热泵系统及热泵系统控制方法与流程

本发明涉及空气换热技术领域，特别是涉及热泵系统及热泵系统控制方法。

背景技术：

热泵系统是一种将低温热源的热能转移到高温热源的装置，来实现制冷和供暖。热泵系统一般具有制热模式和除霜模式，通过热泵系统中的四通阀动作可使热泵系统在制热模式和除霜模式之间切换。如图5所示，四通阀10具有进管d和第一出管e和第二出管c，四通阀10的进管d与第一出管e和第二出管c中的一者连通后，热泵系统进入制热模式，四通阀10的进管d与第一出管e和第二出管c中的另一者连通后，热泵系统进入除霜模式。

并且，热泵系统的制热模式和除霜模式相互切换时，存在一定的切换时间段，该时间段内四通阀中会出现逆向压差。具体地，如图5所示，热泵系统在某一特定模式下运行时，四通阀10中的阀芯123位于阀腔122一侧，当热泵系统根据实际需求进行模式切换时(如进入除霜模式或退出除霜模式)，阀芯123会向阀腔122的另一侧滑动。如图6所示，当阀芯123滑动到中间位置时，进管d处的冷媒通过流道将压力泄入低压侧的第一出管e中，而此时第二出管c的出口由于被部分遮挡，第二出管c中的冷媒很难在短时间内排向阀腔122，第二出管c中的压力会增高且大于第一出管e中的压力，阀芯123两端第一出管e和第二出管c之间产生逆向压差，即第一出管e和第二出管c中的压力大小不同，方向相反。对于阀芯123而言，受到方向相反且大小不同的两个压力时，高压侧的阀芯123会受到较大的冲击，阀芯123会被顶起，且在阀腔122上留下划痕，甚至冲掉安装阀芯123的支撑杆125，冲翻阀芯123，使四通阀10失效，无法保障热泵系统的正常运行。

技术实现要素：

基于此，有必要针对四通阀损坏失效的问题，提供一种防止四通阀损坏失效的热泵系统。

一种热泵系统，包括用于执行所述热泵系统工作模式切换的四通阀和泄压组件，所述四通阀包括：

设置有阀腔的阀体；以及

设置于所述阀体上并均与所述阀腔连通的进管、第一出管和第二出管；所述进管在所述热泵系统切换至其中一工作模式时，相匹配地与所述第一出管和第二出管中的一者连通；

其中，所述泄压组件连接于所述第一出管和所述第二出管之间，并在所述热泵系统的工作模式切换期间连通所述第一出管和所述第二出管。

上述热泵系统的四通阀中，进管与第一出管连通时，热泵系统处于一种工作模式，进管与第二出管连通时，热泵系统处于另一种工作模式，具体通过四通阀中阀芯的滑动切换进管与第一出管或第二出管连通。而在热泵系统由一种工作模式结束到另一种工作模式开启的工作模式切换期间，第一出管和第二出管连通，进行压力平衡。因为，在工作模式切换期间，四通阀内的阀芯滑动，进管处的冷媒向第一出管和第二出管中的低压侧流动，同时第一出管和第二出管中的高压侧与低压侧通过泄压组件连通，消除工作模式切换期间，第一出管和第二出管之间的压力，防止阀芯被逆向压差冲起，防止四通阀损坏失效，保障热泵系统的正常运行。

在其中一个实施例中，所述热泵系统进行工作模式切换期间，所述进管中的冷媒向所述第一出管和所述第二出管中的低压侧流动，且所述第一出管和所述第二出管中高压侧的冷媒通过所述泄压组件流向所述低压侧，并与所述低压侧的冷媒汇聚。

在其中一个实施例中，所述泄压组件包括连接管及流量控制阀，所述连接管接于所述第一出管和所述第二出管之间，所述流量控制阀设于所述连接管上，且在所述热泵系统的工作模式切换期间连通所述第一出管和第二出管。

在其中一个实施例中，还包括控制器，所述控制器用于获取室外换热器的实际温度，并当所述实际温度超出标准温度范围时，所述控制器控制所述四通阀对所述热泵系统执行工作模式切换，且在所述热泵系统的工作模式切换期间控制所述流量控制阀开启预设时长。

在其中一个实施例中，所述热泵系统的工作模式包括制热模式和除霜模式，当所述实际温度低于所述标准温度范围的下限值时，所述控制器控制所述四通阀动作使所述热泵系统由所述制热模式切换至所述除霜模式；

