CN110411055A - 一种带有化霜装置的空调系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带有化霜装置的空调系统及其控制方法，涉及空调技术领域，解决了现有空气源热泵空调系统在化霜模式下室内机无法制热的技术问题。空调系统包括室内机和室外机，室外机包括除湿升温换热器，除湿升温换热器位于化霜支路中，化霜支路并联于制热主回路；除湿升温换热器位于室外风机与室外机换热器之间的空气流通路径上。从制热主回路引出部分高温高压冷媒进入化霜支路中的除湿升温换热器中对进入室外机换热器前的空气进行除湿升温，极大地降低了室外机换热器结霜的可能性，实现连续制热，提高冬季制热运行下用户的体验。

Description

一种带有化霜装置的空调系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，尤其是涉及一种带有化霜装置的空调系统及其控制方法。

背景技术

热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的节能装置。空气源热泵是以空气作为热泵的低位热源，取之不尽，用之不竭，而且，空气源热泵的安装和使用都比较方便，因此得到了广泛的应用。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

空气源热泵空调室外机在制热时都存在室外换热器结霜化霜问题，目前一般的解决方法是切换空调的运行模式，制热切换为制冷模式，使室外侧换热器作为冷凝器，利用高温高压的气态冷媒的热量来对室外换热器进行化霜。这种方法存在一个弊端就是，室外机化霜过程中以及切换回制热的初期这段时间内，室内机无制热效果，尤其在空气湿度大的地区，由于化霜时间过长而造成制热运行断断续续，影响系统总体制热量，造成制热效果差，严重影响用户体验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有化霜装置的空调系统及其控制方法，以解决现有技术中存在的空气源热泵空调系统在化霜模式下室内机无法制热的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种带有化霜装置的空调系统，包括室内机和室外机，其中，所述室内机包括室内机换热器和室内机膨胀阀；所述室外机包括汽液分离器、压缩机、室外机换热器、室外风机、制热膨胀阀和除湿升温换热器；所述空调系统的冷媒运行路径包括制热主回路和化霜支路，所述汽液分离器、所述压缩机和所述室外机换热器均位于所述制热主回路中，所述除湿升温换热器位于所述化霜支路中；所述化霜支路并联于所述制热主回路，所述化霜支路的冷媒入口连通于所述压缩机的出口，所述化霜支路的冷媒出口连通于所述汽液分离器的入口；且所述除湿升温换热器位于所述室外风机与所述室外机换热器之间的空气流通路径上。

可选地，所述除湿升温换热器包括第一换热器和第二换热器，所述第一换热器和所述第二换热器串联于所述化霜支路中，且所述第一换热器位于所述空气流通路径中靠近所述室外风机一侧，所述第二换热器位于所述空气流通路径中靠近所述室外机换热器一侧。

可选地，所述制热主回路中所述室内机膨胀阀与所述制热膨胀阀之间设置有第一阀体；所述所述第一阀体的两端并联有第二阀体；所述化霜支路靠近其冷媒入口端设置有第三阀体。

可选地，所述化霜支路中还设置有连续制热四通阀，所述连续制热四通阀的四个接口分别通过管路与所述第三阀体的出口、所述第一换热器、所述第二换热器以及所述汽液分离器的入口连通。

可选地，所述第一阀体、所述第二阀体和所述第三阀体均为电磁阀。

可选地，所述化霜支路中还设置有除湿膨胀阀。

可选地，所述空气流通路径中靠近所述室外机换热器处设置有第一温度传感器和湿度传感器。

可选地，所述除湿升温换热器的上游设置有第二温度传感器。

可选地，所述空调系统还包括主控单元，所述第一温度传感器、所述湿度传感器和所述第二温度传感器分别与所述主控单元通讯连接。

可选地，所述室内机的数量为多个，多个所述室内机相并联。

可选地，所述空调系统还包括驱动散热模块，所述制热主回路部分冷媒管路和所述化霜支路的部分冷媒管路嵌设于所述驱动散热模块的散热片之间。

本发明提供的一种采用以上任一所述的带有化霜装置的空调系统进行连续制热的控制方法，所述空调系统包括普通制热模式和连续制热模式，其中，连续制热模式下制热主回路中分流出的部分高温高压冷媒沿化霜支路经由除湿升温换热器对进入室外机换热器前的空气进行加热除湿。

