室外系统、热泵系统以及热泵系统的控制方法
阅读说明：本技术 室外系统、热泵系统以及热泵系统的控制方法 (Outdoor system, heat pump system, and method for controlling heat pump system ) 是由 程威 罗彬� 于 2019-11-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种室外系统、热泵系统以及热泵系统的控制方法。室外系统包括：补气压缩机、换向组件、室外换热器、第一换热器和用于对补气回路中的冷媒进行加热的冷媒加热器。本发明的室外系统,在补气回路中设置有用于对补气回路中的冷媒进行加热的冷媒加热器,通过冷媒加热器对补气回路中的冷媒进行加热至气态,再使气态的冷媒直接通过补气口进入到补气压缩机,一方面能增大补气压缩机在启动期间的冷媒循环速度,加大补气压缩机的输出功率,从而加快制热速度,另一方面,确保补气回路进入补气压缩机的冷媒全部为气态冷媒,对补气压缩机安全性而言,无回液风险。(The invention discloses an outdoor system, a heat pump system and a control method of the heat pump system. The outdoor system includes: the air supply device comprises an air supply compressor, a reversing component, an outdoor heat exchanger, a first heat exchanger and a refrigerant heater for heating a refrigerant in an air supply loop. The outdoor system is characterized in that a refrigerant heater for heating the refrigerant in the air supply loop is arranged in the air supply loop, the refrigerant in the air supply loop is heated to be in a gaseous state by the refrigerant heater, and then the gaseous refrigerant directly enters the air supply compressor through the air supply port, so that the refrigerant circulation speed of the air supply compressor during the starting period can be increased, the output power of the air supply compressor is increased, the heating speed is accelerated, the refrigerant entering the air supply compressor from the air supply loop is completely the gaseous refrigerant, and no liquid return risk exists for the safety of the air supply compressor.)
技术领域
本发明涉及空气调节领域，尤其是涉及一种室外系统、热泵系统以及热泵系统的控制方法。
背景技术
在相关技术中，热泵系统在制热模式下，制冷剂通过室外换热器从室外空气吸收热量，再将室外侧的热量搬运到室内达到制热的效果，但在冬天的制热模式下，室外温度越低，从室外能搬运到室内的热量就越少，室内空调的制热效果就会越差。
并且由于低温制热启动期间冷媒迁移的特性，在低温制热启动期间，启动后冷媒从室内换热器迁移到室外换热器需要比较长时间，导致启动期间空气不能得到快速发挥。这样导致冬天空调在低温制热情况下，室内机出热风的等待时间长，用户体验差。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明提出一种室外系统，以缩短室内机出热风的时间，加快制热速度。
本发明还提出一种具有上述室外系统的热泵系统。
本发明还提出一种用于控制上述热泵系统的控制方法。
