空调除霜系统、除霜方法及空调和空调控制方法与流程

本发明涉及空调控制领域，特别是涉及空调除霜系统、除霜方法及空调和空调控制方法。

背景技术：

冬季，空调器在制热运行过程中，由于室外温度较低，室外换热器(冷凝器)容易产生结霜现象，而换热器结霜是影响空调系统运行效率的重要因素之一。结霜现象会增加换热器表面的热阻及风阻，使其换热系数降低，传热效率下降。因此，在结霜现象达到一定程度时，需要对换热器进行除霜操作，以恢复其换热性能。

目前在空调行业中，为优化换热器的除霜效果，主要从换热器结构、系统运行控制以及除霜控制逻辑这三个方面进行，除霜过程为：空调系统从制热运行转入制冷运行，从室内吸取热量放至室外换热器来化霜。这种化霜模式在化霜过程中需要从室内吸热，从而会引起室内温度的降低，化霜时出风温度偏低，并且化霜时间一般较长。实验数据表明：普通空调系统在除霜过程中，房间温度波动6～9℃，除霜时间约5min。用户可明显感受到空调制热过程中会出现忽冷忽热的现象，严重影响空调使用的舒适性。

为了实现空调系统在除霜的同时还能持续向室内输出热量，可在普通空调系统的基础上，从压缩器排气口旁通一部分排气到室外换热器中用于化霜，实现持续制热。但这种方法降低了进入室内换热器中的高温制冷剂气体量，从而削弱室内换热器制热能力，出风温度仍然会降低，效果有限。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供既能够除霜又不影响室内制热的方式。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种空调除霜系统，其包括：可变容补气增焓的压缩机、室外换热器和室内换热器，所述压缩机配有单双转子模式转换阀，用于在单转子模式和双转子模式间转换所述压缩机的运转模式，所述压缩机的排气口分别通过管路与所述室外换热器的热气入口、所述室内换热器的热气入口连通，在双转子模式下的所述压缩机向所述室外换热器、所述室内换热器送热气。

在一些实施例中，优选为，所述压缩机的排气口和所述室外换热器的热气入口之间的管道上设置自所述压缩机向所述室外换热器送气的单向阀。

在一些实施例中，优选为，所述单双转子模式转换阀为三通阀，所述三通阀的第一接口与所述压缩机的排气口连通，第二接口与所述压缩机的第二吸气口连通，第三接口与所述压缩机的储液罐第一进液口连通；

所述第二接口和所述第三接口连通时为双转子模式；

所述第二接口和所述第一接口连通时为单转子模式。

在一些实施例中，优选为，空调除霜系统还包括四通换向阀，所述四通换向阀的S接口与与所述压缩机的储液罐第一进液口n连通，E接口与所述室内换热器的热气入口连通，C接口与所述室外换热器的出气口连通，D接口与所述压缩机的排气口连通。

在一些实施例中，优选为，所述的空调除霜系统还包括：测温组件和控制组件，所述测温组件安装于所述室外换热器，以测量所述室外换热器的温度，所述测温组件、所述单向阀、所述单双转子模式转换阀和所述四通换向阀均与所述控制组件连接。

本发明还提供了一种空调，其包括：所述的空调除霜系统及室内空气调控系统。

在一些实施例中，优选为，所述室内空气调控系统包括：闪蒸组件、第一节流组件、第二节流组件、室外换热器、室内换热器、和所述空调除霜系统的可变容补气增焓的压缩机；所述空调除霜系统的可变容补气增焓的压缩机的补气罐的进气口与所述闪蒸组件的出气口连通，所述闪蒸组件的出口依次连通所述第二节流组件、室外换热器；所述闪蒸组件的进口依次连通所述第一节流组件、室内换热器。

在一些实施例中，优选为，所述补气罐的进气口和所述闪蒸组件的出气口之间的通道上设置自闪蒸组件向补气罐送气的第二单向阀。

本发明还提供了一种空调除霜方法，其包括：

调整步骤，通过单双转子模式转换阀将可变容补气增焓的压缩机调整到双转子模式；

连通步骤，所述压缩机的排气口分别与室外换热器的热气入口、室内换热器的热气入口连通；

输气步骤，处于容变补气增焓下的所述压缩机将热压缩气体按预设比例分别向所述室内换热器输送供制热、向所述室外换热器输送供除霜。

在一些实施例中，优选为，所述单双转子模式转换阀为三通阀，所述三通阀的第一接口与所述压缩机的排气口连通，第二接口与所述压缩机的第二吸气口连通，第三接口与所述压缩机的储液罐第一进液口连通；

