CN115654653A - 空调系统的化霜控制方法以及空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了化霜控制方法以及空调系统，空调系统具有缓冲水箱和并联接在总进出水管之间的至少两台机组，化霜控制方法包括：检测各个制热机组的运行参数；将运行参数满足化霜进入条件的制热机组作为化霜机组；在剩余的制热机组中选择至少一台机组作为待化霜机组；将化霜机组和待化霜机组的水路均连接至缓冲水箱进行循环，化霜机组的冷媒侧切换到制冷运行。本发明通过控制水路换向将化霜机组和待化霜机组的进出水从总进出水管上分离出来流入缓冲水箱进行循环，缩短化霜周期，减小用户侧水温波动。

Description

空调系统的化霜控制方法以及空调系统

技术领域

本发明涉及化霜控制技术领域，尤其涉及实现持续制热的化霜控制方法以及空调系统。

背景技术

空调系统长时间工作在制热模式下，室外换热器作为蒸发器使用，室外换热器的表面温度比较低，外部环境中的潮湿空气容易凝结在室外换热器的表面上，堵塞室外换热器与外部环境的热交换，进而影响到室内换热器的正常供热，需要及时给室外换热器化霜。

现有技术中已经出现了能够实现连续制热的化霜方案，例如空调机组的化霜方法，即控制换热器组中的第一换热器组继续作为蒸发器使用，控制剩余的第二换热器组切换为冷凝器使用，以便于通过第二换热器组冷凝产生的热量对换热器组进行整体化霜。但是这种化霜控制方案对换热机组的换热器间距要求较小，导致换热机组的安装难度加大，同时换热器之间的间距过小会影响机组运行的可靠性，维修成本也会大幅增加。

因此，如何设计能够持续制热、且缩短化霜周期的化霜控制方法是业界亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有化霜控制方案影响室内温度稳定性的缺陷，本发明提出化霜控制方法以及空调系统，该化霜控制方法通过控制水路换向将化霜机组和待化霜机组的进出水从总进出水管上分离出来流入缓冲水箱进行循环，缩短化霜周期，减小用户侧水温波动。

本发明采用的技术方案是，设计空调系统的化霜控制方法，空调系统具有缓冲水箱和并联接在总进出水管之间的至少两台机组，化霜控制方法包括：检测各个制热机组的运行参数；将运行参数满足化霜进入条件的制热机组作为化霜机组；在剩余的制热机组中选择至少一台机组作为待化霜机组；将化霜机组和待化霜机组的水路均连接至缓冲水箱进行循环，化霜机组的冷媒侧切换到制冷运行。

进一步的，待化霜机组为与化霜机组的运行状态最接近或者制热能力最差的制热机组。

在一些实施例中，待化霜机组的寻找方式为：检测剩余制热机组的压缩机累计运行时间Ty；将|t1-Ty|最小的制热机组作为待化霜机组；其中，Ty为机组处于制热运行下的压缩机累计运行时间，t1为设定化霜累计运行时间。

在一些实施例中，制热机组的运行参数包括：压缩机累计运行时间Ty、出水温度Tc、室外环境温度TH以及室外换热器的管温Ths；化霜进入条件包括：Ty≥t1且连续设定时间检测到Tc≥a且TH-Ths≥b；其中，t1为设定化霜累计运行时间，a为设定化霜进入水温，b为设定温差。

进一步的，化霜控制方法还包括：在化霜机组的运行参数满足化霜退出条件时，将化霜机组和待化霜机组的水路均连接至总进出水管进行循环，化霜机组的冷媒侧切换到制热运行，化霜机组恢复为制热机组。

在一些实施例中，化霜机组的运行参数包括：出水温度Tc以及室外换热器的管温Ths；所述化霜退出条件包括：连续设定时间检测到Ths≥c或者Tc≤d；其中，c为设定化霜退出管温，d为设定化霜退出水温。

进一步的，缓冲水箱内的水量处于蓄满状态。

进一步的，缓冲水箱具有保温层。

本发明还提出了空调系统，该空调系统的控制器执行上述的化霜控制方法。

进一步的，空调系统的总进出水管由总进水管和总出水管构成，机组的水路包含连接到总进水管的进水支路和连接到总出水管的出水支路；进水支路和出水支路均安装有三通阀，三通阀的另一端连接到缓冲水箱，控制器通过控制三通阀换向以将机组的水路连接至缓冲水箱或者总进出水管进行循环。

