一种双蒸发温度热泵系统、空调器及控制方法与流程

本发明属于热泵或空调技术领域，具体涉及一种双蒸发温度热泵系统、空调器及控制方法。

背景技术：

近年来，随着环境污染的加剧以及能源的枯竭，需要不断提升空气调节技术，通过采用高效节能的技术手段如(温湿独立控制技术和热泵技术)实现空调高效运行的目标。专利cn205505465u只能实现双蒸发温度制冷，功能单一，无法灵活控制两个蒸发侧的负荷，且不具有制热工况的模式，整个设备在冬季闲置，浪费资源。

由于现有技术中的热泵或空调系统存在一套系统无法实现制热工况和制冷工况均能进行双蒸发温度的系统设计，导致系统运行效率低，成本较高；并且无法实现制热工况和制冷工况单蒸发温度和双蒸发温度的切换；且制热工况下利用室内热源进行除霜而导致室内舒适度下降等技术问题，因此本发明研究设计出一种双蒸发温度热泵系统、空调器及控制方法。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的热泵或空调系统存在一套系统无法实现制热工况和制冷工况均能进行双蒸发温度的系统设计，导致系统运行效率低的缺陷，从而提供一种双蒸发温度热泵系统、空调器及控制方法。

本发明提供一种双蒸发温度热泵系统，其特包括：

压缩机，室外换热器，室内换热器和中间换热器，所述压缩机包括排气口、第一吸气口和第二吸气口，还包括四通阀，所述四通阀的四个端分别与所述排气口、所述第二吸气口、所述室外换热器的一端和所述室内换热器的一端连通，所述室外换热器和所述室内换热器之间连接设置有第一节流装置，所述室外换热器或所述室内换热器与所述中间换热器的一端之间还连接设置有第二节流装置，所述中间换热器的另一端与所述第一吸气口连通。

优选地，

所述第一吸气口和所述第二吸气口之间还连通设置有第一旁通管路，且所述第一旁通管路上还设置有第一控制阀。

优选地，

所述室外换热器和所述第一节流装置之间还分支地连通有第二旁通管路，所述第二旁通管路的另一端能够连通至所述第二节流装置，且在所述第二旁通管路上设置有第二控制阀。

优选地，

所述室内换热器和所述第一节流装置之间还分支地连通有第三旁通管路，所述第三旁通管路的另一端能够连通至所述第二节流装置，且在所述第三旁通管路上设置有第三控制阀。

优选地，

当同时具有第二旁通管路和第三旁通管路时，所述第二旁通管路的一端与所述第三旁通管路的一端连通后再连通至所述第二节流装置。

优选地，

所述中间换热器能与高温热源进行换热，其中所述高温热源包括太阳能、工业余热、生活余热和江湖水中的至少一种。

优选地，

所述中间换热器与所述高温热源之间还设置有蓄热器；所述蓄热器与所述中间换热器之间还设置有至少一个三通阀和/或风机。

本发明还提供一种空调器，其包括前任一项所述的双蒸发温度热泵系统。

本发明还提供一种双蒸发温度热泵系统的控制方法，其使用前任一项所述的双蒸发温度热泵系统，控制系统进行制冷双蒸发温度运行模式、制冷单蒸发温度运行模式、制热双热源运行模式、制热单热源运行模式或化霜运行模式以及在上述各模式之间进行切换。

优选地，

当需要进行制冷双蒸发温度运行模式时：

且当同时包括第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第一节流装置和第二节流装置时，控制所述四通阀使得所述排气口与所述室外换热器连通，控制所述第一控制阀和第三控制阀关闭，控制所述第二控制阀打开、所述第一节流装置和所述第二节流装置打开。

优选地，

当需要进行制冷单蒸发温度运行模式，且处于中温负荷需求时：

且当同时包括第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第一节流装置和第二节流装置时，控制所述四通阀使得所述排气口与所述室外换热器连通，控制所述第一控制阀打开、所述第三控制阀关闭，控制所述第二控制阀打开、所述第一节流装置的开度为0，所述第二节流装置打开；