当所述实际温度高于所述标准温度的上限值时，所述控制器控制所述四通阀动作使所述热泵系统由所述除霜模式切换至所述制热模式。

在其中一个实施例中，所述四通阀还包括电磁线圈，执行所述热泵系统工作模式切换时，所述控制器控制所述电磁线圈通断电切换。

在其中一个实施例中，所述四通阀还包括第三出管，所述第三出管设置于所述阀体上并与所述阀腔连通，所述第一出管和所述第二出管中的一者与所述进管连通，所述第一出管和所述第二出管中的另一者与所述第三出管连通。

在其中一个实施例中，还包括压缩机、室内换热器及室外换热器；

所述压缩机的出气口与所述进管连通，所述室内换热器与所述第一出管和所述第二出管中到的一者连通，所述室外换热器的一端与所述室内换热器(70)连通，所述室外换热器的另一端与所述第一出管和所述第二出管中的另一者连通，所述第三出管与所述压缩机的回气口连通。

一种热泵系统控制方法，所述热泵系统具有制热模式与除霜模式；所述热泵系统控制方法包括：

当所述热泵系统处于制热模式时，控制四通阀中的进管与第一出管和第二出管连通中的一者连通；

当所述热泵系统处于除霜模式时，控制所述四通阀中的所述进管与所述第一出管和所述第二出管中的另一者连通；

当所述热泵系统处于所述制热模式与所述除霜模式切换期间时，控制所述第一出管和所述第二出管连通。

在其中一个实施例中，还包括：

获取室外换热器的实际温度；

当所述实际温度低于所述标准温度范围的下限值时，控制所述热泵系统由所述制热模式切换至所述除霜模式；

当所述实际温度高于所述标准温度的上限值时，控制所述热泵系统由所述除霜模式切换至所述制热模式；

当所述热泵系统处于所述制热模式与所述除霜模式切换期间时，控制所述第一出管和所述第二出管连通预设时长。

附图说明

图1为本发明一实施例中热泵系统在制热模式下的结构示意图；

图2为图1所示热泵系统向化霜模式切换时的结构示意图；

图3为图1所示热泵系统在除霜模式下的结构示意图；

图4为图3所示热泵系统向制热模式切换时的结构示意图；

图5为背景技术中四通阀一种状态下的结构示意图；

图6为图5所示四通阀另一种状态下的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明一实施例中，提供一种热泵系统100，包括四通阀10和泄压组件30，四通阀10用于执行热泵系统100工作模式(即下述所记载的制热模式与除霜模式)的切换，泄压组件30用于平衡四通阀10中的逆向压差。

在一些实施例中，四通阀10包括设置有阀腔122的阀体121、以及设置于阀体121上并均与阀腔122连通的进管d、第一出管e和第二出管c。其中，进管d在热泵系统100切换至某一工作模式时，相匹配地与第一出管e和第二出管c中的一者连通。具体地，如图1所示，当四通阀10的进管d与第一出管e和第二出管c中的一者连通后，热泵系统100进入制热模式；如图3所示，当四通阀10的进管d与第一出管e与第二出管c中的另一者连通后，热泵系统100进入除霜模式。可选地，四通阀10的进管d与第一出管e连通后，热泵系统100进入制热模式，四通阀10的进管d与第二出管c连通后，热泵系统100进入换热模式。

具体地，四通阀10还包括可滑动地设置于阀腔122内的阀芯123，阀芯123通过滑动切换进管d与第一出管e和第二出管c中的任意一者连通，进而实现热泵系统100工作模式的切换。

进一步地，泄压组件30连接于第一出管e和第二出管c之间，并在热泵系统100的工作模式切换期间连通第一出管e和第二出管c，以平衡第一出管e和第二出管c之间的逆向压力。其中，热泵系统100的工作模式切换期间，为热泵系统100从一种工作模式结束到进入另一种工作模式之间的时间段。如图1所示，热泵系统100处于某一工作模式时，阀芯123处于阀腔的一端，进管d处的冷媒流向第一出管e。如图2所示，当热泵系统100根据需求切换至另一工作模式时，阀芯123向阀腔的另一端移动，第一出管e和第二出管c也开始连通，开始进行压力平衡。在阀芯123的滑动过程中(此过程一般持续2s-3s)，进管d处的冷媒向低压侧的第二出管c流动，同时高压侧的第一出管e中的压力通过泄压组件泄入第二出管c中，保证热泵系统100工作模式切换过程中，第一出管e的压力不会大于第二出管c的压力，消除逆向压差，防止阀芯123被逆向压差冲起，防止四通阀10损坏失效，保障热泵系统100的正常运行。

