CN106440458A - 一种空气调节系统、空调器及空气调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空气调节技术领域，提供一种空气调节系统、空调器及空气调节方法。空气调节系统中，压缩机的外壳设置有蓄热装置及电加热器；压缩机出气口连接第一三通阀入口，第一三通阀第一出口通过第一管路连接四通阀第一接口，第一管路经过蓄热装置，第一三通阀第二出口通过第二管路连接四通阀第一接口；四通阀第二接口和第三接口分别连接室内换热器和室外换热器；四通阀第四接口连接压缩机回气口。该空气调节系统中，蓄热装置对压缩机壳体产生的废热进行储存，并结合电加热器，以保证蓄热装置中的温度达到设定要求。制热模式下，流出的制冷剂先经过蓄热装置提升温度，保证化霜过程的稳定性，加快室外机的化霜速率，提高低温制热下的房间热舒适性。

Description

一种空气调节系统、空调器及空气调节方法

技术领域

本发明涉及空气调节技术领域，尤其涉及一种空气调节系统、空调器及空气调节方法。

背景技术

空气调节系统在低温环境中运行热泵模式时会存在结霜问题，除霜问题一直是空调行业专业人员的研究重点。霜层的形成和影响因素比较复杂，主要影响因素有冷却面、室外气候条件及时间。空气调节系统在冬季室外温度很低的环境中使用时，其工质的蒸发温度很低，空气中的水分在蒸发器表面极易凝结成霜，尤其在空气湿度大的地区结霜现象更容易出现，而结霜则会加大室外机风阻，导致室外换热器传热系数下降。随着蒸发温度的降低，在一定的冷凝温度下，热泵的制热性能系数也相应降低，从而导致热能的利用率下降。

因此，尽量减少结霜、加快除霜速度可以有效提高制热效果，降低运行成本，提高热泵型空气调节系统的低温制热效率。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是：提供一种空气调节系统、空调器及空气调节方法，解决现有技术中存在的除霜过程中制热效率低，用户体验差的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种空气调节系统，包括：压缩机、室内换热器、室外换热器和用于调节制冷剂流动方向的四通阀，所述压缩机的外壳设置有蓄热装置，用于吸收并存储所述压缩机外壳的废热，所述蓄热装置设有用于补充加热的电加热器；所述压缩机的出气口连接第一三通阀的入口，所述第一三通阀的第一出口通过第一管路连接所述四通阀第一接口，且所述第一管路经过所述蓄热装置，所述第一三通阀的第二出口通过第二管路连接四通阀第一接口；所述四通阀的第二接口和第三接口分别连接所述室内换热器和所述室外换热器；所述四通阀的第四接口连接所述压缩机的回气口。

优选地，所述室外换热器通过第五管路连接室内换热器，且所述第五管路上连接有膨胀阀；所述第五管路上，位于所述膨胀阀两端的管段之间，接入有旁通支路，且所述旁通支路上连接有开关阀。

优选地，所述四通阀的第四接口连接第二三通阀的入口，所述第二三通阀的第一出口通过第三管路连接所述压缩机的回气口，且所述第三管路经过所述蓄热装置，所述第二三通阀的第二出口通过第四管路连接所述压缩机的回气口。

优选地，所述第四管路上连接有气液分离器。

优选地，所述蓄热装置为相变蓄热装置。

优选地，所述相变蓄热装置包括与所述压缩机的外壳贴合的蓄热箱体，以及填充于所述蓄热箱体中的蓄热材料，所述蓄热材料包括石蜡和硫化膨胀石墨。

优选地，所述电加热器为PTC电加热棒。

本发明还提供一种上述空气调节系统的空气调节方法，包括以下步骤：

获取空气调节系统的运行模式；

若空气调节系统处于制冷模式：

控制第一三通阀的入口和第二出口之间导通以断开蓄热装置，使得从所述压缩机出气口流出的制冷剂通过所述第二管路直接流入到所述第一接口中；并控制第二三通阀的入口和第二出口之间导通以断开蓄热装置，使得从所述第四接口流出的制冷剂直接流回到压缩机中；

若空气调节系统处于制热模式：

控制所述第一三通阀的入口和第一出口之间导通以接入蓄热装置，使得从所述压缩机出气口流出的制冷剂通过所述蓄热装置后流入到所述第一接口中；并控制第二三通阀的入口和第一出口之间导通以接入蓄热装置，使得从所述第四接口流出的制冷剂通过所述蓄热装置进行加热后流回到压缩机中。

