热泵系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及换热系统领域，更具体地，本发明涉及热泵系统以及其控制方法。


背景技术：

2.通常热泵系统包括压缩机，换向阀，冷凝器，膨胀阀和蒸发器等部件，以实现制冷和制热。热泵系统在环境温度较低时制热性能降低。为改善热泵系统在低环境温度下的制热性能，提出在热泵系统中引入喷射器。喷射器的设置能够增加热泵系统在低温下的性能，但是喷射器如具有特殊结构或需要配合众多阀部件使用，则可能导致增加热泵系统的成本。另外，当流路上的流阻过大时，可能导致喷射器无法正常运行。


技术实现要素：

3.本技术的目的在于解决或至少缓解现有技术中所存在的问题。
4.一方面，提供了一种热泵系统，包括：主流路，所述主流路上设置有压缩机，换向阀，第一换热器，第一节流装置以及第二换热器；其中，所述热泵系统还包括喷射器，所述喷射器包括高压流体入口，吸入流体入口和流体出口，所述喷射器的高压流体入口经第二节流装置连接至所述主流路上所述第二换热器和所述第一节流装置之间，所述喷射器的吸入流体入口连接至所述换向阀，所述喷射器的流体出口连接至分离器，并且所述分离器的气相出口连接至所述压缩机，所述分离器的液相出口连接至所述主流路上所述第一换热器和所述第一节流装置之间。
5.可选地，在所述的热泵系统的实施例中，所述分离器的液相出口经单向阀连接至所述主流路上所述第一换热器和所述第一节流装置之间。
6.可选地，在所述的热泵系统的实施例中，所述分离器的液相出口和所述第一换热器之间的流路上仅设置所述单向阀。
7.可选地，在所述的热泵系统的实施例中，所述第一节流装置和所述第二节流装置均为电子膨胀阀。
8.可选地，在所述的热泵系统的实施例中，所述热泵系统能够在制冷模式，制热模式和带喷射器制热模式下工作，在所述制冷模式和所述制热模式下，所述第二节流装置关闭，所述第一节流装置工作，在所述带喷射器制热模式，所述第一节流装置关闭，所述第二节流装置工作。
9.可选地，在所述的热泵系统的实施例中，在所述制冷模式下，所述压缩机出口流出的制冷剂经所述第一换热器，由所述第一节流装置节流，并经过所述第二换热器，从所述喷射器的吸入流体入口进入并从所述喷射器的流体出口流出，并进入所述分离器，所述分离器中的气相制冷剂从所述分离器的气相出口返回所述压缩机入口；在所述制热模式下，所述压缩机出口流出的制冷剂经所述第二换热器，由所述第一节流装置节流，并经过所述第一换热器，从所述喷射器的吸入流体入口进入并从所述喷
射器的流体出口流出，并进入所述分离器，所述分离器中的气相制冷剂从所述分离器的气相出口返回所述压缩机入口；以及在所述带喷射器制热模式下，所述压缩机出口流出的制冷剂经所述第二换热器后，通过所述第二节流装置，从所述喷射器的高压流体入口进入，并与从分离器的液相出口离开并通过第一换热器的从所述喷射器的吸入流体入口进入的制冷剂在所述喷射器混合后，进入所述分离器，所述分离器中的气相制冷剂从所述分离器的气相出口返回所述压缩机入口。
10.可选地，在所述的热泵系统的实施例中，在所述带喷射器制热模式下，所述第二节流装置用于控制进入所述喷射器的高压流体入口的流体的干度。
11.另一方面，提供了一种根据实施例所述的热泵系统的控制方法，所述方法包括：在制冷模式和制热模式下，使所述第二节流装置关闭，并使所述第一节流装置工作；以及在所述带喷射器制热模式，使所述第一节流装置关闭，并使所述第二节流装置工作。
