CN103528142B - 防结霜空调及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防结霜空调及其控制方法。本发明的防结霜空调，包括冷媒循环管路，冷媒循环管路上连接有压缩机、室外热交换器、室内热交换器及节流装置，还包括分流管路和中间换热器，分流管路的一端连通至室内热交换器内部的冷媒管路，另一端连通至室外热交换器内部的冷媒管路；冷媒循环管路和分流管路分别流经中间换热器，使分流管路中的冷媒与冷媒循环管路中的冷媒之间进行热交换。应用本发明的技术方案利用较高温侧的热交换器中的冷媒加热较低温侧的热交换器，可使空调系统不必进入专门化霜模式，从而不影响制热时的舒适性，以及防止压缩机回液，提高低温制冷时系统的可靠性。

Description

防结霜空调及其控制方法

技术领域

本发明涉及空气调节设备领域，具体而言，涉及一种防结霜空调及其控制方法。

背景技术

目前空调系统在制热时出现室外机结霜或者是在低温制冷时出现室内机结霜的现象。制热时，现有空调系统的化霜模式主要有切换为制冷模式化霜和排气旁通化霜，但时有存在化霜不干净的问题。制冷模式化霜是在制热运行中，检测到室外热交换器有结霜的可能时，通过四通换向阀换向转为制冷模式使室外中间换热器温度升高的原理进行化霜，但转换的过程中，压缩机会出现严重的回液现象，对压缩机可靠性有影响；并且转换成制冷后，室内机中的内风机停止运作，进入出冷风状态，会影响用户舒适性。而用热排气旁通到室外机进行化霜时，由于旁通管路的突然开启，压缩机也会出现严重回液的可能。总之，热交换器结霜会影响换热效果，导致能力下降；而化霜时容易出现压缩机系统回液等问题。

发明内容

本发明旨在提供一种防结霜空调及其的控制方法，以解决现有技术中外热交换器结霜影响换热效果，而传统化霜方法容易出现压缩机系统回液的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种防结霜空调，包括冷媒循环管路，冷媒循环管路上连接有压缩机、室外热交换器、室内热交换器及节流装置，还包括分流管路和中间换热器，分流管路的一端连通至室内热交换器内部的冷媒管路，另一端连通至室外热交换器内部的冷媒管路；冷媒循环管路和分流管路分别流经中间换热器，使分流管路中的冷媒与冷媒循环管路中的冷媒之间进行热交换。

进一步地，还包括，设置在分流管路中的分流节流阀。

进一步地，分流管路包括从室外热交换器延伸出二个支路，第二支路连接第一二通阀的第一端，第一支路连接第二二通阀的第一端；第一二通阀的第二端连通分流节流阀的第一端，分流节流阀的第二端连接第三二通阀的第一端；第二二通阀的第二端分成两路，一路流经中间换热器后分别连通分流节流阀的第一端和第四二通阀的第一端，另一路连通分流节流阀的第二端；第三二通阀和第四二通阀的第二端汇合引入室内热交换器。

进一步地，所述分流管路选择性地连通二种支路路径；其中第一支路路径通过第二二通阀、流经所述中间换热器，之后穿过所述分流节流阀，再通过第三二通阀连接所述室内热交换器；第二支路路径通过第一二通阀，穿过所述分流节流阀，之后流经所述中间换热器，再通过第四二通阀连接所述室内热交换器。

进一步地，两个所述支路从所述室外热交换器的的中部和/或下部引出。

进一步地，压缩机连接气液分离器，压缩机和气液分离器分别连接四通换向阀的第一阀口和第二阀口；室外热交换器冷媒管路的第一端连接四通换向阀的第三阀口，另一端分成两路，分别连接第五二通阀和第六二通阀的第一端；第五二通阀的第二端分成两路，分别连接中间换热器的第一端和第七二通阀的第一端，第七二通阀的第二端分成两路，分别连接节流装置和第九二通阀的第一端，节流装置的第二端与第六二通阀的第二端引出的管路汇合连接第十二通阀的第一端，第九二通阀的第二端与中间换热器的第二端汇合连接第八二通阀的第一端，第八二通阀的第二端与第十二通阀的第二端的管路汇合连接室内热交换器的第一端，室内热交换器的第二端连接四通换向阀的第四阀口。

