CN105258270A - 一种定频新风系统及其除霜控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种定频新风系统及其除霜控制方法，该定频新风系统包括：压缩机，四通阀，室内热交换器，室外热交换器，具有室外风机电机的室外机风扇，具有室内风机电机的室内机风扇，制热节流阀，制冷节流阀；其中，所述室外风机电机和所述室内风机电机均为定频电机；室内热交换器与四通阀之间具有主冷媒管，以及与主冷媒管并联的旁通管；所述定频新风系统还包括热交分级组件，其设置于所述旁通管上，用于使冷媒流过所述室内热交换器的全部热交换区域或部分热交换区域。根据本实施例，能提高该定频新风系统在制热时的运行温度范围，降低除霜时间。

Description

一种定频新风系统及其除霜控制方法

技术领域

本申请涉及空调设备技术领域，尤其涉及一种定频新风系统及其除霜控制方法。

背景技术

新风系统能够将室外的新风吸入，并使新风与室内热交换器进行换热后进入室内，从而为室内提供温度适宜的新风。

在定频新风系统中，压缩机可以为定频压缩机，室内风机电机和室外风机电机可以为定频电机。定频新风系统在制热时通常会直接使用电加热器进行制热，而空调系统本身并不开启，极不节能。

使用空调系统进行制热时，相比于使用电加热器更节省能源，但是，在空调系统的室外热交换器上出现结霜的情况下，需要先使空调系统进行除霜处理。

图1是现有的空调系统的除霜处理的一个流程示意图，如图1所示，在S101中判断为空调系统满足除霜处理的条件时，流程进行到S102，使空调系统的压缩机、室外风机电机和室内风机电机停止；在S103中判断为压缩机的排气压力和吸气压力平衡(即，高低压平衡)时，流程进行到S104，使四通阀断电，形成制冷循环，并在S105中开启压缩机，由此，压缩机排出的高温高压的气态制冷剂流向室外热交换器，从而融化室外热交换器上的结霜；在S106中判断为满足退出除霜处理的条件时，退出除霜处理。此外，在步骤S101中判断为空调系统不满足除霜处理的条件时，流程可以进行到S108，使空调系统进行制热运转。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

本申请的发明人发现，定频新风系统在使用空调系统进行制热时，如果新风的温度较低，室内热交换器中的冷媒被充分冷凝，从而导致压缩机的排气压力过低，使空调系统的安全运行受到威胁，因此，定频新风系统的制热运行温度范围较窄，一般只能使用在0℃以上。

此外，本申请的发明人还发现，定频新风系统在使用空调系统进行制热时，在室内热交换器中存有大量的液态冷媒，在将现有的除霜处理应用于定频新风系统时，这些存在于室内热交换器中的液态冷媒并不参与热交换，因此，使除霜处理所需的时间很长，可能长达10分钟左右，大大降低了定频新风系统的使用便利性和舒适性。

本申请提供一种定频新风系统及其除霜控制方法，其中，在该定频新风系统中，冷媒可以流过室内热交换器的全部热交换区域或部分热交换区域，由此，使该定频新风系统的制热运行温度范围加宽；在该除霜控制方法中，使流动到室外热交换器的冷媒的流量增加，且温度提高，由此缩短了除霜的时间。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种定频新风系统，包括：压缩机，其具有吸气口和排气口，所述压缩机为定频压缩机；四通阀，其与所述压缩机的所述吸气口和所述排气口连接；经由所述四通阀与所述压缩机的所述吸气口和所述排气口连接的室内热交换器和室外热交换器；室外机风扇，其具有室外风机电机；室内机风扇，其具有室内风机电机；设置于所述室内热交换器和所述室外热交换器之间的制热节流阀和制冷节流阀；其中，所述室外风机电机和所述室内风机电机均为定频电机；所述室内热交换器与所述四通阀之间具有主冷媒管，以及与所述主冷媒管并联的旁通管；所述定频新风系统还包括：热交分级组件，其设置于所述旁通管上，用于使冷媒流过所述室内热交换器的全部热交换区域或部分热交换区域。