12.可选地，所述方法包括：在所述制冷模式下，使所述压缩机出口流出的制冷剂经所述第一换热器，由所述第一节流装置节流，并经过所述第二换热器，从所述喷射器的吸入流体入口进入并从所述喷射器的流体出口流出，并进入所述分离器，所述分离器中的气相制冷剂从所述分离器的气相出口返回所述压缩机入口；在所述制热模式下，使所述压缩机出口流出的制冷剂经所述第二换热器，由所述第一节流装置节流，并经过所述第一换热器，从所述喷射器的吸入流体入口进入并从所述喷射器的流体出口流出，并进入所述分离器，所述分离器中的气相制冷剂从所述分离器的气相出口返回所述压缩机入口；以及在所述带喷射器制热模式下，使所述压缩机出口流出的制冷剂经所述第二换热器后，通过所述第二节流装置，从所述喷射器的高压流体入口进入，并与从分离器的液相出口离开并通过第一换热器的从所述喷射器的吸入流体入口进入的制冷剂在所述喷射器混合后，进入所述分离器，所述分离器中的气相制冷剂从所述分离器的气相出口返回所述压缩机入口。
13.可选地，所述方法包括在所述带喷射器制热模式下，调节所述第二节流装置的开度以控制进入所述喷射器的高压流体入口的流体的干度。
14.根据本发明的实施例的热泵系统能够在低环境温度下工作以提高系统的性能。
附图说明
15.参照附图，本技术的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本技术的保护范围组成限制。此外，图中类似的数字用以表示类似的部件，其中：图1示出了根据本发明的一个实施例的热泵系统的示意图；图2示出了图1的热泵系统在制冷模式和制热模式下工作的示意图；以及图3示出了图1的热泵系统在带喷射器制热模式下工作的示意图。
具体实施方式
16.参考图1至图3来介绍根据本发明的实施例的热泵系统。根据实施例的热泵系统包括：主流路，主流路上设置有压缩机1，换向阀2，第一换热器3，第一节流装置4以及第二换热器5。换向阀2配置成使得压缩机出口11和压缩机入口12分别选择性地连接至第一换热器3和第二换热器5，例如在制冷模式下，使压缩机出口11连接至第一换热器3，在制热模式下，使压缩机出口连接至第二换热器5。热泵系统还进一步包括喷射器7，喷射器包括高压流体入口71，吸入流体入口72和流体出口73，此外喷射器7还包括用于高压流体入口71和吸入流体入口72进入的流体混合的混合室以及扩散室。喷射器7的高压流体入口71经第二节流装置6连接至主流路上第二换热器5和第一节流装置4之间(图1中a点)，喷射器7的吸入流体入口72连接至换向阀2，并经由换向阀2连接至第一换热器3或第二换热器5，喷射器的流体出口73连接至分离器8的入口81，并且分离器8的气相出口82连接至压缩机12。另外，分离器8的液相出口83连接至主流路上第一换热器3和第一节流装置4之间(图1中b点)。在一些实施例中，分离器8的液相出口83经由单向阀9连接至主流路上第一换热器3和第一节流装置4之间。在一些实施例中，分离器8的液相出口83和第一换热器3之间的流路上仅设置有单向阀9，而无其他具有显著流体阻力的部件。在备选实施例中，分离器8的液相出口83可连接至热泵系统中的其他适合位置，以将液相制冷剂引导至该适合位置。
17.根据实施例的热泵系统能够在制冷模式，制热模式和带喷射器制热模式下工作，所述带喷射器制热模式例如在环境温度较低时应用，例如可设置环境温度传感器，并且在环境温度低于阈值时启动该带喷射器制热模式。如图2所示，在制冷模式和制热模式下，第二节流装置6关闭，第一节流装置4工作。如图3所示，在带喷射器制热模式下，第一节流装置4关闭，第二节流装置6工作。
