本發(fā)明涉及熱泵系統(tǒng)，具體涉及一種使用換向閥來逆轉(zhuǎn)制冷劑流的熱泵系統(tǒng)，使得系統(tǒng)可以執(zhí)行空間加熱或空間冷卻。

背景技術(shù)：

圖5所示的是可以執(zhí)行空間加熱或空間冷卻的現(xiàn)有熱泵系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有用于壓縮制冷劑的壓縮機(jī)81，用于在制熱模式下冷卻制冷劑并在制冷模式下蒸發(fā)制冷劑的室內(nèi)熱交換器82，用于降低制冷劑壓力的膨脹閥83，以及用于在制熱模式下蒸發(fā)制冷劑并在制冷模式下冷卻制冷劑的室外熱交換器84。一四通閥90設(shè)置在壓縮機(jī)81和室內(nèi)/室外熱交換器82、84之間，以用于切換制冷劑流的通道。在制熱模式下，從壓縮機(jī)81排出的熱的氣態(tài)制冷劑在其端口94處進(jìn)入四通閥90，并從端口91離開四通閥以排放到室內(nèi)熱交換器82中；與此同時(shí)，從室外熱交換器84排出的冷的氣態(tài)制冷劑經(jīng)由端口93至92通過四通閥90，并返回到壓縮機(jī)81。在此期間，在從壓縮機(jī)排出的熱的制冷劑流和吸入壓縮機(jī)中的冷的制冷劑流在四通閥90中實(shí)現(xiàn)熱交換。在制冷模式下，四通閥90可操作地沿反方向切換制冷劑流的通道，亦即，將經(jīng)由端口94至91從壓縮機(jī)81流向室內(nèi)熱交換器82的制冷劑通道切換成經(jīng)由端口94至93從壓縮機(jī)81流向室外熱交換器84的另一制冷劑通道；與此同時(shí)，從室內(nèi)熱交換器82排出的氣態(tài)制冷劑流經(jīng)由端口91至92通過四通閥90，并返回壓縮機(jī)81。

一溫度傳感器85和一壓力傳感器86放置在壓縮機(jī)的吸入管路中，以分別測(cè)量壓縮機(jī)81的吸入溫度和低壓側(cè)的飽和溫度。可以根據(jù)壓縮機(jī)的吸入溫度和低壓側(cè)的飽和溫度之間的差來計(jì)算當(dāng)前過熱度（super-heatingdegree）。一控制器（未示出）還將當(dāng)前過熱度與存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)部分中的目標(biāo)過熱度進(jìn)行比較，然后控制系統(tǒng)達(dá)到并保持目標(biāo)過熱度，以防止液態(tài)制冷劑流入壓縮機(jī)81中。換言之，過熱度的控制確保制冷劑的蒸發(fā)在進(jìn)入壓縮機(jī)81之前已經(jīng)完成。過熱度的控制通過調(diào)節(jié)膨脹閥83的開度來進(jìn)行。

