CN113865138A - 一种空气源热泵系统及空气源热泵的控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种空气源热泵系统及空气源热泵的控制方法，空气源热泵系统包括电控模块、热泵模块和加热模块；所述热泵模块包括循环管路以及依次设置在所述循环管路上的压缩机、四通阀、第一换热器、冷媒散热装置、第一膨胀阀和第二换热器，所述第一换热器用于与水进行热交换，所述冷媒散热装置与所述电控模块热连接；所述加热模块与所述冷媒散热装置连接，以在制热模式下对所述冷媒散热装置进行加热。本申请实施例的空气源热泵系统可以防止冷媒散热装置产生凝露。

Description

一种空气源热泵系统及空气源热泵的控制方法

技术领域

本申请涉及热泵技术领域，尤其涉及一种空气源热泵系统及空气源热泵的控制方法。

背景技术

目前，空气源热泵的电控模块大多采用的是风冷的方式进行散热，而利用冷媒散热装置对电控模块进行散热已经成为趋势。

但是，在制热模式下，如果与空气源热泵的冷媒进行换热的水流的温度过低，则会导致流经冷媒散热装置的冷媒温度过低，由此，会使得冷媒散热装置上易产生凝露，而凝露的存在可能会导致电控模块发生漏电或短路等问题，造成电控模块失效。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例期望提供一种能够防止冷媒散热装置产生凝露的空气源热泵系统及空气源热泵的控制方法。

为达到上述目的，本申请一实施例提供了一种空气源热泵系统，包括：

电控模块；

热泵模块，所述热泵模块包括循环管路以及依次设置在所述循环管路上的压缩机、四通阀、第一换热器、冷媒散热装置、第一膨胀阀和第二换热器，所述第一换热器用于与水进行热交换，所述冷媒散热装置与所述电控模块热连接；

加热模块，所述加热模块与所述冷媒散热装置连接，以在制热模式下对所述冷媒散热装置进行加热。

一种实施方式中，所述冷媒散热装置包括散热板、固定板和冷媒管路，所述固定板设置在所述散热板上或所述固定板与所述散热板一体成型，所述固定板与所述散热板之间限定出第一安装通道，所述散热板与所述电控模块热连接，所述冷媒管路的部分区域设置在所述第一安装通道中，所述冷媒管路沿延伸方向的相对两端从所述第一安装通道中伸出且分别与所述循环管路连通。

一种实施方式中，在制热模式下，所述冷媒管路靠近所述第一换热器一端的端部为入口端，所述加热模块包括电加热带，所述电加热带设置在所述入口端与所述第一安装通道之间的所述冷媒管路的外表面。

一种实施方式中，所述加热模块还包括保温管，所述电加热带以及所述冷媒管路设置有所述电加热带的区域至少部分包裹在所述保温管内。

一种实施方式中，所述固定板与所述散热板之间还限定出第二安装通道，所述第二安装通道位于所述第一安装通道的周侧，所述加热模块包括具有两个接线端的电加热管，所述电加热管的至少部分区域设置在所述第二安装通道内，两个所述接线端从所述第二安装通道中伸出。

