空調器及其低溫製冷方法與流程
2023-05-18 07:52:36 3
本發明涉及空調器低溫製冷技術領域，特別提供了一種空調器及其低溫製冷方法。
背景技術：
對於很多場所環境溫度很低時房間還需要持續製冷，但是，普通空調在較低溫環境運行製冷時由於存在系統壓力較低、壓縮機排氣溫度較低等因素，所以系統容易出現室內機防凍結保護停機的現象，並且壓縮機工作不可靠。
技術實現要素：
(一)要解決的技術問題
本發明要解決的是現有空調器在低溫製冷時室內機會頻繁出現防凍結保護停機，且壓縮機工作不可靠的技術問題。
(二)技術方案
為解決上述技術問題，本發明提供了一種空調器，該空調器包括壓縮機和連通所述壓縮機的入口端與出口端的冷媒通路，所述冷媒通路上設有至少一個位於室內的換熱器和多個位於室外的換熱器；在所述冷媒通路上，每相鄰的兩個換熱器之間均設有節流部件，每個所述節流部件均並聯有閥體。
優選的，所述位於室內的換熱器的數量為一個。
優選的，所述位於室外的換熱器的數量為三個。
優選的，還包括四通閥，所述四通閥的兩個接口分別與所述壓縮機的入口端和出口端連通，所述四通閥的另外兩個接口分別與所述冷媒通路的兩端連通，所述四通閥用於使所述冷媒通路與所述壓縮機的入口端和出口端在正向接通狀態與反向接通狀態之間切換。
優選的，還包括第一控制器和第一溫度檢測裝置；所述第一溫度檢測裝置用於檢測位於室內、且用作蒸發器的換熱器的溫度，所述第一控制器用於根據所述溫度檢測裝置所檢測到的溫度信息而控制多個所述閥體的開閉。
優選的，還包括第二控制器和第二溫度檢測裝置；所述第二溫度檢測裝置用於檢測室外溫度，所述第二控制器用於根據所述溫度檢測裝置所檢測到的溫度信息而控制多個所述閥體的開閉。
本發明還提供了一種使用如上所述的空調器的低溫製冷方法，其特徵在於，包括以下步驟：
S1、通過對各閥體的開閉控制，使空調器製冷運行、並在第一設定時長後執行步驟S2；
S2、判斷位於室內的用作蒸發器的換熱器的溫度是否低於設定溫度閾值，若是，則執行步驟S3，若否，則執行步驟S4；
S3、判斷在冷媒流動方向上的第n個閥體是否為關閉狀態，若是，則執行步驟S6，若否，則執行步驟S5；
S4、空調器保持當前狀態運行；
S5、通過對各閥體的開閉控制，將部分冷凝器轉化為蒸發器，經過第二設定時長後執行步驟S2；
S6、空調器進入室內機的化霜模式，化霜模式結束後執行步驟S1。
優選的，在步驟S1中，在冷媒流動方向上，通過將最後一個閥體關閉、並將其餘閥體開啟而使空調器製冷運行。
優選的，在步驟S2中，所述換熱器的溫度為換熱器的管溫溫度。
優選的，在步驟S2中，步驟S3中，n＝1。
優選的，步驟S4還包括執行步驟S2。
優選的，步驟S4中，空調器在保持當前狀態運行第三設定時長後，再執行步驟S2。
優選的，步驟S6中，所述化霜模式為：壓縮機停止運行，室內機保持送風。
優選的，步驟S6中，空調器在化霜時，各閥體的開閉狀態保持不變。
優選的，步驟S6中，在化霜模式結束第四預設時長後執行步驟S1。
優選的，所述設定溫度閾值為-1～4℃。
優選的，所述設定溫度閾值為0℃。
優選的，所述第一設定時長為3～5min。
優選的，所述第一設定時長為3min。
優選的，所述第二設定時長為3～5min。
優選的，所述第二設定時長為3min。
優選的，步驟S5中，將一個冷凝器轉化為蒸發器。
(三)有益效果
