一种热泵系统及其控制方法与流程

文档序号:15459801发布日期:2018-09-18 17:50阅读:138来源:国知局

本发明属于热泵技术领域,具体涉及一种热泵系统及其控制方法。



背景技术:

目前,现有的热泵系统不仅包括单冷机制冷系统,还包括冷暖机系统。单冷机制冷系统用于制冷模式,冷暖机系统可以运行制冷模式或制热模式。

在热泵系统运行的过程中,蒸发器和冷凝器的出口温度对整个热泵系统的运行效率有很大的影响,尤其在外环境工况恶劣的情况下,例如,外环境的温度很高,风冷冷凝器出口温度很难降到外环境的温度以下,这样,热泵系统无法正常运行制冷模式,反之,例如,外环境的温度很低,热泵系统也无法正常运行制热模式,因此,热泵系统在恶劣工况下的运行效率很低,很难满足实际应用需求。

总之,在恶劣工况下,热泵系统不仅运行效率低,而且在外环境温度特别高的情况下,现有的热泵系统甚至可能无法正常运行制热模式,或者,在外环境温度特别低的情况下,现有的热泵系统甚至无法正常运行制热模式。



技术实现要素:

本发明的目的在于,针对上述缺陷,提供一种热泵系统及其控制方法,以解决现有技术中,在恶劣工况环境下,热泵系统的换热效果不佳、运行效率低的问题。

本发明提供一种热泵系统,所述热泵系统包括由压缩机、冷凝器、主节流装置和蒸发器串联而成的主循环回路,以及还包括第一支路,所述第一支路的一端连接到压缩机的排气端、另一端连接到压缩机的吸气端,且在所述第一支路上还设置有第一换热器、所述第一换热器能够对所述蒸发器的出口端的冷媒进行升温换热,所述第一支路上还设置有第二换热器、所述第二换热器能够对所述冷凝器的出口端的冷媒进行降温换热;和/或,以及还包括第二支路,所述第二支路的一端连接到压缩机的排气端、另一端连接到压缩机的吸气端,且在所述第二支路上还设置有第三换热器、所述第三换热器能够对所述冷凝器的出口端的冷媒进行升温换热,所述第二支路上还设置有第四换热器、所述第四换热器能够对所述蒸发器的出口端的冷媒进行降温换热。

可选地,所述第一支路还包括第一支路节流装置,所述第一支路节流装置串联设置于所述第一换热器和所述第二换热器之间,沿着冷媒的流动方向、所述第一换热器位于第一支路节流装置的上游。

可选地,所述第一支路节流装置为电子膨胀阀。

可选地,所述第一换热器设置于所述蒸发器的出口端、且通过所述第一换热器使得所述第一支路中的冷媒与所述蒸发器出口端的冷媒进行换热。

可选地,所述第二换热器设置于所述冷凝器的出口端、且通过所述第二换热器使得所述第一支路中的冷媒与所述冷凝器出口端的冷媒进行换热。

可选地,所述第一支路上还设置有第一电磁阀和第二电磁阀,所述第一电磁阀设置于靠近所述压缩机排气口端的位置,所述第二电磁阀设置于所述压缩机吸气口端的位置。

可选地,所述第二支路还包括第二支路节流装置,所述第二支路节流装置串联设置于所述第三换热器和所述第四换热器之间,沿着冷媒的流动方向、所述第三换热器位于第二支路节流装置的上游。

可选地,所述第二支路节流装置为电子膨胀阀。

可选地,所述第三换热器设置于所述冷凝器的出口端、且通过所述第三换热器使得所述第二支路中的冷媒与所述冷凝器出口端的冷媒进行换热。

可选地,所述第四换热器设置于所述蒸发器的出口端、且通过所述第四换热器使得所述第二支路中的冷媒与所述蒸发器出口端的冷媒进行换热。

可选地,所述第二支路上还设置有第三电磁阀和第四电磁阀,所述第三电磁阀设置于靠近所述压缩机排气口端的位置,所述第四电磁阀设置于所述压缩机吸气口端的位置。

可选地,所述热泵系统还包括检测装置,所述检测装置用于检测当前室外环境温度。

可选地,所述热泵系统还包括控制器,所述控制器将所述检测装置检测到当前室外环境温度与第一温度阈值进行比较,以便于启动对应的模式;若当前室外环境温度大于等于所述第一温度阈值,则所述控制器选择启动所述第一支路,若当前室外环境温度小于所述第一温度阈值,则所述控制器选择启动所述第二支路,其中,所述第一温度阈值用于切换第一支路对应的制冷模式与所述第二支路对应的制热模式。

