CN110906499B - 制冷工况下空调器的控制方法及空调器 - Google Patents

Abstract

本发明属于空调器领域，具体提供一种制冷工况下空调器的控制方法及空调器。本发明旨在解决现有空调器太阳能利用率低、加工成本高、部件冗余、易损坏的问题。为此目的，本发明提供了一种制冷工况下空调器的控制方法，空调器包括通过冷媒管路依次环形连接的压缩机、室外换热器、截止阀和室内换热器，室外换热器的进口的冷媒管路和/或出口的冷媒管路上还并联设置具有太阳能加热组件的冷媒加热管路，控制方法包括：检测压缩机是否处于工作间隙的停机状态；基于检测结果，选择性地控制冷媒流经冷媒加热管路。本发明能够使太阳能所产生的热能直接应用到制冷工况中来降低空调器的市电消耗，从而提高太阳能利用率、降低空调器加工成本。

Description

制冷工况下空调器的控制方法及空调器

技术领域

本发明属于空调器技术领域，具体提供一种制冷工况下空调器的控制方法及空调器。

背景技术

由于太阳能可再生且无污染的特性，将太阳能用作空调器的辅助设备来减少空调器的能耗已经是本领域技术人员公知的技术手段。在冬季制热过程中，通常有两种方案来降低空调器的市电电能消耗，一种方案为将太阳能转化为电能，以此来补充空调器的电能消耗，此种方案，空调器本身的电能消耗总量不变，但是由于太阳能没有使用市电，无需缴费，从而降低了用户的市电耗电量。另一种方案为通过太阳能吸热的原理，将热量直接通过室外换热器传导走，由于太阳能将热量集中，室外换热器换热所耗费的能量相应地减少，此时空调器本身的电能消耗总量相对于没有太阳能时候是减少的，也就降低了用户的市电耗电量。

然而，在夏季制冷过程中，室外机是需要将室内的热量散发到室外的，此时再直接将太阳能转化的热量直接堆积在室外机附近，室外机非但不会吸收热量，还将造成室外机的散热不畅，反而会增加空调器的电能消耗总量，也即市电耗电量。因此在制冷过程中，本领域技术人员的常规认知，通常是直接增加一套电能转换装置，将太阳能先转换成电能，再将电能供给至空调器，这样一来，空调器本身的电能消耗总量不变，但是由于太阳能没有使用市电，无需缴费，从而降低了用户的市电耗电量。但是，这样做有一个突出的问题，便是空调器会因为蓄电池以及电能转换装置而变得冗余，并且太阳能发电转换效率低、空调器整体生产成本大大升高且易于损坏，并不利于空调器成本控制，用户购买的少，这也制约着太阳能在制冷工况下的应用。

相应的，本领域需要一种新的制冷工况下空调器的控制方法及空调器来解决现有空调器在制冷工况下利用太阳能的热量需要先转换成电能再加以利用，因此造成空调器太阳能利用率低、加工成本高、部件冗余、易损坏的问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有空调器在制冷工况下利用太阳能的热量需要先转换成电能再加以利用，因此造成空调器太阳能利用率低、加工成本高、部件冗余、易损坏的问题，本发明提供了一种制冷工况下空调器的控制方法，所述空调器包括通过冷媒管路依次环形连接的压缩机、室外换热器、截止阀和室内换热器，所述室外换热器的进口的冷媒管路和/或出口的冷媒管路上还并联设置具有太阳能加热组件的冷媒加热管路，所述控制方法包括：

检测所述压缩机是否处于工作间隙的停机状态；

基于检测结果，选择性地控制冷媒流经所述冷媒加热管路。

在上述制冷工况下空调器的控制方法的优选技术方案中，“基于检测结果，选择性地控制冷媒流经所述冷媒加热管路”的步骤进一步包括：

当所述压缩机处于工作间隙的停机状态时，控制所述冷媒至少部分流经所述冷媒加热管路。

在上述制冷工况下空调器的控制方法的优选技术方案中，“当所述压缩机处于工作间隙的停机状态时，控制所述冷媒至少部分流经所述冷媒加热管路”的步骤之后，所述控制方法还包括：

