阅读说明：本技术 热泵系统及控制方法 (Heat pump system and control method ) 是由 吴一梅 柯彬彬 荆莹 郑宏浩 唐长青 于 2019-09-12 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种热泵系统及控制方法。其中热泵系统,包括顺次连接形成制冷制热冷媒主循环的压缩机、四通阀、室内换热器、第一节流元件、第一热源换热器,还包括顺次连接形成辅助换热支路的第二热源换热器、第二节流元件,所述第二节流元件的一端连接于所述室内换热器与所述第一热源换热器之间的管路上,所述第二节流元件的另一端与所述第二热源换热器的一端连接,所述第二热源换热器的另一端连接于所述压缩机的吸气口。本发明的一种热泵系统及控制方法,使热泵系统无论处于制热工作模式还是制冷工作模式,都具有两个蒸发器,使保证热泵系统能够同时利用两个热源,大幅提升热泵系统的运行能效,降低热泵系统的运行成本。(The present invention provides a kind of heat pump system and control method.Wherein heat pump system, the compressor of cooling and warming refrigerant major cycle is formed including being sequentially connected with, four-way valve, indoor heat exchanger, first throttle element, first heat source heat exchanger, it further include being sequentially connected with the Secondary Heat Source heat exchanger to form auxiliary heat-exchanging branch, second restricting element, one end of second restricting element is connected on the pipeline between the indoor heat exchanger and the first heat source heat exchanger, the other end of second restricting element is connect with one end of the Secondary Heat Source heat exchanger, the other end of the Secondary Heat Source heat exchanger is connected to the air entry of the compressor.A kind of heat pump system of the invention and control method, make no matter heat pump system is in heating operating mode or refrigeration work mode, all tools enable to guarantee that heat pump system utilizes two heat sources simultaneously there are two evaporator, the operational energy efficiency of heat pump system is substantially improved, reduces the operating cost of heat pump system.)

热泵系统及控制方法

技术领域

本发明属于空气调节技术领域，具体涉及一种热泵系统及控制方法。

背景技术

近年来，随着环境污染的加剧以及能源的枯竭，需要不断提升空气调节技术，通过采用高效节能的技术手段如(温湿独立控制技术和热泵技术)实现空调高效运行的目标。目前市面上基于前述原因，已开发出多种具有双蒸发器的热泵系统，但这些热泵系统大多因为双蒸发器的蒸发吸热降温目的，导致冷媒循环系统被严格限制在制冷模式或者制热模式，也即现有的热泵系统多存在功能单一的问题，也有极少部分的热泵系统中的冷媒循环具有制热及制冷的切换工况，但是其双蒸发器的作用却只能发生在制热模式或者制冷模式之下，其无法灵活调整两个蒸发器的负荷分配，热泵系统的能效比较低。例如，专利公告号为CN205505465U的专利就公开了一种单机双级压缩双蒸发器大温差冷水机组，其只能实现双蒸发温度制冷，功能单一，无法灵活控制两个蒸发侧的负荷，且不具有制热工况的模式，整个设备在冬季闲置，浪费资源。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种热泵系统及控制方法，使热泵系统无论处于制热工作模式还是制冷工作模式，都具有两个蒸发器，使保证热泵系统能够同时利用两个热源，大幅提升热泵系统的运行能效，降低热泵系统的运行成本。

为了解决上述问题，本发明提供一种热泵系统，包括顺次连接形成制冷制热冷媒主循环的压缩机、四通阀、室内换热器、第一节流元件、第一热源换热器，还包括顺次连接形成辅助换热支路的第二热源换热器、第二节流元件，所述第二节流元件的一端连接于所述室内换热器与所述第一热源换热器之间的管路上，所述第二节流元件的另一端与所述第二热源换热器的一端连接，所述第二热源换热器的另一端连接于所述压缩机的吸气口。

优选地，所述第二热源换热器的蒸发温度高于所述第一热源换热器或者所述室内换热器中作为蒸发器时的蒸发温度。

优选地，所述压缩机包括并联的第一双级压缩机、第二双级压缩机，所述第一双级压缩机的排气口与所述第二双级压缩机的排气口汇总形成第一管路并与所述四通阀的A口连接，所述第一双级压缩机的吸气口与所述第二双级压缩机的吸气口汇总形成第二管路并与所述四通阀的C口连接。

优选地，所述第一双级压缩机、第二双级压缩机皆为补气增焓压缩机，还包括闪发器、第三节流元件，所述闪发器与所述第三节流元件顺次连接于所述第一节流元件与所述第一热源换热器之间，所述闪发器处于所述第一节流元件与所述第三节流元件之间，所述第一双级压缩机具有第一补气口，所述第二双级压缩机具有第二补气口，所述闪发器的补气支路通过第一电磁阀与所述第一补气口连接，所述闪发器的补气支路通过第二电磁阀与所述第二补气口连接。

