CN107461874B - 空调器融霜控制方法及空调器 - Google Patents

Abstract

本发明属于空调技术领域，具体涉及一种空调器及其融霜控制方法。本发明旨在解决水冷式空调器在未结霜时进入融霜状态的问题。为此目的，本发明的空调器融霜控制方法包括下列步骤：在所述空调器处于制热工况时，获取环境温度以及所述空调器的第一换热器的进水温度和出水温度；判断环境温度是否小于第一预设值，若是，则计算所述第一换热器的进水温度和出水温度的差值；根据所述差值，判断所述空调器是否进入融霜模式。由于空调器的蒸发器的盘管结霜时，会使蒸发器内处于气化过程的制冷剂吸收的热量减少，从而使热交换液的出水温度降低。因此，通过检测热交换液的进出水温度能够更准确地判断空调器冷水机组的结霜程度，从而使空调器冷水机组不会在未结霜时进入融霜模式，减少了不必要的能量损耗。

Description

空调器融霜控制方法及空调器

技术领域

本发明属于空调技术领域，具体涉及一种空调器融霜控制方法及空调器。

背景技术

水冷式商用空调器包括制冷(热)循环系统和热交换液循环系统，其原理为：制冷剂在制冷(热)循环系统中通过进行高、低压和气、液态的状态转换，使热交换液的温度升高或者降低，再通过热交换液在热交换液系统中循环，将进入空调器中的空气流变为热空气或者冷空气后传递回室内，调节室内的环境温度。其中，在水冷式商用空调器处于制热工况时，其换热器(蒸发器)的盘管容易结霜，从而导致水冷式商用空调器的性能下降，制热效果变差。因此，在水冷式商用空调器处于制热工况的情形下，需要对其换热器的盘管及时进行融霜。

为及时清除水冷式商用空调器的换热器盘管的凝霜，现有技术中一般通过检测换热器的盘管温度和空调器机组的运行时间的方式来确定空调器机组何时进入融霜模式。例如在机组运行达到一定时间，并且盘管的温度低于设定值的情形下，开启融霜模式。但是，上述方式的弊端在于，在盘管周围的环境温度足够低时，可能会出现机组在其换热器未结霜时却进入融霜模式的情况，从而导致无谓的能源消耗。此外，上述方案还会使空调器机组频繁地进入融霜状态，影响机组的制热效果。

因此，本领域需要一种新的空调器融霜控制方法来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决水冷式空调器在未结霜时进入融霜状态的问题，本发明提供了一种空调器融霜控制方法，该融霜控制方法包括：在所述空调器处于制热工况时，获取环境温度以及所述空调器的第一换热器的进水温度和出水温度；判断环境温度是否小于第一预设值，若是，则计算所述第一换热器的进水温度和出水温度的差值；根据所述差值，判断所述空调器是否进入融霜模式

在上述空调器融霜控制方法的优选技术方案中，“根据所述差值，判断所述空调器是否进入融霜模式”的步骤进一步包括：获取标准进出水温差；根据所述标准进出水温差和衰减系数，计算融霜进入值；若所述差值小于所述融霜进入值，则控制空调器进入融霜模式；若所述差值大于等于所述融霜进入值，则控制空调器维持制热工况，不进入融霜模式。

在上述空调器融霜控制方法的优选技术方案中，所述获取标准进出水温差的步骤包括：获取压缩机运行频率；根据压缩机运行频率、所述环境温度、所述进水温度和标准进出水温差的映射关系，得出标准进出水温差。

在上述空调器融霜控制方法的优选技术方案中，所述映射关系以表格的形式存储，所述“根据压缩机运行频率、所述环境温度、所述进水温度和标准进出水温差的映射关系，得出标准进出水温差”的步骤具体包括：根据所述压缩机运行频率、所述环境温度和所述进水温度，通过查表的方式得出标准进出水温差。

在上述空调器融霜控制方法的优选技术方案中，所述衰减系数是0.3-0.5范围内的任意值。

在上述空调器融霜控制方法的优选技术方案中，所述第一预设值不大于5摄氏度。

在上述空调器融霜控制方法的优选技术方案中，所述空调器融霜控制方法还包括如下步骤：检测所述空调器的第二换热器盘管温度，当所述第二换热器盘管温度满足退出融霜条件时，控制所述空调器退出融霜模式。

