本發(fā)明涉及換熱技術領域，尤其是涉及一種熱泵系統(tǒng)及其控制方法和具有該熱泵系統(tǒng)的熱水器。

背景技術：

相關技術中的熱泵系統(tǒng)所使用的換熱器例如平行流換熱器具有傳熱效率高、體積小、重量輕、耐壓能力強等特點，其在成本和節(jié)能環(huán)保上能夠很好的滿足市場的要求，有取代傳統(tǒng)換熱器的趨勢。該換熱器主要由進口集流管、出口集流管和位于進口集流管與出口集流管之間的換熱管組成，當其在系統(tǒng)中作為蒸發(fā)器使用時，通常在進口集流管內設置制冷劑分配管以使制冷劑分配均勻，提高蒸發(fā)器的換熱性能。然而，當對該換熱器進行除霜時，若采用風機自然風除霜，除霜時間長，而且存在除霜不徹底的問題；若采用四通閥換向對該換熱器除霜時，制冷劑的流阻大，影響了除霜效果、除霜時間長。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發(fā)明提出一種熱泵系統(tǒng)，有利于提高除霜效果、提高除霜效率。

本發(fā)明還提出一種包括上述熱泵系統(tǒng)的熱泵熱水器。

本發(fā)明還提出一種熱泵系統(tǒng)的控制方法。

根據(jù)本發(fā)明實施例的熱泵系統(tǒng)，包括：壓縮機，所述壓縮機具有排氣口和回氣口；四通閥，所述四通閥包括第一閥口、第二閥口，第三閥口和第四閥口，所述第一閥口與所述第二閥口和所述第三閥口中的其中一個連通，所述第四閥口與所述第二閥口和所述第三閥口中的另一個連通，所述第一閥口與所述排氣口相連，所述第四閥口與所述回氣口相連；冷凝器，所述冷凝器的進口與所述第三閥口相連；節(jié)流機構，所述節(jié)流機構的進口與所述冷凝器的出口相連，蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器包括進口集流管、出口集流管，連接在所述進口集流管與所述出口集流管之間的多個換熱管，所述進口集流管內設有制冷劑分配管，所述制冷劑分配管的制冷劑進口通過第一通斷閥與所述節(jié)流機構的出口相連，除霜管，所述除霜管的第一端與所述第二閥口相連，所述除霜管的第二端通過第二通斷閥與所述進口集流管的內腔連通；切換閥，所述切換閥分別與所述第二閥口、所述出口集流管的內腔和所述節(jié)流機構的出口相連，用于選擇性地連通所述第二閥口和所述出口集流管的內腔、或所述出口集流管的內腔和所述節(jié)流機構的出口。

根據(jù)本發(fā)明實施例的熱泵系統(tǒng)，通過使得制冷劑分配管的制冷劑進口通過第一通斷閥與節(jié)流機構的出口相連，使除霜管的第一端與第二閥口相連且使除霜管的第二端通過第二通斷閥與進口集流管的內腔連通，同時使得切換閥分別與第二閥口、出口集流管的內腔和節(jié)流機構的出口相連以用于選擇性地連通第二閥口和出口集流管的內腔或出口集流管的內腔和節(jié)流機構的出口，從而當熱泵系統(tǒng)正常運行制熱時，從節(jié)流機構流出的制冷劑經(jīng)過第一通斷閥和制冷劑進口進入到制冷劑分配管內，制冷劑分配管均勻地將制冷劑分配到換熱管內，提高蒸發(fā)器的換熱性能；當熱泵系統(tǒng)除霜時，從第二閥口流出的制冷劑經(jīng)過第二通斷閥后直接進入到進口集流管的內腔內，而不流入制冷劑分配管，從而減小除霜時的制冷劑流動阻力，提高除霜的效果和除霜效率。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述切換閥為電動三通閥，所述電動三通閥具有第一口，第二口和第三口，所述第一口與所述第二閥口相連，所述第二口與所述出口集流管的內腔連通，所述第三口連通在所述第一通斷閥和所述節(jié)流機構之間。