重新检测所述压缩机是否处于工作间隙的停机状态；

当所述压缩机重新处于工作状态时，控制所述冷媒不再流经所述冷媒加热管路。

在上述制冷工况下空调器的控制方法的优选技术方案中，“基于检测结果，选择性地控制冷媒流经所述冷媒加热管路”的步骤进一步包括：

当所述压缩机未处于工作间隙的停机状态时，控制所述冷媒不流经所述冷媒加热管路。

在上述制冷工况下空调器的控制方法的优选技术方案中，“检测所述压缩机是否处于工作间隙的停机状态”的步骤进一步包括：

检测所述冷媒加热管路与所述冷媒管路的温度；

比较所述冷媒加热管路与所述冷媒管路的温度的大小；

当所述冷媒加热管路的温度大于所述冷媒管路的温度时，检测所述压缩机是否处于工作间隙的停机状态。

本发明还提供了一种空调器，包括控制器，所述控制器配置成能够执行上述任一项所述的控制方法。

在上述空调器的优选技术方案中，所述太阳能加热组件包括太阳能加热管，所述太阳能加热管包裹在所述冷媒加热管路的外侧并能够与所述冷媒加热管路进行换热。

在上述空调器的优选技术方案中，所述太阳能加热组件包括太阳能加热部和蓄热结构，所述太阳能加热部与所述蓄热结构连接并能够对所述蓄热结构进行加热，所述蓄热结构包裹在所述冷媒加热管路的外侧并能够与所述冷媒加热管路进行换热；

其中，所述太阳能加热部为太阳能管和/或太阳能板。

在上述空调器的优选技术方案中，所述蓄热结构为蓄热水箱。

在上述空调器的优选技术方案中，所述蓄热水箱的最大容积为40L。

本领域人员能够理解的是，本发明提供了一种制冷工况下空调器的控制方法，空调器包括通过冷媒管路依次环形连接的压缩机、室外换热器、截止阀和室内换热器，室外换热器的进口的冷媒管路和/或出口的冷媒管路上还并联设置具有太阳能加热组件的冷媒加热管路，控制方法包括：S100、检测压缩机是否处于工作间隙的停机状态；S200、基于检测结果，选择性地控制冷媒流经冷媒加热管路。

通过本发明所提供的控制方法，能够使太阳能所产生的热能直接应用到制冷工况中来降低空调器的市电消耗，从而提高太阳能利用率、降低加工成本、取消部件冗余并且由于不具备太阳能转换成电能的结构，使其不易损坏。

附图说明

下面参照附图并结合一拖一类型的空调器来描述本发明的制冷工况下空调器的控制方法及空调器。附图中：

图1为本发明的空调器的结构示意图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为图2的另一种实施方式；

图4为本发明的空调器的室外换热器和太阳能加热组件的装配示意图；

图5为本发明的制冷工况下空调器的控制方法的流程图；

图6为图5中步骤S100的流程图；

图7为常规空调器与本发明的蓄热水箱容积为35L时的空调器的耗能对比；

图8为常规空调器与本发明的蓄热水箱容积为35L时的空调器的能效比(COP)；

图9为本发明的蓄热水箱容积为0-50L时的空调器在单位时间内的能源消耗总和的对比；

图10为本发明的空调器在5-9月份且室内设定温度为20-27℃时的能源消耗对比。

附图标记列表:

1、冷媒加热管路；11、太阳能加热组件；2、室外换热器；21、冷媒管路；22、第一阀体；23、第二阀体。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些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。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。例如，尽管说明书中是以太阳能加热组件设置在室外换热器的进口的冷媒管路为例进行描述的，但是，本发明的太阳能加热组件显然还可以安装在室外换热器的出口的冷媒管路上，或者两个地方同时安装，只要该太阳能加热组件能够加热流经冷媒加热管路内的高压冷媒即可。

现有空调器技术领域中，本领域技术人员在利用太阳能制冷时，为了减少市电的使用量，降低电费，通常是将太阳能转换成电能，以此补给部分市电，而太阳能转换成的电能并不需要付费，从而降低空调器的整体市电能耗。由于室外换热器在制冷工况下本身便是进行散热工作，本领域技术人员普遍认为太阳能加热组件是吸收太阳能的，因此其本身热量较高，不宜布置在室外机的附近，并认为这样会增加空调室外机的散热负担，基于此，并不能直接利用太阳能加热组件的热量减少制冷工况下的市电消耗，因此对此方面的研究甚少。

