CN112815586A - 一种分段式除霜空调器及分段式除霜方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分段式除霜空调器及分段式除霜方法，所述分段式除霜空调器包括：室外机、除冰阀及压缩机，其中，所述室外机内设置有温度检测设备，所述室外机的顶部、中部和底部分别通过除冰阀与所述压缩机连通，所述除冰阀根据所述温度检测设备所测得的温度确定是否开启。本发明有效实现了风冷热泵的正向循环的分段式除冰技术，保证稳定制热的同时结合气温智能化自动调节阈值，精准可靠；多流路快速切换控制，根据不同的除冰需求，分段进行控制输出，控制化热区域和有效换热面积，精准化正向循环化霜除冰；高效智能识别与控制判断实现，快速除冰；该方案可实现推广至该类机型的全部使用。

Description

一种分段式除霜空调器及分段式除霜方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，特别涉及一种分段式除霜空调器及分段式除霜方法。

背景技术

风冷热泵机组广泛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主要有两种，一种是逆向循环除霜，即整机内机停止运转，四通阀换向，切换为制冷模式，此时高温高压的冷媒直接进入室外换热器进行除霜除冰。此方法高效快速，但是严重影响客户体验，化霜除冰时，客户无法持续享受稳定制热。在低温状态下，整机每运行2小时左右就需要化霜一次，严重影响客户体验。同时，四通阀的多次切换，导致机组阀体寿命缩短，不利于整机持续稳定运行。第二种，是正向循环的除霜除冰，即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，引流至室外换热器中进行除霜除冰。此方案可以品质化客户享受，但是在化霜除冰阶段，仅有一路支路流经室外换热器底部，热量在两器内部从底层至顶部，通过内部热传递进行传热，同时受风机受迫气流影响，化霜效果相对不足，化霜除冰周期相对较长。恻然导致了冷媒的耗费，影响整机制热量。

有鉴于此，为解决现有技术的缺陷，本发明提供一种分段式除霜空调器及分段式除霜方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分段式除霜空调器及分段式除霜方法，其通过对比分析室外状态数据，结合单片机功能控制，对换热器除冰除霜输出差异化控制，结合室外实际情况进行分段式除霜除冰功能，实现过程高效化。

为达上述目的，本发明提供一种分段式除霜空调器，其包括：室外机、除冰阀及压缩机，其中，所述室外机内设置有温度检测设备，所述室外机的顶部、中部和底部分别通过除冰阀与所述压缩机连通，所述除冰阀根据所述温度检测设备所测得的温度确定是否开启。

所述的分段式除霜空调器，其中，所述除冰阀的数量为三个，且所述室外机的顶部连通有第一除冰阀，中部连通有第二除冰阀，底部连通有第三除冰阀。

所述的分段式除霜空调器，其中，还包括室内机，所述室内机的出口通过节流装置与所述室外机的进口连接。

所述的分段式除霜空调器，其中，还包括四通阀，所述四通阀具有A口、B口、C口和D口，空调器在制热模式下，当所述四通阀通电时，所述A口和D口连通，所述B口和C口连通。

所述的分段式除霜空调器，其中，还包括气液分离器，所述压缩机的进口与所述气液分离器的出口连接，所述室外机的另一出口与所述气液分离器的进口连接。

所述的分段式除霜空调器，其中，所述A口与所述压缩机的出口连接，所述B口与所述室外机的出口连接，所述四通阀的C口与所述气液分离器的进口连接，且所述四通阀的D口与所述室内机进口连接。

所述的分段式除霜空调器，其中，所述温度检测设备为室外换热器中间感温包。

本发明还提供一种采用上述的分段式除霜空调器所实施的分段式除霜方法，其包括以下步骤：

步骤一、设定温度预设值Ta、Tb、Tc，且Ta>Tb>Tc；

步骤二、将室外换热器中间温度设定为T，并将T与Ta、Tb、Tc分别进行比较；

步骤三、如果T＞Ta，无需对室外机进行除霜除冰；

如果Ta＞T＞Tb，对室外机的底部进行除霜除冰；

如果Tb＞T＞Tc，对室外机的底部和中部进行除霜除冰；

如果T＜Tc，对室外机整机进行除霜除冰。

所述的分段式除霜方法，其中，在步骤三中，

如果T＞Ta，关闭第一除冰阀、第二除冰阀和第三除冰阀。

如果Ta＞T＞Tb，开启第三除冰阀，关闭第一除冰阀和第二除冰阀；

如果Tb＞T＞Tc，开启第二除冰阀和第三除冰阀，关闭第一除冰阀；

如果T＜Tc，开启第一除冰阀、第二除冰阀和第三除冰阀。

所述的分段式除霜方法，其中，选用浮动修正函数作为预设值替代预设值Ta、Tb、Tc，并将浮动修正函数分别与室外换热器中间温度T进行比较，从而进行分段式除霜除冰。

本发明的有益效果在于：

1、有效实现了风冷热泵的正向循环的分段式除冰技术，保证稳定制热的同时结合气温智能化自动调节阈值，精准可靠；

2、多流路快速切换控制，根据不同的除冰需求，分段进行控制输出，控制化热区域和有效换热面积，精准化正向循环化霜除冰；

3、高效智能识别与控制判断实现，快速除冰；

4、该方案可实现推广至该类机型的全部使用。

附图说明

图1为根据本发明的空调器的示意图；

图2为根据本发明的空调器分段式除霜方法的基本原理的示意图。

具体实施方式

为清楚说明本发明的发明内容，下面结合实施例对本发明进行说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“水平”、“竖直”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，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。

