CN105485988A - 空调系统及其除霜控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种空调系统及其除霜控制方法，其中，空调系统包括依次连通以形成冷媒回路的压缩机、四通阀、室内换热器、节流部件和室外换热器，室内换热器的冷媒管上设有旁通接口，室外换热器的冷媒管内设有除霜冷媒管，除霜冷媒管的一端经连接管与旁通接口连通，连接管上设有截止阀，除霜冷媒管的另一端与室外换热器所连接的四通阀的接口连通，除霜冷媒管内形成第一冷媒流路，除霜冷媒管与室外换热器的冷媒管之间形成第二冷媒流路，第一冷媒流路与第二冷媒流路相互独立。本发明技术方案避免了空调系统在除霜时室内温度大幅下降；并且相较于使用双室外换热器的方式而言，成本大幅降低，同时也没增大室外换热器的体积。

Description

空调系统及其除霜控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，特别涉及一种空调系统及其除霜控制方法。

背景技术

家用空调在冬季制热运行时，室外换热器变成蒸发器，导致室外湿空气中的水在室外换热器表面凝结成霜(室外换热器的冷媒管的温度低于0度)，室外换热器结霜后会导致换热器的换热效率低，从而影响室内制热效果，因此系统需要进行除霜处理。

目前，市场上的空调的除霜方式通常是采用四通阀换向的方式，由制热运行切换到制冷运行模式，采用压缩机做功和向室内吸收的热量来进行除霜，此种除霜的效果直接使出风温度会降10多度，从而导致室内温度下降幅度过大，造成室内寒冷，严重影响了室内用户的舒适性；并且此种方式在四通阀切换过程中，由于压力变化大，会产生化霜时的噪音。另外还有一种采用较多的除霜方案是：在室外设置双换热器的方案，空调运行时采用第一室外换热器，当第一室外换热器结霜时，通过节流旁通的方案从第二室外换热器只吸收热量进行化霜，从而不需要吸收温内的热量进行化霜，避免了室内温度大幅下降，保证用户的舒适性，但此种方案需要在室外侧设置双换热器，成本大幅提高。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种空调系统，旨在避免除霜时室内温度下降过大且降低成本。

为实现上述目的，本发明提出的空调系统，包括依次连通以形成冷媒回路的压缩机、四通阀、室内换热器、节流部件和室外换热器，所述室内换热器的冷媒管上设有旁通接口，所述室外换热器的冷媒管内设有除霜冷媒管，所述除霜冷媒管的一端经连接管与所述旁通接口连通，所述连接管上设有截止阀，所述除霜冷媒管的另一端与所述室外换热器所连接的所述四通阀的接口连通，所述除霜冷媒管内形成第一冷媒流路，所述除霜冷媒管与所述室外换热器的冷媒管之间形成第二冷媒流路，所述第一冷媒流路与第二冷媒流路相互独立。

优选地，所述旁通接口设于所述室内换热器的冷媒管连接所述四通阀的一端。

优选地，所述除霜冷媒管由所述室外换热器的冷媒管连接所述节流部件的一端向所述室外换热器的冷媒管的另一端延伸设置。

优选地，所述除霜冷媒管靠近所述节流部件的一端经所述连接管与所述旁通接口连通。

优选地，所述除霜冷媒管呈螺旋状设置。

优选地，所述空调系统还包括控制器，所述室外换热器的冷媒管连接所述节流部件的一端上设有第一温度传感器，所述第一温度传感器和所述截止阀均与所述控制器电连接。

优选地，所述空调系统还包括对应所述室内换热器设置的辅助加热装置。

优选地，所述室内换热器的冷媒管管壁上设有第二温度传感器，所述第二温度传感器靠近所述室内换热器的冷媒管的中部设置，所述第二温度传感器和所述辅助加热装置均与所述控制器连接。

