热泵系统的控制方法、热泵系统以及存储介质

技术领域

本发明涉及热泵技术领域，尤其涉及热泵系统的控制方法、热泵系统和存储介质。

背景技术

热泵系统中可设置储能装置(例如水箱等)，利用水等储能介质存储换热器的能量。然而，在低温环境下制热启动时，由于压缩机在冷态时间过长容易出现排气温度过低或低压压力过低的问题，长时间出现该情况容易影响系统运行稳定性，甚至造成压缩机损坏。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种热泵系统的控制方法、热泵系统以及存储介质，旨在提高热泵系统制热启动时运行稳定性，以保护压缩机。

为实现上述目的，本发明提供一种热泵系统的控制方法，所述热泵系统包括压缩机、换向组件、第一换热器、节流部件、第二换热器以及储能装置，所述第一换热器、所述节流部件以及所述第二换热器依次连接，所述第一换热器、所述第二换热器、所述压缩机的排气口以及所述压缩机的回气口均与所述换向组件连接，所述第一换热器与所述储能装置换热连接，所述热泵系统的控制方法包括以下步骤：

当接收到制热模式的启动指令时，控制所述压缩机启动，控制所述换向组件以制冷阀位运行，所述制冷阀位对应的所述第一换热器处于蒸发状态、且所述第二换热器处于冷凝状态；

当所述压缩机运行达到预设条件时，控制所述换向组件以制热阀位运行以运行所述制热模式，所述制热阀位对应的所述第一换热器处于冷凝状态、且所述第二换热器处于蒸发状态。

可选地，所述当接收到制热模式的启动指令时，控制所述压缩机启动，控制所述换向组件以制冷阀位运行的步骤包括：

当接收到制热模式的启动指令时，获取环境温度和/或所述压缩机的第一排气温度和/或所述储能装置内的第一储能温度；

当所述环境温度和/或所述第一排气温度和/或所述第一储能温度满足所述压缩机的异常启动条件时，控制所述压缩机启动，控制所述换向组件以制冷阀位运行。

可选地，所述异常启动条件包括下列条件中至少一个：

所述环境温度小于或等于预设环境温度；

所述第一排气温度小于或等于所述第一储能温度。

可选地，所述获取环境温度和/或所述压缩机的第一排气温度和/或所述储能装置内的第一储能温度的步骤之后，还包括：

当所述环境温度和/或所述第一排气温度和/或所述第一储能温度未满足所述压缩机的异常启动条件时，控制所述压缩机启动，控制所述换向组件以制热阀位运行。

可选地，所述控制所述换向组件以制冷阀位运行的步骤之前，还包括：

当接收到制热模式的启动指令时，控制所述压缩机启动，控制所述第二换热器对应的风机关闭和/或控制所述节流部件以大于节流开度的开度运行。

可选地，所述当所述压缩机运行达到预设条件时，控制所述换向组件以制热阀位运行以运行所述制热模式的步骤之前，还包括：

在所述换向组件以所述制冷阀位运行过程中，获取所述压缩机的第二排气温度和所述储能装置内的第二储能温度；

当所述第二储能温度大于所述第二排气温度、且所述第二储能温度与所述第二排气温度的温差值小于预设值时，控制所述节流部件减小开度。

可选地，所述控制所述压缩机启动，控制所述换向组件以制冷阀位运行的步骤之后，还包括：

当所述压缩机运行未达到所述预设条件时，获取所述储能装置内的第三储能温度；

当所述第三储能温度小于预设温度时，控制所述压缩机停机；

当所述第三储能温度大于或等于所述预设温度时，控制所述热泵系统维持当前状态运行。

可选地，所述换向组件的初始阀位为所述制热阀位，所述控制所述压缩机停机的步骤之前，还包括：

当所述第三储能温度小于预设温度时，控制所述换向组件切换至所述制热阀位。

可选地，所述预设条件包括下列条件中至少一个：

所述压缩机的第三排气温度大于所述储能装置内第四储能温度、且所述第三排气温度与所述第四储能温度的温差值大于预设温差值；

所述第二换热器的温度大于预设保护温度。

可选地，所述压缩机为定频压缩机。

此外，为了实现上述目的，本申请还提出一种热泵系统，所述热泵系统包括控制装置、压缩机、换向组件、第一换热器、节流部件、第二换热器以及储能装置，所述第一换热器、所述节流部件以及所述第二换热器依次连接，所述第一换热器、所述第二换热器、所述压缩机的排气口以及所述压缩机的回气口均与所述换向组件连接，所述第一换热器与所述储能装置换热连接；

