CN213841110U - 空调器 - Google Patents

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CN213841110U CN202022817779.XU CN202022817779U CN213841110U CN 213841110 U CN213841110 U CN 213841110U CN 202022817779 U CN202022817779 U CN 202022817779U CN 213841110 U CN213841110 U CN 213841110U
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张恒
高永坤
孟建军
周敏
董辰
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Abstract

本实用新型公开了空调器,包括:至少一个室内机;至少一个室外机模块,各室外机模块包括:压缩机;流路切换装置;除霜节流装置,其用于节流通过流路切换装置切换的来自压缩机的部分制冷剂;气侧阀,其与除霜节流装置并联;并列设置的两个室外换热器;过冷器,其包括主路冷媒通道和辅路冷媒通道;两个除霜切换装置;两个液管节流装置;节流装置,其两端分别连接两个液管节流装置各自连接对应室外换热器液侧的位置处;控制装置对各待除霜的室外换热器进行轮换除霜。本实用新型实现空调器对除霜换热器进行轮换除霜,实现室内不间断制热,提升室内热舒适性。

Description

空调器
技术领域
本实用新型涉及空调器技术领域,尤其涉及空调器。
背景技术
空气源热泵多联机的技术日益成熟,其在家用和商用领域得到广泛应用。空气源热泵多联机包括至少一个室内机和至少一个室外机模块,其中在室内机存在两个及以上时,各室内机并列布置且每个室内机具有室内换热器及对应的室内风机,在室外机模块存在两个及以上时,各室外机模块并列布置且每个室外机模块具有通过连接管路相连通的变频压缩机、四通阀、节流元件、至少一个室外换热器及室外风机,在一个室外机模块存在至少两个室外换热器时,各室外换热器并列布置。
空气源热泵在制热运行时存在一个较大的问题:在室外温度和湿度达到一定条件时,室外换热器空气侧会结霜,随着结霜量的增加,蒸发器表面会逐渐被堵塞,导致室外换热器表面换热系数减小,气体流动阻力增大,严重影响机器制热效果,因此,机组需要定期进行除霜。
目前大多采用逆向除霜方式,其主要是通过四通阀打开换向,将室外机切换为冷凝器,利用高温高压制冷剂的显热和冷凝潜热除霜,其化霜速度快且可靠性好。但是除霜时制热运行会停止,同时由于室内换热器切换为蒸发器,会从室内吸收热量,室内温度下降比较明显,严重影响室内热舒适性。
为解决上述问题,设置热气旁通除霜,即,在不改变系统冷媒流向的条件下,利用旁通支路将压缩机排气引入一台待除霜的室外换热器中进行除霜。
这种除霜方式具有如下不足:1、利用压缩机部分功耗转换的热量除霜,属于低压除霜,热量少且除霜时间长;2、热气旁通除霜时利用低压显热除霜,温度较低,和霜层的换热温差小,除霜可靠性差;3、虽然在除霜时不改变冷媒流向,但是室内机冷媒流量很小,系统不向室内机供热,除霜期间室内温度降低,用户舒适性差。
发明内容
本实用新型的实施例提供一种空调器,能够实现空调器不间断制热的同时对除霜换热器进行控压除霜,提升除霜效率,且保证室内机能力最大化,提升室内热舒适性。
为实现上述实用新型目的,本实用新型采用下述技术方案予以实现:
本申请涉及一种空调器,其特征在于,包括:
至少一个室内机;
至少一个室外机模块,各室外机模块包括:
压缩机;
流路切换装置,其用于切换从所述压缩机排出的制冷剂的流路;
除霜节流装置,其用于节流来自所述压缩机的部分制冷剂;
气侧阀,其与所述除霜节流装置并联;
并列设置的两个室外换热器;
过冷器,其包括主路冷媒通道和辅路冷媒通道,所述主路冷媒通道和辅路冷媒通道之间设置有节流件;
两个除霜切换装置,其各自对应一个室外换热器,用于切换所述室外换热器与所述除霜节流装置连通或与气液分离器连通;
两个液管节流装置,其各自连接所述室内机和各室外换热器;
节流装置,其一端连接在一个液管节流装置连接对应室外换热器液侧的位置处,另一端连接另一个液管节流装置连接对应室外换热器的位置处;
控制装置,在多个室外换热器需要进行轮换除霜时,所述控制装置控制各流路切换装置、各除霜节流装置、各气侧阀、各除霜切换装置、各液管节流装置、各节流件和节流装置,使所述待除霜的室外换热器作为除霜换热器执行,剩余室外换热器作为蒸发器执行。
这样,在空调器进行轮换除霜时,通过控制流路切换装置上电,控制关闭液管节流装置、节流件及气侧阀,控制打开除霜节流装置,控制除霜切换装置使从流节流装置流出的制冷剂与除霜换热器的主气管连通,控制打开节流装置,能够控制除霜换热器的除霜压力,以便利用冷媒潜热除霜,除霜速度快,且保持室内机能力最大化,实现空调器不间断制热,满足用户热舒适性,且除霜后室内温度会快速回升。
此外,空调器设置过冷器,能够提高机组制热能效,进一步提升室内热舒适性。
在本申请中,在轮换除霜时,所述控制装置控制所述流路切换装置上电;控制打开所述除霜节流装置;控制所述除霜切换装置使从所述除霜节流装置流出的制冷剂与除霜换热器的主气管连通;控制关闭与所述除霜换热器连通的液管节流装置、节流件及气侧阀;控制打开所述节流装置。
在本申请中,所述节流装置为电子膨胀阀或双向热力膨胀阀;和/或