根据本申请实施例的第二方面，其中，在所述定频新风系统进行制冷运转时，所述热交分级组件使冷媒流过所述室内热交换器的全部热交换区域；在所述定频新风系统进行制热运转时，所述热交分级组件使冷媒流过所述室内热交换器的部分热交换区域。

根据本申请实施例的第三方面，其中，所述热交分级组件包括单向阀、电磁阀、或并联的单向阀和电磁阀。

根据本申请实施例的第四方面，其中，所述定频新风系统还包括第一控制器，其根据所述压缩机的排气压力或排气温度，控制所述热交分级组件，以使冷媒流过所述室内热交换器的全部热交换区域或部分热交换区域。

根据本申请实施例的第五方面，其中，所述定频新风系统还包括电加热器，所述电加热器置于所述室内热交换器的进风侧。

根据本申请实施例的第六方面，其中，所述定频新风系统还包括第二控制器，其根据所述室内热交换器的进风侧温度，控制所述电加热器的开闭。

根据本申请实施例的第七方面，其中，所述定频新风系统还包括第三控制器，其控制所述定频新风系统进行如下的除霜运转：所述室内风机电机停止，所述室外风机电机、所述压缩机和所述四通阀处于制热运转状态，所述热交分级组件使冷媒流过所述室内热交换器的全部热交换区域；当所述压缩机的排气温度、排气压力或所述室内风机电机的停止时间满足预定条件时，所述室外风机电机和所述压缩机停止；当所述压缩机的排气压力和吸气压力平衡时，所述四通阀切换到制冷运转状态，所述压缩机开启。

根据本申请实施例的第八方面，提供一种除霜控制方法，用于控制如上述实施例第一方面-第七方面中任一方面所述的定频新风系统进行除霜处理，所述除霜控制方法包括：

使室内风机电机停止，使室外风机电机、压缩机和四通阀处于制热运转状态，控制热交分级组件的导通状态，以使冷媒流过室内热交换器的全部热交换区域；

当压缩机的排气温度、排气压力或室内风机电机的停止时间满足预定条件时，使室外风机电机和压缩机停止；以及

当压缩机的排气压力和吸气压力平衡时，使四通阀切换到制冷运转状态，并使压缩机启动。

本申请的有益效果在于：该定频新风系统的制热运行温度范围被加宽，并且，进行除霜处理的时间被缩短。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

附图说明

所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是现有技术的除霜控制方法的一个流程示意图；

图2是本实施例的定频新风系统的一个系统组成示意图；

图3是本实施例的除霜控制方法的一个流程示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本申请的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本申请的特定实施方式，其表明了其中可以采用本申请的原则的部分实施方式，应了解的是，本申请不限于所描述的实施方式，相反，本申请包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

实施例1

本申请实施例1提供了一种定频新风系统，图2是本实施例的定频新风系统的一个系统组成示意图，如图2所示，该定频新风系统200包括：压缩机201，四通阀202，室内热交换器203，室外热交换器204，室外机风扇205，室内机风扇207，制热节流阀209，制冷节流阀210，以及热交分级组件211。

在本实施例中，该压缩机201是定频压缩机，其具有吸气口2011和排气口2012；四通阀202与压缩机的吸气口2011和排气口2012连接；室内热交换器203和室外热交换器204经由四通阀202与压缩机的吸气口2011和排气口2012连接；室外机风扇205的室外风机电机206是定频电机；室内机风扇207的室内风机电机208是定频电机；制热节流阀209和制冷节流阀210设置于室内热交换器203和室外热交换器204之间；室内热交换器203与四通阀202之间具有主冷媒管231，以及与主冷媒管231并联的旁通管232；热交分级组件211设置于旁通管232上，用于使冷媒流过室内热交换器204的全部热交换区域或部分热交换区域。

根据本实施例的定频新风系统，冷媒可以流过室内热交换器的全部热交换区域或部分热交换区域，由此，即使新风的温度较低，也可以使压缩机的排气维持在安全范围，从而使定频新风系统具有较宽的制热运行范围。