本發明提供的一種空調器及其低溫製冷方法，在冷媒通路上設有至少一個位於室內的換熱器和多個位於室外的換熱器，並在每相鄰的兩個換熱器間均並聯設置一組節流部件和閥體，由此通過對各閥體的開閉控制，將部分作為冷凝器的換熱器轉化為蒸發器，以此使冷媒溫度升高，為防止室內機發生凍結做出有益貢獻。另外，該方法還以位於室內的用作蒸發器的換熱器的溫度作為是否將部分冷凝器轉化為蒸發器的判斷閾值，以此通過多次判斷與調整，尋求出一種既能夠滿足防凍要求，同時又能夠保證空調器具有較佳能效的運行狀態。
附圖說明
圖1是本發明實施例的一種空調器的示意圖；
圖2是本發明實施例的一種空調器的低溫製冷方法的流程圖。
附圖標記：
1、壓縮機；2、換熱器；3、節流部件；4、閥體；5、溫度檢測裝置；6、四通閥。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。
如圖1所示，本發明提供的一種空調器，包括壓縮機1和連通所述壓縮機1的入口端與出口端的冷媒通路，冷媒通路的兩端可直接與壓縮機1的入口端和出口端連通，即構成一種單冷型空調器；冷媒通路上設有一個位於室內的換熱器2和三個位於室外的換熱器2，即三個位於室外的換熱器2和一個位於室內的換熱器2依次串接在冷媒通路上；每相鄰的兩個換熱器2之間還均設有節流部件3，該節流部件3可以是毛細管，也可以是電子膨脹閥，且每個節流部件3還均並聯有閥體4，即每相鄰的兩個換熱器2之間的冷媒通路均分為兩個支路，其中的一個支路上設置節流部件3，另一個支路上設置閥體4。
在製冷運行時，當位於室內的換熱器2與位於室外的換熱器2之間的那個閥體4關閉、且其他閥體4均開啟時，壓縮機1的出口端噴出的高溫高壓氣態的冷媒首先進入到位於室外的第一個換熱器2中，然後通過各開啟的閥體4所在支路依次通過餘下的兩個位於室外的換熱器2，至此，高溫高壓的氣態冷媒在這三個位於室外的換熱器2中冷凝成中溫中壓的液態冷媒，三個位於室外的換熱器2相當於空調器的冷凝器。
而後的冷媒通路中，由於位於室內的換熱器2與位於室外相應的換熱器2之間的那條閥體4所在支路被封死，故，中溫中壓的液體冷媒只得通過另一支路的節流部件3流入到位於室內的換熱器2中，而冷媒在通過該節流部件3時，由於壓力急劇降低，中溫中壓的液體冷媒變為低溫低壓的氣態冷媒，低溫低壓的氣態冷媒隨後流入到位於室內的換熱器2中，通過該換熱器2的管壁與室內空氣進行換熱，對室內空氣形成冷卻，即，位於上述關閉的閥體4之後的換熱器2相當於空調器的蒸發器。
由上可知，在冷媒流動的方向上，位於關閉的閥體4之前的換熱器2構成為空調器的冷凝器，而位於關閉的閥體4之後的換熱器2則構成為空調器的蒸發器；而由於關閉多個閥體4中的哪一個是可選擇的，所以，冷凝器與蒸發器的相對比例是可調的，即每控制減少一個冷凝器的同時，會相應的增加一個蒸發器。
由此，一方面，單看冷凝器的減少對系統的影響，由於對高溫高壓的氣態冷媒的換熱面積減小了，所以，相對於未減少冷凝器的狀態，更少的冷媒變為液體，且節流前的冷媒的初始溫度也更高，由此使節流後的冷媒的溫度會更高。
另一方面，單看蒸發器的增加對系統的影響，由於低溫低壓的氣態冷媒的換熱面積加大了，所以，相對於未增加蒸發器的狀態，流入到蒸發器末尾部分的冷媒會吸入更多的熱量，即流入到室內機中的冷媒的溫度更高。
因此，綜合來看，本空調器在低溫製冷時，當發現室內機中的換熱器2有結冰風險時，可將選擇性關閉的閥體4在冷媒通路上前移，以同時實現減少冷凝器的換熱面積和增加蒸發器的換熱面積的效果，而在此雙重作用的影響下，不僅可以使室內機換熱器2中的冷媒升溫更快，還可以擴大冷媒升溫的極值，因此可以有效的防止低溫製冷時室內機蒸發器結冰的現象發生。另外，本空調器不僅可以在低溫製冷時通過增大室內機蒸發器高溫的極值而有效的防止室內機結冰，還可以在正常工作時通過增大冷凝器的換熱面積而提高室內機換熱器2的低溫的極值，由此還可以提高製冷效果。
