CN114484919A - 一种空调系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于空调技术领域，尤其涉及一种空调系统及控制方法，本发明的空调系统包括：压缩机，所述压缩机上设有补气口；冷媒存储装置，所述冷媒存储装置包括冷媒存储罐，所述冷媒存储罐内存储冷媒；所述冷媒存储罐的罐体上开设出气口，所述出气口与所述补气口通过第一管路连通，所述冷媒存储罐内存储的的冷媒由所述第一管路流入所述压缩机内；所述第一管路上设有第一控制阀，所述第一控制阀用于控制所述第一管路的通断。本发明的空调系统及控制方法解决了空调器在低温制热运行条件下容易出现结霜较厚或频繁化霜的问题，提高空调制热能力，提升用户的舒适体验感。

Description

一种空调系统及控制方法

技术领域

本发明属于空调器领域，尤其涉及一种空调系统及控制方法。

背景技术

空调器制热的时候，经过压缩机压缩的高温高压冷媒进入室内机，从室内机换热器出来的冷媒经过节流装置节流降压后，在室外机换热器蒸发吸热回到压缩机，完成制热循环。当空调在低温环境制热运行过程中，随着室外环境温度的降低，室外机换热器容易出现结霜较厚或者结霜周期短频繁化霜的问题，室外机换热效果逐渐变差，室内房间制热输出能力衰减，影响用户体验的舒适感。因此，需要解决空调器在低温制热运行条件下容易出现结霜较厚或频繁化霜的问题，以及提高空调器的制热能力。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种空调系统及控制方法，解决空调器在低温制热运行条件下容易出现结霜较厚或频繁化霜的问题，提高空调制热能力，提升用户的舒适体验感。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种空调系统，所述空调系统包括：

压缩机，所述压缩机上设有补气口；

冷媒存储装置，所述冷媒存储装置包括冷媒存储罐，所述冷媒存储罐内存储冷媒；所述冷媒存储罐的罐体上开设出气口，所述出气口与所述补气口通过第一管路连通，所述冷媒存储罐内存储的的冷媒由所述第一管路流入所述压缩机内；所述第一管路上设有第一控制阀，所述第一控制阀用于控制所述第一管路的通断。

进一步可选地，所述空调系统还包括室内换热器、室外换热器、四通阀；

所述四通阀包括第一接口、第二接口、第三接口和第四接口，所述第一接口与所述第二接口、第四接口中的其中一个导通，所述第三接口与所述第二接口、所述第四接口中的另一个导通；所述第一接口与所述压缩机的排气口相连通，所述第二接口与所述室内换热器的第一端相连通，所述第三接口与所述压缩机的吸气口相连通，所述第四接口与所述室外换热器的第一端相连通；

所述空调系统还包括第二管路，所述冷媒存储罐的罐体上开设有回气口，所述第二管路的第一端通过所述回气口与所述冷媒存储罐相连通，所述第二管路的第二端与所述第三接口和压缩机吸气口之间的管路连通；所述第二管路上还设有第二控制阀，所述第二控制阀用于控制所述第二管路的通断。

进一步可选地，所述第二控制阀为三通阀，所述第二控制阀设置在所述第二管路与所述第三接口和压缩机吸气口之间的管路的连接位置处。

进一步可选地，所述冷媒存储装置还包括压力传感器，所述压力传感器用来检测所述冷媒存储罐内的压力值，所述空调系统通过获取所述压力传感器检测的压力值来计算压差，通过所述压差来判断冷媒流入或流出所述冷媒存储罐的流量。

进一步可选地，，所述空调系统还包括：

节流装置，所述节流装置的第一端与所述室外换热器的第二端相连，所述节流装置的第二端与所述室内换热器的第二端相连；

第三管路，所述第三管路的第一端与所述节流装置的第一端和室外换热器的第二端之间的管路连通；所述第三管路的第二端与所述第一接口和压缩机排气口之间的管路连通；所述第三管路上还设置第三控制阀，所述第三控制阀用于控制所述第三管路的通断。

