热泵系统及其控制方法

热泵系统及其控制方法
【专利摘要】本发明提供了一种热泵系统及其控制方法。其中，热泵系统包括：压缩机、第一节流装置、第一蒸发器、第二节流装置、检测装置、第一控制装置和光伏发电装置，光伏发电装置包括：第二蒸发器和太阳能电池板，第二蒸发器的第一端与第二节流装置相连接，第二蒸发器的第二端与压缩机的回气口相连接；太阳能电池板与第二蒸发器相连接，第二蒸发器用于对太阳能电池板散热。本发明提供的热泵系统，太阳能电池板产生的电量可以直接提供给热泵系统，节能环保，且利用低温冷媒对太阳能电池板进行冷却降温，另外通过检测装置检测冷媒的回气温度和回气压力，第一控制装置根据回气压力和回气温度控制第一节流装置和第二节流装置的开启或关闭。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热泵系统领域，具体而言，涉及一种热泵系统及该热泵系统的控制方 法。 热泵系统及其控制方法

【背景技术】
[0002] 目前，随着能源危机及环保问题，节能越来越受到重视，现代社会随着人们经历的 发展人们对生活质量的要求也越来越高。
[0003] 光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变未电能的一种技 术，这种技术的关键元件是太阳能电池板。光伏发电对太阳能的利用率不能达到100%，其 中很大一部分的太阳能都转化为热能，这部分热量会是太阳能电池板发热，如果不及时带 走这部分热量太阳能电池板就会产生温升，而太阳能电池板的光电转换效率会随着温度的 身高而下降。


【发明内容】

[0004] 为了解决上述技术问题至少之一，本发明的一个目的在于提供一种合理利用冷媒 冷量的热泵系统。
[0005] 本发明的另一个目的在于提供一种上述热泵系统的控制方法。
[0006] 有鉴于此，本发明第一方面的实施例提供了一种热泵系统，包括：压缩机，所述压 缩机用于压缩冷媒，所述压缩机具有排气口和回气口；冷凝器，所述冷凝器的第一端口与所 述压缩机的所述排气口相连；第一节流装置，所述第一节流装置的一端与所述冷凝器的第 二端口相连接；第一蒸发器，所述第一蒸发器的第一端与所述第一节流装置的另一端连接， 所述第一蒸发器的第二端与所述压缩机的所述回气口相连接；第二节流装置，所述第二节 流装置的一端与所述冷凝器的第二端口相连接；检测装置，所述检测装置设置在所述压缩 机的所述回气口处，用于检测冷媒的回气压力和回气温度；第一控制装置，所述第一控制装 置根据所述回气压力和所述回气温度，控制所述第一节流装置的开启或关闭；和光伏发电 装置，所述光伏发电装置包括：第二蒸发器，所述第二蒸发器的第一端与所述第二节流装置 的另一端连接，所述第二蒸发器的第二端与所述压缩机的所述回气口相连接；和太阳能电 池板，所述太阳能电池板与所述第二蒸发器相连接，所述第二蒸发器用于对太阳能电池板 散热。
[0007] 本发明提供的热泵系统，太阳能电池板产生的电量可以直接提供给热泵系统，从 而只需要其他电源提供部分电量或者不需要其他电源提供电量，节能环保，且利用低温冷 媒对太阳能电池板进行冷却降温，从而保证了太阳能电池板的光电转化效率，即提高了太 阳能电池板产生的电量，进而提高了产品的品质，增加了产品的市场竞争力，另外通过检测 装置检测冷媒的回气温度和回气压力，第一控制装置根据回气压力和回气温度控制第一节 流装置和所述第二节流装置的开启或关闭，即当太阳能电池板产生的热量能够全部中和掉 冷媒产生的冷量（低温的冷媒吸收太阳能电池板产生的热量能够完全气化）时，第一节流 装置处于关闭状态，当太阳能电池板产生的热量不能够全部中和掉冷媒产生的冷量（低温 的冷媒收太阳能电池板产生的热量不能够完全气化）时，开启第一节流装置，通过第一蒸 发器中和冷媒的冷量，从而合理地利用热泵系统的冷媒的冷量，并提高了太阳能电池板的 发电效率，具体而言，第一控制装置将检测装置检测到的回气压力和回气温度处理得到过 热度数值，当过热度大于第一预设值时，即当低温的冷媒吸收太阳能电池板产生的热量能 够完全气化时，第一节流装置处于关闭状态，当过热度小于第一预设值时，即当低温的冷媒 收太阳能电池板产生的热量不能够完全气化时，开启第一节流装置，通过第一蒸发器中和 剩余冷媒的冷量。
