CN209246470U - 热泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热泵系统，涉及空调领域，用以优化现有的热泵系统。该热泵系统包括冷媒循环回路、热水利用回路和防冻支路。冷媒循环回路包括换热器的第一支路；热水利用回路包括换热器的第二支路；防冻支路被构造为能够与换热器的第二支路形成防冻回路。上述技术方案，其防冻支路与第二支路在形成防冻回路和不形成防冻回路两种状态之间切换。在热水利用回路内部堵塞、无法形成流体流动回路时，防冻支路起到短路堵塞部分的作用，防冻支路与换热器的第二支路形成防冻回路，使得热泵系统正常工作。

Description

热泵系统

技术领域

本实用新型涉及空调领域，具体涉及一种热泵系统。

背景技术

目前，热泵热水机组在北方严寒冬季使用时，水路设有防冻措施，防止水冻结造成水系统的管路胀裂损坏。在机组换热器进出水管和机组外部可能存在最低温度点的位置，设置温度传感器。温度传感器检测到管路的温度低于一定温度时，水泵和压缩机启动制热运行，以加热系统内部的水。

发明人发现，由于用户的供回水管路或水系统末端存在施工或者维护不当等问题，温度传感器所布置的位置并非整个水系统的最低温度点。如果机组在进入防冻运行启动前，水路实际的最低温度点位置已经冻结，造成水路堵塞，机组保护停机无法运行。若处理不及时，会造成机组内部换热器和水泵冻坏。

目前本领域亟需解决热泵热水机组在冬季正常防冻功能失效时，如何防止水系统进一步冻坏。

实用新型内容

本实用新型提出一种热泵系统，用以优化热泵系统的性能。

本实用新型提供一种热泵系统，包括：

冷媒循环回路，包括换热器的第一支路；

热水利用回路，包括所述换热器的第二支路；以及

防冻支路，被构造为能够与所述换热器的第二支路形成防冻回路。

在一些实施例中，所述防冻支路设有切换阀，所述切换阀用于将所述防冻支路在截止状态和导通状态之间切换。

在一些实施例中，所述热水利用回路还包括：

第一温度传感器，设于所述第二支路的流入口；和/或

第二温度传感器，设于所述第二支路的流出口；

其中，所述切换阀被配置为根据所述第一温度传感器和/或所述第二温度传感器检测到的温度值切换阀位，以导通或者截止所述防冻支路。

在一些实施例中，热泵系统还包括：

水流量检测器，设于所述第二支路的流入口；

其中，所述切换阀被配置为根据所述水流量检测器检测到的流量切换阀位，以导通或者截止所述防冻支路。

在一些实施例中，热泵系统还包括：

控制器，与所述第一温度传感器和/或所述第二温度传感器电连接，所述控制器用于根据所述第一温度传感器和/或所述第二温度传感器检测到的温度值控制所述冷媒循环回路的压缩机是否启动。

在一些实施例中，所述热水利用回路还包括水流量检测器，所述防冻支路设有切换阀；所述控制器还与所述水流量检测器和所述切换阀电连接；所述控制器用于在所述水流量检测器检测到的水流量低于设定值时，控制所述切换阀导通所述防冻支路。

在一些实施例中，热泵系统还包括：

水泵，设于所述第二支路的流入口。

在一些实施例中，热泵系统还包括控制组件，所述控制组件包括：

检测确定模块，被配置为在热泵系统处于待机模式下，根据所述换热器的第二支路内的温度判断是否满足预设的防冻进入条件；

第一判断模块，被配置为当满足防冻进入条件后，判断所述换热器流入口的水流量是否满足设定值；以及

防冻处理模块，被配置为如果所述换热器流入口的水流量满足设定值，则启动热泵系统且使得热水利用回路工作；如果所述换热器流入口的水流量不满足设定值，则启动热泵系统且使得防冻回路工作。

在一些实施例中，所述控制组件还包括：

第二判断模块，被配置为根据所述换热器的第二支路内的温度判断是否满足预设的防冻退出条件；如果满足防冻退出条件，则关闭热泵机组并恢复待机状态；如果满足防冻退出条件，则保持热泵机组当前的防冻运行状态。

