热泵系统的制作方法

本发明涉及换热技术领域，尤其是涉及一种热泵系统。

背景技术：

相关技术中的商用风冷空调机组通常由多个模块组合而成，每个模块通常包括并联的至少两片换热器，而且为了增加换热面积，每个换热器布置成双排。

当热泵系统在制冷模式和制热模式之间切换时，制冷剂在双排换热器内的流向也发生变化，由于空气流向不变，因此，换热器在制冷模式和制热模式中的换热效果不同，无法同时实现最优化，影响了热泵系统的性能。

技术实现要素：

本发明是基于本申请的发明人对以下事实和问题的发现作出的：

相关技术中，热泵系统的每个模块的换热器通常布置成彼此串联的双排(即，第一换热器和第二换热器)。例如，假定当热泵系统在制冷模式下运行时，制冷剂先进入第一换热器，然后从第二换热器流出；当热泵系统在制热模式下运行时，制冷剂先进入第二换热器，然后从第一换热器流出。

无论在制冷模式下还是制热模式下，空气都是先与第二换热器内的制冷剂进行热交换，然后与第一换热器内的制冷剂进行热交换。由于空气的流动方向通常不变，因此，制冷模式下空气与第一换热器和第二换热器内的制冷剂的热交换顺序与制热模式下空气与第一换热器和第二换热器内制冷剂的热交换顺序不同，换言之，在制冷模式下，空气的流动方向与制冷剂的流动方向相反(即，空气与制冷剂逆流换热)，在制热模式下，空气的流动方向与制冷剂的流动方向相同(即，空气与制冷剂顺流换热)。

本申请的发明人通过大量的研究发现，空气的流动方向与制冷剂的流动方向相反时的换热效果要好于空气的流动方向与制冷剂的流动方向相同时的换热效果，因此，相关技术中的热泵系统无法实现制冷模式和制热模式下的换热效果同时最佳，存在改进的需要。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种热泵系统，该热泵系统增强了换热器的换热能力，提高了换热效率，能够实现在制 冷模式和制热模式下的换热效果同时最佳，从而提高了热泵系统的性能。

根据本发明实施例的热泵系统，包括依次相连以构成制冷剂主回路的压缩机、四通阀、室外换热器、节流机构和室内换热器，其中所述室外换热器包括至少一个双排换热器，所述双排换热器包括彼此串联的第一换热器和第二换热器，所述第一换热器与所述第二换热器之间的夹角α大于或等于0度且小于180度；所述热泵系统具有制冷模式和制热模式且还包括切换单元，所述切换单元连接在所述制冷剂主回路上用于切换制冷剂的流向，以使所述制冷剂在所述制冷模式和所述制热模式下均从所述第一换热器和所述第二换热器中的一个流入所述室外换热器且从所述第一换热器和所述第二换热器中的另一个流出所述室外换热器。

根据本发明实施例的热泵系统，利用切换单元控制制冷剂在室外换热器内的流向，使得在制冷模式和制热模式下室外换热器内的制冷剂与空气均逆流换热，从而提高室外换热器的换热效率，保证热泵系统在制冷模式和制热模式下的换热效果均达到最优，进而提高了热泵系统的换热能力和换热效率。

根据本发明的一些实施例，所述双排换热器通过折弯单个换热器形成或通过将两个换热器串联形成。

根据本发明的一些实施例，所述双排换热器为两个或两个以上，且所述两个或两个以上的双排换热器彼此并联。

根据本发明的一个实施例，所述室内换热器和所述室外换热器均为平行流微通道换热器。

根据本发明的一个实施例，所述第一换热器和所述第二换热器彼此平行且间隔开。

根据本发明的一些实施例，所述切换单元包括第一通断阀、第二通断阀、第三通断阀和第四通断阀。

进一步地，所述第一通断阀连接在所述第一换热器与所述四通阀之间，所述第二通断阀连接在所述第二换热器与所述节流机构之间，所述第三通断阀设在第一制冷剂支路上，所述第一制冷剂支路的第一端连接在所述第一通断阀与所述第一换热器之间，所述第一制冷剂支路的第二端连接在所述第二通断阀与所述节流机构之间，所述第四通断阀设在第二制冷剂支路上，所述第二制冷剂支路的第一端连接在所述第一通断阀与所述四通阀之间，所述第二制冷剂支路的第二端连接在所述第二通断阀与所述第二换热器之间。

