CN114777214A - 热泵空调系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种热泵空调系统及其控制方法。该系统包括压缩机、四通阀、室内换热器、第一和第二节流装置、主换热器和除霜换热器，除霜换热器位于主换热器的空气流动上游侧，第二节流装置与除霜换热器串联形成除霜管路，制热工况时，冷媒从压缩机的排气口经室内换热器和第一节流装置后分成两路，其中一路经主换热器流回压缩机，另一路经第二节流装置节流后进入除霜换热器，然后流回压缩机；在压缩机的排气管路上、吸气管路上和在所述除霜管路上中的至少之一设置有冷媒加热装置。根据本申请的热泵空调系统，能进一步降低主要室外换热器的结霜频率，还能增强对整个系统制冷剂的热量输入，实现延长制热时长及化霜期间对室内持续供热。

Description

热泵空调系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及空气调节技术领域，具体涉及一种热泵空调系统及其控制方法。

背景技术

热泵空调在低温工况下使用时，运行一段时间后，外机换热器会结霜，增大了热阻和风阻，不利于换热，使空调的性能变差，为了使空调正常运行，需要对空调进行除霜。现有空调的主要除霜方式是切换四通阀，进行四通阀换向，这种方式在除霜的过程中，室内风机是停止的，不仅无法给室内提供热量，同时由于流经室内换热器的冷媒温度较低，还会从室内吸收热量，降低了房间温度，同时也降低了房间的舒适性。

在现有技术中提供了一种空调系统，该空调系统采用两个室外换热器，当空调处于制热状态时，两个室外换热器同时吸热，提高制热量，当空调处于化霜状态时，则室内换热器和其中一个室外换热器处于冷凝放热状态，同时利用该室外换热器对空气进行加热，利用加热后的空气对另外一个室外换热器进行除霜，实现空调系统的不间断制热。

本申请的申请人在前期申请了专利202010159387.0，其采用主换热器和除霜换热器的结构形式，二者串联并在二者之间连接节流装置来延缓主换热器的结霜效率，但是由于经过主换热器蒸发吸热后的制冷剂温度升高，其再经过除霜换热器时其制冷效果可能会较有限，因此导致对空气的除湿能力有限，延缓结霜的程度不是特别可观。

然而对于该空调系统而言，由于在进行制热时，两个室外换热器均处于蒸发吸热状态，因此两个室外换热器的结霜频率基本相同，这样一来，就会导致空调系统制热工况工作较短的时间就需要进入除霜控制，使得空调系统的工作能效降低，制热工况高能效运行时间缩短，降低了空调系统的工作性能。

发明内容

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种热泵空调系统及其控制方法，能够进一步降低热泵空调系统中主要室外换热器的结霜频率，使得热泵空调系统能够更长时间处于正常制热工况，提高热泵空调系统的工作能效。

为了解决上述问题，本申请提供一种热泵空调系统，包括压缩机、四通阀、室内换热器、第一节流装置、室外换热器和第二节流装置，第一节流装置位于室内换热器与室外换热器之间的管路上，室外换热器包括主换热器和除霜换热器，除霜换热器位于主换热器的空气流动上游侧，第二节流装置与除霜换热器串联形成除霜管路，除霜管路能够选择地与主换热器并联，当热泵空调系统处于制热工况时，冷媒从压缩机的排气口经室内换热器和第一节流装置后分成两路，其中一路经主换热器流回压缩机，另一路经第二节流装置节流后进入除霜换热器，然后流回压缩机；在所述压缩机的排气管路上、吸气管路上和在所述除霜管路上中的至少之一设置有冷媒加热装置。

优选地，室内换热器处设置有电辅热；和/或，室内换热器处设置有内风机。

优选地，压缩机的排气口连接有四通阀，压缩机的排气口还设置有旁通管路，除霜管路能够选择地与四通阀或者旁通管路连通。

优选地，热泵空调系统还包括三通阀，除霜管路、旁通管路和四通阀均连接至三通阀；或，除霜管路与四通阀之间的连接管路上以及旁通管路上均设置有二通阀。

根据本申请的另一方面，提供了一种上述的热泵空调系统的控制方法，包括：

获取热泵空调系统的运行工况；

当热泵空调系统处于制热工况时，控制冷媒从压缩机的排气口经室内换热器和第一节流装置后分成两路，其中一路经主换热器流回压缩机，另一路经第二节流装置节流后进入除霜换热器，然后流回压缩机。