但是，当空调器在制冷过程中，由于压缩机是间歇工作的，例如工作30min，检测到室内环境温度已经达到设定温度值时，便不再继续工作，直至室内温度又上升至需要调控的温度，例如间歇时间为5min。发明人发现，虽然对于空调器在工作过程中的30min而言，存在太阳能加热组件的确是阻碍室外换热器散热、致使其能耗增高的，但是，在间歇时间的5min内，如果将流经冷媒管路的高压冷媒替换成流经冷媒加热管路，便能够使室外换热器的高压维持时间更长，例如将间歇时间延长至10min。我们知道，当室外换热器冷媒的高压与室内换热器冷媒的低压压差为零时，冷媒便不再流动。而在空调器处于非工作状态时，加热室外换热器进口和出口处的冷媒，使其维持更长时间的高压，便能够维持更长时间的室外换热器和室内换热器之间的压差，这样室内换热器仍然能够缓慢地制冷，也就可以延缓压缩机的间歇时间，并且，发明人经过实际数据发现，从整体上来说，太阳能使室外换热器增加的能耗小于太阳能使间歇时间延长所减小的能耗，即空调器整体能耗是下降的，这项应用使得将太阳能的热量直接应用到空调器的制冷循环中成为现实，无需再额外添加电能转换装置等设备，极大地简化了太阳能加热组件的利用，克服了现有技术中常规技术人员往往认为太阳能加热组件需要先转化成电能才能应用到空调器的制冷工况中去的技术偏见，并基于此，提出了本发明的制冷工况下空调器的控制方法和空调器。

下面结合附图来描述本发明的制冷工况下空调器的控制方法和空调器。

首先参照图1-5，对本发明的制冷工况下空调器的控制方法和空调器进行描述。其中，图1为本发明的空调器的结构示意图，图2为图1中A处的放大图，图3为图2的另一种实施方式，图4为本发明的空调器的室外换热器和太阳能加热组件的装配示意图，图5为本发明的制冷工况下空调器的控制方法的流程图。

如图1-4所示，本发明的空调器包括通过冷媒管路21依次环形连接的压缩机、室外换热器2、截止阀和室内换热器，如图3、4、6所示，在室外换热器2的进口的冷媒管路21上还并联设置具有太阳能加热组件11的冷媒加热管路1，当然，冷媒加热管路1还可以如图3所示，并联设置在室外换热器2的出口的冷媒管路21上，或者在室外换热器2的两侧均设置(图中未示出)。本发明的制冷工况下空调器的控制方法如图5所示，包括：

S100、检测所述压缩机是否处于工作间隙的停机状态。

首先要确认压缩机的运行状态，例如通过检测压缩机的电流变化、电压变化等方式，检测方案为本领域常规技术手段，不再进行赘述。

S200、基于检测结果，选择性地控制冷媒流经冷媒加热管路。

进一步地，步骤S200进一步包括：

S210、当压缩机处于工作间隙的停机状态时，控制冷媒至少部分流经冷媒加热管路；

S220、当压缩机未处于工作间隙的停机状态时，控制冷媒不流经冷媒加热管路。

当压缩机处于运行状态时，此时冷媒如果流经冷媒加热管路1，会使得空调器整体能耗增加，因此，此时不应当控制冷媒流经冷媒加热管路1。当压缩机处于间歇的停机状态时，此时冷媒至少部分流经冷媒加热管路1，能够维持较长时间的室内换热器和室外换热器2的压差，从而能使室内换热器缓慢制冷，延长室内温度回升时间，减少压缩机整体运行时间，进而降低空调器的市电能耗。

其中，冷媒是否流经冷媒加热管路1，以及是部分流经还是全部流经冷媒加热管路1，通过控制第一阀体22和第二阀体23的开闭即可实现。需要说明的是，本领域技术人员需要根据实际需要，选择性地控制冷媒是部分流经冷媒加热管路1还是全部流经冷媒加热管路1，如果室内换热器和室外换热器2的压差处于一个较高的状态，此时需要调整为部分流经冷媒加热管路1，避免压差过高导致换热器或冷媒管路21爆裂损坏，如果压差处于一个较低的状态，此时可以调整为全部流经冷媒加热管路1，维持更长时间的较高压差，使压缩机间歇时间更长。