所述气侧阀为电磁阀或大口径两通阀;和/或
所述除霜切换装置为四通阀;和/或
所述节流件为电子膨胀阀或双向热力膨胀阀。
在本申请中,所述主路冷媒通道包括第一端口和第二端口,所述第一端口与室内机连通,且第二端口与各室外换热器的液管节流装置连接;
所述辅路冷媒通道包括第一端口和第二端口,所述节流件的一端连接在各室外换热器的液管节流装置和所述第一换热通道的第二端口之间的连接位置处,另一端连接所述第二换热通道的第二端口,所述第二换热通道的第一端口与所述压缩机或气液分离器连接。
在本申请中,所述空调器还包括:
并联的多个第一切换阀,其各自对应一个室内机,所述第一切换阀用于将通过所述流路切换装置切换的来自所述压缩机的至少部分制冷剂分支,并对应流入所述室内机中的室内换热器的气侧;
并联的多个第二切换阀,其各自对应一个室内机,所述第二切换阀的一端连接在所述第一切换阀连接所述室内换热器气侧的位置处,另一端与所述气液分离器连接;
各第一切换阀和第二切换阀分别受所述控制装置控制。
在本申请中,所述空调器还包括:
气侧截止阀,其一端通过配管分别连接各第二切换阀,另一端通过配管连接所述气液分离器。
在本申请中,所述第一切换阀和/或第二切换阀为电子膨胀阀、双向热力膨胀阀、或节流毛细管和单向阀的组合。
在本申请中,所述空调器还包括:
两个温度传感器,用于分别检测两个室外换热器的出口温度;
压力传感器,其用于检测除霜换热器的除霜压力。
在本申请中,所述室外机模块还包括:
两个室外风机,其各自对应两个室外换热器且与所述控制装置连接,各室外风机分别与其对应的室外换热器形成一风场;
分隔装置,其用于分隔相邻风场;
在轮换除霜时,所述控制装置控制关闭与除霜换热器对应的室外风机。
在本申请中,在各室外机模块中一个室外换热器处于正在除霜时,提高所述室外机模块中另一个室外换热器对应的室外风机的转速。
结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后,本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,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的附图。
图1是本实用新型提出的空调器一实施例的系统结构图;
图2是本实用新型提出的空调器实施例中除霜换热器正在进行除霜时的流程图;
图3是本实用新型提出的空调器另一实施例的系统结构图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。
基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实用新型和简化描述,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实用新型的限制。
在本实用新型的描述中,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”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。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实用新型中的具体含义。在上述实施方式的描述中,具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
[空调器的基本运行原理]
空调的制冷循环包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。制冷循环包括一系列过程,涉及压缩、冷凝、膨胀和蒸发,并向已被调节和热交换的空气供应制冷剂。
压缩机压缩处于高温高压状态的制冷剂气体并排出压缩后的制冷剂气体。所排出的制冷剂气体流入冷凝器。冷凝器将压缩后的制冷剂冷凝成液相,并且热量通过冷凝过程释放到周围环境。
膨胀阀使在冷凝器中冷凝的高温高压状态的液相制冷剂膨胀为低压的液相制冷剂。蒸发器蒸发在膨胀阀中膨胀的制冷剂,并使处于低温低压状态的制冷剂气体返回到压缩机。蒸发器可以通过利用制冷剂的蒸发的潜热与待冷却的材料进行热交换来实现制冷效果。在整个循环中,空调器可以调节室内空间的温度。
空调室外机是指包括制冷循环的压缩机的部分以及包括室外热交换器,空调室内机包括室内热交换器,并且膨胀阀可以提供在空调室内机或室外机中。
室内热交换器和室外热交换器用作冷凝器或蒸发器。当室内热交换器用作冷凝器时,空调器用作制热模式的加热器,当室内热交换器用作蒸发器时,空调器用作制冷模式的冷却器。
[空调器]
在本申请中,室外机模块类似于如上所述的空调室外机。
本申请设计的空调器为多联机空调器。
空调器包括至少一个室内机,其均并列布置。
每个室内机分别包括室内换热器11-1和11-2(即如上所述室内热交换器)以及室内风机(未示出),室内风机和用于分别将室内换热器11-1和11-2产生的冷气或热气吹向室内空间。
当然,室内机的数量不限于如上所述的数量,且每个室内机中的室内换热器及室内风机的数量也不限于如上所述的数量。
空调器包括至少一个室外机模块,各室外机模块均并列布置。
例如,存在两个室外机模块,记为室外机模块A和A',每个室外机模块A/A'分别包括压缩机、流路切换装置、除霜节流装置、气侧阀、并列设置的两个室外换热器、对应两个室外换热器的两个除霜切换装置、两个液管节流装置、两个室外风机、一个节流装置、过冷器及气液分离器。