优选地，控制方法还包括：

当热泵空调系统处于除霜工况时，获取主换热器和除霜换热器的结霜状况；

根据主换热器和除霜换热器的结霜状况对除霜管路的连通状况进行调节。

优选地，根据主换热器和除霜换热器的结霜状况对除霜管路的连通状况进行调节的步骤包括：

当主换热器未结霜，除霜换热器结霜时，控制除霜管路与四通阀断开，与旁通管路连通；

控制冷媒从压缩机流出后分成两路，一路经室内换热器和第一节流装置后进入主换热器，之后流回压缩机；

另一路经旁通管路、除霜换热器和第二节流装置后进入主换热器，之后流回压缩机。

优选地，根据主换热器和除霜换热器的结霜状况对除霜管路的连通状况进行调节的步骤包括：

当主换热器和除霜换热器均结霜时，控制除霜管路与四通阀连通，与旁通管路断开；

控制第一节流装置和第二节流装置处于最大开度；

控制冷媒从压缩机流出后经四通阀进入室内换热器，然后分成两路，其中一路经除霜换热器流回压缩机，另一路经主换热器流回压缩机。

优选地，根据主换热器和除霜换热器的结霜状况对除霜管路的连通状况进行调节的步骤还包括：

开启电辅热；

检测室内换热器的管温；

当室内换热器的管温大于T时，控制内风机开启；

当室内换热器的管温小于或等于T时，控制内风机关闭。

优选地，根据主换热器和除霜换热器的结霜状况对除霜管路的连通状况进行调节的步骤包括：

当主换热器和除霜换热器均结霜时，控制除霜管路与四通阀连通，与旁通管路断开；

控制四通阀切换除霜模式；

控制冷媒从压缩机流出后经四通阀分成两路，其中一路流经除霜换热器和第二节流装置，另一路流经主换热器，两路冷媒汇流后经第一节流装置节流，进入室内换热器换热，之后经四通阀流回压缩机。

优选地，当所述冷媒加热装置设置在所述压缩机的排气管路上时：当主换热器未结霜，除霜换热器结霜时，开启所述冷媒加热装置对压缩机排气制冷剂进行加热；当主换热器和除霜换热器均结霜时，开启所述冷媒加热装置对压缩机排气制冷剂进行加热；

当所述冷媒加热装置设置在所述压缩机的吸气管路上时：当主换热器未结霜，除霜换热器结霜时，开启所述冷媒加热装置对压缩机吸气制冷剂进行加热；当主换热器和除霜换热器均结霜时，开启所述冷媒加热装置对压缩机吸气制冷剂进行加热；

当所述冷媒加热装置设置在所述除霜管路上时：当主换热器未结霜，除霜换热器结霜时，开启所述冷媒加热装置对除霜管路中的制冷剂进行加热；当主换热器和除霜换热器均结霜时，开启所述冷媒加热装置对除霜管路中的制冷剂进行加热。

本申请提供的热泵空调系统，包括压缩机、四通阀、室内换热器、第一节流装置、室外换热器和第二节流装置，第一节流装置位于室内换热器与室外换热器之间的管路上，室外换热器包括主换热器和除霜换热器，除霜换热器位于主换热器的空气流动上游侧，第二节流装置与除霜换热器串联形成除霜管路，除霜管路能够选择地与室内换热器并联或者与主换热器并联，当热泵空调系统处于制热工况时，冷媒从压缩机的排气口经室内换热器和第一节流装置后分成两路，其中一路经主换热器流回压缩机，另一路经第二节流装置节流后进入除霜换热器，然后流回压缩机。该热泵空调系统在制热工况时，主换热器和除霜换热器均为蒸发吸热模式，由于冷媒先流经第二节流装置节流之后再进入除霜换热器吸热，因此会使得除霜换热器内的冷媒温度变得更低，进而使得除霜换热器的表面温度更低，而空气在与室外换热器换热过程中会先流经除霜换热器，因此能够利用除霜换热器对空气进行除湿，从而使得经过除霜换热器换热之后流经主换热器的空气更加干燥，可以使得霜层主要分布在除霜换热器上，延长主换热器的除霜周期，同时更加有效地避免主换热器凝霜或者结冰，由于主换热器为热泵空调系统运行提供主要的换热，因此有效延长主换热器的结霜周期，降低主换热器的结霜速度，能够降低热泵空调系统中主要室外换热器的结霜频率，使得热泵空调系统能够较长时间处于正常制热工况，提高热泵空调系统的工作能效；由于本申请采用主换热器和除霜换热器相对并联的结构，使得经过第一节流装置节流出来的制冷剂的一部分进入主换热器蒸发吸热，另一部分进入第二节流装置后再经过除霜换热器蒸发吸热，使得进入除霜换热器之前的制冷剂没有经过蒸发而使得制冷剂的温度不至于升的太高，因此本申请相对于申请人前期申请的串联换热器的方案而言能够增大进入除霜换热器前的过冷度，从而提高除霜换热器的制冷换热效率，进而提高对空气的除湿效果，最终能够进一步提高主换热器的延缓结霜频率和延缓结霜效果；本发明还在系统中增加冷媒加热装置，用于低温工况时提升系统制热量，可设置在排气口管路、吸气口管路以及除霜换热器的支路上，能够增强对整个系统制冷剂的热量输入，提高除霜能力，在低温工况，热泵空调制热运行时，通过对系统的控制，以实现延长制热时长及化霜期间对室内持续供热。