所述压缩机、所述节流部件以及所述换向组件均与所述控制装置连接，所述控制装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的热泵系统的控制程序，所述热泵系统的控制程序被所述处理器执行时实现如上任一项所述的热泵系统的控制方法的步骤。

此外，为了实现上述目的，本申请还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有热泵系统的控制程序，所述热泵系统的控制程序被处理器执行时实现如上任一项所述的热泵系统的控制方法的步骤。

本发明提出的一种热泵系统的控制方法，该热泵系统中设置有与换热器换热连接的储能装置，该方法在热泵系统需要启动制热模式时，压缩机启动阶段换向组件先以制冷阀位运行，此时第一换热器处于蒸发状态可从储能装置中吸收足够热量有利于使压缩机快速达到热态，在压缩机运行达到预设条件时，再将换向组件切换至制热阀位进入制热模式，可有效避免第二换热器所在环境温度过低时制热启动直接以制热阀位运行系统无法从环境中吸收足够热量，从而有利于快速提升压缩机排气温度和系统低压压力，使热泵系统制热启动时快速达到稳定运行状态，以有效保护压缩机。

附图说明

图1为本发明热泵系统一实施例的系统结构示意图；

图2为本发明热泵系统一实施例运行涉及的硬件结构示意图；

图3为本发明热泵系统的控制方法一实施例的流程示意图；

图4为本发明热泵系统的控制方法另一实施例的流程示意图；

图5为本发明热泵系统的控制方法又一实施例的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提出一种热泵系统。

在本发明实施例中，参照图1和图2，热泵系统包括控制装置100、压缩机1、换向组件6、第一换热器2、节流部件3、第二换热器4以及所述储能装置5，所述第一换热器2、所述节流部件3以及所述第二换热器4依次连接，所述第一换热器2与所述储能装置5换热连接，压缩机1的排气口、压缩机1的回气口、第一换热器2以及第二换热器4均与换向组件6连接。压缩机1、换向组件6、节流部件3均与控制装置100连接。

在本实施例中，压缩机1为定频压缩机。热泵系统中充注的冷媒为R290冷媒。

储能装置5内装载有储能介质，冷媒流经第一换热器2时可与储能介质换热，储能介质可存储从冷媒中吸收的冷量或热量。在本实施例中，储能装置5为保温水箱，保温水箱由内到外分别是内胆、保温层、外壳，第一换热器2设于内胆与保温层之间。第一换热器2为微通道换热器(即：平行流换热器)，贴紧缠绕在内胆外壁。

在本实施例中，节流部件3为电子膨胀阀，开度调节区间为0-500P(脉冲)。在其他实施例中，电子膨胀阀也可为其他开度可调节的节流部件3。

换向组件6可包括四通阀等。

换向组件6以第一状态运行时，冷媒流向如图1中实线所示，压缩机1的排气口、第一换热器2、节流部件3、第二换热器4以及压缩机1的回气口依次连通，压缩机1开启时，压缩机1排出的冷媒依次流经第一换热器2换热、节流部件3节流、第二换热器4换热后回流至压缩机1，压缩机1处于制热模式，第一换热器2处于冷凝状态、第二换热器4处于蒸发状态，冷媒流经第一换热器2时热量存储在储能装置5中。

换向组件6以第二状态运行时，冷媒流向如图1中虚线所示，压缩机1的排气口、第二换热器4、节流部件3、第一换热器2以及压缩机1的回气口依次连通，压缩机1开启时，压缩机1排出的冷媒依次流经第二换热器4换热、节流部件3节流、第一换热器2换热后回流至压缩机1，压缩机1处于制冷模式，第一换热器2处于蒸发状态、第二换热器4处于冷凝状态，冷媒流经第一换热器2时冷量存储在储能装置5中。

