与多个节流阀组件分别作为开关阀门来控制流路通断的配合下,实现了管路连接上的改进,从而提供了能够供多种具有不同功能的室内单元共用的室外单元,改进了机组的集成程度,节省布置空间,同时可以综合提供多种工作模式,提供适用范围与热能利用率。
此外,为适配于空气调节室内单元210及展示柜室内单元220的不同蒸发温度要求,在此提供两个相互并联的压缩机233a、233b来实现该目的。
应当知道的是,虽然图中示例性地提供了两个压缩机233a、233b,但事实上,压缩机的数量可以根据需求来进行增减。类似地,虽然图中示例性地提供了一个室外换热器231,但每个室外换热器组的数量也可以根据需求来进行增减。
类似地,根据前述布置可知,在形成制冷循环回路的部件连接中,任意两个换热器之间可能会存在两个节流阀组件。为满足不同室内换热器组与室外换热器组之间的制冷剂节流要求,作为一种实施方案,可保持靠近作为冷凝器而存在的换热器的节流阀组件完全开启,而对靠近作为蒸发器而存在的换热器的节流阀组件进行开度调节来提供节流效果。通过后文关于各种模式下的系统运行状况,可以更清楚地理解该点。
如下将继续介绍该集成热泵系统各个部分的构造。此外,出于进一步提高系统能效或可靠性的考虑,还可在额外增设部分零部件,如下同样做出示例性地说明。
例如,该模式切换阀组件可以包括并联设置的第一四通阀235与第一电磁阀236,以及与所述第一四通阀235串联设置的第二电磁阀238;其中,第一四通阀235具有连接第二电磁阀238的第一端口235a、连接两个压缩机233a、233b的吸气口的第二端口235b、连接第一换热流路231a的第三端口235c以及连接第一室内换热器组211a、211b的第四端口235d;第一电磁阀236具有连接两个压缩机233a、233b的排气口的第五端口236a以及连接第二换热流路231b的第六端口236b;且第二电磁阀238具有连接两个压缩机233a、233b的排气口的第七端口238a以及连接第一四通阀235的第八端口238b。此种模式切换阀组件的示例可以实现对管路连接的切换,从而选择性地将第一室内换热器组211a、211b、第二室内换热器组221a、221b及室外换热器组231的第一换热流路231a、第二换热流路231b接入制冷剂循环的回路中,进而运行对应的工作模式。
当然,应当知道的是,本申请中述及的模式切换阀组件可以是单个阀件,也可是如前所述的多个阀件的组合,只要该模式切换阀组件能够对前述部件之间的管路切换,使其按需流通即可。至于其具体连接方式可以存在多种,而本实施例所给出的为其中一种优选的方案。但根据本申请关于流路切换阀组件所需实现功能的教导及示例性的实施例,本领域技术人员能够容易地对其连接方式做出修改或调整,此类修改或调整均应纳入本申请的保护范围。
又如,该节流阀组件既可以采用单个电子膨胀阀212a(如空气调节室内单元中所示),也可以采用采用单个热力膨胀阀222a(如展示柜室内单元中所示),还可以采用电子膨胀阀232a与单向阀232b的并联组合(如室外单元中所示)。这些阀件的选择方式主要源于对当前单元的控制精度要求或成本考虑等。
此外,系统流路中的多处还存在电磁阀238c与单向阀238f的串联组合。其中单向阀具有与电磁阀相反的流体止挡方向。此种组合的示例主要基于阀体结构设计及物料成本上限制的考虑。因为,目前采用的电磁阀通常仅具备单向“关死”功能,故为确保流路的断开,还需在电磁阀无法彻底“关死”的流向上对应地设置单向截止阀来搭配使用。当然,应当知道的是,该组合也可以是其他单个阀件,也可是如前所述的多个阀件的组合,只要其能够实现对流路通断的控制即可。至于其具体连接方式可以存在多种,而本实施例所给出的为其中一种优选的方案。但根据本申请关于开关阀组件所需实现功能的教导及示例性的实施例,本领域技术人员能够容易地对其连接方式做出修改或调整,此类修改或调整均应纳入本申请的保护范围。
还如,在室外单元与空气调节室内单元及展示柜室内单元中的各个接口处还可分别设置截止阀234a、234b、234c、234d,以便于室外单元作为单个设备销售、运输或安装。在未装配成系统前(也即未连接成循环回路前),该截止阀234a、234b、234c、234d可分别关闭,从而使室外单元的管路对外封闭,以免杂质或灰尘进入室外单元管路内部。而在完成装配后,在正常运转情况下可保持这些截止阀234a、234b、234c、234d常开,或在维护时可再次关闭这些截止阀234a、234b、234c、234d。
再者,还可在系统中设置其他常规部件,以期进一步提高系统可靠性或改善其性能。这些部件可以是一些装置,例如,可在压缩机吸气口设置气液分离器238a来进行气液分离器,避免压缩机发生液击现象;又如,可在压缩机排气口设置油分离器238b及对应流路上的电磁阀238c与毛细管238d,从而对被制冷剂携带出的润滑油进行回收,同时避免制冷剂被吸入;还如,在压缩机内可设置油加热丝,以加热润滑油来改善其黏度。这些部件还可以是一些传感器与控制设备,例如,布置在压缩机吸气口的低压传感器239a、吸气温度传感器239f与低压开关239b、布置在压缩机排气口的排气温度传感器239c、高压传感器239e与高压开关239d等等。在此不再对其常规功能展开叙述。