进一步地，当空调处于制冷状态时，第二二通阀、第三二通阀、第五二通阀、第九二通阀、第十二通阀打开，第一二通阀、第四二通阀、第六二通阀、第七二通阀、第八二通阀关闭；冷媒自压缩机的排气口依次经过四通换向阀、室外热交换器、中间换热器、节流装置、室内热交换器回到压缩机形成循环，分流管路连通第一支路路径。

进一步地，当空调处于制热状态时，第一二通阀、第四二通阀、第六二通阀、第七二通阀、第八二通阀打开，第二二通阀、第三二通阀、第五二通阀、第九二通阀、第十二通阀关闭；冷媒自压缩机的排气口依次经过四通换向阀、室内热交换器、中间换热器、节流装置、室外热交换器回到压缩机形成循环，分流管路连通第二支路路径。

根据本发明的另一方面，提供了一种防结霜空调的控制方法，使用上述的防结霜空调，包括以下步骤：步骤A，将空调器开启；步骤B，温度检测器实时检测室内热交换器及室外热交换器的温度以及室内外的环境温度；步骤C，当检测到室内热交换器或室外热交换器的温度达到预设温度时，调整分流管路流量。

根据本发明的另一方面，提供了一种防结霜空调的控制方法，使用上述的防结霜空调，包括以下步骤：步骤A，将空调器开启；步骤B，温度检测器实时检测室内热交换器及室外热交换器的温度以及室内外的环境温度；步骤C中，当检测到室内热交换器或室外热交换器的温度达到预设温度时，将分流节流阀的开度打开或增大，使通过分流管路流出的冷媒量增加。

进一步地，还包括：步骤D，若检测到的热交换器的温度依然不能够保持在预设温度以上时，继续增大分流节流阀的开度，直至室内热交换器或室外热交换器的温度保持在预设温度以上。

应用本发明的技术方案，通过设置连通所述室内热交换器内部的冷媒管路与所述室外热交换器内部的冷媒管路的分流管路，利用较高温侧的热交换器中的冷媒加热较低温侧的热交换器，可使空调系统不必进入专门化霜模式，从而不影响制热时的舒适性，以及防止压缩机回液，提高低温制冷时系统的可靠性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书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示出了本发明的防结霜空调的系统示意图；

图2示出了本发明的防结霜空调在制冷时的冷媒流向示意图；

图3示出了本发明的防结霜空调在制热时的冷媒流向示意图；

图4示出了本发明的防结霜空调的压焓图与常规空调系统压焓图的对比；以及

图5示出了本发明防结霜空调的控制系统流程图。

具体实施方式

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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明的防结霜空调在原有空调系统中增加一个中间换热器并形成分流管路，利用其中一个热交换器中的高温冷媒通过中间换热器与过冷管段进行热交换，再进入另一个热交换器，使该热交换器中的低温侧冷媒温度提高，并保持在预定的温度以上(该温度设定在0℃以上)，从而达到空气中的水蒸气不会在热交换器上结霜的目的。

如图1所示，本发明的防结霜空调系统中包括压缩机10、气液分离器20、四通换向阀30、室外热交换器40、室内热交换器50、中间换热器60、节流装置70、分流节流阀90以及连接它们的管路和管路中的多个二通阀，包括第一二通阀81、第二二通阀82、第三二通阀83、第四二通阀84、第五二通阀85、第六二通阀86、第七二通阀87、第八二通阀88、第九二通阀89，第十二通阀80。

