CN103363600B - 热泵式空气调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种热泵式空气调节装置，包括空气调节主回路和用于对室外侧换热器(105)进行除霜操作的除霜装置，空气调节主回路包括通过制冷管路顺次连接的压缩机(101)、四通换向阀(102)、室外侧换热器(105)、膨胀装置(108)和室内侧换热器(111)，除霜装置为一条具有阀门(103)的除霜支路，除霜支路的第一端设置在压缩机(101)的出口端和四通换向阀(102)之间、第二端设置在室外侧换热器(105)和膨胀装置(108)之间。根据本发明的热泵式空气调节装置可以实现在制热的同时对室外侧换热器进行除霜的功能，具有除霜装置结构简单、制造成本低的优点。

Description

热泵式空气调节装置

技术领域

本发明涉及空气调节领域，更具体地，涉及一种热泵式空气调节装置。

背景技术

热泵式空气调节装置在寒冷季节运行的过程中，室外侧换热器的温度低于环境温度。如果室外环境温度低于7℃以下，室外侧换热器的表面温度可能低于0℃。如果同时室外环境的湿度足够大，会导致室外侧换热器结霜，甚至结冰，从而严重阻碍室外侧换热器的换热，使热泵式空气调节装置的制热性能迅速大幅度衰减，显著影响制热效果，甚至导致空调压缩机出现故障。为此需要及时对室外侧换热器进行除霜处理。

现有技术中传统的除霜方式如下：为使室外侧换热器除霜，四通换向阀切换到制冷循环流程，让压缩机排出的高温高压的冷媒经过四通换向阀排入到室外侧换热器中，以融化室外侧换热器上的霜层或冰层。

然而传统的除霜方式存在较多弊端：

除霜时室内蒸发器吸收房间热量，影响房间的舒适性。采用传统的除霜模式进行除霜时，四通换向阀换向，室内侧换热器的温度快速降低到-20℃以下，大量的低温液态冷媒积聚在室内侧换热器，通过自然对流的方式吸收室内机大量热量，造成房间温度下降。尤其在寒冷的冬季，室外机除霜时间较长，而房间通过墙壁散热又比较剧烈，室内温度波动会更大。依据舒适性模拟实验，房间温度最大可以下降8～10℃，严重影响了房间舒适性。

重新得到热风需要较长的时间。采用传统除霜模式，首先需要压缩机停机，内风机经过一段时间吹余热后，四通换向阀才换向进行除霜。除霜完成后，压缩机再停滞一段时间，然后四通换向阀再次换向，进行制热。压缩机开启一段时间后，内管温升高至一定温度才能得到热风。这一个过程大约需要12～15min甚至更长，对房间的舒适性极为不利。

传统的除霜模式不利于压缩机可靠运行。采用传统除霜模式，主要利用压缩机对冷媒所做的功进行除霜。进入除霜时，压缩机的吸气温度维持在-25℃以下甚至更低，吸气表压力维持在1～2bar，大量的液态冷媒积聚在压缩机入口处，极容易造成液压缩，对压缩机的可靠运行不利，影响压缩机的实际寿命。

现有技术中，还提出了不间断制热除霜的空气调节装置，能够实现一边持续制暖一边除霜，例如公开号CN1916538A、CN1916538A、CN101476801A的中国专利文件均提出了各自的不间断制热除霜的空气调节装置。但是现有技术中的各种不间断制热除霜的空气调节装置，采用至少两条支路，且需要增设多个阀门或电子膨胀阀等装置配合实现一边持续制暖一边除霜的功能，因此管路和零部件多，连接结构和控制装置也非常复杂，导致制作成本均大幅提高。

发明内容

本发明目的在于提供一种热泵式空气调节装置，该热泵式空气调节装置采用简单的结构具有了在制热的同时对室外侧换热器进行除霜的功能。

本发明提供了一种热泵式空气调节装置，空气调节主回路，包括通过制冷管路顺次连接的压缩机、四通换向阀、室外侧换热器、膨胀装置和室内侧换热器，四通换向阀的第一接口与压缩机的出口端连通、第二接口与室外侧换热器连通、第三接口与室内侧换热器连通、第四接口与压缩机的入口端连通，四通换向阀具有使热泵式空气调节装置进行制冷运行的第一状态和使热泵式空气调节装置进行制热运行的第二状态；除霜装置，用于对室外侧换热器进行除霜操作；除霜装置为一条具有阀门的除霜支路，除霜支路的第一端设置在压缩机的出口端和四通换向阀之间、第二端设置在室外侧换热器和膨胀装置之间。

进一步地，除霜支路由连通第一端和第二端的支管路和设置在支管路上并串联连接的阀门和节流装置组成。

进一步地，热泵式空气调节装置还包括控制装置，控制装置控制热泵式空气调节装置在不同的除霜控制模式之间切换以对室外侧换热器进行除霜操作，除霜控制模式包括：第一除霜模式，在第一除霜模式下，阀门打开，四通换向阀处于第二状态；第二除霜模式，在第二除霜模式下，阀门关闭，四通换向阀处于第一状态。

进一步地，热泵式空气调节装置还包括室外侧换热风机；控制装置还包括用于检测室外环境温度的第一测温装置，在第一除霜模式下，当第一测温装置检测到室外环境温度大于第一预定温度时，控制装置控制室外侧换热风机开启，室外环境温度小于或等于第一预定温度时控制装置控制室外侧换热风机关闭。

进一步地，热泵式空气调节装置还包括室内侧换热风机；控制装置还包括用于检测室内侧换热器的盘管温度的第二测温装置，在第一除霜模式下，当第二测温装置检测到室内侧换热器的盘管温度大于或等于第二预定温度时，控制装置控制室内侧换热风机开启，检测到室内侧换热器的盘管温度小于第三预定温度时，控制装置控制室内侧换热风机关闭，其中，第三预定温度小于或等于第二预定温度。