进一步可选地，所述第三控制阀为三通阀，所述第三控制阀设置在所述第三管路与所述第一接口和压缩机排气口之间的管路的连接位置处。

本发明还提出了一种空调系统的控制方法，所述控制方法包括：

空调器制热运行过程中，当所述空调系统的外管温小于等于第一设定温度时，控制所述第一管路导通，当所述空调系统的外管温大于等于第二设定温度时，控制所述第一管路断开；其中第一设定温度＜第二设定温度。

本发明还提出了一种空调系统的控制方法，当所述冷媒存储装置内存储的至少部分冷媒由所述第一管路流入所述压缩机后，所述控制方法包括：

当空调器由制热运行转为制冷运行后，或者，所述空调系统的外管温高于化霜温度条件时，控制所述第三接口与所述回气口、压缩机吸气口之间的通路分别导通，控制所述第一管路断开。

进一步可选地，当所述第三接口与所述回气口、压缩机吸气口之间的通路分别导通后，通过控制所述第二控制阀的开度和打开时长来控制流回所述冷媒存储罐的冷媒量不高于流出所述冷媒存储罐的冷媒量。

本发明还提出了一种空调系统的控制方法，当所述第一管路导通后，所述控制方法包括

获取由冷媒存储装置流出所述冷媒存储罐的冷媒量，当流出所述冷媒存储罐的冷媒量达到设定冷媒量时，获取室外换热器管温；

当室外换热器管温小于第二设定温度，大于等于第三设定温度时，控制压缩机排气口与室外换热器的第二端、第一接口之间的通路分别导通；

当空调器的外管温达到第二设定温度时，控制第一管路断开，控制压缩机排气口与室外换热器的第二端之间的通路断开；

其中，第二设定温度＞第三设定温度≥第一设定温度。

进一步可选地，当压缩机排气口与室外换热器的第二端、第一接口之间的通路分别导通后，通过控制第三控制阀的开度和打开时长来控制进入制热循环的冷媒量不少于所述空调系统进行制热循环的初始冷媒量，且由第三管路流入室外换热器的冷媒量不高于流出所述冷媒存储罐的冷媒量。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明利用制冷剂自补充与经压缩机压缩的高温制冷剂热气化霜的原理解决空调器在低温工况条件下制热运行一段时间容易出现结霜较厚或者结霜周期短频繁化霜的现象，导致制热能力不足，降低制热效果的问题，提升用户使用体验。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。在附图中：

图1：为现有的空调系统图。

图2：为本发明实施例的空调系统图。

图3：为本发明实施例的空调系统一个具体实施方式的控制逻辑图。

其中：1-压缩机；2-室内换热器；3-节流装置；4-室外换热器；5-四通阀；6-冷媒存储罐；7-第一管路；8-第二管路；9-第三管路；11-补气口；51-第一接口；52-第二接口；53-第三接口；54-第四接口；61-出气口；62-回气口；71-第一控制阀；81-第二控制阀；91-第三控制阀。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“接触”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

现有的空调系统如图1所示，主要包括压缩机1、四通阀5、室内换热器2、节流装置3、室外换热器4。压缩机1、四通阀5、室内外换热器、节流装置3之间通过管路连接，冷媒在管路内流动，并在室内外换热器中与空气形成热交换，形成冷媒循环回路，实现对空气进行制冷/制热。空调在制热运行时，冷媒被压缩机1压缩后变成高温高压的气体从压缩机1排出经过四通阀5流向室内换热器2。高温高压冷媒与空气交换热量，在室内换热器2中冷凝成常温高压液体，然后经过节流装置3节流降压，进入室外换热器4，与空气的热量进行交换，在室外换热器4中蒸发成低温低压的气体流回到压缩机1，完成空调器制热循环，现有的空调系统在制热运行时冷媒循环流向如图1中箭头所示。