附图说明

图1为本申请第一实施例的热泵空调系统的制热系统循环图；

图2为本申请第一实施例的热泵空调系统的旁通分流除霜系统循环图；

图3为本申请第一实施例的热泵空调系统的热气不分流化霜系统循环图；

图4为本申请第一实施例的热泵空调系统的四通阀换向化霜方式系统循环图；

图5为本申请第二实施例的热泵空调系统的制热系统循环图；

图6为本申请第二实施例的热泵空调系统的旁通分流除霜系统循环图；

图7为本申请第二实施例的热泵空调系统的热气不分流化霜系统循环图；

图8为本申请第二实施例的热泵空调系统的四通阀换向化霜方式系统循环图；

图9为本申请第三实施例的热泵空调系统的制热系统循环图；

图10为本申请第三实施例的热泵空调系统的旁通分流除霜系统循环图；

图11为本申请第三实施例的热泵空调系统的热气不分流化霜系统循环图；

图12为本申请第三实施例的热泵空调系统的四通阀换向化霜方式系统循环图；

图13为本申请实施例的热泵空调系统的控制流程图。

附图标记表示为：

1、压缩机；2、四通阀；3、室内换热器；4、第一节流装置；5、第二节流装置；6、主换热器；7、除霜换热器；8、电辅热；9、旁通管路；10、三通阀；11、二通阀；12、冷媒加热装置。

具体实施方式

结合参见图1至图12所示，根据本申请的实施例，热泵空调系统包括压缩机1、四通阀2、室内换热器3、第一节流装置4、室外换热器和第二节流装置5，第一节流装置4位于室内换热器3与室外换热器之间的管路上，室外换热器包括主换热器6和除霜换热器7，除霜换热器7位于主换热器6的空气流动上游侧，第二节流装置5与除霜换热器7串联形成除霜管路，除霜管路能够选择地与主换热器6并联，当热泵空调系统处于制热工况时，冷媒从压缩机1的排气口经室内换热器3和第一节流装置4后分成两路，其中一路经主换热器6流回压缩机1，另一路经第二节流装置5节流后进入除霜换热器7，然后流回压缩机1；在所述压缩机1的排气管路上、吸气管路上和在所述除霜管路上中的至少之一设置有冷媒加热装置12。

该热泵空调系统在制热工况时，主换热器6和除霜换热器7均为蒸发吸热模式，由于冷媒先流经第一节流装置4和第二节流装置5两次节流之后再进入除霜换热器7吸热，因此会使得除霜换热器7内的冷媒温度变得更低，进而使得除霜换热器7的表面温度更低，而空气在与室外换热器换热过程中会先流经除霜换热器7，因此能够利用除霜换热器7对空气进行除湿，从而使得经过除霜换热器7换热之后流经主换热器6的空气更加干燥，可以使得霜层主要分布在除霜换热器7上，延长主换热器6的除霜周期，同时更加有效地避免主换热器6凝霜或者结冰，由于主换热器6为热泵空调系统运行提供主要的换热，因此有效延长主换热器6的结霜周期，降低主换热器6的结霜速度，能够降低热泵空调系统中主要室外换热器的结霜频率，使得热泵空调系统能够较长时间处于正常制热工况，提高热泵空调系统的工作能效；由于本申请采用主换热器和除霜换热器相对并联的结构，使得经过第一节流装置节流出来的制冷剂的一部分进入主换热器蒸发吸热，另一部分进入第二节流装置后再经过除霜换热器蒸发吸热，使得进入除霜换热器之前的制冷剂没有经过蒸发而使得制冷剂的温度不至于升的太高，因此本申请相对于申请人前期申请的串联换热器的方案而言能够增大进入除霜换热器前的过冷度，从而提高除霜换热器的制冷换热效率，进而提高对空气的除湿效果，最终能够进一步提高主换热器的延缓结霜频率和延缓结霜效果；本发明还在系统中增加冷媒加热装置，用于低温工况时提升系统制热量，可设置在排气口管路、吸气口管路以及除霜换热器的支路上，能够增强对整个系统制冷剂的热量输入，提高除霜能力，在低温工况，热泵空调制热运行时，通过对系统的控制，以实现延长制热时长及化霜期间对室内持续供热。

