热泵系统及其控制方法与流程

本发明涉及热泵技术领域，具体提供了一种热泵系统及其控制方法。

背景技术：

随着空气源热泵系统在冬季供暖领域的普及，空气源热泵系统成为了越来越多家庭在冬季取暖的首选，给人们冬季采暖带来了便利。不过，空气源热泵系统的水循环管路内的循环水中存在泥沙、水垢等杂质，在日常使用过程中这些杂质会在散热设备内部沉积阻碍散热而影响换热效果，并且在循环管路中沉积造成管路堵塞，影响使用寿命。

鉴于此，改进后的空气源热泵系统通过在水循环管路上串联一个过滤装置，通过过滤装置过滤循环水中的杂质以避免杂质沉积影响换热效果以及管路堵塞。不过，在空气源热泵系统运行过程中，过滤装置一直处于水循环管路中对其中的循环水进行过滤，对循环水的流动存在较大的阻力，为了保证散热效果，需要增大循环水驱动功率，造成能源浪费，并且会缩短过滤装置的使用寿命。

相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有空气源热泵系统中的过滤装置始终参与循环水过滤造成能源浪费和缩短过滤装置使用寿命的问题，一方面本发明提供了一种热泵系统，所述热泵系统包括换热器和供热末端，所述换热器和所述供热末端通过管组连接，所述管组上设置有过滤装置，所述热泵系统还包括阀门组和控制器，所述阀门组包括多个阀门；并且所述控制器设置成能够通过调整所述多个阀门的开闭状态，以便：在无需过滤所述管组中液体的供暖模式下将所述过滤装置从所述管组移除，以及在需要过滤所述管组中液体的过滤模式下将所述过滤装置接入所述管组。

在上述热泵系统的优选技术方案中，所述管组包括干路和支路组，所述支路组包括并联的第一支路和第二支路，所述阀门组包括第一阀门和第二阀门，所述第一阀门设置于所述第一支路，所述第二阀门和所述过滤装置均设置于所述第二支路，所述控制器用于：在供暖模式下使所述第一阀门打开、所述第二阀门关闭，以便使所述换热器和所述供热末端通过所述干路和所述第一支路连通形成回路，从而将所述过滤装置从所述管组中移除；以及在过滤模式下使所述第一阀门关闭、所述第二阀门打开，以便使所述换热器和所述供热末端通过所述干路和所述第二支路连通形成回路，从而将所述过滤装置接入所述管组。

在上述热泵系统的优选技术方案中，所述阀门组还包括排放阀和补液阀，所述排放阀配置于所述过滤装置，所述补液阀设置于所述管组，所述控制器用于：在过滤模式下使所述排放阀打开以便将流经所述过滤装置的液体排出并且使所述补液阀打开以便向所述管组中补充液体。

在上述热泵系统的优选技术方案中，所述控制器用于：在过滤模式下使所述排放阀的流量小于所述干路的流量。

在上述热泵系统的优选技术方案中，所述过滤装置内设置有静电吸附装置，所述静电吸附装置用于在过滤模式下将所述过滤装置处获得的杂质吸附至所述排放阀附近并随液体从所述排放阀排出。

在上述热泵系统的优选技术方案中，所述管组上设置有变频泵，所述控制器用于：在过滤模式下使所述变频泵以第一频率工作，以及在供暖模式下使所述变频泵以第二频率工作；其中，所述第一频率大于所述第二频率。

本领域技术人员能够理解的是，在本发明的技术方案中，热泵系统包括换热器和供热末端，换热器和供热末端通过管组连接，管组上设置有过滤装置，热泵系统还包括阀门组和控制器，阀门组包括多个阀门；并且控制器设置成能够通过调整多个阀门的开闭状态以便在无需过滤管组中液体的供暖模式下将过滤装置从管组移除，以及在过滤模式下将过滤装置接入管组。

通过这样的设置，在供暖模式下过滤装置从管组中移除，不对管组中的液体进行过滤，相对于过滤装置始终接入管组对其中的液体过滤的方案，减小了液体流动的阻力，驱动装置的功率小，避免了能源浪费以及对过滤装置使用寿命的影响。

