一種空調系統的除霜方法

2023-05-29 03:50:36 2

一種空調系統的除霜方法
【專利摘要】本發明提供一種空調系統的除霜方法，空調系統包括制熱模式下在冷媒循環路徑上設置的室內換熱器、節流裝置、室外換熱器、四通閥、與室內換熱器和室外換熱器通過四通閥連接的壓縮機，在壓縮機上配置有與其連接的蓄熱器，連接在四通閥與室外換熱器之間的分流支路，連接在節流裝置之間且通過蓄熱器與壓縮機連接的匯流幹路；除霜時，冷媒由壓縮機流出並流經四通閥後進行分流，一部分通過分流支路進入室外換熱器除霜，一部分進入室內換熱器供熱，發生熱交換後的兩部分冷媒節流後匯入匯流幹路中，再進入蓄熱器取熱，之後返回壓縮機，完成循環。在除霜模式下形成處於並聯狀態的兩條冷媒流通路徑，既能保證除霜又能保證持續供熱。
【專利說明】一種空調系統的除霜方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬於空調控制【技術領域】，具體地說，是涉及一種空調系統的除霜方法。

【背景技術】
[0002] 家用空調器在制熱時，由於室外蒸發溫度較低，使室外換熱器出現結霜現象，從而 影響室外換熱器的換熱能力，導致空調器的制熱效果降低。為保證空調器的制熱能力，在空 調器運行一段時間制熱後，需要對其進行除霜處理。一般空調器採用逆循環方式進行除霜， 即通過改變空調器中的冷媒流向，使壓縮機排出的冷媒首先進入室外換熱器進行除霜，然 後經過室內換熱器回到壓縮機。然而，採用逆循環方式進行除霜時，因為此時室內換熱器中 的冷媒溫度很低，不能制熱，空調器風機需停止運轉，導致空調製熱時需要運行一段時間後 就進行停機除霜，不但影響制熱效果，還容易引起室內溫度波動明顯而降低室內舒適性。
[0003] 另外，空調器在制熱時，壓縮機通常做功並發熱，這部分熱量往往直接傳遞到室外 空氣中散失，造成大量熱量浪費。