所述第二接口和所述第三接口连通时为双转子模式；

所述第二接口和所述第一接口连通时为单转子模式。

在一些实施例中，优选为，所述压缩机的排气口和所述室外换热器的热气入口之间的管道上设置自所述压缩机向所述室外换热器送气的单向阀；在所述连通步骤中，所述单向阀打开。

在一些实施例中，优选为，所述输气步骤还包括：

对所述压缩机向所述室外换热器输送热压缩气体进行计时，获取输气时长；

当所述输气时长大于T0时，所述单向阀关闭，除霜结束。

在一些实施例中，优选为，所述T0为30～90秒。

在一些实施例中，优选为，在所述调整步骤之前，所述空调除霜方法还包括：

检测并记录自压缩机启动后第一设定时间段内的室外换热器第一温度范围T1_min～T1_max；

检测并记录自压缩机启动后第二设定时间时刻点的室外换热器第二温度T2；，第二设定时间时刻点晚于所述第一设定时间段内的任一时刻点；

将所述第一温度范围与所述第二温度进行比较，若满足预设条件则，进行所述调整步骤，若不满足则进行室内空气调控的制热操作。

在一些实施例中，优选为，所述预设条件为：T1_min-T2≤T30SUBT3ONE。

在一些实施例中，优选为，所述T30SUBT3ONE为5℃～-11℃。

在一些实施例中，优选为，所述第一设定时间段为8-12分钟。

在一些实施例中，优选为，所述第二设定时间时刻点为20分钟-50分钟中任一值。

本发明还提供了一种空调控制方法，其包括：

启动可变容补气增焓的压缩机；

检测并记录自所述压缩机启动后第一设定时间段内的室外换热器第一温度范围T1_min～T1_max；

检测并记录自压缩机启动后第二设定时间时刻点后的室外换热器第二温度T2；第二设定时间时刻点晚于所述第一设定时间段内的任一时刻点；

将所述第一温度范围与所述第二温度进行比较，若满足预设条件则，进行所述的空调除霜方法，若不满足则进行室内空气调控的制热操作。

在一些实施例中，优选为，所述预设条件为：T1_min-T2≤T30SUBT3ONE。

在一些实施例中，优选为，所述T30SUBT3ONE为5℃～-11℃。

在一些实施例中，优选为，所述第一设定时间段为8-12分钟。

在一些实施例中，优选为，所述第二设定时间时刻点为20分钟-50分钟中的任一值。

在一些实施例中，优选为，所述室内空调调控的制热操作包括：

检测步骤，检测所述压缩机的运行频率F和当前运转模式，所述运转模式为单转子模式或双转子模式；

比较步骤，将所述运行频率F与当前所述运转模式对应频率阈值进行比较，根据比较结果确定维持所述运转模式或更换所述运转模式。

在一些实施例中，优选为，检测所述压缩机当前运转模式的方法为：

获取压缩机中单双转子模式转换阀的接口状态；

根据所述接口状态确定所述运转模式；

所述单双转子模式转换阀为三通阀，所述三通阀的第一接口与所述压缩机的排气口连通，第二接口与所述压缩机的第二吸气口连通，第三接口与所述压缩机的储液罐第一进液口连通；所述第二接口和所述第三接口连通时为双转子模式；所述第一接口和所述第二接口连通时为单转子模式。

在一些实施例中，优选为，所述比较步骤包括：

若当前所述运转模式为双转子模式时，判断F≥F1是否满足，若满足，则保持当前双转子模式；若不满足，则更换为单转子模式；F1为双转子模式频率阈值；

若当前所述运转模式为单转子模式时，判断F≤F2是否满足，若满足，则保持当前单转子模式；若不满足，则更换为双转子模式；F2为单转子模式频率阈值。

(三)有益效果

本发明提供的技术方案，由于压缩机具备单转子模式和双转子模式，通过两种运转模式的转换实现压缩机的喷气增焓和压缩机变容技术，双转子模式增大压缩机排气量，再旁通部分排气进入室外换热器中用于除霜操作，向室内换热器输送热气量变化极小，这样不仅可以保证化霜效果，室内换热器的制热能力也不会受到影响，可提升空调器制热舒适性。

附图说明

图1为本发明一个实施例中空调除霜系统的结构示意图；

图2为本发明一个实施例中空调的结构示意图；

图3为本发明一个实施例中空调除霜方法的步骤示意图；

图4为本发明一个实施例中空调控制方法的步骤示意图。

图中，1压缩机；2四通换向阀；3室外换热器；4室内换热器；5闪蒸组件；6第一节流组件；7第二节流组件；8第二单向阀；9三通阀；10单向阀；

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”“第三”“第四”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。“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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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发明中的具体含义。