进一步的，参照图1和图2，热泵系统还包括与控制装置100连接的排气温度传感器01，设于压缩机1的排气管上，以用于检测压缩机1的排气温度。

进一步的，参照图1和图2，热泵系统还包括与控制装置100连接的储能温度传感器02，设于储能装置5内(例如上述水箱的内胆外壁等)，以用于检测储能装置5的储能温度。

进一步的，参照图1和图2，热泵系统还包括与控制装置100连接的换热器温度传感器03，设于第二换热器4上，以用于检测第二换热器的盘管温度。

进一步的，参照图1和图2，热泵系统还包括与控制装置100连接的环境温度传感器04，设于第一换热器2和/或第二换热器4的迎风侧的翅片上，以检测环境温度。

在本发明实施例中，参照图2，热泵系统的控制装置100包括：处理器1001，例如CPU，存储器1002，以及计时器1003。其中，这些部件之间通过通信总线连接通信。存储器1002可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1002可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图2中示出的装置结构并不构成对装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图2所示，作为一种计算机存储介质的存储器1002中可以包括热泵系统的控制程序。

在图2所示的装置中，而处理器1001可以用于调用存储器1002中存储的热泵系统的控制程序，并执行以下实施例中热泵系统的控制方法的相关步骤操作。

本发明实施例还提供一种热泵系统的控制方法，应用于上述热泵系统。

参照图3，提出本申请热泵系统的控制方法一实施例。在本实施例中，所述热泵系统的控制方法包括：

步骤S10，当接收到制热模式的启动指令时，控制所述压缩机启动，控制所述换向组件以制冷阀位运行，所述制冷阀位对应的所述第一换热器处于蒸发状态、且所述第二换热器处于冷凝状态；

启动指令可为用户输入的指令，也可为热泵系统运行达到一定条件时自动生成的指令。接收到启动指令表明热泵系统需进入制热模式，制热模式中第一换热器处于冷凝状态、第二换热器处于蒸发状态。

在接收到启动指令时，压缩机启动，但换向组件不直接换热模式对应的制热阀位运行，而是先切换至制热阀位。

在本实施例中，控制换向组件上电以使其以制冷阀位运行。

步骤S20，当所述压缩机运行达到预设条件时，控制所述换向组件以制热阀位运行以运行所述制热模式，所述制热阀位对应的所述第一换热器处于冷凝状态、且所述第二换热器处于蒸发状态。

这里的预设条件为压缩机达到热态时热泵系统的运行状态参数所需满足的条件。运行状态参数包括但不仅限于下列参数中至少一个：压缩机的排气温度、压缩机的回气温度、储能装置内温度变化值、压缩机的电参数、压缩机的启动时长等。

在压缩机运行达到预设条件时，可控制换向组件从制冷阀位切换至制热阀位。具体的，控制换向组件下电以使其切换至制热阀位。

本发明实施例提出的一种热泵系统的控制方法，该热泵系统中设置有与换热器换热连接的储能装置，该方法在热泵系统需要启动制热模式时，压缩机启动阶段换向组件先以制冷阀位运行，此时第一换热器处于蒸发状态可从储能装置中吸收足够热量有利于使压缩机快速达到热态，在压缩机运行达到预设条件时，再将换向组件切换至制热阀位进入制热模式，可有效避免第二换热器所在环境温度过低时制热启动直接以制热阀位运行系统无法从环境中吸收足够热量，从而有利于快速提升压缩机排气温度和系统低压压力，使热泵系统制热启动时快速达到稳定运行状态，以有效保护压缩机。

其中，压缩机为定频压缩机时无需通过变频实现制热启动快速达到稳定状态，通过先制冷运行再进入制热运行的方式，可实现设置有定频压缩机的热泵系统在制热启动时压缩机可快速预热达到热态，从而实现制热启动稳定性的有效提高。