进一步地，在第一除霜模式下压缩机持续运行。

进一步地，压缩机为变频压缩机，在第一除霜模式下压缩机在60至120Hz的范围内运行。

进一步地，控制装置还包括检测热泵式空气调节装置在第一除霜模式下的运行时长的时间检测装置，当时间检测装置检测到运行时长大于预定时间段时，控制装置控制热泵式空气调节装置从第一除霜模式切换至第二除霜模式。

本发明还提供了一种热泵式空气调节装置，包括：空气调节主回路，包括通过制冷管路顺次连接的压缩机、四通换向阀、室外侧换热器、膨胀装置和室内侧换热器，四通换向阀的第一接口与压缩机的出口端连通、第二接口与室外侧换热器连通、第三接口与室内侧换热器连通、第四接口与压缩机的入口端连通，四通换向阀具有使热泵式空气调节装置进行制冷运行的第一状态和使热泵式空气调节装置进行制热运行的第二状态；除霜装置，用于对室外侧换热器进行除霜操作；除霜装置为一条包括阀门的除霜支路，除霜支路的第一端设置在压缩机的出口端和四通换向阀之间、第二端设置在室外侧换热器和膨胀装置之间；热泵式空气调节装置还包括冷媒加热装置，冷媒加热装置串联在空气调节主回路上。

进一步地，除霜支路由连通第一端和第二端的支管路和设置在支管路上并串联连接的阀门和节流装置组成。

进一步地，冷媒加热装置设置于压缩机的入口端和四通换向阀之间。

进一步地，冷媒加热装置设置于室外侧换热器和膨胀装置之间。

进一步地，热泵式空气调节装置还包括控制装置，控制装置控制热泵式空气调节装置在不同的除霜控制模式之间切换以对室外侧换热器进行除霜操作，除霜控制模式包括：第一除霜模式，在第一除霜模式下，阀门打开，四通换向阀处于第二状态，冷媒加热装置开启；第二除霜模式，在第二除霜模式下，阀门关闭，四通换向阀处于第一状态，冷媒加热装置关闭。

进一步地，热泵式空气调节装置还包括室外侧换热风机；控制装置还包括用于检测室外环境温度的第一测温装置，在第一除霜模式下，当第一测温装置检测到室外环境温度大于第一预定温度时，控制装置控制室外侧换热风机开启，室外环境温度小于或等于第一预定温度时控制装置控制室外侧换热风机关闭。

进一步地，热泵式空气调节装置还包括室内侧换热风机；控制装置还包括用于检测室内侧换热器的盘管温度的第二测温装置，在第一除霜模式下，当第二测温装置检测到室内侧换热器的盘管温度大于或等于第二预定温度时，控制装置控制室内侧换热风机开启，检测到室内侧换热器的盘管温度小于第三预定温度时，控制装置控制室内侧换热风机关闭，其中，第三预定温度小于或等于第二预定温度。

进一步地，在第一除霜模式下压缩机持续运行。

进一步地，压缩机为变频压缩机，在第一除霜模式下压缩机在60至120Hz的范围内运行。

进一步地，控制装置还包括检测热泵式空气调节装置在第一除霜模式下的运行时长的时间检测装置，当时间检测装置检测到运行时长大于或等于预定时间段时，控制装置控制热泵式空气调节装置从第一除霜模式切换至第二除霜模式。

进一步地，控制装置还包括用于检测室外侧换热器盘管温度的第三测温装置，在热泵式空气调节装置制热运行时，当第三测温装置检测到室外侧换热器盘管温度小于或等于第四预定温度时，控制装置控制冷媒加热装置开启。

进一步地，控制装置还包括用于检测室外环境温度的第一测温装置和用于检测室外侧换热器盘管温度的第三测温装置，在热泵式空气调节装置制热运行时，当第三测温装置检测到室外侧换热器盘管温度小于第一测温装置检测到的室外环境温度的差值超过预定温度差值时，控制装置控制冷媒加热装置开启。

进一步地，控制装置还包括用于检测室外环境温度的第一测温装置，在热泵式空气调节装置制热运行时，当第一测温装置检测到室外环境温度小于或等于第五温度时，控制装置控制冷媒加热装置开启。

根据本发明的热泵式空气调节装置，由于仅设置一条除霜支路，或者仅设置一条除霜支路加上设置在空气调节主回路中的冷媒加热装置，即可以实现在制热的同时对室外侧换热器进行除霜的功能，因而具有除霜装置结构简单、制造成本低的优点。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明第一实施例的热泵式空气调节装置的系统示意图；