可选地,所述控制器还用于控制所述第一支路的所述第一电磁阀和所述第二电磁阀中的至少一个开启或关闭,或者所述控制器还用于控制所述第二支路的所述第三电磁阀和所述第四电磁阀中的至少一个开启或关闭。

可选地,所述压缩机为变频压缩机。

可选地,所述检测装置还用于检测当前外管感温包温度值、当前外环感温包温度值、当前内环感温包温度值与当前内管感温包温度值的差值、运行制冷模式的第一运行时长、启动所述制热模式的第二温度阈值、当前内管感温包温度值与当前内环感温包温度值的差值、运行制冷模式的第二运行时长。

可选地,所述第二温度阈值的取值范围为,零下15℃至零上16℃。

与上述热泵系统相匹配,本发明又一方面提供一种热泵系统的控制方法,所述方法包括:获取热泵系统的检测装置所检测到检测信息;根据所述检测信息判断是否接通所述热泵系统的第一支路或所述热泵系统的第二支路;若所述检测信息对应的数值符合预先设置的接通条件,则所述热泵系统的控制器接通所述第一支路或所述第二支路。

可选地,所述检测信息包括第一检测信息和第二检测信息,其中,所述第一检测信息对应于所述热泵系统的制冷模式,所述第一检测信息至少包括以下一项:当前外管感温包温度值Y1、当前外环感温包温度值X1、当前内环感温包温度值U1、当前内管感温包温度值Z1、△T1=U1-Z1以及运行制冷模式的第一运行时长t1;所述第二检测信息对应于所述热泵系统的制热模式,所述第二检测信息至少还包括以下一项:当前外管感温包温度值Y2、启动所述制热模式的第二温度阈值、当前外环感温包温度值X2、当前内管感温包温度值Z2、当前内环感温包温度值U2、△T2=Z2-U2以及运行制冷模式的第二运行时长t2。

可选地,所述若所述检测信息符合预先设置的条件,则所述热泵系统的控制器接通所述第一支路或所述第二支路具体包括:

在所述第一运行时长t1内,若Y1-X1≥0且△T1小于等于预设的第三温度阈值,则所述热泵系统的控制器接通所述第一支路,或者,在所述第二运行时长t2内,若当前外管感温包温度值Y2处于所述第二温度阈值内,且△T2大于等于第四温度阈值,则所述热泵系统的控制器接通所述第二支路。

可选地,在所述第一运行时长t1内,若Y1-X1≥0且△T1大于预设的所述第三温度阈值,则所述控制器关闭所述第一支路。

可选地,所述第三温度阈值的取值为5℃。

可选地,在所述第二运行时长t2内,若当前外管感温包温度值Y2处于所述第二温度阈值内,且△T2小于所述第四温度阈值,则所述控制器关闭所述第二支路。

可选地,所述第四温度阈值的取值为5℃。

本发明的方案,所述热泵系统包括由压缩机、冷凝器、主节流装置和蒸发器串联而成的主循环回路,以及还包括第一支路,第一支路的一端连接到压缩机的排气端、另一端连接到压缩机的吸气端,且在第一支路上还设置有第一换热器、第一换热器能够对蒸发器的出口端的冷媒进行升温换热,第一支路上还设置有第二换热器、第二换热器能够对冷凝器的出口端的冷媒进行降温换热;和/或,以及还包括第二支路,第二支路的一端连接到压缩机的排气端、另一端连接到压缩机的吸气端,且在第二支路上还设置有第三换热器、第三换热器能够对冷凝器的出口端的冷媒进行升温换热,第二支路上还设置有第四换热器、第四换热器能够对蒸发器的出口端的冷媒进行降温换热;这样,通过第一支路上的换热器能够降低热泵系统的冷出温度,和/或,通过第二支路上的换热器能够提升热泵系统在极冷环境下的温度,改善了恶劣工况环境下热泵系统的换热效果,同时也提高了热泵系统的运行效率,其中,第一支路上的第一换热器增大了回气过热度,以避免压缩机遭受液击,此外,第一支路上的第二换热器能够降低热泵系统的冷出温度。