【發明內容】

[0004] 本發明的目的在於提供一種空調系統的除霜方法，提供一種能夠確保除霜和室內 舒適性的空調系統的除霜方法。
[0005] 為達到上述目的，本發明提出了一種空調系統的除霜方法，空調系統包括制熱模 式下首尾依次連接構成冷媒循環迴路的壓縮機、四通閥、室內換熱器、第二節流裝置、第一 節流裝置、室外換熱器和所述四通閥；用於吸收所述壓縮機的熱量、且連接所述壓縮機的冷 媒流入端的蓄熱器；將由所述壓縮機流向所述室內換熱器的冷媒分流至所述室外換熱器的 分流支路；將流經所述室內換熱器和室外換熱器的冷媒分別節流後匯流並導入所述蓄熱器 的匯流幹路，除霜方法為：控制冷媒由壓縮機流出並流經四通閥後進行分流，一部分流經室 外換熱器進行除霜，一部分流經室內換熱器進行供熱，之後兩部分冷媒分別節流後通過匯 流幹路進入蓄熱器取熱，之後返回所述壓縮機。
[0006] 具體的，制熱時，冷媒由壓縮機壓縮成高溫高壓氣體，通過四通閥進入室內換熱器 以實現向室內供熱，熱交換後的冷媒溫度降低變成液態，該冷媒被節流變成低溫低壓液體 後進入室外換熱器進行蒸發，通過蒸發變成氣態後再通過四通閥返回至壓縮機內。除霜時， 冷媒由壓縮機壓縮成高溫高壓氣體，流經所述四通閥後被分流，一部分通過分流支路進入 室外換熱器進行除霜，一部分進入室內換熱器供熱，發生熱交換後的這兩部分冷媒溫度降 低變成液態，該冷媒分別被節流變成低溫低壓液體後匯入匯流幹路中，再進入蓄熱器取熱 變成氣態，而後返回至壓縮機內，完成除霜模式下的循環。
[0007] 為了保證室內溫度的舒適性和除霜效果，流經室外換熱器進行除霜的冷媒和流經 室內換熱器進行供熱的冷媒的量可控。
[0008] 更進一步的，流經室外換熱器進行除霜的冷媒和流經室內換熱器進行供熱的冷媒 的量由第一節流裝置和/或第二節流裝置控制。
[0009] 再進一步的，第一節流裝置和/或第二節流裝置控制冷媒流量的方法為：控制流 經室外換熱器的冷媒量在保證除霜效果的情況下，使冷媒儘量多的流向室內換熱器。
[0010] 優選的，第一節流裝置和/或第二節流裝置為電子膨脹閥，通過調節電子膨脹閥 的開度控制流經室外換熱器進行除霜的冷媒和流經室內換熱器進行供熱的冷媒的量。
[0011] 其中，電子膨脹閥的開度根據蓄熱器溫度t2和結霜溫度I；進行控制，TftwW-D， C、D為常數，tw為室外溫度。
[0012] 優選的，通過調節第一節流裝置（9)進行冷媒流量控制，流量控制方法為：
[0013] 當蓄熱器溫度t2>tx，TQ-3彡t〈T Q時，電子膨脹閥的開度彡180 ;
[0014] 當蓄熱器溫度t2>tx，tCVS，電子膨脹閥的開度彡280 ;
[0015] 當蓄熱器溫度t2〈tx，電子膨脹閥的開度彡280 ;
[0016] 其中，tx為蓄熱器相變溫度，t為除霜傳感器檢測的溫度。
[0017] 為了防止空調系統頻繁除霜，需要保證壓縮機運行時間後再進入除霜控制。
[0018] 優選的，當t < I；時，進入除霜控制；其中，t為除霜傳感器檢測的溫度，I；為結霜 溫度。
[0019] 優選的，當除霜傳感器檢測的溫度t >預設值時，退出除霜控制，進入正常制熱控 制。
[0020] 與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是：
[0021] (1)本發明在除霜模式下形成處於並聯狀態的兩條冷媒流通路徑，使在空調系統 在除霜的同時能夠保證向室內持續供熱以提高室內舒適性。同時，在除霜模式下經過熱交 換後的冷媒在流經所述蓄熱器時可從該蓄熱器中吸收熱量，以避免因壓縮機供熱不足而引 起的低位熱源缺失，能夠確保除霜和向室內供熱這兩種工作狀態同步運行。
[0022] (2)本發明對流經室內換熱器和室外換熱器的冷媒流量進行分配控制，在能夠確 保除霜效果的情況下，儘量增加流經室內換熱器的冷媒流量，從而提高室內舒適性。
[0023] (3)本發明通過第一節流裝置和/或第二節流裝置對流經室內換熱器和室外換熱 器的冷媒流量進行分配控制，在節流的同時保證了除霜效果和室內舒適性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1為空調系統的結構原理圖；
[0025] 圖2為空調系統在制熱模式下的流程圖；
[0026] 圖3為空調系統在除霜模式下的流程圖。