本发明还提出一种基于上述空调系统的除霜控制方法，包括步骤：

在所述空调系统运行制热模式时，所述控制器将所述第一温度传感器反馈的温度与第一预设温度比较；

在所述第一温度传感器反馈的温度小于所述第一预设温度时，控制所述截止阀打开；

在所述第一温度传感器反馈的温度大于或等于所述第一预设温度时，控制所述截止阀关闭。

优选地，在所述控制所述截止阀打开的步骤之后，所述除霜控制方法还包括步骤：

所述控制器将所述第二温度传感器反馈的温度与当前状态对应的第二预设温度比较；

在所述第二温度传感器反馈的温度小于所述第二预设温度时，控制所述辅助加热装置开启；

在所述第二温度传感器反馈的温度大于等于所述第二预设温度时，控制所述辅助加热装置关闭。

本发明技术方案通过采用在室外换热器的冷媒管内设置除霜冷媒管，并在室内换热器的冷媒管上设置旁路接口连通除霜冷媒管，使得空调系统在制热模式的同时可通过从旁路接口分流小部分高温冷媒至除霜冷媒管中，以与室外换热器的冷媒管进行换热除霜，从而避免了空调系统在除霜时，造成室内温度下降过大幅度而造成室内不舒适的情形；并且相较于使用双室外换热器的方式而言，成本大幅降低，同时也没增大室外换热器的体积。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明空调系统较佳实施例的结构示意图；

图2为本发明空调系统较佳实施例的室外换热器的部分冷媒管的结构示意图；

图3为本发明空调系统较佳实施例的部分模块连接示意图；

图4为本发明空调系统的除霜控制方法一实施例的流程图；

图5为本发明空调系统的除霜控制方法另一实施例的流程图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种空调系统。

参照图1至图3，图1为本发明空调系统较佳实施例的结构示意图；图2为本发明空调系统较佳实施例的室外换热器50的部分冷媒管的结构示意图；图3为本发明空调系统较佳实施例的部分模块连接示意图。

参照图1和图2，在本实施例中，该空调系统包括依次连通以形成冷媒回路的压缩机10、四通阀20、室内换热器30、节流部件40和室外换热器50，即压缩机10的排气口连接四通阀20的第一接口，四通阀20的第二接口依次经室内换热器30、节流部件40、室外换热器50连接四通阀20的第三接口，四通阀20的第四接口连接压缩机10的回气口；室内换热器30的冷媒管上设有旁通接口P，室外换热器50的冷媒管51内设有除霜冷媒管52，除霜冷媒管52的一端经连接管S1与旁通接口P连通，且连接管S1上设有截止阀60，除霜冷媒管52的另一端与室外换热器50所连接的四通阀20的接口(即第三接口)连通，也就是除霜冷媒管52的另一端连通四通阀20的第三接口除霜冷媒管52内形成第一冷媒流路，除霜冷媒管52与室外换热器50的冷媒管51之间形成第二冷媒流路，第一冷媒流路与第二冷媒流路相互独立，即除霜冷媒管52内、外的冷媒相互独立，除霜冷媒管52内的冷媒不会与室外换热器50的冷媒管51内的冷媒混合(例如，可以通过除霜冷媒管52的两端均密封贯穿室外换热器50的冷媒管51管壁实现，当然也可以采用其它方式)。该除霜冷媒管52可以是在室外换热器50的整个冷媒管中分布，也可以是分布在室外换热器50的冷媒管51的一部分中；当然，室外换热器50的冷媒管51与其内的除霜冷媒管52之间是具有间隙的，即除霜冷媒管52的管径较小，不会造成空调系统的冷媒回路无法循环。本实施例的截止阀60可以为电控阀、手动阀等等。

本实施例的空调系统在寒冷的冬天正常运行制热时，截止阀60处于关闭状态，除霜冷媒管52无流动循环的冷媒；当室外换热器50的冷媒管51结霜时，使截止阀60打开，则室内换热器30中的小部分高温冷媒从旁通接口P流出经连接管S1流入到除霜冷媒管52中，除霜冷媒管52中的冷媒再经四通阀20回到压缩机10中，形成除霜冷媒回路。由于除霜冷媒管52内的高温冷媒会通过其管壁与其管壁外的低温冷媒(即第一冷媒流路冷媒与第二冷媒流路中的冷媒换热)进行换热，而减少室外换热器50向外部环境吸收热量，使得室外换热器50的冷媒管51的周围的空气温度提升，逐渐除去室外换热器50冷媒管上的霜；并且在除霜过程中，空调系统依然保持在制热状态，避免了室内温度大幅度降低，保证室内的舒适性；在除霜完成后，控制点截止阀60关闭，继续使空调系统高效运行制热。

