热泵空调系统及其控制方法与流程

本发明涉及一种热泵空调系统及其控制方法，特别是藉由改变冷媒流向而达到不同热交换模式的热泵空调系统及其控制方法。

背景技术：

近百年来，热水、冷气与暖气已成为人们日常生活中不可缺少的一部分。大多数的情况下，热水由热泵装置所提供，冷气与暖气则由空调机所提供。其中，热泵装置由一加热装置与一供水装置所组成，供水装置将水提供给加热装置，加热装置将水提升至特定温度后，再供人使用。至于空调机则至少具有压缩机、膨胀阀、蒸发器、冷凝器及风扇。冷媒分别于蒸发器与冷凝器中进行热交换，并藉由风扇的吹送，而将冷气或暖气提供给使用者。

如上所述，现有的空调机与热泵装置，二者为两个各自独立的装置，于使用上或价格上皆有各自受限之处。对此，有厂商开发结合有空调机及热泵的复合式热泵空调系统。详细来说，复合式热泵空调系统多会具有三换向通阀、电子膨胀阀等设计，以藉由改变冷媒的流向而使其运作状态于热泵、冷气与暖气之间切换。

然而，在复合式热泵空调的模式切换过程中，部分关闭运作的管道中可能会滞留过量冷媒，而导致正在运作的管道中有冷媒不足的问题，进而降低了系统的性能系数。

技术实现要素：

有鉴于以上问题，本发明的目的在于提供一种热泵空调系统及其控制方法，藉以避免运作的管道中有冷媒不足的问题，以提高系统的性能系数。

本发明的一实施例的热泵空调系统，包含一冷媒循环模块、一第一关断阀、一第二关断阀、一第三关断阀及一供液模块。冷媒循环模块用以供一冷媒进行循环。冷媒循环模块包含一四方阀、一压缩机、一第一热交换器、一第二热交 换器、一第三热交换器及一膨胀装置。四方阀包含相连通的一第一接口、一第二接口、一第三接口及一第四接口。第一接口、压缩机、第一热交换器及第二接口依序串连。第三接口、第二热交换器、膨胀装置、第三热交换器及第四接口依序串连。第一关断阀设置于膨胀装置及第三热交换器之间。第二关断阀设置于第三热交换器及第四接口之间。第三关断阀具有一第一端及一第二端，第一端连接于膨胀装置与第一关断阀之间，第二端连接于第二关断阀与第四接口之间。供液模块连接第一热交换器。

本发明的一实施例的热泵空调系统的控制方法，包含以下步骤。提供如上所述的热泵空调系统。关闭第一关断阀及第三关断阀，开启第二关断阀，且令第一接口与第四接口连通，及令第二接口与第三接口连通。运作压缩机以令位于第三热交换器的冷媒依序流经第二关断阀、第四接口、第一接口、压缩机、第一热交换器、第二接口、第三接口而至第二热交换器。于运作压缩机至一预设状态时，关闭第一关断阀及第二关断阀，开启供液模块、第三关断阀及第二热交换器，且令第一接口与第三接口连通，及令第二接口与第四接口连通。运作压缩机以令冷媒从压缩机依序流经第一热交换器、第二接口、第四接口、第三关断阀、膨胀装置、第二热交换器、第三接口、第一接口而流回压缩机。其中冷媒于第一热交换器进行放热以及于第二热交换器进行吸热。

本发明的一实施例的热泵空调系统的控制方法，包含以下步骤。提供如上所述的热泵空调系统。关闭第三关断阀，开启第一关断阀、第二关断阀、第二热交换器及第三热交换器，且令第一接口与第四接口连通，及令第二接口与第三接口连通。运作压缩机以令冷媒从压缩机依序流经第一热交换器、第二接口、第三接口、第二热交换器、膨胀装置、第一关断阀、第三热交换器、第二关断阀、第四接口、第一接口而流回压缩机。其中冷媒于第二热交换器进行放热以及于第三热交换器进行吸热。

本发明的一实施例的热泵空调系统的控制方法，包含以下步骤。提供如上所述的热泵空调系统。关闭第三关断阀，开启第一关断阀、第二关断阀、第二热交换器及第三热交换器，且令第一接口与第三接口连通，及令第二接口与第四接口连通。运作压缩机以令冷媒从压缩机依序流经第一热交换器、第二接口、第四接口、第二关断阀、第三热交换器、第一关断阀、膨胀装置、第二热交换器、第三接口、第一接口而流回压缩机。其中冷媒于第二热交换器进行吸热以 及于第三热交换器进行放热。

根据本发明的一实施例的热泵空调系统及其控制方法，能够于转换热泵空调系统的模式时藉由切换第一、第二及第三关断阀及四方阀，并抽取即将关闭运作的管道中的冷媒至仍将运作的管道中，藉此避免运作的管道中冷媒不足的问题，进而提升系统的性能系数。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1绘示依照本发明的一实施例的热泵空调系统的结构配置图。