在本发明的优选技术方案中，管组包括干路和支路组，支路组包括并联的第一支路和第二支路，阀门组包括第一阀门和第二阀门，第一阀门设置于第一支路，第二阀门和过滤装置均设置于第二支路，控制器用于：在供暖模式下使第一阀门打开、第二阀门关闭，以便使换热器和供热末端通过干路和第一支路连通形成回路，从而将过滤装置从管组中移除；以及在过滤模式下使第一阀门关闭、第二阀门打开，以便使换热器和供热末端通过干路和第二支路连通形成回路，从而将过滤装置接入管组。通过这样的设置，便能够方便地在供暖模式和过滤模式之间切换。

优选地，阀门组还包括排放阀和补液阀，排放阀设置于过滤装置，补液阀设置于管组，控制器用于：在过滤模式下使排放阀打开以便将流经过滤装置的液体排出并且使补液阀打开以便向管组中补充液体。通过这样的设置，能够在过滤模式下使过滤装置中的液体携带其内的杂质从排放阀排出，方便了过滤装置中杂质的清除，同时向管组中补充液体保证供热末端的供热，优化了用户的使用体验。

优选地，控制器用于：在过滤模式下使排放阀的流量小于干路的流量。通过这样的设置，能够在将过滤的杂质排出的同时，避免浪费热量和资源。

优选地，过滤装置内还设置有静电吸附装置。通过静电吸附装置的设置，能够提高过滤装置内杂质的排出效果。

进一步地，管组上设置有变频泵，控制器用于：在过滤模式下使变频泵以第一频率工作，在供暖模式下使变频泵以第二频率工作，其中，第一频率大于第二频率。通过这样的设置，能够使过滤模式下液体快速循环，提高了杂质过滤清除效率，缩短了杂质过滤清除时间，优化了用户的使用体验。

另一方面，本发明还提供了一种热泵系统的控制方法，所述热泵系统包括换热器和供热末端，所述换热器和所述供热末端通过管组连接，所述管组上设置有过滤装置，所述热泵系统还包括阀门组和控制器，所述阀门组包括多个阀门，所述控制方法包括以下步骤：在无需过滤所述管组中液体的供暖模式下调整所述多个阀门的开闭状态以便将所述过滤装置从所述管组移除；在需要过滤所述管组中液体的过滤模式下调整所述多个阀门的开闭状态以便将所述过滤装置接入所述管组。

在上述控制方法的优选技术方案中，所述管组包括干路和支路组，所述支路组包括并联的第一支路和第二支路，所述阀门组包括第一阀门和第二阀门，所述第一阀门设置于所述第一支路，所述第二阀门和所述过滤装置均设置于所述第二支路，“在供暖模式下调整所述第一阀门和所述第二阀门的开闭状态以便将所述过滤装置从所述管组移除”的步骤具体为：在供暖模式下使所述第一阀门打开、所述第二阀门关闭，以便将所述过滤装置从所述管组移除；“在过滤模式下调整所述多个阀门的开闭状态以便将所述过滤装置接入所述管组”的步骤具体为：在过滤模式下使所述第一阀门关闭、所述第二阀门打开，以便将所述过滤装置接入所述管组。

在上述控制方法的优选技术方案中，所述阀门组还包括排放阀和补液阀，所述排放阀配置于所述过滤装置，所述补液阀设置于所述管组，所述控制方法包括以下步骤：在过滤模式下使所述补液阀打开并使所述排放阀打开至设定开度，该设定开度对应的所述排放阀的流量小于所述干路的流量。

在上述控制方法的优选技术方案中，所述干路上设置有变频泵，所述控制方法包括以下步骤：使所述变频泵在过滤模式下以第一频率工作；使所述变频泵在供暖模式下以第二频率工作；其中，所述第一频率大于所述第二频率。

需要说明的是，上述热泵系统的控制方法的技术方案具有上述热泵系统的全部技术效果，在此不再赘述。

附图说明

下面参照附图并结合空气源热泵系统来描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1是本发明第一种实施例的空气源热泵系统的结构示意图；