在空调制热过程中，需要对室外换热器进行除霜，基于现有除霜操作对室内温度影响巨大的问题，本技术提供了空调除霜系统、空调除霜方法、空调及空调控制方法。

下面将通过基础设计、扩展设计及替换设计对产品、方法等进行详细描述。

一种空调除霜系统，用于空调除霜。如图1所示，其主要由可变容补气增焓的压缩机1、室外换热器3和室内换热器4组成。可变容补气增焓的压缩机1采用了喷气增焓和压缩机1变容技术，当压缩机1处于双转子模式时该技术发挥作用，提高喷气量。为此，压缩机1配有单双转子模式转换阀，用于压缩机1单转子模式、双转子模式间转换。压缩机1的排气口分别通过管路与室外换热器3的热气入口、室内换热器4的热气入口连通。通过该通路，压缩机1分别向室外换热器3、室内换热器4分别供热压缩气体，用于室外换热器3除霜，室内换热器4制热。

可以理解，该空调除霜系统是基于现有空调的连接线路的基础上，压缩机具备单转子和双转子，且二者之间可以切换，利用单双转子模式转换阀实现切换，以达到变容补气增焓的效果，将压缩机1与室内换热器4、室外换热器3建立新的气体通路，由压缩机1增大喷气量，压缩机1旁接室外换热器3进行除霜。

基于上述基础设计进行更具体的结构设计，为了实时控制压缩机1和室外换热器3之间通路的导通和关闭，且避免在该通路上热气与冷媒接触，降温，影响输气质量，压缩机1的排气口和室外换热器3的热气入口之间的管道上设置自压缩机1向室外换热器3送气的单向阀10。当需要除霜时，单向阀10开启；不需要除霜时，单向阀10关闭。

需要说明的是，本技术为了通路的导通或关闭的思路，在一些实施例中选用单向阀10，本领域也可以采用其他的单向输送的技术方式替换单向阀10完成单向导通或关闭，其他任何改进型、替换型结构，在不脱离上述创造思路的情况下都属于本技术的保护范围。

具体到单转子、双转子模式的相互转换，本技术采用了单双转子模式转换阀，在一些实施例中，其为三通阀9，三通阀9的第一接口(即i接口)与压缩机1的排气口连通，第二接口(即k接口)与压缩机1的第二吸气口连通，第三接口(即j接口)与压缩机1的储液罐第一进液口n连通连通；当第二接口(即k接口)和第三接口(即j接口)连通时为双转子模式；当第二接口(即k接口)和第一接口(即i接口)连通时为单转子模式。

为了方便空调在制热、制冷间切换，还设置了四通换向阀2，四通换向阀2的S接口与压缩机的储液罐第一进液口n连通，E接口与室内换热器4的热气入口连通，C接口与室外换热器3的出气口连通，D接口与压缩机1的排气口连通。

在室外换热器3存在结霜时才需要除霜，是否需要除霜操作，需要根据室外换热器3的温度进行适应性控制，所以，该空调除霜系统还包括：测温组件和控制组件，测温组件、单向阀10、单双转子模式转换阀和四通换向阀2均与控制组件连接，测温组件安装于室外换热器3，以测量室外换热器3的温度。测温组件测量室外换热器3的温度，并将该测量的温度值发送到控制器，控制器根据设定的控制程序决定时候进行除霜操作，一旦需要除霜，控制器则开启单向阀10和调整单双转子模式转换阀到双转子模式，可变容喷气增焓的压缩机1将热压缩空气分比例输送给室外换热器3供除霜，输送给室内换热器4供制热。

对应上文的空调除霜系统，结合图1，如图3所示，其空调除霜方法包括：

步骤110，通过单双转子模式转换阀将可变容补气增焓的压缩机1调整到双转子模式；

在确定需要除霜操作时，需要增大压缩机1的输气量，提高温度，所以，需要借助双转子模式开启可变容补气增焓压缩机1。

在冬季，经常需要除霜操作，建立稳定的连接线路，在线路上设置各类控制阀，各种控制阀控制工作模式和线路通闭状态是较优的产品设计方式。

其中，单双转子模式转换阀为三通阀9，三通阀9的第一接口(即i接口)与压缩机1的排气口连通，第二接口(即k接口)与压缩机1的第二吸气口连通，第三接口(即j接口)与压缩机的储液罐第一进液口n连通；第二接口(即k接口)和第三接口(即j接口)连通时为双转子模式；第二接口(即k接口)和第一接口(即i接口)连通时为单转子模式。