再如,为进一步提高系统效率,还可以为该集成热泵系统提供设有过冷换热器237a及附加节流元件237b的过冷支路237。该过冷支路237从第二换热流路231b流经过冷换热器237a的第一流路、附加节流元件237b、过冷换热器237a的第二流路连接至两个压缩机233a、233b的吸气口。此时,流经过冷换热器237a的第一流路的高压制冷剂与经过节流后流经过冷换热器237a的第二流路的低压制冷剂再次进行热交换,使得第一流路中的高压制冷剂得以过冷,进而改进系统换热效率。
还如,作为该实施例中的一种特定类型的换热器,该室外换热器组231的第一换热流路231a与第二换热流路231b既可以通过管路交错布置形成,也可以通过具有流动通道的换热板片层叠交错布置形成。只要其具有两条相互不流体导通,但可以形成热交换的流路即可。
结合前述实施例中各个部件的连接关系与切换管路的可能性,该集成热泵系统得以执行多种不同目的的制冷模式与制热模式。如下将结合该集成热泵系统中各个部件的动作来描述其运行不同制冷模式与制热模式的控制方法。
首先,当该集成热泵系统运行制冷模式时,通过控制模式切换阀组件切换管路连接,可以将从两个压缩机233a、233b流出的制冷剂引导入第一换热流路231a与第二换热流路231b中的至少一个;同时,控制第三节流阀组件232导通流路;以及控制第一节流阀组件212a、212b与第二节流阀组件222a、222b中的至少一个的节流程度。如此即可确保该任意制冷模式下,均由室外换热器组231的第一换热流路231a与第二换热流路231b中的至少一个来执行冷凝器的功能,而由第一室内换热器组211a、211b或第二室内换热器组221a、221b中的至少一者来执行蒸发器的功能,以便为对应的室内空气提供制冷温度调节或为储存商品提供冷藏/冷冻温度调节。
此外,当该集成热泵系统运行制热模式时,通过控制模式切换阀组件切换管路连接,将从两个压缩机233a、233b流出的制冷剂引导入第一室内换热器组211a、211b与第二换热流路231b中的至少一个;同时控制第一节流阀组件212a、212b导通流路;并控制第三节流阀组件232的节流程度。如此即可确保该任意制热模式下,均由第一室内换热器组211a、211b来执行冷凝器的功能,而由第一换热流路231a或第二室内换热器组221a、221b中的至少一者来执行蒸发器的功能,且第二换热流路231b还可以可选地辅助执行冷凝器的功能,以便为对应的室内空气提供制热温度调节或为储存商品提供冷藏/冷冻温度调节。
如下将结合附图8至12来分别阐述该实施例的热泵系统中的各种示例性的工作模式。
参见图8,当执行空气调节制冷模式时,可以切换第一四通阀235,使其第一端口235a连通第三端口235c,并使其第二端口235b连通第四端口235d;导通第二电磁阀238,并断开第一电磁阀236;同时使第三节流阀组件232导通流路,使第一节流阀组件212a、212b提供受控的节流程度,并使第二节流阀组件222a、222b断开流路。此时,仅由用于提供空气调节蒸发温度的第一压缩机233a启动。制冷剂经由第一压缩机233a压缩后,将经由第一四通阀235流入第一换热流路231a冷凝,其通过第三节流阀组件232后,经由第一节流阀组件212a、212b节流并流入第一室内换热器组211a、211b进行蒸发,从而对室内空气温度进行制冷调节。完成温度调节的制冷剂将经由第一四通阀235回到第一压缩机233a中,完成整个循环。
参见图9,当执行展示柜制冷模式时,可以断开第二电磁阀238,导通第一电磁阀236;同时使第二节流阀组件222a、222b提供受控的节流程度,并使第一节流阀组件212a、212b与第三节流阀组件232断开流路。此时,仅由用于提供储存商品冷藏/冷冻调节蒸发温度的第二压缩机233b启动。制冷剂经由第二压缩机233b压缩后,将经由第一电磁阀236进入第二换热流路231b冷凝,其进入过冷换热器237a得以过冷,随后制冷剂经由第二节流阀组件222a、222b节流并流入第二室内换热器组221a、221b进行蒸发,从而对储存商品进行冷藏/冷冻温度调节。完成温度调节的制冷剂将回到第二压缩机233b中,完成整个循环。
