一种多功能空气能热泵系统及其控制方法与流程

本发明涉及空气能热泵技术领域，具体涉及一种多功能空气能热泵系统及其控制方法。

背景技术：

空气能热泵是按照“逆卡诺”原理工作的，通过压缩机系统运转工作，吸收空气中热量制造热水。具体过程是：压缩机将冷媒压缩，压缩后温度升高地冷媒，经过水箱中的冷凝器制造热水，热交换后的冷媒回到压缩机进行下一循环，在这一过程中，空气热量通过蒸发器被吸收导入冷媒中，冷媒再导入水中，产生热水，通过压缩机空气制热的新一代热水器，即空气能热泵热水器。然而，现有的部分空气能热泵热水器在使用的过程中操作复杂且容易损坏，影响到用户的使用体验，使用不便。

技术实现要素：

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种多功能空气能热泵系统及其控制方法，通过在第一换热器与第二换热器之间、第二换热器与第三换热器之间设置有节流装置，并通过对四通换向阀的设置，控制各管道的开启与关闭，从而能够对制冷剂在管道内的流动路径进行调整，进而能够对控制方法中包含的制冷及部分生活热水控制模式、制冷及全部生活热水控制模式、制热及部分生活热水控制模式和全部生活热水控制模式进行切换，这样能够使得制冷和制热时均提供热水，节能环保，且利用一号节流装置、二号节流装置、三号节流装置、一号二通阀和二号二通阀对制冷剂流经的管道进行调节，操作简单，提高压缩机运行的稳定性，有效提高该多功能空气能热泵系统稳定使用的几率。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种多功能空气能热泵系统，包括热泵系统，所述热泵系统包括压缩机、第一换热器、第二换热器、第三换热器、四通换向阀和多个节流装置；其中，

所述压缩机的顶部设置有高压出气口，压缩机的底部设置有低压吸气口；所述四通换向阀包括一号接口；

所述第一换热器上设置有一号端口、二号端口、三号端口和四号端口，第一换热器的内部设置有第一盘管和第二盘管；所述第一盘管的两端分别与一号端口和二号端口连通；所述第二盘管的两端分别与三号端口和四号端口连通；所述一号端口通过管道与高压出气口连通；所述二号端口通过管道与一号接口连通；所述三号端口通过管道与一号接口连通；所述四号端口通过管道与第三换热器连通；

所述第二换热器上设置有五号端口和六号端口；所述五号端口通过管道与四号接口连通；所述六号端口通过管道与第三换热器连通；

多个所述节流装置布置在第二换热器和第三换热器之间与三号端口与一号接口之间，节流装置至少设置有一号节流装置、二号节流装置、三号节流装置、一号二通阀和二号二通阀；所述一号节流装置布置在二号端口与一号接口之间；所述二号节流装置布置在三号端口与二号端口之间；所述四号端口与六号端口之间的管道上设置有一号二通阀；所述六号端口与八号端口之间的管道上设置有二号二通阀。

进一步在于：所述第三换热器上设置有七号端口和八号端口；所述六号端口与八号端口之间通过管道连通；所述七号端口通过管道与三号接口连通；便于调节制冷剂在第二换热器与第三换热器之间流动的路径。

进一步在于：所述四通换向阀还包括二号接口、三号接口和四号接口，且二号接口、三号接口与四号接口位于同一侧；所述二号接口通过管道与高压出气口连通；通过对四通换向阀的设置，控制各管道的开关，可以改变制冷剂的流动管道，实现热泵系统的相应的功能。

进一步在于：所述第一换热器上设有生活热水出口和补给水进口；便于对补给水进行加热，为用户提供热水。

一种多功能空气能热泵控制方法,所述控制方法包括制冷及部分生活热水控制模式、制冷及全部生活热水控制模式、制热及部分生活热水控制模式和全部生活热水控制模式；其中，

所述制冷及部分生活热水控制模式包括：压缩机开启，四通换向阀得电，一号节流装置打开，二号节流装置关闭；第二换热器相当于蒸发器，第三换热器为冷凝器，第一盘管为部分热回水的热回收器，为用户实现制冷和免费生活热水，在控制时，启动过程：压缩机开启，四通换向阀得电，一号节流装置打开，二号节流装置关闭，关闭三号节流装置，打开一号二通阀，经过适当时间后关闭一号二通阀，以便保障回油，且在四通换向阀需要切换时，可根据布置在第一换热器上的水箱中设置的温度传感器和运行时间来判断四通换向阀切换的适当时间；