室内换热器3处设置有电辅热8；和/或，室内换热器3处设置有内风机。

压缩机1的排气口连接有四通阀2，压缩机1的排气口还设置有旁通管路9，除霜管路能够选择地与四通阀2或者旁通管路9连通。压缩机1的排气口能够通过该旁通管路9直接与除霜管路连通，从而使得热泵空调系统可以根据需要使得冷媒可以直接经压缩机1的排气口分别流经室内换热器3和除霜换热器7，此时除霜换热器7和室内换热器3并联之后与主换热器6串联，此种情况下热泵空调系统处于旁通分流除霜系统循环。

当第一节流装置4和第二节流装置5均处于最大开度时，压缩机1的排气口也可以经四通阀2后进入室内换热器3，之后流经第一节流装置4后进行分流，分流后的冷媒分别进入除霜换热器7和主换热器6进行放热，对除霜换热器7和主换热器6进行除霜，整个过程中，冷媒并不从外界吸收热量，仅利用压缩机1的做功以及冷媒之前蓄积的热量进行室内制热以及室外换热器的除霜，此种情况下，热泵空调系统处于热气不分流化霜系统循环。

当热泵空调系统处于四通阀换向化霜方式系统循环时，此时四通阀2切换运行状态，使得热泵空调系统进入制冷模式，冷媒从压缩机1流出后进入四通阀，然后从四通阀流出，同时流经除霜换热器7以及主换热器6进行放热，同时对除霜换热器7以及主换热器6进行除霜，从除霜换热器7流出的冷媒经第二节流装置5进行节流之后，与从主换热器6流出的冷媒汇合，然后经第一节流装置4节流之后进入室内换热器3进行吸热，最后从室内换热器3流出，经四通阀2流回压缩机1。在这个过程中，为了保证室内温度的舒适度，需要开启电辅热8，同时关闭内风机，避免室内换热器3的吸热对室内温度造成过大影响，保证在除霜阶段室内温度保持在适宜温度。

热泵空调系统还包括三通阀10，除霜管路、旁通管路9和四通阀2均连接至三通阀10；或，除霜管路与四通阀2之间的连接管路上以及旁通管路9上均设置有二通阀11。

本发明热泵空调系统由压缩机、内机换热器、两个节流装置、三通阀、四通阀、外机换热器、冷媒加热装置组成，其中外机换热器分为两部分，外机换热器一(主换热器6)和外机换热器二(除霜换热器7)，且外机换热器一靠近外机风叶，外机换热器二位于迎风侧；第一节流装置4位于内机换热器与外机换热器之间，第二节流装置5位于第一节流装置4与外机换热器二之间，与外机换热器二串联在系统中；同时第二节流装置5与外机换热器二所在管路和外机换热器一并联；三通阀一端与外机换热器二连接，另一端与压缩机排气口连接，第三端与四通阀连接；冷媒加热装置分别设计在系统的3个位置。在低温工况，热泵空调制热运行时，通过对系统的控制，以实现延长制热时长及化霜期间对室内持续供热。

结合参见图1至图4以及图9所示，根据本申请的第一实施例，上述的热泵空调系统的控制方法包括：获取热泵空调系统的运行工况；当热泵空调系统处于制热工况时，控制冷媒从压缩机1的排气口经室内换热器3和第一节流装置4后分成两路，其中一路经主换热器6流回压缩机1，另一路经第二节流装置5节流后进入除霜换热器7，然后流回压缩机1。

第一实施例：制热期间本发明热泵空调的系统循环如图1所示，冷媒加热装置设置在压缩机排气口管路上，冷媒从压缩机排气口出来后，经过冷媒加热装置，接着进入内机换热器，经过内机换热器后进入第一节流装置4，节流后的低温低压冷媒一部分进入外机换热器一(主换热器6)与外侧空气进行换热，另外一部分冷媒经过第二节流装置6，冷媒经过二次节流后进入外机换热器二(除霜换热器7)与外侧空气进行换热，外机换热器一与外机换热器二出来的冷媒汇合后经四通阀回到压缩机吸气口，完成冷媒的一个制热循环。制热期间冷媒加热装置根据室外工况，可开可不开，在热泵运行工况适宜，系统能力无衰减时，冷媒加热装置无需开启；热泵在低温恶劣工况运行时，冷媒加热装置开启，以达到抑制结霜，延长制热时长的作用。