图2A及图2B绘示图1的热泵空调系统的第一控制型态示意图，其中图2A表示泵集模式，图2B表示纯热泵模式。

图3A、图3B及图3C绘示图1的热泵空调系统的第二控制型态示意图，其中图3A表示纯冷气模式，图3B表示泵集模式，图3C表示纯热泵模式。

图4A、图4B、图4C绘示图1的热泵空调系统的第三控制型态示意图，其中图4A表示冷气热泵复合模式，图4B表示泵集模式，图4C表示纯热泵模式。

图5A、图5B、图5C绘示图1的热泵空调系统的第四控制型态示意图，其中图5A表示纯暖气模式，图5B表示泵集模式，图5C表示纯热泵模式。

图6A、图6B、图6C绘示图1的热泵空调系统的第五控制型态示意图，其中图6A表示暖气热泵复合模式，图6B表示泵集模式，图6C表示纯热泵模式。

其中，附图标记

1 热泵空调系统

10 冷媒循环模块

11 四方阀

111 第一接口

112 第二接口

113 第三接口

114 第四接口

12 压缩机

13 第一热交换器

14 第二热交换器

141 室外风扇

15 膨胀装置

16 第三热交换器

161 室内风扇

21 第一关断阀

22 第二关断阀

23 第三关断阀

231 第一端

232 第二端

30 供液模块

31 驱液装置

32 储液装置

33 进液管

34 出液管

40 控制装置

具体实施方式

以下在实施方式中详细叙述本发明的实施例的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域中具通常知识者了解本发明的实施例的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求范围及附图，任何本领域中具通常知识者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。

请参照图1，绘示依照本发明的一实施例的热泵空调系统1的结构配置图。

于本实施例中，热泵空调系统1包含一冷媒循环模块10、一第一关断阀21、一第二关断阀22、一第三关断阀23、一供液模块30及一控制装置40。

冷媒循环模块10用以供一冷媒进行循环。冷媒循环模块10包含一四方阀11、一压缩机12、一第一热交换器13、一第二热交换器14、一膨胀装置15及一第三热交换器16。

本实施例的四方阀11又名四通阀(four-way valve)，包含相连通的一第 一接口111、一第二接口112、一第三接口113及一第四接口114。第一接口111、压缩机12、第一热交换器13及第二接口112通过一冷媒管路而依序串连。第三接口113、第二热交换器14、膨胀装置15、第三热交换器16及第四接口114亦通过一冷媒管路而依序串连。

四方阀11内的连通状态可切换成第一接口111与第四接口114连通且第二接口112与第三接口113连通，或者可切换成第一接口111与第三接口113连通且第二接口112与第四接口114连通。此外，四方阀11内的连通状态可为第一接口111与第二接口112封闭，且可为第三接口113与第四接口114封闭。

本实施例的压缩机12可令冷媒从压缩机12流向第一热交换器。

本实施例的第一热交换器13可为一液体热交换器。第一热交换器13内的冷媒可与液态的流体进行热交换，此液态的流体可例如为水。

本实施例的第二热交换器14可为设置于室外的一气体热交换器。第二热交换器14可包含一室外风扇141。第二热交换器14内的冷媒可与气态的流体进行热交换，此气态的流体可例如为因室外风扇141运转所产生的气流。

本实施例的第三热交换器16可为设置于室内的一气体热交换器。第三热交换器16可包含一室内风扇161。第三热交换器16内的冷媒可与气态的流体进行热交换，此气态的流体可例如为因室内风扇161运转所产生的气流。另外，第三热交换器16亦可包含一冷媒压力感测器(未绘示)，以检测第三热交换器16内的冷媒的压力。

本实施例的膨胀装置15可为但不限于膨胀阀或毛细管。

第一关断阀21通过一冷媒管路而设置于膨胀装置15及第三热交换器16之间。第二关断阀22通过一冷媒管路而设置于第三热交换器16及四方阀11的第四接口114之间。第三关断阀23具有一第一端231及一第二端232。第一端231通过一冷媒管路而连接于膨胀装置15与第一关断阀21之间。第二端232通过一冷媒管路而连接于第二关断阀22与四方阀11的第四接口114之间。

供液模块30包含一驱液装置31、一储液装置32、一进液管33及一出液管34。储液装置32可用以储存例如水的液体。进液管33及出液管34连接于驱液装置31，且进液管33及出液管34同时连接于储液装置32。供液模块30以出液管34穿过第一热交换器13的方式连接第一热交换器13。

驱液装置31可驱动液体于第一热交换器13与储液装置32之间循环流动。详言之，驱液装置31可驱动液体从储液装置32流经进液管33而向驱液装置31，再流经出液管34以穿过第一热交换器13，与第一热交换器13内的冷媒进行热交换后再回流至储液装置32。

