CN213747374U - 热泵系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种热泵系统，热泵系统包括：主循环制冷剂回路、辅循环制冷剂回路和冷媒管理系统，主循环制冷剂回路具有：主压缩机、第一主换热器、主节流装置和第二主换热器，主压缩机被配置为使得主循环制冷剂回路中的制冷剂能够沿主循环制冷工况流向循环或沿主循环制热工况流向循环；辅循环制冷剂回路包括辅压缩机、第一辅换热器、辅节流装置和第二辅换热器，辅压缩机被配置为使得辅循环制冷剂回路中的制冷剂能够沿辅循环制热工况流向循环；冷媒管理系统分别与主循环制冷剂回路和辅循环制冷剂回路可控地连通或断开，冷媒管理系统被配置为能够将用于主循环制冷剂回路的制冷剂分配至辅循环制冷剂回路。本申请提供的热泵系统中制冷剂用量较少。

Description

热泵系统

技术领域

本申请涉及一种热泵系统，即可满足制冷需求和制热需求，特别涉及一种低环境温度下满足制热需求的热泵系统。

背景技术

热泵系统中包括由压缩机、节流装置和至少两个换热器组成的制冷剂的循环系统，通过换热器与外界进行热交换，使热泵系统能够在制冷工作模式或空调制热工作模式下工作。热泵系统在制热工作模式下，制热量受到环境温度的影响。尤其在低环境温度下，机组制热量随着环境温度的降低逐步衰减，并且衰减趋势增大，而此时客户侧需热量随着环境温度降低不断增加，不能满足客户侧的需求。

实用新型内容

满足低环境温度下机组制热量与客户侧需热量的匹配以及能效的要求是当下机组的发展的新趋势。本申请提供一种热泵系统，能够在多种工作模式下运行，能够满足低环境温度下机组制热量与客户侧需热量的匹配，其中，所述热泵系统包括：包括：主循环制冷剂回路，所述主循环制冷剂回路具有：主压缩机、第一主换热器、主节流装置和第二主换热器，所述主压缩机被配置为使得主循环制冷剂回路中的制冷剂能够沿主循环制冷工况流向循环或沿与所述主循环制冷工况流向相反的主循环制热工况流向循环；辅循环制冷剂回路，所述辅循环制冷剂回路包括辅压缩机、第一辅换热器、辅节流装置和第二辅换热器，所述辅压缩机被配置为使得辅循环制冷剂回路中的制冷剂能够沿辅循环制热工况流向循环；冷媒管理系统，所述冷媒管理系统分别与所述主循环制冷剂回路和所述辅循环制冷剂回路可控地连通或断开，所述冷媒管理系统被配置为能够将用于所述主循环制冷剂回路的制冷剂分配至所述辅循环制冷剂回路。

根据以上所述的热泵系统，所述热泵系统具有制冷工作模式、制热工作模式以及辅助制热工作模式；在制冷工作模式时，所述主循环制冷剂回路中的制冷剂沿主循环制冷工况流向循环，所述辅压缩机关闭；在制热工作模式下，所述主循环制冷剂回路中的制冷剂沿主循环制热工况流向循环，所述辅压缩机关闭；在辅助制热工作模式下，所述主循环制冷剂回路中的制冷剂沿主循环制热工况流向循环，所述辅循环制冷剂回路中的制冷剂沿辅循环制热工况流向循环。

根据以上所述的热泵系统，所述冷媒管理系统被配置为在所述辅助制热工作模式开启后，能够将部分用于所述主循环制冷剂回路中的制冷剂引入所述辅循环制冷剂回路。

根据以上所述的热泵系统，所述冷媒管理系统包括冷媒储存装置，所述冷媒储存装置被配置为能够收集从所述主循环制冷剂回路引出的制冷剂并能够将收集的制冷剂引入所述辅循环制冷剂回路。

根据以上所述的热泵系统，所述冷媒管理系统还包括：连接在冷媒储存装置与主循环制冷剂回路的低压侧之间的主引液管路；连接在冷媒储存装置与主循环制冷剂回路的高压侧之间的主排液管路；连接在冷媒储存装置与辅循环制冷剂回路的低压侧之间的辅引液管路；以及连接在冷媒储存装置与辅循环制冷剂回路的高压侧之间的辅排液管路。

根据以上所述的热泵系统，所述第二辅换热器具有第一流体通道和第二流体通道，其中第一流体通道连接在所述主循环制冷剂回路中，第二流体通道连接在所述辅循环制冷剂回路中，其中第一流体通道和第二流体通道中的制冷剂能够进行热交换。

根据以上所述的热泵系统，所述第一主换热器和第一辅换热器均为水侧换热器，所述第一主换热器具有第一水通道，所述第一辅换热器具有第二水通道，所述第一水通道和第二水通道连通，以使得水能够第一水通道流向第二水通道。

根据以上所述的热泵系统，所述主引液管路、主排液管路、辅引液管路和辅排液管路上分别设有相应的电磁阀，用于分别控制管路的连通断开；所述主引液管路和辅引液管路上分别设有引液单向阀，所述引液单向阀被配置为使得制冷剂仅能沿从冷媒储存装置排出的方向流动，所述主排液管路和辅排液管路上分别设有排液单向阀，所述排液单向阀被配置为使得制冷剂仅能沿排向所述冷媒储存装置的方向流动。