在上述空调器融霜控制方法的优选技术方案中，所述退出融霜条件为包括：当所述第二换热器盘管温度大于第二预设值时，控制空调器退出融霜模式。

在上述空调器融霜控制方法的优选技术方案中，所述第二预设值是5至10摄氏度范围内的任意值。

根据另一个方面，本发明还提供一种空调器，所述空调器包括控制单元，所述控制单元用于执行上述方案中任一项所述的空调器融霜控制方法。

本领域技术人员能够理解的是，在本发明的优选技术方案中，空调器融霜控制方法包括：在空调处于制热工况时，获取环境温度和冷凝器的进水温度和出水温度；通过所述进水温度和所述出水温度计算冷凝器的进出水温差值，并将其和融霜进入值相比较；根据环境温度和进出水温差与融霜进入值的比较结果，确定空调器进入融霜模式的时机。由于空调器的蒸发器的盘管结霜时，会使蒸发器内处于气化过程中的制冷剂吸收的热量减少，从而导致制冷剂进入冷凝器内液化后放出的热量变少，使热交换液循环系统中的热交换液——即水的出水温度降低。本发明的空调器融霜控制方法能够基于环境温度和进出水温差准确确定空调器的融霜时机，控制空调器在需要融霜时才进入融霜模式，减少不必要的能量损耗，保证了空调器的制热效果。

附图说明

下面结合附图并且以水冷式商用空调器的冷水机组为例来描述本发明的优选技术方案。附图中：

图1是水冷式商用空调器的原理图；

图2是本发明的空调器融霜控制方法的主要步骤流程图；

图3是本发明的空调器融霜控制方法的详细步骤流程图。

具体实施方式

首先，本领域技术人员应当理解的是，本节描述的实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。此外，尽管本申请中按照特定顺序描述了本发明的方法的各个步骤，但是这些顺序并不是限制性的，在不偏离本发明的基本原理的前提下，本领域技术人员可以按照不同的顺序来执行所述步骤。再者，还需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

首先参阅图1，该图为水冷式商用空调器的原理图。如图1所示，水冷式商用空调器主要包括制冷剂循环系统(即冷水机组)和热交换液循环系统。其中，水冷式商用空调器的制冷剂循环系统——即冷水机组主要包括压缩机11、第一换热器13、第二换热器12、四通阀14、膨胀阀15、储液罐16和气液分离器17。热交换液循环系统主要包括水泵21、室内机22和储水装置(图1未示出)。空调器制热或者制冷时，制冷剂在冷水机组的第一换热器13和第二换热器12中液化放热或者汽化吸热进行循环流动。在该循环流动的过程中，制冷剂不断流经第一换热器13内液化或者气化，为热交换液循环系统中的水提供热量和冷量，使储水装置中的水进入第一换热器13处的热交换液循环系统后温度升高或者降低。变温的水再流动至热交换液循环系统中的室内机22位置，室内机22将水的热量或者冷量以热交换的方式传递进入到室内机的空气流中，进而空气流经过在室内机的循环回到室内环境中。最后，经过热交换的水再继续流回到储水装置内，完成一个热交换液循环系统的循环。制冷剂和水通过不断重复上述循环过程，达到持续改变室内环境温度的效果。关于压缩机、四通阀、膨胀阀、储液罐、气液分离器等系统部件，由于其结构和功能都是现有技术中已知的，因而此处不再进行赘述。

接下来参阅图2，图2为本发明的空调器融霜控制方法的主要步骤流程图。如图2所示，本发明的空调器冷水机组融霜控制方法主要包括下列步骤：

S210，在所述空调器处于制热工况时，获取环境温度以及所述空调器的第一换热器的进水温度和出水温度。

在冷水机组处于制热工况时，可以通过设置在第二换热器(即蒸发器)位置的温度传感器来获取周围环境的温度，判断冷水机组是否具有结霜条件，再通过设置在第一换热器(即冷凝器)位置的温度传感器来获取空调器的第一换热器的进水温度和出水温度。当然，环境温度、进水温度和出水温度还可以通过其他测量方式获得，上述测量方式并不是限制性的。