在本实施例中，在该定频新风系统200进行制冷运转时，热交分级组件211可以使冷媒流过室内热交换器的全部热交换区域；在定频新风系统200进行制热运转时，热交分级组件211可以使冷媒流过室内热交换器的部分热交换区域。由此，在制冷运转时，室内热交换器的制冷能力不受影响；在制热运转时，在冷媒只流过室内换热器的部分热交换区域的情况下，室内热交换器的换热面积减小，冷凝效果变差，即使新风的温度较低，也可使该定频新风系统处于安全运行范围内，从而使该定频新风系统具有较宽的制热运行范围。

在本实施例中，如图2所示，该室内热交换器203可以包括2个并联的热交换区域2031和2032，其中，热交换区域2031与主冷媒管231串联，热交换区域2032与旁通管232串联，热交分级组件211位于旁通管232上，与热交换区域2032串联，由此，热交分级组件211能够使冷媒流过热交换区域2032，或者使冷媒不流过热交换区域2032，而热交换区域2031中可以始终有冷媒流过。当然，本实施例并不限于此，该室内热交换器也可以包括N个并联的热交换区域，其中，m个热交换区域与各自对应的主冷媒管串联，其余的(N-m)个热交换区域与各自对应的旁通管串联，其中N为大于等于2的自然数，m为小于N的自然数；并且，在每个旁通管上设置热交分级组件，以使冷媒流过或不流过相应的热交换区域，由此，能够更精细地调整冷媒所流过的热交换区域的面积。

在本实施例中，如图2所示，该热交分级组件211可以包括并联的单向阀2111和电磁阀2112，由此，在制冷运转时，冷媒可以经由单向阀2111，从热交换区域2032流过，在制热运转时，冷媒受到单向阀2111的阻挡，不能流过热交换区域2032；此外，在制热时，如果需要冷媒流过热交换区域2032，可以使电磁阀2112导通，从而使冷媒经由电磁阀2112流过改热交换区域2032。

当然，本实施例并不限于此，该热交分级组件211可以仅包括单向阀2111，由此，在制热运转的全程，冷媒都受到单向阀2111的阻挡，不能流过热交换区域2032；或者，该热交分级组件211也可以仅包括单向阀电磁阀2112，由此，在制热运转时，电磁阀2112可以处在关闭状态，从而阻止冷媒流过热交换区域2032，在制冷运转时，电磁阀2112可以处在打开状态，从而允许冷媒流过热交换区域2032。此外，在本实施例中，热交分级组件211可以不限于单向阀、电磁阀或其组合，也可以是其它的结构。

下面，对本实施例的定频新风系统的冷媒流动方向进行说明。

在本实施例中，如图2所示，实心箭头为该定频新风系统在制热运转时的冷媒流动方向，空心箭头为该定频新风系统在制冷运转时的冷媒流动方向。

在制冷运转时，压缩机201的排气口2012排出的高温高压气态冷媒经四通阀202进入室外热交换器204，冷凝后变成液态冷媒，该液态冷媒经制冷节流阀210节流后进入室内热交换器203中蒸发以制冷，热交换区2031中的气态冷媒经管道直接流入四通阀202并进入压缩机201的吸气口2011，热交换区2032中的冷媒经热交分级组件211后，经管道流入四通阀并进入压缩机吸气口。

在制热运转时，压缩机201的排气口2012排出高温高压气态冷媒并经四通阀202流出，该气态冷媒受到热交分级组件211的阻挡，不进入室内热交换器203的热交换区2032，而是进入热交换区2031中冷凝以制热，并变成液态冷媒，该液态冷媒经过制热节流阀209节流后进入室外热交换器204以蒸发成气态的冷媒，并经四通阀202进入压缩机的吸气口2011。

在本实施例中，该定频新风系统200还可以包括第一控制器212，其能够根据压缩机的排气压力或排气温度，控制热交分级组件211的导通状态，以使冷媒流过室内热交换器的全部热交换区域或部分热交换区域。