根据本发明实施例的室外系统，包括：补气压缩机、换向组件、室外换热器、第一换热器和用于对补气回路中的冷媒进行加热的冷媒加热器。所述补气压缩机包括排气口、回气口和补气口，所述换向组件具有第一阀口至第四阀口，所述第一阀口与第二阀口和第三阀口中的其中一个连通，所述第四阀口与所述第二阀口和所述第三阀口中的另一个连通，所述第一阀口与所述排气口相连，所述第四阀口与所述回气口相连。
所述室外换热器的第一端与所述第二阀口相连，所述第一换热器包括相互换热的第一流道和第二流道，所述第一流道的第一端适于与室内机相连，所述第一流道的第二端与所述室外换热器的第二端之间串联有第一节流元件，所述第二流道的第一端与所述第一流道的第二端之间串联有第二节流元件，所述第二流道的第二端通过补气回路与所述补气口相连。
根据本发明实施例的室外系统，在补气回路中设置有用于对补气回路中的冷媒进行加热的冷媒加热器，通过冷媒加热器对补气回路中的冷媒进行加热至气态，再使气态的冷媒直接通过补气口进入到补气压缩机，一方面能增大补气压缩机在启动期间的冷媒循环速度，加大补气压缩机的输出功率，从而加快制热速度，另一方面，确保补气回路进入补气压缩机的冷媒全部为气态冷媒，对补气压缩机安全性而言，无回液风险。
在本发明的一些实施例中，所述冷媒加热器包括：第二换热器和加热件，所述第二换热器具有冷媒流路，所述第二换热器串联在补气回路上，所述加热件用于对所述第二换热器进行加热。
在本发明的一些实施例中，所述加热件包括：电磁加热线圈和电磁加热器，所述电磁加热线圈适于与电源相连，所述电磁加热器感受所述电磁加热线圈的磁场以发热，所述电磁加热器与所述第二换热器接触以将热量传递给所述第二换热器。
在本发明的一些实施例中，所述冷媒加热器还包括隔热材料件，所述隔热材料件包裹在所述电磁加热器和所述第二换热器的外侧。
在本发明的一些实施例中，所述电磁加热器为钢板。
在本发明的一些实施例中，所述第二换热器为微通道换热器。
根据本发明实施例的热泵系统，包括：室内机和室外系统，所述室外系统为本发明上述实施例中的所述的室外系统，所述第三阀口和所述第一流道的第一端分别与所述室内机相连。
根据本发明实施例的热泵系统，在补气回路中设置有用于对补气回路中的冷媒进行加热的冷媒加热器，通过冷媒加热器对补气回路中的冷媒进行加热至气态，再使气态的冷媒直接通过补气口进入到补气压缩机，一方面能增大补气压缩机在启动期间的冷媒循环速度，加大补气压缩机的输出功率，从而加快制热速度，另一方面，确保补气回路进入补气压缩机的冷媒全部为气态冷媒，对补气压缩机安全性而言，无回液风险。
根据本发明实施例的热泵系统的控制方法，所述热泵系统为根据本发明实施例中的所述的热泵系统，所述控制方法包括如下步骤：制热运行时，检测室外环境温度；判定室外环境温度T是否小于第一设定温度T0；如果室外环境温度T小于第一设定温度T0，则控制所述冷媒加热器开启以对所述补气回路中的冷媒加热。
根据本发明实施例的热泵系统的控制方法，在补气回路中设置有用于对补气回路中的冷媒进行加热的冷媒加热器，通过冷媒加热器对补气回路中的冷媒进行加热至气态，再使气态的冷媒直接通过补气口进入到补气压缩机，一方面能增大补气压缩机在启动期间的冷媒循环速度，加大补气压缩机的输出功率，从而加快制热速度，另一方面，确保补气回路进入补气压缩机的冷媒全部为气态冷媒，对补气压缩机安全性而言，无回液风险。
在本发明的一些实施例中，在控制冷媒加热器开启后，判定所述冷媒加热器的情况是否满足如下的至少一个条件：所述冷媒加热器的开启时间达到设定时间、所述冷媒加热器的温度达到第二设定温度T1；如果满足上述至少一个条件，则关闭所述冷媒加热器，如果均未满足，则调整所述冷媒加热器的加热功率。
在本发明的一些实施例中，控制方法还包括如下步骤：所述热泵系统运行时，检测所述第二流道的两端的温度差并判定温度差是否小于第一设定温度差T2；如果温度差小于第一设定温度差T2，则控制所述冷媒加热器开启以对所述补气回路中的冷媒加热，否则控制所述冷媒加热器关闭。
在本发明的一些实施例中，所述冷媒加热器开启后，继续检测所述第二流道的两端的温度差并判定温度差是否小于第二设定温度差T3；如果温度差达到第二设定温度差T3，则关闭所述冷媒加热器；如果温度差小于第二设定温度差T3，则控制所述冷媒加热器继续加热直至温度差达到第二设定温度差T3后关闭所述冷媒加热器。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
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：