优选地，当蓄热装置导通时：

判断环境温度和临界温度之间的关系：

如果环境温度低于临界温度，则控制电加热器保持开启状态；

如果环境温度不低于临界温度，则在空气调节系统运行设定时间之后，判断蓄热装置中的温度和蓄热装置中的设定温度之间的关系：

如果蓄热装置中的温度低于设定温度，则采用电加热器对蓄热装置进行加热；

如果蓄热装置中的温度高于设定温度，则断开电加热器。

本发明还提供一种空调器，包括上述空气调节系统。

(三)有益效果

本发明的技术方案具有以下优点：本发明的空气调节系统，包括：压缩机、室内换热器、室外换热器和用于调节制冷剂流动方向的四通阀，所述压缩机的外壳设置有蓄热装置，用于吸收并存储所述压缩机外壳的废热，所述蓄热装置设有用于补充加热的电加热器；所述压缩机的出气口连接第一三通阀的入口，所述第一三通阀的第一出口通过第一管路连接四通阀第一接口，且所述第一管路经过所述蓄热装置，所述第一三通阀的第二出口通过第二管路连接四通阀第一接口；所述四通阀的第二接口和第三接口分别连接室内换热器和室外换热器；所述四通阀的第四接口连接所述压缩机的回气口。该空气调节系统中，蓄热装置对压缩机壳体产生的废热进行储存，实现了废热的回收利用；此外，蓄热装置结合电加热器提升排气温度，以保证蓄热装置中的温度达到设定要求。在此基础上，从压缩机出气口连接有第一三通阀，并根据空气调节系统的运行模式控制第一三通阀的导通。当空气调节系统处于制热模式时，流出的制冷剂先经过蓄热装置，从而可以提升排气温度，保证化霜过程的稳定性，加快室外机的化霜速率，提高低温制热下的房间热舒适性。

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获得其他的附图。

图1是实施例一的空气调节系统的结构示意图；

图2是实施例二的空气调节系统的结构示意图；

图中：1、压缩机；2、室内换热器；3、室外换热器；4、四通阀；5、蓄热装置；6、电加热器；7、第一三通阀；8、第二三通阀；9、膨胀阀；10、开关阀；11、气液分离器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

请参见图1，本实施例一的空气调节系统，包括：压缩机1、室内换热器2、室外换热器3和用于调节制冷剂流动方向的四通阀4。其中，在所述压缩机1的外壳设置有蓄热装置5，用于吸收并存储所述压缩机1外壳的废热，所述蓄热装置5设有用于补充加热的电加热器6；所述压缩机1的出气口连接第一三通阀7的入口，所述第一三通阀7的第一出口通过第一管路连接四通阀4第一接口，且所述第一管路经过所述蓄热装置5，所述第一三通阀7的第二出口通过第二管路连接四通阀4第一接口；所述四通阀4的第二接口和第三接口分别连接室内换热器2和室外换热器3；所述四通阀4的第四接口连接压缩机1的回气口。

其中，“所述四通阀4的第二接口和第三接口分别连接室内换热器2和室外换热器3”指代是：第二接口连接室内换热器2，第三接口连接室外换热器3。由于其为常规连接方式，因此即使不做特殊说明也应当理解四通阀4和室内换热器2、室外换热器3之间的连接方式是清楚的。

结合附图1，虚线的左侧指代的是室内侧，虚线的右侧指代的是室外侧。四通阀4的第一接口为上侧的接口，第二接口为下侧左边的接口，第三接口为下侧右边的接口，第四接口为下侧中间的接口，当然各接口的分布不受附图的限制。

本实施例一的空气调节系统，蓄热装置5对压缩机1壳体产生的废热进行储存，实现了废热的回收利用；此外，蓄热装置5结合电加热器6提升排气温度，以保证蓄热装置5中的温度达到设定要求。在此基础上，从压缩机1出气口连接有第一三通阀7，并根据空气调节系统的运行模式控制第一三通阀7的导通。当空气调节系统处于制热模式时，流出的制冷剂先经过蓄热装置5之后进入到室内机中，从而可以提升排气温度，保证化霜过程的稳定性，加快室外机的化霜速率，提高低温制热下的房间热舒适性。

请进一步参见图1，所述四通阀4的第四接口连接第二三通阀8的入口，所述第二三通阀8的第一出口通过第三管路连接所述压缩机1的回气口，且所述第三管路经过所述蓄热装置5，所述第二三通阀8的第二出口通过第四管路连接所述压缩机1的回气口。

该种情况下，当空气调节系统运行制热模式时，第二三通阀8的入口和第一出口之间导通，从而从室外侧出来的低温制冷剂进入蓄热装置5中吸热后回到压缩机1，在利用压缩机1废热的基础上，提升了回气温度，从而可以进一步提升室内机出风温度，保证空气调节系统的制热性能。