步骤120，压缩机1的排气口分别与室外换热器3的热气入口、室内换热器4的热气入口连通；

压缩机1与室外换热器3、室内换热器4进行送气，保持送气通道处于导通状态。

虽然经常需要除霜，但是除霜为间断性操作，不具备连续性，在不需要除霜的时候，压缩机1无需向室外换热器3输送热量，而且，压缩机1也可以调整到单转子模式，所以，压缩机1的排气口和室外换热器3的热气入口之间的管道上设置自压缩机1向室外换热器3送气的单向阀10；在该步骤中，单向阀10打开，通道为导通状态。当不需要除霜时，单向阀10关闭，通道为关闭状态。

需要说明的是，为了方便电子化控制，该单向阀10可以为单向电磁阀。

步骤130，处于容变补气增焓下的压缩机1将热压缩气体按预设比例分别向室内换热器4输送供制热、向室外换热器3输送供除霜。

送气比例可以根据具体情况而定，对室外换热器3除霜时不需要从室内换热器4吸收热量，也不需要将室内换热器4调到制冷模式，如此，室内换热器4的输送热量基本保持平衡，室内温差变化极小，室外换热器3通过压缩机1输送的热量进行除霜。

步骤110-130给出了具体的除霜操作过程，经过上述除霜之后，可以增加：步骤140，判断是否结束除霜操作，判断方法至少可以采用如下方法：

方法一，继续跟踪测量室外换热器3的温度变化，根据后续温度值判断是否停止除霜；

方法二，统计常规除霜的操作时长，将操作时长作为常规判断时长确定是否停止除霜；

方法三，将除霜时长和室外换热器3的温度相结合，判断是否停止除霜。

接下来本实施例将以方法二为例，将步骤140分解为：

步骤1400，确定时长阈值T0；

时长阈值与压缩机1的功率、压缩机1的体积等有重要关系，功率大时长阈值短，体积大，时长阈值长。时长阈值可以根据经验值确定，也可以经过多次试验后汇总各除霜时长，确定时长阈值。比如：T0为30～90秒。

步骤1410，对压缩机1向室外换热器3输送热压缩气体计时，获取输气时长；

通常情况下，在一定时间内，室外换热器3的温度会达到某个值，但是，一旦发生结霜现象，一定时间内的温度值会发生较为明显的变化。

步骤1420，将输气时长与时长阈值进行比较，根据比较结果确定是否结束除霜。

具体为：当输气时长大于T0时，单向阀10关闭，除霜结束；反之，继续除霜。

步骤110-130给出了除霜的具体操作步骤，步骤140给出判断除霜是否结束的方法，接下来给出步骤100，判断是否需要除霜，若除霜，则进行步骤110。判断是否需要除霜能够进一步补充除霜操作的完整性，更利于实际操作。

步骤100是一个较为复杂的判断过程，其可以分解为如下步骤：空调除霜方法还包括：

步骤1000，检测并记录自压缩机1启动后第一设定时间段内的室外换热器3第一温度范围T1_min～T1_max；

自压缩机1启动开始计时，能更准确获取结霜对压缩机1的影响程度，其中温度是较为明显的影响因素。

第一设定时间段优选为8-12分钟。

步骤1010，检测并记录自压缩机1启动后第二设定时间时刻点的室外换热器3第二温度T2；第二设定时间时刻点晚于第一设定时间段内的任一时刻点；

压缩机1运转一定时间后，结霜的影响效果会较为明显。第二设定时间时刻点优选为20分钟-50分钟中的任一值，比如30分钟，首先第二设定时间时刻点要晚于第一设定时间段的任一时刻点，其次，第二设定时间时刻点优选在30分钟的基础上前后放5分钟，即25-35分钟。

步骤1020，将第一温度范围与第二温度进行比较，若满足预设条件则，进行调整步骤，若不满足则进行室内空气调控的制热操作。

预设条件为：T1_min-T2≤T30SUBT3ONE，T30SUBT3ONE为5℃～-11℃。

另外，本技术为了更为全面的进行产品保护，将上述空调除霜系统集成到空调产品中，集成后的空调具备除霜效果。其主要由上述空调除霜系统和日常的室内空气调控系统组成。

日常的室内空气调控系统可以参照现有技术进行搭建组成。

下面给出一种室内空气调控系统的系统组成，如图2所示，其主要由闪蒸组件5、第一节流组件6、第二节流组件7、上述空调除霜系统中的压缩机1、室内换热器4、室外换热器3组成。空调除霜系统的可变容补气增焓的压缩机1的补气罐的进气口b与闪蒸组件5的出气口连通，闪蒸组件5的出口依次连通第二节流组件7、室外换热器3的入口；闪蒸组件5的进口依次连通第一节流组件6、室内换热器4。