另外，由於室外機中的多個換熱器2靠得較近，因此也可以在一定程度上提高節流前的冷媒的溫度，進一步提升了冷媒在節流後進入到室內機中的溫度。
應當說明的是，位於室內的換熱器2的數量並不止局限於附圖中所示的一個，還可以是兩個或兩個以上的多個；位於室外的換熱器2也並不止局限於附圖中所示的三個，還可以是兩個、四個或四個以上。
本空調器還可以是包括四通閥6的冷暖雙模式空調器，四通閥6的兩個接口分別與壓縮機1的入口端和出口端連通，四通閥6的另外兩個接口分別與冷媒通路的兩端連通，四通閥6用於使冷媒通路與壓縮機1的入口端和出口端在正向接通狀態與反向接通狀態之間切換，由此實現製冷模式與制熱模式之間切換。
至於如何獲知室內機中的換熱器2是否有結冰風險，可通過第一控制器和第一溫度檢測裝置5實現。具體的，第一溫度檢測裝置5用於檢測位於室內、且用作蒸發器的換熱器2的溫度，即通過第一溫度檢測裝置5直接獲取室內機中的換熱器2的溫度；而控制器則用於根據溫度檢測裝置5所檢測到溫度信息而控制多個閥體4的開閉，即，當第一溫度檢測裝置5所檢測到的溫度值低於設定溫度閾值時，則控制器控制當前關閉的閥體4開啟、同時控制在冷媒通路中位於該閥體4前方的某個閥體4關閉，使部分冷凝器轉化為蒸發器，由此提高室內機蒸發器內冷媒的溫度，提高室內機蒸發器的防凍性能。
除了上述獲知室內機換熱器2是否有結冰風險之外，還可通過第二控制器和第二溫度檢測裝置5實現。具體的，第二溫度檢測裝置5用於檢測室外溫度，第二控制器用於根據溫度檢測裝置5所檢測到的溫度信息而控制多個閥體4的開閉。由於室內機中的換熱器2發生結冰風險是因室外環境溫度過低導致，也就是說，室外溫度越低，室內機中的換熱器2越容易結冰，因此，可通過室外環境溫度來間接反映室內機中的換熱器2是否具有結冰風險，根據空調器的具體機型確定出室外溫度的判定閾值，進而可採取如上述各閥體4的開閉操作。
另外，甚至可以完全通過手動的方式控制各閥體4的開閉，即，可將各閥體4的開閉狀態形成為遙控器上的不同檔位，每個檔位還可對應於一個室外溫度值，意思是，當操作人員發現室外溫度較低時，可根據其判斷而選擇一個檔位，進而空調器根據控制指令，根據預設程序，空調器對應的控制相應閥體4的開閉，以滿足防凍要求。
如圖2所示，本實施例還提供了一種如上所述的空調器的低溫製冷方法，該方法包括以下步驟：
S1、通過對各閥體的開閉控制，使空調器製冷運行、並在第一設定時長後執行步驟S2；
具體的，若想要使空調器製冷運行，則至少要關閉一個閥體，將多個換熱器分隔為冷凝器和蒸發器兩部分，當然，也不排除當壓縮機為雙極壓縮機時，系統中同時存在兩級節流的情況；另外，由於空調器在初始運行時，室內機中的蒸發器的管溫需要一定的時間變溫，在經過一端時間的運行後，才會進入到比較穩定的狀態，因此可令空調器在製冷運行第一設定時長後再執行步驟S2中的判定操作，而該第一設定時長可以是3～5min，優選為3min。
另外，在冷媒流動方向上，優選通過將最後一個閥體關閉、並將其餘閥體開啟而使空調器製冷運行，即將最後一個換熱器作為蒸發器，而將前面的所以換熱器均作為冷凝器，這樣初始製冷效果最佳，進而再根據蒸發器的溫度對冷凝器與蒸發器的比例進行調整，最終在滿足防凍要求的前提下，保證最佳的製冷效果。
S2、判斷位於室內的用作蒸發器的換熱器的溫度是否低於設定溫度閾值，若是，則執行步驟S3，若否，則執行步驟S4；