本发明的具体结构如图1所示，压缩机10侧面连接着气液分离器20，二者分别连接四通换向阀30的两个口；室外热交换器40冷媒管路的第一端连接四通阀30，另一端分成两路，分别连接第五二通阀85及第六二通阀86的第一端；第五二通阀85的第二端分成两路，分别连接中间换热器60冷媒管路的第一端和第七二通阀87的第一端，第七二通阀87的第二端分成两路，分别连接节流装置70和第九二通阀89的第一端，节流装置70的第二端与第六二通阀86的第二端引出的管路汇合连接第十二通阀80的第一端，第九二通阀89的第二端与中间换热器60冷媒管路的第二端汇合连接第八二通阀88的第一端，第八二通阀88的第二端与第十二通阀80的第二端的管路汇合共同连接室内热交换器50的第一端，室内热交换器50的第二端连接四通阀30。另一方面，室外热交换器40的中部延伸出二个支管，一路连接第一二通阀81的第一端，一路连接第二二通阀82的第一端。第一二通阀81的第二端连通分流节流阀90的第一端，分流节流阀90的第二端连接第三二通阀83的第一端。第二二通阀82的第二端分成两路，一路流经中间换热器60后分别连接分流节流阀90的第一端和第四二通阀84的第一端，另一路连通分流节流阀90的第二端。最后，第三二通阀83和第四二通阀84的第二端汇合引入室内热交换器50的中部。使用时，一种情况是经过第二二通阀82流经中间换热器60，穿过分流节流阀90的第一端至第二端，再通过第三二通阀83引入室内热交换器50的中部；另一中情况是经过第一二通阀81引入分流节流阀90的第一端至第二端，再流经中间换热器60，之后通过第四二通阀84引入室内热交换器50的中部。

如图1和图2所示，在制冷状态，第二二通阀82、第三二通阀83、第五二通阀85、第九二通阀89、第十二通阀80打开，第一二通阀81、第四二通阀84、第六二通阀86、第七二通阀87、第八二通阀88关闭，则管路呈图中所示状态。压缩机10的排气经四通阀30进入室外热交换器40，并在室外热交换器40中渐渐冷凝成高温高压的液体冷媒，再通过室外热交换器40的过冷管段后变成过冷液体从室外热交换器40中出来，经过第五二通阀85进入中间换热器60。室外中间换热器40中部流出的高温高压冷媒通过第二二通阀82进入中间换热器60与中间换热器60中的过冷液体冷媒进行热交换，使过冷液体冷媒的温度上升，高温冷媒的温度下降。过冷液态冷媒之后经过第九二通阀89，再通过节流装置70节流，节流后经过第十二通阀80进入室内热交换器50。此时过冷液态冷媒已成为低温低压液体，而分流管路中相对高温高压的冷媒经过第三二通阀83进入室内热交换器50并与低温低压液态冷媒混合，并一同在室内热交换器50中蒸发成气态冷媒，再通往气液分离器20，最后回到压缩机10，如此完成一个循环。

制冷循环回路包含了压缩机10、四通换向阀30、室外热交换器40、室内热交换器50、分流节流阀90、节流装置70以及第二二通阀82、第三二通阀83、第五二通阀85、第九二通阀89、第十二通阀80及管路组成，其他二通阀关闭。

结合图4中示出的lgP-h压焓图，图中，1-2-3-4循环为本发明的防霜空调系统逆卡诺循环图，11-22-33-44循环为常规空调系统逆卡诺循环图。通过压焓图来看，无霜空调系统的过程与常规系统的原理是相似的，从图中可看出，本发明的防霜空调系统逆卡诺循环蒸发温度4-1比常规逆卡诺循环44-11的整体提升，并保持大于0度以上，使得中间换热器不会发生结霜现象。

参见图5所示，本发明的防霜空调在制冷使用时的流程如下：首先，开启空调器。其次，根据室内外空气温度检测器检测环境的温度以及室内热交换器的温度，并反馈到控制电路中。当检测到室内热交换器的温度接近预设温度，本实施例中优选为当接近2℃时，分流管路中的分流节流阀90开度增大，使通过室外中间换热器40流出的高温冷媒量增加，并提高室外热交换器40出来的过冷冷媒的温度，从而使其经过节流装置70后进入室内热交换器50的温度升高。而在通入室内热交换器50前，再与经过中间换热器60出来的高温冷媒进行混合，温度再一次升高，从而使室内热交换器50中的冷媒温度升高。若室内热交换器50的温度检测器检测到的温度依然不能够保持在2℃以上时，继续调整分流节流阀90的开度，直至室内热交换器50的温度保持在2℃以上。