18.更具体地，如图2所示，在制冷模式下，换向阀2配置成使得第一端口2a和第四端口2d连通，第二端口2b和第三端口2c连通，压缩机出口11流出的制冷剂经第一换热器3，由第一节流装置4节流，并经过第二换热器5，从喷射器7的吸入流体入口72进入并从喷射器的流体出口73流出，并从分离器入口81进入分离器8，分离器8中的气相制冷剂从分离器的气相出口82返回所述压缩机入口12。在该过程中，尽管制冷剂通过喷射器7，但由于第二节流装置6关闭，实际上喷射器7仅相当于一段管路，并未起到作用。另外，分离器8的液相流体出口83处的压力低于主流路处第一换热器3和第一节流装置4之间的b位置，因此不存在从分离器8的液相流体出口83向主流路处第一换热器3和第一节流装置4之间的位置流动的流体。在制热模式下，换向阀2配置成使得第一端口2a和第二端口2b连通，第三端口2c和第四端口2d连通，压缩机出口11流出的制冷剂经第二换热器5，由第一节流装置4节流，并经过第一换热器3，从喷射器的吸入流体入口72进入并从喷射器的流体出口73流出，并进入分离器8，分离器8中的气相制冷剂从分离器的气相出口82返回所述压缩机入口12。类似地，在该过程中，尽管制冷剂通过喷射器7，但由于第二节流装置6关闭，实际上喷射器7仅相当于一段管路，并未起到作用。另外，分离器8的液相流体出口83处的压力低于主流路处第一换热器3和第一节流装置4之间的位置，因此不存在从分离器8的液相流体出口83向主流路处第一换热器3和第一节流装置4之间的位置流动的流体。另外，在带喷射器制热模式下，换向阀2如上述制热模式那样配置，第一节流装置4关闭，第二节流装置6工作，压缩机出口11流出的制冷剂经第二换热器5后，通过第二节流装置6，从喷射器的高压流体入口71进入，并与从分离器
8的液相出口83离开并通过第一换热器3后从喷射器的吸入流体入口72进入的制冷剂在喷射器7中混合后从流体出口73离开并从分离器8的入口81进入分离器8，其中，气相制冷剂从分离器8的气相出口81返回压缩机入口12。在该带喷射器制热模式下，第二节流装置6用于控制进入喷射器的高压流体入口71的流体的干度，即其中气相占气液两相的比例，即当干度较大时提高第二节流装置6的开度，干度较小时减小第二节流装置6的开度。在一些实施例中，第一节流装置4和第二节流装置6可均为电子膨胀阀。
19.根据本发明的实施例的装置仅增加一个节流装置和一个单向阀便可实现适用于低环境温度的带喷射器制热模式，其成本较低。此外，由于在分离器的液相流体出口和第一换热器之间仅设置一个单向阀而无其他具有显著流阻的部件，流体的压力损失较小，提高了整个喷射器系统的运行稳定性和性能，避免了流阻过大而导致喷射器无法工作的情况。
20.另一方面，提供了一种根据实施例所述的热泵系统的控制方法，包括：在制冷模式和制热模式下，使所述第二节流装置关闭，并使所述第一节流装置工作；以及在所述带喷射器制热模式，使所述第一节流装置关闭，并使所述第二节流装置工作。
21.可选地，所述方法包括：在所述制冷模式下，使所述压缩机出口流出的制冷剂经所述第一换热器，由所述第一节流装置节流，并经过所述第二换热器，从所述喷射器的吸入流体入口进入并从所述喷射器的流体出口流出，并经过所述分离器后从所述分离器的气相出口返回所述压缩机入口；在所述制热模式下，使所述压缩机出口流出的制冷剂经所述第二换热器，由所述第一节流装置节流，并经过所述第一换热器，从所述喷射器的吸入流体入口进入并从所述喷射器的流体出口流出，并经过所述分离器后从所述分离器的气相出口返回所述压缩机入口；以及在所述带喷射器制热模式下，使所述压缩机出口流出的制冷剂经所述第二换热器后，通过所述第二节流装置，从所述喷射器的高压流体入口进入，并与从分离器的液相出口离开并通过第一换热器的从所述喷射器的吸入流体入口进入的制冷剂在所述喷射器混合后，并经过所述分离器后从所述分离器的气相出口返回所述压缩机入口。
22.本技术以上所描述的具体实施例仅为了更清楚地描述本技术的原理，其中清楚地示出或描述了各个部件而使本发明的原理更容易理解。在不脱离本技术的范围的情况下，本领域的技术人员可容易地对本技术进行各种修改或变化。故应当理解的是，这些修改或者变化均应包含在本技术的专利保护范围之内。