优选地，所述辅助换热支路包括第一切换管路、第二切换管路，所述室内换热器与所述第一节流元件之间为第一干路段，所述第三节流元件与所述第一热源换热器之间为第二干路段，所述第一切换管路中具有第三电磁阀且处于所述第二节流元件与所述第一干路段之间，所述第二切换管路中具有第四电磁阀且处于所述第二节流元件与所述第二干路段之间。

优选地，所述辅助换热支路还包括第五电磁阀，所述第五电磁阀连接于所述第二热源换热器与所述压缩机的吸气口之间。

优选地，所述第二管路具有连接于所述第一双级压缩机的第一支路段及连接于所述第二双级压缩机的第二支路段，所述第二支路段上还设有第六电磁阀。

本发明还提供一种热泵系统的控制方法，包括以下步骤：

获取热泵系统的工作模式；

控制电磁阀及节流元件的通断，以使热泵系统以获取的工作模式运行。

优选地，

当获取的工作模式为双热源补气制热模式时，控制四通阀的A口与D口、B口与C口分别连通，控制第一节流元件、第二节流元件、第三节流元件、第一电磁阀、第三电磁阀、第五电磁阀打开，控制第二电磁阀、第四电磁阀、第六电磁阀关闭；

或者，当获取的工作模式为双热源非补气制热模式时，控制四通阀的A口与D口、B口与C口分别连通，控制第一节流元件、第二节流元件、第三节流元件、第三电磁阀、第五电磁阀打开，控制第一电磁阀、第二电磁阀、第四电磁阀、第六电磁阀关闭；

或者，当获取的工作模式为单热源补气制热模式时，控制四通阀的A口与D口、B口与C口分别连通，控制第一节流元件、第三节流元件、第一电磁阀、第二电磁阀、第六电磁阀打开，控制第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第二节流元件关闭；

或者，当获取的工作模式为单热源非补气制热模式时，控制四通阀的A口与D口、B口与C口分别连通，控制第一节流元件、第三节流元件、第三电磁阀、第六电磁阀打开，控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第二节流元件关闭。

优选地，

当获取的工作模式为双热源补气制冷模式时，控制四通阀的A口与B口、C口与D口分别连通，控制第一节流元件、第二节流元件、第三节流元件、第一电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀打开，控制第二电磁阀、第三电磁阀、第六电磁阀关闭；

或者，当获取的工作模式为双热源非补气制冷模式时，控制四通阀的A口与B口、C口与D口分别连通，控制第一节流元件、第二节流元件、第三节流元件、第四电磁阀、第五电磁阀打开，控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第六电磁阀关闭；

或者，当获取的工作模式为单热源补气制冷模式时，控制四通阀的A口与B口、C口与D口分别连通，控制第一节流元件、第三节流元件、第一电磁阀、第二电磁阀、第六电磁阀打开，控制第二节流元件、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀关闭；

或者，当获取的工作模式为单热源非补气制冷模式时，控制四通阀的A口与B口、C口与D口分别连通，控制第一节流元件、第三节流元件、第六电磁阀打开，控制第二节流元件、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀关闭。

优选地，

当获取的工作模式为除霜模式时，控制四通阀的A口与B口连通，控制第二节流元件、第五电磁阀打开，控制第一节流元件、第三节流元件、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第六电磁阀关闭。

本发明提供的一种热泵系统及控制方法，由于所述辅助换热支路连接于室内换热器与所述第一热源换热器之间的管路及压缩机的吸气口之间，这使所述热泵系统无论是处于制冷模式还是制热模式，所述第二热源换热器皆将发挥吸热蒸发的作用，如此实现所述热泵系统的全工况下的双蒸发温度模式，在同时满足制冷与制热需求的同时，有利于提高热泵系统的运行能效，降低运行成本，且使所述系统能够适用于温湿独立控制的场合。

附图说明

图1为本发明实施例的热泵系统的原理示意图；

图2为图1所示的热泵系统工作模式为双热源补气制热模式时的冷媒流向示意图；

图3为图1所示的热泵系统工作模式为双热源非补气制热模式时的冷媒流向示意图；

图4为图1所示的热泵系统工作模式为单热源补气制热模式时的冷媒流向示意图；

图5为图1所示的热泵系统工作模式为单热源非补气制热模式时的冷媒流向示意图；

图6为图1所示的热泵系统工作模式为除霜模式时的冷媒流向示意图；

图7为图1所示的热泵系统工作模式为双热源补气制冷模式时的冷媒流向示意图；

图8为图1所示的热泵系统工作模式为双热源非补气制冷模式时的冷媒流向示意图；

图9为图1所示的热泵系统工作模式为单热源补气制冷模式时的冷媒流向示意图；

图10为图1所示的热泵系统工作模式为单热源非补气制热模式时的冷媒流向示意图。

附图标记表示为：

111、第一双级压缩机；112、第二双级压缩机；12、四通阀；13、室内换热器；14、第一节流元件；15、第一热源换热器；16、闪发器；17、第三节流元件；21、第二热源换热器；22、第二节流元件；101、第一电磁阀；102、第二电磁阀；103、第三电磁阀；104、第四电磁阀；105、第五电磁阀；106、第六电磁阀；201、第一切换管路；202、第二切换管路；203、第一干路段；204、第二干路段；205、第一支路段；206、第二支路段。

