热泵系统及其控制方法和控制装置与流程

本发明涉及热泵，尤其涉及热泵系统及其控制方法和控制装置。

背景技术：

1、相关技术中，现有热泵空调系统(air-to-water)外机在低温潮湿环境中运行时，翅片换热器及室外机底盘易出现结霜甚至结冰情况，导致制热能力严重衰减、甚至停机，系统在自动除霜或停机过程中无法进行制热，严重影响用户体验。

技术实现思路

1、本发明提供一种热泵系统及其控制方法和控制装置，用以解决现有技术中的缺陷，实现如下技术效果：通过设置带有放射性同位素热源装置的辅热回路，可以针对不同的使用场景和特殊情况，针对性对系统内各个模块进行辅助加热，从而实现辅助回热、辅助加热、底盘除冰等操作，极大地提升用户的舒适度。

2、根据本发明第一方面实施例的热泵系统，包括：

3、热泵主回路，包括通过冷媒管道相互连接的压缩机、四通阀、板式换热器、电子膨胀阀和翅片换热器；

4、供热水路，与所述板式换热器换热连接且包括进水管和出水管；

5、辅热回路，包括放射性同位素热源装置、供水换热器、回热器和外机换热器，所述放射性同位素热源装置以放射性同位素作为燃料并燃烧供热，所述放射性同位素热源装置可选择性地与供水换热器、回热器和/或外机换热器连接；

6、其中，所述供水换热器与所述出水管热耦合，所述回热器与位于所述压缩机的吸气口上游的冷媒管道热耦合，且所述外机换热器与所述板式换热器热耦合以对其加热除霜。

7、根据本发明的一个实施例，所述放射性同位素热源装置通过第一换热回路与所述供水换热器连接，且所述第一换热回路上设有第一控制阀；所述放射性同位素热源装置通过第二换热回路与所述外机换热器连接，且所述第二换热回路上设有第二控制阀；所述放射性同位素热源装置通过第三换热回路与回热器连接；

8、其中，所述第一换热回路、第二换热回路和第三换热回路均相互并联。

9、根据本发明的一个实施例，所述供水换热器和所述回热器均为套管式换热器，所述供水换热器套设在所述出水管的外周面上。且所述回热器套设在所述压缩机吸气口与所述四通阀之间的冷媒管道的外周面上。

10、根据本发明的一个实施例，所述放射性同位素热源装置包括燃烧室、防护层和热水层，所述燃烧室内放置有设定剂量的放射性同位素燃料，所述防护层包裹在所述燃烧室的外侧并密封所述燃烧室，所述热水层包裹在所述防护层的外侧；

11、所述燃烧室对所述热水层内水流加热以产生热水，所述热水层通过其进水口和出水口连接至所述辅热回路内。

12、根据本发明的一个实施例，从所述燃烧室到所述热水层之间，所述防护层从内至外依次包括高强度特种合金防护层、铅防护层和钢防护层。

13、根据本发明第二方面实施例的基于本发明第一方面实施例所述的热泵系统的控制方法，包括：

14、获取热泵系统的当前工作模式、当前工作参数和室外温度参数；

15、根据所述当前工作模式、所述当前工作参数和所述室外温度参数，控制调节在所述辅热回路内所述放射性同位素热源装置分别与所述供水换热器、所述回热器和/或所述外机换热器之间的连接关系。

16、根据本发明的一个实施例，所述根据所述当前工作模式、所述当前工作参数和所述室外温度参数，控制调节在所述辅热回路内所述放射性同位素热源装置分别与所述供水换热器、所述回热器和/或所述外机换热器之间的连接关系的步骤，具体包括：

17、确定所述当前工作模式处于制热模式，则控制所述放射性同位素热源装置与所述回热器连通，并根据所述室外温度参数和所述当前工作参数，控制调节所述放射性同位素热源装置分别与所述供水换热器和所述外机换热器之间的连接关系。

18、根据本发明的一个实施例，所述室外温度参数包括室外环境温度和室外露点温度，且所述当前工作参数包括翅片换热器的盘管温度；

19、所述根据所述室外温度参数和所述当前工作参数，控制调节所述放射性同位素热源装置分别与所述供水换热器和所述外机换热器之间的连接关系的步骤，具体包括：

20、确定所述室外环境温度小于等于第一设定环温且所述室外露点温度大于等于所述翅片换热器的盘管温度，则控制所述放射性同位素热源装置与所述供水换热器连接且与所述外机换热器保持断连；

21、或者，确定所述室外环境温度大于设定环境温度或者所述室外露点温度小于所述翅片换热器的盘管温度，则控制所述放射性同位素热源装置分别与所述供水换热器和所述外机换热器保持断连。

22、根据本发明的一个实施例，所述根据所述当前工作模式、所述当前工作参数和所述室外温度参数，控制调节在所述辅热回路内所述放射性同位素热源装置分别与所述供水换热器、所述回热器和/或所述外机换热器之间的连接关系的步骤，具体包括：

23、确定所述当前工作模式处于除霜模式，且确定室外换热温度小于等于第二设定环温，则控制所述放射性同位素热源装置分别与所述供水换热器、所述回热器和所述外机换热器连接。

24、根据本发明的一个实施例，热泵系统的控制方法还包括：

25、控制第一控制阀的开闭以实现所述放射性同位素热源装置与所述供水换热器的连接和断连；

26、控制第二控制阀的开闭以实现所述放射性同位素热源装置与所述外机换热器的连接和断连；

27、控制主控制阀的开闭以实现所述放射性同位素热源装置与所述回热器的连接和断连，其中，所述放射性同位素热源装置的出水口或进水口中的至少一个连接有所述主控制阀。

28、根据本发明第三方面实施例的基于本发明第一方面实施例所述的热泵系统的控制装置，包括：

29、获取模块，用于获取热泵系统的当前工作模式、当前工作参数和室外温度参数；

30、控制模块，用于根据所述当前工作模式、所述当前工作参数和所述室外温度参数，控制调节在所述辅热回路内所述放射性同位素热源装置分别与所述供水换热器、所述回热器和/或所述外机换热器之间的连接关系。

31、本发明给出一种热泵系统，该系统通过设置带有放射性同位素热源装置的辅热回路，可以针对不同的使用场景和特殊情况，针对性对系统内各个模块进行辅助加热，从而分别实现以下提升：第一，在室外机未结霜时开启回热器可以实现对压缩机吸气温度的提升，从而提升系统制热能力及能效；第二，在供应热水无法满足用户需求时开启供水换热器可以实现对流出热水温度的提升；第三，在室外机因结霜或结冰而出现能力衰减、甚至停机时，开启外机换热器可以对底盘进行除冰操作并提供额外的制热能力，极大地提升用户的舒适度。

32、此外，由于本系统辅热回路内的放射性同位素热源装置采用放射性同位素作为辅热回路的燃料，因此其还有如下优点：(1)放射性同位素可全天候进行稳定发热；(2)部分放射性同位素的半衰期很长，可达几十年甚至更久；(3)通过特定方式处理后的放射性同位素燃料块，配合多层防护材料，可将温度稳定的控制在一定范围内(例：控制在90℃附近)，既满足辅热回路内加热的需求，又保证辅热回路内的压力适中。