本实施例技术方案通过采用在室外换热器50的冷媒管51内设置除霜冷媒管52，并在室内换热器30的冷媒管上设置旁路接口连通除霜冷媒管52，使得空调系统在制热模式的同时可通过从旁路接口分流小部分高温冷媒至除霜冷媒管52中，以与室外换热器50的冷媒管51进行换热除霜，从而避免了空调系统在除霜时，造成室内温度下降过大幅度而造成室内不舒适的情形；并且相较于使用双室外换热器50的方式而言，成本大幅降低，同时也没增大室外换热器50的体积。

进一步地，参照图1，本实施例采用旁通接口P设于室内换热器30的冷媒管连接四通阀20的一端(记为第一端A)。在空调系统制热时，压缩机10的排气口排出的高温气态冷媒经过四通阀20后，先经过室内换热器30，室内换热器30中的冷媒进行放热逐渐降温及液化，也就是说室内换热器30的冷媒管的第一端A的位置处的冷媒温度是最高的，故本实施将旁通接口P设于室内换热器30的冷媒管的第一端A，使除霜冷媒管52中流进的冷媒温度较高，与室外换热器50的冷媒管51中的换热更快，除霜速度更快，从而更快的进行除霜。

进一步地，参照图1和图2，本实施例的除霜冷媒管52由室外换热器50的冷媒管51连接节流部件40的一端(记为第二端B)向室外换热器50的冷媒管51的另一端(记为第三端C)延伸设置。空调系统在制热时，经过节流部件40节流后的低温冷媒流入室外换热器50的冷媒管51中，室外换热器50的冷媒管51中的冷媒向外吸热逐渐升温气化，因此，室外换热器50的冷媒管51连接节流部件40的一端的温度最低，最先结霜，且结霜时该位置结霜最严重。故本实施例采用除霜冷媒管52由室外换热器50的冷媒管51的第二端B向其第三端C延伸设置，即保证室外换热器50的冷媒管51的第二端B处会被除霜冷媒管52进行换热除霜，实现彻底的除霜。当然，除霜冷媒管52并不局限于沿着室外换热器50的冷媒管51延伸设置，除霜冷媒管52也可以是在室外换热器50的冷媒管51段中折回往返设置，等等。

进一步地，本实施例采用除霜冷媒管52靠近节流部件40的一端经连接管S1与旁通接口P连通。除霜冷媒管52连接旁通接口P的一端的位置，冷媒温度最高，并且室外换热器50连接节流部件40的一端(即第二端B)的位置结霜最为严重，因此，本实施例通过采用除霜冷媒管52靠近节流部件40的一端经连接管S1与旁通接口P连通，从而实现室外换热器50的冷媒管51的第二端B的除霜更快，使室外换热器50的冷媒管51的各位置除霜速度更加均衡、快速。

本实施例图中以除霜冷媒管52为沿室外换热器50的冷媒管51延伸设置的直管为例；当然，本实施例除霜冷媒管52可采用呈螺旋状设置，这样可增加除霜冷媒管52的有效除霜长度，加长除霜冷媒管52中流经的冷媒的换热时间，加块室外换热器50的除霜速度。本实施例的除霜冷媒管52也可以呈波浪管设置，等等。

进一步地，结合图1并参照图3，本实施例的空调系统还包括控制器70，室外换热器50的冷媒管51连接节流部件40的一端(即第二端B)上设有第一温度传感器81，第一温度传感器81和截止阀60均与控制器70电连接。因为室外换热器50的冷媒管51的第二端B最先结霜，因此，第一温度传感器81设置在该位置，用于检测该位置的冷媒管管壁温度，可以最及时检测到室外换热器50的结霜情况；控制器70可根据第一温度传感器81反馈的检测温度，对控制阀实行自动控制，当第一温度传感器81反馈的温度低于预设的温度(例如0℃，因为结霜后，冷媒管管壁的温度则低于0℃)时，判定为室外换热器50以结霜，此时，控制器70控制截止阀60打开，室内换热器30从旁通接口P分流一部分冷媒到除霜冷媒管52，对室外换热器50进行除霜；当室外换热器50上的霜除完时，第一温度传感器81位置的管壁温度会大于或等于预设的温度，此时控制器70则根据第一温度传感器81反馈的当前温度控制截止阀60关闭，使空调系统继续正常的制热运行。

