CN116538594A - 热泵系统及其控制方法 - Google Patents

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CN116538594A CN202210084626.XA CN202210084626A CN116538594A CN 116538594 A CN116538594 A CN 116538594A CN 202210084626 A CN202210084626 A CN 202210084626A CN 116538594 A CN116538594 A CN 116538594A
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Abstract

本申请提供一种热泵系统及其控制方法。该热泵系统包括：压缩机；室内换热器；室外换热器，其被配置成具有至少两组制冷剂流路的交错型换热器；多个节流元件；以及第一类四通阀与第二类四通阀,其端口分别连接至压缩机的吸气口、排气口、室内换热器及室外换热器的至少两组制冷剂流路中的一组；其中，在局部除霜模式下，制冷剂从压缩机的排气口分别流经室内换热器与室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组、再依次流经节流元件、室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组以及压缩机的吸气口。根据本申请的热泵系统及控制方法，能够对室外单元中结霜更为严重的部分换热器定点执行化霜操作，改善除霜期间房间内的供暖舒适性。

Description

热泵系统及其控制方法
技术领域
本申请涉及空气调节设备领域，更具体而言，本申请涉及一种热泵系统及其控制方法。
背景技术
作为已经十分成熟的设备而言，热泵系统广泛应用于商业楼宇、家用空间等多种场所，且也能提供相对舒适的制冷/制热效果。但该领域的工程师仍在致力于对各个方面做出优化与完善，其中之一在于对部件的不同位置提供定向性除霜。
除霜模式为热泵系统较为常见的一个功能，其通常存在于冬季使用热泵系统进行制热的情况下，此时已经处于低温环境中的室外单元内的换热器还用于吸热来使管路内的制冷剂蒸发。室外换热器外表面的翅片管路易于在此类低温度且高湿度的环境结霜。因此，除霜模式成为一种必要操作，也即通过切换流路切换阀来进行换向操作，使从压缩机排出的高温气相制冷剂直接流入室外换热器中，通过高温制冷剂散热来实现化霜的目的。
然而，此类化霜模式通常是针对一台冷凝器的全部管路进行化霜操作。其适用于极其恶劣的易结霜环境。但对于普通结霜环境而言，可能会随着安装环境与风向等因素的影响而导致冷凝器的不同部分更易于结霜。当然，前述除霜模式在此种情形下依然可实现化霜操作。但其同时会带来制热模式的中断以及不必要的能量损耗。
再者，除霜模式下的部分热量（例如，约25%）会损耗掉，例如较多地损耗于实施热传递的空气中，以及较多地损耗于加热换热器的金属零件（例如，换热铜管或翅片）中。
发明内容
本申请旨在提供一种热泵系统及其控制方法，以至少部分地解决或缓解现有技术中存在的问题。
为实现本申请的至少一个目的，根据本申请的一个方面，提供一种热泵系统，其包括：压缩机，其具有吸气口与排气口；室内换热器；室外换热器，其被配置成具有至少两组制冷剂流路的交错型换热器；多个节流元件，其分别设置在所述室内换热器与所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的任意二者之间；以及第一类四通阀与第二类四通阀，其端口分别连接至所述压缩机的吸气口、排气口、所述室内换热器及所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的一组；其中，在局部除霜模式下，制冷剂从所述压缩机的排气口分别流经所述室内换热器与所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组、再依次流经所述节流元件、所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组以及所述压缩机的吸气口。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述多个节流元件包括第一节流元件与第二节流元件；且在所述室内换热器与所述室外换热器的两组制冷剂流路之间的连接管路上存在三通交点；其中，所述第一节流元件设置在所述三通交点与所述室外换热器或所述室内换热器之间的第一条连接管路上；所述第二节流元件设置在所述三通交点与所述室外换热器或所述室内换热器之间的第二条连接管路上。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述多个节流元件还包括至少能够用于控制流路通断的第一阀；其中，所述第一阀设置在所述三通交点与所述室外换热器或所述室内换热器之间的第三条连接管路上。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述第一阀被配置成第三节流元件或第一电磁阀。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，当所述第一阀被配置成第三节流元件时，在局部除霜模式下，制冷剂流经所述第一节流元件、所述第二节流元件及所述第三节流元件中的两个。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述热泵系统还包括：第一电磁阀，其设置在所述第一类四通阀与所述室内换热器之间；以及第二电磁阀，其设置在所述第二类四通阀与所述室内换热器之间。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述热泵系统还包括：第一单向阀，其设置在所述第一类四通阀与所述室内换热器之间；第二单向阀，其设置在所述第二类四通阀与所述室内换热器之间；以及旁通支路，其第一端连接至所述第一单向阀及所述第二单向阀与所述室内换热器之间的公共流路，且其第二端连接至所述压缩机的吸气口；其中，在所述旁通支路上设置第三电磁阀。