在一些实施例中，热泵系统100还包括压缩机50、室内换热器70及室外换热器90，压缩机50、室内换热器70及室外换热器90相互连通，且四通阀10与压缩机50连接，并切换压缩机50的出气口与室内换热器70和室外换热器90中的一者连通，同时切换压缩机50的回气口与室内换热器70和室外换热器90的另一者连通。即在一种工作模式下，压缩机50中的冷媒流向室内换热器70，然后经过室外换热器90后流回压缩机50；在另一种工作模式下，通过四通阀10的切换，压缩机50中的冷媒流向室外换热器90，然后流经室内换热器70后返回压缩机50。

具体地，压缩机50的出气口与四通阀10的进管d连通，室内换热器70与四通阀10的第一出管e和第二出管c中的一者连通，室外换热器90的一端与室内换热器70连通，室外换热器90的另一端与第一出管e和第二出管c中的另一者连通。通过滑动阀芯123切换进管d与第一出管e和第二出管c中的任意一者连通，进管d与第一出管e连通时热泵系统100处于一种工作模式，压缩机50中排出的冷媒先经过室内换热器70，进管d与第二出管e连通时热泵系统100处于另一种工作模式，压缩机50中排出的冷媒先经过室外换热器90，如此便可切换热泵系统100的工作模式。可选地，室内换热器70与第一出管e连通，室外换热器90与第二出管c连通。

其中，四通阀10还包括第三出管s，第三出管s设置于阀体121上并与阀腔122连通，第一出管e和第二出管c中的一者与进管d连通，第一出管e和第二出管c中的另一者与第三出管s连通，且压缩机50的回气口与四通阀10的第三出管s连通。制冷剂从进管d流向第一出管e和第二出管c中的一者，然后经过冷凝蒸发后返回四通阀10的第一出管e和第二出管c中的另一者中，最后从第三出管s排出，从回气口回到压缩机50内，完成一次冷媒循环。

具体地，如图1所示，热泵系统100在制热模式下，四通阀10中的阀芯123位于第一位置，进管d与第一出管e连通，第二出管c与第三出管s连通，压缩机50中产生的高温高压气体经过进管d从第一出管e排出，然后进入室内换热器70冷凝，对室内温度进行加热，之后进入室外换热器90蒸发，最后回到第二出管c，并通过与第二出管c连通的第三出管s回到压缩机50中。如图3所示，热泵系统100在除霜模式下，四通阀10中的阀芯123滑动至第二位置，进管d与第二出管c连通，第一出管e与第三出管s连通，压缩机50压缩产生的高温高压气体经过进管d从第二出管c排出，然后进入室外换热器90，将室外换热器90上凝结的冰霜加热融化，之后进入室内换热器70蒸发，最后流向第一出管e，并通过与第一出管e连通的第三出管s回到压缩机50中。

在一些实施例中，泄压组件30包括连接管32和流量控制阀34，连接管32连接于第一出管e和第二出管c之间，流量控制阀34设于连接管32上，且在热泵系统100的工作模式切换期间连通第一出管e和第二出管c。通过控制流量控制阀34的启闭，可控制第一出管e和第二出管c的通断，进而可以在四通阀10存在逆向压差期间打开流量控制阀34，进行压差平衡。可选地，流量控制阀34为电磁阀。

在一些实施例中，热泵系统100还包括控制器60，控制器60用于获取室外换热器90的实际温度ts，并当实际温度ts超出标准温度范围时，控制器60控制四通阀10对热泵系统100执行工作模式切换，且在热泵系统100的工作模式期间控制流量控制阀34开启预设时长。当室外换热器90的实际温度ts处于标准温度范围内时，热泵系统100可以在制热模式或除霜模式下正常运行，当室外换热器90的实际温度ts超出标准温度范围时，室外换热器90的温度过高或过低，此时需要切换热泵系统100的工作模式。同时，在热泵系统100的工作模式切换期间，控制流量控制阀34开启预设时长，平衡切换期间四通阀10内的逆向压差。具体地，在切换开始时开启流量控制阀34，在切换结束时关闭流量控制阀34，流量控制阀34持续开始预设时长。