首先如图1所示，本发明提供一种分段式除霜空调器，其采用闭式循环系统，主要包括：室外机1、室外换热器中间感温包2、第一除冰阀3、第二除冰阀4、第三除冰阀5、四通阀6、压缩机7、气液分离器8、室内机9、节流装置10等。

由于本发明涉及除霜方法，因此本发明仅对在制热模式下启用的制热循环进行了详细的描述。

所述室外机1内设置有所述室外换热器中间感温包2，所述室外换热器中间感温包2用于采集室外机1的温度。此外，所述室外机1的顶部连通有第一除冰阀3，中部连通有第二除冰阀4，底部连通有第三除冰阀5。所述三个除冰阀的另一端均与所述压缩机7的出口连通。通过开启不同位置的除冰阀，进而对室外机1的不同部位进行除冰除霜操作。

此外，所述四通阀6具有A口、B口、C口和D口。其中，所述四通阀6的A口与所述压缩机7的出口连接，所述四通阀6的B口与所述室外机1的出口连接，所述四通阀的C口与所述气液分离器8的进口连接，且所述四通阀6的D口与所述室内机9进口连接。空调器在制热模式下，当所述四通阀6通电时，则使得四通阀6的A口和D口连通，B口和C口连通。

进一步地，所述压缩机7的进口与所述气液分离器8的出口连接。此外，所述室外机1的另一出口与所述气液分离器8的进口连接。

此外，所述室内机9的出口通过节流装置10而与所述室外机1的进口连接。

本发明所提供的分段式除霜空调器的工作原理是：

所述压缩机7通过电能转化为冷媒的内能与动能，提供循环动力，同时增加系统载能能力，产出高温高压冷媒。与压缩机7相连接的四通阀6进入制热循环模式，将高温高压冷媒流向进行选择切换，即使得四通阀6的A口和D口连通，B口和C口连通。在四通阀6启用制热模式后，高温高压的冷媒通过A口与D口形成的通路而进入室内机9进行冷凝放热，给室内客户制热享受。冷凝放热之后的冷媒，经由节流装置10进行进一步降低温度后形成低温低压的冷媒，此时进入室外机1。室外机1中的低温低压的冷媒与室外空气进行换热，吸收室外热量后进入四通阀6中的B口和C口形成的通路，而后流出至气液分离器8。经气液分离器8分离后，进入压缩机7进一步压缩，形成整个制热循环过程。

而后，利用室外换热器中间感温包2对室外机1的温度进行采集，根据室外机1的温度情况，而选择打开或关闭处于室外机1不同位置的第一除冰阀3、第二除冰阀4以及第三除冰阀5中的一个或多个，一旦打开至少一个除冰阀，则压缩机7内的高温高压的冷媒将通过除冰阀进入到室外机1中，从而实现分阶段地除冰除霜工作。

如图2所示，本发明还提供一种分段式除霜方法，本发明涉及的高效分段式除霜除冰，主要在于采用了室外侧换热器中间温度的精准实时采集，用于对除冰动作的执行进行可靠精准的控制。在具体实施例中，结合室外侧冰层厚度，以及换热器中间温度T，进行判断。系统除冰除霜使用的热量来自于油分离器后的主路冷媒，经之路除冰阀的控制开启，结合温度T进行选择性除冰执行。

所述方法主要包括以下步骤：

一、设定温度预设值Ta、Tb、Tc

对于Ta、Tb、Tc的设计，需要具体结合机型冷量，以及机组安装地区进行设定，而对于设定的温度值和修正参数是基于当地的历史气温与当地水温条件进行综合考虑，同时增加所在地区实时气温与空气干湿度进行综合考量，由此设定三个预设值Ta、Tb、Tc，其中Ta>Tb>Tc；

二、将室外换热器中间温度设定为T，并将T与Ta、Tb、Tc分别进行比较；

三、如果T＞Ta，则整机无需除霜除冰，关闭第一除冰阀3、第二除冰阀4、第三除冰阀5；

随着制热的运行，以及北方地区室外的恶劣环境，室外换热器的结霜结冰状态会进一步恶化，如果Ta＞T＞Tb，则仅需从底部开始除霜除冰，开启第三除冰阀5，第一除冰阀3和第二除冰阀4保持关闭；此时高温状态冷媒经由支路旁通阀控制直接进入换热器底层进行换热，底层冰层受高温冷媒在内部加热，会迅速脱落，消融，达到化霜除冰效果；