如上所述，在四通閥90中存在熱交換，然而，該熱交換是不受控制的并且難以預(yù)測(cè)。四通閥引入了許多溫度的不確定性，這可能導(dǎo)致出現(xiàn)過熱度控制中的問題。這個(gè)問題在于，過熱度難以使其穩(wěn)定，并將其設(shè)置為對(duì)于所有條件都最有效。如今，可以通過設(shè)定更高的目標(biāo)過熱度來解決該問題。例如，對(duì)于沒有四通閥的普通熱泵系統(tǒng)，最小穩(wěn)定過熱度可以設(shè)置為3k，然而，當(dāng)在系統(tǒng)中引入附加四通閥時(shí)，最小穩(wěn)態(tài)過熱度必須設(shè)置為7k。這無疑使得系統(tǒng)效率降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種熱泵系統(tǒng)，其能夠避免由換向閥引起的過熱度不穩(wěn)定性，從而提高系統(tǒng)的性能和效率。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種熱泵系統(tǒng)，其包括制冷劑回路、換向閥、和傳感器組合。制冷機(jī)回路包括用于壓縮制冷劑的壓縮機(jī)，位于壓縮機(jī)下游、用于在制熱模式下作為冷凝器工作以冷卻制冷劑、和用于在制冷模式下作為蒸發(fā)器工作以蒸發(fā)制冷機(jī)的第一熱交換器，位于第一熱交換器下游用于降低制冷劑壓力的節(jié)流裝置，以及位于節(jié)流裝置下游、用于在制熱模式下作為蒸發(fā)器工作和用于在制冷模式下作為冷凝器工作的第二熱交換器。換向閥設(shè)置在壓縮機(jī)和第一/第二熱交換器之間的制冷劑回路中，用于選擇性地反轉(zhuǎn)其中的制冷劑流。傳感器組合用于計(jì)算當(dāng)前過熱度，其包括用于檢測(cè)從第二熱交換器離開之后并且在進(jìn)入換向閥之前的制冷劑的溫度的溫度傳感器、以及用于測(cè)量低壓側(cè)的制冷劑的飽和溫度的第二傳感器。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，溫度傳感器設(shè)置在第二熱交換器和換向閥之間的制冷劑回路中。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，第二傳感器是設(shè)置在壓縮機(jī)吸入側(cè)的制冷劑回路中的壓力傳感器。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，第二傳感器是設(shè)置在第二熱交換器和換向閥之間的制冷劑回路中的壓力傳感器。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，第二傳感器是設(shè)置在第二熱交換器和節(jié)流裝置之間的制冷劑回路中的壓力傳感器。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，第二傳感器是設(shè)置在第二熱交換器和節(jié)流裝置之間的制冷劑回路中的另一個(gè)溫度傳感器。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，換向閥是四通閥，其可作動(dòng)地將從壓縮機(jī)流向第一熱交換器的制冷劑通道切換成從壓縮機(jī)流向第二熱交換器的另一制冷劑通道。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：由于溫度傳感器的位置被如此設(shè)置以使其檢測(cè)進(jìn)入四通閥之前的制冷劑的溫度，可以避免在確定過熱度時(shí)換向閥帶來的影響，從而確保制冷劑的蒸發(fā)在第二熱交換器中徹底完成，并且沒有液態(tài)的制冷劑被吸入壓縮機(jī)中。此外，系統(tǒng)可以更有效地工作，因?yàn)榭梢远x一個(gè)相對(duì)較低的目標(biāo)過熱度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的有關(guān)本發(fā)明的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1所示的是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的熱泵系統(tǒng)的構(gòu)造示意框圖；

圖2所示的是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的熱泵系統(tǒng)的構(gòu)造示意框圖；

圖3所示的是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的熱泵系統(tǒng)的構(gòu)造示意框圖；

圖4所示的是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的熱泵系統(tǒng)的構(gòu)造示意框圖；

圖5所示的是現(xiàn)有技術(shù)中熱泵系統(tǒng)的構(gòu)造示意框圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖所示的各實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

參照?qǐng)D1所示，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的熱泵系統(tǒng)，其能夠通過使用制熱循環(huán)原理以使制冷劑在制冷劑回路中循環(huán)的方式進(jìn)行空間加熱，或通過使用制冷循環(huán)原理以使制冷劑沿相反方向在制冷劑回路中循環(huán)的方式進(jìn)行空間制冷。制冷劑回路通常包括壓縮機(jī)10、第一熱交換器20、節(jié)流裝置30、和第二熱交換器40。其中，第一熱交換器20在制熱模式下作為冷凝器工作，并且在制冷模式下作為蒸發(fā)器工作；而第二熱交換器40在制熱模式下作為蒸發(fā)器工作，并且在制冷模式下作為冷凝器工作。這些部件通常通過管路或管道串聯(lián)連接，以下將以這些部件在制熱模式下的工作為例進(jìn)行詳細(xì)地描述。

壓縮機(jī)10通常使用電力將制冷劑從低壓氣體狀態(tài)壓縮到高壓氣體狀態(tài)，從而增加制冷劑的溫度，焓和壓力。制冷劑以超過飽和狀態(tài)的過熱度的氣體狀態(tài)從壓縮機(jī)10排出，然后流過第一熱交換器20，以在基本上恒定的壓力下被冷凝成飽和液體狀態(tài)。節(jié)流裝置30可以采用膨脹閥的形式，用于控制進(jìn)入第二熱交換器40的制冷劑的量。來自第一熱交換器20的液態(tài)制冷劑流過膨脹閥30，導(dǎo)致液體壓力減少。在此過程中，制冷劑部分地蒸發(fā)，導(dǎo)致制冷劑變成混合的液-氣狀態(tài)，并且其溫度降低到能夠在第二熱交換器40中進(jìn)行熱交換的值。一種攜帶有熱能的第二流體，例如外部的空氣流，在穿過第二熱交換器40的過程中將熱能轉(zhuǎn)移給制冷劑流而使制冷劑從液態(tài)蒸發(fā)到氣態(tài)。從第二熱交換器40排出的氣態(tài)制冷劑被吸入壓縮機(jī)10中，并再次成為具有蒸發(fā)超過飽和狀態(tài)的過熱度的氣態(tài)。