室外机模块A和A'中的结构均相同,且每个室外机模块中的室外换热器的个数为两个。
参见图1,其示出空调器的系统结构图,其中包括一个室外机模块,室外机模块包括压缩机1、流路切换装置3、除霜节流装置19、气侧阀18、并列设置的室外换热器4-1和4-2、分别对应室外换热器4-1和4-2的两个除霜切换装置21和20、两个液管节流装置6-1和6-2、两个室外风机5-1和5-2、一个节流装置28、过冷器7及气液分离器14。
流路切换装置3切换从压缩机1排出的制冷剂至室内机或室外换热器的流路。在本申请中,流路切换装置3为四通阀,其具有四个端子C、D、S和E。
参考图1,针对于两管制多联机空调器,在流路切换装置3断电时,默认C和D相连,S和E相连,使室内换热器11-1和11-2用作蒸发器,而室外换热器4-1和4-2用作冷凝器,空调器制冷。
在四通阀上电换向时,C和S相连,D和E相连,使室内换热器11-1和11-2用作冷凝器,而室外换热器4-1和4-2用作蒸发器,空调器制热。
参考图3,针对于三管制热回收多联机空调器,分为主制冷模式(即,室内机存在制冷和制热两种状态,且制冷负荷大于制热负荷,此时室外换热器用作冷凝器)和主制热模式(即,室内机存在制冷和制热两种状态,且制热负荷大于制冷负荷,此时室外换热器用作蒸发器)。
关于三管制热回收多联机的工作过程,如下会详细介绍。
无论是两管制多联机还是三管制热回收多联机,在对室外换热器4-1/4-2进行除霜时,对除霜换热器4-1/4-2所在的室外机模块中的各装置的控制都是没有差别的。
参见图1,室外换热器的数量与室外风机的数量相同且一一对应。
室外机模块具有流路切换装置3、除霜节流装置19、气侧阀18、除霜切换装置21/20、室外换热器4-1/4-2、室外风机5-1/5-2、过冷器7、液管节流装置6-1/6-2、及节流装置28。
过冷器7可以为板式换热器和套筒式换热器。
再参见图1,过冷器7包括第一换热通道和第二换热通道,第一换热通道为主路冷媒通道,第二换热通道为辅路冷媒通道。
第一换热通道包括第一端口a1和第二端口a2,第一端口a1与室内侧液管节流装置10-1和10-2连接,第二端口a2与室外侧的液管节流装置6-1和6-2连接。
第二换热通道包括第一端口b1和第二端口b2,第一端口b1通过电磁阀17与压缩机1的补气口连通或通过电磁阀16与气液分离器14连通,第二端口b2和第一换热通道的第二端口a2之间的管路上设置有节流件15。
该节流件15为电子膨胀阀或双向热力膨胀阀,用于能够在对压缩机1进行补气时通过电磁阀17向压缩机1补气。
节流装置28的一端连接液管节流装置6-1连接室外换热器4-1的主液管的位置处,另一端连接液管节流装置6-2连接室外换热器4-2的主液管的位置处。
当然,节流件15也可以设置在第一换热通道的第一端口a1和第二换热通道的第二端口b2之间的管路上,本文对比不做限定。
上述的压缩机1、室外换热器4-1/4-2、过冷器7的第一换热通道、以及室内换热器11-1/11-2组成制冷剂主循环回路。
在本申请中,气侧阀18为电磁阀、大口径两通阀(例如阻力极小的可逆两通阀)等可控阀,不具有节流功能。
在本申请中,除霜节流装置19、液管节流装置6-1/6-2、节流装置28均可以采用电子膨胀阀、双向热力膨胀阀等。
除霜切换装置21/20采用四通阀,其具有四个端子C、D、S和E,默认断电时C和D相连且S和E相连,上电换向时C和S相连且D和E相连。
参见图1,压缩机1排出的制冷剂通过单向阀2流出,经过流路切换装置3进行切换后的制冷剂,若进入室外侧,则首先会经过除霜节流装置19和/或与该除霜节流装置19并联的气侧阀18。
通过除霜节流装置19节流后的制冷剂通过对应室外换热器4-1/4-2的除霜切换装置21/20的状态选择进入室外换热器4-1或4-2,即轮换流入室外换热器4-1和4-2。
由压缩机1排出的部分制冷剂能够通过该除霜节流装置19节流到合适的压力而经过除霜切换装置21进入室外换热器4-1进行热交换除霜。
由压缩机1排出的部分制冷剂能够通过该除霜节流装置19节流到合适的压力而经过除霜切换装置20进入室外换热器4-2进行热交换除霜。
控制装置用于控制室外机模块中的流路切换装置3、除霜节流装置19、节流件15、气侧阀18、除霜切换装置21和20、液管节流装置6-1和6-2、和节流装置28,使室外换热器4-1和4-2进行轮换除霜。
即,在室外换热器4-1进行除霜时,室外换热器4-2用作蒸发器,而在室外换热器4-2进行除霜时,室外换热器4-1用作蒸发器。
[空调器的运行模式]
参见图1,空调器具有通常制热运行模式、通常制冷运行模式、逆向除霜运行模式、以及轮换除霜运行模式。
通常制热运行模式
通常制热运行模式与空调器的普通制热运行模式无异。
在一些实施例中,在空调器处于通常制热运行模式时,参考图1,室外机模块中的除霜节流装置19和气侧阀18均关闭,除霜切换装置21和20均上电,液管节流装置6-1和6-2均打开,室外风机5-1和5-2均打开,节流装置28均关闭。
其中除霜切换装置21和20上电时,其中的D和E连通且C和S连通。
在一些实施例中,流路切换装置3上电换向,使D和E连通且C和S连通,压缩机1将低温低压的冷媒压缩成高温高压状态,经过单向阀2、流路切换装置3的D和E将压缩机1排出的制冷剂经过气侧截止阀13和第一延长配管12进入室内换热器11-1和11-2。
在室内换热器11-1和11-2内部热交换后冷凝放热,成为液态冷媒,随后冷媒经过室内机侧节流装置10-1和10-2、第二延长配管9和液侧截止阀8,进入过冷器7后分为两路。