根据以上所述的热泵系统，所述热泵系统还包括：控制装置，所述控制装置分别与所述主引液管路、所述主排液管路、辅引液管路和辅排液管路上各自相应的电磁阀连接，能够控制各个电磁阀的连接和断开；并且所述控制装置与所述主压缩机和辅压缩机连接，所述控制装置能够控制所述主压缩机和所述辅压缩机的开启和关闭。

根据以上所述的热泵系统，所述主压缩机的排气量与所述辅压缩机的排气量的比值范围为(2～4):1。

在本申请中，热泵系统具有制冷工作模式，制热工作模式以及辅助制热工作模式，热泵系统具有主循环制冷剂回路、辅循环制冷剂回路以及冷媒管理系统。在辅助制热工作模式下，主循环制冷剂回路和辅循环制冷剂回路同时工作。主循环制冷剂回路和辅循环制冷剂回路共用一套冷媒管理系统，在辅助制热工作模式下，冷媒管理系统能够将用于主循环制冷剂回路中制冷剂的闲置部分分配到辅循环制冷剂回路中，从而不必为辅循环制冷剂回路单独配置制冷剂，节约整个热泵系统制冷剂的用量。在辅助制热工作模式下，第二辅助换热器中的两个流体通道能够换热，能够提高热泵系统的效率。第一主换热器和第二主换热器共用一个水通道，能够快速提高热水的出水温度。

附图说明

图1A为本申请的一个实施例的热泵系统100的框图；

图1B是图1A中主循环制冷剂回路101和辅循环制冷剂回路102的框图；

图1C是图1B中单向阀组140的示意图；

图2为热泵系统100在制冷工作模式下的流动路径图；

图3为热泵系统100在制热工作模式下的流动路径图；

图4为热泵系统100在辅助工作模式下的流动路径图；

图5是图1A中的热泵系统100的框图，示出了冷媒管理系统；

图6是热泵系统100的控制装置550示意性的结构框图。

具体实施方式

下面将参考构成本说明书一部分的附图对本实用新型的各种具体实施方式进行描述。应该理解的是，虽然在本申请中使用表示方向的术语，诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等描述本申请的各种示例结构部分和元件，但是在此使用这些术语只是为了方便说明的目的，基于附图中显示的示例方位而确定的。由于本申请所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制。在可能的情况下，本申请中使用的相同或者相类似的附图标记指的是相同的部件。

图1A为本申请的一个实施例的热泵系统100的框图，如图1A所示，热泵系统100包括主循环制冷剂回路101、辅循环制冷剂回路102和冷媒管理系统103。热泵系统100具有所述热泵系统具有制冷工作模式、制热工作模式以及辅助制热工作模式。在夏季环境温度过高时，热泵系统启动制冷工作模式，降低使用环境的温度。在冬季温度较低时，例如0℃时，热泵系统启用制热工作模式，提高使用环境的温度。在冬季温度过低时，例如-15℃以下，热泵系统的制热工作模式不能满足使用环境对热量的需求，热泵系统启动辅助制热工作模式，以增大制热量，提高使用环境的温度。在制冷工作模式和制热工作模式时，主循环制冷剂回路101开启，辅循环制冷剂回路102关闭；在辅助制热工作模式时，主循环制冷剂回路101和辅循环制冷剂回路102均开启。

图1B是图1A中主循环制冷剂回路101和辅循环制冷剂回路102的框图，省略了冷媒管理系统103，从而能够更清楚地展示主循环制冷剂回路101和辅循环制冷剂回路102。图1C是图1B中单向阀组140的示意图，用于示出单向阀组140的结构。结合图1A和图1B所示，辅循环制冷剂回路102包括辅压缩机121、第一辅换热器122、辅节流装置124和第二辅换热器126，辅循环制冷剂回路102中的制冷剂能够沿辅循环制热工况流向循环。主循环制冷剂回路101具有：主压缩机111、第一主换热器112、第二辅换热器126、主节流装置114和第二主换热器116，主循环制冷剂回路101中的制冷剂能够沿主循环制冷工况流向循环或主循环制热工况流向循环。其中第二辅换热器126具有两个流体通道，即第一流体通道137和第二流体通道138，第一流体通道137连接在主循环制冷剂回路101中，第二流体通道138连接在辅循环制冷剂回路102中。

如图1B所示，主压缩机111具有吸气端106和排气端105，第一主换热器112具有第一流通口133和第二流通口134，主节流装置114具有入口端115和出口端117，第二主换热器116具有第一流通口143和第二流通口144。连接在主循环制冷剂回路101中的第二辅换热器126的第一流体通道137具有入口136和出口135。

主循环制冷剂回路101中的阀装置包括主控制阀组，主控制阀组用于控制主循环制冷剂回路101中的制冷剂沿制冷工况流向循环或者沿制热工况循环。作为一个示例，主控制阀组包括四通换向阀118。四通换向阀118具有第一流通口181、第二流通口182、第三流通口183和第四流通口184，四通换向阀118的四个流通口能够形成两对流通通道，其中第一对流通通道通过使第一流通口181和第二流通口182流体连通、并且使第三流通口183和第四流通口184流体连通而形成；第二对流通通道通过使第一流通口181和第四流通口184流体连通、并且使第二流通口182和第三流通口183流体连通而形成。其中，四通换向阀118的第一流通口181与第一主换热器112的第一流通口133连接，四通换向阀118的第二流通口182与主压缩机110的吸气端106连接，四通换向阀118的第三流通口183与第二主换热器116的第二流通口144连接，四通换向阀118的第四流通口104与主压缩机110的排气端105连接。