具體地，所述第一通斷閥和第二通斷閥為電磁閥。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述節(jié)流機構為電子膨脹閥、毛細管或熱力膨脹閥。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述冷凝器為板換式冷凝器。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，熱泵系統(tǒng)還包括氣液分離器，所述氣液分離器串聯(lián)在所述第四閥口和所述回氣口之間。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述蒸發(fā)器為微通道換熱器。

具體地，所述除霜管的第二端通過所述第二通斷閥連接至所述進口集流管的側壁的軸向中部位置處。

根據(jù)本發(fā)明實施例的熱泵熱水器，包括：水箱；和上述的熱泵系統(tǒng)，所述熱泵系統(tǒng)的冷凝器設在所述水箱內。

根據(jù)本發(fā)明實施例的熱泵熱水器，通過設置上述的熱泵系統(tǒng)，在熱泵熱水器加熱熱水時，有利于提高熱泵熱水器的蒸發(fā)器的換熱效果，在熱泵熱水器除霜時，有利于提高除霜效果。

根據(jù)本發(fā)明實施例的熱泵系統(tǒng)的控制方法，熱泵系統(tǒng)具有制熱模式和除霜模式，在所述制熱模式，四通閥的第一閥口與第三閥口連通，第四閥口與第二閥口連通，從壓縮機排出的冷媒在依次經(jīng)過冷凝器和節(jié)流機構后，通過制冷劑分配管流入進口集流管的內腔；在所述除霜模式，四通閥的第一閥口與第二閥口連通，第四閥口與第三閥口連通，從所述壓縮機排出的冷媒經(jīng)過所述除霜管流入所述進口集流管的內腔。

根據(jù)本發(fā)明實施例的熱泵系統(tǒng)的控制方法，在熱泵熱水器加熱熱水時，有利于提高熱泵熱水器的蒸發(fā)器的換熱效果，在熱泵熱水器除霜時，有利于提高除霜效果。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明一些實施例的熱泵熱水器的結構示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的熱泵系統(tǒng)的蒸發(fā)器的示意圖。

附圖標記：

熱泵系統(tǒng)100；

壓縮機1；排氣口11；回氣口12；四通閥2；第一閥口21；第二閥口22；第三閥口23；第四閥口24；

冷凝器3；節(jié)流機構4；蒸發(fā)器5；進口集流管51；出口集流管52；制冷劑分配管53；制冷劑進口531；分配孔532；換熱管54；翅片55；

第一通斷閥6；除霜管7；第二通斷閥8；切換閥9；第一口91；第二口92；第三口93；氣液分離器10；

水箱200。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接或彼此可通訊；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面參考圖1-圖2描述根據(jù)本發(fā)明實施例的熱泵系統(tǒng)100，該熱泵系統(tǒng)100優(yōu)選地用在熱泵熱水器上以用于加熱熱水，但是本發(fā)明并不限于此，例如熱泵系統(tǒng)100還可以用于空調等。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的熱泵系統(tǒng)100包括壓縮機1、四通閥2、冷凝器3、節(jié)流機構4、蒸發(fā)器5、除霜管7和切換閥9。

具體地，壓縮機1具有排氣口11和回氣口12。四通閥2包括第一閥口21、第二閥口22，第三閥口23和第四閥口24。第一閥口21與壓縮機1的排氣口11相連，第四閥口24與回氣口12相連。

冷凝器3的進口與第三閥口23相連，節(jié)流機構4的進口與冷凝器3的出口相連。

蒸發(fā)器5包括進口集流管51、出口集流管52以及連接在進口集流管51與出口集流管52之間的多個換熱管54。進口集流管51內設有制冷劑分配管53，制冷劑分配管53用于分配制冷劑，制冷劑分配管53的制冷劑進口531通過第一通斷閥6與節(jié)流機構4的出口相連。除霜管7的第一端與第二閥口22相連，除霜管7的第二端通過第二通斷閥8與進口集流管51的內腔連通。