与现有技术相比，本发明通过控制水路换向将化霜机组从总管路上分离出来流入缓冲水箱循环，减小用户侧水温波动，而且从制热机组中选择待化霜机组，将待化霜机组的进出水也引入缓冲水箱，提高水箱的水温，即通过至少一台待化霜机组制热产生的热量来加快化霜机组化霜，缩短化霜周期，提高用户侧温度稳定性。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明空调系统的连接示意图；

图2是本发明化霜控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明提出的化霜控制方法适用于空调系统，尤其是具有缓冲水箱1和至少两台机组2的空调系统，所有机组2并联接在空调系统的总进出水管之间，机组2可以模块化设计，即各个机组2的结构基本相同，每台机组2均配置有独立运行的冷媒循环回路，冷媒循环回路由依次连接的压缩机、四通阀、室外换热器、节流元件以及室内换热器构成，室内换热器具有连接到冷媒循环回路中的冷媒换热管和与冷媒换热管换热的水路，室内换热器的水路连接到空调系统的总进出水管上，通过总进出水管给用户侧供热，室内换热器的水路还可以切换连接到缓冲水箱1上，通过控制水路换向将化霜机组从总进出水管上分离出来连接到缓冲水箱1进行循环，减小用户侧水温波动。

具体来说，空调系统的总进出水管由总进水管3和总出水管4构成，机组2的水路包含连接到总进水管3的进水支路21和连接到总出水管4的出水支路22，机组2的进水支路21连接到总进水管3，机组2的出水支路22连接到总出水管4，进水支路21和出水支路22均安装有三通阀5，三通阀5的两端串接于其所在支路上，三通阀5的第三端连接到缓冲水箱1，通过切换进水支路21和出水支路22上的三通阀导通方向，能够将机组2的水路连接至缓冲水箱1进行循环、或者连接至总进出水管进行循环。

需要指出的是，机组2的水路连接至总进出水管进行循环是指机组2的水路与缓冲水箱1分离，用户侧末端的回水从总进水管3进入机组的进水支路21，经过机组2的室内换热器换热，从机组2的出水支路22进入总出水管4，总出水管4将热水供应给用户侧末端。机组2的水路连接至缓冲水箱1进行循环是指机组2的水路与总进出水管分离，缓冲水箱1中的水进入机组2的进水支路21，经过机组2的室内换热器换热，从机组2的出水支路22重新进入缓冲水箱1。

另外，应当理解的是，在实际应用中也可以设计其他管路连接方式进行切换，例如机组2的水路通过两套独立管路分别连接空调系统的总进出水管和缓冲水箱1，在独立管路上安装控制其通道状态的阀件，通过多个阀件的开关实现机组的水路切换。上文中记载机组2的水路通过三通阀5切换连接空调系统的总进出水管或者缓冲水箱1是本发明的较佳实施例，其原因是三通阀换向方便，且管路设计更精简，无需额外使用更多的管路或者阀件，本发明对机组2的水路连接结构不作具体限制，能够实现将机组2的水路切换连接至缓冲水箱1或者总进出水管路进行循环即可。

基于空调系统的上述结构，本发明设计提出化霜控制方法，包括以下步骤：

检测各个制热机组的运行参数；

将运行参数满足化霜进入条件的制热机组作为化霜机组；

在剩余的制热机组中选择至少一台机组作为待化霜机组；

将化霜机组和待化霜机组的水路均连接至缓冲水箱进行循环，待化霜机组的冷媒侧维持制热运行，化霜机组的冷媒侧切换到制冷运行，化霜机组的压缩机排出高温气态冷媒，经过室外换热器中放热融霜，降温后的冷媒经过节流元件降压变成液态冷媒，液态冷媒经过室内换热中吸热蒸发重新变成气态冷媒，再送回给压缩机。

由于化霜过程中室内换热器的液态冷媒吸热蒸发的热量由缓冲水箱流出的水提供，为加快化霜机组化霜，缩短化霜周期，本发明通过从制热机组中选择待化霜机组，将待化霜机组的进出水也引入缓冲水箱，即通过至少一台待化霜机组制热产生的热量来提升缓冲水箱的水温，化霜速度快、时间短，有效提高用户侧温度稳定性。