主循环制冷剂回路101中的阀装置还包括单向阀组140，结合图1B和图1C所示，单向阀组140包括第一阀151、第二阀152、第三阀153和第四阀154。第一阀151、第二阀152、第三阀153和第四阀154通过管路依次连接，从而形成环形。第一主换热器112的第二流通口134与第一阀151和第二阀152之间的管路连通，第二辅换热器126的第一流体通道137的入口136与第二阀152和第三阀153之间的管路连通，第二主换热器116的第一流通口143与第三阀153和第四阀154之间的管路连通，主节流装置114的出口端117与第一阀151和第四阀154之间的管路连通。

作为一个示例，第一阀151、第二阀152、第三阀153和第四阀154为单向阀，以使得制冷剂流体只能单向地从各个阀的入口端流向其出口端。本领域技术人员可以知晓的是，在其他实施例中，也可以用其他的控制阀或控制阀组实现单向阀的功能。

具体地说，第一阀151的入口端与主节流装置114的出口端117流体连通，第一阀151的出口端与第一主换热器112的第二流通口134流体连通，以使得第一阀151中的制冷剂仅能沿着自主节流装置114向第一主换热器112的方向流动。第二阀152的入口端与第一主换热器112的第二流通口134流体连通，第二阀152的出口端与第二辅换热器126的第一流体通道137的入口136流体连通，以使得第二阀152中的制冷剂仅能沿着自第一主换热器112向第二辅换热器126的方向流动。第三阀153的入口端与第二主换热器116的第一流通口143流体连通，第三阀153的出口端与第一流体通道137的入口136流体连通，以使得第三阀153中的制冷剂仅能沿着自第二主换热器116向第二辅换热器126的方向流动。第四阀154的入口端与主节流装置114的出口端117流体连通，第四阀154的出口端与第二主换热器116的第一流通口143流体连通，以使得第四阀154中的制冷剂仅能沿着自主节流装置114向第二主换热器116的方向流动。单向阀组140、第二辅换热器126的第一流体通道137以及主节流装置114的这种结构设计，使得无论主循环制冷剂回路101工作在制冷工作模式或者制热工作模式下，从一个换热器(第一主换热器112或第二主换热器116)流入单向阀组140的制冷剂都必须依次流经第二辅换热器126的第一流体通道137以及主节流装置114，然后再流回单向阀组140，最后再流向另一个换热器(第二主换热器116或第一主换热器112)。

如图1B所示，辅压缩机121、第一辅换热器122、辅节流装置124和第二辅换热器126之间通过管路串连连接，以使得制冷剂能够在辅循环回路中循环。

辅压缩机121具有吸气端166和排气端165，第二辅换热器126第二流体通道138具有入口145和出口146。制冷剂能够依次经过辅压缩机121的排气端165、第一辅换热器122、辅节流装置124、第二辅换热器126的第二流体通道138再回到辅压缩机121的吸气端166。

在如图1A-1B所示的实施例中，第二辅换热器126为液-液换热器。在本实施例中，液-液换热器是指其内部流通氟制冷剂的氟-氟换热器。在其他实施例中，第二辅换热器126内部也可以流通其他种类的液态制冷剂。由于第二辅换热器126的第一流体通道137连接在主循环制冷剂回路101中，第二辅换热器126的第二流体通道138连接在辅循环制冷剂回路102中，主循环制冷剂回路101中的制冷剂和辅循环制冷剂回路102中的制冷剂能够通过第二辅换热器126进行热交换。作为一个示例，为了增强第一流体通道137和第二流体通道138中制冷剂流体的热交换效果，可以将两个流体通道的入口和出口错开布置，以使得第一流体通道137中的制冷剂流体和第二流体通道138中的制冷剂流体沿相反的方向流动。如图所示，第一流体通道137的出口135和第二流体通道138的入口145设置在第二辅换热器126的同一侧，第一流体通道137的入口136和第二流体通道138的出口146设置在第二辅换热器126的同一侧。由此，如图所示，第一流体通道137被设置为上进下出，而第二流体通道138被设置为下进上出。在其他的实施例中，也可以将第一流体通道137设置为左进右出，第二流体通道138设置为右进左出，只需两个通道的流动方向相反即可。

第一主换热器112和第一辅换热器122为水侧换热器。第一主换热器112和第一辅换热器122用于与水进行热交换。第一主换热器112和第一辅换热器122具有各自独立的制冷剂流体通道，分别与主循环制冷剂回路101和辅循环制冷剂回路102连通。第一主换热器112具有第一水通道141，第一辅换热器122具有第二水通道142，第一水通道141和第二水通道142连通，水先经第一水通道141与第一主换热器112中的制冷剂换热，随后进入第二水通道142与第一辅换热器122换热。也就是说，第一主换热器112和第一辅换热器122共用一个水通道。第一水通道141和第二水通道142依次与制冷剂热量交换后，向使用环境供热或供冷。

在一些实施例中，第一主换热器112和第一辅换热器122也可以也可以各自有独立的水通道。在另一些实施例中，第一主换热器112和第一辅换热器122也可以为其它类型换热器，例如空气侧换热器。