[0008] 另外，本发明提供的上述实施例中的热泵系统还可以具有如下附加技术特征：
[0009] 在本发明的一个实施例中，所述检测装置包括：第一温度传感器，所述第一温度传 感器用于检测所述压缩机的回气口处冷媒的回气温度，和压力传感器，所述压力传感器用 于检测所述压缩机的所述回气口处冷媒的回气压力。
[0010] 在本发明的一个实施例中，所述光伏发电装置还包括：夕卜壳，所述外壳上设置有一 端开口的容纳槽，所述太阳能电池板和所述第二蒸发器设置在所述容纳槽内，所述太阳能 电池板位于所述容纳槽的开口端，所述第二蒸发器位于所述太阳能电池板与所述外壳的底 板之间；和隔热板，所述隔热板位于所述第二蒸发器与所述外壳的所述底板之间。
[0011] 在本发明的一个实施例中，所述第一节流装置为电子膨胀阀，和/或，所述第二节 流装置为电子膨胀阀。
[0012] 在本发明的一个实施例中，热泵系统还包括：第二温度传感器，所述第二温度传感 器设置在所述太阳能电池板上，所述第二温度传感器用于检测太阳能电池板的温度；和第 二控制装置，所述第二控制装置根据太阳能电池板的温度，控制所述第一节流装置、所述第 二节流装置、所述检测装置和所述第一控制装置的开启或关闭。
[0013] 在本发明的一个实施例中，热泵系统还包括：蓄电池，所述蓄电池与所述太阳能电 池板相连接，用于储存所述太阳能电池板产生的电量。
[0014] 本发明第二方面的实施例提供了一种热泵系统的控制方法，包括：
[0015] 步骤102,检测装置检测压缩机回气口处冷媒的回气温度和回气压力，并得第一温 度数值和压力数值；
[0016] 步骤103,第一控制装置接收所述第一温度数值和所述压力数值，并根据所述第一 温度数值和压力数值控制第一节流装置的开启或关闭。
[0017] 在本发明的一个实施例中，步骤103具体包括：
[0018] 步骤1031，第一控制装置接收所述第一温度数值和所述压力数值，并将所述第一 温度数值和所述压力数值处理得到过热度数值；
[0019] 步骤1032,第一控制装置将所述过热度数值与第一预设数值比较，当过热度数值 大于等于第一预设数值时，第一控制装置控制第一节流装置关闭，当过热度数值小于第一 预设数值时，第一控制装置控制第一节流装置开启。
[0020] 在本发明的一个实施例中，步骤102之前还包括：
[0021] 步骤100,第二温度传感器检测太阳能电池板的温度，并得到第二温度数值；
[0022] 步骤101，第二控制装置接收所述第二温度数值，并根据所述第二温度数值控制第 一节流装置、第二节流装置、检测装置和第一控制器的开启或关闭。
[0023] 在本发明的一个实施例中，步骤101具体包括：
[0024] 步骤1011，第二控制装置接收所述第二温度数值，并将所述第二温度数值与第二 预设数值比较；
[0025] 步骤1012,当第二温度数值小于第二预设数值时，第二控制装置控制第一节流装 置打开、第二节流装置关闭，当第二温度数值大于等于第二预设数值时，第二控制装置控制 第一节流装置关闭、第二节流装置开启、检测装置开启、第一控制装置开启。
[0026] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践 了解到。

【专利附图】

【附图说明】
[0027] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中 ：
[0028] 图1是本发明所述热泵系统的结构示意图；
[0029] 图2是本发明所述光伏发电装置的结构示意图；
[0030] 图3是图2所示光伏发电装置的分解结构示意图；
[0031] 图4是本发明所述热泵系统的结构框图；
