CN102434915A - 空调器及空调器的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空调器及空调器的控制方法，它可以提高空调器低温制热和室外结霜状态的制热量，缩短除霜时间，以减小除霜时的室内房间温度波动，提高空调器除霜时压缩机运行可靠性，降低成本，可以对现有的空调器改装。本发明的技术方案是，一种空调器，具有冷媒循环系统，所述冷媒循环系统中包括压缩机、四通阀、室外换热器、室内换热器、冷媒管路及冷媒加热器，所述冷媒加热器设置在所述四通阀的E管路段上。本发明的冷媒加热器直接安装在四通阀的E管路段上或安装在所述四通阀与气管截止阀之间的冷媒管路段上，控制模式相互干涉的元件减少，整个系统控制可靠，不会出现相互干涉的现象，整机运行的可靠性提高，结构简单，成本降低。

Description

空调器及空调器的控制方法

技术领域

本发明属于空调和制冷技术领域，具体地说，涉及空调器低温制热、除霜等方面的改进。

背景技术

现有的空调器在低温制热和除霜等方面存在以下的问题。

一、现有的空调器在较低的室外温度下制热运行时，制热量会衰减。因为室外温度较低时，蒸发温度会变低，使压缩机的吸气处的制冷剂比容增大，导致制冷剂流量变小，所以制热量会降低。

为了解决低温制热量衰减的问题，现有解决低温制热量较低的方式如下：

1、室内安装辅助电加热器

通过在室内机出风口安装电加热器，室内空气经过室内换热器被加热后，再经过电加热器，被二次加热，从而提高出风温度，即增加制热量。

2、采用变频压缩机

采用变频压缩机，可以在室外低温制热运行时，提高压缩机转速，从而增大制冷剂流量，以此提高空调制热量。

3、采用补气增焓压缩机

采用补气增焓压缩机可以提高制冷剂流量，增加压缩机做功，从而提高空调器低温制热运行时的制热量。

二、空调器制热除霜时，吸气压力过低会引起除霜时间加长。

在制热运行时，室外机换热器可能结霜，结霜量过多会导致空调制热量下降，所以必须进行除霜运行。除霜运行时，室内机停止制热，如果除霜时间较长，会导致室内温度降低。

现有除霜方式主要为两种四通阀换向除霜和旁通除霜，对于四通阀换向除霜过程，冷凝温度较低，导致蒸发温度极低，除霜过程制冷剂流量很小，压缩机做功也减小，导致除霜速度变慢。

三、空调器低温制热和除霜时，排气温度较低。

空调器在较低的室外温度下制热运行，容易出现制冷剂不能完全蒸发，使得部分制冷剂以液态回到压缩机，使排气温度降低。

当空调器制热时，如果室外换热器结霜，蒸发器换热效果下降，制冷剂在蒸发器中不能完全蒸发，使部分制冷剂以液态形式回到压缩机，也会使排气温度下降。

四、空调器除霜过程时，系统运行可靠性下降。

空调器除霜时，室内机风扇关闭，蒸发器换热量很小，制冷剂蒸发不掉，导致液态制冷剂回到压缩机，容易出现压缩机液击，可能导致压缩机损坏。

由于除霜过程蒸发温度较低，是润滑油的润滑效果下降，可能会导致出现压缩机气缸磨损加剧。

为了改进上述不足，某个空调制造商研制了一种一边能够制热一边能够除霜的空调器。

该空调器的技术方案是，设置有连接室内侧换热器和减压器之间及四通阀和室外侧换热器之间的第一旁通回路，在第一旁通回路设置有二通阀及制冷剂加热器，还设置有第于旁通回路，在第二旁通回路设置有二通阀，……。试图以加装在第一旁通回路中的制冷剂加热器来实现一边制热一边除霜。但是，该技术方案的不足是：1、由于在系统中加设了第一、二旁通回路，并联与制冷循环系统中，必须配置电子膨胀阀，以及电磁阀等辅助冷媒节流机构等部件，使整个系统控制复杂，工作模式转换控制困难，容易出现单个阀故障引起的整机故障，导致整个系统的可靠性降低。2、由于配置了多个部件，使整机成本增加。3、制冷剂加热器为电加热器且为外露式，安全性差。4、由于必须配置旁通回路，无法对现有的空调进行改装。5、该技术方案在仅在除霜时有效，且除霜时室内机制热量很小；如果在制热运行时开启则会导致蒸发温度升高，减少蒸发侧的换热温差，从而减小空调器从室外侧吸收的热量，最终会导致空调器制热量下降。由于上述原因，该技术方案至今没有形成实际商品，未能实施。