图2是本发明第二种实施例的空气源热泵系统的结构示意图；

图3是本发明一种实施例的空气源热泵系统的控制方法的步骤示意图。

附图标记列表:

11、蒸发器；12、压缩机；13、换热器；14、冷媒循环管路；15、膨胀阀；2、供热末端；3、干路；41、第一支路；411、第一阀门；42、第二支路；421、第二阀门；5、驱动装置；6、流量计；7、过滤装置；71、壳体；72、过滤网；73、第一腔体；74、第二腔体；75、排放阀；76、静电吸附装置；8、液体补充管路；81、补液阀。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，虽然本发明的热泵系统是结合空气源热泵系统进行介绍的，但是本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合，如本发明的热泵系统也可以是地下水热泵系统、地表水热泵系统、土壤源热泵系统等。显然，调整后的技术方案仍将落入本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，为了更好地说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实施例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本本发明的主旨。

参照图1，图1是本发明第一种实施例的空气源热泵系统的结构示意图。如图1所示，空气源热泵系统包括换热器13和供热末端2，换热器13和供热末端2通过管组连接，管组上设置有过滤装置7，空气源热泵系统还包括阀门组和控制器(图中未示出)，阀门组包括多个阀门，控制器设置成能够通过调整多个阀门的开闭状态以便在无需过滤管组中液体的供暖模式下将过滤装置7从管组移除，以及在过滤模式下将过滤装置7接入管组。

具体而言，管组、换热器13以及供热末端2形成第一循环回路，第一循环回路中具有用于传输热量的液体，如水；同时，换热器13通过冷媒循环管路14与蒸发器11、压缩机12、膨胀阀15形成第二循环回路，第二循环回路中具有冷媒。管组包括干路3和支路组，干路3中设置有驱动装置5和流量计6，驱动装置5用于驱动液体沿第一循环回路循环流动；支路组包括并联的第一支路41和第二支路42，阀门组包括第一阀门411和第二阀门421，第一阀门411设置于第一支路41，过滤装置7设置于第二支路42，在第二支路42上位于过滤装置7的左侧位置和右侧位置分别设置一个第二阀门421。过滤装置7包括壳体71，壳体71内设置有过滤构件，如过滤网72，过滤网72将壳体71内分成第一腔体73和第二腔体74。在供暖模式下，控制器控制第一阀门411打开，第二阀门421关闭，在驱动装置5的驱动下，液体依次流经驱动装置5、第一支路41、换热器13、干路3、供热末端2、流量计6并回到驱动装置5后继续循环。在过滤模式下，控制器控制第一阀门411关闭，第二阀门421打开，在驱动装置5的驱动下，液体依次流经驱动装置5、第二支路42、过滤装置7、换热器13、干路3、供热末端2、流量计6并回到驱动装置5后继续循环，通过过滤装置7对第一循环回路中的液体进行过滤。可以理解的是，换热器13可以是管壳式换热器、套管换热器、板式换热器等；供热末端2可以是散热片、地暖水管等。

通过这样的设置，在供暖模式下过滤装置从管组中移除，不对管组中的液体进行过滤，避免了过滤装置7对液体在管路中流动产生阻力，驱动装置5只需较小的驱动功率便能够使液体在第一循环回路中循环流动，避免了能源浪费；而在过滤模式下才将过滤装置7接入管组，缩短了过滤时间，延长了过滤装置7的使用寿命。此外，可以在供暖模式下对过滤装置7中过滤下来的杂质进行清除，不影响供热末端2的正常供热，优化了用户体验。