一路辅路冷媒经节流件15节流后进入过冷器7的低压侧并与高压侧换热后经过电磁阀17进入压缩机1的补气口。
另一路主路冷媒与辅路冷媒换热后,经液管节流装置6-1和6-2节流至低温低压气液两态,两相态冷媒进入室外换热器4-1和4-2内蒸发吸热,变为气态,室外换热器4-1和4-2出来的冷媒经过除霜切换装置21和20的C和S进入气液分离器14,最后被吸入压缩机1压缩,完成制热循环。
在整个通常制热运行模式中,室外风机5-1和5-2始终打开。
通常制冷运行模式
通常制冷运行模式与空调器的普通制冷运行模式无异。
在一些实施例中,在空调器处于通常制冷运行模式时,参考图1,室外机模块中的除霜节流装置19和气侧阀18均打开,除霜切换装置21和20均断电,液管节流装置6-1和6-2均打开,室外风机5-1和5-2均打开,节流装置28均关闭。
其中除霜切换装置21和20断电时,其中的D和C连通且E和S连通。
流路切换装置2断电,默认D和C连通且E和S连通,压缩机1将低温低压的冷媒压缩成高温高压状态,经过单向阀2、气侧阀18(由于除霜节流装置19和气侧阀18并联,因此,只要气侧阀18打开,不管除霜节流装置19是否打开,制冷剂均会全部流过气侧阀18)后进入除霜切换装置21和20的D和C而进入室外换热器4-1和4-2。
在室外换热器4-1和4-2热交换后冷凝放热,成为液态冷媒,随后冷媒经过液管节流装置6-1和6-2分为两路。
一路主路冷媒进入过冷器7。
另一路辅路冷媒经过节流件15进入过冷器7,主路冷媒与辅路冷媒热交换,辅路冷媒通过电磁阀16进入气液分离器14,主路冷经过液侧截止阀8和第二延长配管9,进入室内换热器11-1和11-2内蒸发吸热,变为气态。
室内换热器11-1和11-2出来的冷媒经过第一延长配管12、气侧截止阀13和流路切换装置3的E和S进入气液分离器14,最后被吸入压缩机1压缩,完成制冷循环。
在整个通常制冷运行模式中,室外风机5-1和5-2始终打开。
逆向除霜运行模式
空调器的控制装置检测判定室外换热器4-1和/或4-2需要除霜时,压缩机1首先降频或直接停机,室内风机及室外风机5-1和5-2均停止运行。
然后,流路切换装置3断电换向,压缩机1启动,室外换热器4-1和4-2作为冷凝器执行,开始化霜,即停止对所有室内机的制热而对所有的室外换热器4-1和4-2进行除霜。
在完成除霜后,压缩机1停机;然后,流路切换装置3上电换向,压缩机1重新启动,室外风机5-1和5-2重新启动,室内风机按防冷风程序运行,空调器重新进入通常制热运行模式。
该逆向除霜运行模式的优点是除霜干净,但也存在多个缺点(1)由于除霜期间制热运行停止,室内温度下降比较明显,从而影响用户使用的舒适性;(2)除霜时需要改变冷媒流向,特别是除霜后转制热运行时,由于除霜过程中气液分离器14中储存有大量冷媒,除霜后启动高低压压差建立缓慢,制热能力低下,严重影响制热周期能力。
轮换除霜运行模式
该轮换除霜运行模式是在需要对室外换热器进行除霜,且仍希望室内机具有一定制热能力的情况下运行的,使得在对待除霜的室外换热器(即,除霜换热器)进行除霜的同时,空调器可以保持不间断制热,减小室内温度波动,增强用户制热舒适性。
且在除霜过程中,通过控制除霜换热器的除霜压力,利用制冷剂的潜热进行除霜,相比热气旁通除霜利用显热除霜来说,除霜效率高,除霜时间短,且室内机获取的热量大,用户舒适度高。
在具有单个室外机模块的空调器中,对单个室外机模块中多个室外换热器进行除霜时,多个待除霜的室外换热器执行轮换除霜运行模式。
在具有多个室外机模块的空调器中,多个室外换热器进行依次轮换除霜(即每次仅有一个室外换热器进行除霜),根据除霜条件进入除霜过程,并例如按照预设顺序开始除霜,在除霜过程中,控制装置执行对除霜换热器(即正在进行除霜的室外换热器)及其余室外换热器的控制。
对具有多个室外机模块的空调器中,对多个室外机模块中多个室外换热器进行组合轮换除霜(即,每次选择每个室外机模块中一个室外换热器组成多个室外换热组合同时除霜,但同属于同一个室外机模块的两个室外换热器不同时除霜)时,根据除霜条件进入除霜过程,并例如按照预设组合顺序开始除霜,在除霜过程中,控制装置执行对除霜换热器及其余室外换热器的控制。
对于除霜条件的判断,可根据现有判断依据来进行,例如,根据压缩机的运行时间以及环境温度与室外机盘管温度之间的温差作为判据来判断。
在上述多种除霜过程中,若室外机模块中有除霜换热器,则除霜换热器所在的室外机模块中的、涉及除霜换热器的装置的控制都是一样的,该室外机模块中的其余装置保持与通常制热运行模式中的状态相同。在一些实施例中,参见图1,仅对单室外机模块中室外换热器4-1和4-2轮换除霜为例进行说明。
S1:流程开始。
S2:空调器执行通常制热运行模式。
S3:判断室外换热器4-1和4-2是否满足除霜条件,若是,进入S4,若否,继续执行S2的通常制热运行模式。
S4:针对多个除霜换热器依次执行轮换除霜运行模式。
根据待除霜的室外换热器4-1和4-2的结霜量,对室外换热器4-1和4-2进行轮换除霜。
可以根据结霜量从大到小的顺序对室外换热器4-1和4-2依次进行除霜。
可通过检测装置(未示出)检测表征结霜量的指标进行结霜量的判断,例如室外换热器4-1和4-2的加热能力、制冷剂的蒸发温度、室内机吹出温度、室外换热器的液管温度等中的至少一个进行检测,并根据检测值得变化来预测室外换热器4-2和4-2的结霜量。
例如,利用室外换热器的液管温度来判断结霜量,在室外换热器的液管温度越小时,其结霜量越大。