化霜期间根据室外换热器一、二的结霜情况，分为三种化霜方式，分别为旁通分流化霜、热气化霜与四通阀换向除霜，三种化霜方式的实施运行通过室外换热器的管温来判断。

旁通分流化霜：在外机换热器一(主换热器6)不结霜，霜层只分布在外机换热器二(除霜换热器7)时,化霜期间系统循环如图2所示。化霜期间压缩机持续运转，四通阀不换向，冷媒从压缩机排气口出来，经过冷媒加热装置后分为两路，一路经过内机换热器、第一节流装置4；另一路经过三通阀、外机换热器二、第二节流装置5，与从内机换热器流出的冷媒汇合后经过外机换热器一、四通阀回到压缩机吸气口，完成化霜期间冷媒的一个循环。同时在化霜期间,从压缩机出来的冷媒，经过冷媒加热装置加热后，提高了系统制热能力，一路经过内机换热器给室内持续提供热量，同时开启内机电辅热，提升室内供热量；另一路通过三通阀到外机换热器二，提高外机除霜速度，提高热泵性能。化霜期间根据外机结霜情况，系统控制内外风机的转动或是停止，实现外机除霜的同时对室内持续供热，提升化霜期间的室内舒适性。

热气化霜：在外机换热器一(主换热器6)和外机换热器二(除霜换热器7)均结霜，但外机换热器一结霜轻微时，化霜系统循环图如图3所示。化霜期间压缩机持续运转，四通阀不换向，冷媒从压缩机排气口出来后不分流，冷媒经过内机换热器给室内持续供热，同时开启内机电辅热，提升室内供热量；冷媒经过内机换热器后进入第一节流装置4，此时节流装置节流作用减弱，冷媒从第一节流装置4出来后分为两部分，一部分直接进入外机换热器一进行除霜，另外一部分经第二节流装置5，进入外机换热器二进行除霜，外机换热器一与外机换热器二出来的冷媒汇合后经四通阀回到压缩机吸气口，完成冷媒的一个循环。

四通阀换向除霜：在外机换热器一(主换热器6)和外机换热器二(除霜换热器7)均结霜，且外机换热器一霜层较厚时，化霜系统循环图如图4所示。化霜期间压缩机停机，四通阀换向，冷媒从压缩机排气口出来后，经过四通阀，分别进入外机换热器一与外机换热器二进行除霜，冷媒出来后，经过第一节流装置4、内机换热器、四通阀，最后回到压缩机，完成冷媒的一个循环。

热泵空调系统制热期间，冷媒从压缩机1排气口出来后进入室内换热器3，经过室内换热器3后进入第一节流装置4，节流后的低温低压冷媒一部分进入主换热器6与外侧空气进行换热，另外一部分冷媒经过第二节流装置5，冷媒经过二次节流后进入除霜换热器7与外侧空气进行换热，主换热器6与除霜换热器7出来的冷媒汇合后经四通阀回到压缩机1吸气口，完成冷媒的一个制热循环。由于进入除霜换热器7的冷媒经过第一节流装置4与第二节流装置5进行了两次节流，使进入到除霜换热器7的冷媒温度变的更低，从而能够对空气进行除湿，使经过主换热器6的空气更为干燥，如此霜层主要分布在除霜换热器7上，而主换热器6几乎没有霜层。

控制方法还包括：当热泵空调系统处于除霜工况时，获取主换热器6和除霜换热器7的结霜状况；根据主换热器6和除霜换热器7的结霜状况对除霜管路的连通状况进行调节。

根据主换热器6和除霜换热器7的结霜状况对除霜管路的连通状况进行调节的步骤包括：当主换热器6未结霜，除霜换热器7结霜时，控制除霜管路与四通阀2断开，与旁通管路9连通；控制冷媒从压缩机1流出后分成两路，一路经室内换热器3和第一节流装置4后进入主换热器6，之后流回压缩机1；另一路经旁通管路9、除霜换热器7和第二节流装置5后进入主换热器6，之后流回压缩机1。

根据主换热器6和除霜换热器7的结霜状况对除霜管路的连通状况进行调节的步骤包括：当主换热器6和除霜换热器7均结霜时，控制除霜管路与四通阀2连通，与旁通管路9断开；控制第一节流装置4和第二节流装置5处于最大开度；控制冷媒从压缩机1流出后经四通阀2进入室内换热器3，然后分成两路，其中一路经除霜换热器7流回压缩机1，另一路经主换热器6流回压缩机1。

根据主换热器6和除霜换热器7的结霜状况对除霜管路的连通状况进行调节的步骤还包括：开启电辅热8；检测室内换热器3的管温；当室内换热器3的管温大于T时，控制内风机开启；当室内换热器3的管温小于或等于T时，控制内风机关闭。