图1为根据本发明实施例的室外系统的示意图；
图2为根据本发明实施例的加热件的示意图；
图3为根据本发明实施例的热泵系统在制热期间，冷媒加热器的控制逻辑图；
图4为根据本发明实施例的热泵系统在补气回路有回液体风险时，冷媒加热器的控制逻辑图。
附图标记：
100、室外系统；
1、补气压缩机；11、排气口；12、回气口；13、补气口；
2、换向组件；21、第一阀口；22、第二阀口；23、第三阀口；24、第四阀口；
3、室外换热器；
4、第一换热器；41、第一流道；42、第二流道；
5、冷媒加热器；51、第二换热器；52、加热件；521、电磁加热线圈；522、电源；523、电磁加热器；524、隔热材料件；
6、补气回路。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面参考图1-图4描述根据本发明实施例的室外系统100，该室外系统100可以是喷气增焓空调系统。
根据本发明实施例的室外系统100，包括：补气压缩机1、换向组件2、室外换热器3、第一换热器4和用于对补气回路6中的冷媒进行加热的冷媒加热器5。该补气压缩机1包括排气口11、回气口12和补气口13，冷媒可从回气口12进入补气压缩机1，再经补气压缩机1压缩后从排气口11排出。
如图1所示，换向组件2具有第一阀口21至第四阀口24，第一阀口21与第二阀口22和第三阀口23中的其中一个连通，第四阀口24与第二阀口22和第三阀口23中的另一个连通，可以理解的是，第一阀口21与第二阀口22和第三阀口23中的其中一个切换连通，第四阀口24与第二阀口22和第三阀口23中的另一个切换连通，可通过操纵换向组件2改变冷媒流向，从而使得设有该室外系统100的空调系统可在制冷模式和制热模式之间切换。
如图1所示，第一阀口21与排气口11相连，第四阀口24与回气口12相连。可以理解的是，通过使第一阀口21与排气口11相连通，以使补气压缩机1从排气口11排出的冷媒经第一阀口21进入到换向组件2内，换向组件2内的冷媒再根据室外系统100功能模式使冷媒通过第二阀口22或第三阀口23流出，同时换向组件2内的冷媒经第四阀口24流出后，再通过回气口12回流至补气压缩机1内。
室外换热器3的第一端与第二阀口22相连，以使冷媒在室外换热器3与换向组件2之间流动，例如，在制热模式下，室外换热器3使带有热量的冷媒通过第一端流入到换向组件2内。
如图1所示，第一换热器4包括相互换热的第一流道41和第二流道42，该第一换热器4可以是板式换热器，可以理解的是，在第一换热器4内具有两个相互独立的第一流道41和第二流道42，当第一流道41和第二流道42内的冷媒依次流过时，第一流道41和第二流道42内的冷媒可在第一换热器4内实现相互换热的目的。
其中，第一流道41的第一端适于与室内机相连，第一流道41的第二端与室外换热器3的第二端之间串联有第一节流元件。第二流道42的第一端与第一流道41的第二端之间串联有第二节流元件，第二流道42的第二端通过补气回路6与补气口13相连。可以理解的是，在制热模式下，冷媒通过第一流道41的第一端进入第一换热器4内进行降温后，再从第一流道41的第二端流出，流出后的冷媒一部分通过第一节流元件降温后流动至室外换热器3，通过室外换热器3吸取室外的热量后再流动至补气压缩机1内，另一部分流经第二节流元件后再通过第二流道42的第一端流回至第一换热器4内，此时第二流道42内的冷媒与第一流道41内的冷媒进行热量交换，第二流道42内的冷媒的温度升高后，再从第二流道42的第二端流出至补气回路6，冷媒在补气回路6中通过冷媒加热器5加热后，再流动至补气压缩机1内，从而使得缩短室内机出热风的时间，加快制热速度。
另外，在该补气回路6中设置有用于对补气回路6中的冷媒进行加热的冷媒加热器5，当室外系统100在制热模式下，通过冷媒加热器5对补气回路6中的冷媒进行加热至气态，再使气态的冷媒直接通过补气口13进入到补气压缩机1，以使补气压缩机1能快速进行压缩后从排气口11排出，从而使得缩短室内机出热风的时间，加快制热速度。
通过在补气回路6中设置冷媒加热器5，在低温制热启动期间，补气压缩机1开启后，冷媒加热器5开启，能有效提升补气压缩机1功率，同时经过室内机的冷媒通过补气回路6回到补气压缩机1可实现快速吸热，从而使低温制热期间能快速出热风，以达到速热的目的。
需要说明的是，通过第一节流元件和第二节流元件控制冷媒流入补气回路6和室外换热器3中的流量，当室外温度较低或在低温制热启动期间，可使大部分冷媒流入到补气回路6内，通过补气回路6内的冷媒加热器5进行加热，加热后的气态的冷媒直接通过补气口13进入到补气压缩机1，一方面能增大补气压缩机1在启动期间的冷媒循环速度，加大补气压缩机1的输出功率，从而加快制热速度，另一方面，确保补气回路6进入补气压缩机1的冷媒全部为气态冷媒，对补气压缩机1安全性而言，无回液风险。