可选地，流量控制阀34开启的预设时长与切换工作模式的时长相对应，即为四通阀10中阀芯123滑动持续的时长(2s-3s)。

进一步地，当室外换热器90的实际温度ts低于标准温度范围的下限值时，控制器60控制四通阀10动作使热泵系统100由制热模式切换至除霜模式。因为，处于制热模式下的热泵系统100中，室外换热器90的温度过低时，会在室外换热器90上结霜而影响热泵系统100运行。所以，在室外换热器90的实际温度ts低于标准温度范围的下限值时，控制器60控制四通阀10中的阀芯123滑动，并将热泵系统100切换至除霜模式，进行除霜工作。

并且，当室外换热器90的实际温度ts高于标准温度范围的上限值时，控制器60控制四通阀10动作使热泵系统100由除霜模式切换至制热模式。因为当实际温度ts大于标准温度范围，表明不再需要通过室外换热器90制热进行化霜，便可通过控制器60控制阀芯123向与之前滑动方向相反的方向滑动，将热泵系统100切换回制热模式。

在一些实施例中，四通阀10还包括电磁线圈14，执行热泵系统100工作模式切换时，控制器60控制电磁线圈14通断电切换。通过电磁线圈14的通断电控制阀芯123滑动，进而控制热泵系统100进行工作模式切换。具体地，热泵系统100处于制热模式时，电磁线圈14通电，热泵系统100处于除霜模式时，电磁线圈14断电。

上述热泵系统100的四通阀10中，进管d与第一出管e连通时，热泵系统100处于一种工作模式，进管d与第二出管c连通时，热泵系统100处于另一种工作模式，具体通过四通阀10中阀芯123的滑动切换进管d与第一出管e或第二出管c连通。而在热泵系统100由一种工作模式结束到另一种工作模式开启的工作模式切换期间，第一出管e和第二出管c连通，进行压力平衡。因为，在工作模式切换期间，四通阀10内的阀芯123滑动，进管d处的冷媒向第一出管e和第二出管c中的低压侧流动，同时第一出管e和第二出管c中的高压侧与低压侧通过泄压组件30连通，可消除工作模式切换期间，第一出管e和第二出管c之间的压力，防止阀芯123被逆向压差冲起，防止四通阀10损坏失效，保障热泵系统100的正常运行。

本发明还提供一种热泵系统100控制方法，热泵系统100具有制热模式和除霜模式，热泵系统100控制方法包括：

步骤s100,当热泵系统100处于制热模式时，控制四通阀10中的进管d与第一出管e和第二出管c中的一者连通，使压缩机50中排出的冷媒先经过室内换热器70，然后经过室外换热器90后返回压缩机50。

步骤s200,当热泵系统100处于除霜模式时，控制四通阀10中的进管d与第一出管e和第二出管c中的另一者连通，使压缩机50中排出的冷媒先经过室外换热器90，然后经过室内换热器70后返回压缩机50。

步骤s300,当热泵系统100处于制热模式和除霜模式切换期间时，控制第一出管e和第二出管c连通。即在制热模式结束之后且在除霜模式开始之前(一般为2s-3s)，或者在在除霜模式结束之后且在制热模式开始之前(一般为2s-3s)，四通阀10的阀芯123还在滑动，连通高压侧和低压侧的第一出管e和第二出管c，以消除第一出管e和第二出管c对阀芯123的逆向压差，避免阀芯123被高压侧的压力冲起，防止四通阀10损坏，保障热泵系统100正常运行。

在一些实施例中，热泵系统100控制方法还包括：获取室外换热器90的实际温度ts；当实际温度ts低于标准温度范围的下限值时，控制热泵系统100由制热模式切换至除霜模式。因为，处于制热模式下的热泵系统100中，室外换热器90的温度过低时，会在室外换热器90上结霜而影响热泵系统100运行。所以，在室外换热器90的实际温度tsts低于标准温度范围的下限值时，控制器60控制四通阀10中的阀芯123滑动，并将热泵系统100切换至除霜模式，进行除霜工作。

当室外换热器90的实际温度tsts高于标准温度范围的上限值时，控制热泵系统100由除霜模式切换至制热模式。因为当实际温度ts大于标准温度范围，表明不再需要通过室外换热器90制热进行化霜，便可通过控制器60控制阀芯123向与之前滑动方向相反的方向滑动，将热泵系统100切换回制热模式。并且，当热泵系统100处于制热模式与除霜模式切换期间时，控制第一出管e和第二出管c连通预设时长，便可平衡切换期间四通阀10内的逆向压差。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。