具体实施方式

结合参见图1至图10所示，根据本发明的实施例，提供一种热泵系统，包括顺次连接形成制冷制热冷媒主循环的压缩机、四通阀12、室内换热器13、第一节流元件14、第一热源换热器15，还包括顺次连接形成辅助换热支路的第二热源换热器21、第二节流元件22，所述第二节流元件22的一端连接于所述室内换热器13与所述第一热源换热器15之间的管路上，所述第二节流元件22的另一端与所述第二热源换热器21的一端连接，所述第二热源换热器21的另一端连接于所述压缩机的吸气口。该技术方案中，由于所述辅助换热支路连接于室内换热器13与所述第一热源换热器15之间的管路及压缩机的吸气口之间，这使所述热泵系统无论是处于制冷模式还是制热模式，所述第二热源换热器21皆将发挥吸热蒸发的作用，如此实现所述热泵系统的全工况下的双蒸发温度模式，在同时满足制冷与制热需求的同时，有利于提高热泵系统的运行能效，降低运行成本，且使所述系统能够适用于温湿独立控制的场合。

优选地，所述第二热源换热器21的蒸发温度高于所述第一热源换热器15或者所述室内换热器13中作为蒸发器时的蒸发温度。具体的，所述第一热源换热器15可以采用惯常的强制对流的换热器(也即空气源)，而所述第二热源换热器21则可以采用太阳能、水源(包括江湖水)的换热器，例如在冬季(外部气温较低时)，所述第二热源换热器21采用太阳能换热器将一方面回收高温热源的热量(通过相应的工质)后与所述制冷制热冷媒主循环中的冷媒进行热交换，从而提升流经所述第二热源换热器21中的蒸发温度，这无疑将提高压缩机的能效，也即提高所述热泵系统的能效。

为进一步提升所述热泵系统的能效，优选地，所述压缩机包括并联的第一双级压缩机111、第二双级压缩机112，所述四通阀12具有A口、B口、C口、D口(如图1所示，作为业内公知的是，四通阀具有4个口，此处仅是为方便描述而特别定义，其并不对本发明构成不当限制)，所述第一双级压缩机111的排气口与所述第二双级压缩机112的排气口汇总形成第一管路并与所述四通阀12的A口连接，所述第一双级压缩机111的吸气口与所述第二双级压缩机112的吸气口汇总形成第二管路并与所述四通阀12的C口连接。

进一步地，所述第一双级压缩机111、第二双级压缩机112皆为补气增焓压缩机，还包括闪发器16、第三节流元件17，所述闪发器16与所述第三节流元件17顺次连接于所述第一节流元件14与所述第一热源换热器15之间，所述闪发器16处于所述第一节流元件14与所述第三节流元件17之间，所述第一双级压缩机111具有第一补气口，所述第二双级压缩机112具有第二补气口，所述闪发器16的补气支路通过第一电磁阀101与所述第一补气口连接，所述闪发器16的补气支路通过第二电磁阀102与所述第二补气口连接，将所述热泵系统设计为具备补气增焓的相应系统能够进一步提升所述系统的能效，其中所述第一电磁阀101、第二电磁阀102的设计有利于满足热泵系统在不同工作模式下的流路切换需求。

所述辅助换热支路包括第一切换管路201、第二切换管路202，所述室内换热器13与所述第一节流元件14之间为第一干路段203，所述第三节流元件17与所述第一热源换热器15之间为第二干路段204，所述第一切换管路201中具有第三电磁阀103且处于所述第二节流元件22与所述第一干路段203之间，所述第二切换管路202中具有第四电磁阀104且处于所述第二节流元件22与所述第二干路段204之间，如此，通过所述第三电磁阀103、第四电磁阀104的设计能够进一步丰富所述热泵系统中冷媒的流路，以利于进一步丰富所述热泵系统工作模式的类型。同样道理，进一步地，所述辅助换热支路还包括第五电磁阀105，所述第五电磁阀105连接于所述第二热源换热器21与所述压缩机的吸气口之间；所述第二管路具有连接于所述第一双级压缩机111的第一支路段205及连接于所述第二双级压缩机112的第二支路段206，所述第二支路段206上还设有第六电磁阀106。