驱液装置31可包含一变频泵，或者可包含一定频泵及一三通线性阀，以调整流入第一热交换器13进行热交换的流体的流量。

控制装置40电性连接四方阀11、压缩机12、第一热交换器13、第二热交换器14、膨胀装置15、第三热交换器16、第一关断阀21、第二关断阀22、第三关断阀23及驱液装置31。控制装置40用以控制热泵空调系统1内的各元件的运作。

接着，将针对本发明的热泵空调系统1的各种控制型态进行说明。

请参照图2A及图2B，绘示图1的热泵空调系统1的第一控制型态示意图。本实施例的热泵空调系统1的第一控制型态可包含关机模式、泵集模式及纯热泵模式。热泵空调系统1从所有元件皆关闭的关机模式要切换至纯热泵模式之前，可先切换成泵集模式。热泵空调系统1的关机模式、泵集模式及纯热泵模式亦可单独执行。本实施例中可藉由如下步骤控制热泵空调系统1。

首先，提供如上所述的处于关机模式的热泵空调系统1。接下来，令控制装置40关闭第一关断阀21及第三关断阀23，开启第二关断阀22，且切换四方阀11。此时，控制装置40将四方阀11内的连通状态切换成第一接口111与第四接口114连通，以及第二接口112与第三接口113连通。

如图2A所示，控制装置40运作压缩机12，以令位于第一关断阀21及第三热交换器16之间的冷媒及位于第三热交换器16的冷媒流经第二关断阀22并流向四方阀11的第四接口114。第三关断阀23与四方阀11的第四接口114之间的冷媒管路内的冷媒亦流向第四接口114。上述二股冷媒汇流至四方阀11的第四接口114，并依序流经四方阀11的第一接口111、压缩机12、第一热交换器13、四方阀11的第二接口112、四方阀11的第三接口113而至第二热交换器14。

由于第二热交换器14内的冷媒管路空间大，故可存放大量的冷媒。而且，由于压缩机12的运作强迫冷媒的流向，使得冷媒不至于回流至设置于室内的第三热交换器16。

此时，供液模块30的驱液装置31可处于关闭状态，因此冷媒流经第一热交换器13时并未进行热交换。于其他实施例中，亦可开启供液模块30的驱液装置31，使得流经第一热交换器13内的冷媒可对出液管34内的液体进行放热。受到冷媒所加热的液体可回流至储液装置32，以升高储液装置32内的液体的整体温度。

如图2B所示，于运作压缩机12至一预设状态时，控制装置40可将热泵空调系统1从泵集模式切换为纯热泵模式。其中，此预设状态包含一指定时间之后，或包含位于第三热交换器16的冷媒的压力低于一指定压力，此指定压力可大于一大气压而避免冷媒外泄。换言之，控制装置40于泵集模式下运作压缩机12至一指定时间之后，表示第三热交换器16内的冷媒含量低，而可将热泵空调系统1切换成纯热泵模式。或者，控制装置40于泵集模式下运作压缩机12，直到第三热交换器16的冷媒压力感测器检测到位于第三热交换器16的冷媒的压力低于一指定压力时，表示第三热交换器16内的冷媒含量低，而可将热泵空调系统1切换成纯热泵模式。纯热泵模式中可藉由如下步骤控制热泵空调系统1。

令控制装置40关闭第一关断阀21及第二关断阀22，开启供液模块30的驱液装置31、第三关断阀23及第二热交换器14，且切换四方阀11。此时，控制装置40将四方阀11内的连通状态切换成第一接口111与第三接口113连通，以及第二接口112与第四接口114连通。控制装置40运作压缩机12，以令冷媒从压缩机12依序流经第一热交换器13、四方阀11的第二接口112、四方阀11的第四接口114、第三关断阀23、膨胀装置15、第二热交换器14、四方阀11的第三接口113、四方阀11的第一接口111而流回压缩机12，进而完成单一次的冷媒循环。

驱液装置31驱动液体于第一热交换器13与储液装置32之间循环流动。此时，第一热交换器13内的冷媒可对出液管34内的液体进行放热。受到冷媒所加热的液体可回流至储液装置32，以升高储液装置32内的液体的整体温度。当冷媒流经第二热交换器14时，冷媒进行吸热，且第二热交换器14的室外风扇141可将热量被冷媒吸走而冷却的气体排出至室外。因此，于热泵空调系统1可提供热水至储液装置32内，可达成使用者纯热泵的需求。

由于纯热泵模式表示仅提供热水需求而不提供冷气或暖气需求，故通常不 会运作用以改变室内温度的第三热交换器16，也因此会关断第三热交换器16之内及其附近的冷媒管路。当热泵空调系统1切换成纯热泵模式之前，若将第三热交换器16之内及其附近的冷媒管路内的冷媒转送至第二热交换器14内，则可避免接下来的纯热泵模式的运作中遇到冷媒不足的问题。

