CN112594983A - 一种空调器精细化正向循环除冰系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调器精细化正向循环除冰系统及控制方法，包括板式换热器和室外换热器，所述板式换热器和室外换热器之间通过主路管道连接，所述板式换热器的主路连通气液分离器；在所述板式换热器的主路上分支连接有第一支路，通过板式换热器中第一支路冷媒吸收主路的换热余热后，用于室外换热器的除冰除霜。通过板式换热器换热后的余热进行二次利用，用于室内换热器的除冰除霜，从而避免了主路冷媒的损耗导致的供热能力不稳定的问题。

Description

一种空调器精细化正向循环除冰系统及控制方法

技术领域

本发明属于电器技术领域，尤其涉及一种空调器精细化正向循环除冰系统及控制方法。

背景技术

风冷热泵机组广发应用于居民生活品质提升，其主要功能在于利用少量的电能，借助空调器系统，转化输出为客户末端的热能，以达到制冷或者制热的效果。其中热泵机组，主要在于制热功能的运用，顾名思义，“热泵”机组就是一种从低热能区域，克服热能自然传递梯度差，汲取热量至高高热量区域的机组。

在淮河以北地区，冬季制热功能应用的尤为明显，风冷热泵机组也备受消费者青睐。但是，随着机组的制热运行，室外机长时间进行低温蒸发吸收热量，当换热器表面温度低于空气露点温度时，就会产生凝露、结霜等现象。并且，伴随着制热运行时间的延长，结霜结冰的现象会进一步恶化。

现有除霜除冰的方式中，正向循环除霜除冰技术应用较为广泛，尤其在北方地区，室外环境较为恶劣，极容易产生换热器结冰现象。正向循环除冰时整机除霜除冰时维持制热不换向，保证客户的稳定受热。

但是，现有的技术主要是通过对压缩机排气口或者均油器出口的的高温冷媒，独立设置支路控制，引流至室内换热器2中进行除霜除冰。此方案可以品质化客户享受，但是在化霜除冰阶段，由于耗费了主路的冷媒，导致系统冷媒的有效循环量减少，室外吸热能力较低，影响客户侧制热能力。机组通过自身调节，会持续控制压缩机频率的提升，从而加大了电耗。

发明内容

为解决上述现有技术中的问题，本发明提供了一种空调器精细化正向循环除冰系统及控制方法，该发明简要描述核心设计点及技术效果。

为实现上述目的，本发明的一种空调器精细化正向循环除冰系统及控制方法的具体技术方案如下：

一种空调器精细化正向循环除冰系统，包括板式换热器和室外换热器，所述板式换热器和室外换热器之间通过主路管道连接，所述板式换热器的主路连通气液分离器；在所述板式换热器的主路上分支连接有第一支路，通过板式换热器中第一支路冷媒吸收主路的换热余热后，用于室外换热器的除冰除霜。

进一步的，所述板式换热器的第一支路上设有控制阀，控制阀连接控制器，通过控制阀控制板式换热器中换热后的支路冷媒，将支路冷媒流向室外换热器中进行除霜。

进一步的，所述板式换热器的主路连通气液分离器，且从该主路分支出的第一支路管路经过室外换热器后回到板式换热器的主路上连通的气液分离器中；

当需要除冰时候，在室外侧低温结冰后，通过控制分支出的第一支路将板式换热器中吸余热后的支路冷媒，进入室外换热器除冰化冻。

进一步的，所述室内换热器中的第一支路设置成沿着流道从下至上沿着冰层厚度的方向逆向流动除冰化冻。

进一步的，从板式换热器到室外换热器正向上的第一支路上设有第三除冰阀，从室外换热器到板式换热器逆向上的第一支路上设有第一除冰阀和第二除冰阀；在室外侧低温结冰后，匹配室内换热器检测温度，再通过控制器控制分析，通过控制第一除冰阀关闭且开启第三除冰阀，在板式换热器中吸热后的支路冷媒，通过第一过滤器进入室外换热器除冰化冻。

进一步的，所述从板式换热器到室外换热器正向上的第一支路上还设有第一过滤器。

进一步的，所述板式换热器和室外换热器之间还连接有第二支路，第二支路上设置有电子膨胀阀，且电子膨胀阀的两端之间连有单向阀，电子膨胀阀且与控制器连接。

进一步的，所述第二支路上还设有第二过滤器。

一种空调器精细化正向循环除冰系统控制方法，包括以下步骤：

检测步骤：从板式换热器的主路管道上分支出的第一支路连通于室外换热器，第一支路吸收了主路管道的热量后，匹配室内换热器检测温度；

控制步骤：控制器控制第一除冰阀关闭，第三除冰阀开启，在板式换热器中吸热后的第二支路冷媒，进入室外换热器底部；

除冰步骤：控制经过室外换热器流道自下至上沿着冰层厚度的方向逆向流动除冰化冻。

进一步的，还包括设置在节流降温步骤：板式换热器和室外换热器之间还连接有第二支路，通过控制器的自动分析判断，自动调节第二支路的电子膨胀阀的步数，从而实现节流降温。

相比较现有技术而言，本发明具有以下有益效果：

1、通过板式换热器换热后的余热进行二次利用，用于室内换热器的除冰除霜，从而避免了主路冷媒的损耗导致的供热侧能力不稳定的问题；

2、逆向流动式除霜，大温差换热，高效可靠，有效缩短了化霜除冰周期长。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明和现有技术空调系统连接图；