可选地，所述第一通断阀、第二通断阀、第三通断阀和第四通断阀均为电磁阀。

可选地，所述第一通断阀和所述第二通断阀在所述制冷模式下导通，所述第三通断阀和所述第四通断阀在所述制冷模式下断开。

可选地，所述第一通断阀和所述第二通断阀在所述制热模式下断开，所述第三通断阀和所述第四通断阀在所述制热模式下导通。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是相关技术中的热泵系统的双排换热器在制冷模式下其制冷剂与空气逆流换热的原理示意图；

图2是相关技术中的热泵系统的双排换热器在制热模式下其制冷剂与空气顺流换热的原理示意图；

图3是根据本发明实施例的热泵系统在制冷模式下的原理图；

图4是根据本发明实施例的热泵系统在制热模式下的原理图；

图5是根据本发明实施例的热泵系统的双排换热器的示意图。

附图标记：

相关技术：换热器31＇，第一换热器311＇，第一端口31a＇，第一换热器312＇，第二端口31b＇，

本发明：热泵系统100，

压缩机1，

四通阀2，第一接口21，第二接口22，第三接口23，第四接口24，

室外换热器3，双排换热器31，第一换热器311，第一端口31a，第二换热器312，第二端口31b，

节流机构4，室内换热器5，

第一通断阀61，第二通断阀62，第三通断阀63，第四通断阀64，

第一制冷剂支路71，第一制冷剂支路71的第一端711，第一制冷剂支路71的第二端712，第二制冷剂支路72，第二制冷剂支路72的第一端721，第二制冷剂支路72的第二端722，

空气流向定向组件8。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参 考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明是基于本申请的发明人对以下事实和问题的发现作出的：

如图1-图2所示，相关技术中，热泵系统的每个模块的换热器31＇通常布置成彼此串联的双排(即，第一换热器311＇和第二换热器312＇)。例如，如图1所示，假定当热泵系统在制冷模式下运行时，制冷剂先从第一端口31a＇进入第一换热器311＇，然后从第二端口31b＇流出第二换热器312＇；如图2所示，当热泵系统在制热模式下运行时，制冷剂的流向发生改变，制冷剂先从第二端口31b＇进入第二换热器312＇，然后从第一端口31a＇流出第一换热器311＇。图中箭头a用于示意空气的流向，箭头b用于示意第一换热器311＇内的制冷剂的流向，箭头c用于示意第二换热器312＇内的制冷剂的流向。

无论在制冷模式下还是在制热模式下，空气都是先与第二换热器312＇内的制冷剂进行热交换，然后与第一换热器311＇内的制冷剂进行热交换。由于空气的流动方向通常不变，因此，在制冷模式下，空气的流动方向与制冷剂的流动方向相反(即，图1示出了空气与制冷剂逆流换热)，在制热模式下，空气的流动方向与制冷剂的流动方向相同(即，图2示出了空气与制冷剂顺流换热)。

本申请的发明人通过大量的研究发现，空气的流动方向与制冷剂的流动方向相反时的换热效果要好于空气的流动方向与制冷剂的流动方向相同时的换热效果，因此，相关技术中的热泵系统无法实现制冷模式和制热模式下的换热效果同时最佳，存在改进的需要。

为此，本发明提出一种换热效率高、性能好的热泵系统100。

下面参考图3-图5描述根据本发明实施例的热泵系统100，该热泵系统100能够实现在制冷模式和制热模式下的换热效果同时最优。

如图3-图5所示，根据本发明实施例的热泵系统100，包括依次相连以构成制冷剂主回路的压缩机1、四通阀2、室外换热器3、节流机构4和室内换热器5。

本领域的技术人员可以理解，压缩机1可以具有吸气口和排气口，制冷剂从吸气口进入压缩机1内并从排气口排出压缩机1。四通阀2可以具有第一至第四接口24，第一接口21与排气口连通，第二接口22与室外换热器3连通，第三接口23与吸气口连通，第四接口24与室内换热器5连通。

具体而言，室外换热器3包括至少一个双排换热器31，双排换热器31包括彼此串联的第一换热器311和第二换热器312，第一换热器311与第二换热器312之间的夹角α大于或等于0度且小于180度。例如，如图3-图4所示，室外换热器3包括两个双排换热器31，每个双排换热器31包括彼此串联的第一换热器311和第二换热器312，第一换热器311平行于第二换热器312设置，即α等于0度，其中左侧双排换热器31与右侧双排换热器31 并联，制冷剂同时从两个第一换热器311流入室外换热器3，且从两个第二换热器312流出室外换热器3。