所述制冷及全部生活热水控制模式包括：压缩机开启，四通换向阀得电，一号节流装置关闭，二号节流装置打开，三号节流装置打开，一号二通阀关闭；第二换热器相当于蒸发器，第二盘管相当于冷凝器，第一盘管相当于部分热回水的热回收器，为用户实现制冷和免费生活热水，此情况下第一盘管和第二盘管同时参与换热，提供给第一换热器大量的热量，在控制时，启动过程：压缩机开启、四通换向阀得电，一号节流装置关闭，二号节流装置打开，三号节流装置打开，一号二通阀关闭，然后tm1时间后关闭一号节流装置，经过tm2后，一号节流装置开启tm3时间后关闭，从而能够周期性的开启一号节流装置以便保障回油，且在四通换向阀需要切换时，可根据水箱中温度传感器和运行的时间来判断四通换向阀切换的适当时间；

所述制热及部分生活热水控制模式包括：压缩机开启，四通换向阀失电，一号节流装置打开，二号节流装置关闭，关闭三号节流装置，打开一号二通阀；第三换热器相当于蒸发器，第二换热器相当于冷凝器，第一盘管相当于部分热回水的热回收器，为用户实现制热和生活热水，在控制时，启动过程：压缩机开启，四通换向阀失电，一号节流装置打开，二号节流装置关闭，关闭三号节流装置，打开一号二通阀，然后tm1时间后关闭一号节流装置，经过tm2后，一号节流装置开启tm3时间后关闭，这样能够周期性的开启一号节流装置以便保障回油，且在四通换向阀需要切换时，可根据水箱中温度传感器和运行时间来判断四通阀切换的等待时间，在四通换向阀切换时还要考虑同时打开一号节流装置和二号节流装置；

所述全部生活热水控制模式包括：压缩机开启，四通换向阀失电，一号节流装置关闭，二号节流装置开启，一号节流装置关闭，一号二通阀开启；第三换热器为蒸发器，第二盘管为冷凝器，第一盘管为部分热回水的热回收器，为用户实现生活热水；此情况下第一盘管和第二盘管同时参与换热，提供给第一换热器大量热量，在控制时，启动过程：压缩机开启、四通换向阀得电，一号节流装置和二号节流装置同时打开，然后tm1时间后关闭一号节流装置，经过tm2后，一号节流装置开启tm3时间后关闭，从而能够周期性的开启一号节流装置以便保障回油，且在四通换向阀需要切换时，可根据水箱中温度传感器和运行时间来判断四通换向阀切换的等待时间。

进一步在于：所述制冷及全部生活热水控制模式还用于控制模式的切换，包括如下步骤：

制冷及部分生活热水控制模式切换成制冷及全部生活热水控制模式，压缩机容量调节，延迟tm1时间后，打开三号节流装置，关闭一号二通阀，延迟tm2时间后，打开二号节流装置，经过tm3时间后，再关闭一号节流装置，此后，每经过tm2时间后，一号节流装置开启，tm3时间后关闭，进行周期处理，保障回油；

制冷及部分生活热水控制模式切换成制热及部分生活热水控制模式，切换四通换向阀，此后，每经过tm2时间后，二号节流装置开启，打开三号节流装置，关闭一号二通阀，然后经过tm6时间后，关闭二号节流装置，关闭三号节流装置、关闭一号二通阀，然后在经过tm7时间后，二号节流装置开启，打开三号节流装置，关闭一号二通阀，进行周期处理，保障回油；