图2是根据本发明第一实施例的热泵式空气调节装置在制冷运行时的冷媒流向示意图；

图3是根据本发明第一实施例的热泵式空气调节装置在制热运行时的冷媒流向示意图；

图4是根据本发明第一实施例的热泵式空气调节装置在第一除霜模式下运行的冷媒流向示意图；

图5是根据本发明第一实施例的热泵式空气调节装置在第二除霜模式下运行的冷媒流向示意图；

图6是根据本发明第二实施例的热泵式空气调节装置的系统示意图；

图7是根据本发明第二实施例的热泵式空气调节装置在制冷运行时的冷媒流向示意图；

图8是根据本发明第二实施例的热泵式空气调节装置在制热运行时的冷媒流向示意图；

图9是根据本发明第二实施例的热泵式空气调节装置在第一除霜模式下运行的冷媒流向示意图；

图10是根据本发明第二实施例的热泵式空气调节装置在第二除霜模式下运行的冷媒流向示意图；

图11是根据本发明第三实施例的热泵式空气调节装置的系统示意图；

图12是根据本发明第三实施例的热泵式空气调节装置在制冷运行时的冷媒流向示意图；

图13是根据本发明第三实施例的热泵式空气调节装置在制热运行时的冷媒流向示意图；

图14是根据本发明第三实施例的热泵式空气调节装置在第一除霜模式下运行的冷媒流向示意图；以及

图15是根据本发明第三实施例的热泵式空气调节装置在第二除霜模式下运行的冷媒流向示意图。

图中各标记代表：

101、201、301压缩机

102、202、302四通换向阀

103、203、303二通阀

104、204、304节流装置

105、205、305室外侧换热器

106、206、306室外侧换热风机

107、207、307室外侧换热风机电机

108、208、308电子膨胀阀

109、209、309室内侧换热风机电机

110、210、310室内侧换热风机

111、211、311室内侧换热器

212、312冷媒加热装置

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

如图1至图5所示，第一实施例的热泵式空气调节装置包括空气调节主回路和用于对室外侧换热器105进行除霜操作的除霜装置。空气调节主回路通过制冷管路顺次连接压缩机101、四通换向阀102、室外侧换热器105、电子膨胀阀108和室内侧换热器111形成。电子膨胀阀108在全关和全开的开度范围内自由调节开度。四通换向阀102的第一接口与压缩机101的出口端连通、第二接口与室外侧换热器105连通、第三接口与室内侧换热器111连通、第四接口与压缩机101的入口端连通。四通换向阀102具有使热泵式空气调节装置进行制冷运行的第一状态和使热泵式空气调节装置进行制热运行的第二状态。除霜装置为一条具有二通阀103的除霜支路，除霜支路的第一端设置在压缩机101和四通换向阀102之间、第二端设置在室外侧换热器105和电子膨胀阀108之间。

第一实施例的热泵式空气调节装置，由于仅设置一条除霜支路即可以实现在制热的同时对室外侧换热器进行除霜的功能，因而具有除霜装置结构简单、制造成本低的优点。可以利用冷媒的显热对室外侧换热器除霜，性能更加优越。

具体地，除霜支路由连通其第一端和第二端的支管路和设置在支管路上并串联连接的二通阀103和节流装置104组成。二通阀103用于除霜过程中将压缩机101排出的热气旁通至室外侧换热器105中。其中节流装置104可以为毛细管、短管等；节流装置104主要用于除霜过程中将压缩机101排出的热冷媒气体进行节流降压后旁通至室外侧换热器105中。需要说明的是，如果二通阀103孔径较小，也可以不设置专门的节流装置。

第一实施例的热泵式空气调节装置在制冷运行时，二通阀103关闭，四通换向阀102处于第一状态。如图2所示，冷媒按照以下的流动方向循环流动：压缩机101→四通换向阀102→室外侧换热器105→电子膨胀阀108→室内侧换热器111→四通换向阀102→压缩机101。

第一实施例的热泵式空气调节装置在制热运行时，二通阀103关闭，四通换向阀102处于第二状态。如图3所示，冷媒按照以下的流动方向循环流动：压缩机101→四通换向阀102→室内侧换热器111→电子膨胀阀108→室外侧换热器105→四通换向阀102→压缩机101。

该第一实施例的热泵式空气调节装置还包括控制装置。控制装置与阀门103、四通换向阀102以及压缩机101分别连接。控制装置控制热泵式空气调节装置在不同的除霜控制模式之间切换以对室外侧换热器105进行除霜操作，除霜控制模式包括第一除霜模式和第二除霜模式。以下对两种除霜控制模式进行具体说明。

第一除霜模式

在第一除霜模式下，二通阀103打开，四通换向阀102处于第二状态。如图4所示，在第一除霜模式下冷媒按照以下的流动方向循环流动：压缩机101出口端的冷媒分为冷媒主流和冷媒支流。其中，冷媒支流先后流经二通阀103和节流装置104后，与冷媒主流汇合。冷媒主流进入四通换向阀102并依次流经室内侧换热器111和电子膨胀阀108、并与流经除霜支路中冷媒支流汇合后进入室外侧换热器105，再流经四通换向阀102后回到压缩机101的入口端。

如果控制装置判定空气调节装置需要进入第一除霜模式运行，则按照以下策略控制：

1)压缩机101持续运行。在本实施例中优选地为变频压缩机，在第一除霜模式下优选地采用高频运行，例如使压缩机101在60至120Hz的范围内运行。

2)四通换向阀102维持在使空气调节主回路处于制热运行的第二状态，不用换向。

3)二通阀103开启导通，将压缩机101排出的热冷媒气体与电子膨胀阀108来的冷媒气体合流后输送至室外侧换热器105，以获得比制热运行时更高的通过室外侧换热器105的冷媒温度，从而对室外侧换热器105进行除霜。

4)节流装置104由于二通阀103开启导通也处于导通状态，其作用是将压缩机101排出的热气进行节流降压后旁通至室外侧换热器105进行除霜。

5)热泵式空气调节装置还包括室外侧换热风机106和用于检测室外环境温度的第一测温装置。室外侧换热风机电机107用于驱动室外侧换热风机106。控制装置与室外侧换热风机电机107连接以控制室外侧换热风机106开启或关闭。当第一测温装置检测到室外环境温度大于一个第一预定温度时，室外侧换热风机106可以选择持续开启，以充分利用环境中较高温度的空气对流传热进行融霜。当室外侧换热器105的盘管温度大于一个温度定值时，例如大于5℃时，可以选择关闭室外侧换热风机106。当第一测温装置检测到室外环境温度小于或等于前述第一预定温度时，室外侧换热风机106可以选择为立即关闭，以避免室外侧换热器105内部的除霜热量损失。该第一预定温度例如可以是在4至10℃之间的一个值，优选地为5℃。

