热泵系统及其控制方法与流程

本发明涉及一种空调，具体提供一种热泵系统及其控制方法。

背景技术：

1、热泵系统，因其能够兼顾制冷和制热，其又具有较好的节能效果，作为空调等优选的能量转化系统。

2、现有的热泵系统在换热中，换热器不单纯作为冷凝器或蒸发器使用，因此设计的热泵系统存在偏制冷或者偏制热，无法达到制冷制热都较好的效果；对于顶端出风的外机换热器，由于其存在风场不均，当其满足冷凝能力要求时，蒸发能力还有较大的提升空间；换热器中冷媒做蒸发换热时，冷媒的状态包括气态和液态两相状态，两相状态的冷媒在热泵系统中换热，两相冷媒因重力及热交各个分路口背压的不同导致分液困难的问题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有热泵系统的制冷制热能力无法平衡以及热交后的两相冷媒分液困难的问题。本发明提供了一种热泵系统，所述热泵系统包括：包括：依次设置在主回路上的压缩机、第一四通阀、室内换热器和室外换热器；所述室外换热器通过所述第一四通阀与所述压缩机连接；

2、其中，还包括气液分离器和阀门组；

3、所述阀门组包括：

4、第一节流部件，其设置于第一管路，所述第一管路的第一端与所述气液分离器连接，所述第一管路的第二端与所述室内换热器连接；

5、第二节流部件，其设置于第二管路，所述第二管路的第一端与所述气液分离器连接，所述第二管路的第二端与所述室外换热器连接；

6、第二四通阀，其连接于所述第一管路和第二管路，所述第二四通阀靠近所述第一管路的第一端且靠近所述第二管段的第二端设置。

7、在采用上述技术方案的情况下，使用该热泵系统进行制冷过程时，冷媒从压缩机的排气口排出，经由第一四通阀进入到室外换热器，经过第二四通阀进入第一管路，经过第一管路上的第一节流部件进行节流，两相状态的冷媒进入到气液分离器，液态的冷媒经过第二四通阀，经过第二管路上的处于全开状态的第二节流部件，进入到室内换热器经过第一四通阀回到压缩机的吸气口，完成制冷循环；制热过程中，冷媒从压缩机排气口排出，经由第一四通阀进入到室内换热器，经过第二管路上的第二节流部件进行节流，两相状态的冷媒经过第二四通阀通过第二管路进入到气液分离器，液相冷媒经过第一管路上处于全开状态的第一节流部件，经过第二四通阀进入到室外换热器，最后经过第一四通阀回到压缩机的吸气口完成整个制热循环。由此可知，制冷过程中，通过调节第一节流部件的开度，调节冷媒在分液前的适当节流状态，分流后单相液态冷媒进行热交，提高热泵系统的制冷和制热的均匀度，保证整个热泵系统的制冷和制热能力均具有较佳的使用性能；制热过程中，通过调节第二节流部件的开度，调节冷媒在分液前的出口压力，避免冷媒分液困难的问题。其中，节流部件处于全开状态可以是为不起任何作用的状态。

8、在上述热泵系统的具体实施方式中，所述阀门组还包括第一阀门，其设置于第三管路，所述第三管路并联于所述第一管路，且所述第三管路的第一端和第二端均靠近所述第一节流部件连接。

9、在上述热泵系统的具体实施方式中，所述阀门组还包括第二阀门，其设置与第四管路，所述第四管路并联于所述第二管路，且所述第四管路的第一端和第二端均靠近所述第二节流部件连接。

10、在上述热泵系统的具体实施方式中，所述阀门组还包括第三阀门，其设置于第五管路，所述第五管路的第一端与所述气液分离器连接，所述第五管路的第二端与所述压缩机连接。