如图3所示，在制热状态，第一二通阀81、第四二通阀84、第六二通阀86、第七二通阀87、第八二通阀88打开，第二二通阀82、第三二通阀83、第五二通阀85、第九二通阀89、第十二通阀80关闭。压缩机10排气进入室内热交换器50，高温高压的冷媒气体被冷凝后从室内热交换器50出来，经过第八二通阀88进入中间换热器60。室内中间换热器50中流出的高温高压冷媒通过二通阀84进入中间换热器60并与中间换热器60中的冷凝冷媒进行热交换，使其温度上升，而高温冷媒的温度下降。从中间换热器60出来的高温冷媒经过第七二通阀87并经过节流装置70进行节流后，通过第六二通阀86进入室外热交换器40。此时冷媒已成为低温低压液体，分流管路中从中间换热器60出来相对高温高压的冷媒经过第一二通阀81进入室外热交换器40并与低温低压液体冷媒混合，并一同在室外热交换器40中蒸发成气态冷媒，再通去气液分离器20，最后回到压缩机10，如此完成一个循环。

制热循环回路包含了压缩机10、四通换向阀30、室外中间换热器40、室内中间换热器50、分流节流阀90、节流装置70以及第一二通阀81、第四二通阀84、第六二通阀86、第七二通阀87、第八二通阀88组成，其他二通阀关闭。制热运行时，由于室外环境温度低，而此时室外热交换器40作为系统的蒸发器，这样使室外热交换器40的温度更低，往往都在0℃以下，因而室外热交换器40很容易就结霜。为保持室外中间换热器40不结霜，就通过分流管路将室内热交换器50中的高温冷媒通到室外热交换器40中，使其温度不低于给定温度。当检测到室外热交换器40的温度接近预设定温度时，本实施例中优选当接近2℃时，分流管路中的分流节流阀90开度增大，使室内热交换器50中部流出的高温高压冷媒的流量增大，并通过中间换热器60与室内热交换器50出来的低温冷媒进行热交换，使其通过节流装置70前的温度压力升高，从而使节流后出来的低温低压冷媒温度随之上升，并进入室外热交换器40时与刚经过中间换热器60的高温冷媒汇合，在室外热交换器40中蒸发。若室外热交换器40的温度检测器检测到的温度还不能够保持在2℃以上时，继续调整分流节流阀90的开度，直至室外热交换器的温度保持在2℃以上。

所述方案中，根据防霜空调系统中分流管路在系统中的作用以及冷媒间的热量传递，可使蒸发温度的上升和冷凝温度的下降，其逆卡诺循环图与常规空调系统对比如图4所示。

优选地，本发明中所述的压缩机可为转子压缩机和涡旋压缩机；所述冷媒可为R22和R410A；所述节流装置可为电子膨胀阀、毛细管和热力膨胀阀。

本发明所述防霜空调系统的关键就是让热交换器的温度在任何时候保持在0℃以上，这样才能够不让空气中的水蒸气在热交换器上凝结成霜。

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：通过系统的改进，可使空调系统不进入化霜模式，从而不影响制热时的舒适性，以及提高低温制冷(低温制冷一般定义为环境温度为18-20度时制冷)时系统的可靠性。

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 (11)

1.一种防结霜空调，包括冷媒循环管路，所述冷媒循环管路上连接有压缩机(10)、室外热交换器(40)、室内热交换器(50)及节流装置(70)，其特征在于，还包括分流管路和中间换热器(60)，所述分流管路的一端连通至所述室内热交换器(50)内部的冷媒管路，另一端连通至所述室外热交换器(40)内部的冷媒管路；所述冷媒循环管路和所述分流管路分别流经所述中间换热器(60)，使所述分流管路中的冷媒与所述冷媒循环管路中的冷媒之间进行热交换。

2.根据权利要求1所述的防结霜空调，其特征在于，还包括，设置在所述分流管路中的分流节流阀(90)。

3.根据权利要求2所述的防结霜空调，其特征在于，所述分流管路包括从所述室外热交换器(40)延伸出二个支路，第一支路连接第一二通阀(81)的第一端，第二支路连接第二二通阀(82)的第一端；所述第一二通阀(81)的第二端连通分流节流阀(90)的第一端，所述分流节流阀(90)的第二端连接第三二通阀(83)的第一端；所述第二二通阀(82)的第二端分成两路，一路流经所述中间换热器(60)后分别连通所述分流节流阀(90)的第一端和第四二通阀(84)的第一端，另一路连通所述分流节流阀(90)的第二端；所述第三二通阀(83)和所述第四二通阀(84)的第二端汇合引入室内热交换器(50)。