进一步地，步骤S210之后，控制方法还包括：

S220、重新检测压缩机是否处于工作间隙的停机状态；

S230、当压缩机重新处于工作状态时，控制冷媒不再流经冷媒加热管路。

在冷媒流经太阳能加热组件11时，需要重新检测压缩机的工作状态，一旦其重新处于工作状态，便控制冷媒不再流经冷媒加热管路1，避免对空调器整体能耗造成负面影响。

进一步地，如图6所示，图6为图5中步骤S100的流程图，步骤S100进一步包括：

S110、检测冷媒加热管路与冷媒管路的温度；

S120、比较冷媒加热管路与冷媒管路的温度的大小；

S130、当冷媒加热管路的温度大于冷媒管路的温度时，检测压缩机是否处于工作间隙的停机状态。

只有当冷媒加热管路1内的温度大于冷媒管路21时，才能够对冷媒进行加热，但是，若在夜里太阳能加热组件11已经无法提供热量，导致冷媒加热管路1的温度并不高于冷媒管路21时，便不再进行工作，因为目前即使进行控制也不能起到降低能耗的作用，只有当冷媒加热管路1的温度大于冷媒管路21的温度时，才进入步骤S130的步骤，检测压缩机是否处于工作间隙的停机状态。

至此，已经对制冷工况下空调器的控制方法进行了详细描述，下面对空调器的结构组成进一步进行描述，空调器包括控制器，控制器配置成能够执行上述任一项控制方法。

太阳能加热组件11包括太阳能加热部和蓄热结构，太阳能加热部与蓄热结构连接并能够对蓄热结构进行加热，蓄热结构包裹在冷媒加热管路1的外侧并能够与冷媒加热管路1进行换热，其中，太阳能加热部为太阳能管和/或太阳能板，其中，蓄热组件为蓄热水箱或其它比热容较大的材料做成的蓄热结构，结合图4可知，本发明的优先实施方式为太阳能加热部件为太阳能管，蓄热组件为蓄热水箱。当然，太阳能加热组件11也并不局限与本发明所提供的结构，其还可以是仅包括包括太阳能加热管(图中未示出)，太阳能加热管包裹在冷媒加热管路1的外侧并能够与冷媒加热管路1进行换热，同样能够达到加热冷媒的效果。更优选地，发明人通过图4中的试验样机，进行不同蓄热水箱容积的替换试验，得出图9所示的数据，在水箱超过35L、达到40L之后，空调器整体能源消耗便不再降低，此时再继续增加水箱的尺寸并无意义，反而使空调器整体变得累赘，因此，蓄热水箱的最大容积为40L，更优选地，其最佳容积为35L，使能源消耗的降低与容积的增大达到了一个平衡的状态。

如图7至图10所示，对发明人进行的实际试验数据进行分析，其中，图7为常规空调器与本发明的蓄热水箱容积为35L时的空调器的耗能对比，图8为常规空调器与本发明的蓄热水箱容积为35L时的空调器的能效比(COP)，图9为本发明的蓄热水箱容积为0-50L时的空调器在单位时间内的能源消耗总和的对比，图10为本发明的空调器在5-9月份且室内设定温度为20-27℃时的能源消耗对比。

图7示出了常规空调器的耗能数据和曲线图，以及同样状态下本发明的空调器的耗能数据和曲线图，可以明显的看出，本发明的设备耗能在任意月份均比常规空调器降低了200kwh以上，降低耗能明显。图8基于常规空调器与本发明的空调器的能耗比进行了分析，同样本发明的能耗比要远高于常规空调器的能耗比。图9示出了不同水箱容积下的本发明的空调器的能源消耗，除能够反映出水箱容积影响能源消耗的具体数值的趋势外，也能反映出水箱的设置确实降低了能源消耗。图10从整体上记录了本发明的空调器在5-9月份且室内设定温度为20-27℃时的能源消耗的总量对比图，从整体来看，无论在表中的哪个情况下，也未升高至图7中常规空调器的700kwh以上的能源消耗，因此本发明的空调器确实降低了市电使用的总量。

特别地，本发明的空调器显然还可以应用于制热工况下的常规控制方法，只是制热工况的应用已经是本领域技术人员的常规技术手段，其并未体现出本发明克服了技术偏见的效果，便不再进行赘述。