[0032] 图5是本发明所述热泵系统的控制方法的流程图。
[0033] 其中，图1至图5中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
[0034] 1压缩机，2冷凝器，3第一节流装置，4第一蒸发器，5第二节流装置，6光伏发电装 置，601第二蒸发器，602太阳能电池板，603外壳，604隔热板，7检测装置，701第一温度传 感器，702压力传感器，8第一控制装置，9第二温度传感器，10蓄电池，11水箱，12截止阀， 13第二控制装置。

【具体实施方式】
[0035] 为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实 施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施 例及实施例中的特征可以相互组合。
[0036] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可 以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开 的具体实施例的限制。
[0037] 下面参照图1至图4描述根据本发明一些实施例所述热泵系统。
[0038] 如图1和图4所示，本发明第一方面的实施例提供的热泵系统，包括：压缩机1、冷 凝器2、第一节流装置3、第一节流装置3、第一蒸发器4、第二节流装置5、检测装置7、第一 控制装置8、水箱11和光伏发电装置6。
[0039] 具体地，压缩机1用于压缩冷媒，压缩机1具有排气口和回气口；冷凝器2的第一 端口与压缩机1的排气口相连；第一节流装置3的一端与冷凝器2的第二端口相连接；第一 蒸发器4的第一端与第一节流装置3的另一端连接，第一蒸发器4的第二端与压缩机1的 回气口相连接；第二节流装置5的一端与冷凝器2的第二端口相连接；检测装置7设置在压 缩机1的回气口处，用于检测冷媒的回气压力和回气温度；第一控制装置8根据回气压力和 回气温度，控制第一节流装置3的开启或关闭；水箱11与冷凝器2相连接。
[0040] 如图2和图3所示，光伏发电装置6包括：第二蒸发器601和太阳能电池板602。 [0041] 具体地，第二蒸发器601的第一端与第二节流装置5的另一端连接，第二蒸发器 601的第二端与压缩机1的回气口相连接；太阳能电池板602与第二蒸发器601相连接，第 二蒸发器601用于对太阳能电池板602散热。
[0042] 本发明提供的热泵系统，太阳能电池板602产生的电量可以直接提供给热泵系 统，从而只需要其他电源提供部分电量或者不需要其他电源提供电量，节能环保，且利用低 温冷媒对太阳能电池板602进行冷却降温，从而保证了太阳能电池板602的光电转化效率， 即提高了太阳能电池板602产生的电量，进而提高了产品的品质，增加了产品的市场竞争 力，另外通过检测装置7检测冷媒的回气温度和回气压力，第一控制装置8根据回气压力和 回气温度控制第一节流装置3和第二节流装置5的开启或关闭，即当太阳能电池板602产 生的热量能够全部中和掉冷媒产生的冷量（低温的冷媒吸收太阳能电池板产生的热量能 够完全气化）时，第一节流装置3处于关闭状态，当太阳能电池板602产生的热量不能够全 部中和掉冷媒产生的冷量（低温的冷媒收太阳能电池板产生的热量不能够完全气化）时， 开启第一节流装置3,通过第一蒸发器4中和冷媒的冷量，从而合理地利用热泵系统的冷媒 的冷量，并提高了太阳能电池板602的发电效率。
[0043] 在本发明的一个具体实施例中，检测装置7包括：第一温度传感器701和压力传感 器 702。
[0044] 具体地，第一温度传感器701用于检测压缩机1回气口处冷媒的回气温度；压力传 感器702用于检测压缩机1的回气口处冷媒的回气压力。
[0045] 在本发明的一个实施例中，如图2和图3所示，光伏发电装置6还包括：外壳603 和隔热板604。