发明内容

本发明提供了一种空调器及空调器的控制方法，它可以提高空调器低温制热和室外结霜状态的制热量，缩短除霜时间，以减小除霜时的室内房间温度波动，提高空调器除霜时压缩机运行可靠性，降低成本，可以对现有的空调器改装。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是，一种空调器，具有冷媒循环系统，所述冷媒循环系统中包括压缩机、四通阀、室外换热器、室内换热器、冷媒管路及冷媒加热器，所述冷媒加热器设置在所述四通阀的E管路段上。

进一步地，所述冷媒加热器包括固定架和加热元件所述加热元件装入在所述固定架里，所述固定架固定在所述四通阀的E管路段上。

又进一步地，所述冷媒加热器的加热元件为PTC加热器。

再进一步地，所述固定架是由两个对称组装在所述四通阀的E管路段上的半固定架构成，每一所述半固定架的内面为半圆，所述PTC加热器装入在每一所述半固定架内。

更进一步地，所述固定架是由铝、铝合金、铜、或铜合金制成。

本发明空调器的另一技术方案是，具有冷媒循环系统，所述冷媒循环系统中包括压缩机、四通阀、室外换热器、室内换热器、冷媒管路及冷媒加热器，所述冷媒加热器安装在所述四通阀与气管截止阀之间的冷媒管路段上。

进一步地，所述冷媒加热器包括固定架和加热元件所述加热元件装入在所述固定架里，所述固定架固定所述四通阀与气管截止阀之间的冷媒管路段上。

又一步地，所述冷媒加热器的加热元件为PTC加热器。

再一步地，所述固定架是由两个对称组装的半固定架构成，每一所述半固定架的内面为半圆，所述PTC加热器装入在每一所述半固定架内。

采用本发明空调器的控制方法包括以下种：

（1）、制热运行时的冷媒加热器的控制方法为：压缩机运行过程，当压缩机的排气温度低于Ta，冷媒加热器开启，当压缩机排气温度高于Tb，冷媒加热器关闭，所述Ta的温度范围为78-82℃，所述Tb的温度范围为88-92℃；

（2）、除霜过程的冷媒加热器控制方法：在除霜过程中，若四通阀掉电且压缩机启动时，则冷媒加热器开启；若压缩机停机或者四通阀上电，则冷媒加热器关闭；在除霜完成后，关闭冷媒加热器。

本发明在空调器的室外机中加装一个冷媒加热器，冷媒加热器为PTC加热器。冷媒加热器可安装于四通阀与气管截止阀之间位置，或四通阀的E管路上。可将冷媒加热器可紧贴于管路外壁上，也可以是将带有加热功能的铜管串联于冷媒管路中。

本发明与现有技术相比具有以下优点和积极效果：

1、本发明将冷媒加热器设置在所述四通阀的E管路段上，或安装在所述四通阀与气管截止阀之间的冷媒管路段上，不需更改其他节流部件和管路，对现有的冷媒循环系统没有变化，无需加装其它二通阀等部件，结构简单，就可实现在制热和除霜运行时均可启动冷媒加热器加热，从而实现在制热运行时，提高制热量，在除霜时，加快除霜速度的目的。

2、由于冷媒加热器直接安装在四通阀的E管路段上或安装在所述四通阀与气管截止阀之间的冷媒管路段上，控制模式相互干涉的元件减少，整个系统控制可靠，不会出现相互干涉的现象，整机运行的可靠性提高。