4.根据权利要求3所述的防结霜空调，其特征在于，所述分流管路选择性地连通二种支路路径中的一种；其中第一支路路径通过第二二通阀(82)、流经所述中间换热器(60)，之后穿过所述分流节流阀(90)，再通过第三二通阀(83)连接所述室内热交换器(50)；第二支路路径通过第一二通阀(81)，穿过所述分流节流阀(90)，之后流经所述中间换热器(60)，再通过第四二通阀(84)连接所述室内热交换器(50)。

5.根据权利要求3所述的防结霜空调，其特征在于，两个所述支路从所述室外热交换器(40)的中部和/或下部引出。

6.根据权利要求4所述的防结霜空调，其特征在于，所述压缩机(10)连接气液分离器(20)，所述压缩机(10)和所述气液分离器(20)分别连接四通换向阀(30)的第一阀口和第二阀口；所述室外热交换器(40)冷媒管路的第一端连接所述四通换向阀(30)的第三阀口，另一端分成两路，分别连接第五二通阀(85)和第六二通阀(86)的第一端；所述第五二通阀(85)的第二端分成两路，分别连接所述中间换热器(60)的第一端和第七二通阀(87)的第一端，所述第七二通阀(87)的第二端分成两路，分别连接所述节流装置(70)和第九二通阀(89)的第一端，所述节流装置(70)的第二端与所述第六二通阀(86)的第二端引出的管路汇合连接第十二通阀(80)的第一端，第九二通阀(89)的第二端与所述中间换热器(60)的第二端汇合连接第八二通阀(88)的第一端，第八二通阀(88)的第二端与第十二通阀(80)的第二端的管路汇合连接所述室内热交换器(50)的第一端，所述室内热交换器(50)的第二端连接所述四通换向阀(30)的第四阀口。

7.根据权利要求6所述的防结霜空调，其特征在于，当空调处于制冷状态时，所述第二二通阀(82)、所述第三二通阀(83)、所述第五二通阀(85)、所述第九二通阀(89)、所述第十二通阀(80)打开，所述第一二通阀(81)、所述第四二通阀(84)、所述第六二通阀(86)、所述第七二通阀(87)、所述第八二通阀(88)关闭；冷媒自所述压缩机(10)的排气口依次经过所述四通换向阀(30)、所述室外热交换器(40)、所述中间换热器(60)、所述节流装置(70)、所述室内热交换器(50)回到所述压缩机(10)形成循环，所述分流管路连通所述第一支路路径。

8.根据权利要求6所述的防结霜空调，其特征在于，当空调处于制热状态时，所述第一二通阀(81)、所述第四二通阀(84)、所述第六二通阀(86)、所述第七二通阀(87)、所述第八二通阀(88)打开，所述第二二通阀(82)、所述第三二通阀(83)、所述第五二通阀(85)、所述第九二通阀(89)、所述第十二通阀(80)关闭；冷媒自所述压缩机(10)的排气口依次经过所述四通换向阀(30)、所述室内热交换器(50)、所述中间换热器(60)、所述节流装置(70)、所述室外热交换器(40)回到所述压缩机(10)形成循环，所述分流管路连通所述第二支路路径。

9.一种防结霜空调的控制方法，其特征在于，使用根据权利要求1至8中任意一项所述的防结霜空调，包括以下步骤：

步骤A，将空调器开启；

步骤B，温度检测器实时检测室内热交换器及室外热交换器的温度以及室内外的环境温度；

步骤C，当检测到室内热交换器或室外热交换器的温度达到预设温度时，调整分流管路流量。

10.一种防结霜空调的控制方法，其特征在于，使用根据权利要求2至8中任意一项所述的防结霜空调，包括以下步骤：

步骤A，将空调器开启；

步骤B，温度检测器实时检测室内热交换器及室外热交换器的温度以及室内外的环境温度；

步骤C，当检测到室内热交换器或室外热交换器的温度达到预设温度时，将分流节流阀(90)的开度打开或增大，使通过所述分流管路流出的冷媒量增加。

11.根据权利要求10所述的防结霜空调的控制方法，其特征在于，还包括：

步骤D，若检测到的热交换器的温度依然不能够保持在所述预设温度以上时，继续增大所述分流节流阀(90)的开度，直至所述室内热交换器或所述室外热交换器的温度保持在所述预设温度以上。