根据主换热器6和除霜换热器7的结霜状况对除霜管路的连通状况进行调节的步骤包括：当主换热器6和除霜换热器7均结霜时，控制除霜管路与四通阀2连通，与旁通管路9断开；控制四通阀2切换除霜模式；控制冷媒从压缩机1流出后经四通阀2分成两路，其中一路流经除霜换热器7和第二节流装置5，另一路流经主换热器6，两路冷媒汇流后经第一节流装置4节流，进入室内换热器3换热，之后经四通阀2流回压缩机1。

在本申请中，热泵空调系统具有三种化霜模式，分别为旁通分流化霜、热气化霜与四通阀换向除霜，三种化霜方式的实施运行通过室外换热器的管温来判断。

在主换热器6不结霜，霜层只分布在除霜换热器7时，则采用旁通分流化霜模式，化霜期间压缩机1持续运转，四通阀2不换向，冷媒从压缩机1排气口出来后分为两路，一路经过室内换热器3、第一节流装置4；另一路经过三通阀10、除霜换热器7、第二节流装置5，后经过主换热器6，与从室内换热器3流出的冷媒汇合后经过主换热器6、四通阀2回到压缩机1吸气口，完成化霜期间冷媒的一个循环。同时在化霜期间从压缩机1出来的冷媒，一路经过室内换热器3给室内持续供热，同时开启内机电辅热8，提升室内供热量；另一路通过三通阀10到除霜换热器7用于外机除霜，化霜期间根据外机结霜情况，系统控制内外风机的转动或是停止，实现外机除霜的同时对室内持续供热，提升化霜期间的室内舒适性。

在主换热器6和除霜换热器7均结霜，但主换热器6结霜轻微时，则采用热气化霜模式，化霜期间压缩机1持续运转，四通阀2不换向，冷媒从压缩机1排气口出来后不分流，冷媒经过室内换热器3给室内持续供热，同时开启内机电辅热，提升室内供热量；冷媒经过室内换热器3后进入第一节流装置4，此时节流装置节流作用减弱，冷媒从第一节流装置4出来后分为两部分，一部分直接进入主换热器6进行除霜，另外一部分经第二节流装置5，进入除霜换热器7进行除霜，主换热器6与除霜换热器7出来的冷媒汇合后经四通阀2回到压缩机1吸气口，完成冷媒的一个循环。

在此期间，为了保证室内温度的稳定性和舒适性，可以利用电辅热8为室内进行供热，同时利用内风机来调控室内温度。由于在利用该模式进行除霜期间，室内换热器3、主换热器6以及除霜换热器7均对外放热，而由于需要同时提供主换热器6以及除霜换热器7的除霜热量，因此能够供应室内换热器3的热量并不稳定，且由于电辅热的影响，更加容易导致室内温度的波动，因此，在此过程中，需要通过内风机对室内温度进行调控，降低室外换热器除霜过程中室内温度的波动。具体而言，在本申请中，电辅热8的温度可以恒定，此时可以检测室内换热器3的管温，当室内换热器3的管温大于T时，控制内风机开启，此时可以利用风机来扩散室内换热器3处的热量，从而使得室内的温度扩散开，避免室内换热器3的局部温度过高造成室内温度不均匀的问题；当室内换热器3的管温小于或等于T时，则控制内风机关闭，避免室内换热器3处散发的较低温度的空气扩散至室内其他地方，造成室内其他地方的温度低于设定温度的问题，提高室内温度的舒适性，进而也有效避免了热气化霜模式时室内换热器3造成室内温度波动过大的问题，提高热泵空调系统使用的舒适度。

在主换热器6和除霜换热器7均结霜，且主换热器6霜层较厚时，则采用四通阀换向除霜模式，化霜期间压缩机1停机，四通阀2换向，冷媒从压缩机1排气口出来后，经过四通阀2，分别进入主换热器6与除霜换热器7进行除霜，冷媒出来后，经过第一节流装置4、室内换热器3、四通阀2，最后回到压缩机1，完成冷媒的一个循环。在这个过程中，第二节流装置5可以处于全开状态，从而避免对从除霜换热器7流出的冷媒进行节流，进而降低冷媒在室内的吸热量，提高室内温度的舒适度。为了保证室内温度的稳定舒适度，可以在除霜期间打开电辅热8对室内进行辅助加热，同时利用电辅热提供室外除霜所需热量，减小对室内环境温度的影响。为了进一步降低此过程中对室内环境温度的影响，还可以关闭内风机，使得吸热温度主要来源于电辅热8，减少其对于室内换热器3周侧的室内空气温度的影响，保证室内温度的舒适性。