值得一提的是，除了可提升排气温度之外，当空气调节系统处于制热模式下，且空气调节系统的负荷较低时，上述蓄热装置5还可以将压缩机1出气口流出的高温高压制冷剂中的能量进行存储，进一步避免能量的浪费。

需要注意的是，上述“第一管路经过所述蓄热装置5”指代的是第一管路中通入的物质可以流入到蓄热装置5中，从而在蓄热装置5中发生热交换；同理，“所述第三管路经过所述蓄热装置5”指代的是第三管路中通入的物质可以流入到蓄热装置5中，从而在蓄热装置5中发生热交换。其中，可以在蓄热装置5中设置相应的管路，并将第一管路和第三管路分别和相应的管路连接。又或者可以在蓄热装置5中设置相应的凹槽或者其它管段固定结构，从而可以将第一管路和第三管路的部分管段设置在蓄热装置5中。其中，蓄热装置5中的结构设置要保证第一管段和第三管段之间互相独立不会发生过干涉。

本实施例一中，在第四管路上连接有气液分离器11，从而对进入到压缩机1中的制冷剂进行气液分离，避免液体进入压缩机1对其造成损坏。此外，从图1中可知，制冷剂从第三管路进入到蓄热装置5后，其可以回到第四管路进行气液分离，从而在不增加气液分离器11数量的基础上，保证进入压缩机1中的制冷剂中不含液体。

其中，蓄热装置5优选为相变蓄热装置5，包括蓄热箱体和填充于所述蓄热箱体中的蓄热材料。蓄热箱体可以与压缩机1外壳贴合，以吸收压缩机1产生的废热。此外，蓄热材料优选采用石蜡和硫化膨胀石墨的混合物，当然蓄热材料不受本出举例的限制，其还可以是其它合适的材料。

进一步地，本实施例一中的电加热器6的形式不受限制，并且可以在蓄热装置5中设置凹槽用于固定电加热器6。此处电加热器6优选采用PTC电加热棒，并且将PTC电加热棒安装在蓄热装置5中的金属凹槽中，该种形式的电加热器6安全效率高并且便于安装。

此外，第一三通阀7和第二三通阀8的优选但是不必须采用电磁三通阀的类型。

本实施例一中，室外换热器3通过第五管路连接室内换热器2，且所述第五管路上连接有膨胀阀9。由于该种连接方式和现有技术中的做法相同，因此此处不进行赘述。最终得到的本实施例的空气调节系统请进一步参见图1。

采用本实施例一的空气调节系统进行空气调节时，包括以下步骤：

获取空气调节系统的运行模式；

若空气调节系统处于制冷模式：

控制第一三通阀7的入口和第二出口之间导通以断开蓄热装置5，使得从所述压缩机1出气口流出的制冷剂通过所述第二管路直接流入到所述第一接口中；并控制第二三通阀8的入口和第二出口之间导通以断开蓄热装置5，使得从所述第四接口流出的制冷剂直接流回到压缩机1中；

若空气调节系统处于制热模式：

控制所述第一三通阀7的入口和第一出口之间导通以接入蓄热装置5，使得从所述压缩机1出气口流出的制冷剂通过所述蓄热装置5后流入到所述第一接口中；并控制第二三通阀8的入口和第一出口之间导通以接入蓄热装置5，使得从所述第四接口流出的制冷剂通过所述蓄热装置5进行加热后流回到压缩机1中。

其中，当空气调节系统处于制冷模式下时，不论是压缩机1的出气口排出的制冷剂，还是经过压缩机1的回气口回到压缩机1中的制冷剂，均不经过蓄热装置5。

当空气调节系统处于制热模式下，为了提高室内机排气温度，并提高回气温度，控制第一三通阀7使得制冷剂从压缩机1出气口流出时先经过蓄热装置5进行升温，控制第二三通阀8使得制冷剂在回到压缩机1之前先经过蓄热装置5吸热后回到压缩机1。

需要说明的是，本实施例一中没有区分制热模式和化霜模式，也即制热模式包括了化霜过程。

在上述基础上，当蓄热装置5导通时，通过对环境温度和蓄热装置5内部的温度进行判断决定是否需要开启电加热器6。

首先判断环境温度和临界温度之间的关系：

如果环境温度低于临界温度，此时从压缩机1出来的制冷剂需要进行升温，而蓄热装置5中的温度又低于需求温度，因此需要控制电加热器6保持开启状态。其中，“环境温度”指的是室外机所在环境的温度。