请参照图3A、图3B及图3C，绘示图1的热泵空调系统1的第二控制型态示意图。本实施例的热泵空调系统1的第二控制型态可包含纯冷气模式、泵集模式及纯热泵模式，其中图3B所示的泵集模式与图2A所示的泵集模式相似，图3C所示的纯热泵模式与图2B所示的纯热泵模式相似。热泵空调系统1的纯冷气模式、泵集模式及纯热泵模式亦可单独执行。本实施例中可藉由如下步骤控制热泵空调系统1。

如图3A所示，首先于纯冷气模式中，提供如上所述的热泵空调系统1。接下来，令控制装置40关闭第三关断阀23，开启第一关断阀21、第二关断阀22、第二热交换器14及第三热交换器16，且切换四方阀11。此时，控制装置40将四方阀11内的连通状态切换成第一接口111与第四接口114连通，以及第二接口112与第三接口113连通。控制装置40运作压缩机12，以令冷媒从压缩机12依序流经第一热交换器13、四方阀11的第二接口112、四方阀11的第三接口113、第二热交换器14、膨胀装置15、第一关断阀21、第三热交换器16、第二关断阀22、四方阀11的第四接口114、四方阀11的第一接口111而流回压缩机12，进而完成单一次的冷媒循环。

其中，由于驱液装置31处于关闭状态，因此冷媒流经第一热交换器13时并未进行热交换。当冷媒流经第二热交换器14时，冷媒进行放热，且第二热交换器14的室外风扇141可将受到冷媒所加热的气体排出至室外。当冷媒流经第三热交换器16时，冷媒进行吸热，且第三热交换器16的室内风扇161可将热量被冷媒吸走而冷却的气体排放至室内，进而提供纯冷气的需求。

热泵空调系统1从纯冷气模式要切换至纯热泵模式之前，可先切换成泵集模式。于泵集模式中，令控制装置40关闭第一关断阀21及第三关断阀23，开启第二关断阀22，且切换四方阀11。此时，控制装置40将四方阀11内的连通状态切换成第一接口111与第四接口114连通，以及第二接口112与第三接口113连通。

如图3B所示，控制装置40运作压缩机12，以令位于第一关断阀21及第 三热交换器16之间的冷媒及位于第三热交换器16的冷媒流经第二关断阀22并流向四方阀11的第四接口114。第三关断阀23与四方阀11的第四接口114之间的冷媒管路内的冷媒亦流向第四接口114。上述二股冷媒汇流至四方阀11的第四接口114，并依序流经四方阀11的第一接口111、压缩机12、第一热交换器13、四方阀11的第二接口112、四方阀11的第三接口113而至第二热交换器14。

由于第二热交换器14内的冷媒管路空间大，故可存放大量的冷媒。而且，由于压缩机12的运作强迫冷媒的流向，使得冷媒不至于回流至设置于室内的第三热交换器16。

此时，供液模块30的驱液装置31可处于关闭状态，因此冷媒流经第一热交换器13时并未进行热交换。于其他实施例中，亦可开启供液模块30的驱液装置31，使得流经第一热交换器13内的冷媒可对出液管34内的液体进行放热。受到冷媒所加热的液体可回流至储液装置32，以升高储液装置32内的液体的整体温度。藉此可预热储液装置32内的液体。

如图3C所示，于运作压缩机12至一预设状态时，控制装置40可将热泵空调系统1从泵集模式切换为纯热泵模式。其中，此预设状态包含一指定时间之后，或包含位于第三热交换器16的冷媒的压力低于一指定压力，此指定压力可大于一大气压而避免冷媒外泄。换言之，控制装置40于泵集模式下运作压缩机12至一指定时间之后，表示第三热交换器16内的冷媒含量低，而可将热泵空调系统1切换成纯热泵模式。或者，控制装置40于泵集模式下运作压缩机12，直到第三热交换器16的冷媒压力感测器检测到位于第三热交换器16的冷媒的压力低于一指定压力时，表示第三热交换器16内的冷媒含量低，而可将热泵空调系统1切换成纯热泵模式。纯热泵模式中可藉由如下步骤控制热泵空调系统1。

令控制装置40关闭第一关断阀21及第二关断阀22，开启供液模块30的驱液装置31、第三关断阀23及第二热交换器14，且切换四方阀11。此时，控制装置40将四方阀11内的连通状态切换成第一接口111与第三接口113连通，以及第二接口112与第四接口114连通。控制装置40运作压缩机12，以令冷媒从压缩机12依序流经第一热交换器13、四方阀11的第二接口112、四方阀11的第四接口114、第三关断阀23、膨胀装置15、第二热交换器14、 四方阀11的第三接口113、四方阀11的第一接口111而流回压缩机12，进而完成单一次的冷媒循环。

驱液装置31驱动液体于第一热交换器13与储液装置32之间循环流动。此时，第一热交换器13内的冷媒可对出液管34内的液体进行放热。受到冷媒所加热的液体可回流至储液装置32，以升高储液装置32内的液体的整体温度。当冷媒流经第二热交换器14时，冷媒进行吸热，且第二热交换器14的室外风扇141可将热量被冷媒吸走而冷却的气体排出至室外。因此，于热泵空调系统1可提供热水至储液装置32内，可达成使用者纯热泵的需求。