3、结构简单，成本降低。

4、PTC加热器可以根据温度自动调节发热功率，比现有电加热器更加安全，可靠性高，使用寿命长。

5、冬季制热运行中，除霜时间相对较短，本发明能够在制热运行时使用冷媒加热器，提高了制热量。

6、本发明可以对已经在使用的空调进行改装，改装过程简便易行。

7、制冷运行时，冷媒加热器关闭，对制冷运行没有影响。

8．除霜过程，开启冷媒加热器可提高冷媒循环系统蒸发压力，防止吸气压力过低引起的润滑效果不良，提升压缩机运行可靠性。

可见，本发明实现了以下目的：1、空调器低温制热和室外结霜状态的制热量。2、缩短除霜时间，以减小除霜时的室内房间温度波动。3、提高空调器除霜时压缩机运行可靠性。

附图说明

图1是本发明空调器在制热运行时的冷媒循环系统图；

图2是本发明空调器在除霜运行时的冷媒循环系统图；

1、压缩机；2、四通阀、2-1、四通阀的E管路段；3、室外换热器；4、室内换热器；5、冷媒管路；6、节流装置；7、冷媒加热器；7-1、固定架；7-2、PTC加热器；8、气管截止阀；9、液管截止阀；

图3是本发明空调器在制热运行时的压焓图；

图4是本发明空调器在除霜运行时的压焓图；

图5是本发明空调器的冷媒加热器的结构图；

图6是图5中的A-A剖视图；

7、冷媒加热器；7-1、固定架；7-2、PTC加热器。

图7是本发明空调器在制热运行时冷媒加热器的控制方法流程图；

图8是本发明空调器在除霜运行时冷媒加热器的控制方法流程图。

具体实施方式

实施例1

参见图1和图2，冷媒加热器7设置在四通阀5的E管路段2-1上。参见图5和图6，所述冷媒加热器7包括固定架7-1和加热元件7-2所述加热元件7-2装入在所述固定架7-1里，所述冷媒加热器7的加热元件7-2为PTC加热器。

就具体技术方案而言，固定架7是由两个对称组装的半固定架构成，每一半固定架的内面为半圆，PTC加热器7-2装入在每一所述半固定架的槽内。两个半固定架对称组装在四通阀2的E管路段2-1上，两个半固定架可以采用螺钉固定，或可以采用管箍卡紧，也可以采用其它固定结构。在本实施例中，固定架7-1是铝合金制成。每一所述半固定架的槽内都装有PTC加热器7-2，且为对称设置，因而加热均匀，加热效果好。冷媒加热器7的长短和PTC加热器功率大小等依据空调器的类型和型号等因素确定。

实施例2

与实施例1不同的是，冷媒加热器7可以安装在四通阀2与气管截止阀8之间的这一段冷媒管路段上，在这一段管路某处可以设置冷媒加热器7。气管截止阀8在空调行业内也称大截止阀，液管截止阀9在空调行业内也称小截止阀。

A、制热运行

参见图1，当空调器处于制热运行时，如果排气温度（排气温度传感器反馈）较低，可将冷媒加热器7开启，如图3所示：冷媒状态在压焓图3上表示如下，制热运行时，如果冷媒加热器7不开启，其状态顺序为1→2→3→4→1，如果冷媒加热器7开启，其状态顺序为1→2→2’→3→ 4→1，其中2→2’为冷媒加热过程。h’为冷媒加热器7加热后的单位制冷剂流量的制热量，h为冷媒加热器7未开启时，单位制冷剂流量的制热量。h’＞h ，可见，冷媒加热器7开启后，可增加室内机制热量。

B. 除霜运行

参见图2，当空调器处于除霜过程时，将冷媒加热器7开启，如图4所示。冷媒状态在压焓图4上表示如下，如果冷媒加热器7不开启，其状态顺序为1→2→3→4→1，如果冷媒加热器7开启，其状态顺序为1’→2’→3’→ 4’→1’，冷媒加热器7开启后，除霜过程吸气压力P增加，使压缩机1吸气处冷媒密度增大，冷媒流量增加，从而加快了除霜速度，缩短了除霜时间。

（1）、制热运行时的冷媒加热器7的控制方法为：在压缩机1运行过程中，当压缩机1的排气温度低于Ta时，则控制冷媒加热器7开启；当压缩机1的排气温度高于Tb时，则控制冷媒加热器7关闭；所述Ta的温度为80℃，Tb的温度为90℃。其具体控制流程参见图7所示，包括以下步骤：