具體的，在空調器穩定運行後，通過對室內的用作蒸發器的換熱器的直接檢測，來準確的反應其是否有結冰的風險，換熱器的溫度優選為換熱器的管溫溫度，這樣測得的溫度值更能夠反映實際情況；其中的設定溫度閾值可以是-1～4℃，優選為0℃。
S3、判斷在冷媒流動方向上的第n個閥體是否為關閉狀態，若是，則執行步驟S6，若否，則執行步驟S5；
S4、空調器保持當前狀態運行；
當位於室內的用作蒸發器的換熱器的溫度並不低於設定溫度閾值，說明空調器以當前狀態運行並不會導致室內機結冰的風險，因此空調器可保持當前狀態運行。但由於室外環境是變化的，所以室外溫度有可能進一步降低，而在室外溫度降低後，空調器的運行狀態就不一定能夠滿足防凍結的要求了，所以在執行步驟S4後，優選再執行步驟S2，且優選在保持當前狀態運行第三設定時長後，再執行步驟S2，這樣可避免無意義的頻繁判斷。
S5、通過對各閥體的開閉控制，將部分冷凝器轉化為蒸發器，經過第二設定時長後執行步驟S2；
步驟S3至S5的過程具體為：在判定位於室內用作蒸發器的換熱器有結冰風險後，應當先嘗試通過將選擇性關閉的閥體在冷媒通路中前移的方式來將部分正充當冷凝器的換熱器轉變成蒸發器使用，然後再通過步驟S2來驗證是否達到了防凍要求，如果是，則繼續保持當前狀態運行，如果否，則再次執行步驟S5，將更多的冷凝器轉化為蒸發器，以此往復循環，直至達到防凍要求為止。由此，在實現防凍要求的同時，儘可能保證系統具有較高的能效，其中，沒執行一次步驟S5，優選將一個冷凝器轉化為蒸發器，這樣的能效最高。
但在上述過程中，將冷凝器轉化為蒸發器之前，應先考慮是否存在轉化的條件，因為至少應保留一個換熱器作為冷凝器，或根據空調器的具體機型確定出至少應保留幾個換熱器作為冷凝器，因此在執行步驟S5前，應先判斷是否滿足轉化條件，即當第n個閥體關閉時，說明當前的冷凝器數量已經不能再減少，通常n＝1，即至少保留一個換熱器作為冷凝器，否則會出現壓縮機回液的現象發生，因此空調器需要停機化霜一段時間。
由於空調器在將部分冷凝器轉化為蒸發器後，室內機中的蒸發器的管溫需要一定的時間變溫，在經過一端時間的運行後，才會進入到比較穩定的狀態，因此可令空調器在製冷運行第二設定時長後再執行步驟S2中的判定操作，而該第二設定時長可以是3～5min，優選為3min。
S6、空調器進入室內機的化霜模式，化霜模式結束後執行步驟S1；
化霜模式是空調器普遍具備的一種模式，通常為壓縮機停機，室內風機繼續運行，通過室內空氣的換熱來消除室內蒸發器上的霜或消除其發生霜凍的隱患。其中，空調器在化霜時，各閥體的開閉狀態優選為保持不變，因為當前各閥體的開閉狀態則是適應於化霜前的室外溫度，而室外環境溫度在短時間內不會發生較大變化，所以空調器在化霜完畢後，以前一狀態下各閥體的開閉狀態運行，能夠直接適應當前的環境條件，而無需再重複逐一將冷凝器轉化為蒸發器的操作。
另外，步驟S6中，優選在化霜模式結束第四預設時長後執行步驟S1，因為空調器在進入化霜模式時，說明已通過前述步驟將能夠轉化為蒸發器的冷凝器均轉換了，但這樣都沒有消除霜凍的風險，說明此時的室外環境溫度是過低的，如果空調器在化霜後立即以前一狀態下各閥體的開閉狀態運行，那仍可能再次結霜，所以空調器優選在化霜模式結霜第四預設時長後在執行步驟S1，此時室外環境溫度有可能有所上升，但也仍可能是過低的，那麼空調器就只在短暫製冷於化霜模式之間進行切換了。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應視為本發明的保護範圍。