第二主换热器116为空气侧换热器，能够与空气进行热量交换。

本申请中的热泵系统100具有制冷工作模式、制热工作模式以及辅助制热工作模式。以下通过图2、图3以及图4来详细说明这些工作模式。

图2为热泵系统100在制冷工作模式下的流动路径图，如图2所示，热泵系统100处于制冷工作模式时，主循环制冷剂回路101处于工作状态，主压缩机111开启，制冷剂在主循环制冷剂回路101循环。辅循环制冷剂回路102处于闲置状态，辅压缩机121关闭。

在主循环制冷剂回路101中，四通换向阀118的第一对流通通道连通，第二对流通通道断开，即第一流通口181和第二流通口182流体连通、第三流通口183和第四流通口184连通，同时，第一流通口181和第四流通口184断开，第二流通口182和第三流通口183断开。从而，主压缩机111排出的高压制冷剂气体先通过第四流通口184和第三流通口183进入第二主换热器116。第二主换热器116的第一流通口143分别与单向阀组140中的第三阀153和第四阀154连接，其中第三阀153的流通方向与制冷剂的流动方向相同，而第四阀154的流通方向与制冷剂的流动方向相反，因此，经第二主换热器116冷凝后的制冷剂的第三阀153进入第二辅换热器126的第一流体通道137，然后经过主节流装置114变为低压制冷剂。主节流装置114的出口端117与单向阀组140中的第一阀151和第四阀154连接，其中第一阀151和第四阀154的流通方向均与制冷剂的流动方向相同，但制冷剂仅能通过第一阀151，而不能通过第四阀154。这是由于第四阀154的出口端与第二主换热器116的第一流通口143连接，第四阀154的入口端与主节流装置114的出口端117连接，第二主换热器116位于主节流装置的上游，第二主换热器116的第一流通口143附近的压力高于主节流装置114的出口端117的压力，即第四阀154的出口端的压力高于入口端的压力，从而制冷剂不能进入第四阀154。则制冷剂经第一阀151进入第一主换热器112的第二流通口134。制冷剂在第一主换热器112中蒸发为低压制冷剂气体，最后从第一主换热器112流入主压缩机111的吸气端106，完成制冷剂的循环。也就是说，在制冷工作模式中，主循环制冷剂回路101中的制冷剂流体流动路径如下：主压缩机111→第二主换热器116→第二辅换热器126→主节流装置114→第一主换热器112→主压缩机111。在制冷工作模式中，第一主换热器112中的第一水通道141中的水与制冷剂换热后降低温度从而实现主循环制冷剂回路101的对外供冷功能。

辅循环制冷剂回路102处于闲置状态，辅压缩机121关闭，辅循环制冷剂回路102中仅有少量制冷剂，这些制冷剂不循环。

在制冷工作模式中，第二辅换热器126在主循环制冷剂回路101中充当过冷器，未参与辅循环制冷剂回路102的制冷剂循环。值得一提的是，虽然在此制冷工作模式下，第二辅换热器126在主循环制冷剂回路101中充当过冷器，但是由于辅循环制冷剂回路102中并没有循环的制冷剂，辅循环制冷剂回路102不能为第二辅换热器126提供冷量，第二辅换热器126只能依靠向外部空气自然散热为主循环制冷剂回路101提供少量的过冷能力。为了降低主循环制冷剂回路101中的制冷剂的流通阻力，也可以将该第二辅换热器126旁通掉。例如，在该第二辅换热器126的第一流体通道137的入口136和出口135之间设置一个具有阀的管路，从而可以在辅循环制冷剂回路102未运行时旁通该第二辅换热器126，从而降低主循环制冷剂回路101的制冷剂循环阻力。

图3为热泵系统100在制热工作模式下的流动路径图，如图3所示，热泵系统100处于制热工作模式时，主循环制冷剂回路101处于工作状态，主压缩机111开启，制冷剂在主循环制冷剂回路101循环。辅循环制冷剂回路102处于闲置状态，辅压缩机121关闭。

在主循环制冷剂回路101中，四通换向阀118的第一对流通通道断开，第二对流通通道连通，即第一流通口181和第二流通口182断开、第三流通口183和第四流通口184断开，同时，第一流通口181和第四流通口184流体连通，第二流通口182和第三流通口183流体连通。从主压缩机111的排气端105排出的高压制冷剂气体进入第一主换热器112冷凝，第一主换热器112的第二流通口134与单向阀组140的第一阀151的出口端和第二阀152的入口端连通，即第一阀151的流通方向与制冷剂的流动方向相反，第二阀152的流通方向与制冷剂的流动方向相同，制冷剂仅能流动通过第二阀152，而不能通过第一阀151。制冷剂经第二阀152进入第二辅换热器126的第一流体通道137，然后经过主节流装置114变为低压制冷剂。主节流装置114的出口端117与单向阀组140中的第一阀151入口端和第四阀154的入口端连接，也就是第一阀151和第四阀154的流通方向均与制冷剂的流动方向相同，但制冷剂仅能通过第四阀154，而不能通过第一阀151。这是由于第一阀151的出口端与第一主换热器112的第二流通口134连接，第一阀151的入口端与主节流装置114的出口端117连接，第一主换热器112位于主节流装置114的上游，第一主换热器112的第二流通口134附近压力高于主节流装置114的出口端117附近的压力，即第一阀151的出口端的压力高于入口端的压力，使得制冷剂不能进入第一阀151。制冷剂经第四阀154进入第二主换热器116的第一流通口143。制冷剂在第二主换热器116中蒸发为低压制冷剂气体，最后从第二主换热器116流入主压缩机111，完成制冷剂的循环。也就是说，在制热工作模式中，主循环制冷剂回路101中的制冷剂流体流动路径如下：主压缩机111→第一主换热器112→第二辅换热器126→主节流装置114→第二主换热器116→主压缩机111。在制热工作模式中，第一主换热器112中的第一水通道141中的水与制冷剂换热后升高温度从而实现主循环制冷剂回路101的对外供热功能。