根据本发明实施例的室外系统100，在补气回路6中设置有用于对补气回路6中的冷媒进行加热的冷媒加热器5，通过冷媒加热器5对补气回路6中的冷媒进行加热至气态，再使气态的冷媒直接通过补气口13进入到补气压缩机1，一方面能增大补气压缩机1在启动期间的冷媒循环速度，加大补气压缩机1的输出功率，从而加快制热速度，另一方面，确保补气回路6进入补气压缩机1的冷媒全部为气态冷媒，对补气压缩机1安全性而言，无回液风险，从而保证系统可靠性。
如图1和图2所示，在本发明的一些实施例中，冷媒加热器5包括：第二换热器51和加热件52，第二换热器51具有冷媒流路，第二换热器51串联在补气回路6上，加热件52用于对第二换热器51进行加热。也就是说，第二换热器51串联在补气回路6上，在冷媒流过第二换热器51的过程中，通过加热件52对第二换热器51进行加热，从而实现对第二换热器51内的冷媒进行加热的目的。从而使得冷媒加热器5的结构简单。
如图1和图2所示，在本发明的一些实施例中，加热件52包括：电磁加热线圈521和电磁加热器523，电磁加热线圈521适于与电源522相连，电磁加热器523感受电磁加热线圈521的磁场以发热，电磁加热器523与第二换热器51接触以将热量传递给第二换热器51。也就是说，在电磁加热线圈521与电源522连通后，电磁加热线圈521产生电磁感应磁场，电磁加热器523在电磁感应磁场的作用下发热，并将热量传递给第二换热器51，从而使冷媒经过第二换热器51时以将热量及时带走，实现对补气回路6中的冷媒进行加热的目的。
如图1和图2所示，在本发明的一些实施例中，冷媒加热器5还包括隔热材料件524，隔热材料件524包裹在电磁加热器523和第二换热器51的外侧。也就是说，在电磁加热器523和第二换热器51的外侧均包裹有隔热材料件524，该隔热材料件524可以是保温棉，以提高电磁加热器523和第二换热器51的保温效果，以使电磁加热器523产生的热量能更好地对第二换热器51进行加热。
在本发明的一些实施例中，可在第二换热器51的外侧、电磁加热器523与磁加热线圈之间设置隔热材料件524，该隔热材料件524可以是保温棉，以提高第二换热器51的保温效果，使电磁加热器523产生的热量能更好地对第二换热器51进行加热。
在本发明的一些实施例中，电磁加热器523为钢板。钢板在电磁感应磁场的作用下发热，并将热量传递给第二换热器51，以实现对第二换热器51加热的目的，从而可以使得电磁加热器523的结构简单，节约成本。
在本发明的一些实施例中，第二换热器51为微通道换热器。也就是说，第二换热器51可以是微通道换热器，在电磁加热线圈521与电源522连通后，电磁加热线圈521产生电磁感应磁场，电磁加热器523在电磁感应磁场的作用下发热，并将热量传递给微通道换热器，微通道换热器内具有多条细微流道，从而使得冷媒能通过多个细微流道流过微通道换热器，以提高每个细微流道内冷媒的流速，使高速流通的冷媒将热量及时带走，以实现增大换热效率高,满足更高的能效标准。
根据本发明实施例的热泵系统，包括：室内机和室外系统100，室外系统100为本发明上述实施例中的室外系统100，第三阀口23和第一流道41的第一端分别与室内机相连。
可以理解的是，室内机的一端与第三阀口23相连通，室内机的另一端与第一流道41的第一端相连通，在制热模式时，补气压缩机1压缩后从排气口11排出的冷媒进入到换向组件2内，换向组件2内的冷媒在通过第三阀口23进入到室内机，室内机内的冷媒在换热后流入到第一流道41内。
并且，通过在补气回路6中设置有用于对补气回路6中的冷媒进行加热的冷媒加热器5，当室外系统100在制热模式下，通过冷媒加热器5对补气回路6中的冷媒进行加热至气态，再使气态的冷媒直接通过补气口13进入到补气压缩机1，以使补气压缩机1能快速进行压缩后从排气口11排出，从而使得缩短室内机出热风的时间，加快制热速度。
根据本发明实施例的热泵系统，在补气回路6中设置有用于对补气回路6中的冷媒进行加热的冷媒加热器5，通过冷媒加热器5对补气回路6中的冷媒进行加热至气态，再使气态的冷媒直接通过补气口13进入到补气压缩机1，一方面能增大补气压缩机1在启动期间的冷媒循环速度，加大补气压缩机1的输出功率，从而加快制热速度，另一方面，确保补气回路6进入补气压缩机1的冷媒全部为气态冷媒，对补气压缩机1安全性而言，无回液风险。