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，在第一组合除霜模式下，制冷剂从所述压缩机的排气口依次流经所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组、所述节流元件、所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组以及所述压缩机的吸气口；且同时从所述压缩机的排气口依次流经所述室内换热器、所述节流元件、所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组以及所述压缩机的吸气口；或者在第二组合除霜模式下，制冷剂从所述压缩机的排气口依次流经所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组、所述节流元件、所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组以及所述压缩机的吸气口；且同时从所述压缩机的排气口依次流经所述室内换热器、所述节流元件、所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组以及所述压缩机的吸气口。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，在第一局部除霜模式下，制冷剂从所述压缩机的排气口依次流经所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组、所述节流元件、所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组以及所述压缩机的吸气口；或者在第二局部除霜模式下，制冷剂从所述压缩机的排气口依次流经所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组、所述节流元件、所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组以及所述压缩机的吸气口。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述室外换热器被配置成包括多组制冷剂流路，且所述第一类四通阀和/或所述第二类四通阀被配置成多个；其中，各个所述第一类四通阀和/或各个所述第二类四通阀分别连接一组制冷剂流路；其中，在局部除霜模式下，制冷剂从所述压缩机的排气口依次流经连接至所述第一类四通阀的多组制冷剂流路、所述节流元件、连接至所述第二类四通阀的多组制冷剂流路以及所述压缩机的吸气口；或者制冷剂从所述压缩机的排气口依次流经连接至所述第二类四通阀的多组制冷剂流路、所述节流元件、连接至所述第一类四通阀的多组制冷剂流路以及所述压缩机的吸气口。
为实现本申请的至少一个目的，根据本申请的一个方面，提供一种用于如前所述的热泵系统的控制方法，其包括：第一组合除霜模式，切换所述第一类四通阀与所述第二类四通阀的管路连接，使所述压缩机的排气口分别与所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组及所述室内换热器连通，并使所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组与所述压缩机的吸气口连通；其中，制冷剂从所述压缩机的排气口依次流经所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组、所述节流元件、所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组以及所述压缩机的吸气口；且同时从所述压缩机的排气口依次流经所述室内换热器、所述节流元件、所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组以及所述压缩机的吸气口；和/或第二组合除霜模式，切换所述第一类四通阀与所述第二类四通阀的管路连接，使所述压缩机的排气口分别与所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组及所述室内换热器连通，并使所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组与所述压缩机的吸气口连通；其中，制冷剂从所述压缩机的排气口依次流经所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组、所述节流元件、所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组以及所述压缩机的吸气口；且同时从所述压缩机的排气口依次流经所述室内换热器、所述节流元件、所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组以及所述压缩机的吸气口。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述控制方法还包括：第一局部除霜模式，切换所述第一类四通阀与所述第二类四通阀的管路连接，使所述压缩机的排气口与所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组连通，并使所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组与所述压缩机的吸气口连通；同时断开所述室内换热器的管路连接；其中，制冷剂从所述压缩机的排气口依次流经所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组、所述节流元件、所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组以及所述压缩机的吸气口；或者第二局部除霜模式，切换所述第一类四通阀与所述第二类四通阀的管路连接，使所述压缩机的排气口与所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组连通，并使所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组与所述压缩机的吸气口连通；同时断开所述室内换热器的管路连接；其中，制冷剂从所述压缩机的排气口依次流经所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组、所述节流元件、所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组以及所述压缩机的吸气口。