CN104422216B - 一种空调系统的除霜方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空调系统的除霜方法，空调系统包括制热模式下在冷媒循环路径上设置的室内换热器、节流装置、室外换热器、四通阀、与室内换热器和室外换热器通过四通阀连接的压缩机，在压缩机上配置有与其连接的蓄热器，连接在四通阀与室外换热器之间的分流支路，连接在节流装置之间且通过蓄热器与压缩机连接的汇流干路；除霜时，冷媒由压缩机流出并流经四通阀后进行分流，一部分通过分流支路进入室外换热器除霜，一部分进入室内换热器供热，发生热交换后的两部分冷媒节流后汇入汇流干路中，再进入蓄热器取热，之后返回压缩机，完成循环。在除霜模式下形成处于并联状态的两条冷媒流通路径，既能保证除霜又能保证持续供热。

Description

一种空调系统的除霜方法

技术领域

本发明属于空调控制技术领域，具体地说，是涉及一种空调系统的除霜方法。

背景技术

家用空调器在制热时，由于室外蒸发温度较低，使室外换热器出现结霜现象，从而影响室外换热器的换热能力，导致空调器的制热效果降低。为保证空调器的制热能力，在空调器运行一段时间制热后，需要对其进行除霜处理。一般空调器采用逆循环方式进行除霜，即通过改变空调器中的冷媒流向，使压缩机排出的冷媒首先进入室外换热器进行除霜，然后经过室内换热器回到压缩机。然而，采用逆循环方式进行除霜时，因为此时室内换热器中的冷媒温度很低，不能制热，空调器风机需停止运转，导致空调制热时需要运行一段时间后就进行停机除霜，不但影响制热效果，还容易引起室内温度波动明显而降低室内舒适性。

另外，空调器在制热时，压缩机通常做功并发热，这部分热量往往直接传递到室外空气中散失，造成大量热量浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空调系统的除霜方法，提供一种能够确保除霜和室内舒适性的空调系统的除霜方法。

为达到上述目的，本发明提出了一种空调系统的除霜方法，空调系统包括制热模式下首尾依次连接构成冷媒循环回路的压缩机、四通阀、室内换热器、第二节流装置、第一节流装置、室外换热器和所述四通阀；用于吸收所述压缩机的热量、且连接所述压缩机的冷媒流入端的蓄热器；将由所述压缩机流向所述室内换热器的冷媒分流至所述室外换热器的分流支路；将流经所述室内换热器和室外换热器的冷媒分别节流后汇流并导入所述蓄热器的汇流干路，除霜方法为：控制冷媒由压缩机流出并流经四通阀后进行分流，一部分流经室外换热器进行除霜，一部分流经室内换热器进行供热，之后两部分冷媒分别节流后通过汇流干路进入蓄热器取热，之后返回所述压缩机。

具体的，制热时，冷媒由压缩机压缩成高温高压气体，通过四通阀进入室内换热器以实现向室内供热，热交换后的冷媒温度降低变成液态，该冷媒被节流变成低温低压液体后进入室外换热器进行蒸发，通过蒸发变成气态后再通过四通阀返回至压缩机内。除霜时，冷媒由压缩机压缩成高温高压气体，流经所述四通阀后被分流，一部分通过分流支路进入室外换热器进行除霜，一部分进入室内换热器供热，发生热交换后的这两部分冷媒温度降低变成液态，该冷媒分别被节流变成低温低压液体后汇入汇流干路中，再进入蓄热器取热变成气态，而后返回至压缩机内，完成除霜模式下的循环。