需要指出的是，制热机组是指冷媒侧处于制热运行的机组，冷媒侧处于制热运行是指冷媒循环回路进行制热循环，即冷媒从压缩机排出之后，依次经过室内换热器、节流元件以及室外换热器，返回压缩机。冷媒侧处于制冷运行是指冷媒循环回路进行制冷循环，即冷媒从压缩机排出之后，依次经过室外换热器、节流元件以及室内换热器，返回压缩机。

在本发明的一些实施例中，待化霜机组为与化霜机组的运行状态最接近或者制热能力最差的制热机组，其设计原理是与化霜机组的运行状态最接近的机组可能已经结霜或者临近化霜，此时制热能力也比较差，将该机组的水路切换到缓冲水箱能够给缓冲水箱提供热量，加快化霜机组的化霜速度，而且由于待化霜机组的制热能力差，将其从主进出水管上分离出来对用户侧水温的影响较小，提高用户侧末端的温度稳定性。

分析制热机组是否与化霜机组的运行状态相近可以通过多种指标参数进行评价，包括但不限于压缩机累计运行时间Ty，具体来说，待化霜机组的寻找方式为：检测剩余制热机组的压缩机累计运行时间Ty；将|t1-Ty|最小的制热机组作为待化霜机组；其中，Ty为机组处于制热运行下的压缩机累计运行时间，t1为设定化霜累计运行时间，t1的取值预先通过多次实验统计得到。|t1-Ty|越小，则说明机组处于制热运行下的压缩机累计运行时间越接近设定化霜累计运行时间，其结霜可能性越高，跟化霜机组的状态越相近。

应当理解的是，实际应用中还可以通过寻找制热能力最差的制热机组来确定待化霜机组，采集制热机组的运行参数，通过运行参数对制热量进行计算，进而寻找出最合适的待化霜机组。

在本发明的一些实施例中，制热机组的运行参数为：压缩机累计运行时间Ty、出水温度Tc、室外环境温度TH以及室外换热器的管温Ths。化霜进入条件为：Ty≥t1且连续设定时间检测到Tc≥a且TH-Ths≥b；其中，t1为设定化霜累计运行时间，a为设定化霜进入水温，b为设定温差，设定时间、a、b的取值预先通过多次实验统计得到。

化霜进入条件的设计原理是机组处于制热运行下的压缩机累计运行时间Ty越接近设定化霜累计运行时间t1，其结霜可能性越高，室外换热器的管温Ths与室外环境温度TH之间的温差过大，说明室外换热器的管温Ths过低，其表面的霜层越厚，因此基于该两个条件可以判定制热机组需要进行化霜，但由于化霜机组进行化霜时需要切换到制冷运行，待化霜机组的水路也会从主进出水管分离出来，空调系统的制热量供应减少，为减小室内温度波动，需要确保用户侧末端的温度已经处于良好状态，即出水温度Tc高于设定化霜进入水温的情况下再进行化霜。

在本发明的一些实施例中，化霜控制方法还包括：在化霜机组的运行参数满足化霜退出条件时，将化霜机组和待化霜机组的水路均连接至总进出水管进行循环，化霜机组的冷媒侧切换到制热运行，化霜机组恢复为制热机组，返回到检测各个制热机组的运行参数，进行下一台机组的化霜判断。由于化霜完成之后室外换热器的霜层被清除，为提高化霜判断的准确性，压缩机累计运行时间Ty在化霜机组切换到制热运行时重新开始累计。

在本发明的一些实施例中，化霜机组的运行参数为：出水温度Tc以及室外换热器的管温Ths。化霜退出条件为：连续设定时间检测到Ths≥c或者Tc≤d。其中，c为设定化霜退出管温，d为设定化霜退出水温，设定时间、c、d的取值预先通过多次实验统计得到，例如设定时间为10s，c为20℃，d为5℃。

化霜退出条件的设计原理是室外换热器的管温Ths超过设定化霜退出管温c，说明室外换热器表面的霜层已经被完全清除，此时化霜机组需要退出化霜，及时恢复制热，以减小用户侧水温波动。出水温度Tc小于设定化霜退出水温d，说明室内换热器的水路温度太低，化霜机组继续制冷运行存在水路冻结的风险，此时化霜机组需要退出化霜，及时恢复制热，保证机组运行的可靠性。

需要说明的是，缓冲水箱内的水量处于蓄满状态，保证水路切换连接到缓冲水箱时水量供应充足，水循环流畅。而且，缓冲水箱具有保温层，以使缓冲水箱能够有效蓄热，避免热量损失浪费。