当需要进行制冷单蒸发温度运行模式，且处于低温负荷需求时：

且当同时包括第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第一节流装置和第二节流装置时，控制所述四通阀使得所述排气口与所述室外换热器连通，控制所述第一控制阀打开，控制所述第二控制阀和第三控制阀关闭，所述第一节流装置打开，其中所述低温负荷是指对制冷剂的降温幅度大于中温负荷时对制冷剂的降温幅度。

优选地，

当需要进行制热双热源运行模式时：

且当同时包括第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第一节流装置和第二节流装置时，控制所述四通阀使得所述排气口与所述室内换热器连通，控制所述第一控制阀和第二控制阀关闭，控制所述第三控制阀打开、所述第一节流装置和所述第二节流装置打开。

优选地，

当需要进行制热单热源运行模式，且需求使用蓄热热源时：

且当同时包括第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第一节流装置和第二节流装置时，控制所述四通阀使得所述排气口与所述室内换热器连通，控制所述第一控制阀打开，和第二控制阀关闭，控制所述第三控制阀打开、所述第一节流装置的开度为0，所述第二节流装置打开；

当需要进行制热单热源运行模式，且需求使用空气热源时：

且当同时包括第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第一节流装置和第二节流装置时，控制所述四通阀使得所述排气口与所述室内换热器连通，控制所述第一控制阀打开，控制所述第二控制阀和第三控制阀关闭，所述第一节流装置打开。

优选地，

当需要进行化霜运行模式时：

且当同时包括第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第一节流装置和第二节流装置时，控制所述四通阀使得所述排气口与所述室外换热器连通，控制所述第一控制阀打开，控制所述第二控制阀打开，所述第三控制阀关闭，控制所述第一节流装置的步数为0，所述第二节流装置打开。

本发明提供的一种双蒸发温度热泵系统、空调器及控制方法具有如下有益效果：

本发明通过在冷暖式热泵系统(四通阀)中将压缩机设置为具有两个不同的吸气口，并且连接不同的管路，并且在室外换热器和室内换热器之间设置第一节流装置、以及在室外或室内换热器与中间换热器之间设置第二节流装置，能够使得在制冷时室外换热器作为冷凝器放热、室内换热器和中间换热器均作为蒸发器进行吸热，能够有效地形成两个不同蒸发温度的蒸发器，并且输送回不同的压缩机两个吸气口，完成双蒸发制冷循环，实现两种不同的出水(出风)温度，可以满足制冷工况下温湿独立的控制目标，提高系统运行能效和用户的舒适性；本发明提出一种制热制冷双工况双蒸发温度的空调热泵系统，在制热工况能够同时利用两个热源，提高热泵运行能效。制冷工况能够同时提高两种蒸发温度，可以适用于温湿独立控制的场合，一套系统可以同时满足制热和制冷的需求，尤其是系统高效的运行模式，大幅度地节约了成本；在制热时室内换热器作为冷凝器放热、室外换热器和中间换热器均作为蒸发器进行吸热，能够有效地形成两个不同蒸发温度的蒸发器，能够有效地利用室外和中间两个不同的热源为室内进行供热，优选同时运行两种热源(空气源和水源)，通过回收高温热源(如太阳能、余热、江湖水等)提高系统能效，解决寒冷地区空气源热泵能效低和易结霜的问题。

附图说明

图1是本发明的双蒸发温度热泵系统在制冷模式下工作时的结构及工作原理图；

图2是本发明的双蒸发温度热泵系统在制热模式下工作时的结构及工作原理图。

图中附图标记表示为：

1、压缩机；11、第一吸气口；12、第二吸气口；13、排气口；2、四通阀；3、室外换热器；4、室内换热器；5、第一节流装置；6、第二节流装置；7、中间换热器；8、第二控制阀；9、第三控制阀；10、风机；110、三通阀；130、蓄热器；14、高温热源、15、第一控制阀；101、第一旁通管路；102、第二旁通管路；103、第三旁通管路。