空调的制热过程一般是在低温环境下开启的，而在低温环境下室外换热器4表面容易结霜，而且随着环境温度的降低，结霜程度越厚，当室外换热器4的温度参数达到化霜条件的时候便会进入化霜，导致室内房间制热输出能力衰减，影响房间热舒适性。为此，本发明实施例对现有的空调系统进行了改进，如图2所示。

本实施例的空调系统包括压缩机1，压缩机1上设有补气口11；还包括冷媒存储装置，冷媒存储装置包括冷媒存储罐6，冷媒存储罐6内存储一定量的冷媒，且冷媒存储罐6内存储的冷媒与压缩机1内初始冷媒灌注量的总和不超过该空调系统压缩机1的冷媒最大灌注量。冷媒存储罐6的罐体上开设出气口61，出气口61与补气口11通过第一管路7连通，冷媒存储罐6内存储的的冷媒由第一管路7流入压缩机1内；第一管路7上设有第一控制阀71，第一控制阀71用于控制第一管路7的通断。冷媒存储罐6内存储的的冷媒进入压缩机1后对制热循环的冷媒量进行了补充，提高了室外换热器4管内温度，这是因为系统适当增加冷媒，系统工质的流量增加，蒸发压力上升，从而蒸发温度提高，室外换热器4管温会得到提升，解决了制热运行一段时间容易出现结霜较厚或者结霜周期短频繁化霜的现象。本实施例中通过在室外换热器4上设置温度传感器来检测室外换热器4的管温。进一步的，压缩机包括压缩缸和补气缸，补气缸位于压缩缸的一侧，冷媒存储罐可选的位于压缩缸与补气缸相对的一侧，在一些实施方式中，压缩机的补气口开设在压缩缸上，在另一些实施方式中压缩机的补气口开设在补气缸上。

进一步可选地，空调系统还包括室内换热器2、室外换热器4、四通阀5；四通阀5包括第一接口51、第二接口52、第三接口53和第四接口54，第一接口51与第二接口52、第四接口54中的其中一个导通，第三接口53与第二接口52、第四接口54中的另一个导通；第一接口51与压缩机1的排气口相连通，第二接口52与室内换热器2的第一端相连通，第三接口53与压缩机1的吸气口相连通，第四接口54与室外换热器4的第一端相连通；

空调系统还包括第二管路8，冷媒存储罐6的罐体上开设有回气口62，第二管路8的第一端通过回气口62与冷媒存储罐6相连通，第二管路8的第二端与第三接口53、压缩机1吸气口之间的管路连通；第二管路8上还设有第二控制阀81，第二控制阀81用于控制第二管路8的通断。在空调系统不需要化霜时增加冷媒量的制冷剂在室外换热器4蒸发为低温低压气体后经过四通阀5流回压缩机1途中同时也经第二管路8流回到冷媒存储罐6内，从而实现了冷媒存储罐6内的冷媒循环利用。

进一步可选地，第二控制阀81为三通阀，第二控制阀81设置在第二管路8与第三接口53、吸气口之间的管路的连接位置处。

进一步可选地，冷媒存储装置还包括压力传感器，压力传感器用来检测冷媒存储罐6内的压力值，空调系统通过获取压力传感器检测的压力值来计算压差，通过压差来判断冷媒流入或流出冷媒存储罐6的流量，从而可以确定流出冷媒存储罐6内的冷媒是否已经完整地流回到冷媒存储罐6中，以及确定流出冷媒存储罐6内的冷媒量，从而对冷媒存储罐6的冷媒流入流出进行控制。

进一步可选地，空调系统还包括：

节流装置3，节流装置3的第一端与室外换热器4的第二端相连，节流装置3的第二端与室内换热器2的第二端相连；

第三管路9，第三管路9的第一端与节流装置3的第一端、室外换热器4的第二端之间的管路连通；第三管路9的第二端与第一接口51、压缩机1排气口之间的管路连通；第三管路9上还设置第三控制阀91，第三控制阀91用于控制第三管路9的通断。