制冷及部分生活热水控制模式切换成全部生活热水控制模式，打开一号二通阀，关闭三号节流装置，切换四通换向阀，然后经过tm4时间后，打开一号节流装置和二号节流装置，经过tm5时间后，关闭一号节流装置，此后，经过每tm2时间后，一号节流装置开启tm3时间后关闭，进行周期处理，保障回油。

进一步在于：所述制冷及全部生活热水控制模式包括如下步骤：

制冷及全部生活热水控制模式切换成制冷及部分生活热水控制模式，切换四通换向阀，延迟tm2时间后，打开一号节流装置，经过tm3时间后，再关闭二号节流装置，关闭三号节流装置，每经过tm2时间后，二号节流装置开启、打开一号二通阀，经过tm8时间后，关闭二号节流装置，关闭一号二通阀，然后进行周期处理，保障回油；

制冷及全部生活热水控制模式切换成制热及部分生活热水控制模式，开启换热器上的风机，延时tm9时间后，打开一号节流装置和二号节流装置，打开三号节流装置、关闭一号二通阀，延时适当时间后关闭二号节流装置，延时tm10时间后，切换四通换向阀，此后，每经过tm2时间后，二号节流装置开启、打开三号节流装置，经过tm11时间后，关闭二号节流装置、关闭三号节流装置，进行周期处理，保障回油；

制冷及全部生活热水控制模式切换成全部生活热水控制模式，开启换热器上的风机，延时tm12时间后，打开一号节流装置，延时tm13时间后关闭二号节流装置，延时tm14时间后，切换四通换向阀，打开一号二通阀，关闭三号节流装置，延时tm15时间后，打开二号节流装置，延时tm16时间后关闭一号节流装置，此后，每经过tm2时间后，一号节流装置开启tm3时间后关闭，进行周期处理，保障回油。

进一步在于：所述制热及部分生活热水控制模式包括如下步骤：

制热及部分生活热水控制模式切换成制冷及部分生活热水控制模式，切换四通换向阀，此后，经过每tm2时间后，二号节流装置开启、开启三号节流装置，经过tm17时间后，关闭二号节流装置、三号节流装置，进行周期处理，保障回油；

制热及部分生活热水控制模式切换成制冷及全部生活热水控制模式，切换四通换向阀，打开三号节流装置、关闭一号二通阀，延时tm18时间后，打开二号节流装置，延时tm19时间后关闭一号节流装置，此后，经过每tm2时间后，一号节流装置开启tm3时间后关闭，进行周期处理，保障回油；

制热及部分生活热水控制模式切换成全部生活热水控制模式，打开一号二通阀，关闭三号节流装置，延时tm20时间后，打开二号节流装置，延时tm21时间后关闭一号节流装置，此后，每经过tm2时间后，一号节流装置开启tm3时间后关闭，进行周期处理，保障回油。

进一步在于：所述全部生活热水控制模式包括如下步骤：

全部生活热水控制模式切换成制冷及部分生活热水控制模式，打开一号节流装置，延时tm22时间后，关闭二号节流装置，延时tm23时间后，切换四通换向阀，关闭三号节流装置或者一号二通阀，此后，经过每tm2时间后，二号节流装置开启、打开一号二通阀，经过tm24时间后，关闭二号节流装置、一号二通阀，进行周期处理，保障回油；

全部生活热水控制模式切换成制冷及全部生活热水控制模式，打开一号节流装置，延时tm25时间后，关闭二号节流装置，延时tm26时间后，切换四通换向阀，打开三号节流装置、关闭一号二通阀，延时tm27时间后，打开二号节流装置，延时tm28时间后，在关闭一号节流装置，延时tm29时间后关闭换热器上的风机，此后，经过每tm2时间后，一号节流装置开启tm3时间后关闭，进行周期处理，保障回油；

全部生活热水控制模式切换成制热及部分生活热水控制模式，关闭二号节流装置，关闭三号节流装置、关闭一号二通阀，此后，每经过tm2时间后，二号节流装置开启、打开三号节流装置，tm30时间后，关闭三号节流装置，进行周期处理，保障回油。

