CN112460780B - 具有可变风道的空调的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有可变风道的空调及控制方法，所述空调包括：换热风道、中间换热器和末级换热器，所述中间换热器和末级换热器间隔设置；第一换向风道和第二换向风道，所述第一换向风道、所述第二换向风道均与所述换热风道连通，第一控制阀和第二控制阀。本发明的空调通过换向风道与控制阀相配合，可以改变气流的路径，使气流的换热顺序从先与中间换热器换热，再与末级换热器换热，切换为先与末级换热器换热，再与中间换热器换热，利用较高温度的气流对末级换热器进行化霜，从而解决末级换热器结霜的问题，保证系统制冷效果。

Description

具有可变风道的空调的控制方法
技术领域
本发明涉及空调技术领域，具体涉及一种具有可变风道的空调的控制方法。
背景技术
化霜是制冷系统中常见问题，对于热泵系统来说业内最常见的化霜方式就是使四通阀换向来改变冷媒流向，让高温冷媒通过结霜的换热器实现化霜效果，但是这种方式会引起用户侧出风温度波动大的问题。
对于多联机系统则可以采用多个换热器逐个进行化霜来减小温度波动，但是这种方法存在很大的局限性，系统中必须存在多个换热器并联使用时才能实现。
对于飞机地面空调而言，行业标准要求进风35℃，出风要保持在2℃以下并且可控，由于换热温差大，整机一般采用多个独立的压缩机制冷系统进行串联，实现多级冷却，串联放置多个蒸发器通常为了保证出风低于2℃，最后一级蒸发器的蒸发温度要保持在-3℃甚至更低，因此容易出现结霜问题。
发明内容
本发明公开了一种具有可变风道的空调及控制方法，解决了末级换热器容易出现结霜的问题。
根据本发明的一个方面，公开了一种空调，包括：换热风道，所述换热风道具有进风口和出风口；换热器，所述换热器位于所述换热风道内，所述换热器包括：中间换热器和末级换热器，所述中间换热器和末级换热器沿所述进风口至所述出风口的方向上间隔设置；第一换向风道，所述第一换向风道与所述换热风道连通，所述第一换向风道的入口位于所述进风口与所述中间换热器之间，所述第一换向风道的出口位于所述末级换热器与所述出风口之间；第二换向风道，所述第二换向风道与所述换热风道连通，所述第二换向风道的入口位于所述第一换向风道的入口与所述中间换热器之间，所述第二换向风道的出口位于所述第一换向风道的出口与所述出风口之间；第一控制阀，所述第一控制阀设置在所述第一换向风道的入口，所述第一控制阀具有第一状态和第二状态；在所述第一状态，所述第一控制阀打开所述换热风道，同时关闭所述第一换向风道；在所述第二状态，所述第一控制阀关闭所述换热风道，同时打开所述第一换向风道；第二控制阀，所述第二控制阀设置在所述第二换向风道的出口，所述第二控制阀具有第三状态和第四状态；在所述第三状态，所述第二控制阀打开所述换热风道，同时关闭所述第二换向风道；在所述第四状态，所述第二控制阀关闭所述换热风道，同时打开所述第二换向风道。
进一步地，所述空调还包括：第三控制阀，所述第三控制阀设置在所述第二换向风道的出口与所述出风口之间，所述第三控制阀用于调节所述出风口的出风量。
进一步地，所述换热器还包括：前置换热器，所述前置换热器设置在所述换热风道内，所述前置换热器位于所述进风口与所述第一换向风道入口之间。
进一步地，所述前置换热器为多个，多个所述前置换热器间隔设置在所述换热风道内。
进一步地，所述第一控制阀和所述第二控制阀均为电动挡风板。
进一步地，所述第三控制阀为风阀。
进一步地，所述空调为飞机地面空调。
根据本发明的第二个方面，还公开了一种用于控制上述的空调的控制方法，包括以下步骤：S10：判断末级换热器是否结霜；S20：如果判断是，则控制所述空调进入化霜模式；如果判断否，则控制所述空调进入正常模式；在所述正常模式中，控制所述中间换热器蒸发温度为T2、所述末级换热器的蒸发温度为T3，将所述第一控制阀切换至第一状态，将所述第二控制阀切换至第三状态；在所述化霜模式中，控制所述末级换热器蒸发温度为T2、所述中间换热器蒸发温度为T3，将所述第一控制阀切换至第二状态，将所述第二控制阀切换至第四状态；其中，T2＞T3。