可选地，所述连续制热模式包括防结霜连续制热模式和连续制热化霜模式。

可选地，设温度最小阀值为A，温度最大阀值为B，室外机换热器处实时温度为T₁，实时湿度为ψ，则A≤T₁≤B且ψ＞C时进入防结霜连续制热模式运行。

可选地，设除湿升温换热器处的实时温度为T₂，温度最小阀值为E，温度最大阀值为D，则当T₂<D时进入连续制热化霜模式，当T₂>E时恢复防结霜连续制热模式运行。

本发明提供的一种带有化霜装置的空调系统及其控制方法，空调系统除湿升温换热器位于并联于制热主回路的化霜支路中；化霜支路的冷媒入口连通于压缩机的出口，化霜支路的冷媒出口连通于汽液分离器的入口；且除湿升温换热器位于室外风机与室外机换热器之间的空气流通路径上，从制热主回路引出部分高温高压冷媒进入化霜支路中的除湿升温换热器中对进入室外机换热器前的空气进行除湿升温，极大地降低了室外机换热器结霜的可能性，实现连续制热。

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是本发明具体实施方式提供的一种带有化霜装置的空调系统室外控制器处的结构示意图，图中箭头代表空气流通路径；

图2是本发明具体实施方式提供的一种带有化霜装置的空调系统在普通制热模式下运行的示意图，图中箭头代表冷媒流动方向；

图3是本发明具体实施方式提供的一种带有化霜装置的空调系统在防结霜连续制热模式下运行的示意图，图中箭头代表冷媒流动方向；

图4是本发明具体实施方式提供的一种带有化霜装置的空调系统在连续制热化霜模式下运行的示意图，图中箭头代表冷媒流动方向；

图5是本发明具体实施方式提供的一种带有化霜装置的空调系统的控制流程示意图；。

图中100、室内机；101、室内机换热器；102、室内机膨胀阀；200、室外机；201、汽液分离器；202、压缩机；203、室外机换热器；204、室外风机； 205、制热膨胀阀；206、第一换热器；207、第二换热器；208、第一阀体；209、第二阀体；210、第三阀体；211、连续制热四通阀；212、除湿膨胀阀；213、第一温度传感器；214、第二温度传感器；215、驱动散热模块；216、主四通阀； 217、分流点。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

如图2-图4所示，本发明提供了一种带有化霜装置的空调系统，包括室内机100和室外机200，其中，室内机100包括室内机100换热器和室内机100 膨胀阀；室外机200包括汽液分离器201、压缩机202、室外机换热器203、室外风机204、制热膨胀阀205和除湿升温换热器；空调系统的冷媒运行路径包括制热主回路和化霜支路，汽液分离器201、压缩机202和室外机换热器203 均位于制热主回路中，除湿升温换热器位于化霜支路中；化霜支路并联于制热主回路，化霜支路的冷媒入口连通于压缩机202的出口，化霜支路的冷媒出口连通于汽液分离器201的入口；且除湿升温换热器位于室外风机204与室外机换热器203之间的空气流通路径上，参见图1。

空调系统除湿升温换热器位于并联于制热主回路的化霜支路中；化霜支路的冷媒入口连通于压缩机202的出口，化霜支路的冷媒出口连通于汽液分离器 201的入口；且除湿升温换热器位于室外风机204与室外机换热器203之间的空气流通路径上，从制热主回路引出部分高温高压冷媒进入化霜支路中的除湿升温换热器中对进入室外机换热器203前的空气进行除湿升温，极大地降低了室外机换热器203结霜的可能性，实现连续制热，提高冬季制热运行下用户的体验。

作为可选地实施方式，除湿升温换热器包括第一换热器206和第二换热器 207，第一换热器206和第二换热器207串联于化霜支路中，且第一换热器206 位于空气流通路径中靠近室外风机204一侧，第二换热器207位于空气流通路径中靠近室外机换热器203一侧。

冷媒侧的流动顺序就是先经过第二换热器207冷凝，然后再经过第一换热器206蒸发。空气侧的流动顺序是：空气先经过第一换热器206除湿，再经过第二换热器207升温。空气经过第一换热器206除湿并经过第二换热器207升温后即可最大程度地降低室外换热器结霜的可能性，效果显著。

作为可选地实施方式，制热主回路中室内机100膨胀阀与制热膨胀阀205 之间设置有第一阀体208；第一阀体208的两端并联有第二阀体209；化霜支路靠近其冷媒入口端设置有第三阀体210。

通过控制第一阀体208、第二阀体209和第三阀体210，实现空调系统在普通制热模式和连续制热模式之间切换，以根据需要选择运行模式。

作为可选地实施方式，化霜支路中还设置有连续制热四通阀211，连续制热四通阀211的四个接口分别通过管路与第三阀体210的出口、第一换热器206、第二换热器207以及汽液分离器201的入口连通。