一种实施方式中，所述加热模块包括电加热片，所述电加热片设置在所述固定板的外表面。

一种实施方式中，所述加热模块还包括保温件，所述保温件设置所述电加热片远离所述固定板的一侧且与所述固定板连接；或，

所述加热模块还包括固定件，所述固定件设置所述电加热片远离所述固定板的一侧且与所述固定板连接。

一种实施方式中，所述冷媒散热装置包括第三导热材料层，所述第三导热材料层夹设在所述电加热片与所述固定板之间。

本申请另一实施例提供了一种空气源热泵的控制方法，用于上述所述的空气源热泵系统，所述方法包括：

在制热模式下，获取所述冷媒散热装置的出口侧温度；

若所述出口侧温度低于室外环境温度，则控制所述加热模块上电。

一种实施方式中，在所述加热模块处于上电状态下，若所述出口侧温度满足第一预设条件，则控制所述加热模块断电；

若所述出口侧温度不满足第一预设条件，且所述出口侧温度低于所述室外环境温度的持续时长大于或等于第一预设时长，则控制所述压缩机停机；

其中，所述第一预设条件为:所述出口侧温度大于或等于第一设定温度和第二设定温度中的最小值，所述第二设定温度为所述室外环境温度与第一回差温度之和。

一种实施方式中，所述控制所述压缩机停机之后，所述方法还包括：

若所述出口侧温度满足第二预设条件，则控制所述压缩机开机并控制所述加热模块断电；

其中，所述第二预设条件为:所述出口侧温度大于或等于所述室外环境温度与第二回差温度之和，且持续时长大于或等于第二预设时长。

本申请实施例提供一种空气源热泵系统及空气源热泵的控制方法，空气源热泵系统中设置了加热模块，在制热模式下，加热模块通过对冷媒散热装置进行加热，可以防止流经冷媒散热装置的冷媒温度过低而在冷媒散热装置处产生凝露，进而可以避免凝露的存在而导致电控模块失效的情况发生。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的一种空气源热泵系统的结构示意图，图中的半箭头表示制热模式下，冷媒流动的方向；

图2为本申请一实施例提供的另一种空气源热泵系统的结构示意图，图中的半箭头表示制热模式下，冷媒流动的方向；

图3为图1和图2中所示的电控模块、冷媒散热装置和加热模块的配合关系示意图，图中的保温管为剖视，图中的半箭头表示制热模式下，冷媒流动的方向；

图4为图1和图2中所示的电控模块、冷媒散热装置与本申请一实施例提供的第二种加热模块的配合关系主视图；

图5为图4的左视图；

图6为图1和图2中所示的电控模块、冷媒散热装置与本申请一实施例提供的第三种加热模块的配合关系主视图；

图7为图6的左视图；

图8为本申请一实施例提供的一种空气源热泵的控制方法的方法示意图；

图9为本申请一实施例提供的空气源热泵的控制方法的流程图。

附图标记说明

电控模块10；电路板11；电子元件12；支架13；热泵模块20；循环管路21；压缩机22；四通阀23；第一换热器24；第一水口24a；第二水口24b；冷媒散热装置25；散热板251；固定板252；冷媒管路253；入口端253a；出口端253b；第一膨胀阀26；第二换热器27；节流装置28；加热模块30；电加热带31；保温管32；电加热片33；保温件34；电加热管35；水箱40；进水口40a；出水口40b；感温包50。

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技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。

本申请一实施例提供了一种空气源热泵系统，请参阅图1至图3，该空气源热泵系统包括电控模块10、热泵模块20和加热模块30；热泵模块20包括循环管路21以及依次设置在循环管路21上的压缩机22、四通阀23、第一换热器24、冷媒散热装置25、第一膨胀阀26和第二换热器27，第一换热器24用于与水进行热交换，冷媒散热装置25与电控模块10热连接，也就是说，冷媒散热装置25可以通过与电控模块10进行热交换而实现对电控模块10进行散热；加热模块30与冷媒散热装置25连接，以在制热模式下对冷媒散热装置25进行加热。

具体地，本申请实施例所述的空气源热泵系统可以用于地暖、热泵热水器等需要使用空气源热泵系统的设备。

冷媒在循环管路21内循环流动，冷媒流经第一换热器24时可以与水进行热交换，冷媒流经冷媒散热装置25时可以与电控模块10进行热交换。

第一换热器24可以是各种具有换热功能的换热器，示例性地，请参阅图1，第一换热器24可以是水-冷媒换热器，在制热模式下，水从水-冷媒换热器的第一水口24a流入水-冷媒换热器，并在水-冷媒换热器内与流经水-冷媒换热器的冷媒进行热交换后从第二水口24b流出。

示例性地，请参阅图2，第一换热器24也可以是换热盘管，以空气源热泵系统用于热泵热水器为例，水从水箱40的进水口40a流入水箱40，从出水口40b流出，在制热模式下，水箱40内的水与流经换热盘管的冷媒进行热交换后被加热成热水。

请参阅图5，电控模块10主要由电路板11和电子元件12组成，电子元件12的管脚焊在电路板11上。为了便于支撑电子元件12，示例性地，请继续参阅图5，电路板11上还可以设置支撑电子元件12的支架13。