6)电子膨胀阀108的开度宜确保适当的冷媒流量通过，进入室外侧换热器105进行融霜。

7)热泵式空气调节装置还包括室内侧换热风机110和用于检测室内侧换热器111的盘管温度的第二测温装置。室内侧换热风机电机109用于驱动室内侧换热风机110。控制装置与室内侧换热风机电机109连接以控制室内侧换热风机110开启或关闭。室内侧换热风机210可以根据第二测温装置的测量结果关闭运行或维持一定的风速运行，确保适当的出风温度，确保室内温度的舒适性，并确保一部分热量能够进入室外侧换热器105进行融霜。具体地控制方式可以为：当第二测温装置检测到室内侧换热器111的盘管温度大于一个第二预定温度，控制装置控制室内侧换热风机110开启。该第二预定温度例如可以是在40至60℃之间的一个值，优选地为50℃。当第二测温装置检测到室内侧换热器111的盘管温度小于一个第三预定温度时，控制装置控制室内侧换热风机110关闭，其中，第三预定温度宜小于或等于第二预定温度。该第三预定温度可以是在例如20至40℃之间的一个值，优选地为30℃。

第二除霜模式

在第二除霜模式下，二通阀103关闭，四通换向阀102处于第一状态。如图5所示，在第二除霜模式下，冷媒按照以下的流动方向循环流动：压缩机101→四通换向阀102→室外侧换热器105→电子膨胀阀108→室内侧换热器111→四通换向阀102→压缩机101。

在热泵式空气调节装置的室外侧换热器105需要除霜时，优选地在第一除霜模式下运行。在环境温度过低，比如室内环境温度在20℃以下，室外环境温度在-20℃以下时，或者在第一除霜模式下经历一段时间后室外侧换热器105的盘管温度不能达到预定的温度值，例如在第一除霜模式下运行经历8分钟后室外侧换热器盘管温度仍不能达到10℃以上，则按照第二除霜模式运行。

为了控制热泵式空气调节装置从第一除霜模式到第二除霜模式的切换，控制装置还可以包括检测热泵式空气调节装置在第一除霜模式下的运行时长的时间检测装置，当时间检测装置检测到运行时长大于预定时间段时，控制装置控制热泵式空气调节装置切换至第二除霜模式。当然，此处预定时间段并不限于例举的8分钟，例如也可以是6至10分钟之间的一个值。

如果控制装置判定空气调节装置需要进入第二除霜模式运行，则按照以下策略控制：

1)在压缩机101为变频压缩机的情况下，进入第二除霜模式时，压缩机101需经过初次停机、初次启动、升频并高频(例如在60至120Hz的范围内)运行、除霜完成后再次停机、系统高低压压力平衡后再次启动的过程。

2)进入第二除霜模式时，四通换向阀102在压缩机101初次停机后一段时间内换向为使空气调节主回路制冷运行的第一状态，除霜完成后在压缩机101再次停机一段时间后切换为使空气调节主回路进行制热运行的第二状态。

3)二通阀103关闭以切断除霜支路。

4)室外侧换热风机106在热泵式空气调节装置进入第二除霜模式后停机，以防止将室外侧换热器105内的除霜用热量带走。在第二除霜模式结束后再根据运行条件决定是否开启运行。

5)电子膨胀阀108的开度宜确保适当的冷媒流量通过，确保迅速除霜。

6)为了防止在第二除霜模式中快速减低室温，室内侧换热风机110在第二除霜模式中关闭运行。

需要说明的是，第二除霜模式是对第一除霜模式的有益补充，其作用是在恶劣的室外环境条件下或霜冻情况较严重的情况下增加除霜能力。但是，本领域技术人员可以预见到，以上空气调节装置即使在恶劣的环境条件下也可以只采用第一除霜模式进行除霜操作，只要除霜过程的时间足够长即可。

根据以上的描述，第一实施例的热泵式空气调节装置，在通常条件下，都可以采用在制热的同时除霜的第一除霜模式，从而，在部件较少、系统和控制方式简单、节约成本的前提条件下，基本实现如下效果：

1)由于通常的室外环境条件下可以在第一除霜模式下运行，即可以在制热的同时利用冷媒的显热进行除霜，具有如下优势：

四通换向阀不换向，压缩机不停机，直接将压缩机排出的高温冷媒通入室外侧换热器，因而能及时快速地实现除霜，可以在8～10min内完成除霜，由于除霜时内管温度较高，除霜完成后可以马上得到热风。采用传统的除霜模式时因压缩机停机，四通换向阀换向而导致的除霜总时间过长，一个完整的除霜过程需要大概12～15min甚至更长时间才能重新得到热风，对房间舒适性影响较大。

室内侧换热器的内管可以维持在较高的温度，不仅不会吸收房间的热量，在室内侧换热风机停机时，可以通过自然对流的方式向房间散热，在除霜的过程中，室内温度波动较小，对房间的舒适性贡献较大；也可以在除霜的过程中开启室内侧换热风机，持续对室内房间供热。可以避免传统除霜过程中因室内侧换热器的温度在-20℃以下而吸收房间热量所造成的室内温度较大的波动。

压缩机的吸气温度、吸气压力在进入除霜后获得较快提升，不容易造成压缩机液压缩，压缩机运行更可靠。可以避免传统除霜过程中，因大量的液态冷媒积聚在压缩机入口处而造成的压缩机液压缩。

2)进一步地，在室外环境恶劣的条件下，可以切换至第二除霜模式(与传统除霜模式相对应)进行除霜操作，可以强化除霜强度；同时，由于采用第二除霜模式可以有第一除霜模式的配合，因而不必在除霜全过程中全程采用第二除霜模式，可以最大程度上减少第二除霜模式的不利影响。

第二实施例

如图6至图10所示，第二实施例的热泵式空气调节装置包括空气调节主回路和用于对室外侧换热器205进行除霜操作的除霜装置。空气调节主回路包括通过制冷管路顺次连接的压缩机201、四通换向阀202、室外侧换热器205、电子膨胀阀208和室内侧换热器211。电子膨胀阀208用于在全关和全开的开度范围内自由调节开度。四通换向阀202的第一接口与压缩机201的出口端连通、第二接口与室外侧换热器205连通、第三接口与室内侧换热器211连通、第四接口与压缩机201的入口端连通。四通换向阀202具有使热泵式空气调节装置进行制冷运行的第一状态和使热泵式空气调节装置进行制热运行的第二状态。与第一实施例不同的是，热泵式空气调节装置增加了一个串联于空气调节主回路上压缩机201入口端和四通换向阀202之间的制冷管路上的冷媒加热装置212。除霜支路的第一端设置在压缩机201和四通换向阀202之间、第二端设置在室外侧换热器205和电子膨胀阀208之间。具体地，除霜支路由连通其第一端和第二端的支管路和设置在支管路上并串联连接的二通阀203和节流装置204组成。