进一步的，基于上述实施例，提出本申请热泵系统的控制方法另一实施例。在本实施例中，参照图4，所述步骤S10包括：

步骤S11，当接收到制热模式的启动指令时，获取环境温度和/或所述压缩机的第一排气温度和/或所述储能装置内的第一储能温度；

第一排气温度具体通过上述排气温度传感器检测。

环境温度具体通过上述设于第二换热器上的环境温度传感器检测。

第一储能温度具体通过上述储能温度传感器检测。

步骤S12，当所述环境温度和/或所述第一排气温度和/或所述第一储能温度满足所述压缩机的异常启动条件时，控制所述压缩机启动，控制所述换向组件以制冷阀位运行。

异常启动条件表征压缩机启动时存在排气温度提升速率慢和/或低压压力过低和/或达到热态所需时长较长的风险。

异常启动条件可包括环境温度与对应温度阈值关系所需达到的目标关系或环境温度所需达到的目标温度区间和/或第一排气温度与对应温度阈值关系所需达到的目标关系或环境温度所需达到的目标温度区间和/或述第一储能温度与对应温度阈值关系所需达到的目标关系或环境温度所需达到的目标温度区间。

异常启动条件也可包括环境温度、第一排气温度、第二排气温度中至少两个参数之间的关系所需达到的目标关系。

在本实施例中，第一排气温度表明压缩机启动时达到热态的提升需求大小，环境温度表明系统启动直接以制热阀位运行时第二换热器在环境中的蒸发效果，储能装置可表明系统启动直接以制热阀位运行时第一换热器在储能装置中的冷凝效果，基于此，在上述参数中至少一个满足异常启动条件时，控制压缩机启动，控制换向阀以制冷阀位运行，有利于保证系统制热启动无法快速达到稳定状态时切换至制冷阀位运行，从而进一步实现热泵系统制热启动时快速达到稳定运行状态。

进一步的，在本实施例中，所述获取环境温度和/或所述压缩机的第一排气温度和/或所述储能装置内的第一储能温度的步骤之后，还包括：当所述环境温度和/或所述第一排气温度和/或所述第一储能温度未满足所述压缩机的异常启动条件时，控制所述压缩机启动，控制所述换向组件以制热阀位运行。基于此，有利于保证系统制热启动可快速达到稳定状态时直接切换至制热阀位运行，从而实现热泵系统制热启动时快速达到稳定运行状态的同时减少储能装置中能量不必要的损失。

进一步的，在本实施例中，所述异常启动条件包括下列条件中至少一个：

所述环境温度小于或等于预设环境温度；

所述第一排气温度小于或等于所述第一储能温度。

预设环境温度为预先设置的用于区分系统启动直接以制热阀位运行时第二换热器的蒸发效果好坏的临界值。

环境温度小于或等于预设环境温度时，表明制热启动时第二换热器蒸发效果较差，难以从环境中获取足够多的热量以使系统在制热启动时快速达到稳定状态。

第一排气温度小于或等于第一储能温度时，表明制热启动时第一换热器的冷凝效果较差，排气温度难以快速提升。

在本实施例中，按照上述方式设置异常启动条件，从而有利于提高热泵系统制热启动时控制的准确性。

进一步的，基于上述任一实施例，提出本申请热泵系统的控制方法又一实施例。在本实施例中，参照图5，定义步骤S102为控制所述换向组件以制冷阀位运行的步骤，所述步骤S102之前，还包括：

步骤S101，当接收到制热模式的启动指令时，控制所述压缩机启动，控制所述第二换热器对应的风机关闭和/或控制所述节流部件以大于节流开度的开度运行。

在本实施例中，控制压缩机启动，控制第二换热器对应的风机关闭以及控制节流部件以最大开度运行。

在本实施例中，第二换热器对应的风机关闭有利于换向组件以制冷阀位运行时减少第二换热器热量的损失，保证更多的热量可保留在热泵系统中缩短压缩机达到热态所需的时长，以进一步提高制热启动性能；节流部件以大于节流开度运行，有利于减少节流降压造成的冷媒温度下降，一方面可减少储能装置的热量损失，另一方面有利于压缩机排出冷媒可流经储能装置循环吸热，以实现压缩机的预热，进一步缩短制热启动系统达到稳定状态所需的时长。

在其他实施例中，控制压缩机启动的同时可控制第二换热器对应的风机以低转速运行。另外，在第二换热器对应的风机关闭时节流部件也可以节流开度运行。

进一步的，在本实施例中，参照图5，步骤S20之前，还包括：

步骤S103，在所述换向组件以所述制冷阀位运行过程中，获取所述压缩机的第二排气温度和所述储能装置内的第二储能温度；

第二排气温度具体通过上述排气温度传感器检测。

第二储能温度具体通过上述储能温度传感器检测。

步骤S104，当所述第二储能温度大于所述第二排气温度、且所述第二储能温度与所述第二排气温度的温差值小于预设值时，控制所述节流部件减小开度。

节流部件减小开度可按照预先设置的固定调整值减小，也可根据热泵系统实际运行情况确定的开度调整值减小。例如，可根据第二排气温度与目标排气温度的温差值以及第二排气温度与第二储能温度的温差值以及压缩机启动后的运行时长确定开度调整值，按照所确定的开度调整值控制节流部件减小开度。