本申请实施例的空气源热泵系统中设置了加热模块30，加热模块30与冷媒散热装置25连接，在制热模式下，加热模块30通过对冷媒散热装置25进行加热，可以防止流经冷媒散热装置25的冷媒温度过低而在冷媒散热装置25处产生凝露，进而可以避免凝露的存在而导致电控模块10失效的情况发生。

一实施例中，请参阅图1和图2，热泵模块20还包括节流装置28，节流装置28设置在循环管路21上且位于冷媒散热装置25与第一换热器24之间。

节流装置28可以是第二膨胀阀，也可以是单向节流阀。

具体地，本申请实施例的空气源热泵系统还可以具有制冷模式，在制冷模式下，第一换热器24能够通过与水进行热交换而对水进行降温或冷却，也就是说，空气源热泵系统还可以用于地暖地冷两联供设备或具有制冷功能的热泵热水器，而节流装置28则用于在制冷模式下对从冷媒散热装置25中流出的冷媒进行节流。更具体地，在制冷模式下，第一膨胀阀26处于导通且非节流状态，节流装置28则处于节流状态，而在制热模式下，第一膨胀阀26处于节流状态，节流装置28处于导通且非节流状态。

另外，节流装置28还可以用于在除霜模式下对从冷媒散热装置25中流出的冷媒进行节流。

一实施例中，请参阅图4和图5，冷媒散热装置25包括散热板251、固定板252和冷媒管路253，固定板252设置在散热板251上且固定板252与散热板251之间限定出第一安装通道，散热板251与电控模块10热连接，也就是说，散热板251可以与电控模块10进行热交换，冷媒管路253的部分区域设置在第一安装通道中，冷媒管路253沿延伸方向的相对两端从第一安装通道中伸出且分别与循环管路21连通。

具体地，固定板252与散热板251之间可以利用螺栓、螺钉等紧固件进行紧固连接，也可以通过焊接等方式固定连接，固定板252与散热板251之间还可以一体成型。

第一安装通道的形成方式有多种，比如，可以在固定板252与散热板251的其中之一上形成第一安装通道，也可以在固定板252与散热板251上分别形成凹槽，当固定板252设置在散热板251上，固定板252与散热板251上的凹槽共同形成第一安装通道。

在循环管路21内循环流动的冷媒在流经冷媒散热装置25时，从冷媒管路253沿延伸方向的一端流入冷媒管路253，再从冷媒管路253沿延伸方向的另一端流出，当冷媒流经冷媒管路253位于第一安装通道内的区域时，冷媒可以与散热板251进行热交换，由此，可以对电控模块10起到散热作用。

一实施例中，冷媒散热装置25还包括第一导热材料层，第一导热材料层夹设在电子元件12与散热板251之间。

具体地，第一导热材料层由具有导热功能的材料，比如导热硅胶制成，第一导热材料层夹设在电子元件12与散热板251之间可以减小电子元件12与散热板251之间的传热热阻，以提高电子元件12与散热板251之间的导热效果。

一实施例中，冷媒散热装置25也可以包括第二导热材料层，第二导热材料层夹设在散热板251与固定板252之间。

与第一导热材料层类似，第二导热材料层也由具有导热功能的材料，比如导热硅胶制成，第二导热材料层夹设在散热板251与固定板252之间可以减小散热板251与固定板252之间的传热热阻，以提高散热板251与固定板252之间的导热效果。

一实施例中，请参阅图1至图3，在制热模式下，冷媒管路253靠近第一换热器24一端的端部为入口端253a，也就是说，在制热模式下，冷媒从冷媒管路253靠近第一换热器24一端的端部流入冷媒散热装置25，加热模块30包括电加热带31，电加热带31设置在入口端253a与第一安装通道之间的冷媒管路253的外表面。