假设室外换热器4-1的结霜量大于室外换热器4-2的结霜量,应首先对室外换热器4-1进行除霜,以避免因室外换热器4-1过度结霜而影响其正常运行。此时室外换热器4-2处于通常制热运行模式。
即,室外换热器4-1作为除霜换热器执行,而室外换热器4-2作为蒸发器执行。
在完成对室外换热器4-1的除霜而进入通常制热运行模式后,再对室外换热器4-2进行除霜。
即,切换室外换热器4-2作为除霜换热器执行,而室外换热器4-1作为蒸发器执行。
可以选择多次对室外换热器4-1和4-2进行轮换除霜后,进行一次逆向除霜运行模式,以对室外换热器4-1和4-2进行彻底除霜。当然,也可以在其他条件下选择逆向除霜运行模式。
除霜换热器进行除霜的过程描述如下。
S41:控制流路切换装置3上电,控制除霜节流装置19、节流件15、气侧阀18、除霜切换装置21/20,使压缩机1排出的制冷剂的一部分通过除霜节流装置19及除霜切换装置21/20进入除霜换热器,关闭与除霜换热器连通的液管节流装置,控制打开节流装置,剩余室外换热器作为蒸发器执行。
以室外机模块中的室外换热器4-1作为除霜换热器执行,进入除霜过程,而室外换热器4-2作为蒸发器执行,保持通常制热运行过程。
保持流路切换装置3上电,控制除霜节流装置19打开且气侧阀18及节流件15关闭,除霜切换装置21断电,除霜切换装置20上电,关闭室外风机5-1,关闭液管节流装置6-1,打开节流装置28,其余装置保持与通常制热运行模式中的状态相同。
再参见图1,实线箭头表示室外换热器4-1除霜过程时的冷媒流向。
在进入轮换除霜运行模式时,压缩机1将低温低压的冷媒压缩成高温高压状态,并通过单向阀2排出高温高压制冷剂。
其中一部分高温高压制冷剂经过流路切换装置3的D和E、气侧截止阀13和第一延长配管12进入室内换热器11-1和11-2,在室内换热器11-1和11-2内部热交换后冷凝放热,成为液态冷媒。
随后冷媒经过室内机侧节流装置10-1和10-2、第二延长配管9和液侧截止阀8,进入过冷器7后进入液管节流装置6-2。
另一部分高温高压制冷剂经过除霜节流装置19节流到合适压力,随后进入除霜切换装置21的D和C而进入室外换热器4-1换热除霜,从室外换热器4-1换热出来的制冷剂通过节流装置28节流后与从液管节流装置6-2出来的制冷剂汇合。
随后进入室外换热器4-2内蒸发吸热,变为气态,室外换热器4-2出来的冷媒经过除霜切换装置20的C和S进入气液分离器14。
在本申请中,根据室外换热器4-1的出口过冷度及目标出口过冷度范围,控制调整节流装置28的开度,使室外换热器4-1的出口过冷度趋向维持在目标出口过冷度范围内;根据除霜压力及目标除霜压力范围,控制调整除霜节流装置19的开度,使室外换热器4-1的除霜压力趋向维持在目标除霜压力范围内,保证换热器出口温度及除霜压力,缩短除霜时间,提高除霜速度及效率,且在空调器不间断制热除霜时,能够确保室内机能力最大化,提高用户室内热舒适性。
在对室外换热器4-1进行除霜时,参见图2,具体描述如何控制节流装置28的开度、以及除霜节流装置19的开度。
进入除霜过程之前,需要设定除霜时节流装置28和除霜节流装置19的初始开度。
例如,若除霜前除霜节流装置19断开,则需要设定除霜时除霜节流装置19的初始开度(例如,全开),若除霜前除霜节流装置19为接通的,则初始开度可以设定为除霜前的开度、或者全开等。
例如,由于节流装置28在除霜之前是断开的,因此,在除霜之前,需要设定除霜时节流装置28的初始开度(例如,全开)。
S1':设定室外换热器4-1的目标出口过冷度范围、以及设定目标除霜压力范围。
在本申请中,目标出口过冷度Te1sco存在一个范围,例如0℃≤Te1sco≤10℃。
根据目标出口过冷度Te1sco,设定目标出口过冷度范围(Te1sco-λ,Te1sco+λ],例如0℃<λ<3℃。
在本申请中,目标除霜压力Pfo为环境温度Ta的函数Pfo=f(Ta),函数Pfo=f(Ta)可以是在空调器进行调试时确定的预设函数。
在环境温度传感器检测环境温度Ta时,根据函数f(Ta)可以获知目标除霜压力Pfo。
根据目标除霜压力Pfo,设定目标除霜压力范围(Pfo-δ,Pfo+δ],例如0MPa<δ<0.5MPa。
S2':计算室外换热器4-1的出口过冷度Te1sco。
室外换热器4-1的出口过冷度Te1sc通过(由压力传感器221检测的)除霜压力Pf和室外换热器4-1的(由温度传感器231检测的)出口温度Te1计算。
即,Te1sc=Te1-Tec,其中Tec为除霜压力Pf下对应的饱和温度,可通过现有技术查询获得。
S3':比较出口过冷度Te1sc是否位于目标出口过冷度范围内;
S31':若出口过冷度Te1sc位于目标出口过冷度范围内,保持节流装置28的开度,并执行至S4';若否,调节节流装置28的开度,并执行到S4'。
具体调节节流装置28的开度的过程如下描述。
S32':若出口过冷度Te1sc大于目标出口过冷度范围的上限值时,增大节流装置28的开度达一个调节步数,并执行至S4'。
即,节流装置28的下次开度EV28(n+1)=EV28(n)+ΔEV28,其中ΔEV28是调节步数,其中调节步数可以选择为总开度的0.1%-10% pls(即步数)。
S33':若出口过冷度Te1sc小于目标出口过冷度范围的下限值时,减小节流装置28的开度达一个调节步数,并执行至S4'。
即,节流装置28的下次开度EV28(n+1)=EV28(n)-ΔEV28,其中ΔEV28是调节步数,其中调节步数可以选择为总开度的0.1%-10% pls(即步数)。