进一步地，参照图1和图3，本实施例的空调系统还包括对应室内换热器30设置的辅助加热装置90，辅助加热装置90可为电辅热或其它加热设备等。空调系统在除霜过程中，室内的温度会有所下降，此时可通过开启辅助加热装置90进行室内热量补充，保证室内的舒适度；另外，在空调系统刚刚启动制热时，室内的温度较低，此时可通过开启辅助加热装置90，使室内快速升温，达到舒适的温度。

进一步地，参照图3，本实施例的室内换热器30的冷媒管管壁上设有第二温度传感器82，第二温度传感器82靠近室内换热器30的冷媒管的中部设置，用于检测其设置位置的冷媒管管壁温度，第二温度传感器82和辅助加热装置90均与控制器70连接。本实施例通过将辅助加热装置90和第二温度传感器82均与控制器70连接，使控制器70可根据第二温度传感器82反馈的温度控制辅助加热装置90的工作状态；由于在除霜过程中，由于室内换热器30旁通了部分冷媒进行除霜，导致室内换热器30的换热量降低，体现在室内换热器30的冷媒管的中部位置的冷媒温度逐渐降低，当除霜过程持续过久时，室内换热器30的冷媒管中的冷媒温度降低到与正常制热相差达到预设值时，通过控制器70控制辅助加热装置90开启，对室内进行补充热量，以保证室内的舒适性，避免室内温度下降过大；当室内换热器30的冷媒管中的冷媒温度降低到与正常制热相差小于预设值时，可通过控制器70控制辅助加热装置90关闭，减小能耗。

本发明还提出一种基于上述空调系统的除霜控制方法，该空调系统的具体结构可参照上述所有实施例和图1至图3，在此不作赘述。

参照图4，图4为本发明空调系统的除霜控制方法一实施例的流程图。在本实施例中，该除霜控制方法包括：

步骤S10，在空调系统运行制热模式时，控制器70将第一温度传感器81反馈的温度与第一预设温度比较；

空调系统运行制热时，第一温度传感器81启动工作，第一温度传感器81检测室外换热器50的冷媒管51的第二端B的管壁温度，并实时或定时的反馈给控制器70，控制器70接收到第一温度传感器81反馈的温度，将该温度与第一预设温度(例如0℃，因为结霜后，结霜处的冷媒管管壁的温度则低于0℃)比较。

步骤S20，在第一温度传感器81反馈的温度小于第一预设温度时，控制截止阀60打开；

当第一温度传感器81反馈的温度小于第一预设温度时，说明室外换热器50的冷媒管51的第二端B位置已经结霜，此时控制器70控制截止阀60打开，使室内换热器30从旁通接口P分流一部分高温冷媒进入除霜冷媒管52以与室外换热器50的冷媒进行换热，从而对室外换热器50的冷媒管51进行除霜。

步骤S30，在第一温度传感器81反馈的温度大于或等于第一预设温度时，控制截止阀60关闭。

当第一温度传感器81反馈的温度大于或等于第一预设温度时，说明室外换热器50的冷媒管51的第二端B位置没有结霜或者第二端B位置的霜已经除完，第二端B的位置是最先结霜的，第二端B都没有了霜，说明室外换热器50的冷媒管51的其它位置就也没有霜，故此时使截止阀60关闭。

本实施例的除霜控制方法，基于上述的空调系统，该空调系统采用在室外换热器50的冷媒管51内设置除霜冷媒管52，并在室内换热器30的冷媒管上设置旁路接口连通除霜冷媒管52，使得空调系统在制热模式的同时可通过从旁路接口分流小部分高温冷媒至除霜冷媒管52中，以与室外换热器50的冷媒管51进行换热除霜，从而避免了空调系统在除霜时，造成室内温度下降过大幅度而造成室内不舒适的情形；并且相较于使用双室外换热器50的方式而言，成本大幅降低，同时也没增大室外换热器50的体积。