由于纯热泵模式表示仅提供热水需求而不提供冷气或暖气需求，故通常不会运作用以改变室内温度的第三热交换器16，也因此会关断第三热交换器16之内及其附近的冷媒管路。当热泵空调系统1切换成纯热泵模式之前，若将第三热交换器16之内及其附近的冷媒管路内的冷媒转送至第二热交换器14内，则可避免接下来的纯热泵模式的运作中遇到冷媒不足的问题。

请参照图4A、图4B及图4C，绘示图1的热泵空调系统1的第三控制型态示意图。本实施例的热泵空调系统1的第三控制型态可包含冷气热泵复合模式、泵集模式及纯热泵模式，其中图4B所示的泵集模式与图2A所示的泵集模式相似，图4C所示的纯热泵模式与图2B所示的纯热泵模式相似。热泵空调系统1的冷气热泵复合模式、泵集模式及纯热泵模式亦可单独执行。本实施例中可藉由如下步骤控制热泵空调系统1。

如图4A所示，首先于冷气热泵复合模式中，提供如上所述的热泵空调系统1。接下来，令控制装置40关闭第三关断阀23，开启第一关断阀21、第二关断阀22、第二热交换器14及第三热交换器16，且切换四方阀11。此时，控制装置40将四方阀11内的连通状态切换成第一接口111与第四接口114连通，以及第二接口112与第三接口113连通。控制装置40运作压缩机12，以令冷媒从压缩机12依序流经第一热交换器13、四方阀11的第二接口112、四方阀11的第三接口113、第二热交换器14、膨胀装置15、第一关断阀21、第三热交换器16、第二关断阀22、四方阀11的第四接口114、四方阀11的第一接口111而流回压缩机12，进而完成单一次的冷媒循环。

除此之外，冷气热泵复合模式中更包含开启供液模块30的驱液装置31的步骤。驱液装置31驱动液体于第一热交换器13与储液装置32之间循环流 动。此时，第一热交换器13内的冷媒可对出液管34内的液体进行放热。受到冷媒所加热的液体可回流至储液装置32，以升高储液装置32内的液体的整体温度。因此，于热泵空调系统1提供使用者冷气需求的同时，还可提供热水至储液装置32内，可达成使用者热泵的需求。

热泵空调系统1从冷气热泵复合模式要切换至纯热泵模式之前，可先切换成泵集模式。于泵集模式中，令控制装置40关闭第一关断阀21及第三关断阀23，开启第二关断阀22，且切换四方阀11。此时，控制装置40将四方阀11内的连通状态切换成第一接口111与第四接口114连通，以及第二接口112与第三接口113连通。

如图4B所示，控制装置40运作压缩机12，以令位于第一关断阀21及第三热交换器16之间的冷媒及位于第三热交换器16的冷媒流经第二关断阀22并流向四方阀11的第四接口114。第三关断阀23与四方阀11的第四接口114之间的冷媒管路内的冷媒亦流向第四接口114。上述二股冷媒汇流至四方阀11的第四接口114，并依序流经四方阀11的第一接口111、压缩机12、第一热交换器13、四方阀11的第二接口112、四方阀11的第三接口113而至第二热交换器14。

由于第二热交换器14内的冷媒管路空间大，故可存放大量的冷媒。而且，由于压缩机12的运作强迫冷媒的流向，使得冷媒不至于回流至设置于室内的第三热交换器16。

此时，供液模块30的驱液装置31可处于关闭状态，因此冷媒流经第一热交换器13时并未进行热交换。于其他实施例中，亦可开启供液模块30的驱液装置31，使得流经第一热交换器13内的冷媒可对出液管34内的液体进行放热。受到冷媒所加热的液体可回流至储液装置32，以升高储液装置32内的液体的整体温度。因此，于冷气热泵复合模式转换至泵集模式时能持续加热液体，而可避免液体温度突然下降。

如图4C所示，于运作压缩机12至一预设状态时，控制装置40可将热泵空调系统1从泵集模式切换为纯热泵模式。其中，此预设状态包含一指定时间之后，或包含位于第三热交换器16的冷媒的压力低于一指定压力，此指定压力可大于一大气压而避免冷媒外泄。换言之，控制装置40于泵集模式下运作压缩机12至一指定时间之后，表示第三热交换器16内的冷媒含量低，而可将 热泵空调系统1切换成纯热泵模式。或者，控制装置40于泵集模式下运作压缩机12，直到第三热交换器16的冷媒压力感测器检测到位于第三热交换器16的冷媒的压力低于一指定压力时，表示第三热交换器16内的冷媒含量低，而可将热泵空调系统1切换成纯热泵模式。纯热泵模式中可藉由如下步骤控制热泵空调系统1。