其中冷媒加热装置212用于给冷媒加热以提升其能量状态。其具体应用及优势在以下描述中将得到具体体现。

第二实施例的热泵式空气调节装置在制冷运行时，二通阀203关闭，四通换向阀202处于第一状态。如图7所示，冷媒按照以下的流动方向循环流动：压缩机201→四通换向阀202→室外侧换热器205→电子膨胀阀208→室内侧换热器211→四通换向阀202→冷媒加热装置212→压缩机201。

第二实施例的热泵式空气调节装置在制热运行时，，二通阀203关闭，四通换向阀202处于第二状态。如图8所示，冷媒按照以下的流动方向循环流动：压缩机201→四通换向阀202→室内侧换热器211→电子膨胀阀208→室外侧换热器205→四通换向阀202→冷媒加热装置212→压缩机201。

在制热运行过程中，可以开启冷媒加热装置212用于给吸气段冷媒加热，提升压缩机吸入冷媒的焓值，提升压缩机吸入冷媒的质量密度，提升制热效果，并且抑制室外侧换热器205结霜，提升制热量，提升制热舒适度。

该第二实施例的热泵式空气调节装置与第一实施例一样，还包括控制装置。控制装置与阀门103、四通换向阀102、冷媒加热装置212以及压缩机201分别连接。控制装置控制热泵式空气调节装置在不同的除霜控制模式之间切换以对室外侧换热器205进行除霜操作，除霜控制模式包括第一除霜模式和第二除霜模式。以下对两种除霜控制模式进行具体说明。

第一除霜模式

在第一除霜模式下，二通阀203打开，四通换向阀202处于第二状态，冷媒加热装置212开启。如图9所示，在第一除霜模式下，冷媒按照以下的流动方向循环流动：压缩机201出口端的冷媒分为冷媒主流和冷媒支流。其中，冷媒支流先后流经二通阀203和节流装置204后，与冷媒主流汇合。冷媒主流进入四通换向阀202并依次流经室内侧换热器211和电子膨胀阀208、并与流经除霜支路中冷媒支流汇合后进入室外侧换热器205，再流经四通换向阀202和冷媒加热装置212后回到压缩机201的入口端。

如果控制装置判定空气调节装置需要进入第一除霜模式运行，则按照以下策略控制：

1)压缩机201持续运行。在本实施例中优选地为变频压缩机，在第一除霜模式下一般情况下优选地采用高频运行，例如使压缩机201在60至120Hz的范围内运行。

2)四通换向阀202维持在使空气调节主回路处于制热运行的第二状态，不用换向。

3)二通阀203开启导通，将压缩机201排出的热冷媒气体与电子膨胀阀208来的冷媒气体合流后输送至室外侧换热器205，以获得比制热运行时更高的通过室外侧换热器205的冷媒温度，从而对室外换热器205进行除霜。

4)节流装置204由于二通阀203开启导通也处于导通状态，其作用是将压缩机201排出的热气进行节流降压后旁通至室外换热器205进行除霜。

5)热泵式空气调节装置还包括室外侧换热风机206。室外侧换热风机电机207用于驱动室外侧换热风机206。控制装置与室外侧换热风机电机207连接以控制室外侧换热风机206开启或关闭。控制装置还包括用于检测室外环境温度的第一测温装置，当第一测温装置检测到室外环境温度大于第一预定温度时，室外侧换热风机206可以选择持续开启，以充分利用环境中较高温度的空气对流传热进行融霜。当室外侧换热器205的盘管温度大于一个温度定值，例如大于5℃时，可以选择关闭室外侧换热风机106。当第一测温装置检测到室外环境温度较低的情况下，比如小于或等于第一预定温度时，室外侧换热风机206可以选择为立即关闭，以避免室外侧换热器205内部的除霜热量损失。该第一预定温度例如可以是在4至10℃之间的一个值，优选地为5℃。

6)电子膨胀阀208的开度宜确保适当的冷媒流量通过，进入室外侧换热器205进行融霜。

7)热泵式空气调节装置还包括室内侧换热风机210，室内侧换热风机电机209用于驱动室内侧换热风机210。控制装置与室内侧换热风机电机209连接以控制室外侧换热风机206开启或关闭。室内侧换热风机210可以根据室内侧换热器211的盘管温度关闭运行，或维持一定的风速运行，确保适当的出风温度，确保室内温度的舒适性，并确保一部分热量能够进入室外侧换热器进行融霜。具体地控制方式可以为，控制装置还包括用于检测室内侧换热器211的盘管温度的第二测温装置，当第二测温装置检测到室内侧换热器211的盘管温度大于第二预定温度时，控制装置控制室内侧换热风机210开启。该第二预定温度例如可以是在40至60℃之间的一个值，优选地为50℃。当第二测温装置检测到室内侧换热器211的盘管温度小于第三预定温度时，控制装置控制室内侧换热风机210关闭，其中，第三预定温度宜小于或等于第二预定温度。该第三预定温度可以是在例如20至40℃之间的一个值，优选地为30℃。

8)冷媒加热装置212开启，用于给系统循环冷媒加热，提升能量状态，加速融霜，并且避免压缩机湿压缩的风险，提升压缩机在除霜运转过程中的可靠性；并且实现室内机不间断制热运行，避免室内环境温度波动而舒适度降低。