切換閥9分別與第二閥口22、出口集流管52的內腔和節(jié)流機構4的出口相連，用于選擇性地連通第二閥口22和出口集流管52的內腔、或連通出口集流管52的內腔和節(jié)流機構4的出口。也就是說，切換閥9可以選擇性地使出口集流管52的內腔和第二閥口22連通，或者使出口集流管52的內腔和節(jié)流機構4的出口連通。

在蒸發(fā)器的進口集流管內設置制冷劑分配管以使制冷劑分配均勻，從而提高換熱性能。相關技術中，當對該蒸發(fā)器進行除霜時，通常采用四通閥換向以使得熱泵系統(tǒng)中的制冷劑逆向流通，制冷劑會流過制冷劑分配管，由此導致制冷劑的流阻增大，影響了除霜效果、除霜時間長。

根據(jù)本發(fā)明實施例的熱泵系統(tǒng)100，由于制冷劑分配管53的制冷劑進口531通過第一通斷閥6與節(jié)流機構4的出口相連，除霜管7的第一端與第二閥口22相連且除霜管7的第二端通過第二通斷閥8與進口集流管51的內腔連通，同時由于切換閥9分別與第二閥口22、出口集流管52的內腔和節(jié)流機構4的出口相連以用于選擇性地連通第二閥口22和出口集流管52的內腔或出口集流管52的內腔和節(jié)流機構4的出口，從而當熱泵系統(tǒng)100正常運行制熱時，從節(jié)流機構4流出的制冷劑經(jīng)過第一通斷閥6和制冷劑進口531進入到制冷劑分配管53內，制冷劑分配管53均勻地將制冷劑分配到換熱管54內，提高蒸發(fā)器5的換熱性能；當熱泵系統(tǒng)100除霜時，四通閥2切換，從第二閥口22流出的制冷劑經(jīng)過第二通斷閥8后進入到進口集流管51的內腔內而非進入制冷劑分配管53、經(jīng)過換熱管54后從出口集流管52流出，從而制冷劑不流經(jīng)制冷劑分配管53，減小了除霜時的制冷劑流動阻力，提高除霜的效果和除霜效率。

下面參照圖1-圖2對本發(fā)明一個具體實施例的熱泵系統(tǒng)100進行詳細說明。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的熱泵系統(tǒng)100包括壓縮機1、四通閥2、冷凝器3、節(jié)流機構4、蒸發(fā)器5、除霜管7和切換閥9。

具體地，如圖1所示，壓縮機1具有排氣口11和回氣口12。

四通閥2包括第一閥口21、第二閥口22，第三閥口23和第四閥口24。其中，第一閥口21、第二閥口22、第三閥口23和第四閥口24之間可選擇地連通。例如，當?shù)谝婚y口21與第二閥口22連通時，第三閥口23可以與第四閥口24連通；當?shù)谝婚y口21與第三閥口23連通時，第四閥口24可以與第二閥口22連通。例如，在一個具體示例中，當四通閥2斷電時，第一閥口21與第三閥口23連通，第四閥口24與第二閥口22連通；當四通閥2通電時，第一閥口21與第二閥口22連通，第四閥口24與第三閥口23連通。

第一閥口21與壓縮機1的排氣口11相連，從壓縮機1的排氣口11排出的制冷劑可經(jīng)過第一閥口21進入四通閥2。

如圖1所示，第四閥口24與回氣口12相連，由此，從第四閥口24流出的制冷劑經(jīng)過回氣口12返回壓縮機1?？蛇x地，如圖1所示，熱泵系統(tǒng)100還包括氣液分離器10，氣液分離器10串聯(lián)在第四閥口24和回氣口12之間。由此，從第四閥口24流出的制冷劑進入氣液分離器10，實現(xiàn)氣態(tài)制冷劑和液態(tài)制冷劑的分離，分離出的液態(tài)制冷劑可暫時儲存在氣液分離器10內，分離出的氣態(tài)制冷劑可從氣液分離器10排出并經(jīng)過壓縮機1的回氣口12返回到壓縮機1內，由此避免壓縮機1產(chǎn)生液擊現(xiàn)象。