【具體實施方式】
[0027] 下面參照附圖1?3對本發明所述空調系統的除霜方法的【具體實施方式】進行詳細 的說明。在下述描述中，所述連接均指能夠實現冷媒流通的管路連通。
[0028] 首先對本實施例除霜方法適用的空調系統進行說明：
[0029] 如圖1所示，空調系統包括制熱模式下在冷媒循環路徑上依次設置的壓縮機1、四 通閥2、室內換熱器4、第二節流裝置10、第一節流裝置9、室外換熱器3以及第一電磁閥7。 制熱時，冷媒由壓縮機1壓縮成高溫高壓氣體，通過四通閥2進入室內換熱器4以實現向室 內供熱，熱交換後的冷媒溫度降低變成液態，該冷媒被第二節流裝置10、第一節流裝置9節 流變成低溫低壓液體後進入室外換熱器3進行蒸發，通過蒸發變成氣態後再通過第一電磁 閥7、四通閥2返回至壓縮機1內。
[0030] 在壓縮機1上緊貼並包裹有蓄熱器5,該蓄熱器5包括兩個完全相同的圓環罐、置 於該圓環罐內的相變材料以及供冷媒流通的銅管(構成換熱管)，其中，相變材料可採用癸 酸和十二酸按照一定的比例混合而成。在四通閥2與室外換熱器3之間連接有第二電磁閥 6,該第二電磁閥6和對應的管路構成分流支路，其一端與四通閥2連接，其另一端與室外換 熱器3連接。在第二節流裝置10和第一節流裝置9之間連接第三電磁閥8的一端，該第三 電磁閥8的另一端與蓄熱器5的入口連接。由第三電磁閥8以及對應的管路構成匯流幹路。 另外，與室內換熱器4相對應還設有電加熱裝置11，該電加熱裝置11為現有供熱裝置，在此 不做贅述。
[0031] 下面結合前述空調系統的描述，對空調系統的控制方法，特別是除霜方法進行描 述。空調系統啟動後，在制熱模式下對壓縮機的運行時間進行計時；當壓縮機運行時間 後，並且當t〈^時，進入除霜模式，其中，t為除霜傳感器檢測的溫度，I；為結霜溫度， T Q=tw*C-D，C、D為常數，tw為室外溫度；當除霜傳感器檢測的溫度t >預設值時，退出除霜 模式，進入正常制熱模式。
[0032] 對制熱模式和除霜模式的控制方法具體說明如下：
[0033] 如圖2所示，在制熱模式下，第一電磁閥7為閉合狀態，第二電磁閥6和第三電磁 閥8為斷開狀態，冷媒由壓縮機1壓縮成高溫高壓氣體，通過四通閥2進入室內換熱器4以 向室內供熱，熱交換後的冷媒溫度降低變成液態，該冷媒依次通過第二節流裝置10、第一節 流裝置9節流變成低溫低壓液體後進入室外換熱器3進行蒸發，通過蒸發變成氣態並流經 第一控制閥7,然後再通過四通閥2返回至壓縮機1內，由此完成制熱模式下的一個循環。 在前述循環過程中由第一電磁閥7來控制整個循環過程的通斷，並可調控冷媒在該流通路 徑中的相關參數。在該制熱模式下，壓縮機1做功並發熱，蓄熱器5中的相變材料吸收壓縮 機1做功所產生的熱量並發生相變以儲存這部分熱量。在該制熱模式下，電加熱裝置11通 常關閉。
[0034] 如圖3所示，在除霜模式下，第一電磁閥7為斷開狀態，第二電磁閥6和第三電磁 閥8為閉合狀態，冷媒由壓縮機1壓縮成高溫高壓氣體，流經四通閥2後被分流，一部分流 經第二電磁閥6後進入室外換熱器3進行除霜，另一部分流經室內換熱器4供熱，發生熱交 換後的這兩部分冷媒溫度降低變成液態，該冷媒分別被第一節流裝置9和第二節流裝置10 節流變成低溫低壓氣態後匯合在一起，並通過第三電磁閥8進入蓄熱器5中。前述冷媒在 蓄熱器5中吸收熱量，而後由蓄熱器5返回至壓縮機1內，完成除霜模式下的循環。在該循 環過程中由第三電磁閥8來控制冷媒流通路徑的通斷，並可調控冷媒在前述兩個流通路徑 中的相關參數。
[0035] 在除霜模式下，通過第一節流裝置9和第二節流裝置10能夠調整冷媒在各循環路 徑中的分配，從而可根據室內溫度或除霜需要對冷媒進行重新分配。分配方法為：控制流經 室外換熱器的冷媒量在保證除霜效果的情況下，使冷媒儘量多的流向室內換熱器。其中，第 一節流裝置9和第二節流裝置10採用電子膨脹閥，通過調節電子膨脹閥的開度控制冷媒在 各循環路徑中的分配。電子膨脹閥開度越大對應的冷媒流量越大。
[0036] 下面以單獨調節第一節流裝置9為例對冷媒分配方法進行說明。當然，也可通過 單獨調節第二節流裝置10或者同時調節第一節流裝置9、第二節流裝置10的方式對冷媒進 行分配，其調節原理與單獨調節第一節流裝置9相同，不再詳細描述。
[0037] 當蓄熱器5的當前溫度t2>tx (蓄熱器相變溫度XV3彡(確認結霜溫度)時， 第一節流裝置9處於小開度(例如開度為180);
[0038] 當蓄熱器5的當前溫度t2>tx，tC^-3時，第一節流裝置9處於大開度(例如開度 480)；
[0039] 當蓄熱器5的溫度t2〈tx時，第一節流裝置9處於大開度(例如開度480)。
[0040] 可見，通過第一節流裝置9能夠調整冷媒在各循環路徑中的分配，從而可根據室 內溫度或除霜需要對冷媒進行重新分配，方便了使用。
[0041] 參照表1所示，在蓄熱器5提供的熱量充足時，當第二節流裝置10的流量保持一 定的狀態下，第一節流裝置9的流量越大，流經室外換熱器3的冷媒越多，則除霜速度越快； 反之，第一節流裝置9的流量越小，流經室外換熱器3的冷媒越少，則除霜速度越慢。具體 可參照表1所示。
[0042] 表 1