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述控制方法还包括：制冷模式或整体除霜模式，切换所述第一类四通阀与所述第二类四通阀的管路连接，使所述压缩机的排气口分别与所述室外换热器的全部组制冷剂流路连通，并使所述室内换热器与所述压缩机的吸气口连通；其中，制冷剂从所述压缩机的排气口依次流经所述室外换热器的全部组制冷剂流路、所述节流元件、所述室内换热器以及所述压缩机的吸气口。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述控制方法还包括：制热模式，切换所述第一类四通阀与所述第二类四通阀的管路连接，使所述压缩机的排气口分别与所述室内换热器连通，并使所述室外换热器的全部组制冷剂流路与所述压缩机的吸气口连通；其中，制冷剂从所述压缩机的排气口依次流经所述室内换热器、所述节流元件、所述室外换热器的全部组制冷剂流路以及所述压缩机的吸气口。
根据本申请的热泵系统，通过使用具有至少两组制冷剂流路的交错型换热器作为室外换热器，并导通其中的至少一组制冷剂流路提供了该热泵系统实现局部除霜的可能性。再者，通过系统的流路设计，使得其在局部除霜模式下，依然可以维持制热模式的运行，避免了制热模式的频繁中断，改善用户体验。此外，基于交错型换热器的结构特性，损耗于传热空气介质和传热金属零件中的热量得以减少，提高了除霜模式下的热量利用效率。随后，通过配设相应的控制方法，即可对该热泵系统执行多种局部除霜模式。由此能够对室外单元中结霜更为严重的部分换热器定点执行化霜操作，其还减少了能量损耗。
附图说明
图1是本发明的热泵系统的一个实施例在第一组合除霜模式下的系统流向示意图。
图2是本发明的热泵系统的一个实施例在第二组合除霜模式下的系统流向示意图。
图3是本发明的热泵系统的另一个实施例在第一组合除霜模式下的系统流向示意图。
图4是本发明的热泵系统的另一个实施例在第二组合除霜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。
参见图1至图4，其示出了根据本申请的热泵系统的多个实施例。其中，图1至图2分别呈现了热泵系统的第一个实施例的不同工作模式；图3至图4分别呈现了热泵系统的第二个实施例的不同工作模式。具体地，在各个附图中以箭头示出了制冷剂在当前工作模式下的流向，并连接在零部件之间实线及虚线来表示流路的通断状态。如下将分别结合各组附图来描述相应的热泵系统的实施例的流路配置，随后分别结合每张附图来描述实施例中的各个工作模式。
继续参见图1至图2，作为流路配置方案的一个示例，该热泵系统200包括具有吸气口210a与排气口210b的压缩机210、室内换热器220、室外换热器230以及节流元件。其中，室外换热器230被配置成具有至少两组制冷剂流路的交错型换热器（interlaced heatexchanger），且在室内换热器220与室外换热器230的至少两组制冷剂流路之间分别设置多个节流元件，例如在三通交点260与室外换热器230的两组制冷剂流路230a、230b之间分别设置两个节流元件241、242，以确保制冷剂在任意模式时，均会经受至少一次节流。
此外，为实现该热泵系统100在各种运行模式之间的切换功能，还应配备相应的流路切换阀组件。本实施例中的流路切换阀组件为第一类四通阀251与第二类四通阀252，第一类四通阀251的四个端口分别连接至压缩机210的吸气口210a、排气口210b、室内换热器220及室外换热器230的第一组制冷剂流路230a；第二类四通阀252的四个端口分别连接至压缩机210的吸气口210a、排气口210b、室内换热器220及室外换热器230的第二组制冷剂流路230b。
其中，述及的交错型换热器为本领域内一类成熟的换热器，其通常具有相互对应的至少两组制冷剂入口与至少两组制冷剂出口。在每一组制冷剂入口与出口之间，可以具有多个制冷剂支路。同一组制冷剂入口与出口之间的这些制冷剂支路共同构成本文中述及的一组制冷剂流路。此类交错型换热器的特点是不同组制冷剂流路中的制冷剂支路可以交错设置。例如，以具有两组制冷剂流路的交错型换热器为例，其中的第一组制冷剂流路中的若干制冷剂支路可以相互靠近地设置，而其另一部分制冷剂支路可以靠近第二组制冷剂流路中的若干制冷剂支路设置。由此使得两组制冷剂流路中的制冷剂可以充分换热。
此时，在局部除霜模式下，该热泵系统可以驱使制冷剂从压缩机的排气口依次流经室内换热器与室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组、再依次流经节流元件、室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组以及压缩机的吸气口。
根据本申请的热泵系统，通过使用具有至少两组制冷剂流路的交错型换热器作为室外换热器，并选择性导通其中至少一组制冷剂流路，而提供了该热泵系统实现局部除霜的可能性。再者，通过系统的流路设计，使得其在局部除霜模式下，依然可以维持制热模式的运行，避免了制热模式的频繁中断，改善用户体验。此外，基于交错型换热器的结构特性，损耗于传热空气介质和传热金属零件中的热量得以减少，提高了局部除霜模式下的热量利用效率。还能够对室外单元中结霜更为严重的部分换热器定点执行化霜操作，其还减少了能量损耗。再者，此种流路布置方式以较少的阀来达成了局部除霜模式可行性，并且实现了在局部除霜模式下还可保持室内制热模式的运行。充分考虑了系统在成本与性能上的平衡。
如下将结合附图来介绍该热泵系统的多种可能的改型。此外，出于进一步提高系统能效或可靠性等方向的考虑，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，结合附图1至图2所示，虽然上文分别以一个四通阀来表示所述及的第一类四通阀251与第二类四通阀252，但其事实上旨在表达两类四通阀。这两类四通阀具有大致相同的连接方式，其区别在于这两者分别连接至室外换热器上的制冷剂流路的不同组。考虑到交错型换热器可能存在超过两组制冷剂流路，此时，可以为超出的多组制冷剂流路分别配置第一类四通阀251或第二类四通阀252来使其按照设定的流路运行。例如，当采用三个第二类四通阀252的流路连接方案来接入系统时，则在交错型换热器采用的某三组制冷剂流路具有类似于第二组制冷剂流路230b的流动控制模式；再如，当采用两个第一类四通阀251的流路连接方案来接入系统时，则在交错型换热器采用的某两组制冷剂流路具有类似于第一组制冷剂流路230a的流动控制模式。也即，本发明中述及的热泵系统的流路布置也可适用于具有多组制冷剂流路的交错型换热器，并可通过相应的流路布置来使其中的一部分进行局部除霜，且同样地也可使其中一部分局部除霜模式兼容室内制热模式。