第二除霜模式

在第二除霜模式下，二通阀203关闭，四通换向阀202处于第一状态，冷媒加热装置212关闭。如图10所示，在第二除霜模式下，冷媒按照以下的流动方向循环流动：压缩机201→四通换向阀202→室外侧换热器205→电子膨胀阀208→室内侧换热器211→四通换向阀202→冷媒加热装置212→压缩机201。

在热泵式空气调节装置的室外侧换热器205需要除霜时，优选地在第一除霜模式下运行。在环境温度过低，比如室内环境温度在20℃以下，室外环境温度在-20℃以下时，或者在第一除霜模式下经历一段时间后室外侧换热器205的盘管温度不能达到预定的温度值，例如在第一除霜模式下运行经历8分钟后室外侧换热器盘管温度仍不能达到10℃以上，则按照第二除霜模式运行。

为了控制热泵式空气调节装置从第一除霜模式到第二除霜模式的切换，控制装置还可以包括检测热泵式空气调节装置在第一除霜模式下的运行时长的时间检测装置，当时间检测装置检测到运行时长大于预定时间段时，控制装置控制热泵式空气调节装置切换至第二除霜模式。当然，此处预定时间段并不限于例举的8分钟，例如也可以是6至10分钟之间的一个值。

如果控制装置判定空气调节装置需要进入第二除霜模式运行，则按照以下策略控制：

1)在压缩机101为变频压缩机的情况下，进入第二除霜模式时，压缩机201需经过初次停机、初次启动、升频并在高频(例如在60至120Hz的范围内)运行、除霜完成后再次停机、系统高低压压力平衡后再次启动的过程。

2)进入第二除霜模式时，四通换向阀202在压缩机201初次停机后一段时间内换向为使空气调节主回路制冷运行的第一状态，除霜完成后在压缩机201再次停机一段时间后切换为使空气调节主回路进行制热运行的第二状态。

3)二通阀203关闭以切断除霜支路。

4)室外侧换热风机206在热泵式空气调节装置进入第二除霜模式后停机，以防止将室外侧换热器205内的除霜用热量带走。在第二除霜模式结束后再根据运行条件决定是否开启运行。

5)电子膨胀阀208的开度宜确保适当的冷媒流量通过，确保迅速除霜。

6)为了防止在第二除霜模式中快速减低室温，室内侧换热风机210在第二除霜模式中关闭运行。

7)冷媒加热装置212关闭。

为了使第二实施例的热泵式空气调节装置在制热运行过程中控制冷媒加热装置212，控制装置还包括用于检测室外侧换热器205的盘管温度的第三测温装置，当第三测温装置检测到室外侧换热器205的盘管温度小于或等于一个预定的第四预定温度时，除霜控制装置控制冷媒加热装置212开启。该第四预定温度例如可以是在-10至-3℃之间的一个值，优选地为-5℃。

另外，在热泵式空气调节装置制热运行时，当第三测温装置检测到室外侧换热器205盘管温度小于第一测温装置检测到的室外环境温度超过预定温度差值时，控制装置控制冷媒加热装置212开启。该预定温度差值例如可以是在5至15℃之间的一个值，优选地为10℃。

另外，在热泵式空气调节装置制热运行时，当第一测温装置检测到室外环境温度小于或等于预定的第五预定温度时，控制装置控制冷媒加热装置212开启。该第五预定温度例如可以是在-5至5℃之间的一个值，优选地为5℃。

需要说明的是，与第一实施例相同地，第二除霜模式是对第一除霜模式的有益补充，其作用是在恶劣的室外环境条件下或霜冻情况较严重的情况下增强除霜的能力。但是，本领域技术人员可以预见到，以上空气调节装置即使在恶劣的环境条件下也可以只采用第一除霜模式进行除霜操作，只要除霜过程的时间足够长即可。

根据以上的描述，第二实施例的热泵式空气调节装置，与第一实施例相比，同样在通常条件下，都可以采用在制热的同时除霜的第二除霜模式，而在室外环境恶劣的条件下，可以切换至第二除霜模式进行除霜操作，从而可以实现第一实施例具有的技术效果。进一步地，由于在空气调节主回路中串联了冷媒加热装置212，因此，还可以在空气调节装置需要时，开启冷媒加热装置212起到加快制热或加快除霜的作用。

第三实施例

第三实施例的热泵式空气调节装置的结构与控制方式如图11至图15所示的，基本上与第二实施例相同。因此在以下的描述中，对二者的相同之处不再具体描述，仅对不同之处进行说明。

第三实施例的热泵式空气调节装置中与第二实施例的不同之处在于冷媒加热装置312的设置位置不同，第三实施例中冷媒加热装置312串联于空气调节主回路中室外侧换热器305和电子膨胀阀308之间的制冷管路上。

第三实施例的热泵式空气调节装置在制冷运行时，二通阀303关闭，四通换向阀302处于第一状态。如图12所示，冷媒按照以下的流动方向循环流动：压缩机301→四通换向阀302→室外侧换热器305→冷媒加热装置312→电子膨胀阀308→室内侧换热器311→四通换向阀302→压缩机301。

第三实施例的热泵式空气调节装置在制热运行时，二通阀303关闭，四通换向阀302处于第二状态。如图13所示，冷媒按照以下的流动方向循环流动：压缩机301→四通换向阀302→室内侧换热器311→电子膨胀阀308→冷媒加热装置312→室外侧换热器305→四通换向阀302→压缩机301。

该第三实施例的热泵式空气调节装置也包括控制装置。除霜控制模式也包括第一除霜模式和第二除霜模式。

在第一除霜模式下，二通阀303打开，四通换向阀302处于第二状态。如图14所示，冷媒按照以下的流动方向循环流动：压缩机301出口端的冷媒分为冷媒主流和冷媒支流。其中，冷媒支流先后流经二通阀303和节流装置304后，与冷媒主流汇合。冷媒主流进入四通换向阀302并依次流经室内侧换热器311和电子膨胀阀308和冷媒加热装置312、并与流经除霜支路中冷媒支流汇合后进入室外侧换热器305，再流经四通换向阀302后回到压缩机301的入口端。