令控制装置40关闭第一关断阀21及第二关断阀22，开启供液模块30的驱液装置31、第三关断阀23及第二热交换器14，且切换四方阀11。此时，控制装置40将四方阀11内的连通状态切换成第一接口111与第三接口113连通，以及第二接口112与第四接口114连通。控制装置40运作压缩机12，以令冷媒从压缩机12依序流经第一热交换器13、四方阀11的第二接口112、四方阀11的第四接口114、第三关断阀23、膨胀装置15、第二热交换器14、四方阀11的第三接口113、四方阀11的第一接口111而流回压缩机12，进而完成单一次的冷媒循环。

驱液装置31驱动液体于第一热交换器13与储液装置32之间循环流动。此时，第一热交换器13内的冷媒可对出液管34内的液体进行放热。受到冷媒所加热的液体可回流至储液装置32，以升高储液装置32内的液体的整体温度。当冷媒流经第二热交换器14时，冷媒进行吸热，且第二热交换器14的室外风扇141可将热量被冷媒吸走而冷却的气体排出至室外。因此，于热泵空调系统1可提供热水至储液装置32内，可达成使用者纯热泵的需求。

由于纯热泵模式表示仅提供热水需求而不提供冷气或暖气需求，故通常不会运作用以改变室内温度的第三热交换器16，也因此会关断第三热交换器16之内及其附近的冷媒管路。当热泵空调系统1切换成纯热泵模式之前，若将第三热交换器16之内及其附近的冷媒管路内的冷媒转送至第二热交换器14内，则可避免接下来的纯热泵模式的运作中遇到冷媒不足的问题。

请参照图5A、图5B及图5C，绘示图1的热泵空调系统1的第四控制型态示意图。本实施例的热泵空调系统1的第四控制型态可包含纯暖气模式、泵集模式及纯热泵模式，其中图5B所示的泵集模式与图2A所示的泵集模式相似，图5C所示的纯热泵模式与图2B所示的纯热泵模式相似。热泵空调系统1的纯暖气模式、泵集模式及纯热泵模式亦可单独执行。本实施例中可藉由如下步骤控制热泵空调系统1。

如图5A所示，首先于纯暖气模式中，提供如上所述的热泵空调系统1。接下来，令控制装置40关闭第三关断阀23，开启第一关断阀21、第二关断阀22、第二热交换器14及第三热交换器16，且切换四方阀11。此时，控制装置40将四方阀11内的连通状态切换成第一接口111与第三接口113连通，以及第二接口112与第四接口114连通。控制装置40运作压缩机12，以令冷媒从压缩机12依序流经第一热交换器13、四方阀11的第二接口112、四方阀11的第四接口114、第二关断阀22、第三热交换器16、第一关断阀21、膨胀装置15、第二热交换器14、四方阀11的第三接口113、四方阀11的第一接口111而流回压缩机12，进而完成单一次的冷媒循环。

其中，由于驱液装置31处于关闭状态，因此冷媒流经第一热交换器13时并未进行热交换。当冷媒流经第二热交换器14时，冷媒进行吸热，且第二热交换器14的室外风扇141可将热量被冷媒吸走而冷却的气体排出至室外。当冷媒流经第三热交换器16时，冷媒进行放热，且第三热交换器16的室内风扇161可将受到冷媒所加热的气体排放至室内，进而提供纯暖气的需求。

热泵空调系统1从纯暖气模式要切换至纯热泵模式之前，可先切换成泵集模式。于泵集模式中，令控制装置40关闭第一关断阀21及第三关断阀23，开启第二关断阀22，且切换四方阀11。此时，控制装置40将四方阀11内的连通状态切换成第一接口111与第四接口114连通，以及第二接口112与第三接口113连通。

如图5B所示，控制装置40运作压缩机12，以令位于第一关断阀21及第三热交换器16之间的冷媒及位于第三热交换器16的冷媒流经第二关断阀22并流向四方阀11的第四接口114。第三关断阀23与四方阀11的第四接口114之间的冷媒管路内的冷媒亦流向第四接口114。上述二股冷媒汇流至四方阀11的第四接口114，并依序流经四方阀11的第一接口111、压缩机12、第一热交换器13、四方阀11的第二接口112、四方阀11的第三接口113而至第二热交换器14。

由于第二热交换器14内的冷媒管路空间大，故可存放大量的冷媒。而且，由于压缩机12的运作强迫冷媒的流向，使得冷媒不至于回流至设置于室内的第三热交换器16。

此时，供液模块30的驱液装置31可处于关闭状态，因此冷媒流经第一热 交换器13时并未进行热交换。于其他实施例中，亦可开启供液模块30的驱液装置31，使得流经第一热交换器13内的冷媒可对出液管34内的液体进行放热。受到冷媒所加热的液体可回流至储液装置32，以升高储液装置32内的液体的整体温度。藉此可预热储液装置32内的液体。