辅循环制冷剂回路102处于闲置状态，辅压缩机121关闭，辅循环制冷剂回路102中没有或仅有少量制冷剂，这些少量制冷剂不进行循环。

在制热工作模式中，第二辅换热器126在主循环制冷剂回路101中充当过冷器，未参与辅循环制冷剂回路102的制冷剂循环。值得一提的是，虽然在此制热工作模式下，第二辅换热器126在主循环制冷剂回路101中充当过冷器，但是由于辅循环制冷剂回路102中并没有循环的制冷剂，辅循环制冷剂回路102不能为第二辅换热器126提供冷量，第二辅换热器126只能依靠向外部空气自然散热为主循环制冷剂回路101提供少量的过冷能力。为了降低主循环制冷剂回路101中的制冷剂的流通阻力，也可以将该第二辅换热器126旁通掉。例如，在该第二辅换热器126的第一流体通道137的入口136和出口135之间设置一个带阀的管路，从而可以在辅循环制冷剂回路102未运行时旁通该第二辅换热器126，从而降低主循环制冷剂回路101的制冷剂循环阻力。

图4为热泵系统100在辅助制热工作模式下的流动路径图，如图4所示，热泵系统100在制热工作模式时，主循环制冷剂回路101处于工作状态，主压缩机111开启，制冷剂在主循环制冷剂回路101循环。辅循环制冷剂回路102也处于工作状态，辅压缩机121开启，制冷剂在辅循环制冷剂回路102循环。

图4所示的在辅助制热工作模式中，主循环制冷剂回路101与图3所示的主循环制冷剂回路101的制热工作模式相同，主循环制冷剂回路101中的制冷剂流体流动路径如下：主压缩机111→第一主换热器112→第二辅换热器126→主节流装置114→第二主换热器116→主压缩机111。在辅助制热工作模式中，第一主换热器112中的第一水通道141中的水与制冷剂换热后升高温度从而实现主循环制冷剂回路101的对外供热功能。

辅循环制冷剂回路102处于工作状态，制冷剂从辅压缩机121的排气端165进入第一辅换热器122进行冷凝，冷凝后的制冷剂通过进入辅节流装置124变为低压制冷剂，低压制冷剂进入第二辅换热器126的第二流体通道138，从而与第二辅换热器126的第一流体通道137中的流体换热蒸发后，进入辅压缩机121的吸气端166，完成制冷剂的循环。即在辅助制热工作模式下，辅循环制冷剂回路102中的制冷剂流体流动路径如下：辅压缩机121→第一辅换热器122→辅节流装置124→第二辅换热器126→辅压缩机121。在辅助制热工作模式中，第一辅换热器122中的第二水通道142中的水与制冷剂换热后升高温度从而实现辅循环制冷剂回路102的对外供热功能。对于热泵系统100来说，对外供热由第一主换热器112和第一辅换热器122共同完成。

在辅助制热工作模式下，第二辅换热器126在主循环制冷剂回路101中充当过冷器，在辅循环制冷剂回路102中充当蒸发器。第二辅换热器126的第一流体通道137中的制冷剂为主循环制冷剂回路101中的高温高压的制冷剂；第二辅换热器126的第二流体通道138中的制冷剂为辅循环制冷剂回路102中的低温低压的制冷剂，两者之间能够进行热量交换，使主循环制冷剂回路101中的热量能够向辅循环制冷剂回路102传递热量，从而在辅循环制冷剂回路102中，第二辅换热器126的蒸发温度受环境影响较小或不受环境温度影响，换热效率较高。

在辅助制热工作模式下，主压缩机111的排气量被配置为大于辅压缩机121的排气量。在本申请的一些实施例中，辅助制热工作模式下，主压缩机111的排气量与辅压缩机121的排气量的比值范围为(2～4):1。在本请的一个实施例中，主压缩机111的排气量与辅压缩机121的排气量的比值3:1。

在辅助制热工作模式下，第一主换热器112第一水通道141和第一辅换热器122的第二水通道142连通，水与第一主换热器112热量交换升温后继续进入第一辅换热器122进行热量交换。在环境温度较低的情况下，水经第一主换热器112换热后温度仍然较低，不能满足制热需求，再次经过第一辅换热器122换热能够进一步提高温度，能够满足制热量需求，实现辅助制热功能，同时能节约水用量。