上述技术方案，其防冻支路与第二支路在形成防冻回路和不形成防冻回路两种状态之间切换。在热水利用回路内部堵塞、无法形成流体流动回路时，防冻支路起到短路堵塞部分的作用，防冻支路与换热器的第二支路形成防冻回路，使得热泵系统正常工作。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型一实施例提供的热泵系统结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的热泵系统中控制组件结构示意图；

图3为本实用新型另一实施例提供的热泵系统控制方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合图1～图3对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。

参见图1，本实用新型提供了一种热泵系统，包括冷媒循环回路1、热水利用回路2和防冻支路3。冷媒循环回路1包括换热器4的第一支路41；热水利用回路2包括换热器4的第二支路42。防冻支路3被构造为能够与换热器4的第二支路42形成防冻回路。

下面介绍一些实施例中所采用的冷媒循环回路1。

参见图1，冷媒循环回路1包括压缩机11、换热器4的第一支路41、过滤器12、电子膨胀阀13、蒸发器14、气液分离器15。

压缩机11输出的高温冷媒进入到换热器4的第一支路41。换热器4的第一支路41中的冷媒与换热器4的第二支路42中的水换热后降温，而后冷媒流向过滤器12、电子膨胀阀13、蒸发器14、气液分离器15、最后流回压缩机11。

参见图1，在一些实施例中，冷媒循环回路1设有第一温度检测元件16，以检测气液分离器15的吸气口温度。冷媒循环回路1设有第二温度检测元件19，以检测压缩机11排气口的温度。

参见图1，在一些实施例中，压缩机11排气口设有高压开关17。气液分离器15的出气口设有低压开关18。

下面介绍一些实施例中所采用的热水利用回路2。

参见图1，热水利用回路2包括换热器4的第二支路42，水进入到第二支路42中，与换热器4的第一支路41中的冷媒换热，而后流出第二支路42，并通过机外供水口供给需要使用热水的设备。机外回水口将冷水回至第二支路42中。

参见图1，下面介绍一些实施例中所采用的防冻支路3与换热器4的第二支路42形成的防冻回路。

防冻回路根据需求形成，在需要使用防冻回路对换热器4防冻时，导通防冻支路3，以使得防冻支路3和换热器4的第二支路42形成防冻回路。该防冻支路3的两端位置比较靠近换热器4的第二支路42的两端。故在热水利用回路2中某些部件出现冻坏、或者因其他原因导致热水利用回路2中距离换热器4的第二支路42较远的部件损坏出现热水利用回路2无法使得流体循环时，利用防冻回路实现换热器4防冻。

参见图1，在一些实施例中，防冻支路3设有切换阀31，切换阀31用于将防冻支路3在截止状态和导通状态之间切换。

切换阀31比如采用电磁阀，以实现其阀位的自动控制。

参见图1，在一些实施例中，热水利用回路2还包括第一温度传感器21和/或第二温度传感器22。第一温度传感器21设于第二支路42的流入口。第二温度传感器22设于第二支路42的流出口。其中，切换阀31被配置为根据第一温度传感器21和/或第二温度传感器22检测到的温度值切换阀位，以导通或者截止防冻支路3。

第一温度传感器21、第二温度传感器22也位于防冻回路中。

第一温度传感器21、第二温度传感器22检测到的温度值比如只使用其中一个，或者两个传感器测量得到的温度值都使用。具体控制策略有多种，此处介绍以下几种具体方式，实现切换阀31根据检测得到的温度值，控制其阀位：直接根据检测到的温度值控制阀位，比如检测到的温度值低于0℃，直接导通切换阀31，并开启热泵机组，以实现换热器4防冻。或者根据一段时间内检测到的温度值，判断热水利用回路2是否是导通的。如果设定时长内，检测到的温度值始终高于设定值，则判断热水利用回路2处于未导通状态，此时切换阀31的阀位亦切换至导通状态，以使得防冻回路导通，以实现换热器4防冻。

参见图1，在一些实施例中，热水利用回路2还包括水流量检测器5，水流量检测器5设于第二支路42的流入口。其中，切换阀31被配置为根据水流量检测器5检测到的流量切换阀位，以导通或者截止防冻支路3。

利用水流量检测器5，直接、方便地判断了热水利用回路2是否处于导通状态。如果水流量检测器5检测得到的水流量小于设定值，则判断热水利用回路2是堵塞的。此状态下需要导通防冻回路。如果水流量检测器5检测得到的水流量大于设定值，则判断热水利用回路2是导通的，直接利用热水利用回路2即可实现换热器4防冻。