根据本发明的实施例，还提供一种热泵系统的控制方法，包括以下步骤：

获取热泵系统的工作模式；

控制电磁阀及节流元件的通断，以使热泵系统以获取的工作模式运行。

所述工作模式例如可以是双热源补气制热模式、双热源非补气制热模式、单热源补气制热模式、单热源非补气制热模式、除霜模式、双热源补气制冷模式、双热源非补气制冷模式、单热源补气制冷模式、单热源非补气制冷模式九种。

例如，如图2至5所示，当获取的工作模式为双热源补气制热模式时，控制四通阀12的A口与D口、B口与C口分别连通，控制第一节流元件14、第二节流元件22、第三节流元件17、第一电磁阀101、第三电磁阀103、第五电磁阀105打开，控制第二电磁阀102、第四电磁阀104、第六电磁阀106关闭；或者，当获取的工作模式为双热源非补气制热模式时，控制四通阀12的A口与D口、B口与C口分别连通，控制第一节流元件14、第二节流元件22、第三节流元件17、第三电磁阀103、第五电磁阀105打开，控制第一电磁阀101、第二电磁阀102、第四电磁阀104、第六电磁阀106关闭；或者，当获取的工作模式为单热源补气制热模式时，控制四通阀12的A口与D口、B口与C口分别连通，控制第一节流元件14、第三节流元件17、第一电磁阀101、第二电磁阀102、第六电磁阀106打开，控制第三电磁阀103、第四电磁阀104、第五电磁阀105、第二节流元件22关闭；或者，当获取的工作模式为单热源非补气制热模式时，控制四通阀12的A口与D口、B口与C口分别连通，控制第一节流元件14、第三节流元件17、第三电磁阀103、第六电磁阀106打开，控制第一电磁阀101、第二电磁阀102、第三电磁阀103、第四电磁阀104、第五电磁阀105、第二节流元件22关闭。该技术方案中，值得强调的是，当所述工作模式采用双热源(无论是制冷还是制热)时，应保证所述第六电磁阀106断开，以使所述制冷制热冷媒主循环的冷媒与所述辅助换热支路的冷媒彼此独立的分别进入所述第一双级压缩机111、第二双级压缩机112，而防止两者不同温度的冷媒混合后对热泵系统能效的降低；而在单热源时，则应保证所述第六电磁阀106打开所述第五电磁阀105关闭，如此形成所述第一双级压缩机111、第二双级压缩机112的低压级压缩腔的吸气口共用一个冷媒压力。进一步可以理解的是，在双热源制热模式下(补气或者非补气)，所述第二热源换热器21及第一热源换热器15皆作为蒸发器使用，而所述室内换热器13则作为冷凝器使用。

再例如，如图7至10所示，当获取的工作模式为双热源补气制冷模式时，控制四通阀12的A口与B口、C口与D口分别连通，控制第一节流元件14、第二节流元件22、第三节流元件17、第一电磁阀101、第四电磁阀104、第五电磁阀105打开，控制第二电磁阀102、第三电磁阀103、第六电磁阀106关闭；或者，当获取的工作模式为双热源非补气制冷模式时，控制四通阀12的A口与B口、C口与D口分别连通，控制第一节流元件14、第二节流元件22、第三节流元件17、第四电磁阀104、第五电磁阀105打开，控制第一电磁阀101、第二电磁阀102、第三电磁阀103、第六电磁阀106关闭；或者，当获取的工作模式为单热源补气制冷模式时，控制四通阀12的A口与B口、C口与D口分别连通，控制第一节流元件14、第三节流元件17、第一电磁阀101、第二电磁阀102、第六电磁阀106打开，控制第二节流元件22、第三电磁阀103、第四电磁阀104、第五电磁阀105关闭；或者，当获取的工作模式为单热源非补气制冷模式时，控制四通阀12的A口与B口、C口与D口分别连通，控制第一节流元件14、第三节流元件17、第六电磁阀106打开，控制第二节流元件22、第一电磁阀101、第二电磁阀102、第三电磁阀103、第四电磁阀104、第五电磁阀105关闭。进一步可以理解的是，在双热源制冷模式下(补气或者非补气)，所述第二热源换热器21及室内换热器13皆作为蒸发器使用，而所述第一热源换热器15则作为冷凝器使用。

具体的，如图6所示，当获取的工作模式为除霜模式时，控制四通阀12的A口与B口连通，控制第二节流元件22、第五电磁阀105打开，控制第一节流元件14、第三节流元件17、第一电磁阀101、第二电磁阀102、第三电磁阀103、第四电磁阀104、第六电磁阀106关闭，此时所述第二热源换热器21利用外部的高温热源的热量对所述第一热源换热器15实现化霜，而不会导致室内温度产生较大波动。

本领域的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。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。