连续制热四通阀211能够使化霜支路在防结霜连续制热模式和连续制热化霜模式之间切换，以保证最佳的运行效果。

作为可选地实施方式，第一阀体208、第二阀体209和第三阀体210均为电磁阀。

第一阀体208、第二阀体209和第三阀体210均为电磁阀，便于自动控制和切换模式，效率高。

作为可选地实施方式，化霜支路中还设置有除湿膨胀阀212。

作为可选地实施方式，空气流通路径中靠近室外机换热器203处设置有第一温度传感器213和湿度传感器。

通过温度传感器和湿度传感器来实时监测温度和温度，能及时切换运行模式。

作为可选地实施方式，除湿升温换热器的上游设置有第二温度传感器214。

第二温度传感器214实时检测除湿升温换热器处的温度，便于调控运行模式。

作为可选地实施方式，空调系统还包括主控单元，第一温度传感器213、湿度传感器和第二温度传感器214分别与主控单元通讯连接。

主控单元通过将传感器检测的数据与预设参数比对，控制连接制热四通阀以及第一阀体208、第二阀体209和第三阀体210，自动控制和调节，可靠性高，精准。

作为可选地实施方式，室内机100的数量为多个，多个室内机100相并联。

多联室外机200，一拖多，适用于现有市场需要。

作为可选地实施方式，空调系统还包括驱动散热模块215，制热主回路部分冷媒管路和化霜支路的部分冷媒管路嵌设于驱动散热模块215的散热片之间。

电器盒内的温度很高，可达60～80℃，以电器盒的散热片作为驱动散热模块215，冷媒管内嵌在驱动散热模块215中。冬天制热时，冷媒经过除湿升温换热器2冷凝后的温度一般在20～40℃，这里就是利用高速流动的冷媒与驱动散热模块215的温差进行热量回收。

本发明提供的一种采用以上任一的带有化霜装置的空调系统进行连续制热的控制方法，空调系统包括普通制热模式和连续制热模式，其中，连续制热模式下制热主回路中由分流点217分流出的部分高温高压冷媒沿化霜支路经由除湿升温换热器对进入室外机换热器203前的空气进行加热除湿。

作为可选地实施方式，连续制热模式包括防结霜连续制热模式和连续制热化霜模式。

作为可选地实施方式，设温度最小阀值为A，温度最大阀值为B，室外机换热器203处实时温度为T1，实时湿度为ψ，则A≤T1≤B且ψ＞C时进入防结霜连续制热模式运行。

作为可选地实施方式，设除湿升温换热器处的实时温度为T2，温度最小阀值为E，温度最大阀值为D，则当T2<D时进入连续制热化霜模式，当T2>E 时恢复防结霜连续制热模式运行。

制热主回路包括通过管路依次连通的汽液分离器201、压缩机202、主四通阀216、室内机100换热器、第一阀体208、制热电子膨胀阀和室外机换热器 203，主四通阀216的四个接口分别通过管路与压缩机202、室内机100换热器、室外机换热器203和汽液分离器201相连通；

化霜支路包括通过管路依次连通的第三阀体210、连续制热四通阀211、第一换热器206、除湿电子膨胀阀和第二温换热器，连续制热四通阀211的四个接口分别通过管路与第二电磁阀、第一换热器206、第二换热器207；

化霜支路并联于制热主回路中，且化霜支路的第一端连接于主四通阀216 与室内机100换热器之间的管路中，化霜支路的第二端连接于主四通阀216与所术汽液分离器201之间的管路中。

如图2所示，机组制热正常运行时，第一电磁阀打开、第二电磁阀和第三电磁阀关闭，此时汽液分离器201中的低温低压气态冷媒经过压缩机202压缩后成为高温高压气态冷媒，该状态冷媒经过主四通阀216从室外机200气管进入室内机100换热器进行冷凝(为室内提供制热效果)，冷凝后的液态冷媒依次经过室外机200液管、第一电磁阀、驱动散热模块215，然后经过制热EXV 节流成为低压冷媒，进入室外换热器蒸发吸热，再回到汽液分离器201中完成一个循环。