S701、空调系统开机运行；

S702、判断压缩机1是否处于运行状态，若是，则执行后续步骤；否则跳转至步骤S706；

S703、判断冷媒加热器7的开关状态，若开启，则执行步骤S704；若关闭，则执行步骤S705；

S704、判断压缩机1的排气温度是否高于Tb，若是，则关闭冷媒加热器7，并跳转至步骤S706；否则，保持冷媒加热器7的开启状态，并跳转至步骤S706；

在这里，所述压缩机1的排气温度可以通过安装在压缩机1排气管上的温度传感器检测获得，为了获得更加准确的排气温度，所述温度传感器优选设置在压缩机1排气管的排气口处；

S705、判断压缩机1的排气温度是否低于Ta，若是，则开启冷媒加热器7；否则，保持冷媒加热器7当前的关闭状态；

S706、结束本轮检测和控制过程。

（2）、除霜过程的冷媒加热器7控制方法：在除霜过程中，若四通阀2掉电且压缩机1启动时，则冷媒加热器7开启；若压缩机1停机或者四通阀2上电，则冷媒加热器7关闭；在除霜完成后，关闭冷媒加热器7。其具体控制流程参见图8所示，包括以下步骤：

S801、空调系统开机运行；

S802、判断空调器当前是否工作在除霜过程，若是，则执行后续步骤；否则，跳转至步骤S805；

S803、判断压缩机1是否处于运行状态，若是，则执行后续步骤；否则关闭冷媒加热器7，并跳转至步骤S805；

S804、判断四通阀2的通断电状态，若处于断电状态，则控制冷媒加热器7开启；若处于通电状态，则控制冷媒加热器7关闭；

S805、结束本轮检测和控制过程。

在整个除霜过程结束后，可以首先控制冷媒加热器7关闭，然后再切换到其他运行模式。

由此可见，本发明的冷媒加热器7在制热运行时，排气温度较低情况下开启，可以提高空调器制热量；在除霜过程中开启，可以加快除霜速度，缩短除霜时间，从而减小除霜引起的室内房间温度波动。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。凡未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种空调器，具有冷媒循环系统，所述冷媒循环系统中包括压缩机、四通阀、室外换热器、室内换热器、冷媒管路及冷媒加热器，其特征在于：所述冷媒加热器设置在所述四通阀的E管路段上。

2.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于：所述冷媒加热器包括固定架和加热元件所述加热元件装入在所述固定架里，所述固定架固定在所述四通阀的E管路段上。

3.根据权利要求2所述的空调器，其特征在于：所述冷媒加热器的加热元件为PTC加热器。

4.根据权利要求3所述的空调器，其特征在于：所述固定架是由两个对称组装在所述四通阀的E管路段上的半固定架构成，每一所述半固定架的内面为半圆，所述PTC加热器装入在每一所述半固定架内。

5.根据权利要求4所述的空调器，其特征在于：所述固定架是由铝、铝合金、铜、或铜合金制成。

6.一种空调器，具有冷媒循环系统，所述冷媒循环系统中包括压缩机、四通阀、室外换热器、室内换热器、冷媒管路及冷媒加热器，其特征在于：所述冷媒加热器安装在所述四通阀与气管截止阀之间的冷媒管路段上。

7.根据权利要求6所述的空调器，其特征在于：所述冷媒加热器包括固定架和加热元件所述加热元件装入在所述固定架里，所述固定架固定在所述四通阀与气管截止阀之间的冷媒管路段上。

8.根据权利要求7所述的空调器，其特征在于：所述冷媒加热器的加热元件为PTC加热器。

9.根据权利要求8所述的空调器，其特征在于：所述固定架是由两个对称组装的半固定架构成，每一所述半固定架的内面为半圆，所述PTC加热器装入在每一所述半固定架内。

10.一种根据权利要求1或6所述空调器的控制方法，其特征在于，

（1）、制热运行时的冷媒加热器的控制方法为：压缩机运行过程，当压缩机的排气温度低于Ta，冷媒加热器开启，当压缩机排气温度高于Tb，冷媒加热器关闭，所述Ta的温度范围为78-82℃，所述Tb的温度范围为88-92℃；

（2）、除霜过程的冷媒加热器控制方法：在除霜过程中，若四通阀掉电且压缩机启动时，则冷媒加热器开启；若压缩机停机或者四通阀上电，则冷媒加热器关闭；在除霜完成后，关闭冷媒加热器。

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