S220，判断环境温度是否小于第一预设值，若是，则计算所述第一换热器的进水温度和出水温度的差值。

将获取的环境温度与第一预设值比较，判断冷水机组是否处于能够结霜的环境中。由于空调器处于制热工况时，其第二换热器内的制冷剂气化时吸热，使得第二换热器的温度低于环境温度，所以即使在环境温度没有小于零度——(即不具备结霜环境)时，第二换热器位置的温度也可能低于零度，从而结霜，因此，根据获取的环境温度判断第二换热器位置的温度是否满足结霜条件，当空调器满足结霜条件时再计算所述第一换热器的进水温度和出水温度的差值，空调器进入何时开启融霜模式的判断过程。优选地，第一预设值不大于5摄氏度。例如，第一预设值可以是2摄氏度，也就是说，在环境温度小于2摄氏度时，空调器的第二换热器具备结霜条件，空调器进入何时开启融霜模式的判断过程，计算进水温度和出水温度的差值。

S230：根据所述差值，判断所述空调器是否进入融霜模式。

根据空调器的第一换热器的进水温度和出水温度的差值判断所述空调器是否进入融霜模式。根据上述空调器的运行原理可知，第一换热器内的制冷剂液化时释放热量，并将此热量传递给该位置的热交换液，使热交换液的进水和出水温度发生变化，再通过热交换液将热量传递给客户端，因此，空调器的第一换热器的进水温度和出水温度的差值直接反映了空调器的制热量。在空调器的第二换热器结霜的情形下，空调器的制热效果会收到影响，其制热量会下降，所以通过第一换热器位置的热交换液的进水温度和出水温度的差值反应空调器的制热量，并通过该制热量的变化能够准确的判定空调器是否需要进入融霜模式。

综上所述，在上述步骤S210-S230中，通过环境温度、所述进水温度和所述出水温度可以获得判断冷水机组进入融霜模式的最佳时机。具体地，只有环境温度足够低，冷水机组第二换热器的盘管上才会结霜，冷水机组才需要进入融霜模式。否则，不满足结霜的环境条件，第二换热器上不会结霜，即不需要考虑融霜问题。由于水冷式商用空调器处于制热工况的情形下，其冷水机组内的制冷剂在第一换热器中液化，因此第一换热器位置的热交换液循环系统中的水吸收了制冷剂液化释放的热量后，水的温度变高。冷水机组结霜时，冷水机组的第二换热器的盘管上附着的霜层具有一定厚度，此时，第二换热器的整体壁厚变大，第二换热器内的制冷剂在气化时从其外部吸收的热量变少。进一步地，气化后的制冷剂温度降低，导致循环到第一换热器内的制冷剂液化时放出的热量减少。当制冷剂提供的热量变少时，热交换液循环系统中的水可吸收的热量也随之减少，因此，第一换热器位置的出水温度降低。随着第二换热器上结霜厚度的增加及上述循环的不断进行，制冷剂在第二换热器内气化时吸收的热量不断衰减，第一换热器位置的出水温度不断降低，因此，在一定条件下，结合获取的环境温度、进水温度和出水温度能够准确判断出空调器冷水机组进入融霜模式的时机。

作为一种优选的实施方式，本发明的步骤S230“根据所述差值，判断所述空调器是否进入融霜模式”的步骤进一步包括：获取标准进出水温差；根据所述标准进出水温差和衰减系数，计算融霜进入值；若所述差值小于所述融霜进入值，则控制空调器进入融霜模式，若所述差值大于等于所述融霜进入值，则控制空调器维持制热工况，不进入融霜模式。

具体地，获取标准进出水温差进一步包括下列子步骤：

步骤一：获取压缩机运行频率；

步骤二：根据压缩机运行频率、所述环境温度、所述进水温度和标准进出水温差的映射关系，得出标准进出水温差。

其中，压缩机运行频率、环境温度和进水温度与标准进出水温差的映射关系以表格的形式存储。因此，该步骤具体为：根据压缩机运行频率、环境温度和进水温度，通过查表的方式得出标准进出水温差。