如图3和图5所示，若主控通过第二温度传感器214检测到的温度A≤T1 ≤B且ψ＞C成立，此时室外机换热器203处于易结霜状态，则室外机200进入防结霜连续制热控制。此时，第三电磁阀和第二电磁阀打开，第一电磁阀关闭，一部分经过压缩机202压缩后的高温高压气态冷媒被分流，经过连续制热四通阀211进入第二换热器207冷凝放热(对经过第一换热器206除湿后的空气进行加热)，冷凝后的液态冷媒经过驱动散热模块215对该模块的热量进行回收，再经过除湿EXV节流进入第一换热器206进行蒸发(对室外空气进行除湿)，蒸发后的气态冷媒经过连续制热四通阀211回汽液分离器201。室外低温湿润空气先依次经过第一换热器206和第二换热器207进行除湿升温，最后经过室外换热器为其提供热源。如图4和图5所示，在防结霜连续制热控制过程中，若检测到除湿升温换热器化霜感温包(第一温度传感器213)T2＜D，则进入第一换热器206化霜控制，连续制热四通阀211换向，分流部分的高温高压气态冷媒先经过第一换热器206，对其进行化霜；否则保持当前控制状态。若在第一换热器206化霜过程中，除湿升温换热器化霜感温包温度T2＞E，则连续制热四通阀211再次换向，恢复防结霜连续制热控制运行。同时，在防结霜连续制热控制过程中，持续检测A≤T1≤B且ψ＞C是否成立，若不成立，则退出防化霜连续制热控制。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种带有化霜装置的空调系统，其特征在于，包括室内机(100)和室外机(200)，其中，所述室内机(100)包括室内机换热器(101)和室内机膨胀阀(102)；所述室外机(200)包括汽液分离器(201)、压缩机(202)、室外机换热器(203)、室外风机(204)、制热膨胀阀(205)和除湿升温换热器；所述空调系统的冷媒运行路径包括制热主回路和化霜支路，所述汽液分离器(201)、所述压缩机(202)和所述室外机换热器(203)均位于所述制热主回路中，所述除湿升温换热器位于所述化霜支路中；所述化霜支路并联于所述制热主回路，所述化霜支路的冷媒入口连通于所述压缩机(202)的出口，所述化霜支路的冷媒出口连通于所述汽液分离器(201)的入口；且所述除湿升温换热器位于所述室外风机(204)与所述室外机换热器(203)之间的空气流通路径上。

2.根据权利要求1所述的带有化霜装置的空调系统，其特征在于，所述除湿升温换热器包括第一换热器(206)和第二换热器(207)，所述第一换热器(206)和所述第二换热器(207)串联于所述化霜支路中，且所述第一换热器(206)位于所述空气流通路径中靠近所述室外风机(204)一侧，所述第二换热器(207)位于所述空气流通路径中靠近所述室外机换热器(203)一侧。

3.根据权利要求2所述的带有化霜装置的空调系统，其特征在于，所述制热主回路中所述室内机膨胀阀(102)与所述制热膨胀阀(205)之间设置有第一阀体(208)；所述所述第一阀体(208)的两端并联有第二阀体(209)；所述化霜支路靠近其冷媒入口端设置有第三阀体(210)。

4.根据权利要求3所述的带有化霜装置的空调系统，其特征在于，所述化霜支路中还设置有连续制热四通阀(211)，所述连续制热四通阀(211)的四个接口分别通过管路与所述第三阀体(210)的出口、所述第一换热器(206)、所述第二换热器(207)以及所述汽液分离器(201)的入口连通。

5.根据权利要求3所述的带有化霜装置的空调系统，其特征在于，所述第一阀体(208)、所述第二阀体(209)和所述第三阀体(210)均为电磁阀。

6.根据权利要求2所述的带有化霜装置的空调系统，其特征在于，所述化霜支路中还设置有除湿膨胀阀(212)。

7.根据权利要求1所述的带有化霜装置的空调系统，其特征在于，所述空气流通路径中靠近所述室外机换热器(203)处设置有第一温度传感器(213)和湿度传感器。

8.根据权利要求7所述的带有化霜装置的空调系统，其特征在于，所述除湿升温换热器的上游设置有第二温度传感器(214)。

9.根据权利要求8所述的带有化霜装置的空调系统，其特征在于，还包括主控单元，所述第一温度传感器(213)、所述湿度传感器和所述第二温度传感器(214)分别与所述主控单元通讯连接。

10.根据权利要求1-9任一所述的带有化霜装置的空调系统，其特征在于，所述室内机(100)的数量为多个，多个所述室内机(100)相并联。

11.根据权利要求10所述的带有化霜装置的空调系统，其特征在于，还包括驱动散热模块(215)，所述制热主回路部分冷媒管路和所述化霜支路的部分冷媒管路嵌设于所述驱动散热模块(215)的散热片之间。

12.一种采用权利要求1-11任一所述的带有化霜装置的空调系统进行连续制热的控制方法，其特征在于，所述空调系统包括普通制热模式和连续制热模式，其中，连续制热模式下制热主回路中分流出的部分高温高压冷媒沿化霜支路经由除湿升温换热器对进入室外机换热器(203)前的空气进行加热除湿。

13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述连续制热模式包括防结霜连续制热模式和连续制热化霜模式。

14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，设温度最小阀值为A，温度最大阀值为B，室外机换热器(203)处实时温度为T₁，实时湿度为ψ，则A≤T₁≤B且ψ＞C时进入防结霜连续制热模式运行。

15.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于，设除湿升温换热器处的实时温度为T₂，温度最小阀值为E，温度最大阀值为D，则当T₂<D时进入连续制热化霜模式，当T₂>E时恢复防结霜连续制热模式运行。