图3为本发明原理控制图。

图中标号说明：板式换热器1、室外换热器2、第一除冰阀31、第二除冰阀32、第三除冰阀33、第一过滤器34、第二过滤器4、电子膨胀阀5、单向阀6、化霜感温包7、第一支路8、第二支路9。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图1-3，对本发明一种空调器精细化正向循环除冰系统，做进一步详细的描述。

设计一种空调器精细化正向循环除冰系统，包括板式换热器1(即过冷器)和室外换热器2，板式换热器1和室外换热器2之间通过主路管道连接，板式换热器1的主路连通气液分离器，且从该主路分支出的第一支路8管路经过室外换热器2后回到板式换热器1的主路上连通的气液分离器中；当需要除冰时候，在室外侧低温结冰后，通过控制分支出的第一支路8将板式换热器1中吸余热后的支路冷媒，进入室外换热器2除冰化冻。在板式换热器1的主路上分支连接有第一支路8，通过板式换热器1中第一支路8冷媒吸收主路的换热余热后，用于室外换热器2的除冰除霜。板式换热器1余热化霜技术，在系统正向循环的模式下，通过板式换热器1的支路冷媒吸收了主路的热量后，通过第一支路8用于室内换热器2的除冰除霜，即室外机除冰化霜，化霜感温包7检测温度方便控制器随时分析控制温度，从而避免了主路冷媒的损耗导致的供热侧能力不稳定的问题；另一方面，逆流除霜，利用除冰系统的大温差换热，高效可靠，有效解决了化霜除冰周期长的问题。室内换热器2中的第一支路8设置成沿着流道从下至上沿着冰层厚度的方向逆向流动除冰化冻。

本方案使用的热源与众不同，不需现有技术中采用压缩机本体热源，而是板式换热器1的换热余热，利用循环回路的支路设置流路，实现除冰除霜技术效果。如图2所示箭头所示的流向，采用正向制热循环、沿着温度方向逆向流动的化霜方式。对于换热后的余热应用均有更好的技术效果，对于冷凝器化霜技术的方式采用逆流流动式除霜，高效可靠，缩短化霜除冰周期。

本方案中，成分利用了板式换热器1换热后的余热，实现高效、低耗除冰。由于在整机制热运行时，经过压缩机排出的高温高压冷媒，即为换热介质，统称为冷媒，直接进入室内换热器，在室内风机的作用下，空气被迫流动，当空气略过室内高温铜管时，因温差产生传热，从而室内空气吸热，输出“热风”。与此同时，铜管内的冷媒，放热冷凝，形成常压常温的液态冷媒。但是由于是内、外换热器的面积、风量相差较大，而换热能力与换气面积、温差成正比关系，所以室内换热能力明显弱于室外侧，导致室内外换热不平衡，既影响系统压力的稳定性，也会导致制热能力的锐减。

因此，在制热运行时，大冷量机组常常配置有板式换热器1，其本设计主要结构形式为多层板式换热器，内部为多个流道逆向流动换热。在换热时，主路冷媒由于在室内侧冷凝不充分，故在此板式换热器1中进行二次过冷，故又称此为板式结构。而板式换热器1中，通常是用于给主路冷媒二次降温的冷媒，来自于主路的一个第二支路，设置在板式换热器1和室外换热器2之间，第二支路9上设置有电子膨胀阀5，且电子膨胀阀5的两端之间连有单向阀6，电子膨胀阀5且与控制器连接。通过控制器的自动分析判断，自动调节电子膨胀阀的步数，即内部流通横截面的大小，步数一般为0—480，实现第二支路的强化节流降温，进一步地在板式换热器1中换热使得主路冷媒的温度进一步降低，增加与室外侧的温差，增加室外换热能力，从而可以在室外侧吸收更多的热量。

但是，在制热运行时，流经板式换热器1吸收主路冷媒热量后的支路冷媒，直接流入气液分离器，导致了部分热量的损失浪费。因此在本方案中，支路冷媒吸收了主路的热量后，结合室外换热器2检测温度，对冰层进行分析。在室外侧低温结冰后，控制器功能开始控制分析，通过控制第一除冰阀31的关闭，此时第三除冰阀33开启，在板式换热器1中吸热后的支路冷媒，通过第一过滤器34，进入室外换热器2底部，沿着流道设计从下至上沿着冰层厚度的方向逆向流动除冰化冻。此时第二除冰阀32保持开启状态，在除冰后的冷媒充分放热由于融化冰层，导致温度进一步降低，冷媒处于部分液化状态，此时的冷媒直接进入气液分离器(液态冷媒如果进入压缩机会产生液击异常，损坏整机)，分离出的气态冷媒进一步进入压缩机进行下一个循环的运转操作。在整个运转除冰的过程中，整机持续制热正向运行，保证了客户化的享受体验。本设计精细化的除冰功能设计，在稳定制热的同时，实现制热性能提升20％,运行平稳可靠。结合多个阀体的控制，流向室内换热器2中进行稳定的精细除霜。本方案实现了有效实现精细化的除冰技术设计与应用，该方案可实现推广至该类机型的全部使用。