技术特征：
1.一种热泵系统，包括：主流路，所述主流路上设置有压缩机，换向阀，第一换热器，第一节流装置以及第二换热器；其特征在于，所述热泵系统还包括喷射器，所述喷射器包括高压流体入口，吸入流体入口和流体出口，所述喷射器的高压流体入口经第二节流装置连接至所述主流路上所述第二换热器和所述第一节流装置之间，所述喷射器的吸入流体入口连接至所述换向阀，所述喷射器的流体出口连接至分离器，并且所述分离器的气相出口连接至所述压缩机，所述分离器的液相出口连接至所述主流路上所述第一换热器和所述第一节流装置之间。2.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述分离器的液相出口经单向阀连接至所述主流路上所述第一换热器和所述第一节流装置之间。3.根据权利要求2所述的热泵系统，其特征在于，所述分离器的液相出口和所述第一换热器之间的流路上仅设置所述单向阀。4.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述第一节流装置和所述第二节流装置均为电子膨胀阀。5.根据权利要求1至4中任一项所述的热泵系统，其特征在于，所述热泵系统能够在制冷模式，制热模式和带喷射器制热模式下工作，在所述制冷模式和所述制热模式下，所述第二节流装置关闭，所述第一节流装置工作，在所述带喷射器制热模式，所述第一节流装置关闭，所述第二节流装置工作。6.根据权利要求5所述的热泵系统，其特征在于，在所述制冷模式下，压缩机出口流出的制冷剂经所述第一换热器，由所述第一节流装置节流，并经过所述第二换热器，从所述喷射器的吸入流体入口进入并从所述喷射器的流体出口流出，并进入所述分离器，所述分离器中的气相制冷剂从所述分离器的气相出口返回压缩机入口；在所述制热模式下，所述压缩机出口流出的制冷剂经所述第二换热器，由所述第一节流装置节流，并经过所述第一换热器，从所述喷射器的吸入流体入口进入并从所述喷射器的流体出口流出，并进入所述分离器，所述分离器中的气相制冷剂从所述分离器的气相出口返回所述压缩机入口；以及在所述带喷射器制热模式下，所述压缩机出口流出的制冷剂经所述第二换热器后，通过所述第二节流装置，从所述喷射器的高压流体入口进入，并与从分离器的液相出口离开并通过第一换热器的从所述喷射器的吸入流体入口进入的制冷剂在所述喷射器混合后，进入所述分离器，所述分离器中的气相制冷剂从所述分离器的气相出口返回所述压缩机入口。7.根据权利要求6所述的热泵系统，其特征在于，在所述带喷射器制热模式下，所述第二节流装置用于控制进入所述喷射器的高压流体入口的流体的干度。8.一种如权利要求1所述的热泵系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括：在制冷模式和制热模式下，使所述第二节流装置关闭，并使所述第一节流装置工作；以及在所述带喷射器制热模式，使所述第一节流装置关闭，并使所述第二节流装置工作。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法包括：在所述制冷模式下，使压缩机出口流出的制冷剂经所述第一换热器，由所述第一节流装置节流，并经过所述第二换热
器，从所述喷射器的吸入流体入口进入并从所述喷射器的流体出口流出，并进入所述分离器，所述分离器中的气相制冷剂从所述分离器的气相出口返回压缩机入口；在所述制热模式下，使所述压缩机出口流出的制冷剂经所述第二换热器，由所述第一节流装置节流，并经过所述第一换热器，从所述喷射器的吸入流体入口进入并从所述喷射器的流体出口流出，并进入所述分离器，所述分离器中的气相制冷剂从所述分离器的气相出口返回所述压缩机入口；以及在所述带喷射器制热模式下，使所述压缩机出口流出的制冷剂经所述第二换热器后，通过所述第二节流装置，从所述喷射器的高压流体入口进入，并与从分离器的液相出口离开并通过第一换热器的从所述喷射器的吸入流体入口进入的制冷剂在所述喷射器混合后，进入所述分离器，所述分离器中的气相制冷剂从所述分离器的气相出口返回所述压缩机入口。10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述方法包括在所述带喷射器制热模式下，调节所述第二节流装置的开度以控制进入所述喷射器的高压流体入口的流体的干度。

技术总结
本申请提供了一种热泵系统及其控制方法。热泵系统包括：主流路，所述主流路上设置有压缩机，换向阀，第一换热器，第一节流装置以及第二换热器；其中，所述热泵系统还包括喷射器，所述喷射器包括高压流体入口，吸入流体入口和流体出口，所述喷射器的高压流体入口经第二节流装置连接至所述主流路所述第二换热器和所述第一节流装置之间，所述喷射器的吸入流体入口连接至所述换向阀，所述喷射器的流体出口连接至分离器，并且所述分离器的气相出口连接至所述压缩机，所述分离器的液相出口连接至所述主流路上所述第一换热器和所述第一节流装置之间。根据本发明的实施例的热泵系统能够在低环境温度下工作以提高系统的性能。境温度下工作以提高系统的性能。境温度下工作以提高系统的性能。


技术研发人员：王超杰 申广玉
受保护的技术使用者：开利公司
技术研发日：2022.01.17
技术公布日：2023/7/26