具体地，电加热带31可以缠绕在冷媒管路253的外表面，也可以直接与冷媒管路253的外表面贴合。另外，可以采用粘接、绑扎等方式将电加热带31固定在冷媒管路253的外表面，也可以利用保温管32将电加热带31以及冷媒管路253设置有电加热带31的区域至少部分包裹在保温管32内。电加热带31可以在冷媒流入第一安装通道之前对冷媒进行加热，以防止冷媒的温度过低而产生凝露。

一实施例中，请参阅图4和图5，加热模块30还可以包括电加热片33，电加热片33设置在固定板252的外表面，由此，也可以在冷媒流经冷媒管路253位于第一安装通道内的区域时，利用电加热片33对冷媒进行加热。

电加热片33固定在固定板252外表面的方式可以有多种，比如，可以通过粘接的方式将电加热片33固定在固定板252的外表面，也可以在电加热片33远离固定板252的一侧设置保温海绵等保温件34，保温件34通过与固定板252连接，比如粘接，使电加热片33固定在固定板252的外表面，还可以在电加热片33远离固定板252的一侧设置固定件，固定件通过与固定板252连接，比如紧固连接、卡接等，使电加热片33固定在固定板252的外表面。

一实施例中，冷媒散热装置25也可以包括第三导热材料层，第三导热材料层夹设在电加热片33与固定板252之间。

与第一导热材料层类似，第三导热材料层也由具有导热功能的材料，比如导热硅胶制成，第三导热材料层夹设在电加热片33与固定板252之间可以减小电加热片33与固定板252之间的传热热阻，以提高电加热片33与固定板252之间的导热效果。

一实施例中，请参阅图6和图7，也可以是固定板252与散热板251之间限定出第二安装通道，第二安装通道位于第一安装通道的周侧，加热模块30包括具有两个接线端的电加热管35，电加热管35的至少部分区域设置在第二安装通道内，两个接线端从第二安装通道中伸出。

具体地，与第一安装通道的形成方式类似，可以在固定板252与散热板251的其中之一上形成第二安装通道，也可以在固定板252与散热板251上分别形成凹槽，当固定板252设置在散热板251上，固定板252与散热板251上的凹槽共同形成第二安装通道。电加热管35可以在冷媒流经冷媒管路253位于第一安装通道内的区域时对冷媒进行加热，以防止冷媒的温度过低而产生凝露。

本申请另一实施例提供了一种空气源热泵的控制方法，请参阅图8，该控制方法主要包括以下步骤：

步骤S601:在制热模式下，获取冷媒散热装置的出口侧温度；

具体地，冷媒散热装置25的出口侧温度主要用于反映与电控模块10进行热交换之后的冷媒的温度，示例性地，以图1和图2所示的冷媒散热装置25为例，在制热模式下，冷媒管路253远离第一换热器24一端的端部为出口端253b，可以在出口端253b与第一安装通道之间的冷媒管路253上设置感温包50，感温包50检测到的此处的冷媒管路253的管温就是出口侧温度。

另外，以图1和图2所示的具有节流装置28的空气源热泵系统为例，在制热模式下，节流装置28处于导通且非节流状态，第一膨胀阀26处于节流状态。

步骤S602:若出口侧温度低于室外环境温度，则控制加热模块上电。

具体地，若出口侧温度低于室外环境温度，则表示与电控模块10进行热交换的冷媒的温度相对较低，冷媒散热装置25上易产生凝露，因此，可以通过控制加热模块30上电，使加热模块30能够对冷媒进行加热。

一实施例中，在加热模块处于上电状态下，若出口侧温度满足第一预设条件，则控制加热模块断电，也就是说，当出口侧温度满足设定的第一预设条件时，则表示流入冷媒散热装置25的冷媒的温度已经上升至不会使冷媒散热装置25上产生凝露的温度，此时，可以关闭加热模块30。

示例性地，第一预设条件可以为出口侧温度大于第一设定温度和第二设定温度中的最小值，其中，第一设定温度为一个固定值，第二设定温度为室外环境温度与第一回差温度之和，第一回差温度的具体值可以根据需要进行确定，比如，第一回差温度可以大于0度且小于或等于20度。