可以理解，如图5所示，第一换热器311还可以不平行于第二换热器312设置，即α还可以大于0度且小于180度。还可以理解，制冷剂还可以同时从两个第二换热器312流入室外换热器3，然后从两个第一换热器311流出室外换热器3。

热泵系统100具有制冷模式和制热模式，制冷模式和制热模式通过四通阀2切换。热泵系统100还包括切换单元。切换单元连接在制冷剂主回路上用于切换制冷剂的流向，以使制冷剂在制冷模式和制热模式下均从第一换热器311和第二换热器312中的一个流入室外换热器3，且从第一换热器311和第二换热器312中的另一个流出室外换热器3。例如，制冷剂在制冷模式和制热模式下均从第一换热器311流入室外换热器3，且从第二换热器312流出室外换热器3。如此，热泵系统100在制冷模式和制热模式下均能够实现空气与制冷剂逆流换热。

具体地，如图3所示，当热泵系统100在制冷模式下运行时，四通阀2的第一接口21与第二接口22连通且第三接口23与第四接口24连通，即四通阀2控制制冷剂从压缩机1流向室外换热器3，切换单元控制制冷剂分别从两个第一换热器311流入室外换热器3，并从两个第二换热器312流出室外换热器3，然后，制冷剂依次流过节流机构4和室内换热器5，最后四通阀2控制从室内换热器5流出的制冷剂再流入压缩机1，即制冷剂的流动回路为压缩机1→四通阀2→第一换热器311→第二换热器312→节流机构4→室内换热器5→四通阀2→压缩机1，如此循环往复。图中箭头d用于示意制冷剂的流动路径，箭头e用于示意空气的流向，室外换热器3内的制冷剂的流向与空气的流向相反。

如图4所示，当热泵系统100在制热模式下运行时，四通阀2的第一接口21与第四接口24连通且第二接口22与第三接口23连通，即四通阀2控制制冷剂从压缩机1依次流入室内换热器5和节流机构4，然后，切换单元控制制冷剂分别从两个第一换热器311流入室外换热器3，并从两个第二换热器312流出室外换热器3，最后，四通阀2控制制冷剂流入压缩机1，即制冷剂的流动回路为压缩机1→四通阀2→室内换热器5→节流机构4→第一换热器311→第二换热器312→四通阀2→压缩机1，如此循环往复。图中箭头d用于示意制冷剂的流动路径，箭头e用于示意空气的流向，室外换热器3内的制冷剂的流向与空气的流向相反。

综上所述，无论在制冷模式下还是在制热模式下，制冷剂都是先从第一换热器311流入室外换热器3且从第二换热器312流出室外换热器3，并且由于空气的流动方向不变(始终与制冷剂的流向相反)，因此，在制冷模式和制热模式下，空气与制冷剂均逆流换热。

根据本发明实施例的热泵系统100，利用切换单元控制制冷剂的流向，使制冷剂在制冷模式和制热模式下均能够从第一换热器311流入室外换热器3，且从第二换热器312流出室外换热器3，由此，在制冷模式和制热模式下室外换热器3内的制冷剂与空气均逆流换热，从而提高了室外换热器3的换热效率，保证热泵系统100在制冷模式和制热模式下的换热效果均达到最优，进而提高了热泵系统100的性能。

此外，在结霜工况下运行时，双排换热器31中第一换热器311结霜严重，根据本发明实施例的热泵系统100可以保证在除霜模式时，热量优先进入第一换热器311，加速霜层融解，减少化霜时间。例如，在制热模式下，气液两相态制冷剂从第一换热器311进入室外换热器3，在进入除霜模式后，高温制冷剂先从第一换热器311进入室外换热器3，那么第一换热器311的霜层会最先受热融解，缩短结霜时间。

优选地，室内换热器5和室外换热器3可以均为平行流微通道换热器，如此热泵系统100的结构更加紧凑，换热性能更好。

如图3-图5所示，根据本发明的一些实施例，双排换热器31可以通过将两个换热器串联形成，或者，双排换热器31还可以通过折弯单个换热器形成，如此方便双排换热器31的生产加工且结构强度高。