如图5C所示，于运作压缩机12至一预设状态时，控制装置40可将热泵空调系统1从泵集模式切换为纯热泵模式。其中，此预设状态包含一指定时间之后，或包含位于第三热交换器16的冷媒的压力低于一指定压力，此指定压力可大于一大气压而避免冷媒外泄。换言之，控制装置40于泵集模式下运作压缩机12至一指定时间之后，表示第三热交换器16内的冷媒含量低，而可将热泵空调系统1切换成纯热泵模式。或者，控制装置40于泵集模式下运作压缩机12，直到第三热交换器16的冷媒压力感测器检测到位于第三热交换器16的冷媒的压力低于一指定压力时，表示第三热交换器16内的冷媒含量低，而可将热泵空调系统1切换成纯热泵模式。纯热泵模式中可藉由如下步骤控制热泵空调系统1。

令控制装置40关闭第一关断阀21及第二关断阀22，开启供液模块30的驱液装置31、第三关断阀23及第二热交换器14，且切换四方阀11。此时，控制装置40将四方阀11内的连通状态切换成第一接口111与第三接口113连通，以及第二接口112与第四接口114连通。控制装置40运作压缩机12，以令冷媒从压缩机12依序流经第一热交换器13、四方阀11的第二接口112、四方阀11的第四接口114、第三关断阀23、膨胀装置15、第二热交换器14、四方阀11的第三接口113、四方阀11的第一接口111而流回压缩机12，进而完成单一次的冷媒循环。

驱液装置31驱动液体于第一热交换器13与储液装置32之间循环流动。此时，第一热交换器13内的冷媒可对出液管34内的液体进行放热。受到冷媒所加热的液体可回流至储液装置32，以升高储液装置32内的液体的整体温度。当冷媒流经第二热交换器14时，冷媒进行吸热，且第二热交换器14的室外风扇141可将热量被冷媒吸走而冷却的气体排出至室外。因此，于热泵空调系统1可提供热水至储液装置32内，可达成使用者纯热泵的需求。

由于纯热泵模式表示仅提供热水需求而不提供冷气或暖气需求，故通常不会运作用以改变室内温度的第三热交换器16，也因此会关断第三热交换器16 之内及其附近的冷媒管路。当热泵空调系统1切换成纯热泵模式之前，若将第三热交换器16之内及其附近的冷媒管路内的冷媒转送至第二热交换器14内，则可避免接下来的纯热泵模式的运作中遇到冷媒不足的问题。

请参照图6A、图6B及图6C，绘示图1的热泵空调系统1的第五控制型态示意图。本实施例的热泵空调系统1的第五控制型态可包含暖气热泵复合模式、泵集模式及纯热泵模式，其中图6B所示的泵集模式与图2A所示的泵集模式相似，图6C所示的纯热泵模式与图2B所示的纯热泵模式相似。热泵空调系统1的暖气热泵复合模式、泵集模式及纯热泵模式亦可单独执行。本实施例中可藉由如下步骤控制热泵空调系统1。

如图6A所示，首先于暖气热泵复合模式中，提供如上所述的热泵空调系统1。接下来，令控制装置40关闭第三关断阀23，开启第一关断阀21、第二关断阀22、第二热交换器14及第三热交换器16，且切换四方阀11。此时，控制装置40将四方阀11内的连通状态切换成第一接口111与第三接口113连通，以及第二接口112与第四接口114连通。控制装置40运作压缩机12，以令冷媒从压缩机12依序流经第一热交换器13、四方阀11的第二接口112、四方阀11的第四接口114、第二关断阀22、第三热交换器16、第一关断阀21、膨胀装置15、第二热交换器14、四方阀11的第三接口113、四方阀11的第一接口111而流回压缩机12，进而完成单一次的冷媒循环。

除此之外，暖气热泵复合模式中更包含开启供液模块30的驱液装置31的步骤。驱液装置31驱动液体于第一热交换器13与储液装置32之间循环流动。此时，第一热交换器13内的冷媒可对出液管34内的液体进行放热。受到冷媒所加热的液体可回流至储液装置32，以升高储液装置32内的液体的整体温度。因此，于热泵空调系统1提供使用者暖气需求的同时，还可提供热水至储液装置32内，可达成使用者热泵的需求。

热泵空调系统1从暖气热泵复合模式要切换至纯热泵模式之前，可先切换成泵集模式。于泵集模式中，令控制装置40关闭第一关断阀21及第三关断阀23，开启第二关断阀22，且切换四方阀11。此时，控制装置40将四方阀11内的连通状态切换成第一接口111与第四接口114连通，以及第二接口112与第三接口113连通。

如图6B所示，控制装置40运作压缩机12，以令位于第一关断阀21及第 三热交换器16之间的冷媒及位于第三热交换器16的冷媒流经第二关断阀22并流向四方阀11的第四接口114。第三关断阀23与四方阀11的第四接口114之间的冷媒管路内的冷媒亦流向第四接口114。上述二股冷媒汇流至四方阀11的第四接口114，并依序流经四方阀11的第一接口111、压缩机12、第一热交换器13、四方阀11的第二接口112、四方阀11的第三接口113而至第二热交换器14。