又如，可额外设置若干阀来辅助执行该系统布置下的流路导通与切换。例如，该实施例中的热泵系统200还包括：第一电磁阀271与第二电磁阀272。其中，该第一电磁阀271设置在第一类四通阀251与室内换热器220之间，且该第二电磁阀272设置在第二类四通阀252与室内换热器220之间。
基于上文的教示，应当知道的是，当存在多个第一类四通阀251来匹配交错型换热器中的多组制冷剂流路时，相应地也可以设置多个第一电磁阀271，或者在多个第一类四通阀251与室内换热器220之间的公共流路上设置一个第一电磁阀271；类似地当存在多个第二类四通阀252来匹配交错型换热器中的多组制冷剂流路时，相应地也可以设置多个第二电磁阀272，或者在多个第二类四通阀252与室内换热器220之间的公共流路上设置一个第二电磁阀272。
再如，节流元件的设置旨在于使需要流经两个换热器或者换热器的两个部分之间的制冷剂能够被膨胀节流，从而在膨胀节流前后分别实现冷凝散热与蒸发吸热功能。在此前提下，可在流路中设置一个或多个节流元件来达成该目的。参见附图，该实施例中设置有两个节流元件，即，第一节流元件241与第二节流元件242。当以室内换热器220与室外换热器230的两组制冷剂流路230a、230b之间的连接管路上的三通交点260作为分界点时，第一节流元件241设置在室外换热器230的第一组制冷剂流路230a与三通交点260之间；且第二节流元件242设置在室外换热器230的第二组制冷剂流路230b与三通交点260之间。此时，任意两个换热器或者换热器的两个部分之间均存在一个或两个节流元件，以便实现其节流功能。此外，在图中未示出的实施例中，也可以设置三个节流元件，即，将第三节流元件设置在室内换热器220与三通交点260之间。此种布置下，当导通相应流路时，可以使流路中的二个节流元件均起到节流作用，或仅仅使其中一者起到节流作用，而另外一者用作导通流路的阀，由此来达成在任意流路上的两次节流效果，具有更大的节流调节范围；在选用多个节流元件来执行节流或导通功能时，应使用汇流后下游流路上的节流元件进行节流并保持上游支流节流元件全开，否则可能会导致系统可靠性问题；而当其中一者仅用于导通流路时，也可将该阀选型为第一电磁阀。
如下将图1至图2来描述应用于该热泵系统200的控制方法。
参见图1，其示出了该热泵系统200的第一组合除霜模式。此时，可以切换第一类四通阀251与第二类四通阀252的管路连接，并导通第二电磁阀272，断开第一电磁阀271，使压缩机210的排气口210b分别与室外换热器230的第一组制冷剂流路230a及室内换热器220连通，并使室外换热器230的第二组制冷剂流路230b与压缩机210的吸气口210a连通。
此时，经由压缩机210实现气相压缩后，一部分制冷剂从压缩机210的排气口210b经由第一类四通阀251依次流经室外换热器230的第一组制冷剂流路230a中冷凝散热，并相应地将该制冷剂流路管道上凝霜化除。此后，该部分制冷剂经由全开的第一节流元件241，之后经第二节流元件242节流，再流经室外换热器230的第二组制冷剂流路230b中蒸发吸热，且经由第二类四通阀252返回压缩机210的吸气口210a，由此完成该部分制冷剂循环。与此同时，另一部分经压缩的制冷剂从压缩机210的排气口210b经由第二类四通阀252和第二电磁阀272流经室内换热器220中冷凝散热，并相应地为室内提供制热。此后，该部分制冷剂经由第二节流元件242节流，再流经室外换热器230的第二组制冷剂流路230b中蒸发吸热，且经由第二类四通阀252返回压缩机210的吸气口210a，由此完成该部分制冷剂循环。
相应地，也可在此模式的基础上仅执行其中的局部除霜功能，而不再同时实施制热功能，也即单独执行第一局部除霜模式。具体而言，在沿用前述四通阀切换方案的同时，还应断开第一电磁阀271与第二电磁阀272，使室内换热器220从流路中断开。
此时，经由压缩机210实现气相压缩后，制冷剂从压缩机210的排气口210b经由第一类四通阀251依次流经室外换热器230的第一组制冷剂流路230a中冷凝散热，并相应地将该制冷剂流路管道上凝霜化除。此后，该部分制冷剂经由第一节流元件241与第二节流元件242中的一者或二者节流，再流经室外换热器230的第二组制冷剂流路230b中蒸发吸热，且经由第二类四通阀252返回压缩机210的吸气口210a，由此完成制冷剂循环。
参见图2，其示出了该热泵系统200的第二组合除霜模式。此时，可以切换第一类四通阀251与第二类四通阀252的管路连接，并导通第一电磁阀271，断开第二电磁阀272，使压缩机210的排气口210b分别与室外换热器230的第二组制冷剂流路230b及室内换热器220连通，并使室外换热器230的第一组制冷剂流路230a与压缩机210的吸气口210a连通。
此时，经由压缩机210实现气相压缩后，一部分制冷剂从压缩机210的排气口210b经由第二类四通阀252依次流经室外换热器230的第二组制冷剂流路230b中冷凝散热，并相应地将该制冷剂流路管道上凝霜化除。此后，该部分制冷剂经全开的第二节流元件242，之后在第一节流元件241中节流，再流经室外换热器130的第一组制冷剂流路230a中蒸发吸热，且经由第一类四通阀251返回压缩机210的吸气口210a，由此完成该部分制冷剂循环。与此同时，另一部分经压缩的制冷剂从压缩机210的排气口210b经由第一类四通阀251和第一电磁阀271流经室内换热器220中冷凝散热，并相应地为室内提供制热。此后，该部分制冷剂经由第一节流元件241节流，再流经室外换热器230的第一组制冷剂流路230a中蒸发吸热，且经由第一类四通阀251返回压缩机210的吸气口210a，由此完成该部分制冷剂循环。
相应地，也可在此模式的基础上仅执行其中的局部除霜功能，而不再同时实施制热功能，也即单独执行第二局部除霜模式。具体而言，在沿用前述四通阀切换方案的同时，还应断开第一电磁阀271与第二电磁阀272，使室内换热器220从流路中断开。