冷凝器3的進口(例如圖1中示出的左端口)與第三閥口23相連，由此，從第三閥口23流出四通閥2的制冷劑進入冷凝器3?？蛇x地，冷凝器3可以為板式換熱器，也可以為與蒸發(fā)器5相同結構的平行流換熱器，例如微通道換熱器。

節(jié)流機構4的進口(例如圖1中示出的右端口)與冷凝器3的出口(例如圖1中示出的右端口)相連，節(jié)流機構4用于對制冷劑進行節(jié)流。可選地，節(jié)流機構4可以為電子膨脹閥、毛細管或熱力膨脹閥。

在本實施例中，蒸發(fā)器5為平行流換熱器。如圖1和圖2所示，蒸發(fā)器5包括進口集流管51，出口集流管52，以及彼此間隔開地連接在進口集流管51與出口集流管52之間的多個換熱管54。優(yōu)選地，相鄰換熱管54之間設有波紋狀翅片55，以增強換熱效果。

優(yōu)選地，蒸發(fā)器5為微通道換熱器，換熱管54為扁管，每個扁管內設有多個制冷劑微通道，波紋狀翅片55設在相鄰扁管之間，以提高蒸發(fā)器5的換熱效果。

如圖1和圖2所示，制冷劑分配管53插入到進口集流管51內，制冷劑分配管53上設有多個用于分配制冷劑的分配孔532，如圖2所示，分配孔532為沿制冷劑分配管53軸向間隔分布的圓形孔，可選地，分配孔532也可以為狹槽形，例如，分配孔532可以為可以沿制冷劑分配管53的軸向連續(xù)地延伸的一個或多個狹槽。在一些具體示例中，分配孔532可以繞制冷劑分配管53的軸向螺旋延伸。制冷劑分配管53的制冷劑進口531(例如圖1和圖2中示出的右端)通過第一通斷閥6與節(jié)流機構4的出口(例如圖1中示出的左端)相連。

除霜管7的第一端(例如圖1中示出的上端)與第二閥口22相連，除霜管7的第二端(例如圖1中示出的下端)通過第二通斷閥8與進口集流管51的內腔連通，例如，除霜管7的第二端通過第二通斷閥8連接至進口集流管51的側壁的軸向中部位置處。優(yōu)選地，第一通斷閥6和第二通斷閥8為電磁閥，電磁閥反應靈敏，結構簡單，而且價格低。

需要說明的是，上下文中指出的“進口”和“出口”是指制冷劑在正常循環(huán)(非除霜模式)下的進口和出口。

切換閥9分別與第二閥口22、出口集流管52的內腔和節(jié)流機構4的出口相連以用于選擇性地連通第二閥口22和出口集流管52的內腔或連通出口集流管52的內腔和節(jié)流機構4的出口。也就是說，切換閥9可以選擇性地使出口集流管52的內腔和第二閥口22連通，或者使出口集流管52的內腔和節(jié)流機構4的出口連通。

具體地，如圖1所示，切換閥9為電動三通閥，電動三通閥具有第一口91，第二口92和第三口93，第一口91與第二閥口22相連，第二口92與出口集流管52的內腔連通，第三口93通過管路與第一通斷閥6和節(jié)流機構4之間的管路連通。具體而言，電動三通閥的第二口92與第一口91和第三口93中的一個連通，當熱泵系統(tǒng)100制熱時，第一口91與第二口92連通以實現(xiàn)出口集流管52的內腔與第二閥口22的連通，當熱泵系統(tǒng)100運行除霜模式時，第二口92與第三口93連通以實現(xiàn)出口集流管52的內腔與節(jié)流機構4的出口的連通。

下面結合圖1和圖2詳細描述本發(fā)明實施例的熱泵系統(tǒng)100的控制方法。

根據(jù)本發(fā)明實施例的熱泵系統(tǒng)100的控制方法，熱泵系統(tǒng)100具有制熱模式和除霜模式，在制熱模式，四通閥2的第一閥口21與第三閥口23連通，第四閥口24與第二閥口22連通，從壓縮機1排出的冷媒在依次經(jīng)過冷凝器3和節(jié)流機構4后，通過制冷劑分配管53流入進口集流管51的內腔；在除霜模式，四通閥2的第一閥口21與第二閥口22連通，第四閥口24與第三閥口23連通，從壓縮機1排出的冷媒經(jīng)過除霜7管流入進口集流管51的內腔。