例如，该定频新风系统在制热运转时，当压缩机的排气压力的检测值高于第一压力阈值P1，例如P1＝34bar，或者压缩机的排气温度的检测值高于第一温度阈值T1时，该第一控制器212可以使热交分级组件211导通，例如可以使电磁阀2112打开，使得冷媒流过室内热交换器203的热交换区2031和热交换区2032，此时室内热交换器的换热面积大，冷凝效果好，可使该定频新风系统在高温工况下稳定制热；

当压缩机的排气压力的检测值低于第二压力阈值P2，例如P2＝24bar，该第一控制器212可以使热交分级组件211关闭，例如可以使电磁阀2112关闭，由此，冷媒只流过室内热交换器203的热交换区2031，此时室内热交换器的换热面积小，冷凝效果变差，因此，即使进风侧的新风温度低，仍可使机组处于安全运行范围内。

在本实施例中，上述的第一压力阈值P1和第二压力阈值P2可以由该定频新风系统的匹配度决定，例如，在热交换区2031的换热面积大于热交换区2032的情况下，当热交分级组件211导通时，压缩机的排气压力的检测值＞P2，并且，当热交分级组件211关闭时，压缩机的排气压力的检测值＜P1，由此，可以避免电磁阀频繁开关使系统不稳定。在实际应用中，定频新风系统的系统参数发生变化，会使P1和P2值也发生变化，因此，需就要经过大量实验来确定该P1和P2，以使两个值满足系统的安全性需求。

在本实施例中，上述的第一温度阈值T1可以根据压缩机的排气温度保护值来确定，例如，该第一温度阈值T1可以比压缩机的排气温度保护值低15℃以上，当该压缩机的排气温度保护值是125℃时，该第一温度阈值T1例如可以是100℃-110℃。

在本实施例中，如图2所示，该定频新风系统200还可以包括电加热器213，该电加热器可以置于室内热交换器203的进风侧。该电加热器213在开启时可以使进风侧的新风温度升高，由此，确保经过室内热交换器203的风量温度高于该定频新风系统安全运行的温度值以上，以使系统能安全运行。

在本实施例中，该电加热器213可以包括至少2个电加热分组，每个电加热分组可以被单独开闭，并且，电加热分组的数量可以根据系统设计确定，电加热分组越多，节能性越强。

在本实施例中，如图2所示，该定频新风系统200还可以包括第二控制器214，该第二控制器214可以根据室内热交换器的进风侧温度，控制电加热器213的开闭。

例如，当进风侧温度低于第二温度阈值T2时，例如T2＝-2℃，该第二控制器214可以控制电加热器213开启一个电加热分组，当进风侧温度低于第三温度阈值T3时，例如T3＝-5℃，该第二控制器214可以控制电加热器213开启另一个电加热分组。进风侧的新风通过电加热后温度得以升高，确保经过室内热交换器的风量温度高于该定频新风系统的温度值以上，以使该定频新风系统能安全运行。

在本实施例中，第二控制器214根据进风侧温度与第二温度阈值T2和第三温度阈值T3的关系来控制电加热器213，但本实施例并不限于此，可以设置更多的电加热开启温度阈值来控制该电加热器。

在本实施例中，上述T2、T3等电加热开启温度阈值可以由单个电加热分组的加热量、以及系统出风温度两个因素共同确认，其中，系统出风温度需满足暖通设计规范要求，例如，系统出风温度≥18℃。在本实施例中，通过系统实验测试可以预知要达到系统出风温度≥18℃这一目标，该室内热交换器的进风侧温度最低应当为多少摄氏度，使用该温度值作为开启第一个电加热分组的电加热开启温度阈值，第二个电加热分组的电加热开启温度阈值的确定方法可以参考第一个电加热分组的电加热开启温度阈值的确定方法。

在本实施例中，通过设置电加热器213和第二控制器214，在低温时仍能使用空调进行制热，由此使该新风系统的制热运行范围进一步加宽，而且比只用电加热进行制热更加节能。