在前述系统布置下，其首先实现了局部定点除霜的目的。此外，其在两种组合除霜模式下均可以维持室内换热器的制热运行，也即使得整个系统的制热模式和除霜模式可以不间断运行，较好地维系了用户体验。相应地，需要在系统流路中额外布置若干阀并配以相应的阀控制逻辑来控制流路的通断与变向，在更为重视用户体验的场合具有较好的适用性。
当然，在额外设置图中未示出的第三节流元件的另一实施例中，该热泵系统同样可在不从室内取热条件下实现针对室外换热器中的不同组制冷剂流路的局部定点除霜模式，此时需把第三节流元件全关，其它部件的执行动作类似于前文所述，此时室内换热器虽不维持制热运行，但比常规从室内取热除霜模式，也可一定程度提高室内舒适度。
当然，该热泵系统同样可实现常规的制冷模式、制热模式以及整体除霜模式（即，在制热模式下反向运行制冷模式）。虽然图中未示出其流向，但依然可结合图1与图2中的系统布置方案来做出示例性说明。
一方面，在制冷模式（或整体除霜模式）下，可以切换第一类四通阀251与第二类四通阀252的管路连接，并导通第一电磁阀271与第二电磁阀272中的至少一者，使压缩机210的排气口210b分别与室外换热器230的第一组制冷剂流路230a及第二组制冷剂流路230b连通，并使室内换热器220与压缩机210的吸气口210a连通。
此时，经由压缩机210实现气相压缩后，一部分制冷剂从压缩机210的排气口210b经由第一类四通阀251依次流经室外换热器230的第一组制冷剂流路230a中冷凝散热（或者在整体除霜模式下，相应地将该制冷剂流路管道上凝霜化除）。此后，该部分制冷剂经由第一节流元件241节流，再流经室内换热器220中蒸发吸热，且经由第一类四通阀251和/或第二类四通阀252返回压缩机210的吸气口210a，由此完成该部分制冷剂循环。与此同时，另一部分经压缩的制冷剂从压缩机210的排气口210b经由第二类四通阀252流经室外换热器230的第二组制冷剂流路230b中冷凝散热（或者在整体除霜模式下，相应地将该制冷剂流路管道上凝霜化除）。此后，该部分制冷剂经由第二节流元件242节流，再流经室内换热器220中蒸发吸热，且经由第一类四通阀251和/或第二类四通阀252返回压缩机210的吸气口210a，由此完成该部分制冷剂循环。
另一方面，在制热模式下，可以切换第一类四通阀251与第二类四通阀252的管路连接，并导通第一电磁阀271与第二电磁阀272中的至少一者，使压缩机210的排气口210b与室内换热器220连通，并使压缩机210的吸气口210a分别与室外换热器230的第一组制冷剂流路230a及第二组制冷剂流路230b连通。
此时，制冷剂经由压缩机210实现气相压缩后，从压缩机210的排气口210b经由第一类四通阀251和/或第二类四通阀252流经室内换热器220中冷凝散热，并相应地为室内提供制热。此后，一部分制冷剂经由第一节流元件241节流，再流经室外换热器230的第一组制冷剂流路230a中蒸发吸热，且经由第一类四通阀251返回压缩机210的吸气口210a，由此完成该部分制冷剂循环。与此同时，另一部分制冷剂经由第二节流元件242节流，再流经室外换热器230的第二组制冷剂流路230b中蒸发吸热，且经由第二类四通阀252返回压缩机210的吸气口210a，由此完成该部分制冷剂循环。
下文中还将结合附图3至图4中的其他实施例来介绍此类热泵系统的多种可能的流路配置方案。为实现不同的流路配置方案，可以直接改变其部分管路连接端点，也可通过各类阀或阀的组合来改变流路的部分流向。
具体而言，参见图3至图4，作为流路配置方案的又一个示例，该热泵系统300包括具有吸气口310a与排气口310b的压缩机310、室内换热器320、室外换热器330以及节流元件。其中，室外换热器330被配置成具有至少两组制冷剂流路的交错型换热器，且在室内换热器320与室外换热器230的至少两组制冷剂流路330a、330b之间分别设置多个节流元件341、342，例如在三通交点360与室外换热器230的两组制冷剂流路330a、330b之间分别设置两个节流元件341、342，以确保制冷剂在任意模式时，均会经受至少一次节流。
类似地，为实现该热泵系统100在各种运行模式之间的切换功能，还应配备相应的流路切换阀组件。本实施例中的流路切换阀组件同样为第一类四通阀351与第二类四通阀352，第一类四通阀351的四个端口分别连接至压缩机310的吸气口310a、排气口310b、室内换热器320及室外换热器330的第一组制冷剂流路330a；第二类四通阀352的四个端口分别连接至压缩机310的吸气口310a、排气口310b、室内换热器320及室外换热器330的第二组制冷剂流路330b。
前述布置类似于图1至图2所示的实施例。与之不同的是，其对所设置的用于辅助执行该系统布置下的流路导通与切换的阀进行了改型，使得其中仅存在一个需要进行控制的电磁阀，而其他位置的通断则采用单向阀来实现。此时，该实施例中的热泵系统300还包括：第一单向阀381、第二单向阀382与第三电磁阀391。其中，该第一单向阀381设置在第一类四通阀351与室内换热器320之间，且该第二单向阀382设置在第二类四通阀352与室内换热器320之间。另外设置旁通支路390，使其第一端连接至第一单向阀381及第二单向阀382与室内换热器320之间的公共流路，并使其第二端连接至压缩机310的吸气口310a。第三电磁阀391则设置在该旁通支路390上。
基于上文的教示，应当知道的是，当存在多个第一类四通阀351来匹配交错型换热器中的多组制冷剂流路时，相应地也可以设置多个第一单向阀381，或者在多个第一类四通阀351与室内换热器320之间的公共流路上设置一个第一单向阀381；类似地当存在多个第二类四通阀352来匹配交错型换热器中的多组制冷剂流路时，相应地也可以设置多个第二单向阀382，或者在多个第二类四通阀352与室内换热器320之间的公共流路上设置一个第二单向阀382。此外，基于同样的原因，也可以设置一条或多条旁通支路390及设置其上的第三电磁阀391。