进一步,本发明的方案,第一支路还包括第一支路节流装置,第一节流装置串联设置于第一换热器和第二换热器之间,沿着冷媒的流动方向、第一换热器位于第一支路节流装置的上游;这样,通过第一支路节流装置,能够对第一支路、且经过第一换热器的冷媒进行节流降压,以进入到第二换热器中。

进一步,本发明的方案,第一支路节流装置为电子膨胀阀;这样,当第一支路节流装置为电子膨胀阀时,第一支路节流装置的节流降压的效果较佳。

由此,本发明的方案,热泵系统包括由压缩机、冷凝器、主节流装置和蒸发器串联而成的主循环回路,以及还包括第一支路,第一支路的一端连接到压缩机的排气端、另一端连接到压缩机的吸气端,且在第一支路上还设置有第一换热器、第一换热器能够对蒸发器的出口端的冷媒进行升温换热,第一支路上还设置有第二换热器、第二换热器能够对冷凝器的出口端的冷媒进行降温换热;和/或,以及还包括第二支路,第二支路的一端连接到压缩机的排气端、另一端连接到压缩机的吸气端,且在第二支路上还设置有第三换热器、第三换热器能够对冷凝器的出口端的冷媒进行升温换热,第二支路上还设置有第四换热器、第四换热器能够对蒸发器的出口端的冷媒进行降温换热;这样,通过第一支路上的换热器能够降低热泵系统的冷出温度,和/或,通过第二支路上的换热器能够提升热泵系统在极冷环境下的温度,改善了恶劣工况环境下热泵系统的换热效果,同时也提高了热泵系统的运行效率,其中,第一支路上的第一换热器增大了回气过热度,以避免压缩机遭受液击,此外,第一支路上的第二换热器能够降低热泵系统的冷出温度。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的热泵系统的一实施例的结构示意图;

图2为本发明的热泵系统的另一实施例的结构示意图;

图3为本发明的热泵系统的控制方法的一实施例的流程示意图。

结合附图,本发明实施例中附图标记如下:

1、压缩机;2、冷凝器;3、主节流装置;4、蒸发器;100、主循环回路;200、第一支路;5、第一换热器;6、第二换热器;300、第二支路;7、第三换热器;8、第四换热器;9、第一支路节流装置;10、第一电磁阀;11、第二电磁阀;12、第二支路节流装置;13、第三电磁阀;14、第四电磁阀;15、四通阀。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例,提供了一种热泵系统,如图1所示,为本发明的热泵系统的一实施例的结构示意图,其中,1为压缩机;2为冷凝器;3为主节流装置;4为蒸发器;100为主循环回路;200为第一支路;5为第一换热器;6为第二换热器;9为第一支路节流装置;10为第一电磁阀;11为第二电磁阀。在恶劣的极热工况环境下,需要加强制冷效果,则控制接通第一支路200。

如图2所示,为本发明的热泵系统的另一实施例的结构示意图,其中,1为压缩机;2为冷凝器;3为主节流装置;4为蒸发器;300为第二支路;7为第三换热器;8为第四换热器;12为第二支路节流装置;13为第三电磁阀;14为第四电磁阀;15为四通阀。在恶劣的极冷工况环境下,需要加强制热效果,则控制接通第二支路300。

所述热泵系统包括由压缩机1、冷凝器2、主节流装置3和蒸发器4串联而成的主循环回路100,以及还包括第一支路200,第一支路200的一端连接到压缩机1的排气端、另一端连接到压缩机1的吸气端,且在第一支路200上还设置有第一换热器5、第一换热器5能够对蒸发器4的出口端的冷媒进行升温换热,第一支路200上还设置有第二换热器6、第二换热器6能够对冷凝器2的出口端的冷媒进行降温换热;和/或,以及还包括第二支路300,第二支路300的一端连接到压缩机1的排气端、另一端连接到压缩机1的吸气端,且在第二支路300上还设置有第三换热器7、第三换热器7能够对冷凝器2的出口端的冷媒进行升温换热,第二支路300上还设置有第四换热器8、第四换热器8能够对蒸发器4的出口端的冷媒进行降温换热;这样,通过第一支路200上的换热器能够降低热泵系统的冷出温度,和/或,通过第二支路300上的换热器能够提升热泵系统在极冷环境下的温度,改善了恶劣工况环境下热泵系统的换热效果,同时也提高了热泵系统的运行效率,其中,第一支路200上的第一换热器5增大了回气过热度,以避免压缩机1遭受液击,此外,第一支路200上的第二换热器6能够降低热泵系统的冷出温度。