在本实施例中，该定频新风系统200还可以包括第三控制器(图未示出)，该第三控制器可以控制该定频新风系统进行除霜运转。

在本实施例中，在该第三控制器的控制下，该室内风机电机可以停止，该室外风机电机、压缩机和该四通阀处于制热运转状态，并且该热交分级组件处于导通状态，以使冷媒流过室内热交换器的全部热交换区域2031和2032，此时，室内热交换器与新风的换热效率被降得很低，压缩机产生的高温高压气态冷媒进入室内热交换器，使室内热交换器中的液态冷媒气化，并使大部分冷媒流动到室外热交换器中，而留在室内热交换器中的为高温高压气态冷媒；由此，室外热交换器中参与热交换的冷媒量增加，并且，留在室内热交换器中的高温高压气态冷媒也能使机组在转除霜时，提高机组低压，保证机组正常启动。

在本实施例中，在该第三控制器的控制下，当该压缩机的排气温度T、排气压力P或室内风机电机的停止时间t满足预定条件时，该室外风机电机和压缩机停止，直到压缩机的排气压力和吸气压力平衡时，即高低压平衡，四通阀切换到制冷运转状态，该压缩机开启，此时，压缩机排出的高温高压的气态冷媒流向室外热交换器，从而融化室外热交换器上的结霜。

在本实施例中，上述的T、P、t可以与该定频新风系统的系统参数相关，系统参数变化，上述T、P、t的取值也不同，例如，T的取值范围可以为90～105℃，P的取值范围可以为30～36bar，t的取值范围可以为1～3min。在本实施例中，是否达到高低压平衡可以根据压缩机停机时间来判断，例如，压缩机停机时间为40s～60s时，可以认为达到了上述高低压平衡。

在本实施例中，根据该第三控制器的控制，该定频新风系统在进行除霜运转时，并不是将室内风机电机、室外风机电机以及压缩机都同时停止，而是先停室内风机电机，并使室外风机电机、压缩机和四通阀保持原制热状态，并开启热交分级组件，等排气温度或排气压力或室内风机电机停止时间达到一定条件后，再停室外风机电机以及压缩机。由此，使室外热交换器中参与热交换的冷媒量增加，从而缩短了除霜的时间。实验表明，本实施例的定频新风系统的除霜时间与现有的空调系统的除霜时间相比，节省了6-8分钟，极大地提高了该新风系统的制热效率。

此外，在本实施例中，如图2所示，该定频新风系统还可以包括气液分离器215、干燥过滤器216、过滤器217、高压开关218、低压开关219、排气温度传感器220、以及其他的温度传感器(图未示出)和压力传感器(图未示出)等，关于这些元件的说明，可以参考现有技术，本实施例不再赘述。

根据本实施例，通过设置热交分级组件，使定频新风系统具有较宽的制热运行范围；通过设置电加热器，使定频新风系统的制热运行范围进一步加宽；通过该第三控制器的控制，缩短了该定频新风系统的除霜时间。

实施例2

本申请实施例2提供一种除霜控制方法，用于控制实施例1所述的定频新风系统的进行除霜处理。

图3是本实施例的除霜控制方法的一个流程示意图，如图3所示，该除霜控制方法包括：

S301、判断是否满足除霜处理的条件，例如，可以根据室外热交换器的温度等条件，来判断是否满足除霜处理的条件；在判断为满足除霜处理的条件时，流程进行到S202，否则，进行到S310，进行制热运转；

S302、使室内风机电机停止，使室外风机电机、压缩机和四通阀处于制热运转状态，控制热交分级组件的导通状态，以使冷媒流过室内热交换器的全部热交换区域；

S303、判断压缩机的排气温度T、排气压力P或室内风机电机的停止时间t是否满足预定条件，当判断为“是”，流程进行到S304，当判断为否，返回S302；

S304、使室外风机电机和压缩机停止；

S305、判断压缩机的排气压力和吸气压力是否平衡，即是否达到高低压平衡，判断为“是”，流程进行到S306，判断为“否”，返回S304；

S306、使四通阀切换到制冷运转状态，即四通阀断电；

S307、使压缩机启动；

S308、判断是否满足退出除霜处理的条件，例如，可以根据室外热交换器的温度等条件，来判断是否满足退出除霜处理的条件；判断为“是”，退出除霜处理，判断为“否”，返回S307。