具體而言，當熱泵系統(tǒng)100制熱時，四通閥2的第一閥口21與第三閥口23連通，第四閥口24與第二閥口22連通，第一通斷閥6打開，第二通斷閥8關閉，切換閥9的第一口91與第二口92連通以使得第二閥口22和出口集流管52的內腔連通。

制冷劑從壓縮機1的排氣口11排出，經(jīng)過第一閥口21和第三閥口23流入冷凝器3，制冷劑在冷凝器3內進行換熱，換熱后的制冷劑從冷凝器3流出后流向節(jié)流機構4，節(jié)流后的制冷劑經(jīng)過第一通斷閥6通過制冷劑分配管53的制冷劑進口531進入到制冷劑分配管53內，通過制冷劑分配管53上的分配孔532分配到進口集流管51的內腔中，隨后制冷劑從進口集流管51的內腔進入換熱管54并與周圍的環(huán)境進行換熱，換熱后的制冷劑進入出口集流管52的內腔，隨后制冷劑從出口集流管52的內腔依次經(jīng)過第二口92、第一口91和第二閥口22流入四通閥2，之后制冷劑經(jīng)第四閥口24流出四通閥2，流入氣液分離器10，氣液分離器10分離出的氣態(tài)制冷劑經(jīng)過壓縮機1的回氣口12返回到壓縮機1內，以此形成制熱循環(huán)。

當熱泵系統(tǒng)100運行除霜模式對蒸發(fā)器5進行除霜時，四通閥2切換，第一閥口21與第二閥口22連通，第三閥口23與第四閥口24連通，第一通斷閥6關閉，第二通斷閥8打開，切換閥9切換，第二口92和第三口93連通以使得出口集流管52的內腔和節(jié)流機構4的出口連通。

制冷劑從壓縮機1的排氣口11排出后，依次經(jīng)過第一閥口21、第二閥口22、除霜管7、第二通斷閥8進入進口集流管51的內腔(而不流經(jīng)制冷劑分配管53)，由此減小了制冷劑的阻力，提高除霜效率和效果，隨后，制冷劑從進口集流管51的內腔流入多個換熱管54與周圍的環(huán)境進行換熱，以對蒸發(fā)器5進行除霜，換熱后的制冷劑進入出口集流管52的內腔，隨后制冷劑依次經(jīng)過第二口92、第三口93以及節(jié)流機構4的出口進入到節(jié)流機構4內，制冷劑從節(jié)流機構4流出進入冷凝器3，從冷凝器3經(jīng)過第三閥口23流入四通閥2，并從第四閥口24流出，進入氣液分離器10，氣液分離器10分離出的氣態(tài)制冷劑從氣液分離器10排出并經(jīng)過回氣口12返回到壓縮機1，以此形成除霜循環(huán)。

為了便于描述，在除霜模式下，蒸發(fā)器5和冷凝器3仍然以正常制熱循環(huán)時的稱謂，可以理解的是，在除霜模式下，蒸發(fā)器5散熱，冷凝器3吸熱。

根據(jù)本發(fā)明實施例的熱泵系統(tǒng)100的控制方法，在進行除霜時，有利于提高除霜效果，縮短除霜時間。

下面描述根據(jù)本發(fā)明實施例的熱泵熱水器。

根據(jù)本發(fā)明實施例的熱泵熱水器包括：水箱200和根據(jù)本發(fā)明上述實施例描述的熱泵系統(tǒng)100，其中熱泵系統(tǒng)100的冷凝器3設在水箱200內，從而對水箱200內的水進行加熱。

根據(jù)本發(fā)明實施例的熱泵熱水器，在進行除霜時，有利于提高除霜效果，縮短除霜時間。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。