在本发明的一些实施例中，室内机的一端通过气侧截止阀与第三阀口23相连通，室内机的另一端通过液侧截止阀与第一流道41的第一端相连通。
如图1至图4所示，根据本发明实施例的热泵系统的控制方法，热泵系统为根据本发明实施例中的热泵系统，控制方法包括如下步骤：制热运行时，检测室外环境温度；判定室外环境温度T是否小于第一设定温度T0；如果室外环境温度T小于第一设定温度T0，则控制冷媒加热器5开启以对补气回路6中的冷媒加热。
也就是说，可通过检测室外环境温度T，当室外环境温度T小于第一设定温度T0时，判定室外环境温度较低，存在低温制热启动的风险，冷媒加热器5开启，以对补气回路6中的冷媒进行加热至气态，再使气态的冷媒直接通过补气口13进入到补气压缩机1，一方面能增大补气压缩机1在启动期间的冷媒循环速度，加大补气压缩机1的输出功率，从而加快制热速度，另一方面，确保补气回路6进入补气压缩机1的冷媒全部为气态冷媒，对补气压缩机1安全性而言，无回液风险。
根据本发明实施例的热泵系统的控制方法，在补气回路6中设置有用于对补气回路6中的冷媒进行加热的冷媒加热器5，在存在低温制热启动风险的时候，通过冷媒加热器5对补气回路6中的冷媒进行加热至气态，再使气态的冷媒直接通过补气口13进入到补气压缩机1，一方面能增大补气压缩机1在启动期间的冷媒循环速度，加大补气压缩机1的输出功率，从而加快制热速度，另一方面，确保补气回路6进入补气压缩机1的冷媒全部为气态冷媒，对补气压缩机1安全性而言，无回液风险。
如图1和图3所示，在本发明的一些实施例中，在控制冷媒加热器5开启后，判定冷媒加热器5的情况是否满足如下的至少一个条件：冷媒加热器5的开启时间达到设定时间、冷媒加热器5的温度达到第二设定温度T1；如果满足上述至少一个条件，则关闭冷媒加热器5，如果均未满足，则调整冷媒加热器5的加热功率。
具体地，可先使补气压缩机1开启，再开启冷媒加热器5，同时通过检测冷媒加热器5的开启时间以及冷媒加热器5的温度，当冷媒加热器5的开启时间达到设定时间或冷媒加热器5的温度达到第二设定温度T1时，可关闭冷媒加热器5，此时，补气压缩机1已经进入到正常运行状态，如上述条件均不满足，可使冷媒加热器5继续运行，并调节冷媒加热器5的加热功率，直到满足上述条件之一为止。
需要说明的是，调节冷媒加热器5的加热功率可以利用PI调节器(proportionalintegral controller)对冷媒加热器5做PI调节控制，具体地，冷媒加热器5的实际温度与第二设定温度T1的偏差为△T，以△T的值作为PI调节控制的基准，当△T的值越大时，冷媒加热器5的功率越大，当△T的值越小时，冷媒加热器5的功率越小，当△T的值为零时，冷媒加热器5的功率为零，关闭冷媒加热器5。关于PI调节控制的原理已被领域技术人员所知，本发明不再详细描述。
如图1和图4所示，在本发明的一些实施例中，控制方法还包括如下步骤：热泵系统运行时，检测第二流道42的两端的温度差并判定温度差是否小于第一设定温度差T2；如果温度差小于第一设定温度差T2，则控制冷媒加热器5开启以对补气回路6中的冷媒加热，否则控制冷媒加热器5关闭。
也就是说，可通过检测第二流道42的两端的温度差，以判断第二流道42两端的温度是否小于第一设定温度差T2，当判定温度差是小于第一设定温度差T2时，证明补气回路6可能存在回液风险，此时冷媒加热器5开启以对补气回路6中的冷媒加热，以保证从补气回路6中回流至补气压缩机1的冷媒为气态，从而达到避免液态冷媒流动至补气压缩机1的作用，以起到进一步保护补气压缩机1的效果。
如图1所示，在本发明的一些实施例中，可在第二流道42的第一端设置温度传感器T6a，在第二流道42的第二端设置温度传感器T6b，通过判定温度传感器T6a和温度传感器T6b之间的温度差是否小于第一设定温度差T2，从而可以提高检测第二流道42的两端的温度差的精准度。
如图1和图4所示，在本发明的一些实施例中，冷媒加热器5开启后，继续检测第二流道42的两端的温度差并判定温度差是否小于第二设定温度差T3；如果温度差达到第二设定温度差T3，则关闭冷媒加热器5；如果温度差小于第二设定温度差T3，则控制冷媒加热器5继续加热直至温度差达到第二设定温度差T3后关闭冷媒加热器5。
也就是说，在冷媒加热器5开启的过程中，可继续监测第二流道42的两端的温度差，当该温度差小于第二设定温度差T3时，证明补气回路6可能存在回液风险，从而通过调整冷媒加热器5的加热功率，以保证从补气回路6中回流至补气压缩机1的冷媒为气态，从而进一步保护补气压缩机1。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。