同样基于上文已述及的节流元件的设置原则，该实施例中设置有两个节流元件，即，第一节流元件341与第二节流元件342。当以室内换热器320与室外换热器330的两组制冷剂流路330a、330b之间的连接管路上的三通交点360作为分界点时，第一节流元件341设置在室外换热器330的第一组制冷剂流路330a与三通交点360之间；且第二节流元件342设置在室外换热器330的第二组制冷剂流路330b与三通交点360之间。此时，任意两个换热器或者换热器的两个部分之间均存在一个或两个节流元件，以便实现其节流功能。此外，在图中未示出的实施例中，也可以设置三个节流元件，即，将第三节流元件设置在室内换热器320与三通交点360之间。此种布置下，当导通相应流路时，可以使流路中的二个节流元件均起到节流作用，或仅仅使其中一者起到节流作用，而另外一者用作导通流路的阀，由此来达成在任意流路上的两次节流效果，具有更大的节流调节范围；在选用多个节流元件来执行节流或导通功能时，应使用汇流后下游流路上的节流元件进行节流并保持上游支流节流元件全开，否则可能会导致系统可靠性问题；而当其中一者仅用于导通流路时，也可将该阀选型为第一电磁阀。
如下将图3至图4来描述应用于该热泵系统300的控制方法。
参见图3，其示出了该热泵系统300的第一组合除霜模式。此时，可以切换第一类四通阀351与第二类四通阀352的管路连接，并断开第三电磁阀391，使压缩机310的排气口310b分别与室外换热器330的第一组制冷剂流路330a及室内换热器320连通，并使室外换热器330的第二组制冷剂流路330b与压缩机310的吸气口310a连通。
此时，经由压缩机310实现气相压缩后，一部分制冷剂从压缩机310的排气口310b经由第一类四通阀351依次流经室外换热器330的第一组制冷剂流路330a中冷凝散热，并相应地将该制冷剂流路管道上凝霜化除。此后，该部分制冷剂经全开的节流元件341后再经第二节流元件342节流，再流经室外换热器330的第二组制冷剂流路330b中蒸发吸热，且经由第二类四通阀352返回压缩机310的吸气口310a，由此完成该部分制冷剂循环。与此同时，另一部分经压缩的制冷剂从压缩机310的排气口310b经由第二类四通阀352和第二单向阀382流经室内换热器320中冷凝散热，并相应地为室内提供制热。此后，该部分制冷剂经由第二节流元件342节流，再流经室外换热器330的第二组制冷剂流路330b中蒸发吸热，且经由第二类四通阀352返回压缩机310的吸气口310a，由此完成该部分制冷剂循环。
相应地，也可在此模式的基础上仅执行其中的局部除霜功能，而不再同时实施制热功能，也即单独执行第一局部除霜模式。具体而言，在沿用前述四通阀切换方案的同时，还应在室内换热器220所处的流路上增设用于控制通断的阀，并将其关闭，使室内换热器220从流路中断开。
此时，经由压缩机310实现气相压缩后，制冷剂从压缩机310的排气口310b经由第一类四通阀351依次流经室外换热器330的第一组制冷剂流路330a中冷凝散热，并相应地将该制冷剂流路管道上凝霜化除。此后，该部分制冷剂经由第一节流元件141与第二节流元件142中的一者或二者节流，再流经室外换热器330的第二组制冷剂流路330b中蒸发吸热，且经由第二类四通阀352返回压缩机310的吸气口310a，由此完成制冷剂循环。
参见图4，其示出了该热泵系统300的第二组合除霜模式。此时，可以切换第一类四通阀351与第二类四通阀352的管路连接，并断开第三电磁阀391，使压缩机310的排气口310b分别与室外换热器330的第二组制冷剂流路330b及室内换热器320连通，并使室外换热器330的第一组制冷剂流路330a与压缩机310的吸气口310a连通。
此时，经由压缩机310实现气相压缩后，一部分制冷剂从压缩机310的排气口310b经由第二类四通阀352依次流经室外换热器330的第二组制冷剂流路330b中冷凝散热，并相应地将该制冷剂流路管道上凝霜化除。此后，该部分制冷剂经全开的第二节流元件342后再经第一节流元件341节流后，再流经室外换热器330的第一组制冷剂流路330a中蒸发吸热，且经由第一类四通阀351返回压缩机310的吸气口310a，由此完成该部分制冷剂循环。与此同时，另一部分经压缩的制冷剂从压缩机310的排气口310b经由第一类四通阀351和第一单向阀381流经室内换热器320中冷凝散热，并相应地为室内提供制热。此后，该部分制冷剂经由第一节流元件341节流，再流经室外换热器330的第一组制冷剂流路330a中蒸发吸热，且经由第一类四通阀351返回压缩机310的吸气口310a，由此完成该部分制冷剂循环。
相应地，也可在此模式的基础上仅执行其中的局部除霜功能，而不再同时实施制热功能，也即单独执行第二局部除霜模式。具体而言，在沿用前述四通阀切换方案的同时，还应在室内换热器220所处的流路上增设用于控制通断的阀，并将其关闭，使室内换热器220从流路中断开。
此时，经由压缩机310实现气相压缩后，制冷剂从压缩机310的排气口310b经由第二类四通阀352依次流经室外换热器330的第二组制冷剂流路330b中冷凝散热，并相应地将该制冷剂流路管道上凝霜化除。此后，该部分制冷剂经由第一节流元件141与第二节流元件142中的一者或二者节流，再流经室外换热器330的第一组制冷剂流路330a中蒸发吸热，且经由第一类四通阀351返回压缩机310的吸气口310a，由此完成制冷剂循环。
在前述系统布置下，其首先实现了局部定点除霜的目的。此外，其在两种组合除霜模式下均可以维持室内换热器的制热运行，也即使得整个系统的制热模式和除霜模式可以不间断运行，较好地维系了用户体验。相应地，需要在系统流路中额外布置若干阀并配以相应的阀控制逻辑来控制流路的通断与变向，在更为重视用户体验的场合具有较好的适用性。
当然，在额外设置图中未示出的第三节流元件的另一实施例中，该热泵系统同样可在不从室内取热条件下实现针对室外换热器中的不同组制冷剂流路的局部定点除霜模式，此时需把第三节流元件全关，其它部件的执行动作类似于前文所述，此时室内换热器虽不维持制热运行，但比常规从室内取热除霜模式，也可一定程度提高室内舒适度。
当然，该热泵系统同样可实现常规的制冷模式、制热模式以及整体除霜模式（即，在制热模式下反向运行制冷模式）。虽然图中未示出其流向，但依然可结合图3与图4中的系统布置方案来做出示例性说明。
一方面，在制冷模式（或整体除霜模式）下，可以切换第一类四通阀351与第二类四通阀352的管路连接，并导通旁通支路390上的第三电磁阀391，使压缩机310的排气口310b分别与室外换热器330的第一组制冷剂流路330a及第二组制冷剂流路330b连通，并使室内换热器320与压缩机310的吸气口310a连通。