参见图10,当执行协同制冷模式时,可以切换第一四通阀135,使其第一端口135a连通第四端口135d,并使其第二端口135b连通第三端口135c;导通第二电磁阀238与第一电磁阀236;同时使第一节流阀组件212a、212b与第二节流阀组件222a、222b分别提供受控的节流程度,并使第三节流阀组件232导通流路。此时,两个压缩机233a、233b均启动。制冷剂经由压缩机233a、233b压缩后,一部分将经由第一四通阀235流入第一换热流路231a冷凝,其通过第三节流阀组件232后,经由第一节流阀组件212a、212b节流并流入第一室内换热器组211a、211b进行蒸发,从而对室内空气温度进行制冷调节。完成温度调节的制冷剂将经由第一四通阀235回到两个压缩机233a、233b中,完成该部分循环;而另一部分制冷剂则经由第一电磁阀236进入第二换热流路231b冷凝,其进入过冷换热器237a得以过冷,随后制冷剂经由第二节流阀组件222a、222b节流并流入第二室内换热器组221a、221b进行蒸发,从而对储存商品进行冷藏/冷冻温度调节。完成温度调节的制冷剂将回到两个压缩机233a、233b中,完成该部分循环。
当执行常规的空气调节制热模式,通常需要室外换热器组来用作蒸发器吸收热量。由于应用此类模式的场景通常为冬季,室外温度本身降低。故此时,室外换热器组容易结霜,进而影响系统效率。此时,可以考虑运行室外单元除霜模式,也即运行空气调节制冷模式、展示柜制冷模式及协同制冷模式中的任何一个模式,使高温制冷剂流经室外换热器组来散热化霜,进而消除结霜现象。
参见图11,当执行空气调节制热模式时,可以切换第一四通阀235,使其第一端口235a连通第四端口235d,并使其第二端口235b连通第三端口235c;导通第二电磁阀238,并断开第一电磁阀236;使第一节流阀组件212a、212b导通流路,使第三节流阀组件232提供受控的节流程度,并使第二节流阀组件222a、222b断开流路。此时,仅启动第一压缩机233a。制冷剂经由第一压缩机233a压缩后,将经由第一四通阀235流入第一室内换热器组211a、211b冷凝,从而对室内空气温度进行制热调节;其流经第一节流阀组件212a、212b后,经由第三节流阀组件232节流并进入室外换热器组231的第一换热流路231a进行蒸发;制冷剂随后经由第一四通阀235回到第一压缩机233a中,完成整个循环。
参见图12,当执行热回收模式时,可以切换第一四通阀235,使其第一端口235a连通第四端口235d,并使其第二端口235b连通第三端口235c;并导通第一电磁阀236与第二电磁阀238;使第一节流阀组件212a、212b导通流路,并使第二节流阀组件222a、222b与第三节流阀组件232分别提供受控的节流程度。此时,两个压缩机233a、233b均启动。制冷剂经由两个压缩机233a、233b压缩后,将分成两部分:其中一部分经由第一四通阀235流入第一室内换热器组211a、211b冷凝,从而对室内空气温度进行制热调节;其流经第一节流阀组件212a、212b后,通过第三节流阀组件232节流并进入室外换热器组231的第一换热流路231a进行蒸发;制冷剂随后经由第一四通阀235回到两个压缩机233a、233b中,完成该部分循环;而另一部分则经由第一电磁阀236流入第二换热流路231b中冷凝,其经由过冷换热器237a得以过冷,随后通过第二节流阀组件222a、222b节流并流入第二室内换热器组221a、221b进行蒸发,从而对储存空间内的商品进行冷藏/冷冻温度调节;制冷剂随后回到压缩机233a、233b中,完成该部分循环。
此外,虽然前述实施例中未述及,但作为备选,在该集成热泵系统中还可设置若干用于制冷循环的常规部件来实现其基本功能。例如,可以在压缩机的吸气口上游设置气液分离器来避免吸气带液而造成液击现象;又如,还可在压缩机排气口设置油分离器来将派出的润滑油引流回到压缩机中;还如,可以回路中各个位置设置压力传感器与温度传感器来采集运行各种工作模式所对应的参数触发条件,等等。由于这些部件在本领域中的应用十分成熟,且均以实现其基本功能为目的,故在此不逐一赘述。
以上例子主要说明了本发明的集成热泵系统及其控制方法。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 (19)
1.一种集成热泵系统,其特征在于,包括:
空气调节室内单元,其具有第一室内换热器组及控制流路通断与节流程度的第一节流阀组件;
展示柜室内单元,其具有第二室内换热器组及控制流路通断与节流程度的第二节流阀组件,所述第二室内换热器组具有与所述第一室外换热器组不同的温度调节设定值;以及
室外单元,其与所述空气调节室内单元及所述展示柜室内单元通过管路连接;所述室外单元包括:
至少两个压缩机,所述至少两个压缩机相互并联,并且分别用于提供不同蒸发温度;
室外换热器组;
第三节流阀组件,其用于控制所述室外换热器组的流路通断与节流程度;
模式切换阀组件,其被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组与所述室外换热器组中的至少一者。
2.根据权利要求1所述的集成热泵系统,其特征在于,在制冷模式下:
所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述室外换热器组;