S4':比较除霜压力Pf是否位于目标除霜压力范围内,若是,保持除霜节流装置19的开度,并执行到S42,若否,调节除霜节流装置19的开度,并执行到S42。
具体调节除霜节流装置19的开度的过程如下描述。
S41':若除霜压力Pf位于目标除霜压力范围内时,保持除霜节流装置19的开度,并执行到S42。
S42':若除霜压力Pf大于目标除霜压力范围的上限值时,减小除霜节流装置19的开度达一个调节步数,并执行到S42。
即,除霜节流装置19的下次开度EV19(n+1)=EV19(n)-ΔEV19,其中ΔEV19是调节步数,其中调节步数可以选择为总开度的0.1%-10% pls(即步数)。
S43':若除霜压力Pf小于目标除霜压力范围的下限值时,增大除霜节流装置19的开度达一个调节步数,并执行到S42。
即,除霜节流装置19的下次开度EV19(n+1)=EV19(n)+ΔEV19,其中ΔEV19是调节步数,其中调节步数可以选择为总开度的0.1%-10% pls(即步数)。
S42:判断除霜是否结束,若是,则退出除霜过程,若否,返回至S2',重新进行调整节流装置28和除霜节流装置19的开度。
作为除霜结束条件可以判断除霜时长t1是否达到第一预设时间T1,或者室外换热器4-1的出口温度Te1是否大于等于第一温度预设值Tef(例如,2℃<Tef<20℃)且维持一定时间段T;若满足两个条件中的其中一个条件,则表示除霜结束,否则继续进行判断。
当然,除霜结束条件也不局限于此,例如也可以使用室外换热器4-1的气管温度Tg是否大于等于设定温度Tn且压缩机1的吸气压力Ps是否大于等于设定压力Po来进行判断;或者也可以使用调整节流装置28和除霜节流装置19的开度的调整次数,等等。
尽管如上所述的S3'在S4'之前执行,但是S3'和S4'的先后顺序不限定,即S4'也可以在S3'之前执行。
在室外换热器4-1除霜结束后,退出除霜过程,并此后进入通常制热运行过程。
室外换热器4-1退出除霜过程而进入通常制热运行过程,具体包括:
(1)控制除霜切换装置21上电,使除霜换热器4-1的气侧与气液分离器14连通;
(2)打开室外风机5-1;
(3)打开液管节流装置6-1;
(4)关闭节流装置28。
在除霜过程中,室内侧节流装置10-1和10-2维持除霜前的控制,节流装置6-2维持正常制热控制,即,控制室外换热器4-2的出口过热度Ts2,即,温度传感器233检测出口温度T,压力传感器222检测出口压力P,室外换热器4-2的出口过热度Ts2为出口温度T与出口压力P对应的饱和温度之差,出口过热度Ts2控制在0-2℃内。
类似地,在室外换热器4-1退出除霜,而室外换热器4-2进行除霜时,节流装置6-1也用于控制室外换热器4-1的出口过热度在0-2℃内。
此后,室外换热器4-2作为除霜换热器,进入除霜过程,而室外换热器4-1作为蒸发器,保持通常制热运行过程。
保持流路切换装置3处于上电,保持打开除霜节流装置19且关闭节流件15及气侧阀18,除霜切换装置20断电,打开节流装置28,关闭室外风机5-2及液管节流装置6-2,其余装置保持与通常制热运行模式中的状态相同。
室外换热器4-2的除霜过程参见室外换热器4-1的除霜过程。
在室外换热器4-2进行除霜时,室外换热器4-1进行通常制热运行过程。
在具有单个室外机模块的空调器中,可以选择多次对室外换热器4-1和4-2进行轮换除霜后,进行一次逆向除霜运行模式,以对室外换热器4-1和4-2进行彻底除霜。当然,也可以在其他条件下选择逆向除霜运行模式。
[三管制热回收功能]
本申请的空调器也可以兼容三管制热回收功能,参见图3,其示出兼顾两管制和三管制的空调器的系统结构图。
参见图1和图3,空调器还包括并联的多个第一切换阀a和并联的多个第二切换阀b,第一切换阀a、第二切换阀b和一个室内换热器彼此对应。
第一切换阀a用于将通过流路切换装置3切换的来自压缩机1的至少部分制冷剂分支,并对应流入室内换热器11-1/11-2。
第二切换阀b的一端连接在第一切换阀a连接室内换热器11-1/11-2气侧的位置处,另一端与气液分离器14连接,具体地,另一端通过延长配管26及气侧截止阀27与气液分离器14连通。
参见图3,空调器除了上述所述的运行模式外,还具有主制冷运行模式、主制热运行模式和主制热运行模式下的制热除霜模式。
主制冷运行模式,即,室内机存在制冷和制热两种状态,且制冷负荷大于制热负荷,此时室外换热器用作冷凝器。
在主制冷运行模式下,假设室内换热器11-1用作蒸发器(即,室内换热器11-1制冷)而室内换热器11-2用作冷凝器(即,室内换热器11-2制热)。
参考图3,室外机模块中的流路切换装置3上电,除霜节流装置19和气侧阀18均打开,除霜切换装置21和20均断电,液管节流装置6-1和6-2均打开,室外风机5-1和5-2均打开,节流装置28关闭,控制与室内换热器11-1连接的第一切换阀a(即第一切换阀24a)关闭且第二切换阀b(即第二切换阀24b)打开,控制与室内换热器11-2连接的第一切换阀a(即第一切换阀25a)打开且第二切换阀b(即第二切换阀25b)关闭。
其中除霜切换装置21和20断电时,其中的D和C连通且E和S连通。
流路切换装置3上电换向,D和E连通且C和S连通,压缩机1将低温低压的冷媒压缩成高温高压状态,通过单向阀2后分成两部分。