由于第二热交换器14内的冷媒管路空间大，故可存放大量的冷媒。而且，由于压缩机12的运作强迫冷媒的流向，使得冷媒不至于回流至设置于室内的第三热交换器16。

此时，供液模块30的驱液装置31可处于关闭状态，因此冷媒流经第一热交换器13时并未进行热交换。于其他实施例中，亦可开启供液模块30的驱液装置31，使得流经第一热交换器13内的冷媒可对出液管34内的液体进行放热。受到冷媒所加热的液体可回流至储液装置32，以升高储液装置32内的液体的整体温度。因此，于暖气热泵复合模式转换至泵集模式时能持续加热液体，而可避免液体温度突然下降。

如图6C所示，于运作压缩机12至一预设状态时，控制装置40可将热泵空调系统1从泵集模式切换为纯热泵模式。其中，此预设状态包含一指定时间之后，或包含位于第三热交换器16的冷媒的压力低于一指定压力，此指定压力可大于一大气压而避免冷媒外泄。换言之，控制装置40于泵集模式下运作压缩机12至一指定时间之后，表示第三热交换器16内的冷媒含量低，而可将热泵空调系统1切换成纯热泵模式。或者，控制装置40于泵集模式下运作压缩机12，直到第三热交换器16的冷媒压力感测器检测到位于第三热交换器16的冷媒的压力低于一指定压力时，表示第三热交换器16内的冷媒含量低，而可将热泵空调系统1切换成纯热泵模式。纯热泵模式中可藉由如下步骤控制热泵空调系统1。

令控制装置40关闭第一关断阀21及第二关断阀22，开启供液模块30的驱液装置31、第三关断阀23及第二热交换器14，且切换四方阀11。此时，控制装置40将四方阀11内的连通状态切换成第一接口111与第三接口113连通，以及第二接口112与第四接口114连通。控制装置40运作压缩机12，以令冷媒从压缩机12依序流经第一热交换器13、四方阀11的第二接口112、 四方阀11的第四接口114、第三关断阀23、膨胀装置15、第二热交换器14、四方阀11的第三接口113、四方阀11的第一接口111而流回压缩机12，进而完成单一次的冷媒循环。

驱液装置31驱动液体于第一热交换器13与储液装置32之间循环流动。此时，第一热交换器13内的冷媒可对出液管34内的液体进行放热。受到冷媒所加热的液体可回流至储液装置32，以升高储液装置32内的液体的整体温度。当冷媒流经第二热交换器14时，冷媒进行吸热，且第二热交换器14的室外风扇141可将热量被冷媒吸走而冷却的气体排出至室外。因此，于热泵空调系统1可提供热水至储液装置32内，可达成使用者纯热泵的需求。

由于纯热泵模式表示仅提供热水需求而不提供冷气或暖气需求，故通常不会运作用以改变室内温度的第三热交换器16，也因此会关断第三热交换器16之内及其附近的冷媒管路。当热泵空调系统1切换成纯热泵模式之前，若将第三热交换器16之内及其附近的冷媒管路内的冷媒转送至第二热交换器14内，则可避免接下来的纯热泵模式的运作中遇到冷媒不足的问题。

请参照表1，以下将说明各种模式切换成泵集模式，再切换成纯热泵模式时，泵集模式的运作时间对于纯热泵模式的性能系数的影响。其中，热泵空调系统1于纯热泵模式的定加热能力为6kW。

如表1所示，在仅运作纯热泵模式而从未运作有第三热交换器16的设定时，热泵空调系统1的性能系数(Coefficient of Performance，COP)为4.16，并以此做为后续讨论性能系数的基准。在运作纯冷气模式后直接切换成纯热泵模式之时，也就是泵集模式的运作时间为0秒时，热泵空调系统1的性能系数为3.02，仅约为基准的百分的72.6。而在运作纯冷气模式后切换成泵集模式， 再切换成纯热泵模式态时，泵集模式的运作时间为5秒时，热泵空调系统1的性能系数为3.51，约为基准的百分的84.4。泵集模式的运作时间为7秒时，热泵空调系统1的性能系数为3.96，约为基准的百分的95.2。泵集模式的运作时间为8秒时，热泵空调系统1的性能系数为3.99，已达到基准的百分的95.9。

因此，经由上述实验可知，本发明的热泵空调系统1的设计及控制方法，确实可有效提升系统的性能系数。

综上所述，本发明的实施例的热泵空调系统及其控制方法，能够于转换热泵空调系统的模式时藉由切换第一、第二及第三关断阀及四方阀，并抽取即将关闭运作的管道中的冷媒至仍将运作的管道中，藉此避免运作的管道中冷媒不足的问题，进而提升系统的性能系数。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。