11、在上述热泵系统的具体实施方式中，所述阀门组还包括：第三节流部件，其设置于第五管路，且介于所述气液分离器和第三阀门之间。

12、在上述热泵系统的具体实施方式中，所述第一阀门为单向阀，设置为仅允许液相冷媒从气液分离器流动至所述室内换热器。

13、在上述热泵系统的具体实施方式中，所述第二阀门为单向阀，设置为仅允许液相冷媒从气液分离器流动至所述室外换热器。

14、在上述热泵系统的具体实施方式中，第三阀门为单向阀，设置为仅允许气相冷媒从气液分离器流动至所述压缩机。

15、在采用上述技术方案的情况下，使用该热泵系统进行制冷过程时，冷媒从压缩机的排气口排出，经由第一四通阀进入到室外换热器，经过第二四通阀进入第一管路，经过第一管路上的第一节流部件进行节流，两相状态的冷媒进入到气液分离器，经过分离的气相的冷媒进入第五管路的第三阀门和第三节流部件直至进入压缩机；经过分离的液态的冷媒经过第二四通阀后，经过第二管路上的处于全开状态的第二节流部件，同时经过第四管路上的第二阀门，最后进入到室内换热器经过第一四通阀回到压缩机的吸气口，完成制冷循环；制热过程中，冷媒从压缩机排气口排出，经由第一四通阀进入到室内换热器，经过第二管路上的第二节流部件进行节流，两相状态的冷媒经过第二四通阀通过第二管路进入到气液分离器，经过分离的气相的冷媒进入第五管路的第三阀门和第三节流部件，直至进入压缩机；经过分离的液态冷媒经过第一管路上处于全开状态的第一节流部件，同时经过第三管路上的第一阀门，经过第二四通阀进入到室外换热器，最后经过第一四通阀回到压缩机的吸气口完成整个制热循环。由此可知，制冷过程中，通过调节第一节流部件的开度，调节冷媒在分液前的适当节流状态，分流后单相液态冷媒进行热交，提高热泵系统的制冷和制热的均匀度，保证整个热泵系统的制冷和制热能力均具有较佳的使用性能，并且由于节流部件的阀径偏小，增加与第二管路并联的第四管路，液态冷媒能够同时经过第二节流部件和第二阀门，增加冷媒流过的截面积，避免节流损失；制热过程中，通过调节第二节流部件的开度，调节冷媒在分液前的出口压力，避免冷媒分液困难的问题，并且由于节流部件的阀径偏小，增加与第一管路并联的第三管路，液态冷媒能够同时经过第一节流部件和第一阀门，增加冷媒流过的截面积，避免节流损失。其中，节流部件处于全开状态可以是为不起任何作用的状态。

16、在上述热泵系统的具体实施方式中，所述室外换热器包括

17、室外换热器，其包括依次设置的多个热交件，相邻两个所述热交件之间通过第六管路连接，第一个所述热交件的第一端与所述第一四通阀连接，底部所述热交件的第一端与所述室内换热器连接；