此时，经由压缩机310实现气相压缩后，一部分制冷剂从压缩机310的排气口310b经由第一类四通阀351依次流经室外换热器330的第一组制冷剂流路330a中冷凝散热（或者在整体除霜模式下，相应地将该制冷剂流路管道上凝霜化除）。此后，该部分制冷剂经由第一节流元件341节流，再流经室内换热器330中蒸发吸热，并相应地为室内提供制冷，且经由旁通支路390返回压缩机310的吸气口310a，由此完成该部分制冷剂循环。与此同时，另一部分经压缩的制冷剂从压缩机310的排气口310b经由第二类四通阀352流经室外换热器330的第二组制冷剂流路330b中冷凝散热（或者在整体除霜模式下，相应地将该制冷剂流路管道上凝霜化除）。此后，该部分制冷剂经由第二节流元件342节流，再流经室内换热器320中蒸发吸热，并相应地为室内提供制冷，且经由旁通支路390返回压缩机310的吸气口310a，由此完成该部分制冷剂循环。
另一方面，在制热模式下，可以切换第一类四通阀351与第二类四通阀352的管路连接，并断开旁通支路390上的第三电磁阀391，使压缩机310的排气口310b与室内换热器330连通，并使压缩机310的吸气口310a分别与室外换热器330的第一组制冷剂流路330a及第二组制冷剂流路330b连通。
此时，制冷剂经由压缩机310实现气相压缩后，从压缩机310的排气口310b经由第一类四通阀351与第二类四通阀352流经室内换热器320中冷凝散热，并相应地为室内提供制热。此后，一部分制冷剂经由第一节流元件341节流，再流经室外换热器330的第一组制冷剂流路330a中蒸发吸热，且经由第一类四通阀351返回压缩机310的吸气口310a，由此完成该部分制冷剂循环。与此同时，另一部分制冷剂经由第二节流元件342节流，再流经室外换热器330的第二组制冷剂流路330b中蒸发吸热，且经由第二类四通阀352返回压缩机310的吸气口310a，由此完成该部分制冷剂循环。
应该理解的是，虽然按照一定顺序描述了该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。
以上例子主要说明了本发明的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 (14)

1.一种热泵系统，其特征在于，包括：
压缩机，其具有吸气口与排气口；
室内换热器；
室外换热器，其被配置成具有至少两组制冷剂流路的交错型换热器；
多个节流元件，其分别设置在所述室内换热器与所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的任意二者之间；以及
第一类四通阀与第二类四通阀，其端口分别连接至所述压缩机的吸气口、排气口、所述室内换热器及所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的一组；
在局部除霜模式下，制冷剂从所述压缩机的排气口分别流经所述室内换热器与所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组、再依次流经所述节流元件、所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组以及所述压缩机的吸气口。
2.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述多个节流元件包括第一节流元件与第二节流元件；且在所述室内换热器与所述室外换热器的两组制冷剂流路之间的连接管路上存在三通交点；其中，所述第一节流元件设置在所述三通交点与所述室外换热器或所述室内换热器之间的第一条连接管路上；所述第二节流元件设置在所述三通交点与所述室外换热器或所述室内换热器之间的第二条连接管路上。
3.根据权利要求2所述的热泵系统，其特征在于，所述多个节流元件还包括至少能够用于控制流路通断的第一阀；其中，所述第一阀设置在所述三通交点与所述室外换热器或所述室内换热器之间的第三条连接管路上。
4.根据权利要求3所述的热泵系统，其特征在于，所述第一阀被配置成第三节流元件或第一电磁阀。
5.根据权利要求4所述的热泵系统，其特征在于，当所述第一阀被配置成第三节流元件时，在局部除霜模式下，制冷剂流经所述第一节流元件、所述第二节流元件及所述第三节流元件中的两个。
6.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，还包括：
第一电磁阀，其设置在所述第一类四通阀与所述室内换热器之间；以及
第二电磁阀，其设置在所述第二类四通阀与所述室内换热器之间。
7.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，还包括：
第一单向阀，其设置在所述第一类四通阀与所述室内换热器之间；
第二单向阀，其设置在所述第二类四通阀与所述室内换热器之间；以及
旁通支路，其第一端连接至所述第一单向阀及所述第二单向阀与所述室内换热器之间的公共流路，且其第二端连接至所述压缩机的吸气口；其中，在所述旁通支路上设置第三电磁阀。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的热泵系统，其特征在于，
在第一组合除霜模式下，制冷剂从所述压缩机的排气口依次流经所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组、所述节流元件、所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组以及所述压缩机的吸气口；且同时从所述压缩机的排气口依次流经所述室内换热器、所述节流元件、所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组以及所述压缩机的吸气口；或者
在第二组合除霜模式下，制冷剂从所述压缩机的排气口依次流经所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组、所述节流元件、所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组以及所述压缩机的吸气口；且同时从所述压缩机的排气口依次流经所述室内换热器、所述节流元件、所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组以及所述压缩机的吸气口。