在本实施例中，在换向组件以制冷阀位运行过程中，第二储能温度满足上述条件，表明冷媒在第一换热器中换热效果不佳，吸热效率较低，此时通过节流部件开度的减小来降低进入第一换热器的冷媒温度，从而使系统可从第一换热器中吸收更多的热量，提高第一换热器的换热效果，从而进一步快速提升压缩机排气温度和系统低压压力，缩短压缩机启动后运行达到预设条件的所需时长，使热泵系统制热启动时快速达到稳定运行状态。

在其他实施例中，节流部件也可维持以大于节流开度的开度运行直至压缩机运行达到预设条件。

进一步的，基于上述任一实施例，步骤S10之后，还包括：当所述压缩机运行未达到所述预设条件时，获取所述储能装置内的第三储能温度；当所述第三储能温度小于预设温度时，控制所述压缩机停机；当所述第三储能温度大于或等于所述预设温度时，控制所述热泵系统维持当前状态运行。

其中，控制所述热泵系统维持当前状态运行的步骤之后，可重新判断压缩机是否运行达到预设条件。

第三储能温度具体通过上述储能温度传感器检测。

预设温度具体为用于区分储能装置内热量是否足够用于提升系统制热启动时的冷媒温度的临界值。

其中，步骤S102之后还包括步骤S103和步骤S104时，在步骤S104之后，当所述压缩机运行未达到所述预设条件时，获取所述储能装置内的第三储能温度；当所述第三储能温度小于预设温度时，控制所述压缩机停机；当所述第三储能温度大于或等于所述预设温度时，控制所述热泵系统维持当前状态运行。

在本实施例中，储能温度小于预设温度时可认为储能装置内热量不足以提升压缩机启动阶段的温度、而压缩机尚未运行达到预设条件，表明压缩机制热启动问题无法通过热泵系统自身调节进行解决，此时将换向组件切换至制热阀位会造成系统可靠性问题进一步恶化，因此此时压缩机停机，以有效避免压缩机损坏，进一步保护压缩机。

进一步的，在本实施例中，所述换向组件的初始阀位为所述制热阀位，所述控制所述压缩机停机的步骤之前，还包括：当所述第三储能温度小于预设温度时，控制所述换向组件切换至所述制热阀位。具体的，控制换向组件下电以切换至制热阀位。在本实施例中，压缩机停机之前，换向组件先进行复位，有利于保证系统再次启动时换向组件控制的准确性。

进一步的，基于上述任一实施例，所述预设条件包括下列条件中至少一个：

所述压缩机的第三排气温度大于所述储能装置内第四储能温度、且所述第三排气温度与所述第四储能温度的温差值大于预设温差值；

所述第二换热器的温度大于预设保护温度。

预设温差值可为预先设置的固定值，也可根据热泵系统实际运行情况所确定的数值。例如，可根据储能装置的设定温度和环境温度确定这里的预设温差值。第三排气温度和第四储能温度满足上述条件，表明压缩机的排气温度已提升至较高的温度以保证切换至制热阀位后满足储能装置的制热需求，此时及时将换向组件切换至制热阀位，有利于制热启动快速达到稳定状态以提高储能装置的储热效率。

预设保护温度具体为预先设置的用于保护热泵系统所允许第二换热器达到的最高温度。第二换热器的温度具体通过上述换热温度传感器检测。第二换热器的温度大于预设保护温度，表明系统存在可靠性风险同时热量较高可满足制热需求，此时及时将换向组件切换至制热阀位，有利于制热启动快速达到稳定状态以提高储能装置的储热效率同时进一步保护热泵系统。

此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有热泵系统的控制程序，所述热泵系统的控制程序被处理器执行时实现如上热泵系统的控制方法任一实施例的相关步骤。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，热泵系统，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。