提出一种空调器精细化正向循环除冰系统控制方法，包括以下步骤：

检测步骤：从板式换热器1的主路管道上分支出的第一支路8连通于室外换热器2，第一支路8吸收了主路管道的热量后，匹配室内换热器检测温度；

控制步骤：控制器控制第一除冰阀31关闭，第三除冰阀33开启，在板式换热器1中吸热后的第二支路9冷媒，进入室外换热器2底部；

除冰步骤：控制经过室外换热器2流道自下至上沿着冰层厚度的方向逆向流动除冰化冻，本设计的除冰方式从下往上逆流除冰，且大温差换热，高效可靠。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种空调器精细化正向循环除冰系统，包括板式换热器(1)和室外换热器(2)，所述板式换热器(1)和室外换热器(2)之间通过主路管道连接，所述板式换热器(1)的主路连通气液分离器；

其特征在于：在所述板式换热器(1)的主路上分支连接有第一支路(8)，通过板式换热器(1)中第一支路(8)冷媒吸收主路的换热余热后，用于室外换热器(2)的除冰除霜。

2.根据权利要求1所述的空调器精细化正向循环除冰系统，其特征在于，所述板式换热器(1)的第一支路(8)上设有控制阀，控制阀连接控制器，通过控制阀控制板式换热器(1)中换热后的支路冷媒，将支路冷媒流向室外换热器(2)中进行除霜。

3.根据权利要求2所述的空调器精细化正向循环除冰系统，其特征在于，所述板式换热器(1)的主路连通气液分离器，且从该主路分支出的第一支路(8)管路经过室外换热器(2)后回到板式换热器(1)的主路上连通的气液分离器中；

当需要除冰时候，在室外侧低温结冰后，通过控制分支出的第一支路(8)将板式换热器(1)中吸余热后的支路冷媒，进入室外换热器(2)除冰化冻。

4.根据权利要求3所述的空调器精细化正向循环除冰系统，其特征在于，所述室内换热器(2)中的第一支路(8)设置成沿着流道从下至上沿着冰层厚度的方向逆向流动除冰化冻。

5.根据权利要求4所述的空调器精细化正向循环除冰系统，其特征在于，从板式换热器(1)到室外换热器(2)正向上的第一支路(8)上设有第三除冰阀(33)，从室外换热器(2)到板式换热器(1)逆向上的第一支路(8)上设有第一除冰阀(31)和第二除冰阀(32)；

在室外侧低温结冰后，匹配室内换热器检测温度，再通过控制器控制分析，通过控制第一除冰阀(31)关闭且开启第三除冰阀(33)，在板式换热器(1)中吸热后的支路冷媒，通过第一过滤器(34)进入室外换热器(2)除冰化冻。

6.根据权利要求5所述的空调器精细化正向循环除冰系统，其特征在于，所述从板式换热器(1)到室外换热器(2)正向上的第一支路(8)上还设有第一过滤器(34)。

7.根据权利要求1所述的空调器精细化正向循环除冰系统，其特征在于，所述板式换热器(1)和室外换热器(2)之间还连接有第二支路(9)，第二支路(9)上设置有电子膨胀阀(5)，且电子膨胀阀(5)的两端之间连有单向阀(6)，电子膨胀阀(5)且与控制器连接。

8.根据权利要求7所述的空调器精细化正向循环除冰系统，其特征在于，所述第二支路(9)上还设有第二过滤器(4)。

9.一种空调器精细化正向循环除冰系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测步骤：从板式换热器(1)的主路管道上分支出的第一支路(8)连通于室外换热器(2)，第一支路(8)吸收了主路管道的热量后，匹配室内换热器检测温度；

控制步骤：控制器控制第一除冰阀(31)关闭，第三除冰阀(33)开启，在板式换热器(1)中吸热后的第二支路(9)冷媒，进入室外换热器(2)底部；

除冰步骤：控制经过室外换热器(2)流道自下至上沿着冰层厚度的方向逆向流动除冰化冻。

10.根据权利要求9所述的空调器精细化正向循环除冰系统控制方法，其特征在于，还包括设置在节流降温步骤：板式换热器(1)和室外换热器(2)之间还连接有第二支路(9)，通过控制器的自动分析判断，自动调节第二支路(9)的电子膨胀阀(5)的步数，从而实现节流降温。

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