以Tr表示出口侧温度，A表示第一设定温度，Ts表示室外环境温度，B表示第一回差温度，则上述控制加热模块30断电的条件可以表示为：若Tr>min{A，Ts+B}，则控制加热模块30断电。也就是说，只要Tr大于A和Ts+B中的最小值，则表示流入冷媒散热装置25的冷媒的温度已经上升至不会使冷媒散热装置25上产生凝露的温度，此时，可以关闭加热模块30。

在一些实施例中，第一预设条件也可以是出口侧温度等于第一设定温度和第二设定温度中的最小值，相当于若Tr＝min{A，Ts+B}，则控制加热模块30断电。

一实施例中，在加热模块处于上电状态下，若出口侧温度不满足第一预设条件，且出口侧温度低于室外环境温度的持续时长大于第一预设时长，则控制压缩机停机。

第一预设时长的具体值可以根据需要进行确定，比如第一预设时长可以大于0分钟且小于或等于20分钟。

以S1表示出口侧温度低于室外环境温度的持续时长，C表示第一预设时长，则上述控制压缩机22停机的条件可以表示为：在加热模块30处于上电状态下，若Tr不满足第一预设条件，且S1>C，则控制压缩机22停机。S1>C反映了在第一预设时长内，出口侧温度始终低于室外环境温度，也就是说，加热模块30可能因为某些原因，比如，加热模块30发生故障，而无法对流入冷媒散热装置25的冷媒进行有效地加热，因此，需要通过控制压缩机22停机来使冷媒停止流动。

在一些实施例中，也可以是在加热模块处于上电状态下，若出口侧温度不满足第一预设条件，且出口侧温度低于室外环境温度的持续时长等于第一预设时长，即，S1＝C，则控制压缩机停机。

一实施例中，控制压缩机停机之后，方法还包括：若出口侧温度满足第二预设条件，则控制压缩机开机并控制加热模块断电，也就是说，在出口侧温度满足第二预设条件时，还可以重新启动压缩机22并关闭加热模块30，以使空气源热泵系统能够继续在制热模式下工作。

示例性地，第二预设条件可以为出口侧温度大于或等于室外环境温度与第二回差温度之和，且持续时长大于第二预设时长，其中，第二回差温度和第二预设时长的具体值均可以根据需要进行确定，比如，第二回差温度可以大于0度且小于或等于20度，第二预设时长可以大于或等于5分钟且小于或等于60分钟。

另外，需要说明的是，通常情况下，压缩机22停机之后，压缩机22的停机时长需要达到一定的时长(一般最少为3分钟)，待压缩机22的压差满足重启要求之后，才能重新启动压缩机22，因此，本申请所述的控制压缩机22开机至少需要保证压缩机22的停机时长能够满足重启要求。

以D表示第二回差温度，S2表示出口侧温度大于或等于室外环境温度与第二回差温度之和的持续时长，E表示第二预设时长，则上述控制压缩机22开机的条件可以表示为：若Tr≥Ts+D，且S2>E，则控制压缩机22开机。也就是说，若Tr大于或等于Ts+D，且S2大于E，则表示流入冷媒散热装置25的冷媒的温度已经上升至不会使冷媒散热装置25上产生凝露的温度，此时，可以重新启动压缩机22。