图5是图1A中的热泵系统100的框图，示出了冷媒管理系统以及控制装置。在热泵系统100运行制冷工作模式时，环境温度较高，蒸发器能够蒸发的制冷剂量较大，制冷工况循环的制冷剂量较大；而在热泵系统运行制热工作模式时，环境温度较低，蒸发器能够蒸发的制冷剂量较小，制热工况循环的制冷剂量较小。也就是说，在同一个制冷剂循环回路中，制冷工况所需的制冷剂用量大于制热工况所需的制冷剂的用量。在对能够制冷和制热的热泵系统进行设计时，通常按照制冷工况的参数设计制冷剂的用量，在运行制热工况时，一部分制冷剂将不参与循环。本申请中采用冷媒管理系统103管理不同工况下主循环制冷剂回路101中的制冷剂的量。热泵系统100与控制装置550可通信地连接，热泵系统100中的冷媒管理系统103、主压缩机111、辅压缩机121和四通换向阀118由控制装置550控制。

如图5所示，冷媒管理系统103包括冷媒储存装置531，以及连接在冷媒储存装置531与主循环制冷剂回路101的低压侧之间的主引液管路511；连接在冷媒储存装置531与主循环制冷剂回路101的高压侧之间的主排液管路512；连接在冷媒储存装置531与辅循环制冷剂回路102的低压侧之间的辅引液管路513；以及连接在冷媒储存装置531与辅循环制冷剂回路102的高压侧之间的辅排液管路514。在本申请的一个实施例中，主引液管路511与主节流装置114的出口端连接，主排液管路512与第二辅换热器126的第一流体通道137的入口端连接，辅引液管路513与辅节流装置124的出口端连接，辅排液管路514与辅节流装置124的入口端连接。

主引液管路511上设有主引液电磁阀521；主排液管路512上设有主排液电磁阀522、辅引液管路513上设有辅引液电磁阀523，辅排液管路514上设有辅排液电磁阀524，主引液电磁阀521、主排液电磁阀522、辅引液电磁阀523辅排液电磁阀524分别与控制装置550连接，从而接收来自控制装置550的控制信号，用于分别控制各管路的连通与断开。

热泵系统启动制冷工作模式时，控制装置550发出信号使得主压缩机111开启，主引液电磁阀521开启，主排液电磁阀522关闭，冷媒储存装置531与主循环制冷剂回路101连通。冷媒储存装置531中的压力大于主节流装置114的出口端117的压力，从而冷媒储存装置531中的制冷剂进入主循环制冷剂回路101中，当主循环制冷剂回路101中的制冷剂能够满足设定工况需求时，主引液电磁阀521关闭，冷媒储存装置531与主循环制冷剂回路101断开。主循环制冷剂回路101中的制冷剂沿制冷工况方向循环。此时，冷媒储存装置531中没有或仅存有少量制冷剂，冷媒储存装置531中的压力降低。

当热泵系统从制冷工作模式关闭从而停机时，主排液电磁阀522开启，主引液电磁阀521关闭，主循环制冷剂回路101中与主排液管路512连接的第二辅换热器126的第一流体通道137的入口136的压力高于冷媒储存装置531中的压力，从而制冷剂自主排液管路进入冷媒储存装置531中。接着关闭主压缩机111以及主排液电磁阀522，则热泵系统100中的大部分的制冷剂中保存在冷媒储存装置531中。

在制冷工作模式运行过程中，随着实际工况的变化，主循环制冷剂回路101中的制冷剂也可能存在过少或过多的情况，控制装置550能够通过控制主引液电磁阀521和主排液电磁阀522调整在主循环制冷剂回路101回路中参与循环的制冷剂的量。

类似的，热泵系统启动制热工作模式时，控制装置发出信号使得主压缩机111开启，主引液电磁阀521开启，主排液电磁阀522关闭，冷媒储存装置531与主循环制冷剂回路101连通。冷媒储存装置531中的压力大于主节流装置114的出口端117的压力，从而冷媒储存装置531中的制冷剂自主引液管路511进入主循环制冷剂回路101中，当主循环制冷剂回路101中的制冷剂能够满足设定工况需求时，主引液电磁阀521关闭，冷媒储存装置531与主循环制冷剂回路101断开。主循环制冷剂回路101中的制冷剂沿制热工况方向循环。由于制热工况所需的制冷剂少于制冷工况所需的制冷剂，在冷媒储存装置531向主循环制冷剂回路101提供足够的制冷剂之后，冷媒储存装置531中存有一定量制冷剂。

当热泵系统从制热工作模式关闭时，主排液电磁阀522开启，主引液电磁阀521关闭，主循环制冷剂回路101中与主排液管路512连接的第二辅换热器126的第一流体通道137的入口136的压力高于冷媒储存装置531中的压力，从而制冷剂自主排液管路512进入冷媒储存装置531中。接着关闭主压缩机111以及主排液电磁阀522，则主循环制冷剂回路101中的制冷剂中的大部分保存在冷媒储存装置531中。

类似的，在制热工作模式运行过程中，随着实际工况的变化，主循环制冷剂回路101中的制冷剂也可能存在过少或过多的情况，控制装置550能够通过控制主引液电磁阀521和主排液电磁阀522调整在主循环制冷剂回路101回路中参与循环的制冷剂的量。