如图1所示,为了能够对第一支路200、且经过第一换热器5的冷媒进行节流降压,第一支路200还包括第一支路节流装置9,第一支路节流装置9串联设置于第一换热器5和第二换热器6之间,沿着冷媒的流动方向、第一换热器5位于第一支路节流装置9的上游。

为了获得较佳的节流降压效果,第一支路节流装置9为电子膨胀阀。

如图1所示,第一换热器5设置于蒸发器4的出口端、且通过第一换热器5使得第一支路200中的冷媒与蒸发器4出口端的冷媒进行换热。

如图1所示,第二换热器6设置于冷凝器2的出口端、且通过第二换热器6使得第一支路200中的冷媒与冷凝器2出口端的冷媒进行换热。

如图1所示,为了更准确地控制第一支路200的接通或关闭,第一支路200上还设置有第一电磁阀10和第二电磁阀11,第一电磁阀10设置于靠近压缩机1排气口端的位置,第二电磁阀11设置于压缩机1吸气口端的位置。

如图2所示,为了能够对第二支路300、且经过第三换热器7的冷媒进行节流降压,第二支路300还包括第二支路节流装置12,第二支路节流装置12串联设置于第三换热器7和第四换热器8之间,沿着冷媒的流动方向、第三换热器7位于第二支路节流装置12的上游。

为了获得较佳的节流降压效果,第二支路节流装置12为电子膨胀阀。

如图2所示,第三换热器7设置于冷凝器2的出口端、且通过第三换热器7使得第二支路300中的冷媒与冷凝器2出口端的冷媒进行换热。

如图2所示,第四换热器8设置于蒸发器4的出口端、且通过第四换热器8使得第二支路300中的冷媒与蒸发器4出口端的冷媒进行换热。

如图2所示,为了更加精准地对第二支路300的接通或关闭进行控制,第二支路300上还设置有第三电磁阀13和第四电磁阀14,第三电磁阀13设置于靠近压缩机1排气口端的位置,第四电磁阀14设置于压缩机1吸气口端的位置。

为了获取到精准的温度数据,并根据获取到的精准的温度数据以便于切换到对应的制冷模式或制热模式,热泵系统还包括检测装置,检测装置用于检测当前室外环境温度。

为了实现对热泵系统的精准控制,热泵系统还包括控制器,控制器将检测装置检测到的当前室外环境温度与第一温度阈值进行比较,以便于启动对应的模式;若当前室外环境温度大于等于第一温度阈值,则控制器选择启动第一支路200,若当前室外环境温度小于第一温度阈值,则控制器选择启动第二支路300,其中,第一温度阈值用于切换第一支路200对应的制冷模式与所述第二支路300对应的制热模式。

除此之外,控制器还用于控制第一支路200的第一电磁阀10和第二电磁阀11中的至少一个开启或关闭,或者控制器还用于控制第二支路300的第三电磁阀13和第四电磁阀14中的至少一个开启或关闭。

需要说明的是,本发明的热泵系统的压缩机1优先选择变频压缩机1,这样,组装成的热泵系统能够具有较佳的换热效果,同时,也能够具有较高的运行效率。

为了能够获取到准确的温度数据,并根据获取到的准确的温度数据,判断是否接通第一支路200,或者,是否接通第二支路300。检测装置还用于检测当前外管感温包温度值、当前外环感温包温度值、当前内环感温包温度值与当前内管感温包温度值的差值、运行制冷模式的第一运行时长、启动制热模式的第二温度阈值、当前内管感温包温度值与当前内环感温包温度值的差值、运行制冷模式的第二运行时长;其中,第二温度阈值的取值范围为,零下15℃至零上16℃。