9.根据权利要求1至7任意一项所述的热泵系统，其特征在于，
在第一局部除霜模式下，制冷剂从所述压缩机的排气口依次流经所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组、所述节流元件、所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组以及所述压缩机的吸气口；或者
在第二局部除霜模式下，制冷剂从所述压缩机的排气口依次流经所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组、所述节流元件、所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组以及所述压缩机的吸气口。
10.根据权利要求1至5任意一项所述的热泵系统，其特征在于，所述室外换热器被配置成包括多组制冷剂流路，且所述第一类四通阀和/或所述第二类四通阀被配置成多个；其中，各个所述第一类四通阀和/或各个所述第二类四通阀分别连接一组制冷剂流路；
其中，在局部除霜模式下，制冷剂从所述压缩机的排气口依次流经连接至所述第一类四通阀的多组制冷剂流路、所述节流元件、连接至所述第二类四通阀的多组制冷剂流路以及所述压缩机的吸气口；或者
制冷剂从所述压缩机的排气口依次流经连接至所述第二类四通阀的多组制冷剂流路、所述节流元件、连接至所述第一类四通阀的多组制冷剂流路以及所述压缩机的吸气口。
11.一种用于如权利要求1至10任意一项所述的热泵系统的控制方法，其特征在于，包括：
第一组合除霜模式，切换所述第一类四通阀与所述第二类四通阀的管路连接，使所述压缩机的排气口分别与所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组及所述室内换热器连通，并使所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组与所述压缩机的吸气口连通；其中，制冷剂从所述压缩机的排气口依次流经所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组、所述节流元件、所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组以及所述压缩机的吸气口；且同时从所述压缩机的排气口依次流经所述室内换热器、所述节流元件、所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组以及所述压缩机的吸气口；和/或
第二组合除霜模式，切换所述第一类四通阀与所述第二类四通阀的管路连接，使所述压缩机的排气口分别与所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组及所述室内换热器连通，并使所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组与所述压缩机的吸气口连通；其中，制冷剂从所述压缩机的排气口依次流经所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组、所述节流元件、所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组以及所述压缩机的吸气口；且同时从所述压缩机的排气口依次流经所述室内换热器、所述节流元件、所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组以及所述压缩机的吸气口。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，还包括：
第一局部除霜模式，切换所述第一类四通阀与所述第二类四通阀的管路连接，使所述压缩机的排气口与所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组连通，并使所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组与所述压缩机的吸气口连通；同时断开所述室内换热器的管路连接；其中，制冷剂从所述压缩机的排气口依次流经所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组、所述节流元件、所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组以及所述压缩机的吸气口；或者
第二局部除霜模式，切换所述第一类四通阀与所述第二类四通阀的管路连接，使所述压缩机的排气口与所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组连通，并使所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组与所述压缩机的吸气口连通；同时断开所述室内换热器的管路连接；其中，制冷剂从所述压缩机的排气口依次流经所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少另一组、所述节流元件、所述室外换热器的至少两组制冷剂流路中的至少一组以及所述压缩机的吸气口。
13.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，还包括：制冷模式或整体除霜模式，切换所述第一类四通阀与所述第二类四通阀的管路连接，使所述压缩机的排气口分别与所述室外换热器的全部组制冷剂流路连通，并使所述室内换热器与所述压缩机的吸气口连通；其中，制冷剂从所述压缩机的排气口依次流经所述室外换热器的全部组制冷剂流路、所述节流元件、所述室内换热器以及所述压缩机的吸气口。
14.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，还包括：制热模式，切换所述第一类四通阀与所述第二类四通阀的管路连接，使所述压缩机的排气口分别与所述室内换热器连通，并使所述室外换热器的全部组制冷剂流路与所述压缩机的吸气口连通；其中，制冷剂从所述压缩机的排气口依次流经所述室内换热器、所述节流元件、所述室外换热器的全部组制冷剂流路以及所述压缩机的吸气口。
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