具体地，在空调器处于制热工况时，压缩机运行频率、环境温度和进水温度与标准进出水温差的映射关系见表1：

表1：压缩机运行频率、环境温度和进水温度与标准进出水温差的映射关系表

续表1(1)压缩机运行频率、环境温度和进水温度与标准进出水温差的映射关系表

续表1(2)压缩机运行频率、环境温度和进水温度与标准进出水温差的映射关系表

续表1(3)压缩机运行频率、环境温度和进水温度与标准进出水温差的映射关系表

续表1(4)压缩机运行频率、环境温度和进水温度与标准进出水温差的映射关系表

续表1(5)压缩机运行频率、环境温度和进水温度与标准进出水温差的映射关系表

续表1(6)压缩机运行频率、环境温度和进水温度与标准进出水温差的映射关系表

续表1(7)压缩机运行频率、环境温度和进水温度与标准进出水温差的映射关系表。

另外，上述融霜进入值可以通过公式(1)来计算：

公式(1)ΔT’＝ΔT_标准*ε

其中，ΔT’是融霜进入值；ΔT_标准是标准进出水温差；ε是衰减系数。

再者，经过发明人反复试验、观测、分析和比较，在不影响空调器制热效果的前提下，将衰减系数的值设定为0.3-0.5范围内的任意值，在此取值范围内，所选取的衰减系数使空调器处于制热工况时能够在最适宜的时机进入融霜模式。作为一种优选的实施方式，本发明的衰减系数的值设定为0.3。也就是说，在空调器处于融霜模式的情形下，融霜进入值是结合衰减系数为0.3来计算的。当然，空调器的衰减系数还可以在上述取值范围内设定为如0.3、0.4和0.5的这种阶梯式的调节档位，使得使用者能够根据其具体需求调节衰减系数的大小。

综上所述，在空调器冷水机组处于制热工况的情形下，不断地将实际获取的进出水温差与融霜进入值进行比较，便能够判断冷水机组的结霜程度，进而根据结霜程度准确地确定冷水机组进入融霜模式的最佳时机。此外，本领域技术人员也可以通过设定不同的衰减系数改变融霜进入值，以根据使用需要改变冷水机组的融霜周期。

关于此例，需要说明的是，环境温度、压缩机运行频率和出水温度的改变均会导致衰减系数发生变化，所以衰减系数的范围并不局限于0.3至0.5之间。同样地，当环境温度、压缩机运行频率和热交换液的比热容及流量发生变化时，标准进出水温差也会随之变化。因此，标准进出水温差的设定也应根据水冷式商用空调器的实际应用环境及功能参数具体设定。

另一方面，本发明的控制方法还包括判断是否退出融霜模式的步骤，该步骤为：检测所述空调器的第二换热器盘管温度，当所述第二换热器盘管温度满足退出融霜条件时，控制所述空调器退出融霜模式。

其中，空调器退出融霜模式的退出融霜条件为：当所述第二换热器盘管温度大于第二预设值时，控制空调器退出融霜模式。

具体地，通过第二换热器位置的温度传感器获取第二换热器的盘管温度，再判断获得的盘管温度是否大于第二预设值，并在所述盘管温度大于第二预设值的情形下，使所述空调器退出融霜模式，否则使所述空调器继续处于除霜模式。优选地，第二预设值可以是5到10摄氏度范围内的任意值。例如，设定第二预设值为5摄氏度。在此情形下，空调器的冷水机组进入融霜模式后，获取第二换热器的盘管温度。当盘管温度大于5摄氏度时，第二换热器的盘管上的霜融化，第二换热器不具备结霜条件，冷水机组退出融霜模式。当盘管温度不大于5摄氏度时，表示盘管上仍有凝霜，冷水机组的融霜工作应继续进行，冷水机组不退出融霜模式。

本领域技术人员能够理解的是，尽管本发明是结合1个盘管温度来描述的，但是根据空调器的制冷剂循环系统的结构不同，盘管温度的检测位置还可能多于一处，也就是说，在此情形下，盘管温度是多于1个的，如空调器的制冷剂循环系统的蒸发器(第二换热器)有2个时，对应的盘管温度即为2个，此时，只要其中任意一个盘管温度满足退出融霜条件，空调器则退出融霜模式。另外，当盘管温度多于1个时，空调器退出融霜模式的退出融霜条件也不是限定的，除判断其中1个盘管温度是否大于第二预设值外，还可以将判定多个盘管温度的平均值是否大于第二预设值作为退出融霜条件，以确定空调器何时退出融霜模式。

再继续参阅图3，图3示出了本发明的空调器融霜控制方法的一个优选实施方式的详细步骤流程图。如图3所示，在空调器的冷水机组制热运行的状态下，判断冷水机组何时进入融霜模式，具体的判断过程为：