[0046] 具体地，外壳603上设置有一端开口的容纳槽，太阳能电池板602和第二蒸发器 601设置在容纳槽内，太阳能电池板602位于容纳槽的开口端，第二蒸发器601设置在太阳 能电池板602与外壳603的底板之间；隔热板604位于第二蒸发器601与外壳603的底板 之间。
[0047] 在该实施例中，外壳603可以对太阳能电池板602和第二蒸发器601起到保护的 作用，具体而言，光伏发电装置6容易发生磕碰，外壳603具有一定的缓冲作用，减少太阳能 电池板602和第二蒸发器601所受的冲击力，从而降低了太阳能电池板602和第二蒸发器 601出现损坏的概率；隔热板604的设置，避免了第二蒸发器601与外壳603之间发生热交 换，即避免了第二蒸发器601的冷量的损失，从而保证了低温冷媒的绝大部分冷量都用于 对太阳能电池板602进行降温，进而保证了太阳能电池板602的光电转化效率，即提高了太 阳能电池板602的产生的电量，保证了太阳能电池板602的工作效率。
[0048] 在本发明的一个具体实施例中，第一节流装置3为电子膨胀阀，和/或，第二节流 装置5为电子膨胀阀。
[0049] 在本发明的一个实施例中，如图1和图4所示，热泵系统还包括：第二温度传感器 9和第二控制装置13。
[0050] 具体地，第二温度传感器9设置在太阳能电池板602上，第二温度传感器9用于检 测太阳能电池板602的温度；第二控制装置根据太阳能电池板602的温度，控制第一节流装 置3、第二节流装置5、检测装置7和第一控制装置8的开启或关闭。
[0051] 在该实施例中，在热泵系统开始工作时，第二温度传感器9检测太阳能电池板602 的温度，当太阳能电池板602的温度较低时，第二控装置13判断此时太阳光照不足，太阳能 电池板602不能够有效地发电，太阳能电池板602的温度不高，此时不需要通过第二蒸发器 601对太阳能电池板602进行散热，因此第二控制装置13控制第一节流装置3开启、第二节 流装置5关闭，当太阳能电池板602的温度较高时，第二控装置13判断此时太阳光照足，太 阳能电池板602有效地进行发电，太阳能电池板602的温度不断升高，第二控制装置13控 制第一节流装置3关闭、第二节流装置5开启、检测装置7开启、第一检测装置7开启，通过 第二蒸发器601对太阳能电池板本进行散热。
[0052] 在本发明的一个具体实施例中，热泵系统还包括：蓄电池10,蓄电池10与太阳能 电池板602相连接，用于储存太阳能电池板602产生的电量。
[0053] 在该实施例中，蓄电池10的设置，可将太阳能电池板602产生的电量储存起来，蓄 电池10直接给热泵系统提供电源，或者作为家庭用电。
[0054] 另外，如图1所示，第二节流装置5与冷凝器2之间设置有截止阀12,第二蒸发器 601与压缩机1之间设置截止阀12,当光伏发电装置6需要更换时，截止阀12关闭，并将光 伏发电装置6拆卸下来，换好光伏发电装置6后，在将截止阀12打开。
[0055] 在本发明的一个具体实施例中，第二蒸发器601为微通道换热器。
[0056] 本发明第二方面的实施例提供的热泵系统的控制方法，包括：
[0057] 步骤100,第二温度传感器检测太阳能电池板的温度，并得到第二温度数值；
[0058] 步骤101，第二控制装置接收第二温度数值，并根据第二温度数值控制第一节流装 置、第二节流装置、检测装置和第一控制器的开启或关闭；
[0059] 步骤102,检测装置检测压缩机回气口处冷媒的回气温度和回气压力，并得第一温 度数值和压力数值；
[0060] 步骤103,第一控制装置接收第一温度数值和压力数值，并根据第一温度数值和压 力数值控制第一节流装置的开启或关闭。
[0061] 在本发明的一个具体实施例中，如图5所示，热泵系统的控制方法具体包括：
[0062] 步骤100,第二温度传感器检测太阳能电池板的温度，并得到第二温度数值；
[0063] 步骤1011，第二控制装置接收第二温度数值，并将第二温度数值与第二预设数值 比较；