【權利要求】
1. 一種空調系統的除霜方法，空調系統包括制熱模式下首尾依次連接構成冷媒循環回 路的壓縮機（1)、四通閥（2)、室內換熱器（4)、第二節流裝置（10)、第一節流裝置（9)、室外 換熱器（3)和所述四通閥（2);用於吸收所述壓縮機（1)的熱量、且連接所述壓縮機（1)的 冷媒流入端的蓄熱器（5);將由所述壓縮機（1)流向所述室內換熱器（4)的冷媒分流至所述 室外換熱器（3)的分流支路；將流經所述室內換熱器（4)和室外換熱器（3)的冷媒分別節 流後匯流並導入所述蓄熱器（5)的匯流幹路；其特徵在於，除霜方法為：控制冷媒由壓縮機 (1)流出並流經四通閥（2)後進行分流，一部分流經室外換熱器（3)進行除霜，一部分流經 室內換熱器（4)進行供熱，之後兩部分冷媒分別節流後通過匯流幹路進入蓄熱器（5)取熱， 之後返回所述壓縮機（1)。
2. 根據權利要求1所述的除霜方法，其特徵在於，流經所述室外換熱器（3)進行除霜 的冷媒和流經所述室內換熱器（4 )進行供熱的冷媒的量可控。
3. 根據權利要求2所述的除霜方法，其特徵在於，流經所述室外換熱器（3)進行除霜 的冷媒和流經所述室內換熱器（4)進行供熱的冷媒的量由第二節流裝置（10)和/或第一節 流裝置（9)控制。
4. 根據權利要求3所述的除霜方法，其特徵在於，所述第二節流裝置（10)和/或第一 節流裝置（9)控制冷媒流量的方法為：控制流經室外換熱器的冷媒的量在保證除霜效果的 情況下，使冷媒儘量多的流向室內換熱器。
5. 根據權利要求3所述的除霜方法，其特徵在於，所述第二節流裝置（10)和/或第一 節流裝置（9)為電子膨脹閥，通過調節電子膨脹閥的開度控制流經所述室外換熱器（3)進 行除霜的冷媒和流經所述室內換熱器（4 )進行供熱的冷媒的量。
6. 根據權利要求5所述的除霜方法，所述電子膨脹閥的開度根據蓄熱器溫度t2和結 霜溫度T。進行控制，其中，TQ= tw *C-D，C、D為常數，tw為室外溫度。
7. 根據權利要求6所述的除霜方法，其特徵在於，通過調節第一節流裝置（9)進行冷 媒流量控制，流量控制方法為： 當蓄熱器溫度t2>tx，L-3彡tCI；時，電子膨脹閥的開度彡180 ; 當畜熱器溫度t2〉tx，t〈TQ_3，電子膨脹閩的開度> 280 ; 當蓄熱器溫度t2〈tx，電子膨脹閥的開度彡280 ; 其中，tx為蓄熱器相變溫度，t為除霜傳感器檢測的溫度。
8. 根據權利要求1-7任意一項所述的除霜方法，其特徵在於，除霜前，保證壓縮機運 行時間
9. 根據權利要求1-7任意一項所述的除霜方法，其特徵在於，當t < I；時，進入除霜 控制；其中，t為除霜傳感器檢測的溫度，I；為結霜溫度。
10. 根據權利要求1-7任意一項所述的除霜方法，其特徵在於，當除霜傳感器檢測的 溫度t >預設值時，退出除霜控制，進入正常制熱控制。
【文檔編號】F25B47/02GK104422216SQ201310383370
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月28日 優先權日:2013年8月28日
【發明者】張明傑, 於世鵬, 袁俊軍, 丁爽, 陳運東 申請人:海爾集團公司, 青島海爾空調器有限總公司, 合肥海爾空調器有限公司