可见，上述技术方案，无论热水利用回路2是否导通，均可实现换热器4防冻。

在一些实施例中，热泵系统还包括控制器(图未示出)，控制器与第一温度传感器21和/或第二温度传感器22电连接，控制器用于根据第一温度传感器21和/或第二温度传感器22检测到的温度值控制冷媒循环回路1的压缩机11是否启动。

压缩机11启动后，冷媒循环回路1开始工作。此状态下，热水利用回路2形成循环，或者防冻回路形成循环。

参见图1，在一些实施例中，热水利用回路2还包括水流量检测器5，防冻支路3设有切换阀31；控制器还与水流量检测器5和切换阀31电连接；控制器用于在水流量检测器5检测到的水流量低于设定值时，控制切换阀31导通防冻支路3。

控制器根据水流量检测器5检测到的流量，自动控制切换阀31的阀位。水流量检测器5检测到的流量小于设定值时，导通防冻支路3，形成防冻回路。水流量检测器5检测到的流量不小于设定值时，防冻支路3处于截止状态，没有形成防冻回路，热水利用回路2正常工作。上述技术方案，提高了控制的自动化程度。

参见图1，在一些实施例中，热泵系统还包括水泵6，水泵6设于第二支路42的流入口。

水泵6位于防冻回路中，也位于热水利用回路2中。水泵6将水泵入到换热器4的第二支路42。上述设置方式，在实现换热器4防冻的同时，也实现了水泵6防冻。

参见图1和图2，热泵系统还包括控制组件7，控制组件7包括检测确定模块71、第一判断模块72以及防冻处理模块73。

检测确定模块71被配置为：在热泵系统处于待机模式下，根据换热器4的第二支路42内的温度判断是否满足预设的防冻进入条件。

防冻进入条件是指机组处于待机状态下，由于换热器4的第二支路42内的温度低于预设值，故预启动防冻模式。防冻模式启动后，冷媒循环回路1正常工作。热水利用回路2或者防冻回路择一工作。

第一判断模块72被配置为：当满足防冻进入条件后，判断换热器4流入口的水流量是否满足设定值。

防冻处理模块73被配置为：如果换热器4第二支路42流入口的水流量满足设定值，则启动热泵系统且使得热水利用回路2工作；如果换热器4流入口的水流量不满足设定值，则启动热泵系统且使得防冻回路工作。

上述的防冻处理模块73，根据换热器4第二支路42流入口的水流量是否满足设定值，判断具体采用何种防冻循环。具体来说，如果换热器4第二支路42流入口的水流量满足要求，则采用热水利用回路2工作；如果换热器4第二支路42流入口的水流量不满足要求，则采用防冻回路工作。

在一些实施例中，控制组件7还包括第二判断模块74。第二判断模块74被配置为根据换热器4的第二支路42内的温度判断是否满足预设的防冻退出条件。如果满足防冻退出条件，则关闭热泵机组并恢复热泵机组的待机状态；如果满足防冻退出条件，则保持热泵机组当前的防冻运行状态。

如图2所示，在一些实施例中，控制系统包括检测确定模块71、第一判断模块72、防冻处理模块73以及第二判断模块74。

检测确定模块71被配置为：在待机模式下，通过换热器4的流出口或流出口的水温检测换热器4第二支路42内部水的温度。根据检测结果，确定换热器4的进出水温度是否满足预设的防冻进入条件。

第一判断模块72被配置为：当确定换热器4的第二支路42的进出水温度满足预设的防冻条件时，开启水泵6后判断水流量检测器5比如为水流保护开关是否处于接通状态。如果水流量检测器5处于接通状态，则直接开启压缩机11，以进行防冻运行。如果水流量检测器5没有处于接通状态，则开启电动球阀和压缩机11，以进行防冻运行。

防冻处理模块73被配置为：如果水流量检测器5处于接通状态，则直接开启机组防冻运行，压缩机11自由调节升至当前条件下的最高频率运行。如果水流量检测器5没有处于接通状态，则开启电动球阀，然后再开启机组防冻运行，压缩机11自由调节但不能超过所预设的某一频率值(即设定频率)，保持低频运行。