[0064] 步骤1012,当第二温度数值小于第二预设数值时，第二控制装置控制第一节流装 置打开、第二节流装置关闭，当第二温度数值大于等于第二预设数值时，第二控制装置控制 第一节流装置关闭、第二节流装置开启、检测装置开启、第一控制装置开启；
[0065] 步骤102,检测装置检测压缩机回气口处冷媒的回气温度和回气压力，并得第一温 度数值和压力数值；
[0066] 步骤1031，第一控制装置接收第一温度数值和压力数值，并将第一温度数值和压 力数值处理得到过热度数值；
[0067] 步骤1032,第一控制装置将过热度数值与第一预设数值比较，当过热度数值大于 等于第一预设数值时，第一控制装置控制第一节流装置关闭，当过热度数值小于第一预设 数值时，第一控制装置控制第一节流装置开启。
[0068] 综上所述，本发明提供了的热泵系统，太阳能电池板602产生的电量可以直接提 供给热泵系统，从而只需要其他电源提供部分电量或者其他电源不提供电量，节能环保，且 利用低温冷媒对太阳能电池板602进行冷却降温，从而保证了太阳能电池板602的光电转 化效率，即提高了太阳能电池板602产生的电量，进而提高了产品的品质，增加了产品的市 场竞争力，另外通过检测装置7检测冷媒的回气温度和回气压力，第一控制装置8根据回气 压力和回气温度控制第一节流装置3和第二节流装置5的开启或关闭，即当太阳能电池板 602产生的热量能够全部中和掉冷媒产生的冷量（低温的冷媒吸收太阳能电池板产生的热 量能够完全气化）时，第一节流装置3处于关闭状态，当太阳能电池板602产生的热量不能 够全部中和掉冷媒产生的冷量（低温的冷媒收太阳能电池板产生的热量不能够完全气化） 时，开启第一节流装置3,通过第一蒸发器4中和冷媒的冷量，从而合理地利用热泵系统的 冷媒的冷量，并提高了太阳能电池板602的发电效率，具体而言，第一控制装置8将检测装 置7检测到的回气压力和回气温度处理得到过热度数值，当过热度大于第一预设值时，即 当低温的冷媒吸收太阳能电池板602产生的热量能够完全气化时，第一节流装置3处于关 闭状态，当过热度小于第一预设值时，即当低温的冷媒收太阳能电池板602产生的热量不 能够完全气化时，开启第一节流装置3,通过第一蒸发器4中和冷媒的冷量。
[0069] 在本发明中，术语"第一"、"第二"仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相 对重要性；术语"安装"、"相连"、"连接"、"固定"等术语均应做广义理解，例如，"连接"可以 是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；"相连"可以是直接相连，也可以通过中 间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本 发明中的具体含义。
[0070] 在本说明书的描述中，术语"一个实施例"、" 一些实施例"、"具体实施例"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实 例。而且，描述的具体特征、结构、材料或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。
[0071] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种热泵系统，其特征在于，包括： 压缩机，所述压缩机用于压缩冷媒，所述压缩机具有排气口和回气口； 冷凝器，所述冷凝器的第一端口与所述压缩机的所述排气口相连； 第一节流装置，所述第一节流装置的一端与所述冷凝器的第二端口相连接； 第一蒸发器，所述第一蒸发器的第一端与所述第一节流装置的另一端连接，所述第一 蒸发器的第二端与所述压缩机的所述回气口相连接； 第二节流装置，所述第二节流装置的一端与所述冷凝器的第二端口相连接； 检测装置，所述检测装置设置在所述压缩机的所述回气口处，用于检测冷媒的回气压 力和回气温度； 第一控制装置，所述第一控制装置根据所述回气压力和所述回气温度，控制所述第一 节流装置的开启或关闭；和 光伏发电装置，所述光伏发电装置包括： 第二蒸发器，所述第二蒸发器的第一端与所述第二节流装置的另一端连接，所述第二 蒸发器的第二端与所述压缩机的所述回气口相连接；和 太阳能电池板，所述太阳能电池板与所述第二蒸发器相连接，所述第二蒸发器用于对 所述太阳能电池板散热。