进一步可选地，第三控制阀91为三通阀，第三控制阀91设置在第三管路9与第一接口51、压缩机1排气口之间的管路的连接位置处。

本实施例还提出了一种空调系统的控制方法，所述控制方法包括：

空调器制热运行过程中，当所述空调系统的外管温小于等于第一设定温度时，控制所述第一管路7导通，当所述空调系统的外管温大于等于第二设定温度时，控制所述第一管路7断开；其中第一设定温度＜第二设定温度。

具体的，当空调器运行正常的制热循环时，第一控制阀71呈关闭状态，第一管路7是不导通的，冷媒存储罐6内的冷媒不会流入压缩机1。但空调系统的控制程序获取到室外换热器4的温度参数满足结霜条件，即室外换热器4的管温大于第一设定温度时，第一设定温度可选的为小于等于-2℃，控制第一控制阀71打开，一部分冷媒从冷媒存储罐6中出来流入到压缩机1进入到制热循环中，提高室外换热器4管内温度，增加冷媒后的室外换热器4管内温度达到第二设定温度后，第二设定温度可选的为大于等于0℃，关闭第一控制阀71，冷媒存储罐6与压缩机1之间的通路断开，冷媒存储罐6停止对空调器制冷剂的补充，此过程中冷媒循环流向如图2中箭头所示。

本实施例还提出了一种空调系统的控制方法，当所述冷媒存储装置内存储的至少部分冷媒由所述第一管路7流入所述压缩机1后，所述控制方法包括：

当空调器由制热运行转为制冷运行后，或者，所述空调系统的外管温高于化霜温度条件时，控制所述第三接口53与所述回气口62、压缩机1吸气口之间的通路导通，控制所述第一管路7断开。

具体的，当空调器的运行模式由制热模式转换为制冷模式或者获取室外换热器4管内温度大于达到化霜条件温度，化霜温度条件可选的为室外管温≥1℃，此时空调系统不需要制冷剂补充，但由于此前已经进行过冷媒自补充，则已增加冷媒量的制冷剂在室外换热器4蒸发为低温低压气体经过四通阀5流回压缩机1途中，第二控制阀81打开，先让额外增加的冷媒收回到冷媒存储罐6中，且保持第一控制阀71关闭，之后剩下的冷媒则流回压缩机1进入下一个工作循环，此过程中冷媒循环流向如图2中箭头所示。

进一步可选地，为了避免影响空调系统性能，当所述第三接口53与所述回气口62、压缩机1吸气口之间的通路分别导通后，通过控制所述第二控制阀81的开度和打开时长来控制流回所述冷媒存储罐6的冷媒量不高于流出所述冷媒存储罐6的冷媒量。在一个具体实施方式中，在打开该第二控制阀81时就直接以最大开度打开，并预设打开第二控制阀81的时长，当达到设定时长后则直接关闭第二控制阀81。