第二判断模块74被配置为：实时检测换热器4的第二支路42的进出水的温度，判断进出水口的温度是否满足预设的防冻退出条件。如果满足预设的防冻退出条件时，则关闭机组恢复待机状态。如果换热器4进出水的温度不满足防冻退出条件时，保持当前防冻运行状态。

下面介绍一些具体实施例。

如图1所示，该热泵系统的冷媒循环回路1(亦称为主机)包括变频压缩机11、蒸发器14、电子膨胀阀13等部件。热水利用回路2包括换热器4、水泵6、水流量检测器5(比如水流开关)等部件。机外回水口和机外供水口使用水管和用户家里的末端散热片、地暖管、风机盘管，或者储水热箱等设备连接，通过水泵6使水循环经过换热器4，实现回来冷水，供给热水。

换热器4第二支路42中的循环水和主机系统内换热器4的第一支路41中的工质换热后，通过机外供水口给末端供水，外部的循环水通过机外回水口重新进入换热器4内部加热。换热器4的流出口设有第二温度传感器22，以检测出水温度。换热器4的流入口设有第一温度传感器21，以检测进水温度。换热器4的流入口还设有水泵6和水流检测开关。在回水口和供水口之间设置管路，作为防冻支路3。管路中设有切换阀31，切换阀31比如为电动球阀。

热泵系统具体控制采用下述控制策略。当机组正常工作时，电动球阀不开启，不影响热泵机组正常工作。当热泵机组启动防冻运行，且出现水流量过低时，电动球阀开启。此时换热器4流入口和流出口形成短接效果。短接后，防冻回路的水流检测正常，热泵机组开启制热，以加热换热器4的第二支路42中的水，达到防冻效果，以防止热泵热水机组因外部水路堵塞无法正常防冻时，机组内部水路和换热器4进一步冻结而造成更多损失。

如图3所示，当机组处于待机状态，检测判断换热器4的进水温度和/或出水温度是否小于或等于防冻运行预设值。如果进水温度和/或出水温度高于防冻运行预设值，则保持当前状态。如果进水温度和/或出水温度低于或者等于防冻运行预设值，则热泵机组启动防冻运行。

进入防冻运行后，首先开启水泵6，在预设的时间段内水流量检测器(具体比如水流开关)5持续检测水流是否正常。若正常，则启动压缩机11，压缩机11高频运行迅速对水体进行加热。直到检测判断进水和出水温度大于或等于防冻运行，然后退出预设值，关闭压缩机11、水泵6等，热泵机组退出防冻运行。

若水流开关判断水系统异常，即存在外部水路堵塞的情况，则开启电动球阀，在机组内部连通回水口和供水口，机组内部水路已经能够形成回路，水泵6和水流开关能够正常工作。这时开启压缩机11保持低频运行，循环加热换热器4内部的水，直到检测判断进水和出水温度大于或等于防冻运行退出预设值，则关闭压缩机11、水泵6等部件，热泵机组退出防冻运行。

热泵机组判断水流开关异常，而进入开启电动球阀的防冻过程中，向外部发送故障信号，提示热水利用回路2防冻过程异常，需要检维。

参见图3，本实用新型实施例还提供一种热泵系统控制方法，其比如采用上述任一实施例提供的热泵系统实现。该方法包括以下步骤：

步骤一、在第一防冻模式下，将防冻支路3和热水利用回路2中换热器4的第二支路42形成防冻回路。

在一些实施例中，将防冻支路3导通，防冻支路3上除了后文的切换阀31，没有其他部件，类似于利用防冻支路3形成了短路。

步骤二、启动冷媒循环回路1中的压缩机11，以将冷媒循环回路1中换热器4第一支路41中的流体与热水利用回路2中换热器4第二支路42中的流体换热。

上述技术方案，在热水利用回路2中距离换热器4第二支路42较远的部件出现堵塞、损坏而导致热水利用回路2无法工作时，防冻回路起到防止换热器4冻坏的作用。

在一些实施例中，第一防冻模式至少满足以下两组条件之一。第一组条件为：换热器4的第二支路42流入口的温度低于阈值、且换热器4的第二支路42中的流体流量低于设定值。第二组条件为：换热器4的第二支路42流出口的温度低于阈值、且换热器4的第二支路42中的流体流量低于设定值。