本发明的有益效果：

1、通过在第一换热器与第二换热器之间、第二换热器与第三换热器之间设置有节流装置，并通过对四通换向阀的设置，控制各管道的开启与关闭，从而能够对制冷剂在管道内的流动路径进行调整，进而能够对控制方法中包含的制冷及部分生活热水控制模式、制冷及全部生活热水控制模式、制热及部分生活热水控制模式和全部生活热水控制模式进行切换，这样能够使得制冷和制热时均提供热水，节能环保，且利用一号节流装置、二号节流装置、三号节流装置、一号二通阀和二号二通阀对制冷剂流经的管道进行调节，操作简单，提高压缩机运行的稳定性，有效提高该多功能空气能热泵系统稳定使用的几率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明中的热泵系统的结构框图；

图中：110、压缩机；111、高压出气口；112、低压吸气口；120、第一换热器；121、一号端口；122、二号端口；123、三号端口；124、四号端口；125、第一盘管；126、第二盘管；127、生活热水出口；128、补给水进口；130、第二换热器；131、五号端口；132、六号端口；140、第三换热器；141、七号端口；142、八号端口；150、四通换向阀；151、一号接口；152、二号接口；153、三号接口；154、四号接口；160、节流装置；161、第一节流装置；162、第二节流装置；163、第三节流装置；164、一号二通阀；165、二号二通阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，一种多功能空气能热泵系统，热泵系统包括压缩机110、第一换热器120、第二换热器130、第三换热器140、四通换向阀150和多个节流装置160；其中，

压缩机110的顶部设置有高压出气口111，压缩机110的底部设置有低压吸气口112；四通换向阀150包括一号接口151；

第一换热器120上设置有一号端口121、二号端口122、三号端口123和四号端口124，第一换热器120的内部设置有第一盘管125和第二盘管126；第一盘管125的两端分别与一号端口121和二号端口122连通；第二盘管126的两端分别与三号端口123和四号端口124连通；一号端口121通过管道与高压出气口111连通；二号端口122通过管道与一号接口121连通；三号端口123通过管道与一号接口121连通；四号端口124通过管道与第三换热器140连通；

第二换热器130上设置有五号端口131和六号端口132；五号端口131通过管道与四号接口153连通；六号端口132通过管道与第三换热器140连通；

多个节流装置160布置在第二换热器130和第三换热器140之间与三号端口123与一号接口151之间，节流装置160至少设置有一号节流装置161、二号节流装置162、三号节流装置163、一号二通阀164和二号二通阀165；一号节流装置161布置在二号端口122与一号接口151之间；二号节流装置162布置在三号端口123与二号端口122之间；四号端口124与六号端口132之间的管道上设置有一号二通阀164；六号端口132与八号端口142之间的管道上设置有二号二通阀165。

第三换热器140上设置有七号端口141和八号端口142；六号端口132与八号端口142之间通过管道连通；七号端口141通过管道与三号接口153连通；便于调节制冷剂在第二换热器130与第三换热器140之间流动的路径。

四通换向阀150还包括二号接口152、三号接口153和四号接口153，且二号接口152、三号接口153与四号接口153位于同一侧；二号接口152通过管道与高压出气口111连通；通过对四通换向阀150的设置，控制各管道的开关，可以改变制冷剂的流动管道，实现热泵系统的相应的功能。

第一换热器120上设有生活热水出口127和补给水进口128；便于对补给水进行加热，为用户提供热水。

一种多功能空气能热泵控制方法,控制方法包括制冷及部分生活热水控制模式、制冷及全部生活热水控制模式、制热及部分生活热水控制模式和全部生活热水控制模式；其中，

制冷及部分生活热水控制模式包括：压缩机110开启，四通换向阀150得电，一号节流装置161打开，二号节流装置162关闭；第二换热器130相当于蒸发器，第三换热器140为冷凝器，第一盘管125为部分热回水的热回收器，为用户实现制冷和免费生活热水，在控制时，启动过程：压缩机110开启，四通换向阀150得电，一号节流装置161打开，二号节流装置162关闭，关闭三号节流装置163，打开一号二通阀164，经过适当时间后关闭一号二通阀164，以便保障回油，且在四通换向阀150需要切换时，可根据布置在第一换热器上的水箱中设置的温度传感器和运行时间来判断四通换向阀150切换的适当时间；