本实施例还提出了一种空调系统的控制方法，当第一管路7导通后，所述控制方法包括

获取由冷媒存储装置流出所述冷媒存储罐6的冷媒量，当流出所述冷媒存储罐6的冷媒量达到设定冷媒量时，获取室外换热器4管温；

当室外换热器4管温小于第二设定温度，大于等于第三设定温度时，控制压缩机1排气口与室外换热器4的第二端、第一接口51之间的通路导通；

当空调器的外管温达到第二设定温度时，控制第一管路7断开，控制压缩机1排气口与室外换热器4的第二端之间的通路断开；

其中，第二设定温度＞第三设定温度≥第一设定温度。

当第一管路7导通后，冷媒存储罐6内的冷媒会流入压缩机1，对制热循环中的冷媒进行补充，当检测流出所述冷媒存储罐6的冷媒量达到设定冷媒量时，室外换热器4管内温度仍然不满足第二设定温度，但是满足第三设定温度，第三设定温度可选的小于或等于-1℃，则增加了冷媒量的制冷剂经压缩机1压缩形成高温高压的气体从压缩机1出来经过四通阀5途中，打开第三控制阀91，使一部分高温高压的冷媒气体直接流入室外换热器4，利用冷媒的热量提升室外换热器4的温度，从而减少室外换热器4表面的霜。另一部分高温高压的冷媒则通过四通阀5流入室内换热器2进入制热循环，直至检测到室外换热器4管内温度达到第二设定温度时，关闭第一控制阀71和第三控制阀91，停止对空调系统制冷剂的补充，此过程中冷媒循环流向如图2中箭头所示。可选的，设定冷媒量可选的为冷媒存储罐6初始冷媒存储量的一半。

进一步可选地，为了避免影响空调系统性能，当压缩机1排气口与第三管路9、第一接口51之间的通路分别导通后，通过控制第三控制阀91的开度和打开时长来控制进入制热循环的冷媒对空调器的冷媒补充用到冷媒存储装置中的一半冷媒量时，，量不少于所述空调系统进行制热循环的初始冷媒量，且由第三管路9流入室外换热器4的冷媒量不高于流出所述冷媒存储罐6的冷媒量。在一个具体实施方式中，在打开该第三控制阀91时就直接以最大开度打开，并预设打开第三控制阀91的时长，当达到设定时长后则直接关闭该第三控制阀91。

在一个具体实施方式中，本实施例的空调系统包括如下控制步骤，如图3所示的控制流程图：

S1、空调系统制热运行，获取空调系统室外换热器4的温度参数,进入S2；

S2、判断室外换热器4的温度是否小于或等于第一设定温度，若小于或等于第一设定温度，进入S3，若大于第一设定温度进入S5；

S3、控制第一管路7导通，使一部分冷媒从冷媒存储罐6流入压缩机1进入制热循环,进入S4；

S4、判断室外换热器4的温度是否达到第二设定温度，若达到第二设定温度，进入S5，若未达到第二设定温度，进入S6；

S5、控制第一管路7、所述第三接口53与所述回气口62之间的通路、以及第一接口51与室外换热器4第二段之间的通路断开，冷媒存储罐6内的冷媒不流入压缩机1；

S6、保持第一管路7导通状态，进入S7；

S7、判断流出冷媒存储罐6的冷媒量是否达到设定冷媒量，若达到设定冷媒量，进入S8，若未达到设定冷媒量，返回S6；

S8、判断室外换热器4的温度是否大于等于第三设定温度，且小于第二设定温度，若达到，进入S9，若为达到，返回S7；

S9、控制压缩机1排气口与室外换热器4的第二端、第一接口51之间的通路分别导通，使部分高温高压的冷媒气体直接流入室外换热器4，进入S10；

S10、检测室外换换热器温度是否达到第二设定温度，若达到，进入S11，若未达到，返回S9；

S11、控制第一管路7关闭、控制压缩机1排气口与室外换热器4的第二端之间的通路断开。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (11)

1.一种空调系统，其特征在于，所述空调系统包括：

压缩机，所述压缩机上设有补气口；

冷媒存储装置，所述冷媒存储装置包括冷媒存储罐，所述冷媒存储罐内存储冷媒；所述冷媒存储罐的罐体上开设出气口，所述出气口与所述补气口通过第一管路连通，所述冷媒存储罐内存储的的冷媒由所述第一管路流入所述压缩机内；所述第一管路上设有第一控制阀，所述第一控制阀用于控制所述第一管路的通断。

2.根据权利要求1所述的一种空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括室内换热器、室外换热器、四通阀；

所述四通阀包括第一接口、第二接口、第三接口和第四接口，所述第一接口与所述第二接口、第四接口中的其中一个导通，所述第三接口与所述第二接口、所述第四接口中的另一个导通；所述第一接口与所述压缩机的排气口相连通，所述第二接口与所述室内换热器的第一端相连通，所述第三接口与所述压缩机的吸气口相连通，所述第四接口与所述室外换热器的第一端相连通；