当环境温度过低，主循环制冷剂回路101的制热量不能满足需求，需要开启辅助制热工作模式，在辅助制热工作模式下，首先开启主循环制冷剂回路101，再开启辅循环制冷剂回路102。控制装置发出信号使得主压缩机111开启，主引液电磁阀521开启，主排液电磁阀522关闭，冷媒储存装置531与主循环制冷剂回路101连通。冷媒储存装置531中的压力大于主节流装置114的出口端117的压力，从而冷媒储存装置531中的制冷剂自主引液管路511进入主循环制冷剂回路101中，当主循环制冷剂回路101中的制冷剂能够满足设定工况需求时，主引液电磁阀521关闭，冷媒储存装置531与主循环制冷剂回路101断开。在主压缩机111开启的同时，控制装置发出信号使得辅压缩机121开启，辅引液电磁阀523开启，辅排液电磁阀524关闭，冷媒储存装置531与辅循环制冷剂回路102连通。冷媒储存装置531中的压力大于辅节流装置124的出口端的压力，从而冷媒储存装置531中的制冷剂自辅引液管路513进入辅循环制冷剂回路102中，当辅循环制冷剂回路102中的制冷剂能够满足设定工况需求时，辅引液电磁阀523关闭，冷媒储存装置531与辅循环制冷剂回路102断开。在辅助制热工作模式下，冷媒储存装置531中的制冷剂可供主循环制冷剂回路101以及辅循环制冷剂回路102使用。

当热泵系统从辅助制热工作模式关闭时，首先关闭辅循环制冷剂回路102，再关闭主循环制冷剂回路101。当关闭辅循环制冷剂回路102时，辅排液电磁阀524开启，辅引液电磁阀523关闭，辅循环制冷剂回路102中辅节流装置124的入口端的压力高于冷媒储存装置531中的压力，从而制冷剂自辅排液管路进入冷媒储存装置531中。接着关闭辅压缩机121以及辅排液电磁阀524，则辅循环制冷剂回路102中的制冷剂中的大部分也保存在冷媒储存装置531中。随后，当关闭主循环制冷剂回路101时，主排液电磁阀522开启，主引液电磁阀521关闭，主循环制冷剂回路101中与主排液管路512连接的第二辅换热器126的第一流体通道137的入口端的压力高于冷媒储存装置531中的压力，从而制冷剂自主排液管路进入冷媒储存装置531中。接着关闭主压缩机111以及主排液电磁阀522，主循环制冷剂回路101制冷剂中的大部分保存在冷媒储存装置531中，从而热泵系统100中的大部分制冷剂均保存在冷媒储存装置531中。

类似的，在辅助制热工作模式运行过程中，随着实际工况的变化，主循环制冷剂回路101和辅循环制冷剂回路102中的制冷剂也可能存在过少或过多的情况，控制装置550能够通过控制主引液电磁阀521、主排液电磁阀522、辅引液电磁阀523和辅排液电磁阀524调整在主循环制冷剂回路101回路中参与循环的制冷剂的量。

主引液管路511上设有引液单向阀551，辅引液管路513上分别设有引液单向阀553，引液单向阀551和引液单向阀553被配置为使得制冷剂仅能沿排出所述冷媒储存装置531的方向流动，在引液时防止制冷剂倒流。主排液管路512上设有排液单向阀552，辅排液管路514上设有排液单向阀554，排液单向阀552和排液单向阀554被配置为使得制冷剂仅能沿排向所述冷媒储存装置531的方向流动，在排液时防止制冷剂倒流。

在热泵系统关闭时，大部分制冷剂储存在冷媒储存装置531中，主循环制冷剂回路101和辅循环制冷剂回路102中的存在少量的制冷剂，防止因环境温度变化引起水侧换热器中制冷剂与水管路换热而引起水冷冻结冰。并且能够减少因管路复杂而引起的制冷剂的微量损失。

图6是热泵系统100的控制装置550示意性的结构框图。如图6所示，热泵系统还包括控制装置550。控制装置550包括总线686、处理器684、输入接口688、输出接口692以及具有控制程序687的存储器698。控制装置550中各个部件，包括处理器684、输入接口688、输出接口692以及存储器698与总线686通信相连，使得处理器684能够控制输入接口688、输出接口692以及存储器698的运行。具体地说，存储器698用于存储程序、指令和数据，而处理器684从存储器698读取程序、指令和数据，并且能向存储器698写入数据。通过执行从存储器698读取的程序和指令，处理器684控制输入接口688、输出接口692的运行。

如图6所示，输出接口692通过各自的连接分别与主压缩机111、辅压缩机121、四通换向阀118、主节流装置114、主引液电磁阀521、主排液电磁阀522、辅引液电磁阀523辅排液电磁阀524通信连接。通过执行存储器698中的程序和指令，处理器684控制热泵系统100的运行。更具体地说，控制装置550可以通过输入接口688接收信号689，从而进行相应的控制，例如接收控制热泵系统100的运行请求信号(如通过控制面板发送请求)或系统装态信号(例如制冷剂回路中实际制冷剂量与制冷剂需求是否匹配)，并通过输出接口692向各被控制部件发出控制信号，从而使得热泵系统100能够以多种工作模式运行。

在本申请中，主循环制冷剂回路101和辅循环制冷剂回路102共用一套冷媒管理系统，从而在辅助制热工作模式下，冷媒管理系统能够将主循环制冷剂回路101中闲置的制冷剂分配到辅循环制冷剂回路102中，节约热泵系统中制冷剂的用量。在辅助制热工作模式下，第二辅助换热器中的两个流体通道能够换热，能够提高热泵系统的换热效率。第一主换热器和第二主换热器共用一个水通道，能够快速提高水温度。