采用本发明的方案,所述热泵系统包括由压缩机1、冷凝器2、主节流装置3和蒸发器4串联而成的主循环回路100,以及还包括第一支路200,第一支路200的一端连接到压缩机1的排气端、另一端连接到压缩机1的吸气端,且在第一支路200上还设置有第一换热器5、第一换热器5能够对蒸发器4的出口端的冷媒进行升温换热,第一支路200上还设置有第二换热器6、第二换热器6能够对冷凝器2的出口端的冷媒进行降温换热;和/或,以及还包括第二支路300,第二支路300的一端连接到压缩机1的排气端、另一端连接到压缩机1的吸气端,且在第二支路300上还设置有第三换热器7、第三换热器7能够对冷凝器2的出口端的冷媒进行升温换热,第二支路300上还设置有第四换热器8、第四换热器8能够对蒸发器4的出口端的冷媒进行降温换热;这样,通过第一支路200上的换热器能够降低热泵系统的冷出温度,和/或,通过第二支路300上的换热器能够提升热泵系统在极冷环境下的温度,改善了恶劣工况环境下热泵系统的换热效果,同时也提高了热泵系统的运行效率,其中,第一支路200上的第一换热器5增大了回气过热度,以避免压缩机1遭受液击,此外,第一支路200上的第二换热器6能够降低热泵系统的冷出温度。

进一步,本发明的方案,第一支路200还包括第一支路节流装置9,第一节流装置串联设置于第一换热器5和第二换热器6之间,沿着冷媒的流动方向、第一换热器5位于第一支路节流装置9的上游;这样,通过第一支路节流装置9,能够对第一支路200、且经过第一换热器5的冷媒进行节流降压,以进入到第二换热器6中。

进一步,本发明的方案,第一支路节流装置9为电子膨胀阀;这样,当第一支路节流装置9为电子膨胀阀时,第一支路节流装置9的节流降压的效果较佳。

根据本发明的实施例,还提供了对应于热泵系统的一种热泵系统的控制方法。如图3所示,为本发明的热泵系统的控制方法的一实施例的流程示意图;该方法至少包括:

S310,获取热泵系统的检测装置所检测到检测信息;

S320,根据检测信息判断是否接通热泵系统的第一支路200或热泵系统的第二支路300;

S330,若检测信息对应的数值符合预先设置的接通条件,则热泵系统的控制器接通第一支路200或第二支路300。其中,检测信息包括第一检测信息和第二检测信息,其中,第一检测信息对应于热泵系统的制冷模式,第一检测信息至少包括以下一项:当前外管感温包温度值Y1、当前外环感温包温度值X1、当前内环感温包温度值U1、当前内管感温包温度值Z1、△T1=U1-Z1以及运行制冷模式的第一运行时长t1;第二检测信息对应于热泵系统的制热模式,第二检测信息至少还包括以下一项:当前外管感温包温度值Y2、启动制热模式的第二温度阈值、当前外环感温包温度值X2、当前内管感温包温度值Z2、当前内环感温包温度值U2、△T2=Z2-U2以及运行制冷模式的第二运行时长t2。

若检测信息符合预先设置的条件,则热泵系统的控制器接通第一支路200或第二支路300具体包括以下步骤:

在第一运行时长t1内,若Y1-X1≥0且△T1小于等于预设的第三温度阈值,则热泵系统的控制器接通第一支路200,或者,

在第二运行时长t2内,若当前外管感温包温度值Y2处于第二温度阈值内,且△T2大于等于第四温度阈值,则热泵系统的控制器接通第二支路300。

在满足接通第一支路200的条件下,控制器能够接通第一支路200,反之,在满足关闭第一支路200的条件下,控制器还能够关闭第一支路200,以节约能源。具体而言,在第一运行时长t1内,若Y1-X1≥0且△T1大于预设的第三温度阈值,则控制器关闭第一支路200,其中,第三温度阈值的取值为5℃。

在满足接通第二支路300的条件下,控制器能够接通第二支路300,反之,在满足关闭第二支路300的条件下,控制器还能够关闭第二支路300,以节约能源。具体而言,在第二运行时长t2内,若当前外管感温包温度值Y2处于第二温度阈值内,且△T2小于第四温度阈值,则控制器关闭第二支路300,其中,第四温度阈值的取值为5℃。

综上,本领域技术人员容易理解的是,在不冲突的前提下,上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的实施例而已,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权利要求范围之内。

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