制冷及全部生活热水控制模式包括：压缩机110开启，四通换向阀150得电，一号节流装置161关闭，二号节流装置162打开，三号节流装置163打开，一号二通阀164关闭；第二换热器130相当于蒸发器，第二盘管126相当于冷凝器，第一盘管125相当于部分热回水的热回收器，为用户实现制冷和免费生活热水，此情况下第一盘管125和第二盘管126同时参与换热，提供给第一换热器120换热器大量的热量，在控制时，启动过程：压缩机110开启、四通换向阀150得电，一号节流装置161关闭，二号节流装置162打开，三号节流装置163打开，一号二通阀164关闭，然后tm1时间后关闭一号节流装置161，经过tm2后，一号节流装置161开启tm3时间后关闭，从而能够周期性的开启一号节流装置161以便保障回油，且在四通换向阀150需要切换时，可根据水箱中温度传感器和运行的时间来判断四通换向阀150切换的适当时间；

制热及部分生活热水控制模式包括：压缩机110开启，四通换向阀150失电，一号节流装置161打开，二号节流装置162关闭，关闭三号节流装置163，打开一号二通阀164；第三换热器140相当于蒸发器，第二换热器130相当于冷凝器，第一盘管125相当于部分热回水的热回收器，为用户实现制热和生活热水，在控制时，启动过程：压缩机110开启，四通换向阀150失电，一号节流装置161打开，二号节流装置162关闭，关闭三号节流装置163，打开一号二通阀164，然后tm1时间后关闭一号节流装置161，经过tm2后，一号节流装置161开启tm3时间后关闭，这样能够周期性的开启一号节流装置161以便保障回油，且在四通换向阀150需要切换时，可根据水箱中温度传感器和运行时间来判断四通阀切换的等待时间，在四通换向阀150切换时还要考虑同时打开一号节流装置161和二号节流装置161；

全部生活热水控制模式包括：压缩机110开启，四通换向阀150失电，一号节流装置161关闭，二号节流装置162开启，一号节流装置163关闭，一号二通阀164开启；第三换热器140为蒸发器，第二盘管126为冷凝器，第一盘管125为部分热回水的热回收器，为用户实现生活热水。此情况下第一盘管125和第二盘管126同时参与换热，提供给第一换热器120大量热量，在控制时，启动过程：压缩机110开启、四通换向阀150得电，一号节流装置161和二号节流装置162同时打开，然后tm1时间后关闭一号节流装置161，经过tm2后，一号节流装置161开启tm3时间后关闭，从而能够周期性的开启一号节流装置161以便保障回油，且在四通换向阀150需要切换时，可根据水箱中温度传感器和运行时间来判断四通换向阀150切换的等待时间。

制冷及部分生活热水控制模式包括如下步骤：

制冷及部分生活热水控制模式切换成制冷及全部生活热水控制模式，压缩机容量调节，延迟tm1时间后，打开三号节流装置163，关闭一号二通阀164，延迟tm2时间后，打开二号节流装置162，经过tm3时间后，再关闭一号节流装置161，此后，每经过tm2时间后，一号节流装置161开启，tm3时间后关闭，进行周期处理，保障回油；

制冷及部分生活热水控制模式切换成制热及部分生活热水控制模式，切换四通换向阀150，此后，每经过tm2时间后，二号节流装置162开启，打开三号节流装置163，关闭一号二通阀164，然后经过tm6时间后，关闭二号节流装置162，关闭三号节流装置163、关闭一号二通阀164，然后在经过tm7时间后，二号节流装置162开启，打开三号节流装置163，关闭一号二通阀164，进行周期处理，保障回油；

制冷及部分生活热水控制模式切换成全部生活热水控制模式，打开一号二通阀164，关闭三号节流装置163，切换四通换向阀150，然后经过tm4时间后，打开一号节流装置161和二号节流装置162，经过tm5时间后，关闭一号节流装置161，此后，经过每tm2时间后，一号节流装置161开启tm3时间后关闭，进行周期处理，保障回油。