控制所述第三节流阀组件导通流路;以及
控制所述第一节流阀组件与所述第二节流阀组件中的至少一个的节流程度。
3.根据权利要求2所述的集成热泵系统,其特征在于,所述制冷模式包括如下模式中的一个或多个:
空气调节制冷模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述室外换热器组;所述第三节流阀组件导通流路,所述第一节流阀组件提供受控的节流程度,且所述第二节流阀组件断开流路;以及启动所述至少两个压缩机中的第一压缩机;
展示柜制冷模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述室外换热器组;所述第三节流阀组件导通流路,所述第二节流阀组件提供受控的节流程度,且所述第一节流阀组件断开流路;以及启动所述至少两个压缩机中的第二压缩机;
协同制冷模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述室外换热器组;所述第三节流阀组件导通流路,所述第一节流阀组件及所述第二节流阀组件分别提供受控的节流程度;以及启动所述至少两个压缩机;
室外单元除霜模式:执行空气调节制冷模式、所述展示柜制冷模式及所述协同制冷模式中的任何一个模式。
4.根据权利要求1所述的集成热泵系统,其特征在于,在制热模式下:
所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂至少引导入所述第一室内换热器组;
控制所述第一节流阀组件导通流路;以及
控制所述第二节流阀组件与所述第三节流阀组件中的至少一个的节流程度。
5.根据权利要求4所述的集成热泵系统,其特征在于,所述制热模式包括如下模式中的一个或多个:
空气调节制热模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组;所述第一节流阀组件导通流路,所述第三节流阀组件提供受控的节流程度,且所述第二节流阀组件断开流路;以及启动所述至少两个压缩机中的第一压缩机;
排热热回收模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组及所述室外换热器组;所述第一节流阀组件及所述第三节流阀组件导通流路,且所述第二节流阀组件提供受控的节流程度;以及启动所述至少两个压缩机;
补偿热回收模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述室外换热器组;所述第一节流阀组件导通流路,所述第二节流阀组件及所述第三节流阀组件分别提供受控的节流程度;以及启动所述至少两个压缩机;
全热回收模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组;所述第一节流阀组件导通流路,所述第二节流阀组件提供受控的节流程度,且所述第三节流阀组件断开流路;以及启动所述至少两个压缩机。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的集成热泵系统,其特征在于,所述模式切换阀组件包括:并联设置的第一四通阀与第二四通阀;其中,
所述第一四通阀具有连接所述至少两个压缩机的排气口的第一端口、连接所述至少两个压缩机的吸气口的第二端口、连接所述第二四通阀的第三端口以及通过毛细管连接至所述第二端口的第四端口;且
所述第二四通阀具有连接所述至少两个压缩机的排气口的第五端口、连接所述第一四通阀的第六端口、连接所述室外换热器组的第七端口以及连接所述第一室内换热器组的第八端口。
7.根据权利要求1至5任意一项所述的集成热泵系统所述的集成热泵系统,其特征在于,还包括设有过冷换热器及附加节流元件的过冷支路,所述过冷支路从所述第三节流阀组件经由过冷换热器的第一流路、附加节流元件、过冷换热器的第二流路连接至所述至少两个压缩机的吸气口。
8.一种用于如权利要求1至7中任意一项所述的集成热泵系统的控制方法,其特征在于,包括:
运行制冷模式,通过控制所述模式切换阀组件切换管路连接,将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述室外换热器组;控制所述第三节流阀组件导通流路;以及控制所述第一节流阀组件与所述第二节流阀组件中的至少一个的节流程度;或者
运行制热模式,通过控制所述模式切换阀组件切换管路连接,将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂至少引导入所述第一室内换热器组;控制所述第一节流阀组件导通流路;控制所述第二节流阀组件与所述第三节流阀组件中的至少一个的节流程度。
9.根据权利要求8所述的控制方法,其特征在于:
所述制冷模式包括如下模式中的一个或多个:
空气调节制冷模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述室外换热器组;控制所述第三节流阀组件导通流路,控制所述第一节流阀组件的节流程度,且控制所述第二节流阀组件断开流路;以及启动所述至少两个压缩机中的第一压缩机;
展示柜制冷模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述室外换热器组;控制所述第三节流阀组件导通流路,控制所述第二节流阀组件的节流程度;控制所述第一节流阀组件断开流路;以及启动所述至少两个压缩机中的第二压缩机;
协同制冷模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述室外换热器组;控制所述第三节流阀组件导通流路,分别控制所述第一节流阀组件及所述第二节流阀组件的节流程度;以及启动所述至少两个压缩机;
室外单元除霜模式:执行空气调节制冷模式、所述展示柜制冷模式及所述协同制冷模式中的任何一个模式;以及
所述制热模式包括如下模式中的一个或多个:
空气调节制热模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组;控制所述第一节流阀组件导通流路,控制所述第三节流阀组件的节流程度,且控制所述第二节流阀组件断开流路;以及启动所述至少两个压缩机中的第一压缩机;
排热热回收模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组及室外换热器组;控制所述第一节流阀组件及所述第三节流阀组件导通流路,且控制所述第二节流阀组件的节流程度;以及启动所述至少两个压缩机;
补偿热回收模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述室外换热器组;控制所述第一节流阀组件导通流路,分别控制所述第二节流阀组件及所述第三节流阀组件的节流程度;以及启动所述至少两个压缩机;
全热回收模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组;控制所述第一节流阀组件导通流路,控制所述第二节流阀组件的节流程度;控制所述第三节流阀组件断开流路;以及启动所述至少两个压缩机。
10.一种集成热泵系统,其特征在于,包括:
空气调节室内单元,其具有第一室内换热器组及控制流路通断与节流程度的第一节流阀组件;
展示柜室内单元,其具有第二室内换热器组及控制流路通断与节流程度的第二节流阀组件,所述第二室内换热器组具有与所述第一室外换热器组不同的温度调节设定值;以及
室外单元,其与所述空气调节室内单元及所述展示柜室内单元通过管路连接;所述室外单元包括:
至少两个压缩机,所述至少两个压缩机相互并联,并且分别用于提供不同蒸发温度;
室外换热器组,其具有彼此不连通的第一换热流路与第二换热流路,其中所述第一换热流路连接所述空气调节室内单元,且所述第二换热流路连接所述展示柜室内单元及所述至少两个压缩机的吸气口;
第三节流阀组件,其用于控制所述第一换热流路的流路通断与节流程度;
模式切换阀组件,其被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组、所述第一换热流路与所述第二换热流路中的至少一者。
11.根据权利要求10所述的集成热泵系统,其特征在于,在制冷模式下:
所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一换热流路与所述第二换热流路中的至少一个;
控制所述第三节流阀组件导通流路;以及
控制所述第一节流阀组件与所述第二节流阀组件中的至少一个的节流程度。
12.根据权利要求11所述的集成热泵系统,其特征在于,所述制冷模式包括如下模式中的一个或多个:
空气调节制冷模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一换热流路;所述第三节流阀组件导通流路,所述第一节流阀组件提供受控的节流程度,且所述第二节流阀组件断开流路;以及启动所述至少两个压缩机中的第一压缩机;
展示柜制冷模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第二换热流路;所述第一节流阀组件及所述第三节流阀组件断开流路,且所述第二节流阀组件提供受控的节流程度;以及启动所述至少两个压缩机中的第二压缩机;
协同制冷模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一换热流路与所述第二换热流路;所述第三节流阀组件导通流路,所述第一节流阀组件及所述第二节流阀组件分别提供受控的节流程度;以及启动所述至少两个压缩机;
室外单元除霜模式:执行空气调节制冷模式、所述展示柜制冷模式及所述协同制冷模式中的任何一个模式。
13.根据权利要求10所述的集成热泵系统,其特征在于,在制热模式下:
所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组与所述第二换热流路中的至少一个;
控制所述第一节流阀组件导通流路;以及
控制所述第三节流阀组件的节流程度。
14.根据权利要求13所述的集成热泵系统,其特征在于,所述制热模式包括如下模式中的一个或多个:
空气调节制热模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组;所述第一节流阀组件导通流路,所述第三节流阀组件提供受控的节流程度,且所述第二节流阀组件断开流路;以及启动所述至少两个压缩机中的第一压缩机;
热回收模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组及所述第二换热流路;所述第一节流阀组件导通流路,所述第二节流阀组件及所述第三节流阀组件分别提供受控的节流程度;以及启动所述至少两个压缩机。
15.根据权利要求10至14任意一项所述的集成热泵系统,其特征在于,所述模式切换阀组件包括:并联设置的第一四通阀与第一电磁阀,以及与所述第一四通阀串联设置的第二电磁阀;其中,
所述第一四通阀具有连接所述第二电磁阀的第一端口、连接所述至少两个压缩机的吸气口的第二端口、连接所述第一换热流路的第三端口以及连接所述第一室内换热器组的第四端口;
所述第一电磁阀具有连接所述至少两个压缩机的排气口的第五端口以及连接所述第二换热流路的第六端口;且
所述第二电磁阀具有连接所述至少两个压缩机的排气口的第七端口以及连接所述第一四通阀的第八端口。
16.根据权利要求10至14任意一项所述的集成热泵系统所述的集成热泵系统,其特征在于,还包括设有过冷换热器及附加节流元件的过冷支路,所述过冷支路经由所述第二换热流路、所述过冷换热器的第一流路、附加节流元件、过冷换热器的第二流路连接至所述至少两个压缩机的吸气口。
17.根据权利要求10至14任意一项所述的集成热泵系统所述的集成热泵系统,其特征在于,所述室外换热器组的第一换热流路与第二换热流路通过管路交错布置或通过层叠交错布置。
18.一种用于如权利要求10至17中任意一项所述的集成热泵系统的控制方法,其特征在于,包括:
运行制冷模式,通过控制所述模式切换阀组件切换管路连接,将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一换热流路与所述第二换热流路中的至少一个;控制所述第三节流阀组件导通流路;以及控制所述第一节流阀组件与所述第二节流阀组件中的至少一个的节流程度;或者
运行制热模式,通过控制所述模式切换阀组件切换管路连接,将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组与所述第二换热流路中的至少一个;控制所述第一节流阀组件导通流路以及控制所述第三节流阀组件的节流程度。
19.根据权利要求18所述的控制方法,其特征在于:
所述制冷模式包括如下模式中的一个或多个:
空气调节制冷模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一换热流路;控制所述第三节流阀组件导通流路,控制所述第一节流阀组件的节流程度,且控制所述第二节流阀组件断开流路;以及启动所述至少两个压缩机中的第一压缩机;
展示柜制冷模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第二换热流路;控制所述第一节流阀组件及所述第三节流阀组件断开流路,且控制所述第二节流阀组件的节流程度;以及启动所述至少两个压缩机中的第二压缩机;
协同制冷模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一换热流路与所述第二换热流路;控制所述第三节流阀组件导通流路,分别控制所述第一节流阀组件及所述第二节流阀组件的节流程度;以及启动所述至少两个压缩机;
室外单元除霜模式:执行空气调节制冷模式、所述展示柜制冷模式及所述协同制冷模式中的任何一个模式;以及
所述制热模式包括如下模式中的一个或多个:
空气调节制热模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组;控制所述第一节流阀组件导通流路,控制所述第三节流阀组件的节流程度,且控制所述第二节流阀组件断开流路;以及启动所述至少两个压缩机中的第一压缩机;
热回收模式:其中,所述模式切换阀组件被配置成通过切换管路连接来将从所述至少两个压缩机流出的制冷剂引导入所述第一室内换热器组及所述第二换热流路;控制所述第一节流阀组件导通流路,并分别控制所述第二节流阀组件及所述第三节流阀组件的节流程度;以及启动所述至少两个压缩机。
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