根据本发明的一些实施例，双排换热器31可以为两个或两个以上，且两个或两个以上的双排换热器31彼此并联，这样能够进一步增强室外换热器3的换热效果，从而进一步提高室外换热器3的换热效率。例如，如图3-图4所示，双排换热器31为两个，每个双排换热器31的第一换热器311与第二换热器312串联，且双排换热器31彼此并联。其中，每个双排换热器31具有第一端口31a和第二端口31b，第一端口31a形成在第一换热器311上且第二端口31b形成在第二换热器312上，两个双排换热器31的第一端口31a和第二端口31b分别对应相连，如此两个双排换热器31并联在一起，制冷剂同时从两个第一端口31a分别流入两个第一换热器311，然后从两个第二端口31b分别流出两个第二换热器312。

在如图3-图4所示的实施例中，第一换热器311和第二换热器312可以彼此平行且间隔开，这样有利于增大室外换热器3的散热面积。

如图3-图4所示，根据本发明的一些实施例，切换单元可以包括第一通断阀61、第二通断阀62、第三通断阀63和第四通断阀64。

进一步地，如图3-图4所示，第一通断阀61连接在第一换热器311的第一端口31a与四通阀2的第二接口22之间，第二通断阀62连接在第二换热器312的第二端口31b与节流机构4之间，第三通断阀63设在第一制冷剂支路71上，第一制冷剂支路71的第一端711连接在第一通断阀61与第一换热器311的的第一端口31a之间，第一制冷剂支路71 的第二端712连接在第二通断阀62与节流机构4之间，第四通断阀64设在第二制冷剂支路72上，第二制冷剂支路72的第一端721连接在第一通断阀61与四通阀2的第二接口22之间，第二制冷剂支路72的第二端722连接在第二通断阀62与第二换热器312的第二端口31b之间。

例如，第一通断阀61连接在第一端口31a与第二接口22之间，第二通断阀62连接在第二端口31b与节流机构4之间，第三通断阀63设在第一制冷剂支路71上，第四通断阀64设在第二制冷剂支路72上。其中第一制冷剂支路71的第一端711连接在第一通断阀61与第一端口31a之间，第一制冷剂支路71的第二端712连接在第二通断阀62与节流机构4之间，第二制冷剂支路72的第一端721连接在第一通断阀61与第二接口22之间，第二制冷剂支路72的第二端722连接在第二通断阀62与第二端口31b之间。

具体地，如图3所示，在制冷模式下，第一通断阀61和第二通断阀62导通，第三通断阀63和第四通断阀64断开。即四通阀2和第一换热器311之间的回路、第二换热器312和节流机构4之间的回路导通，且第一制冷剂支路71和第二制冷剂支路72断开，这样，来自压缩机1的制冷剂依次流过四通阀2和第一通断阀61，然后从第一换热器311流入室外换热器3并从第二换热器312流出室外换热器3。

如图4所示，在制热模式下，第一通断阀61和第二通断阀62断开，第三通断阀63和第四通断阀64导通。即第一制冷剂支路71和第二制冷剂支路72导通，且第一制冷剂支路71的第一端711与第二制冷剂支路72的第一端721之间的回路、第一制冷剂支路71的第二端712与第二制冷剂支路72的第二端722之间的回路断开，这样，来自压缩机1的制冷剂先依次流过四通阀2、室内换热器5和节流机构4，再由第一制冷剂支路71流向第一换热器311，然后从第一换热器311流入室外换热器3并从第二换热器312流出室外换热器3。

优选地，第一通断阀61、第二通断阀62、第三通断阀63和第四通断阀64可以均为电磁阀，如此方便切换单元在制冷模式和制热模式之间切换，且电控准确迅速、安全性高。

下面参考附图详细描述根据本发明的一个具体实施例的热泵系统100，值得理解的是，下述描述只是示例性说明，而不能理解为对本发明的限制。

如图3-图5所示，根据本发明实施例的热泵系统100，包括依次相连以构成制冷剂主回路的压缩机1、四通阀2、室外换热器3、节流机构4和室内换热器5。

压缩机1具有吸气口和排气口，制冷剂从吸气口进入压缩机1内并从排气口排出压缩机1。四通阀2具有第一至第四接口24，第一接口21与排气口连通，第二接口22与室外换热器3连通，第三接口23与吸气口连通，第四接口24与室内换热器5连通。室内换热器5和室外换热器3均为平行流微通道换热器，室外换热器3上设有空气流向定向组件8 (例如风扇)，以保证空气的流向如图中箭头e所示。