制冷及全部生活热水控制模式包括如下步骤：

制冷及全部生活热水控制模式切换成制冷及部分生活热水控制模式，切换四通换向阀150，延迟tm2时间后，打开一号节流装置161，经过tm3时间后，再关闭二号节流装置162，关闭三号节流装置163，每经过tm2时间后，二号节流装置162开启、打开一号二通阀164，经过tm8时间后，关闭二号节流装置162，关闭一号二通阀164，然后进行周期处理，保障回油；

制冷及全部生活热水控制模式切换成制热及部分生活热水控制模式，开启换热器上的风机，延时tm9时间后，打开一号节流装置161和二号节流装置162，打开三号节流装置163、关闭一号二通阀164，延时适当时间后关闭二号节流装置162，延时tm10时间后，切换四通换向阀150，此后，每经过tm2时间后，二号节流装置162开启、打开三号节流装置163，经过tm11时间后，关闭二号节流装置162、关闭三号节流装置163，进行周期处理，保障回油；

制冷及全部生活热水控制模式切换成全部生活热水控制模式，开启换热器上的风机，延时tm12时间后，打开一号节流装置161，延时tm13时间后关闭二号节流装置162，延时tm14时间后，切换四通换向阀150，打开一号二通阀164，关闭三号节流装置163，延时tm15时间后，打开二号节流装置162，延时tm16时间后关闭一号节流装置161，此后，每经过tm2时间后，一号节流装置161开启tm3时间后关闭，进行周期处理，保障回油。

制热及部分生活热水控制模式包括如下步骤：

制热及部分生活热水控制模式切换成制冷及部分生活热水控制模式，切换四通换向阀150，此后，经过每tm2时间后，二号节流装置162开启、开启三号节流装置163，经过tm17时间后，关闭二号节流装置162、三号节流装置163，进行周期处理，保障回油；

制热及部分生活热水控制模式切换成制冷及全部生活热水控制模式，切换四通换向阀150，打开三号节流装置163、关闭一号二通阀164，延时tm18时间后，打开二号节流装置162，延时tm19时间后关闭一号节流装置161，此后，经过每tm2时间后，一号节流装置161开启tm3时间后关闭，进行周期处理，保障回油；

制热及部分生活热水控制模式切换成全部生活热水控制模式，打开一号二通阀164，关闭三号节流装置163，延时tm20时间后，打开二号节流装置162，延时tm21时间后关闭一号节流装置161，此后，每经过tm2时间后，一号节流装置161开启tm3时间后关闭，进行周期处理，保障回油。

全部生活热水控制模式包括如下步骤：

全部生活热水控制模式切换成制冷及部分生活热水控制模式，打开一号节流装置161，延时tm22时间后，关闭二号节流装置162，延时tm23时间后，切换四通换向阀150，关闭三号节流装置163或者一号二通阀164，此后，经过每tm2时间后，二号节流装置162开启、打开一号二通阀164，经过tm24时间后，关闭二号节流装置162、一号二通阀164，进行周期处理，保障回油；

全部生活热水控制模式切换成制冷及全部生活热水控制模式，打开一号节流装置161，延时tm25时间后，关闭二号节流装置162，延时tm26时间后，切换四通换向阀150，打开三号节流装置163、关闭一号二通阀164，延时tm27时间后，打开二号节流装置162，延时tm28时间后，在关闭一号节流装置161，延时tm29时间后关闭换热器上的风机，此后，经过每tm2时间后，一号节流装置161开启tm3时间后关闭，进行周期处理，保障回油；

全部生活热水控制模式切换成制热及部分生活热水控制模式，关闭二号节流装置162，关闭三号节流装置163、关闭一号二通阀164，此后，每经过tm2时间后，二号节流装置162开启、打开三号节流装置163，tm30时间后，关闭三号节流装置163，进行周期处理，保障回油。

tm1至tm30均表示用户在使用该多功能空气能热泵系统时，所需要等待的时间间隔，且时间间隔可根据压缩机110的参数来设定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者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示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者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。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。