具体实施方式

如图1-2所示，本发明提供一种双蒸发温度热泵系统，其包括：

压缩机1，室外换热器3，室内换热器4和中间换热器7，所述压缩机1包括排气口13、第一吸气口11和第二吸气口12，还包括四通阀2，所述四通阀2的四个端分别与所述排气口13、所述第二吸气口12、所述室外换热器3的一端和所述室内换热器4的一端连通，所述室外换热器3和所述室内换热器4之间连接设置有第一节流装置5，所述室外换热器3或所述室内换热器4与所述中间换热器7的一端之间还连接设置有第二节流装置6，所述中间换热器7的另一端与所述第一吸气口11连通。

本发明通过在冷暖式热泵系统(四通阀)中将压缩机设置为具有两个不同的吸气口，并且连接不同的管路，并且在室外换热器和室内换热器之间设置第一节流装置、以及在室外或室内换热器与中间换热器之间设置第二节流装置，能够使得在制冷时室外换热器作为冷凝器放热、室内换热器和中间换热器均作为蒸发器进行吸热，能够有效地形成两个不同蒸发温度的蒸发器，并且输送回不同的压缩机两个吸气口，完成双蒸发制冷循环，实现两种不同的出水(出风)温度，可以满足制冷工况下温湿独立的控制目标，提高系统运行能效和用户的舒适性；一套系统可以同时满足制热和制冷的需求，尤其是系统高效的运行模式，大幅度地节约了成本；在制热时室内换热器作为冷凝器放热、室外换热器和中间换热器均作为蒸发器进行吸热，能够有效地形成两个不同蒸发温度的蒸发器，能够有效地利用室外和中间两个不同的热源为室内进行供热，优选同时运行两种热源(空气源和水源)，通过回收高温热源(如太阳能、余热、江湖水等)提高系统能效，解决寒冷地区空气源热泵能效低和易结霜的问题。

优选地，

所述第一吸气口11和所述第二吸气口12之间还连通设置有第一旁通管路101，且所述第一旁通管路101上还设置有第一控制阀15(优选为电磁阀)。通过第一旁通管路的设置以及第一控制阀的设置，本发明在双吸气进口设置了一个旁通电磁阀，当旁通电磁阀打开的时候，两个低压缸相连通，共用一个压力，能够使得压缩机的两个不同的吸气口之间在需要进行双蒸发温度时通过控制第一控制阀关闭以断开连接，在需要进行单蒸发温度时通过控制第一控制阀打开以形成连接，从而在双蒸发温度(两个热源)和单蒸发温度(单个热源)之间进行有效的切换，实现制热工况和制冷工况单蒸发温度和双蒸发温度的切换。通过系统流程的发明设计，可以同时实现制热和制冷工况下双蒸发温度的控制目标。这个目标是实现制冷工况温湿独立控制和制热工况下双热源利用的基本要求。

优选地，

所述室外换热器3和所述第一节流装置5之间还分支地连通有第二旁通管路102，所述第二旁通管路102的另一端能够连通至所述第二节流装置6，且在所述第二旁通管路102上设置有第二控制阀8。通过第二旁通管路以及第二控制阀的设置，能够控制室外换热器3和第二节流装置6、中间换热器7之间是否形成连接，以在制冷时通过室外换热器放热、中间换热器吸热，制热时关闭该第二控制阀、以关闭室外换热器和中间换热器之间的流路。

优选地，

所述室内换热器4和所述第一节流装置5之间还分支地连通有第三旁通管路103，所述第三旁通管路103的另一端能够连通至所述第二节流装置6，且在所述第三旁通管路103上设置有第三控制阀9。通过第三旁通管路以及第三控制阀的设置，能够控制室内换热器4和第二节流装置6、中间换热器7之间是否形成连接，以在制热时通过室内换热器放热、中间换热器吸热，制冷时关闭该第三控制阀、以关闭室内换热器和中间换热器之间的流路。

优选地，

当同时具有第二旁通管路102和第三旁通管路103时，所述第二旁通管路102的一端与所述第三旁通管路103的一端连通后再连通至所述第二节流装置6。这是本发明的两个旁通管路的优选连接关系和连接方式，使得结构布置更为简单。