如果环境温度高于临界温度，则是否开启电加热器6需要在空气调节系统运行一段时间之后判断蓄热装置5内部的温度。如果蓄热装置5中的温度低于设定温度，则采用电加热器6对蓄热装置5进行加热；如果蓄热装置5中的温度高于设定温度，则断开电加热器6。

其中，临界温度和设定温度可以根据具体情况在空气调节系统中预先设置好。一般情况，临界温度可以为-10℃左右，设定温度可以为55℃左右。

实施例二

请参见图2，和实施例一不同之处在于，本实施例二中，所述第五管路上，位于所述膨胀阀9两端的管段之间，接入有旁通支路，且所述旁通支路上连接有开关阀10。

该情况下，在制热时，通过开启开关阀10和关闭电子膨胀阀9，使得从室内机出来的制冷剂不经过节流，而通过旁通支路直接进入室外换热器3，从而对从室内机出来的制冷剂余热实现再利用，延缓室外机结霜；并且在化霜时，实现对房间持续供暖。

其中，开关阀10优选但是不必须采用电磁开关阀10，膨胀阀9优选但是不必须采用电子膨胀阀9。

在上述基础上，本申请还提供一种空调器，其包括上述任意实施例中的空气调节系统。

本申请的空调器，其可以加速低温环境下空调器室外换热器3的化霜过程，缩短化霜所需时间，从而延长制热时间，保证房间舒适性，提高空调器的热泵制热效率，使热泵型空调器能适应低温环境下稳定运行制热模式。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种空气调节系统，包括：压缩机、室内换热器、室外换热器和用于调节制冷剂流动方向的四通阀，其特征在于，所述压缩机的外壳设置有蓄热装置，用于吸收并存储所述压缩机外壳的废热，所述蓄热装置设有用于补充加热的电加热器；所述压缩机的出气口连接第一三通阀的入口，所述第一三通阀的第一出口通过第一管路连接所述四通阀第一接口，且所述第一管路经过所述蓄热装置，所述第一三通阀的第二出口通过第二管路连接四通阀第一接口；所述四通阀的第二接口和第三接口分别连接所述室内换热器和所述室外换热器；所述四通阀的第四接口连接所述压缩机的回气口。

2.根据权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述室外换热器通过第五管路连接室内换热器，且所述第五管路上连接有膨胀阀；所述第五管路上，位于所述膨胀阀两端的管段之间，接入有旁通支路，且所述旁通支路上连接有开关阀。

3.根据权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述四通阀的第四接口连接第二三通阀的入口，所述第二三通阀的第一出口通过第三管路连接所述压缩机的回气口，且所述第三管路经过所述蓄热装置，所述第二三通阀的第二出口通过第四管路连接所述压缩机的回气口。

4.根据权利要求3所述的空气调节系统，其特征在于，所述第四管路上连接有气液分离器。

5.根据权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述蓄热装置为相变蓄热装置。

6.根据权利要求5所述的空气调节系统，其特征在于，所述相变蓄热装置包括与所述压缩机的外壳贴合的蓄热箱体，以及填充于所述蓄热箱体中的蓄热材料，所述蓄热材料包括石蜡和硫化膨胀石墨。

7.根据权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述电加热器为PTC电加热棒。

8.一种根据权利要求1至7中任意一项所述的空气调节系统的空气调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取空气调节系统的运行模式；

若空气调节系统处于制冷模式：

控制第一三通阀的入口和第二出口之间导通以断开蓄热装置，使得从所述压缩机出气口流出的制冷剂通过所述第二管路直接流入到所述第一接口中；并控制第二三通阀的入口和第二出口之间导通以断开蓄热装置，使得从所述第四接口流出的制冷剂直接流回到压缩机中；

若空气调节系统处于制热模式：

控制所述第一三通阀的入口和第一出口之间导通以接入蓄热装置，使得从所述压缩机出气口流出的制冷剂通过所述蓄热装置后流入到所述第一接口中；并控制第二三通阀的入口和第一出口之间导通以接入蓄热装置，使得从所述第四接口流出的制冷剂通过所述蓄热装置进行加热后流回到压缩机中。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当蓄热装置导通时：

判断环境温度和临界温度之间的关系：

如果环境温度低于临界温度，则控制电加热器保持开启状态；

如果环境温度不低于临界温度，则在空气调节系统运行设定时间之后，判断蓄热装置中的温度和蓄热装置中的设定温度之间的关系：

如果蓄热装置中的温度低于设定温度，则采用电加热器对蓄热装置进行加热；

如果蓄热装置中的温度高于设定温度，则断开电加热器。

10.一种空调器，其特征在于，包括权利要求1至7中任意一项所述的空气调节系统。