本发明的空调设置有第一换向风道、第二换向风道以及第一控制阀和第二控制阀，通过换向风道与控制阀相配合，可以改变气流的路径，使气流的换热顺序从先与中间换热器换热，再与末级换热器换热，切换为先与末级换热器换热，再与中间换热器换热，利用较高温度的气流对末级换热器进行化霜，从而解决末级换热器结霜的问题，保证系统制冷效果。
附图说明
图1是本发明实施例的空调的正常模式的风道结构示意图；
图2是本发明实施例的空调的化霜模式的风道结构示意图；
图3是本发明实施例的空调的工作原理图；
图例：10、换热风道；11、进风口；12、出风口；21、前置换热器；22、中间换热器；23、末级换热器；30、第一换向风道；40、第二换向风道；61、第一控制阀；62、第二控制阀；63、第三控制阀。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不局限于说明书上的内容。
如图1和图2所示，本发明公开了一种空调，包括换热风道10、换热器、第一换向风道30、第二换向风道40、第一控制阀61和第二控制阀62，换热风道10具有进风口11和出风口12；换热器位于换热风道10内，换热器包括：中间换热器22和末级换热器23，中间换热器22和末级换热器23沿进风口11至出风口12的方向上间隔设置；第一换向风道30与换热风道10连通，第一换向风道30的入口位于进风口11与中间换热器22之间，第一换向风道30的出口位于末级换热器23与出风口12之间；第二换向风道40与换热风道10连通，第二换向风道40的入口位于第一换向风道30的入口与中间换热器22之间，第二换向风道40的出口位于第一换向风道30的出口与出风口12之间；第一控制阀61设置在第一换向风道30的入口，第一控制阀61具有第一状态和第二状态；在第一状态，第一控制阀61打开换热风道10，同时关闭第一换向风道30；在第二状态，第一控制阀61关闭换热风道10，同时打开第一换向风道30；第二控制阀62设置在第二换向风道40的出口，第二控制阀62具有第三状态和第四状态；在第三状态，第二控制阀62打开换热风道10，同时关闭第二换向风道40；在第四状态，第二控制阀62关闭换热风道10，同时打开第二换向风道40。
本发明的空调设置有第一换向风道30、第二换向风道40以及第一控制阀61和第二控制阀62，通过换向风道与控制阀相配合，可以改变气流的路径，使气流的换热顺序从先与中间换热器22换热，再与末级换热器23换热，切换为先与末级换热器23换热，再与中间换热器22换热，利用较高温度的气流对末级换热器23进行化霜，从而解决末级换热器23结霜的问题，保证系统制冷效果。
在上述实施例中，空调还包括第三控制阀63，第三控制阀63设置在第二换向风道40的出口与出风口12之间，第三控制阀63用于调节出风口12的出风量。本发明的空调通过设置第三控制阀63，可以在空调正常运行时，可以通过第三控制阀63控制出风口12的出风量，从而实现出风调节。
在上述实施例中，换热器还包括前置换热器21，前置换热器21设置在换热风道10内，前置换热器21位于进风口11与第一换向风道30入口之间。本发明的空调通过设置前置换热器21可以使进风气流温度初步降低，从而使最后的出风气流温度更低，提高制冷效果。
在上述实施例中，前置换热器21为多个，多个前置换热器21间隔设置在换热风道10内。本发明的空调通过该设置多个前置换热器21可以使进风气流温度进一步降低，从而进一步提高制冷效果。
在上述实施例中，第一控制阀61和第二控制阀62均为电动挡风板，通过设置电动挡风板，可以根据需要将第一换向风道30的过流面遮挡住，从而关闭第一换向风道30，也可以使换热风道10的过流满挡住，从而关闭换热风道10。
在上述实施例中，第三控制阀63为风阀，通过采用风阀，可以通过风阀开闭调节气流的大小。