本领域技术人员可以理解的是，“过滤构件为过滤网72”、“用于传输热量的液体为水”等仅是一种具体的实施方式，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合，如过滤构件也可以是海绵层、活性炭层或者其他能够起到过滤作用的构件；用于传输热量的液体可以是软化水处理药剂或者除垢剂的水溶液等。“在第二支路42上位于过滤装置7的左侧位置和右侧位置分别设置一个第二阀门421”为一种优选的实施方式，通过这样的设置，在供暖模式下，两个第二阀门421关闭，能够避免第一支路41中液体流动使过滤装置7前后产生的压差对过滤构件的使用寿命产生影响，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合，如可以是仅在第二支路42上位于过滤装置7左侧的位置设置一个第二阀门421，也可以是仅在第二支路42上位于过滤装置7右侧的位置设置一个第二阀门421。另外，在第一支路41上设置第一阀门411、在第二支路42上设置第二阀门421，通过第一阀门411和第二阀门421配合实现过滤模式和供暖模式的切换仅是一种具体的实施方式，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合，如不设置第一阀门411和第二阀门421，而在第一支路41和第二支路42上游端或者下游端连接的位置设置一个三通阀，通过三通阀控制液体流过第一支路41或者第二支路42。此外，支路组设置于驱动装置5和换热器13之间仅是一种具体的实施方式，本领域技术人员可以也可以根据实际情况将支路组设置于换热器13和供热末端2之间的干路3上(图中位于下方的部分干路3)。

参照图2，图2是本发明第二种实施例的空气源热泵系统的结构示意图。如图2所示，优选地，阀门组还包括排放阀75和补液阀81，排放阀75设置在过滤装置7上与第一腔体73连通。干路3上位于流量计6左侧的位置通过补液阀81与液体补充管路8连接。在过滤模式下，控制器控制第一阀门411关闭，控制第二阀门421和补液阀81打开，同时使排放阀75打开至设定开度使排放阀75的流量小于干路3的流量，如排放阀75的流量为干路3的流量的1/3，以便在过滤模式下进入第一腔体73内的液体一部分经过滤网72过滤后流向换热器13，另一部分携带着杂质从排放阀75排出，同时液体补充管路8向管组中补充液体。

通过这样的设置，在过滤模式下，能够将过滤装置7的过滤网72处聚集的杂质排出，避免了清理过滤装置7所带来的麻烦，同时能够维持供热末端2的散热，优化了用户的使用体验。本领域技术人员可以理解的是，排放阀75的流量为干路3的流量的1/3仅是一种示例性的描述，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合，如排放阀75的流量可以是干路3的流量的2/3、1/2、1/4等。另外，液体补充管路8通过补液阀81与干路3上位于流量计6左侧的位置连接仅是一种示例性的描述，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合，如液体补充管路8通过补液阀81可以连接至第一支路41上位于第一阀门411右侧的位置，也可以连接至换热器13和供热末端2之间的干路3上(图中位于下方的干路3)或者其他合适的位置等。在液体补充管路8通过补液阀81连接至第一支路41上位于第一阀门411右侧的位置的情况下，在过滤模式下，位于过滤装置7左侧的第二阀门421打开，位于过滤装置7右侧的第二阀门421关闭，将排放阀75打开至设定开度使其流量等于干路3中的流量。通过这样的设置，驱动装置5流出的液体全部经排放阀75排出，液体补充管路8向第一支路41中补充等量的液体并向换热器13输送，补充的液体在换热器13处被加热后沿干路3输送至供热末端2以便维持供热末端2散热，从而使水垢等杂质随液体从排放阀75排出。

优选地，在第一腔体73内设置有静电吸附装置76。在过滤模式下，开启静电吸附装置76，由于其静电吸附力的作用聚集在过滤网72上的杂质与过滤网72脱离并被吸附至排放阀75附近的位置，随着部分液体从排放阀75中排出。通过这样的设置，提高了对过滤装置7中杂质的清除效果。

优选地，驱动装置5为变频泵，在过滤模式下控制器控制变频泵以第一频率工作，在供暖模式下控制器控制变频泵以第二频率工作，其中，第一频率大于第二频率。由于供热末端2在供暖模式下的供给热量大于在过滤模式下的供给热量，通过这样的设置，能够使液体过滤模式下的流速大于供暖模式下的流速，从而提高过滤效率，缩短过滤时间，保证供热，优化用户的使用体验。