当所述冷媒加热装置12设置在所述压缩机的排气管路上时：当主换热器6未结霜，除霜换热器7结霜时，开启所述冷媒加热装置12对压缩机排气制冷剂进行加热；当主换热器6和除霜换热器7均结霜时，开启所述冷媒加热装置12对压缩机排气制冷剂进行加热；

当所述冷媒加热装置12设置在所述压缩机的吸气管路上时：当主换热器6未结霜，除霜换热器7结霜时，开启所述冷媒加热装置12对压缩机吸气制冷剂进行加热；当主换热器6和除霜换热器7均结霜时，开启所述冷媒加热装置12对压缩机吸气制冷剂进行加热；

当所述冷媒加热装置12设置在所述除霜管路上时：当主换热器6未结霜，除霜换热器7结霜时，开启所述冷媒加热装置12对除霜管路中的制冷剂进行加热；当主换热器6和除霜换热器7均结霜时，开启所述冷媒加热装置12对除霜管路中的制冷剂进行加热。

结合参见图5至图8所示，本申请的第二实施例与第一实施例的基本结构和控制方法基本相同，不同之处在于，在本实施例中，将冷媒加热装置设置在压缩机1的吸气管路上。

第二实施例：本发明第二实施例是将第一实施例的冷媒加热装置设置在压缩机吸气口的回路上。在低温工况，热泵空调制热运行时，通过对系统的控制，开启冷媒加热装置，以提高压缩机吸气温度与排气温度，以达到抑制结霜，延长制热时长的作用,其制热系统循环如图5所示。化霜期间热泵空调运行时，开启冷媒加热装置，以提高压缩机吸气温度与排气温度，高温气体可加快室外机除霜速度，其化霜期间系统循环同方案一有三种化霜方式，如图6～8所示。

第三实施例：本发明第三实施例是将第一实施例的冷媒加热装置设置在外机换热器二(即除霜换热器7)与三通阀之间的管路上。在低温工况，热泵空调制热运行时，通过对系统的控制，开启冷媒加热装置，以提高压缩机吸气温度与排气温度，以达到抑制结霜，延长制热时长的作用,其系统循环如图9所示。化霜期间热泵空调运行时，从压缩机出来的冷媒，经过冷媒加热装置升温后经过外机换热器二，高温气体可加快室外机除霜速度，保证化霜期间室内舒适性，同时提升热泵性能，其化霜期间系统循环同方案一有三种化霜方式，如图10～12所示。

在本申请的上述实施例中，第一节流装置4和第二节流装置5的形式不受限制，可以是毛细管节流、节流短管节流、电子膨胀阀节流等，同时第一节流装置4和第二节流装置5可以使用不同的节流装置进行组合使用，也可以使用相同的节流装置。该方案中三通阀形式不受限制，可以使用两个二通阀代替。

优选地，本申请中的第一节流装置4和第二节流装置5均为开度可调的节流装置，例如电子膨胀阀，以方便通过开度调节选择更加适合热泵空调系统运行的控制模式。

本申请方案中室外换热器的形式不受限制，可以是管翅式换热器，也可以是微通道换热器等，具体根据使用情况进行选择。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (11)

1.一种热泵空调系统，其特征在于，包括压缩机(1)、四通阀(2)、室内换热器(3)、第一节流装置(4)、室外换热器和第二节流装置(5)，所述第一节流装置(4)位于所述室内换热器(3)与所述室外换热器之间的管路上，所述室外换热器包括主换热器(6)和除霜换热器(7)，所述除霜换热器(7)位于主换热器(6)的空气流动上游侧，所述第二节流装置(5)与所述除霜换热器(7)串联形成除霜管路，所述除霜管路能够选择地与所述主换热器(6)并联，当所述热泵空调系统处于制热工况时，冷媒从所述压缩机(1)的排气口经所述室内换热器(3)和所述第一节流装置(4)后分成两路，其中一路经所述主换热器(6)流回所述压缩机(1)，另一路经所述第二节流装置(5)节流后进入所述除霜换热器(7)，然后流回所述压缩机(1)；在所述压缩机(1)的排气管路上、吸气管路上和在所述除霜管路上中的至少之一设置有冷媒加热装置(12)。

2.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，所述室内换热器(3)处设置有电辅热(8)；和/或，所述室内换热器(3)处设置有内风机。

3.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，所述压缩机(1)的排气口连接有所述四通阀(2)，所述压缩机(1)的排气口还设置有旁通管路(9)，所述除霜管路能够选择地与所述四通阀(2)或者与所述旁通管路(9)连通。