优选地，

所述中间换热器7能与高温热源14进行换热，其中所述高温热源包括太阳能、工业余热、生活余热和江湖水中的至少一种。通过将中间换热器与高温热源进行换热，能够从高温热源中吸取热量以用于对室内进行制热，以及对室外换热器进行除霜。

优选地，

所述中间换热器7与所述高温热源14之间还设置有蓄热器130；所述蓄热器130与所述中间换热器7之间还设置有至少一个三通阀110和/或风机10。通过蓄热器以及三通阀、风机等结构的设置能够对高温热源的热量进行存储蓄能，以在需要的时候与中间换热器进行换热，以完成制热或化霜的目的。

本发明还提供一种空调器，其包括前任一项所述的双蒸发温度热泵系统。本发明采用单机双缸双吸气压缩机，实现不同的蒸发温度控制功能，同时通过四通阀控制可以流畅切换制热模式和制冷模式；本发明在双吸气进口设置了一个旁通电磁阀，当旁通电磁阀打开的时候，两个低压缸相连通，共用一个压力；通过关闭室内换热器的冷媒流路，只从高温热源处吸收热量用于室外换热器化霜，避免了室内环境温度出现大幅度波动。

本发明实现了单系统制冷制热模式下双蒸发温度的功能、实现两种不同的出水(出风)温度，可以满足制冷工况下温湿独立的控制目标，提高系统运行能效和用户的舒适性。制热工况能够同时运行两种热源(空气源和水源)，通过回收高温热源(如太阳能、余热、江湖水等)提高系统能效，解决寒冷地区空气源热泵能效低和易结霜的问题。

通过系统流程的发明设计，可以同时实现制热和制冷工况下双蒸发温度的控制目标。这个目标是实现制冷工况温湿独立控制和制热工况下双热源利用的基本要求。(同时实现制热制热工况下双蒸发温度控制以及容量调节)。

本发明还提供一种双蒸发温度热泵系统的控制方法，其使用前任一项所述的双蒸发温度热泵系统，控制系统进行制冷双蒸发温度运行模式、制冷单蒸发温度运行模式、制热双热源运行模式、制热单热源运行模式或化霜运行模式以及在上述各模式之间进行切换。

本发明采用单机双缸双吸气压缩机，实现不同的蒸发温度控制功能，同时通过四通阀控制可以流畅切换制热模式和制冷模式；本发明在双吸气进口设置了一个旁通电磁阀，当旁通电磁阀打开的时候，两个低压缸相连通，共用一个压力；通过关闭室内换热器的冷媒流路，只从高温热源处吸收热量用于室外换热器化霜，避免了室内环境温度出现大幅度波动。

本发明实现了单系统制冷制热模式下双蒸发温度的功能、实现两种不同的出水(出风)温度，可以满足制冷工况下温湿独立的控制目标，提高系统运行能效和用户的舒适性。制热工况能够同时运行两种热源(空气源和水源)，通过回收高温热源(如太阳能、余热、江湖水等)提高系统能效，解决寒冷地区空气源热泵能效低和易结霜的问题。

通过系统流程的发明设计，可以同时实现制热和制冷工况下双蒸发温度的控制目标。这个目标是实现制冷工况温湿独立控制和制热工况下双热源利用的基本要求。(同时实现制热制热工况下双蒸发温度控制以及容量调节)

优选地，

当需要进行制冷双蒸发温度运行模式时：

且当同时包括第一控制阀15、第二控制阀8、第三控制阀9、第一节流装置5和第二节流装置时，控制所述四通阀使得所述排气口13与所述室外换热器3连通，控制所述第一控制阀15和第三控制阀9关闭，控制所述第二控制阀8打开、所述第一节流装置5和所述第二节流装置6打开。

这是本发明的制冷双蒸发温度运行模式的优选控制方式，能够有效控制室外换热器放热、并从室内换热器和中间换热器中同时吸热(获取热量)，同时运行两种热源(空气源和水源)，实现了单系统制冷制热模式下双蒸发温度的功能、实现两种不同的出水(出风)温度，可以满足制冷工况下温湿独立的控制目标，提高系统运行能效和用户的舒适性。。