具体地，室外换热器3包括两个并联的双排换热器31，每个双排换热器31通过折弯单个换热器形成且包括彼此串联的第一换热器311和第二换热器312，第一换热器311与第二换热器312之间的夹角α等于0度，即第一换热器311和第二换热器312彼此平行且间隔开。其中，每个双排换热器31具有第一端口31a和第二端口31b，第一端口31a形成在第一换热器311上且第二端口31b形成在第二换热器312上，左侧双排换热器31的第一端口31a和右侧双排换热器31的第一端口31a连通，且左侧双排换热器31的第二端口31b和右侧双排换热器31的第二端口31b连通，如此两个双排换热器31并联在一起。

热泵系统100具有制冷模式和制热模式，且热泵系统100还包括切换单元，切换单元连接在制冷剂主回路上用于切换制冷剂的流向，以使制冷剂在制冷模式和制热模式下均从第一换热器311流入室外换热器3，且从第二换热器312流出室外换热器3。具体地，切换单元包括第一通断阀61、第二通断阀62、第三通断阀63和第四通断阀64，第一通断阀61、第二通断阀62、第三通断阀63和第四通断阀64均为电磁阀。第一通断阀61连接在第一端口31a与第二接口22之间，第二通断阀62连接在第二端口31b与节流机构4之间，第三通断阀63设在第一制冷剂支路71上，第四通断阀64设在第二制冷剂支路72上。其中第一制冷剂支路71的第一端711连接在第一通断阀61与第一端口31a之间，第一制冷剂支路71的第二端712连接在第二通断阀62与节流机构4之间，第二制冷剂支路72的第一端721连接在第一通断阀61与第二接口22之间，第二制冷剂支路72的第二端722连接在第二通断阀62与第二端口31b之间。

如图3所示，在制冷模式下，第一接口21与第二接口22连通且第三接口23与第四接口24连通，第一通断阀61和第二通断阀62导通且第三通断阀63和第四通断阀64断开。这样，制冷剂从压缩机1的排气口排出并依次流过第一接口21、第二接口22和第一通断阀61，然后分别从两个双排换热器31的第一端口31a流入室外换热器3，并从两个双排换热器31的第二端口31b流出室外换热器3，接着，制冷剂依次流过第二通断阀62、节流机构4、室内换热器5、第四接口24和第三接口23，最后通过吸气口流入压缩机1，即制冷剂的流动回路为压缩机1→四通阀2→第一通断阀61→第一换热器311→第二换热器312→第二通断阀62→节流机构4→室内换热器5→四通阀2→压缩机1，如此循环往复。图中箭头d用于示意制冷剂的流动路径，箭头e用于示意空气的流向，室外换热器3内的制冷剂的流向与空气的流向相反。

如图4所示，在制热模式下，第一接口21与第四接口24连通且第二接口22与第三接口23连通，第一通断阀61和第二通断阀62断开且第三通断阀63和第四通断阀64导通。 这样，制冷剂从压缩机1的排气口排出并依次流过第一接口21、第四接口24、室内换热器5和节流机构4，再进入第一制冷剂支路71并流过第三通断阀63，接着，制冷剂分别从两个双排换热器31的第一端口31a流入室外换热器3，并从两个双排换热器31的第二端口31b流出室外换热器3，然后进入第二制冷剂支路72并流过第四通断阀64，最后制冷剂依次流过第二接口22和第三接口23，通过吸气口流入压缩机1，即制冷剂的流动回路为压缩机1→四通阀2→室内换热器5→节流机构4→第三通断阀63→第一换热器311→第二换热器312→第四通断阀64→四通阀2→压缩机1，如此循环往复。图中箭头d用于示意制冷剂的流动路径，箭头e用于示意空气的流向，室外换热器3内的制冷剂的流向与空气的流向相反。

根据本发明实施例的热泵系统100，利用切换单元控制制冷剂在室外换热器3内的流向，使室外换热器3内的制冷剂的流向与空气的流向在制冷模式和制热模式下均相反，即在制冷模式和制热模式下室外换热器3内的制冷剂与空气均逆流换热，从而保证室外换热器3在制冷模式和制热模式下的换热效果均达到最优，提高了热泵系统100的性能。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上 述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。