在上述实施例中，空调为飞机地面空调。本发明的空调为飞机地面空调，在普通的多级冷却直风道结构上增加两段换向风道，通过电动挡风板的调节控制，切换空气流通路径，使第一换向风道30出口与第二换向风道40进口之间的这段风道既可以正向出风也可以反向出风，大大提高管路的使用效率，从而实现利用待冷却的空气对末级换热器进行化霜，实现在连续制冷条件下进行化霜。
飞机地面空调行业标准要求进风35℃，出风2℃以下，空气温降达到33℃，对于普通的制冷系统而言无法实现，一般都是采用3～5级分段冷却，从前到后各级换热器蒸发温度逐渐降低。从前到后三级换热器分别命名为：前置换热器21、中间换热器22、末级换热器23，本次发明以三级换热器冷却为例进行说明，若系统中冷却级数超过三级，将最后两级分别作为中间换热器、末级换热器，前面所有的换热器全部作为前置换热器即可，其蒸发温度分别为T1、T2、T3，其中T1>T2>T3，由于末级换热器出风温度要达到2℃以下，因而T3一般要降至-3℃以下才能实现，T2通常为5～10℃，T1通常为12～15℃。因此结霜问题只会在末级换热器中才会出现。
为了解决末级换热器结霜的问题，根据本发明的第二个方面，公开了一种用于控制上述的空调的控制方法，包括以下步骤：
S10：判断末级换热器23是否结霜；
S20：如果判断是，则控制空调进入化霜模式；如果判断否，则控制空调进入正常模式；
在正常模式中，控制中间换热器22蒸发温度为T2、末级换热器23的蒸发温度为T3，将第一控制阀61切换至第一状态，将第二控制阀62切换至第三状态；
在化霜模式中，控制末级换热器23蒸发温度为T2、中间换热器22蒸发温度为T3，将第一控制阀61切换至第二状态，将第二控制阀62切换至第四状态；其中，T2＞T3。
本发明的空调的控制方法，在普通的多级冷却直风道结构上增加两段换向风道，通过风阀和电动挡风板的调节控制，切换空气流通路径，利用待冷却的空气对末级换热器进行化霜，实现在连续制冷条件下进行化霜。为保证整个制冷系统的制冷能力不会出现衰减，在进行风道变向的同时，升高末级换热器的蒸发温度，降低中间换热器的蒸发温度，保证出风温度稳定在设计要求中。
如图1所示，末级换热器23未结霜时风道内状态，即正常模式，其中：第一控制阀61将第一换向风道30关闭，将换热风道10打开，第二控制阀62将第二换向风道40关闭，将换热风道10打开。进风依次通过前置换热器21、中间换热器22、末级换热器23这条换热风道10将空气温度逐步降低到2℃以下，这与一般的多级冷却系统风道一致，且可通过控制第三控制阀63调节风道内风量。
如图2为末级换热器23结霜后风道内状态，即化霜模式，其中：第一控制阀61将第一换向风道30打开，将换热风道10关闭，第二控制阀62将第二换向风道40打开，将换热风道10关闭。进风依次通过前置换热器21、第一换向风道30、末级换热器23、中间换热器22、第二换向风道40，这条风道进行送风，且可通过控制第三控制阀63调节风道内风量。
这里设经过前置换热器后的风温Tf，由于前置换热器蒸发温度为T1，则存在关系：Tf>T1。为当检测到末级换热器出现结霜后，风道内各控制阀进行动作切换，此时将末级换热器23蒸发温度升高至T2，将中间换热器22蒸发温度降低至T3。
由于末级换热器23蒸发温度升高值T2，且此时末级换热器23进口风温为Tf，末级换热器23翅片表面受到加热作用开始化霜，同时化霜过程中霜层由于融化产生相变吸热会强化空气侧换热效果，进一步降低经过末级换热器23的空气温度。
经过末级换热器的空气最后通过中间换热器22，由于此时中间换热器22的蒸发温度降低至T3，可保证整机的总体制冷能力无衰减，出风温度即可一直保证处于2℃以下。
当在化霜模式运行指定时间t之后或者满足退出化霜条件，切换回正常模式，同时将末级蒸发温度降低至T3、中间换热器22蒸发温度升高至T2，可实现在整机连续制冷状态下，在不降低制冷能力的前提下进行化霜。
若在化霜模式下运行时间过长，中间换热器22出现结霜，则在切换回正常模式后中间换热器22的霜层基于同样原理也会融化，且不会影响到整机能力调节。