模式一：制冷双蒸发温度运行模式，控制方法：关闭第一控制阀15、第三控制阀9，打开第二控制阀8。

工作流程：双缸双吸气的压缩机1的高温高压的冷媒气体经过四通阀2进入室外换热器3冷凝为高温冷媒液体后分为两路，其中一路经过第一节流装置5节流降压并在室内换热器4吸收环境的热量蒸发为低压冷媒气体，进入压缩机的其中一个低压气缸。另一路经过第二控制阀8通过第二节流装置6节流降压并在中间换热器内吸收风盘内的冷却水的热量，降低冷却水的温度，同时蒸发为低压冷媒气体进入压缩机的另一个低压气缸。

优选地，

当需要进行制冷单蒸发温度运行模式，且处于中温负荷需求时：

且当同时包括第一控制阀15、第二控制阀8、第三控制阀9、第一节流装置5和第二节流装置时，控制所述四通阀使得所述排气口13与所述室外换热器3连通，控制所述第一控制阀15打开，和第三控制阀9关闭，控制所述第二控制阀8打开、所述第一节流装置5的开度为0，所述第二节流装置6打开；

当需要进行制冷单蒸发温度运行模式，且处于低温负荷需求时：

且当同时包括第一控制阀15、第二控制阀8、第三控制阀9、第一节流装置5和第二节流装置时，控制所述四通阀使得所述排气口13与所述室外换热器3连通，控制所述第一控制阀15打开，控制所述第二控制阀8和第三控制阀9关闭，所述第一节流装置5打开，其中所述低温负荷是指对制冷剂的降温幅度大于中温负荷时对制冷剂的降温幅度。

这是本发明的制冷单蒸发温度运行模式的优选控制方式，模式二：制冷单蒸发温度(中温负荷)运行模式，能够有效控制室外换热器放热，并从室内换热器或中间换热器中的其中一个吸热(获取热量)，根据需要选择利用的热源形式(空气源或水源)，比如根据室内温度情况以及中间换热器的蓄热热源的温度情况进行智能的选择，提高智能化控制的效果，使得制热能效得到大幅提高，有效实现温湿度独立控制的效果，提高系统能效值和舒适性。

模式二：制冷单蒸发温度(中温负荷)运行模式；控制方法：打开第二控制阀8、打开第一控制阀15，调节第一节流装置的步数为0。

工作流程：双缸双吸气的压缩机1的高温高压的冷媒气体经过四通阀2进入室外换热器3冷凝为高温冷媒液体经过第二控制阀8通过第二节流装置6节流降压并在中间换热器内吸收风盘内的冷却水的热量，降低冷却水的温度，同时蒸发为低压冷媒气体进入压缩机的两个低压气缸。

模式三：制冷单蒸发温度(低温负荷)运行模式，控制方法：关闭第二控制阀8、第三控制阀9，打开第一控制阀15；

工作流程：双缸双吸气压缩机1的高温高压的冷媒气体经过四通阀2进入室外换热器3冷凝为高温冷媒液体，通过第一节流装置5(优选电子膨胀阀)节流降压并在室内换热器内吸收冷却水的热量，降低冷却水的温度，同时蒸发为低压冷媒气体进入压缩机的两个低压气缸。

优选地，

当需要进行制热双热源运行模式时：

且当同时包括第一控制阀15、第二控制阀8、第三控制阀9、第一节流装置5和第二节流装置6时，控制所述四通阀使得所述排气口13与所述室内换热器4连通，控制所述第一控制阀15和第二控制阀8关闭，控制所述第三控制阀9打开、所述第一节流装置5和所述第二节流装置6打开。

这是本发明的制热双热源运行模式的优选控制方式，模式三：制热双热源运行模式，能够有效控制室内换热器制热、并从室外换热器和中间换热器中同时吸热(获取热量)，同时运行两种热源(空气源和水源)，通过回收高温热源(如太阳能、余热、江湖水等)提高系统能效，解决寒冷地区空气源热泵能效低的问题。