为了保证室内温度的舒适性和除霜效果，流经室外换热器进行除霜的冷媒和流经室内换热器进行供热的冷媒的量可控。

更进一步的，流经室外换热器进行除霜的冷媒和流经室内换热器进行供热的冷媒的量由第一节流装置和/或第二节流装置控制。

再进一步的，第一节流装置和/或第二节流装置控制冷媒流量的方法为：控制流经室外换热器的冷媒量在保证除霜效果的情况下，使冷媒尽量多的流向室内换热器。

优选的，第一节流装置和/或第二节流装置为电子膨胀阀，通过调节电子膨胀阀的开度控制流经室外换热器进行除霜的冷媒和流经室内换热器进行供热的冷媒的量。

其中，电子膨胀阀的开度根据蓄热器温度t2和结霜温度T₀进行控制，T₀=tw*C-D，C、D为常数，tw为室外温度。

优选的，通过调节第一节流装置（9）进行冷媒流量控制，流量控制方法为：

当蓄热器温度t₂>t_x，T₀-3≤t<T₀时，电子膨胀阀的开度≤180；

当蓄热器温度t₂>t_x，t<T₀-3，电子膨胀阀的开度≥280；

当蓄热器温度t₂<t_x，电子膨胀阀的开度≥280；

其中，t_x为蓄热器相变温度，t为除霜传感器检测的温度。

为了防止空调系统频繁除霜，需要保证压缩机运行时间T₁后再进入除霜控制。

优选的，当t＜T₀时，进入除霜控制；其中，t为除霜传感器检测的温度，T₀为结霜温度。

优选的，当除霜传感器检测的温度t＞预设值时，退出除霜控制，进入正常制热控制。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

（1）本发明在除霜模式下形成处于并联状态的两条冷媒流通路径，使在空调系统在除霜的同时能够保证向室内持续供热以提高室内舒适性。同时，在除霜模式下经过热交换后的冷媒在流经所述蓄热器时可从该蓄热器中吸收热量，以避免因压缩机供热不足而引起的低位热源缺失，能够确保除霜和向室内供热这两种工作状态同步运行。

（2）本发明对流经室内换热器和室外换热器的冷媒流量进行分配控制，在能够确保除霜效果的情况下，尽量增加流经室内换热器的冷媒流量，从而提高室内舒适性。

（3）本发明通过第一节流装置和/或第二节流装置对流经室内换热器和室外换热器的冷媒流量进行分配控制，在节流的同时保证了除霜效果和室内舒适性。

附图说明

图1为空调系统的结构原理图；

图2为空调系统在制热模式下的流程图；

图3为空调系统在除霜模式下的流程图。

具体实施方式

下面参照附图1～3对本发明所述空调系统的除霜方法的具体实施方式进行详细的说明。在下述描述中，所述连接均指能够实现冷媒流通的管路连通。

首先对本实施例除霜方法适用的空调系统进行说明：

如图1所示，空调系统包括制热模式下在冷媒循环路径上依次设置的压缩机1、四通阀2、室内换热器4、第二节流装置10、第一节流装置9、室外换热器3以及第一电磁阀7。制热时，冷媒由压缩机1压缩成高温高压气体，通过四通阀2进入室内换热器4以实现向室内供热，热交换后的冷媒温度降低变成液态，该冷媒被第二节流装置10、第一节流装置9节流变成低温低压液体后进入室外换热器3进行蒸发，通过蒸发变成气态后再通过第一电磁阀7、四通阀2返回至压缩机1内。

在压缩机1上紧贴并包裹有蓄热器5，该蓄热器5包括两个完全相同的圆环罐、置于该圆环罐内的相变材料以及供冷媒流通的铜管（构成换热管），其中，相变材料可采用癸酸和十二酸按照一定的比例混合而成。在四通阀2与室外换热器3之间连接有第二电磁阀6，该第二电磁阀6和对应的管路构成分流支路，其一端与四通阀2连接，其另一端与室外换热器3连接。在第二节流装置10和第一节流装置9之间连接第三电磁阀8的一端，该第三电磁阀8的另一端与蓄热器5的入口连接。由第三电磁阀8以及对应的管路构成汇流干路。另外，与室内换热器4相对应还设有电加热装置11，该电加热装置11为现有供热装置，在此不做赘述。

下面结合前述空调系统的描述，对空调系统的控制方法，特别是除霜方法进行描述。空调系统启动后，在制热模式下对压缩机的运行时间进行计时；当压缩机运行时间T₁后，并且当t＜T₀时，进入除霜模式，其中，t为除霜传感器检测的温度，T₀为结霜温度，T₀=tw*C-D，C、D为常数，tw为室外温度；当除霜传感器检测的温度t＞预设值时，退出除霜模式，进入正常制热模式。