综上所述，本发明克服了本领域技术人员普遍认为并不能直接利用太阳能加热组件11的热量减少制冷工况下的市电消耗的技术偏见，并给出了降低空调器市电消耗的详细控制方法以及空调器的结构，从而使空调器具备制冷和制热工况下均可以直接利用太阳能来降低空调器的市电消耗的效果，减少了太阳能转化成电能的设备，降低成本、减少了空调器损坏的概率、扩大了太阳能的应用场合。

需要说明的是，上述实施方式仅仅用来阐述本发明的原理，并非旨在与限制本发明的保护范围，在不偏离本发明原理的条件下，本领域技术人员能够对上述结构进行调整，以便本发明能够应用于更加具体的应用场景。

例如，在一种可替换的实施方式中，虽然本申请阐述蓄热水箱为35L是最合适的，但是，此数据是根据试验机的实验结果得出的，而根据每个空调器的功率不同，显然这个数值并不是一成不变的，例如，如果是超大型空调器，显然其水箱尺寸会成倍增长，只要本领域技术人员与本申请基于同样地原理选择了合适的水箱范围，便不偏离本发明的原理，将落入本发明的保护范围之内。

最后需要说明的是，尽管本发明是以一拖一类型的空调器为例进行描述的，但是本发明的制冷工况下空调器的控制方法及空调器显然还可以应用于其他的空调器，例如一拖多类型的空调器等。

本领域技术人员可以理解，上述空调器还包括一些其他公知结构，例如处理器、控制器、存储器等，其中，存储器包括但不限于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器、易失性存储器、非易失性存储器、串行存储器、并行存储器或寄存器等，处理器包括但不限于CPLD/FPGA、DSP、ARM处理器、MIPS处理器等。为了不必要地模糊本公开的实施例，这些公知的结构未在附图中示出。

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 (8)

1.一种制冷工况下空调器的控制方法，所述空调器包括通过冷媒管路依次环形连接的压缩机、室外换热器、截止阀和室内换热器，所述室外换热器的进口的冷媒管路和/或出口的冷媒管路上还并联设置具有太阳能加热组件的冷媒加热管路，其特征在于，所述控制方法包括：

检测所述压缩机是否处于工作间隙的停机状态；

基于检测结果，选择性地控制冷媒流经所述冷媒加热管路；

其中，“基于检测结果，选择性地控制冷媒流经所述冷媒加热管路”的步骤进一步包括：

当所述压缩机处于工作间隙的停机状态时，控制所述冷媒至少部分流经所述冷媒加热管路；并且/或者，

当所述压缩机未处于工作间隙的停机状态时，控制所述冷媒不流经所述冷媒加热管路。

2.根据权利要求1所述的制冷工况下空调器的控制方法，其特征在于，“当所述压缩机处于工作间隙的停机状态时，控制所述冷媒至少部分流经所述冷媒加热管路”的步骤之后，所述控制方法还包括：

重新检测所述压缩机是否处于工作间隙的停机状态；

当所述压缩机重新处于工作状态时，控制所述冷媒不再流经所述冷媒加热管路。

3.根据权利要求1所述的制冷工况下空调器的控制方法，其特征在于，“检测所述压缩机是否处于工作间隙的停机状态”的步骤进一步包括：

检测所述冷媒加热管路与所述冷媒管路的温度；

比较所述冷媒加热管路与所述冷媒管路的温度的大小；

当所述冷媒加热管路的温度大于所述冷媒管路的温度时，检测所述压缩机是否处于工作间隙的停机状态。

4.一种空调器，包括控制器，其特征在于，所述控制器配置成能够执行权利要求1至3中任一项所述的控制方法。

5.根据权利要求4所述的空调器，其特征在于，所述太阳能加热组件包括太阳能加热管，所述太阳能加热管包裹在所述冷媒加热管路的外侧并能够与所述冷媒加热管路进行换热。

6.根据权利要求4所述的空调器，其特征在于，所述太阳能加热组件包括太阳能加热部和蓄热结构，所述太阳能加热部与所述蓄热结构连接并能够对所述蓄热结构进行加热，所述蓄热结构包裹在所述冷媒加热管路的外侧并能够与所述冷媒加热管路进行换热；

其中，所述太阳能加热部为太阳能管和/或太阳能板。

7.根据权利要求6所述的空调器，其特征在于，所述蓄热结构为蓄热水箱。

8.根据权利要求7所述的空调器，其特征在于，所述蓄热水箱的最大容积为40L。

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