显然，本发明的上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (7)

1.一种空调的控制方法，其特征在于，所述空调包括：
换热风道(10)，所述换热风道(10)具有进风口(11)和出风口(12)；
换热器，所述换热器位于所述换热风道(10)内，所述换热器包括：中间换热器(22)和末级换热器(23)，所述中间换热器(22)和末级换热器(23)沿所述进风口(11)至所述出风口(12)的方向上间隔设置；
第一换向风道(30)，所述第一换向风道(30)与所述换热风道(10)连通，所述第一换向风道(30)的入口位于所述进风口(11)与所述中间换热器(22)之间，所述第一换向风道(30)的出口位于所述末级换热器(23)与所述出风口(12)之间；
第二换向风道(40)，所述第二换向风道(40)与所述换热风道(10)连通，所述第二换向风道(40)的入口位于所述第一换向风道(30)的入口与所述中间换热器(22)之间，所述第二换向风道(40)的出口位于所述第一换向风道(30)的出口与所述出风口(12)之间；
第一控制阀(61)，所述第一控制阀(61)设置在所述第一换向风道(30)的入口，所述第一控制阀(61)具有第一状态和第二状态；在所述第一状态，所述第一控制阀(61)打开所述换热风道(10)，同时关闭所述第一换向风道(30)；在所述第二状态，所述第一控制阀(61)关闭所述换热风道(10)，同时打开所述第一换向风道(30)；
第二控制阀(62)，所述第二控制阀(62)设置在所述第二换向风道(40)的出口，所述第二控制阀(62)具有第三状态和第四状态；在所述第三状态，所述第二控制阀(62)打开所述换热风道(10)，同时关闭所述第二换向风道(40)；在所述第四状态，所述第二控制阀(62)关闭所述换热风道(10)，同时打开所述第二换向风道(40)；
所述控制方法，包括以下步骤：
S10：判断末级换热器(23)是否结霜；
S20：如果判断是，则控制所述空调进入化霜模式；如果判断否，则控制所述空调进入正常模式；
在所述正常模式中，控制所述中间换热器(22)蒸发温度为T2、所述末级换热器(23)的蒸发温度为T3，将所述第一控制阀(61)切换至第一状态，将所述第二控制阀(62)切换至第三状态；
在所述化霜模式中，控制所述末级换热器(23)蒸发温度为T2、所述中间换热器(22)蒸发温度为T3，将所述第一控制阀(61)切换至第二状态，将所述第二控制阀(62)切换至第四状态；其中，T2＞T3。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述空调还包括：
第三控制阀(63)，所述第三控制阀(63)设置在所述第二换向风道(40)的出口与所述出风口(12)之间，所述第三控制阀(63)用于调节所述出风口(12)的出风量。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述换热器还包括：
前置换热器(21)，所述前置换热器(21)设置在所述换热风道(10)内，所述前置换热器(21)位于所述进风口(11)与所述第一换向风道(30)入口之间。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，
所述前置换热器(21)为多个，多个所述前置换热器(21)间隔设置在所述换热风道(10)内。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，
所述第一控制阀(61)和所述第二控制阀(62)均为电动挡风板。
6.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于
所述第三控制阀(63)为风阀。
7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，
所述空调为飞机地面空调。
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