对制热模式和除霜模式的控制方法具体说明如下：

如图2所示，在制热模式下，第一电磁阀7为闭合状态，第二电磁阀6和第三电磁阀8为断开状态，冷媒由压缩机1压缩成高温高压气体，通过四通阀2进入室内换热器4以向室内供热，热交换后的冷媒温度降低变成液态，该冷媒依次通过第二节流装置10、第一节流装置9节流变成低温低压液体后进入室外换热器3进行蒸发，通过蒸发变成气态并流经第一控制阀7，然后再通过四通阀2返回至压缩机1内，由此完成制热模式下的一个循环。在前述循环过程中由第一电磁阀7来控制整个循环过程的通断，并可调控冷媒在该流通路径中的相关参数。在该制热模式下，压缩机1做功并发热，蓄热器5中的相变材料吸收压缩机1做功所产生的热量并发生相变以储存这部分热量。在该制热模式下，电加热装置11通常关闭。

如图3所示，在除霜模式下，第一电磁阀7为断开状态，第二电磁阀6和第三电磁阀8为闭合状态，冷媒由压缩机1压缩成高温高压气体，流经四通阀2后被分流，一部分流经第二电磁阀6后进入室外换热器3进行除霜，另一部分流经室内换热器4供热，发生热交换后的这两部分冷媒温度降低变成液态，该冷媒分别被第一节流装置9和第二节流装置10节流变成低温低压气态后汇合在一起，并通过第三电磁阀8进入蓄热器5中。前述冷媒在蓄热器5中吸收热量，而后由蓄热器5返回至压缩机1内，完成除霜模式下的循环。在该循环过程中由第三电磁阀8来控制冷媒流通路径的通断，并可调控冷媒在前述两个流通路径中的相关参数。

在除霜模式下，通过第一节流装置9和第二节流装置10能够调整冷媒在各循环路径中的分配，从而可根据室内温度或除霜需要对冷媒进行重新分配。分配方法为：控制流经室外换热器的冷媒量在保证除霜效果的情况下，使冷媒尽量多的流向室内换热器。其中，第一节流装置9和第二节流装置10采用电子膨胀阀，通过调节电子膨胀阀的开度控制冷媒在各循环路径中的分配。电子膨胀阀开度越大对应的冷媒流量越大。

下面以单独调节第一节流装置9为例对冷媒分配方法进行说明。当然，也可通过单独调节第二节流装置10或者同时调节第一节流装置9、第二节流装置10的方式对冷媒进行分配，其调节原理与单独调节第一节流装置9相同，不再详细描述。

当蓄热器5的当前温度t₂>t_x（蓄热器相变温度），T₀-3≤t<T₀（确认结霜温度）时，第一节流装置9处于小开度（例如开度为180）；

当蓄热器5的当前温度t₂>t_x，t<T₀-3时，第一节流装置9处于大开度（例如开度480）；

当蓄热器5的温度t₂<t_x时，第一节流装置9处于大开度（例如开度480）。

可见，通过第一节流装置9能够调整冷媒在各循环路径中的分配，从而可根据室内温度或除霜需要对冷媒进行重新分配，方便了使用。

参照表1所示，在蓄热器5提供的热量充足时，当第二节流装置10的流量保持一定的状态下，第一节流装置9的流量越大，流经室外换热器3的冷媒越多，则除霜速度越快；反之，第一节流装置9的流量越小，流经室外换热器3的冷媒越少，则除霜速度越慢。具体可参照表1所示。

表1

由上表可看出，本实施例除霜方法能够快速除霜，同时还能够保证室内温度的舒适性。即使在第一节流装置电磁阀全开的情况下，此时流经室外换热器的冷媒流量达到最大值，流经室内换热器的冷媒流量达到最小值，室内的最低出风温度也能够达到27℃，完全能够满足室内制热需求。因而，即使不用开启电加热装置11也能够满足用户对室内舒适度的需求。

另外，还可在蓄热器5的出口与压缩机1之间连接有气液分离装置，在除霜模式下，通过气液分离装置能够对从蓄热器5中排出的冷媒进行过滤以确保仅许气态冷媒返回至压缩机1内，防止液态冷媒进入压缩机1内导致液积而影响压缩机的性能。