一部分高温高压制冷剂经过气侧阀18进入除霜切换装置21和20的D和C而进入室外换热器4-1和4-2。在室外换热器4-1和4-2热交换后冷凝放热,成为液态冷媒,随后冷媒经过液管节流装置6-1和6-2进入过冷器7后分为两路。
一路主路冷媒经过液侧截止阀8和第二延长配管9,进入室内侧。
另一路辅路冷媒经过节流件15节流后进入过冷器7与主路冷媒进行热交换后通过电磁阀16进入气液分离器14。
另一部分高温高压制冷剂经过流路切换装置3的D和E经过气侧截止阀13、第一延长配管12、及第一切换阀25a进入室内换热器11-2内部热交换后冷凝放热,成为液态冷媒,随后冷媒经过室内机侧节流装置10-2,与室外侧来的经过液侧截止阀8和第二延长配管9的冷媒汇合进入室内机侧节流装置10-1节流降压为气液两态。
随后进入室内换热器11-1内蒸发吸热,变为气态,经过第二切换阀24b、延长配管26、气侧截止阀27进入气液分离器14,最后被吸入压缩机1压缩,完成主制冷循环。
主制热模式,即,室内机存在制冷和制热两种状态,且制热负荷大于制冷负荷,此时室外换热器用作蒸发器。
在主制热模式下,假设室内换热器11-1用作冷凝器(即,室内换热器11-1制热)而室内换热器11-2用作蒸发器(即,室内换热器11-2制冷)。
参考图3,室外机模块中的流路切换装置3上电,除霜节流装置19和气侧阀18均关闭,除霜切换装置21和20均上电,液管节流装置6-1和6-2均打开,室外风机5-1和5-2均打开,节流装置28关闭,控制第一切换阀24a打开且第二切换阀24b关闭,控制第一切换阀25a关闭且第二切换阀25b打开。
其中除霜切换装置21和20上电时,其中的D和E连通且C和S连通。
流路切换装置3上电换向,D和E连通且C和S连通,压缩机1将低温低压的冷媒压缩成高温高压状态,经过单向阀2、流路切换装置3的D和E、气侧截止阀13、第一延长配管12、第一切换阀24a进入室内换热器11-1内部热交换后冷凝放热,成为液态冷媒,随后冷媒经过室内机侧节流装置10-1流出,并分成两部分。
一部分经过第二延长配管9、液侧截止阀8进入过冷器7,经过过冷器7后制冷剂被分成两路。
一路主路冷媒经过液管节流装置6-1和6-2节流至低温低压气液两态,随后进入室外换热器4-1和4-2内蒸发吸热,变为气态,室外换热器4-1和4-2出来的冷媒经过除霜切换装置21和20的C和S流出。
另一路辅路冷媒进过节流件15节流后进入过冷器7,与主路冷媒热交换后经过电磁阀17进入压缩机1的补气口。
另一部分经过室内机侧节流装置10-2节流降压进入室内换热器11-2内蒸发吸热,变为气态,经过第二切换阀25b、延长配管26、气侧截止阀27,与如上所述的经过除霜切换装置21和20的C和S流出的冷媒汇合后进入气液分离器14,最后被吸入压缩机1压缩,完成主制热循环。
主制热运行模式下的制热除霜运行模式,即,室内机存在制冷和制热两种状态,且制热负荷大于制冷负荷,且室外换热器4-1/4-2执行依次轮换除霜。
主制热运行模式下的制热除霜运行模式,室外换热器执行轮换除霜的过程除了多个第一切换阀a、多个第二切换阀b、室内侧节流装置10-1和10-2的控制外,其余装置保持与如上所述的两管制空调器处于轮换除霜中的状态相同。
在主制热模式下的制热除霜运行模式,假设室内换热器11-1用作冷凝器(即,室内换热器11-1制热)而室内换热器11-2用作蒸发器(即,室内换热器11-2制冷),且室外换热器11-1为除霜换热器。
参考图3,室外机模块中的流路切换装置3上电,除霜节流装置19打开,节流件15及气侧阀18关闭,除霜切换装置21断电而除霜切换装置20上电,液管节流装置6-1关闭而液管节流装置6-2打开,室外风机5-1关闭而室外风机5-2打开,打开节流装置28,控制第一切换阀24a打开且第二切换阀24b关闭,控制第一切换阀25a关闭且第二切换阀25b打开。
其中除霜切换装置21断电时,其中D和C连通且E和S连通。除霜切换装置20上电时,其中的D和E连通且C和S连通。
流路切换装置3上电,D和E连通且C和S连通,压缩机1将低温低压的冷媒压缩成高温高压状态后分为两路。
一路经过除霜节流装置19节流到合适压力,随后进入除霜切换装置21的D和C而进入室外换热器4-1换热除霜。
从室外换热器4-1换热出来的制冷剂通过节流装置28节流后流出。
另一路经过流路切换装置3的D和E、气侧截止阀13、第一延长配管12、第一切换阀24a进入室内换热器11-1内部热交换后冷凝放热,成为液态冷媒,随后冷媒经过室内机侧节流装置10-1流出,并分成两部分。
一部分经过第二延长配管9、液侧截止阀8进入过冷器7并进行热交换后进入液管节流装置6-2节流至低温低压气液两态,随后与节流装置28节流输出的制冷剂汇合后进入室外换热器4-2内蒸发吸热,变为气态,室外换热器4-2出来的冷媒通过除霜切换装置20的C和S流出。
另一部分经过室内机侧节流装置10-2节流降压进入室内换热器11-2内蒸发吸热,变为气态,经过第二切换阀25b、延长配管26、气侧截止阀27,与如上所述的经过除霜切换装置20的C和S流出的冷媒汇合后进入气液分离器14,最后被吸入压缩机1压缩,完成主制热循环下的制热除霜模式。
涉及三管制热回收功能时,参见图3,在进行轮换除霜时,对于室外机模块中各装置的控制与两管制空调器中室外机模块中各装置的控制是一样的。
[风场分隔]
由于在室外换热器4-1进行除霜时,室外换热器4-2的对应室外风机5-2保持运行状态,因此,为了避免室外风机5-2产生的风场吹过室外换热器4-1,而使室外换热器4-1无法有效除霜的情况,在本申请中,设置有用于分隔风场的分隔装置101(此部分可参见申请号为262610279447.2、实用新型名称为“空调室外机”的专利文件)。