所述空调系统还包括第二管路，所述冷媒存储罐的罐体上开设有回气口，所述第二管路的第一端通过所述回气口与所述冷媒存储罐相连通，所述第二管路的第二端与所述第三接口和压缩机吸气口之间的管路连通；所述第二管路上还设有第二控制阀，所述第二控制阀用于控制所述第二管路的通断。

3.根据权利要求2所述的一种空调系统，其特征在于，

所述第二控制阀为三通阀，所述第二控制阀设置在所述第二管路与所述第三接口和压缩机吸气口之间的管路的连接位置处。

4.根据权利要求2所述的一种空调系统，其特征在于，所述冷媒存储装置还包括压力传感器，所述压力传感器用来检测所述冷媒存储罐内的压力值，所述空调系统通过获取所述压力传感器检测的压力值来计算压差，通过所述压差来判断冷媒流入或流出所述冷媒存储罐的流量。

5.根据权利要求2-4任意一项所述的一种空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括：

节流装置，所述节流装置的第一端与所述室外换热器的第二端相连，所述节流装置的第二端与所述室内换热器的第二端相连；

第三管路，所述第三管路的第一端与所述节流装置的第一端和室外换热器的第二端之间的管路连通；所述第三管路的第二端与所述第一接口和压缩机排气口之间的管路连通；所述第三管路上还设置第三控制阀，所述第三控制阀用于控制所述第三管路的通断。

6.根据权利要求5所述的一种空调系统，其特征在于，所述第三控制阀为三通阀，所述第三控制阀设置在所述第三管路与所述第一接口和压缩机排气口之间的管路的连接位置处。

7.一种权利要求1所述的一种空调系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

空调器制热运行过程中，当所述空调系统的外管温小于等于第一设定温度时，控制所述第一管路导通，当所述空调系统的外管温大于等于第二设定温度时，控制所述第一管路断开；其中第一设定温度＜第二设定温度。

8.一种权利要求2-4任意一项所述的一种空调系统的控制方法，其特征在于，当所述冷媒存储装置内存储的至少部分冷媒由所述第一管路流入所述压缩机后，所述控制方法包括：

当空调器由制热运行转为制冷运行后，或者，所述空调系统的外管温高于化霜温度条件时，控制所述第三接口与所述回气口、压缩机吸气口之间的通路分别导通，控制所述第一管路断开。

9.根据权利要求8所述的空调系统的控制方法，其特征在于，当所述第三接口与所述回气口、压缩机吸气口之间的通路分别导通后，通过控制所述第二控制阀的开度和打开时长来控制流回所述冷媒存储罐的冷媒量不高于流出所述冷媒存储罐的冷媒量。

10.一种权利要求5或6所述的一种空调系统的控制方法，其特征在于，当所述第一管路导通后，所述控制方法包括

获取由冷媒存储装置流出所述冷媒存储罐的冷媒量，当流出所述冷媒存储罐的冷媒量达到设定冷媒量时，获取室外换热器管温；

当室外换热器管温小于第二设定温度，大于等于第三设定温度时，控制压缩机排气口与室外换热器的第二端、第一接口之间的通路分别导通；

当空调器的外管温达到第二设定温度时，控制第一管路断开，控制压缩机排气口与室外换热器的第二端之间的通路断开；

其中，第二设定温度＞第三设定温度≥第一设定温度。

11.根据权利要求10所述的一种空调系统的控制方法，其特征在于，当压缩机排气口与室外换热器的第二端、第一接口之间的通路分别导通后，通过控制第三控制阀的开度和打开时长来控制进入制热循环的冷媒量不少于所述空调系统进行制热循环的初始冷媒量，且由第三管路流入室外换热器的冷媒量不高于流出所述冷媒存储罐的冷媒量。

Images