由于制热性能需求加大以及室外温度的进一步降低，如果Tb＞T＞Tc，则需从底部和中部开始除霜除冰，开启第二除冰阀4和第三除冰阀5，第一除冰阀3保持关闭；此时高温冷媒经由支路流通，分别进入底层和中部支路的换热器中，进行分层换热除冰；

如果T＜Tc，则需要对室外机的整体进行除霜除冰，开启第一除冰阀3、第二除冰阀4和第三除冰阀5，分别从底部、中部、顶部进行同时除冰，分层式的热量传递实现了高效快速的除冰除霜。

在另一优选实施例中，还可以选用f(a)、g(b)、h(c)的浮动修正函数作为预设值，其中的函数变量结合时间、季节、当地水文等形成的高幂次函数，而且f(a)>g(b)>h(c)。

同样地，将室外换热器中间温度T与浮动修正函数f(a)、g(b)、h(c)进行比较，进而确定所述三个除冰阀的开启或关闭，进而实现对室外机分阶段的除霜除冰工作。

本发明所提供的分段式除霜方法通过持续监测温度，循环控制，循环控制检测周期跟进安装地实际情况设置，最终实现分段除冰功能的精准高效，同时智能化的阈值自动调节，实现了除冰控制的可靠运行。

综上所述，本发明的有益效果在于：

1、有效实现了风冷热泵的正向循环的分段式除冰技术，保证稳定制热的同时结合气温智能化自动调节阈值，精准可靠；

2、多流路快速切换控制，根据不同的除冰需求，分段进行控制输出，控制化热区域和有效换热面积，精准化正向循环化霜除冰；

3、高效智能识别与控制判断实现，快速除冰；

4、该方案可实现推广至该类机型的全部使用。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种分段式除霜空调器，其特征在于，包括：室外机、除冰阀及压缩机，其中，所述室外机内设置有温度检测设备，所述室外机的顶部、中部和底部分别通过除冰阀与所述压缩机连通，所述除冰阀根据所述温度检测设备所测得的温度确定是否开启。

2.根据权利要求1所述的分段式除霜空调器，其特征在于，所述除冰阀的数量为三个，且所述室外机的顶部连通有第一除冰阀，中部连通有第二除冰阀，底部连通有第三除冰阀。

3.根据权利要求1所述的分段式除霜空调器，其特征在于，还包括室内机，所述室内机的出口通过节流装置与所述室外机的进口连接。

4.根据权利要求3所述的分段式除霜空调器，其特征在于，还包括四通阀，所述四通阀具有A口、B口、C口和D口，空调器在制热模式下，当所述四通阀通电时，所述A口和D口连通，所述B口和C口连通。

5.根据权利要求4所述的分段式除霜空调器，其特征在于，还包括气液分离器，所述压缩机的进口与所述气液分离器的出口连接，所述室外机的另一出口与所述气液分离器的进口连接。

6.根据权利要求5所述的分段式除霜空调器，其特征在于，所述A口与所述压缩机的出口连接，所述B口与所述室外机的出口连接，所述四通阀的C口与所述气液分离器的进口连接，且所述四通阀的D口与所述室内机进口连接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的分段式除霜空调器，其特征在于，所述温度检测设备为室外换热器中间感温包。

8.一种采用权利要求1至7中任一项所述的分段式除霜空调器所实施的分段式除霜方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、设定温度预设值Ta、Tb、Tc，且Ta>Tb>Tc；

步骤二、将室外换热器中间温度设定为T，并将T与Ta、Tb、Tc分别进行比较；

步骤三、如果T＞Ta，无需对室外机进行除霜除冰；

如果Ta＞T＞Tb，对室外机的底部进行除霜除冰；

如果Tb＞T＞Tc，对室外机的底部和中部进行除霜除冰；

如果T＜Tc，对室外机整机进行除霜除冰。

9.根据权利要求8所述的分段式除霜方法，其特征在于，在步骤三中，

如果T＞Ta，关闭第一除冰阀、第二除冰阀和第三除冰阀。

如果Ta＞T＞Tb，开启第三除冰阀，关闭第一除冰阀和第二除冰阀；

如果Tb＞T＞Tc，开启第二除冰阀和第三除冰阀，关闭第一除冰阀；

如果T＜Tc，开启第一除冰阀、第二除冰阀和第三除冰阀。

10.根据权利要求8所述的分段式除霜方法，其特征在于，选用浮动修正函数作为预设值替代预设值Ta、Tb、Tc，并将浮动修正函数分别与室外换热器中间温度T进行比较，从而进行分段式除霜除冰。

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