S310，空调器处于制热模式时，获取环境温度以及所述空调器的第一换热器的进水温度和出水温度；

所述环境温度以及所述空调器的第一换热器的进水温度和出水温度可以通过现有技术中设置温度传感器获取。但不仅限于该种方式获得。

S320，判断环境温度是否小于第一预设值，若是，则计算所述第一换热器的进水温度和出水温度的差值；

通过温度传感器获取环境温度，当环境温度小于第一预设值时，冷水机组可能出现结霜的情况，需要判断冷水机组何时进入融霜模式。

S330，获取压缩机运行频率；

S340，根据压缩机运行频率、环境温度和进水温度获取标准进出水温差；

该标准进出水温差是通过查表的方式获取的，根据上述步骤中检测到的压缩机运行频率、环境温度和进水温度，根据压缩机运行频率、环境温度和进水温度和标准进出水温差的对应关系，获取标准进出水温差。

S350，计算融霜进入值；

该融霜进入值为标准进出水温差和衰减系数的乘积。

S360，判断进水温度和出水温度的差值是否小于融霜进入值；

S370，冷水机组进入融霜模式；

当进水温度和出水温度的差值小于融霜进入值时，空调器的冷水机组进入融霜模式。另外，如果进水温度和出水温度的差值不小于(大于或者等于)融霜进入值，则冷水机组不进入融霜模式，并继续重复上述步骤保证在空调器冷水机组的凝霜影响空调器的制热效果时，空调器的冷水机组能够及时进入融霜模式。

S380，盘管温度是否大于第二预设值；若是，则进入步骤S390。

冷水机组进入融霜模式后，通过温度传感器获取第二换热器的盘管温度，并判断盘管温度是否大于第二预设值。

S390，冷水机组退出融霜模式。

当盘管温度大于第二预设值时，冷水机组退出融霜模式。如果盘管温度不大于第二预设值，则冷水机组继续保持融霜模式。

综上所述，本发明旨在提供一种能够更准确地判断进入和退出除霜时机的方法，减少水冷式商用空调器不必要的能量损耗。因此，上述实施例中设定的融霜进入值和第二预设值等值均需根据水冷式商用空调器的功能参数及工作环境设定。

上述实施例通过设定融霜进入值，并将其与实时获取的热交换液循环系统中的水的进出水温差比较的方式，能够准确预测第二换热器的盘管的结霜程度，进而通过盘管的结霜程度准确判断出冷水机组进入融霜模式的最佳时机，有效地避免了冷水机组在未结霜时进入融霜模式的情况，减小了能量损耗，保证了冷水机组的制热效果。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种空调器融霜控制方法，其特征在于，该空调器融霜控制方法包括：

在所述空调器处于制热工况时，获取环境温度以及所述空调器的第一换热器的进水温度和出水温度；

判断环境温度是否小于第一预设值，若是，则计算所述第一换热器的进水温度和出水温度的差值；

根据所述差值，判断所述空调器是否进入融霜模式；

“根据所述差值，判断所述空调器是否进入融霜模式”的步骤进一步包括：

获取标准进出水温差；

根据所述标准进出水温差和衰减系数，计算融霜进入值；

若所述差值小于所述融霜进入值，则控制空调器进入融霜模式；

若所述差值大于等于所述融霜进入值，则控制空调器维持制热工况，不进入融霜模式；

所述获取标准进出水温差的步骤包括：

获取压缩机运行频率；

根据压缩机运行频率、所述环境温度、所述进水温度和标准进出水温差的映射关系，得出标准进出水温差；

所述衰减系数是0.3-0.5范围内的任意值。

2.根据权利要求1所述的空调器融霜控制方法，其特征在于，所述映射关系以表格的形式存储，所述“根据压缩机运行频率、所述环境温度、所述进水温度和标准进出水温差的映射关系，得出标准进出水温差”的步骤具体包括：根据所述压缩机运行频率、所述环境温度和所述进水温度，通过查表的方式得出标准进出水温差。

3.根据权利要求1所述的空调器融霜控制方法，其特征在于，所述第一预设值不大于5摄氏度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的空调器融霜控制方法，其特征在于，所述空调器融霜控制方法还包括如下步骤：

检测所述空调器的第二换热器盘管温度，当所述第二换热器盘管温度满足退出融霜条件时，控制所述空调器退出融霜模式。

5.根据权利要求4所述的空调器融霜控制方法，其特征在于，所述退出融霜条件为包括：

当所述第二换热器盘管温度大于第二预设值时，控制所述空调器退出融霜模式。

6.根据权利要求5所述的空调器融霜控制方法，其特征在于，所述第二预设值是5至10摄氏度范围内的任意值。

7.一种空调器，其特征在于，所述空调器包括控制单元，所述控制单元用于执行权利要求1至6中任一项所述的空调器融霜控制方法。

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