2. 根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于， 所述检测装置包括： 第一温度传感器，所述第一温度传感器用于检测所述压缩机的所述回气口处冷媒的回 气温度，和 压力传感器，所述压力传感器用于检测所述压缩机的所述回气口处冷媒的回气压力。
3. 根据权利要求2所述的热泵系统，其特征在于，所述光伏发电装置还包括： 外壳，所述外壳上设置有一端开口的容纳槽，所述太阳能电池板和所述第二蒸发器设 置在所述容纳槽内，所述太阳能电池板位于所述容纳槽的开口端，所述第二蒸发器位于所 述太阳能电池板与所述外壳的底板之间；和 隔热板，所述隔热板位于所述第二蒸发器与所述外壳的所述底板之间。
4. 根据权利要求3所述的热泵系统，其特征在于， 所述第一节流装置为电子膨胀阀，和/或，所述第二节流装置为电子膨胀阀。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的热泵系统，其特征在于，还包括： 第二温度传感器，所述第二温度传感器设置在所述太阳能电池板上，所述第二温度传 感器用于检测所述太阳能电池板的温度；和 第二控制装置，所述第二控制装置根据太阳能电池板的温度，控制所述第一节流装置、 所述第二节流装置、所述检测装置和所述第一控制装置的开启或关闭。
6. 根据权利要求5所述的热泵系统，其特征在于，还包括： 蓄电池，所述蓄电池与所述太阳能电池板相连接，用于储存所述太阳能电池板产生的 电量。
7. -种热泵系统的控制方法，其特征在于，包括： 步骤102,检测装置检测压缩机回气口处冷媒的回气温度和回气压力，并得第一温度数 值和压力数值； 步骤103,第一控制装置接收所述第一温度数值和所述压力数值，并根据所述第一温度 数值和所述压力数值控制第一节流装置的开启或关闭。
8. 根据权利要求7所述的热泵系统的控制方法，其特征在于，步骤103具体包括： 步骤1031，第一控制装置接收所述第一温度数值和所述压力数值，并将所述第一温度 数值和所述压力数值处理得到过热度数值； 步骤1032,第一控制装置将所述过热度数值与第一预设数值比较，当过热度数值大于 等于第一预设数值时，第一控制装置控制第一节流装置关闭，当过热度数值小于第一预设 数值时，第一控制装置控制第一节流装置开启。
9. 根据权利要求7所述的热泵系统的控制方法，其特征在于，步骤102之前还包括： 步骤100,第二温度传感器检测太阳能电池板的温度，并得到第二温度数值； 步骤101，第二控制装置接收所述第二温度数值，并根据所述第二温度数值控制第一节 流装置、第二节流装置、检测装置和第一控制器的开启或关闭。
10. 根据权利要求9所述的热泵系统的控制方法，其特征在于，步骤101具体包括： 步骤1011，第二控制装置接收所述第二温度数值，并将所述第二温度数值与第二预设 数值比较； 步骤1012,当第二温度数值小于第二预设数值时，第二控制装置控制第一节流装置打 开、第二节流装置关闭，当第二温度数值大于等于第二预设数值时，第二控制装置控制第一 节流装置关闭、第二节流装置开启、检测装置开启、第一控制装置开启。
【文档编号】F25B41/06GK104121725SQ201410326788
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月9日 优先权日:2014年7月9日
【发明者】卜其辉, 杨远航, 张雷 申请人:广东美的暖通设备有限公司, 美的集团股份有限公司