由上，由于空调系统中第二电磁阀6、第三电磁阀8、第一节流装置9和第二节流装置10在除霜模式下形成处于并联状态的冷媒流通路径，使在除霜模式下还能够保证向室内持续供热以提高室内舒适性。同时，由于在压缩机1上紧贴并包裹有与其连接的蓄热器5，且第三控制阀8经由该蓄热器5与压缩机1连接，使在除霜模式下经过热交换后的冷媒在流经蓄热器5时可从该蓄热器5中吸收热量以为供热和除霜提供热源，从而补充因压缩机供热不足而引起的低位热源缺失，能够确保除霜模式正常运行。并且，本发明在供热和上述除霜的工作模式之间切换时，四通阀2不需要进行换向。

第二电磁阀6和对应的管路构成的分流支路的两端也可以分别连接在压缩机1的冷媒输出端和室外换热器3的连接第一电磁阀7的一端。

另外，不难理解的是，上述各个例子中的第二电磁阀6和第一电磁阀7，也可一体由一个三通阀构成。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (9)

1.一种空调系统的除霜方法，空调系统包括制热模式下首尾依次连接构成冷媒循环回路的压缩机（1）、四通阀（2）、室内换热器（4）、第二节流装置（10）、第一节流装置（9）、室外换热器（3）和所述四通阀（2）；用于吸收所述压缩机（1）的热量、且连接所述压缩机（1）的冷媒流入端的蓄热器（5）；将由所述压缩机（1）流向所述室内换热器（4）的冷媒分流至所述室外换热器（3）的分流支路；将流经所述室内换热器（4）和室外换热器（3）的冷媒分别节流后汇流并导入所述蓄热器（5）的汇流干路；其特征在于，除霜方法为：控制冷媒由压缩机（1）流出并流经四通阀（2）后进行分流，一部分流经室外换热器（3）进行除霜，一部分流经室内换热器（4）进行供热，之后两部分冷媒分别节流后通过汇流干路进入蓄热器（5）取热，之后返回所述压缩机（1）；所述第二节流装置（10）和/或第一节流装置（9）为电子膨胀阀，所述电子膨胀阀的开度根据蓄热器温度t2和结霜温度T₀进行控制，其中，T₀= tw *C-D，C、D为常数， tw为室外温度。

2.根据权利要求1所述的除霜方法，其特征在于，流经所述室外换热器（3）进行除霜的冷媒和流经所述室内换热器（4）进行供热的冷媒的量可控。

3.根据权利要求2所述的除霜方法，其特征在于，流经所述室外换热器（3）进行除霜的冷媒和流经所述室内换热器（4）进行供热的冷媒的量由第二节流装置（10）和/或第一节流装置（9）控制。

4.根据权利要求3所述的除霜方法，其特征在于，所述第二节流装置（10）和/或第一节流装置（9）控制冷媒流量的方法为：控制流经室外换热器的冷媒的量在保证除霜效果的情况下，使冷媒尽量多的流向室内换热器。

5.根据权利要求3所述的除霜方法，其特征在于，通过调节电子膨胀阀的开度控制流经所述室外换热器（3）进行除霜的冷媒和流经所述室内换热器（4）进行供热的冷媒的量。

6.根据权利要求1所述的除霜方法，其特征在于，所述第一节流装置（9）为电子膨胀阀，通过调节第一节流装置（9）进行冷媒流量控制，流量控制方法为：

当蓄热器温度t₂>t_x，T₀-3≤t<T₀时，电子膨胀阀的开度≤180；

当蓄热器温度t₂>t_x，t<T₀-3，电子膨胀阀的开度≥280；

当蓄热器温度t₂<t_x，电子膨胀阀的开度≥280；

其中，t_x为蓄热器相变温度，t为除霜传感器检测的温度。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的除霜方法，其特征在于，除霜前，保证压缩机运行时间T₁。

8.根据权利要求1-6任意一项所述的除霜方法，其特征在于，当t＜T₀时，进入除霜控制；其中， t为除霜传感器检测的温度，T₀为结霜温度。

9.根据权利要求1-6任意一项所述的除霜方法，其特征在于，当除霜传感器检测的温度t＞预设值时，退出除霜控制，进入正常制热控制。