熱泵系統(tǒng)還包括設(shè)置在制冷劑回路中用于倒轉(zhuǎn)制冷劑循環(huán)的換向閥50。換向閥可以是設(shè)置在壓縮機(jī)10之后并位于第一或第二熱交換器20、40之前的四通閥。四通閥50可以是一電磁閥。當(dāng)四通閥未被激活時(shí)，系統(tǒng)處于制熱模式，并且制冷劑經(jīng)由一通道從壓縮機(jī)10流入到第一熱交換器20。當(dāng)四通閥被通電激活時(shí)，系統(tǒng)以制冷模式工作，并且在四通閥內(nèi)部，從壓縮機(jī)10到第一熱交換器20的上述通道被切換到從壓縮機(jī)10到第二熱交換器40的另一個(gè)通道。

熱泵系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于計(jì)算當(dāng)前過熱度的傳感器組合。傳感器組合包括一溫度傳感器70和一第二傳感器61。其中，溫度傳感器70用于檢測(cè)從第二熱交換器40離開之后且在進(jìn)入換向閥50之前的制冷劑的溫度，第二傳感器61用于測(cè)量低壓側(cè)的制冷劑的飽和溫度。在本實(shí)施方式中，溫度傳感器70放置在第二熱交換器40的出口管中。第二傳感器61是放置在壓縮機(jī)10的吸入管中、用于檢測(cè)低壓的壓力傳感器，然后檢測(cè)到的低壓被轉(zhuǎn)換成低壓側(cè)的制冷劑的飽和溫度。從而，可根據(jù)第二熱交換器40的出口處的制冷劑的溫度和低壓側(cè)的制冷劑的飽和溫度之間的差值來計(jì)算當(dāng)前過熱度。

由于溫度傳感器70的位置被如此設(shè)置以使其檢測(cè)進(jìn)入四通閥之前的制冷劑的溫度，可以避免在確定過熱度時(shí)換向閥帶來的影響，從而確保制冷劑的蒸發(fā)在第二熱交換器中徹底完成，并且沒有液態(tài)的制冷劑被吸入壓縮機(jī)中。此外，系統(tǒng)可以更有效地工作，因?yàn)榭梢远x一個(gè)相對(duì)較低的目標(biāo)過熱度。例如，在上述實(shí)施方式中，最小穩(wěn)定過熱度可以設(shè)定為4k，與不具有四通閥的普通熱泵系統(tǒng)的最小穩(wěn)定過熱度（3k）相比可能高一點(diǎn)，但是如果與具有四通閥的現(xiàn)有熱泵系統(tǒng)的最小穩(wěn)定過熱度（7k）相比，則低得多。另外，這種相對(duì)較低的目標(biāo)過熱度使得系統(tǒng)容易達(dá)到并維持它，這導(dǎo)致過熱變得更穩(wěn)定，并相應(yīng)地改善壓縮機(jī)的性能。

圖2所示的是熱泵系統(tǒng)的第二實(shí)施方式，其與第一實(shí)施方式的唯一區(qū)別在于，壓力傳感器的位置從壓縮機(jī)吸入側(cè)移動(dòng)到第二熱交換器40與換向閥50之間的位置，優(yōu)選地，壓力傳感器62位于第二熱交換器40的出口管中。圖3示出了壓力傳感器的另一替代位置，其中，壓力傳感器63位于第二熱交換器40和節(jié)流裝置30之間。圖4所示的是熱泵系統(tǒng)的第四實(shí)施方式，其相對(duì)于第三實(shí)施例的唯一改變?cè)谟?，用另一溫度傳感?4替換壓力傳感器，該另一溫度傳感器64能夠直接檢測(cè)低壓側(cè)的飽和溫度。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。