参照图5，图5为本发明空调系统的除霜控制方法另一实施例的流程图。在本实施例中，在步骤S20之后，该除霜控制方法还包括：

步骤S40，控制器70将第二温度传感器82反馈的温度与当前状态对应的第二预设温度比较；

空调系统在不同的室外环境工况下正常运行制热时，室内换热器30的冷媒管中部位置的温度会对应有一个不同的温度稳定值(记为标准温度)，即就是在不同室外工况是对应为不同；当前状态对应的第二预设温度，即为与当前室外工况对应的标准温度相差一定值(例如5℃)的温度值。

步骤S50，在第二温度传感器82反馈的温度小于第二预设温度时，控制辅助加热装置90开启；

空调系统在除霜模式时，由于室内换热器30旁通了部分冷媒进行除霜，导致室内换热器30的换热量降低，体现在室内换热器30的冷媒管的中部位置的冷媒温度逐渐降低，当除霜过程持续过久时，室内换热器30的冷媒管中的冷媒温度降低到与正常制热相差达到预设值时，即第二温度传感器82的温度小于当前状态对应的第二预设温度，此时通过控制器70控制辅助加热装置90开启，对室内进行补充热量，以保证室内的舒适性，避免室内温度下降过大。

步骤S60，在第二温度传感器82反馈的温度大于等于第二预设温度时，控制辅助加热装置90关闭。

当第二温度传感器82反馈的温度大于等于第二预设温度时，室内换热器30的冷媒管中的冷媒温度还未降低到与正常制热相差达到预设值时，即当室内换热器30的冷媒管中的冷媒温度降低到与正常制热相差小于预设值时，通过控制器70控制辅助加热装置90关闭，减小能耗。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种空调系统，包括依次连通以形成冷媒回路的压缩机、四通阀、室内换热器、节流部件和室外换热器，其特征在于，所述室内换热器的冷媒管上设有旁通接口，所述室外换热器的冷媒管内设有除霜冷媒管，所述除霜冷媒管的一端经连接管与所述旁通接口连通，所述连接管上设有截止阀，所述除霜冷媒管的另一端与所述室外换热器所连接的所述四通阀的接口连通，所述除霜冷媒管内形成第一冷媒流路，所述除霜冷媒管与所述室外换热器的冷媒管之间形成第二冷媒流路，所述第一冷媒流路与第二冷媒流路相互独立。

2.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述旁通接口设于所述室内换热器的冷媒管连接所述四通阀的一端。

3.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述除霜冷媒管由所述室外换热器的冷媒管连接所述节流部件的一端向所述室外换热器的冷媒管的另一端延伸设置。

4.如权利要求3所述的空调系统，其特征在于，所述除霜冷媒管靠近所述节流部件的一端经所述连接管与所述旁通接口连通。

5.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述除霜冷媒管呈螺旋状设置。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的空调系统，其特征在于，还包括控制器，所述室外换热器的冷媒管连接所述节流部件的一端上设有第一温度传感器，所述第一温度传感器和所述截止阀均与所述控制器电连接。

7.如权利要求6所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括对应所述室内换热器设置的辅助加热装置。

8.如权利要求7所述的空调系统，其特征在于，所述室内换热器的冷媒管管壁上设有第二温度传感器，所述第二温度传感器靠近所述室内换热器的冷媒管的中部设置，所述第二温度传感器和所述辅助加热装置均与所述控制器连接。

9.一种基于权利要求6至8中任意一项所述的空调系统的除霜控制方法，其特征在于，包括步骤：

在所述空调系统运行制热模式时，所述控制器将所述第一温度传感器反馈的温度与第一预设温度比较；

在所述第一温度传感器反馈的温度小于所述第一预设温度时，控制所述截止阀打开；

在所述第一温度传感器反馈的温度大于或等于所述第一预设温度时，控制所述截止阀关闭。

10.如权利要求9所述的除霜控制方法，其特征在于，在所述控制所述截止阀打开的步骤之后，还包括步骤：

所述控制器将所述第二温度传感器反馈的温度与当前状态对应的第二预设温度比较；

在所述第二温度传感器反馈的温度小于所述第二预设温度时，控制所述辅助加热装置开启；

在所述第二温度传感器反馈的温度大于等于所述第二预设温度时，控制所述辅助加热装置关闭。