18、第四阀门，其设置于第六管路上；

19、第七管路，其第一端与除了底部热交件的所述热交件连接，其第二端与所述室内换热器连接；

20、第五阀门，其设置在所述第七管路上；

21、第八管路，其第一端与除了底部热交件的所述热交件连接，第二端与所述第一四通阀连接；

22、第六阀门，其设置在所述第八管路上；

23、第四节流部件，其设置在所述第八管路上。

24、在采用上述技术方案的情况下，使用该热泵系统进行制冷过程时，冷媒从压缩机的排气口排出，经由第一四通阀进入到室外换热器上的第一个热交件，打开第四阀门，关闭第五阀门和第六阀门，冷媒仅能够经过第六管路进入到剩余的热交件，经过第八管路上的第四节流部件，直至进入到底部热交件，经过第二四通阀进入第一管路，经过第一管路上的第一节流部件进行节流，两相状态的冷媒进入到气液分离器，经过分离的气相的冷媒进入第五管路的第三阀门和第三节流部件，直至进入压缩机；经过分离的液态的冷媒经过第二四通阀后，经过第二管路上的处于全开状态的第二节流部件，同时经过第四管路上的第二阀门，最后进入到室内换热器经过第一四通阀回到压缩机的吸气口，完成制冷循环；制热过程中，冷媒从压缩机排气口排出，经由第一四通阀进入到室内换热器，经过第二管路上的第二节流部件进行节流，两相状态的冷媒经过第二四通阀通过第二管路进入到气液分离器，经过分离的气相的冷媒进入第五管路的第三阀门和节流部件，直至进入压缩机；经过分离的液态冷媒经过第一管路上处于全开状态的第一节流部件，同时经过第三管路上的第一阀门，经过第二四通阀进入到室外换热器，关闭第四阀门，开启第五阀门和第六阀门，液态冷媒能够同时经过第七管路的热交件和第八管路的热交件，最后经过第一四通阀回到压缩机的吸气口完成整个制热循环。值得一提的是，使用该热泵系统进行制冷过程时，通过将第四阀门打开，第五阀门和第六阀门关闭，实现多个热交件串联，增大冷媒的过冷度，使冷媒的两相焓差较大，提高其只能效果，提高整体制冷性能；使用该热泵系统进行制热过程中，通过将第四阀门关闭，第五阀门和第六阀门打开，实现多个热交件并联，并且热交件经过第四节流部件的节流调节，使流经底部热交件的冷媒压力增大，，流量减小，以使底部热交件的蒸发温度高于第一个热交件的蒸发温度，使得底部热交件不易结霜。

25、本发明还提供一种用于所述的热泵系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

26、在热泵系统处于制冷模式的情形下，使所述第一节流部件的开度可调节，使所述第二节流部件全开；

27、经过所述室外换热器换热的冷媒通过所述第一节流部件节流后进入所述气液分离器，分离后的液态冷媒经过全开状态的所述第二节流部件进行室内换热器换热；和/或

28、在热泵系统处于制热模式的情形下，使第二节流部件的开度可调节，使所述第一节流部件全开；

29、经过所述室内换热器换热的冷媒通过所述第二节流部件节流后进入所述气液分离器，分离后的液态冷媒经过全开状态的所述第一节流部件进行室外换热器换热。

30、本发明还提供一种用于所述的热泵系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

31、在热泵系统处于制冷模式的情形下，使所述第四阀门开启，使所述第五阀门和所述第六阀门关闭，冷媒完成室外机的换热；

32、使所述第一节流部件的开度可调节，使所述第二节流部件全开；

33、经过所述室外换热器换热的冷媒通过所述第一节流部件节流后进入所述气液分离器，分离后的液态冷媒经过全开状态的所述第二节流部件进行室内换热器换热；和/或

34、在热泵系统处于制热模式的情形下，使第二节流部件的开度可调节，使所述第一节流部件全开；

35、经过所述室外换热器换热的冷媒通过所述第二节流部件节流后进入所述气液分离器，开分离后的液态冷媒经过全开状态的所述第一节流部件进行室外换热器的换热。

36、使所述第四阀门关闭，使所述第五阀门和所述六阀门开启，冷媒完成室外机的换热。

37、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：压缩机、第一四通阀、室内换热器和室外换热器和气液分离器；其中，包包括阀门组；所述阀门组包括：第一节流部件，其设置于第一管路，所述第一管路的第一端与所述气液分离器连接，所述第一管路的第二端与所述室内换热器连接；第二节流部件，其设置于第二管路，所述第二管路的第一端与所述气液分离器连接，所述第二管路的第二端与所述室外换热器连接；第二四通阀，其连接于所述第一管路和第二管路，所述第二四通阀靠近所述第一管路的第一端且靠近所述第二管段的第二端设置。本发明将现有技术中的热泵系统存在的制冷制热能力无法平衡以及热交后的两相冷媒分液困难的问题，改进成了制冷和制热路径中，分别先通过第一节流部件和第二节流部件进行节流后，再进行分液，避免制冷制热能力无法平衡以及两相冷媒分液困难的问题。