如图2所示，在本发明的一个具体应用实例中，化霜控制方法的流程如下。

步骤S1、机组制热运行；

步骤S2、检测各个制热机组的运行参数；

步骤S3、判断运行参数是否满足化霜进入条件，若是，则执行步骤S4，若否，则返回步骤S2；

步骤S4、将化霜机组的水路连接至缓冲水箱进行循环；

步骤S5、计算剩余制热机组的|t1-Ty|，将|t1-Ty|最小的制热机组作为待化霜机组；

步骤S6、将待化霜机组的水路连接至缓冲水箱进行循环；

步骤S7、化霜机组切换到制冷运行；

步骤S8、在化霜机组的运行参数满足化霜退出条件时，化霜机组化霜结束；

步骤S9、将化霜机组和待化霜机组的水路均连接至总进出水管进行循环，化霜机组切换到制热运行，化霜机组恢复为制热机组，返回步骤S2。

本发明的化霜控制方法由空调系统的控制器执行，每台机组均安装有用于检测运行参数的多个传感器，控制器接收传感器的检测数据，并控制各个机组的运行状态以及三通阀的接通状态，控制器通过控制水路换向将化霜机组从总管路上分离出来流入缓冲水箱循环，减小用户侧水温波动，而且从制热机组中选择待化霜机组，将待化霜机组的进出水也引入缓冲水箱，提高水箱的水温，即通过至少一台待化霜机组制热产生的热量来加快化霜机组化霜，缩短化霜周期，提高用户侧温度稳定性。

需要注意的是，上述所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.空调系统的化霜控制方法，所述空调系统具有缓冲水箱和并联接在总进出水管之间的至少两台机组；其特征在于，所述化霜控制方法包括：

检测各个制热机组的运行参数；

将运行参数满足化霜进入条件的制热机组作为化霜机组；

在剩余的制热机组中选择至少一台机组作为待化霜机组；

将所述化霜机组和所述待化霜机组的水路均连接至所述缓冲水箱进行循环，所述化霜机组的冷媒侧切换到制冷运行。

2.根据权利要求1所述的化霜控制方法，其特征在于，所述待化霜机组为与所述化霜机组的运行状态最接近或者制热能力最差的制热机组。

3.根据权利要求2所述的化霜控制方法，其特征在于，所述待化霜机组的寻找方式为：

检测剩余制热机组的压缩机累计运行时间Ty；

将|t1-Ty|最小的制热机组作为待化霜机组；

其中，Ty为机组处于制热运行下的压缩机累计运行时间，t1为设定化霜累计运行时间。

4.根据权利要求1所述的化霜控制方法，其特征在于，所述制热机组的运行参数包括：压缩机累计运行时间Ty、出水温度Tc、室外环境温度TH以及室外换热器的管温Ths；所述化霜进入条件包括：Ty≥t1且连续设定时间检测到Tc≥a且TH-Ths≥b；其中，t1为设定化霜累计运行时间，a为设定化霜进入水温，b为设定温差。

5.根据权利要求1所述的化霜控制方法，其特征在于，还包括：

在所述化霜机组的运行参数满足化霜退出条件时，将所述化霜机组和所述待化霜机组的水路均连接至所述总进出水管进行循环，所述化霜机组的冷媒侧切换到制热运行，所述化霜机组恢复为制热机组。

6.根据权利要求5所述的化霜控制方法，其特征在于，所述化霜机组的运行参数包括：出水温度Tc以及室外换热器的管温Ths；所述化霜退出条件包括：连续设定时间检测到Ths≥c或者Tc≤d；其中，c为设定化霜退出管温，d为设定化霜退出水温。

7.根据权利要求1至6任一项所述的化霜控制方法，其特征在于，所述缓冲水箱内的水量处于蓄满状态。

8.根据权利要求1至6任一项所述的化霜控制方法，其特征在于，所述缓冲水箱具有保温层。

9.空调系统，其特征在于，所述空调系统的控制器执行权利要求1至8任一项所述的化霜控制方法。

10.根据权利要求9所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统的总进出水管由总进水管和总出水管构成，所述机组的水路包含连接到所述总进水管的进水支路和连接到所述总出水管的出水支路；所述进水支路和所述出水支路均安装有三通阀，所述三通阀的另一端连接到所述缓冲水箱，所述控制器通过控制所述三通阀换向以将所述机组的水路连接至所述缓冲水箱或者所述总进出水管进行循环。

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