可以理解的是，在一些实施例中，利用第一温度传感器21检测第二支路42的流入口的温度；利用第二温度传感器22检测第二支路42的流出口的温度。

在一些实施例中，在第一防冻模式下，压缩机11的频率不高于设定频率，设定频率低于最高频率。

设定频率比如为最高频率的1/2～1/10，比如为1/2、1/3、1/5、1/10。

在一些实施例中，热泵系统控制方法还包括以下步骤：

步骤三、在第二防冻模式下，将防冻支路3断开。

防冻支路3断开后，不会再形成防冻回路，即第一防冻模式没有启动。此时处于第二防冻模式，热水利用回路2正常工作。

步骤四、启动冷媒循环回路1中的压缩机11，以将冷媒循环回路1中换热器4第一支路41中的流体与热水利用回路2中换热器4第二支路42中的流体换热。

热水利用回路2处于工作状态，也实现了换热器4防冻。

在一些实施例中，第二防冻模式至少满足以下两组条件之一。第一组条件为：换热器4的第二支路42流入口的温度低于阈值、且换热器4的第二支路42中的流体流量不低于设定值。第二组条件为：换热器4的第二支路42流出口的温度低于阈值、且换热器4的第二支路42中的流体流量不低于设定值。

在一些实施例中，在第二防冻模式下，压缩机11的频率不高于最高频率。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本实用新型保护内容的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种热泵系统，其特征在于，包括：

冷媒循环回路(1)，包括换热器(4)的第一支路(41)；

热水利用回路(2)，包括所述换热器(4)的第二支路(42)；以及

防冻支路(3)，被构造为能够与所述换热器(4)的第二支路(42)形成防冻回路。

2.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述防冻支路(3)设有切换阀(31)，所述切换阀(31)用于将所述防冻支路(3)在截止状态和导通状态之间切换。

3.根据权利要求2所述的热泵系统，其特征在于，所述热水利用回路(2)还包括：

第一温度传感器(21)，设于所述第二支路(42)的流入口；和/或

第二温度传感器(22)，设于所述第二支路(42)的流出口；

其中，所述切换阀(31)被配置为根据所述第一温度传感器(21)和/或所述第二温度传感器(22)检测到的温度值切换阀位，以导通或者截止所述防冻支路(3)。

4.根据权利要求2所述的热泵系统，其特征在于，还包括：

水流量检测器(5)，设于所述第二支路(42)的流入口；

其中，所述切换阀(31)被配置为根据所述水流量检测器(5)检测到的流量切换阀位，以导通或者截止所述防冻支路(3)。

5.根据权利要求3所述的热泵系统，其特征在于，还包括：

控制器，与所述第一温度传感器(21)和/或所述第二温度传感器(22)电连接，所述控制器用于根据所述第一温度传感器(21)和/或所述第二温度传感器(22)检测到的温度值控制所述冷媒循环回路(1)的压缩机(11)是否启动。

6.根据权利要求5所述的热泵系统，其特征在于，所述热水利用回路(2)还包括水流量检测器(5)，所述防冻支路(3)设有切换阀(31)；所述控制器还与所述水流量检测器(5)和所述切换阀(31)电连接；所述控制器用于在所述水流量检测器(5)检测到的水流量低于设定值时，控制所述切换阀(31)导通所述防冻支路(3)。

7.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，还包括：

水泵(6)，设于所述第二支路(42)的流入口。

8.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，还包括控制组件(7)，所述控制组件(7)包括：

检测确定模块(71)，被配置为在热泵系统处于待机模式下，根据所述换热器(4)的第二支路(42)内的温度判断是否满足预设的防冻进入条件；

第一判断模块(72)，被配置为当满足防冻进入条件后，判断所述换热器(4)流入口的水流量是否满足设定值；以及

防冻处理模块(73)，被配置为如果所述换热器(4)流入口的水流量满足设定值，则启动热泵系统且使得热水利用回路(2)工作；如果所述换热器(4)流入口的水流量不满足设定值，则启动热泵系统且使得防冻回路工作。

9.根据权利要求8所述的热泵系统，其特征在于，所述控制组件(7)还包括：

第二判断模块(74)，被配置为根据所述换热器(4)的第二支路(42)内的温度判断是否满足预设的防冻退出条件；如果满足防冻退出条件，则关闭热泵机组并恢复待机状态；如果满足防冻退出条件，则保持热泵机组当前的防冻运行状态。