在本实施例中，关于上述各步骤S302-S307的说明，可以参考实施例1对第三控制器的说明，本实施例不再赘述。

根据本实施例的除霜控制方法，在除霜处理中，能够使室外热交换器中参与热交换的冷媒量增加，从而缩短除霜处理的时间；此外，留在室内热交换器中的高温高压气态冷媒也能使机组在转除霜时，提高机组低压，保证机组正常启动，提高了使用定频新风系统的舒适性。

以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的精神和原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。

Claims (8)

1.一种定频新风系统，包括：

压缩机，其具有吸气口和排气口，所述压缩机为定频压缩机；

四通阀，其与所述压缩机的所述吸气口和所述排气口连接；

室内热交换器和室外热交换器，所述室内热交换器和室外热交换器经由所述四通阀与所述压缩机的所述吸气口和所述排气口连接；

室外机风扇，其具有室外风机电机；

室内机风扇，其具有室内风机电机；

设置于所述室内热交换器和所述室外热交换器之间的制热节流阀和制冷节流阀；

其中，所述室外风机电机和所述室内风机电机均为定频电机；

其特征在于，所述室内热交换器与所述四通阀之间具有主冷媒管，以及与所述主冷媒管并联的旁通管，并且，

所述定频新风系统还包括：

热交分级组件，其设置于所述旁通管上，用于使冷媒流过所述室内热交换器的全部热交换区域或部分热交换区域。

2.如权利要求1所述的定频新风系统，其特征在于，

在所述定频新风系统进行制冷运转时，所述热交分级组件使冷媒流过所述室内热交换器的全部热交换区域；

在所述定频新风系统进行制热运转时，所述热交分级组件使冷媒流过所述室内热交换器的部分热交换区域。

3.如权利要求2所述的定频新风系统，其特征在于，

所述热交分级组件包括单向阀、电磁阀、或并联的单向阀和电磁阀。

4.如权利要求1所述的定频新风系统，其特征在于，

所述定频新风系统还包括第一控制器，其根据所述压缩机的排气压力或排气温度，控制所述热交分级组件，以使冷媒流过所述室内热交换器的全部热交换区域或部分热交换区域。

5.如权利要求1所述的定频新风系统，其特征在于，

所述定频新风系统还包括电加热器，所述电加热器置于所述室内热交换器的进风侧。

6.如权利要求5所述的定频新风系统，其特征在于，

所述定频新风系统还包括第二控制器，其根据所述室内热交换器的进风侧温度，控制所述电加热器的开闭。

7.如权利要求1所述的定频新风系统，其特征在于，

所述定频新风系统还包括第三控制器，其控制所述定频新风系统进行如下的除霜运转：

所述室内风机电机停止，所述室外风机电机、所述压缩机和所述四通阀处于制热运转状态，所述热交分级组件使冷媒流过所述室内热交换器的全部热交换区域；

当所述压缩机的排气温度、排气压力或所述室内风机电机的停止时间满足预定条件时，所述室外风机电机和所述压缩机停止；以及

当所述压缩机的排气压力和吸气压力平衡时，所述四通阀切换到制冷运转状态，所述压缩机开启。

8.一种除霜控制方法，用于控制如权利要求1-7中任一项所述的定频新风系统进行除霜处理，其特征在于，所述除霜控制方法包括：

使室内风机电机停止，使室外风机电机、压缩机和四通阀处于制热运转状态，控制热交分级组件的导通状态，以使冷媒流过室内热交换器的全部热交换区域；

当压缩机的排气温度、排气压力或室内风机电机的停止时间满足预定条件时，使室外风机电机和压缩机停止；以及

当压缩机的排气压力和吸气压力平衡时，使四通阀切换到制冷运转状态，并使压缩机启动。