控制方法：关闭第一控制阀15、第二控制阀8，打开第三控制阀9

工作流程：双缸双吸气压缩机1的高温高压的冷媒气体经过四通阀2进入室内换热器4冷凝为高温冷媒液体后分为两路，其中一路经过第一节流装置5节流降压并在室外换热器3吸收环境的热量蒸发为低压冷媒气体，进入压缩机的其中一个低压气缸。另一路经过第三控制阀9通过第二节流装置6节流降压并在中间换热器内吸收蓄热箱的冷却水的热量，降低冷却水的温度，同时蒸发为低压冷媒气体进入压缩机的另一个低压气缸。

优选地，

当需要进行制热单热源运行模式，且需求使用蓄热热源时：

且当同时包括第一控制阀15、第二控制阀8、第三控制阀9、第一节流装置5和第二节流装置时，控制所述四通阀使得所述排气口13与所述室内换热器4连通，控制所述第一控制阀15打开，和第二控制阀8关闭，控制所述第三控制阀9打开、所述第一节流装置5的开度为0，所述第二节流装置6打开；

当需要进行制热单热源运行模式，且需求使用空气热源时：

且当同时包括第一控制阀15、第二控制阀8、第三控制阀9、第一节流装置5和第二节流装置时，控制所述四通阀使得所述排气口13与所述室内换热器4连通，控制所述第一控制阀15打开，控制所述第二控制阀8和第三控制阀9关闭，所述第一节流装置5打开。

这是本发明的制热单热源运行模式的优选控制方式，模式三：制热单热源运行模式，能够有效控制室内换热器制热、并从室外换热器或中间换热器中的其中之一吸热(获取热量)，根据需要选择利用的热源形式(空气源或水源)，比如根据室外温度情况以及中间换热器的蓄热热源的温度情况进行智能的选择，提高智能化控制的效果，使得制热能效得到大幅提高，解决寒冷地区空气源热泵能效低的问题。

模式四：制热单热源(蓄热热源)运行模式

控制方法：关闭第二控制阀8，打开第一控制阀15、第三控制阀9，调节第一节流装置5的步数为0；

工作流程：双缸双吸气压缩机1的高温高压的冷媒气体经过四通阀2进入室内换热器4冷凝为高温冷媒液体经过第三控制阀9通过第二节流装置6节流降压并在中间换热器内吸收蓄热箱的冷却水的热量，降低冷却水的温度，同时蒸发为低压冷媒气体进入压缩机的两个低压气缸。

模式五：制热单热源(空气源)运行模式

控制方法：关闭第二控制阀8、第三控制阀9，打开第一控制阀15；

工作流程：双缸双吸气压缩机1的高温高压的冷媒气体经过四通阀2进入室内换热器4冷凝为高温冷媒液体通过第一节流装置5节流降压并在室外换热器内吸收室外空气的热量，同时蒸发为低压冷媒气体进入压缩机的两个低压气缸。

优选地，

当需要进行化霜运行模式时：

且当同时包括第一控制阀15、第二控制阀8、第三控制阀9、第一节流装置5和第二节流装置时，控制所述四通阀2使得所述排气口13与所述室外换热器3连通，控制所述第一控制阀15打开，控制所述第二控制阀8打开，所述第三控制阀9关闭，控制所述第一节流装置5的步数为0，所述第二节流装置6打开。

这是本发明的化霜运行模式的优选控制方式，能够有效控制室外换热器制热化霜、并从中间换热器中吸热(获取热量)，不会从室内进行吸热，从而有效地保证了室内的制热温度和制热舒适度。只从高温热源处吸收热量用于室外换热器化霜，避免了室内环境温度出现大幅度波动

模式六：化霜模式

控制方法：关闭第三控制阀9、打开第一控制阀15、第二控制阀8，调节第一节流装置5的步数为0

工作流程：双缸双吸气压缩机1的高温高压的冷媒气体经过四通阀2进入室外换热器3进行化霜，冷凝为高温冷媒液体经过第二控制阀8通过第二节流装置6节流降压并在中间换热器内吸收蓄热箱内的冷却水的热量，降低冷却水的温度，同时蒸发为低压冷媒气体进入压缩机的两个低压气缸，完成化霜过程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。