在第二除霜模式下，二通阀303关闭，四通换向阀302处于第一状态。如图15所示，冷媒按照以下的流动方向循环流动：压缩机301→四通换向阀302→室外侧换热器305→冷媒加热装置312→电子膨胀阀308→室内侧换热器311→四通换向阀302→压缩机301。

在第一除霜模式中，可以开启冷媒加热装置312用于给室内机出口即电子膨胀阀308的出口，也是室外侧换热器305入口处的冷媒加热，从而提升进入室外侧换热器305的冷媒温度，加速融霜，并且实现室内机不间断制热运行，避免室内环境温度波动而舒适度降低。

另外在空气调节装置制热运行中，也可以开启冷媒加热装置312用于给室内机出口，即室外侧换热器305入口冷媒加热，提升进入室外侧换热器305内的冷媒温度，提升压缩机吸入冷媒的质量密度，提升制热效果，并且抑制室外侧换热器305结霜，提升制热量，提升制热舒适度。开启冷媒加热装置312的条件与控制方式均与第二实施例相同。

第三实施例的热泵式空气调节装置与第二实施例的技术效果大致相同。

从以上的描述中可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

由于仅设置一条除霜支路，或者仅设置一条除霜支路加上设置在空气调节主回路中的冷媒加热装置，即可以实现在制热的同时对室外侧换热器进行除霜的功能，因而具有除霜装置结构简单、制造成本低的优点。

通常的室外环境条件下，可以在第一除霜模式下运行，而在第一除霜模式下，可以在制热的同时利用冷媒的显热进行除霜，具有如下优势：四通换向阀不换向，压缩机不停机，直接将压缩机排出的高温冷媒通入室外侧换热器，因而能及时快速地实现除霜。室内侧换热器的内管可以维持在较高的温度，不仅不会吸收房间的热量，在室内侧换热风机停机时，可以通过自然对流的方式向房间散热，在除霜的过程中，室内温度波动较小，对房间的舒适性贡献较大；也可以在除霜的过程中开启室内侧换热风机，持续对室内房间供热。压缩机的吸气温度、吸气压力在进入除霜后获得较快提升，不容易造成压缩机液压缩，压缩机运行更可靠。

在室外环境温度恶劣的条件下，可以采用第二除霜模式(与传统除霜模式对应)进行除霜处理，因为可以有第一除霜模式的配合，而不必在除霜过程中全程采用第二除霜模式，也可以最大程度上减少第二除霜模式的不利影响。

进一步地，在空气调节主回路中串联冷媒加热装置的情况下，还可加快制热过程和除霜过程。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种热泵式空气调节装置，包括：

空气调节主回路，包括通过制冷管路顺次连接的压缩机(101)、四通换向阀(102)、室外侧换热器(105)、膨胀装置(108)和室内侧换热器(111)，所述四通换向阀(102)的第一接口与所述压缩机(101)的出口端连通、第二接口与所述室外侧换热器(105)连通、第三接口与所述室内侧换热器(111)连通、第四接口与所述压缩机(101)的入口端连通，所述四通换向阀(102)具有使所述热泵式空气调节装置进行制冷运行的第一状态和使所述热泵式空气调节装置进行制热运行的第二状态；

除霜装置，用于对所述室外侧换热器(105)进行除霜操作；

其特征在于，

所述除霜装置为一条具有阀门(103)的除霜支路，所述除霜支路的第一端设置在所述压缩机(101)的出口端和所述四通换向阀(102)之间、第二端设置在所述室外侧换热器(105)和所述膨胀装置(108)之间；

所述热泵式空气调节装置还包括控制装置，所述控制装置控制所述热泵式空气调节装置在不同的除霜控制模式之间切换以对所述室外侧换热器(105)进行除霜操作，所述除霜控制模式包括：

第一除霜模式，在所述第一除霜模式下，所述阀门(103)打开，所述四通换向阀(102)处于所述第二状态；

第二除霜模式，在所述第二除霜模式下，所述阀门(103)关闭，所述四通换向阀(102)处于所述第一状态。

2.根据权利要求1所述的热泵式空气调节装置，其特征在于，所述除霜支路由连通所述第一端和所述第二端的支管路和设置在所述支管路上并串联连接的所述阀门(103)和节流装置(104)组成。

3.根据权利要求1或2所述的热泵式空气调节装置，其特征在于，

所述热泵式空气调节装置还包括室外侧换热风机(106)；

所述控制装置还包括用于检测室外环境温度的第一测温装置，在所述第一除霜模式下，当所述第一测温装置检测到所述室外环境温度大于第一预定温度时，所述控制装置控制所述室外侧换热风机(106)开启，所述室外环境温度小于或等于所述第一预定温度时所述控制装置控制所述室外侧换热风机(106)关闭。

4.根据权利要求1或2所述的热泵式空气调节装置，其特征在于，

所述热泵式空气调节装置还包括室内侧换热风机(110)；

所述控制装置还包括用于检测所述室内侧换热器(111)的盘管温度的第二测温装置，在所述第一除霜模式下，当所述第二测温装置检测到所述室内侧换热器(111)的盘管温度大于或等于第二预定温度时，所述控制装置控制所述室内侧换热风机(110)开启，检测到所述室内侧换热器(111)的盘管温度小于第三预定温度时，所述控制装置控制所述室内侧换热风机(106)关闭，其中，所述第三预定温度小于或等于所述第二预定温度。

5.根据权利要求1或2所述的热泵式空气调节装置，其特征在于，在所述第一除霜模式下所述压缩机(101)持续运行。

6.根据权利要求5所述的热泵式空气调节装置，其特征在于，所述压缩机(101)为变频压缩机，在所述第一除霜模式下所述压缩机(101)在60至120Hz的范围内运行。