此外，本发明还提供了一种热泵系统的控制方法，下面结合空气源热泵系统来对该控制方法进行介绍。

参照图3并继续参照图1，图3是本发明一种实施例的空气源热泵系统的控制方法的步骤示意图。如图1和图3所示，控制方法包括以下步骤：在无需过滤所述管组中液体的供暖模式下调整多个阀门的开闭状态以便将过滤装置从管组移除；在需要过滤所述管组中液体的过滤模式下调整多个阀门的开闭状态以便将过滤装置接入管组。

如图1所述，具体地，管组包括干路3和支管组，至关组包括并联的第一支路41和第二支路42，阀门组包括第一阀门411和第二阀门421，第一阀门411设置于第一支路411，过滤装置7设置于第二支路421，在第二支路42上位于过滤装置7的左侧位置和右侧位置分别设置一个第二阀门421。在热泵系统开启后，确定热泵系统的工作模式。在供暖模式下，使第一阀门411打开、第二阀门421关闭。在驱动装置5的驱动下，液体依次流经驱动装置5、第一支路41、换热器13、干路3、供热末端2、流量计6并回到驱动装置5后继续循环。在过滤模式下，使第一阀门411关闭、第二阀门421打开。在驱动装置5的驱动下，液体依次流经驱动装置5、第二支路42、过滤装置7、换热器13、干路3、供热末端2、流量计6并回到驱动装置5后继续循环，通过过滤装置7对第一循环回路中的液体进行过滤。

通过这样的设置，能够在供暖模式下将过滤装置从管组中移除，在过滤模式下将过滤装置接入管组以便对其中的液体进行过滤。相对于过滤装置始终接入管组对其中的液体过滤的方案，减小了液体流动的阻力，驱动装置的功率小，避免了能源浪费以及对过滤装置使用寿命的影响。

参照图2和图3，优选地，阀门组件还包括排放阀75和补液阀81，排放阀75设置在过滤装置7，干路3上位于流量计6左侧的位置通过补液阀81与液体补充管路8连接。在过滤模式下，使第一阀门关闭，使第二阀门421、补液阀81打开，同时使排放阀75打开至设定开度使排放阀75的流量小于干路3的流量，如排放阀75的流量为干路3的流量的1/3。通过这样的控制方法，在过滤模式下，进入第一腔体73内的液体一部分经过滤网72过滤后流向换热器13，另一部分携带着杂质从排放阀75排出，同时液体补充管路8向管组中补充液体。

继续参照图2和图3，优选地，过滤装置7的第一腔体73内还设置有静电吸附装置76。在过滤模式下，控制静电吸附装置76启动。通过这样的控制方法，在静电吸附力的作用下，聚集在过滤网72上的杂质与过滤网72脱离并被吸附至排放阀75附近的位置，并随着部分液体从排放阀75中排出，提高了对过滤装置7中聚集的杂质的清除效果。

优选地，驱动装置5为变频泵。在过滤模式下控制器控制变频泵以第一频率工作，在供暖模式下控制器控制变频泵以第二频率工作，第一频率大于第二频率。通过这样的设置，能够在过滤模式下提高第一循环回路中液体的流速，加快对液体的过滤，缩短了过滤时间，提高了清洁效率，进一步优化了用户体验。

通过以上描述可以看出，在本发明的优选技术方案中，热泵系统包括换热器和供热末端，换热器和供热末端通过管组连接，管组上设置有过滤装置，管组包括干路和支路组，支路组包括并联的第一支路和第二支路，热泵系统还包括阀门组和控制器，阀门组包括第一阀门和第二阀门，第一阀门设置于第一支路，第二阀门和过滤装置均设置于第二支路。控制器用于：在供暖模式下使第一阀门打开、第二阀门关闭，以便使换热器和供热末端通过干路和第一支路连通形成回路，从而将过滤装置从管组中移除；以及在过滤模式下使第一阀门关闭、第二阀门打开，以便使换热器和供热末端通过干路和第二支路连通形成回路，从而将过滤装置接入管组。通过这样的设置，在供暖模式下过滤装置从管组中移除，不对管组中的液体进行过滤，减小了液体流动的阻力，驱动装置的功率小，避免了能源浪费以及对过滤装置使用寿命的影响。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。