在一些实施例中，第二预设条件也可以是出口侧温度大于或等于所述室外环境温度与第二回差温度之和，且持续时长等于第二预设时长，即Tr≥Ts+D，且S2＝E。

一具体的实施例中，请参阅图9，所述控制方法包括以下步骤：

步骤S701:开启制热模式；

步骤S702:获取冷媒散热装置的出口侧温度Tr；

步骤S703:判断出口侧温度Tr是否低于室外环境温度Ts，若是，则执行步骤S704，若否，则执行步骤S702；

步骤S704:控制加热模块上电；

步骤S705:判断出口侧温度Tr是否满足：Tr>min{A，Ts+B}，若是，则执行步骤S706，若否，则执行步骤S707；

也就是说，判断出口侧温度Tr是否大于第一设定温度A以及室外环境温度Ts与第一回差温度B之和中的最小值。

步骤S706:控制加热模块断电；

步骤S707:判断出口侧温度Tr低于室外环境温度Ts的持续时长S1是否大于第一预设时长C，若是，则执行步骤S708，若否，则执行步骤S704；

步骤S708:控制压缩机停机；

步骤S709:判断是否满足：Tr≥Ts+D，且S2>E，若是，则执行步骤S710，若否，则执行步骤S708；

也就是说，判断出口侧温度Tr大于或等于室外环境温度Ts与第二回差温度D之和的持续时长S2是否大于第二预设时长E。

步骤S710:控制压缩机开机并控制加热模块断电。

本申请提供的各个实施例/实施方式在不产生矛盾的情况下可以相互组合。以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种空气源热泵系统，其特征在于，包括：

电控模块；

热泵模块，所述热泵模块包括循环管路以及依次设置在所述循环管路上的压缩机、四通阀、第一换热器、冷媒散热装置、第一膨胀阀和第二换热器，所述第一换热器用于与水进行热交换，所述冷媒散热装置与所述电控模块热连接；

加热模块，所述加热模块与所述冷媒散热装置连接，以在制热模式下对所述冷媒散热装置进行加热。

2.根据权利要求1所述的空气源热泵系统，其特征在于，所述冷媒散热装置包括散热板、固定板和冷媒管路，所述固定板设置在所述散热板上或所述固定板与所述散热板一体成型，所述固定板与所述散热板之间限定出第一安装通道，所述散热板与所述电控模块热连接，所述冷媒管路的部分区域设置在所述第一安装通道中，所述冷媒管路沿延伸方向的相对两端从所述第一安装通道中伸出且分别与所述循环管路连通。

3.根据权利要求2所述的空气源热泵系统，其特征在于，在制热模式下，所述冷媒管路靠近所述第一换热器一端的端部为入口端，所述加热模块包括电加热带，所述电加热带设置在所述入口端与所述第一安装通道之间的所述冷媒管路的外表面。

4.根据权利要求3所述的空气源热泵系统，其特征在于，所述加热模块还包括保温管，所述电加热带以及所述冷媒管路设置有所述电加热带的区域至少部分包裹在所述保温管内。

5.根据权利要求2所述的空气源热泵系统，其特征在于，所述固定板与所述散热板之间还限定出第二安装通道，所述第二安装通道位于所述第一安装通道的周侧，所述加热模块包括具有两个接线端的电加热管，所述电加热管的至少部分区域设置在所述第二安装通道内，两个所述接线端从所述第二安装通道中伸出。

6.根据权利要求2所述的空气源热泵系统，其特征在于，所述加热模块包括电加热片，所述电加热片设置在所述固定板的外表面。

7.根据权利要求6所述的空气源热泵系统，其特征在于，所述加热模块还包括保温件，所述保温件设置所述电加热片远离所述固定板的一侧且与所述固定板连接；或，

所述加热模块还包括固定件，所述固定件设置所述电加热片远离所述固定板的一侧且与所述固定板连接。

8.根据权利要求7所述的空气源热泵系统，其特征在于，所述冷媒散热装置包括第三导热材料层，所述第三导热材料层夹设在所述电加热片与所述固定板之间。

9.一种空气源热泵的控制方法，用于权利要求1所述的空气源热泵系统，其特征在于，所述方法包括：

在制热模式下，获取所述冷媒散热装置的出口侧温度；

若所述出口侧温度低于室外环境温度，则控制所述加热模块上电。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，在所述加热模块处于上电状态下，若所述出口侧温度满足第一预设条件，则控制所述加热模块断电；若所述出口侧温度不满足第一预设条件，且所述出口侧温度低于所述室外环境温度的持续时长大于或等于第一预设时长，则控制所述压缩机停机；

其中，所述第一预设条件为:所述出口侧温度大于或等于第一设定温度和第二设定温度中的最小值，所述第二设定温度为所述室外环境温度与第一回差温度之和。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述压缩机停机之后，所述方法还包括：

若所述出口侧温度满足第二预设条件，则控制所述压缩机开机并控制所述加热模块断电；

其中，所述第二预设条件为:所述出口侧温度大于或等于所述室外环境温度与第二回差温度之和，且持续时长大于或等于第二预设时长。

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