7.根据权利要求1或2所述的热泵式空气调节装置，其特征在于，所述控制装置还包括检测所述热泵式空气调节装置在所述第一除霜模式下的运行时长的时间检测装置，当所述时间检测装置检测到所述运行时长大于预定时间段时，所述控制装置控制所述热泵式空气调节装置从所述第一除霜模式切换至所述第二除霜模式。

8.一种热泵式空气调节装置，包括：

空气调节主回路，包括通过制冷管路顺次连接的压缩机(201、301)、四通换向阀(202、302)、室外侧换热器(205、305)、膨胀装置(208、308)和室内侧换热器(211、311)，所述四通换向阀(202、302)的第一接口与所述压缩机(201、301)的出口端连通、第二接口与所述室外侧换热器(205、305)连通、第三接口与所述室内侧换热器(211、311)连通、第四接口与所述压缩机(201、301)的入口端连通，所述四通换向阀(202、302)具有使所述热泵式空气调节装置进行制冷运行的第一状态和使所述热泵式空气调节装置进行制热运行的第二状态；

除霜装置，用于对所述室外侧换热器(205、305)进行除霜操作；

其特征在于，

所述除霜装置为一条包括阀门(203、303)的除霜支路，所述除霜支路的第一端设置在所述压缩机(201、301)的出口端和所述四通换向阀(202、302)之间、第二端设置在所述室外侧换热器(205、305)和所述膨胀装置(208、308)之间；

所述热泵式空气调节装置还包括冷媒加热装置(212、312)，所述冷媒加热装置(212、312)串联在所述空气调节主回路上；

所述热泵式空气调节装置还包括控制装置，所述控制装置控制所述热泵式空气调节装置在不同的除霜控制模式之间切换以对所述室外侧换热器(205、305)进行除霜操作，所述除霜控制模式包括：

第一除霜模式，在所述第一除霜模式下，所述阀门(203、303)打开，所述四通换向阀(202、302)处于所述第二状态，所述冷媒加热装置(212、312)开启；

第二除霜模式，在所述第二除霜模式下，所述阀门(203、303)关闭，所述四通换向阀(202、302)处于所述第一状态，所述冷媒加热装置(212、312)关闭。

9.根据权利要求8所述的热泵式空气调节装置，其特征在于，所述除霜支路由连通所述第一端和所述第二端的支管路和设置在所述支管路上并串联连接的所述阀门(203、303)和节流装置(204、304)组成。

10.根据权利要求9所述的热泵式空气调节装置，其特征在于，所述冷媒加热装置(212)设置于所述压缩机(201)的入口端和所述四通换向阀(202)之间。

11.根据权利要求9所述的热泵式空气调节装置，其特征在于，所述冷媒加热装置(312)设置于室外侧换热器(305)和所述膨胀装置(308)之间。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的热泵式空气调节装置，其特征在于，

所述热泵式空气调节装置还包括室外侧换热风机(206、306)；

所述控制装置还包括用于检测室外环境温度的第一测温装置，在所述第一除霜模式下，当所述第一测温装置检测到所述室外环境温度大于第一预定温度时，所述控制装置控制所述室外侧换热风机(206、306)开启，所述室外环境温度小于或等于所述第一预定温度时所述控制装置控制所述室外侧换热风机(206、306)关闭。

13.根据权利要求8至11中任一项所述的热泵式空气调节装置，其特征在于，

所述热泵式空气调节装置还包括室内侧换热风机(210、310)；

所述控制装置还包括用于检测所述室内侧换热器(211、311)的盘管温度的第二测温装置，在所述第一除霜模式下，当所述第二测温装置检测到所述室内侧换热器(211、311)的盘管温度大于或等于第二预定温度时，所述控制装置控制所述室内侧换热风机(210、310)开启，检测到所述室内侧换热器(211、311)的盘管温度小于第三预定温度时，所述控制装置控制所述室内侧换热风机(206、306)关闭，其中，所述第三预定温度小于或等于所述第二预定温度。

14.根据权利要求8至11中任一项所述的热泵式空气调节装置，其特征在于，在所述第一除霜模式下所述压缩机(201、301)持续运行。

15.根据权利要求14所述的热泵式空气调节装置，其特征在于，所述压缩机(201、301)为变频压缩机，在所述第一除霜模式下所述压缩机(201、301)在60至120Hz的范围内运行。

16.根据权利要求8至11中任一项所述的热泵式空气调节装置，其特征在于，所述控制装置还包括检测所述热泵式空气调节装置在所述第一除霜模式下的运行时长的时间检测装置，当所述时间检测装置检测到所述运行时长大于或等于预定时间段时，所述控制装置控制所述热泵式空气调节装置从所述第一除霜模式切换至所述第二除霜模式。

17.根据权利要求8至11中任一项所述的热泵式空气调节装置，其特征在于，所述控制装置还包括用于检测所述室外侧换热器(205、305)盘管温度的第三测温装置，在所述热泵式空气调节装置制热运行时，当所述第三测温装置检测到所述室外侧换热器(205、305)盘管温度小于或等于第四预定温度时，所述控制装置控制所述冷媒加热装置(212、312)开启。

18.根据权利要求8至11中任一项所述的热泵式空气调节装置，其特征在于，所述控制装置还包括用于检测室外环境温度的第一测温装置和用于检测所述室外侧换热器(205、305)盘管温度的第三测温装置，在所述热泵式空气调节装置制热运行时，当所述第三测温装置检测到所述室外侧换热器(205、305)盘管温度小于所述第一测温装置检测到的所述室外环境温度的差值超过预定温度差值时，所述控制装置控制所述冷媒加热装置(212、312)开启。

19.根据权利要求8至11中任一项所述的热泵式空气调节装置，其特征在于，所述控制装置还包括用于检测室外环境温度的第一测温装置，在所述热泵式空气调节装置制热运行时，当所述第一测温装置检测到所述室外环境温度小于或等于第五温度时，所述控制装置控制所述冷媒加热装置(212、312)开启。