4.根据权利要求3所述的热泵空调系统，其特征在于，所述热泵空调系统还包括三通阀(10)，所述除霜管路、所述旁通管路(9)和所述四通阀(2)均连接至所述三通阀(10)；或，所述除霜管路与所述四通阀(2)之间的连接管路上以及所述旁通管路(9)上均设置有二通阀(11)。

5.一种如权利要求1至4中任一项所述的热泵空调系统的控制方法，其特征在于，包括：

获取热泵空调系统的运行工况；

当热泵空调系统处于制热工况时，控制冷媒从压缩机(1)的排气口经室内换热器(3)和第一节流装置(4)后分成两路，其中一路经主换热器(6)流回压缩机(1)，另一路经第二节流装置(5)节流后进入除霜换热器(7)，然后流回压缩机(1)。

6.根据权利要求5所述的热泵空调系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

当热泵空调系统处于除霜工况时，获取主换热器(6)和除霜换热器(7)的结霜状况；

根据主换热器(6)和除霜换热器(7)的结霜状况对除霜管路的连通状况进行调节。

7.根据权利要求6所述的热泵空调系统的控制方法，其特征在于，所述根据主换热器(6)和除霜换热器(7)的结霜状况对除霜管路的连通状况进行调节的步骤包括：

当主换热器(6)未结霜，除霜换热器(7)结霜时，控制除霜管路与四通阀(2)断开，与旁通管路(9)连通；

控制冷媒从压缩机(1)流出后分成两路，一路经室内换热器(3)和第一节流装置(4)后进入主换热器(6)，之后流回压缩机(1)；

另一路经旁通管路(9)、除霜换热器(7)和第二节流装置(5)后进入主换热器(6)，之后流回压缩机(1)。

8.根据权利要求6或7所述的热泵空调系统的控制方法，其特征在于，所述根据主换热器(6)和除霜换热器(7)的结霜状况对除霜管路的连通状况进行调节的步骤包括：

当主换热器(6)和除霜换热器(7)均结霜时，控制除霜管路与四通阀(2)连通，与旁通管路(9)断开；

控制第一节流装置(4)和第二节流装置(5)处于最大开度；

控制冷媒从压缩机(1)流出后经四通阀(2)进入室内换热器(3)，然后分成两路，其中一路经除霜换热器(7)流回压缩机(1)，另一路经主换热器(6)流回压缩机(1)。

9.根据权利要求8所述的热泵空调系统的控制方法，其特征在于，所述根据主换热器(6)和除霜换热器(7)的结霜状况对除霜管路的连通状况进行调节的步骤还包括：

开启电辅热(8)；

检测室内换热器(3)的管温；

当室内换热器(3)的管温大于T时，控制内风机开启；

当室内换热器(3)的管温小于或等于T时，控制内风机关闭。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的热泵空调系统的控制方法，其特征在于，所述根据主换热器(6)和除霜换热器(7)的结霜状况对除霜管路的连通状况进行调节的步骤包括：

当主换热器(6)和除霜换热器(7)均结霜时，控制除霜管路与四通阀(2)连通，与旁通管路(9)断开；

控制四通阀(2)切换除霜模式；

控制冷媒从压缩机(1)流出后经四通阀(2)分成两路，其中一路流经除霜换热器(7)和第二节流装置(5)，另一路流经主换热器(6)，两路冷媒汇流后经第一节流装置(4)节流，进入室内换热器(3)换热，之后经四通阀(2)流回压缩机(1)。

11.根据权利要求7-10中任一项所述的热泵空调系统的控制方法，其特征在于，

当所述冷媒加热装置(12)设置在所述压缩机的排气管路上时：当主换热器(6)未结霜，除霜换热器(7)结霜时，开启所述冷媒加热装置(12)对压缩机排气制冷剂进行加热；当主换热器(6)和除霜换热器(7)均结霜时，开启所述冷媒加热装置(12)对压缩机排气制冷剂进行加热；

当所述冷媒加热装置(12)设置在所述压缩机的吸气管路上时：当主换热器(6)未结霜，除霜换热器(7)结霜时，开启所述冷媒加热装置(12)对压缩机吸气制冷剂进行加热；当主换热器(6)和除霜换热器(7)均结霜时，开启所述冷媒加热装置(12)对压缩机吸气制冷剂进行加热；

当所述冷媒加热装置(12)设置在所述除霜管路上时：当主换热器(6)未结霜，除霜换热器(7)结霜时，开启所述冷媒加热装置(12)对除霜管路中的制冷剂进行加热；当主换热器(6)和除霜换热器(7)均结霜时，开启所述冷媒加热装置(12)对除霜管路中的制冷剂进行加热。

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