尽管本文中仅对本实用新型的一些特征进行了图示和描述，但是对本领域技术人员来说可以进行多种改进和变化。因此应该理解，所附的权利要求旨在覆盖所有落入本实用新型实质精神范围内的上述改进和变化。

Claims (10)

1.一种热泵系统，其特征在于包括：

主循环制冷剂回路(101)，所述主循环制冷剂回路(101)具有：主压缩机(111)、第一主换热器(112)、主节流装置(114)和第二主换热器(116)，所述主压缩机(111)被配置为使得主循环制冷剂回路(101)中的制冷剂能够沿主循环制冷工况流向循环或沿与所述主循环制冷工况流向相反的主循环制热工况流向循环；

辅循环制冷剂回路(102)，所述辅循环制冷剂回路(102)包括辅压缩机(121)、第一辅换热器(122)、辅节流装置(124)和第二辅换热器(126)，所述辅压缩机(121)被配置为使得辅循环制冷剂回路(102)中的制冷剂能够沿辅循环制热工况流向循环；

冷媒管理系统(103)，所述冷媒管理系统(103)分别与所述主循环制冷剂回路(101)和所述辅循环制冷剂回路(102)可控地连通或断开，所述冷媒管理系统(103)被配置为能够将用于所述主循环制冷剂回路(101)的制冷剂分配至所述辅循环制冷剂回路(102)。

2.如权利要求1所述的热泵系统，其特征在于：

所述热泵系统具有制冷工作模式、制热工作模式以及辅助制热工作模式；

所述主循环制冷剂回路(101)中的制冷剂被配置为在制冷工作模式时沿主循环制冷工况流向循环，在制热工作模式和辅助制热工作模式时沿主循环制热工况流向循环；

所述辅循环制冷剂回路(102)中的制冷剂被配置为在辅助制热工作模式时沿辅循环制热工况流向循环；

所述辅压缩机(121)被配置为在制冷工作模式和制热工作模式时关闭。

3.如权利要求2所述的热泵系统，其特征在于：

所述冷媒管理系统(103)被配置为在所述辅助制热工作模式开启后，能够将部分用于所述主循环制冷剂回路(101)中的制冷剂引入所述辅循环制冷剂回路(102)。

4.如权利要求3所述的热泵系统，其特征在于：

所述冷媒管理系统(103)包括冷媒储存装置(531)，所述冷媒储存装置(531)被配置为能够收集从所述主循环制冷剂回路(101)引出的制冷剂并能够将收集的制冷剂引入所述辅循环制冷剂回路(102)。

5.如权利要求4所述的热泵系统，其特征在于：

所述冷媒管理系统(103)还包括：

连接在冷媒储存装置(531)与主循环制冷剂回路(101)的低压侧之间的主引液管路(511)；

连接在冷媒储存装置(531)与主循环制冷剂回路(101)的高压侧之间的主排液管路(512)；

连接在冷媒储存装置(531)与辅循环制冷剂回路(102)的低压侧之间的辅引液管路(513)；以及

连接在冷媒储存装置(531)与辅循环制冷剂回路(102)的高压侧之间的辅排液管路(514)。

6.如权利要求1所述的热泵系统，其特征在于：

所述第二辅换热器(126)具有第一流体通道(137)和第二流体通道(138)，其中第一流体通道(137)连接在所述主循环制冷剂回路(101)中，第二流体通道(138)连接在所述辅循环制冷剂回路(102)中，其中第一流体通道(137)和第二流体通道(138)中的制冷剂能够进行热交换。

7.如权利要求1所述的热泵系统，其特征在于：

所述第一主换热器(112)和第一辅换热器(122)均为水侧换热器，所述第一主换热器(112)具有第一水通道(141)，所述第一辅换热器(122)具有第二水通道(142)，所述第一水通道(141)和第二水通道(142)连通，以使得水能够第一水通道(141)流向第二水通道(142)。

8.如权利要求5所述的热泵系统，其特征在于：

所述主引液管路(511)、主排液管路(512)、辅引液管路(513)和辅排液管路(514)上分别设有相应的电磁阀，用于分别控制管路的连通断开；

所述主引液管路(511)和辅引液管路(513)上分别设有引液单向阀，所述引液单向阀被配置为使得制冷剂仅能沿从冷媒储存装置(531)排出的方向流动，所述主排液管路(512)和辅排液管路(514)上分别设有排液单向阀，所述排液单向阀被配置为使得制冷剂仅能沿排向所述冷媒储存装置(531)的方向流动。

9.如权利要求8所述的热泵系统，其特征在于还包括：

控制装置(550)，所述控制装置(550)分别与所述主引液管路(511)、所述主排液管路(512)、辅引液管路(513)和辅排液管路(514)上各自相应的电磁阀连接，能够控制各个电磁阀的连接和断开；并且所述控制装置(550)与所述主压缩机(111)和辅压缩机(121)连接，所述控制装置(550)能够控制所述主压缩机(111)和所述辅压缩机(121)的开启和关闭。

10.如权利要求1所述的热泵系统，其特征在于：

所述主压缩机(111)的排气量与所述辅压缩机(121)的排气量的比值范围为(2～4):1。

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