在本申请中,室外风机5-1和5-2分别独立地受控制装置控制,且室外换热器4-1和室外风机5-1形成第一风场,且室外换热器4-2和室外风机5-2形成第二风场,分隔装置101用于分离第一风场和第二风场。
即,在室外风机5-1运行且室外风机5-2不运行时,其不会将风吹向室外换热器4-2,而在室外风机5-2运行且室外风机5-1不运行时,其不会将风吹向室外换热器4-1。
这样,在室外换热器4-1进行除霜时,由于分隔装置101分离第一风场和第二风场,因此,即使室外风机5-2仍运行,对第一风场也不会产生影响。
由此,有效避免在室外换热器4-1进行除霜时其表面有风吹过,进而防止在室外温度较低时出现冷凝负荷过大而无法有效除霜的情况,可以实现全温区不间断制热。
此外,在室外风机5-1停止运行(即室外换热器4-1正在除霜)时,可以适当提高室外风机5-2的转速,进一步增强制热效果,减小室内温度波动,大大改善空调器制热能力及用户制热舒适性。
且在室外换热器4-1退出除霜过程而进入通常制热运行过程时,对应打开室外风机5-1而关闭室外换热器4-2的室外风机5-2。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其进行限制;尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,对于本领域的普通技术人员来说,依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种空调器,其特征在于,包括:
至少一个室内机;
至少一个室外机模块,各室外机模块包括:
压缩机;
流路切换装置,其用于切换从所述压缩机排出的制冷剂的流路;
除霜节流装置,其用于节流来自所述压缩机的部分制冷剂;
气侧阀,其与所述除霜节流装置并联;
并列设置的两个室外换热器;
过冷器,其包括主路冷媒通道和辅路冷媒通道,所述主路冷媒通道和辅路冷媒通道之间设置有节流件;
两个除霜切换装置,其各自对应一个室外换热器,用于切换所述室外换热器与所述除霜节流装置连通或与气液分离器连通;
两个液管节流装置,其各自连接所述室内机和各室外换热器;
节流装置,其一端连接在一个液管节流装置连接对应室外换热器液侧的位置处,另一端连接另一个液管节流装置连接对应室外换热器的位置处;
控制装置,在多个室外换热器需要进行轮换除霜时,所述控制装置控制各流路切换装置、各除霜节流装置、各气侧阀、各除霜切换装置、各液管节流装置、各节流件和节流装置,使所述待除霜的室外换热器作为除霜换热器执行,剩余室外换热器作为蒸发器执行。
2.根据权利要求1所述的空调器,其特征在于,
在轮换除霜时,所述控制装置控制所述流路切换装置上电;控制打开所述除霜节流装置;控制所述除霜切换装置使从所述除霜节流装置流出的制冷剂与除霜换热器的主气管连通;控制关闭与所述除霜换热器连通的液管节流装置、节流件及气侧阀;控制打开所述节流装置。
3.根据权利要求1所述的空调器,其特征在于,
所述节流装置为电子膨胀阀或双向热力膨胀阀;和/或
所述气侧阀为电磁阀或大口径两通阀;和/或
所述除霜切换装置为四通阀;和/或
所述节流件为电子膨胀阀或双向热力膨胀阀。
4.根据权利要求1所述的空调器,其特征在于,
所述主路冷媒通道包括第一端口和第二端口,所述第一端口与室内机连通,且第二端口与各室外换热器的液管节流装置连接;
所述辅路冷媒通道包括第一端口和第二端口,所述节流件的一端连接在各室外换热器的液管节流装置和所述第一换热通道的第二端口之间的连接位置处,另一端连接所述第二换热通道的第二端口,所述第二换热通道的第一端口与所述压缩机或气液分离器连接。
5.根据权利要求1所述的空调器,其特征在于,所述空调器还包括:
并联的多个第一切换阀,其各自对应一个室内机,所述第一切换阀用于将通过所述流路切换装置切换的来自所述压缩机的至少部分制冷剂分支,并对应流入所述室内机中的室内换热器的气侧;
并联的多个第二切换阀,其各自对应一个室内机,所述第二切换阀的一端连接在所述第一切换阀连接所述室内换热器气侧的位置处,另一端与所述气液分离器连接;
各第一切换阀和第二切换阀分别受所述控制装置控制。
6.根据权利要求5所述的空调器,其特征在于,所述空调器还包括:
气侧截止阀,其一端通过配管分别连接各第二切换阀,另一端通过配管连接所述气液分离器。
7.根据权利要求5所述的空调器,其特征在于,
所述第一切换阀和/或第二切换阀为电子膨胀阀、双向热力膨胀阀、或节流毛细管和单向阀的组合。
8.根据权利要求1所述的空调器,其特征在于,所述空调器还包括:
两个温度传感器,用于分别检测两个室外换热器的出口温度;
压力传感器,其用于检测除霜换热器的除霜压力。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的空调器,其特征在于,所述室外机模块还包括:
两个室外风机,其各自对应两个室外换热器且与所述控制装置连接,各室外风机分别与其对应的室外换热器形成一风场;
分隔装置,其用于分隔相邻风场;
在轮换除霜时,所述控制装置控制关闭与除霜换热器对应的室外风机。
10.根据权利要求9所述的空调器,其特征在于,
在各室外机模块中一个室外换热器处于正在除霜时,提高所述室外机模块中另一个室外换热器对应的室外风机的转速。
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