家用空调制热时，室外换热器3冷媒被压缩机1加压，成为高温高压气体，进入室内换热器4(此时为冷凝器)，冷凝液化放热，便成为液体，同时会将室内空气加热，从而达到提高室内温度的最终目的。而液体冷媒经节流装置减压，进入室外换热器3(此时为蒸发器)，蒸发气化吸热，成为气体，同时吸取室外空气的热量(室外空气变得更冷)，成为气体的冷媒再次进入压缩机1开始下一个循环。基于以上一个过程，实现了空调的制热。

为了构建气流的单向流动，补气罐的进气口b和闪蒸组件5的出气口之间的通道上设置自闪蒸组件5向补气罐送气的第二单向阀8。

接下来，对上述空调的控制方法进行详细说明：

空调控制方法，如图4所示，其包括：

步骤210，启动可变容补气增焓的压缩机；

步骤220，检测并记录自压缩机启动后第一设定时间段内的室外换热器第一温度范围T1_min～T1_max；

自压缩机启动开始计时，能更准确获取结霜对压缩机的影响程度，其中温度是较为明显的影响因素。第一设定时间段优选为8-12分钟。

步骤230，检测并记录自压缩机启动后第二设定时间时刻点的室外换热器第二温度T2；第二设定时间时刻点晚于第一设定时间段内的任一时刻点；

压缩机运转一定时间后，结霜的影响效果会较为明显。第二设定时间时刻点优选为20-50分钟中的任一值，首先第二设定时间时刻点要晚于于第一设定时间段内的任一时刻点，其次，第二设定时间时刻点优选在30分钟的基础上前后放5分钟，即25-35分钟。

步骤240，将第一温度范围与第二温度进行比较，若满足预设条件则，进行空调除霜操作，若不满足则进行室内空气调控的制热操作。

预设条件为：T1_min-T2≤T30SUBT3ONE，T30SUBT3ONE为5℃～-11℃。

其中空调除霜操作可以参见上文的空调除霜方法，此处不再赘述。

虽然步骤210-240与空调除霜方法中的步骤100有很多相似之处，因为，保护主题不同，步骤210-240、或步骤100都是为了对主题进行更加充分的保护。

其中，由于除霜后，或开机后，压缩机处于双转子模式，由于正常室内制热时只需要单转子模式，所以，需要及时调整压缩机的运转模式。室内空调调控的制热操作包括如下压缩机运转模式判断和调整，具体为：

步骤2510，检测压缩机的运行频率F和当前运转模式，运转模式为单转子模式或双转子模式；

检测压缩机当前运转模式的方法为：

获取压缩机中单双转子模式转换阀的接口状态；

根据接口状态确定运转模式；

单双转子模式转换阀为三通阀，三通阀的第一接口(即i接口)与压缩机的排气口连通，第二接口(即k接口)与压缩机的第二吸气口连通，第三接口(即j接口)与压缩机的储液罐第一进液口n连通；第二接口(即k接口)和第三接口(即j接口)连通时为双转子模式；第一接口(即i接口)和第二接口(即k接口)连通时为单转子模式。

步骤2520，将运行频率F与当前运转模式对应频率阈值进行比较，根据比较结果确定维持运转模式或更换运转模式。

需要说明的是，因为运转模式包括单转子模式和双转子模式，所以，不同运转模式的频率阈值并不相同，在比较时需要与当前运转模式进行比较。

有关当前运转模式，可以采用至少两种方式实现：

方式一，比较模块可以根据当前运转模式对应读取当前运转模式的频率阈值，并做比较；

方式二，将用于比较的频率阈值单独定义为一个独立的概念，该概念的赋值随当年运转模式而变，当为单转子模式时，或调整为单转子模式时，频率阈值赋值为单转子模式频率阈值；当为双转子模式时，或调整为双转子模式时，频率阈值赋值为双转子模式频率阈值。比较模块在比较时直接读取该频率阈值概念下的赋值即可。

接下来，给予方式一，来说明步骤2520，其包括：

若当前运转模式为双转子模式时，判断F≥F1是否满足，若满足，则保持当前双转子模式；若不满足，则更换为单转子模式；F1为双转子模式频率阈值；

若当前运转模式为单转子模式时，判断F≤F2是否满足，若满足，则保持当前单转子模式；若不满足，则更换为双转子模式；F2为单转子模式频率阈值。

本领域技术人员可以结合方式一的操作方法，对方式二进行适应性改进，即改变频率阈值概念的赋值。

根据频率阈值F1、F2来切换空调系统双转子模式运行或单转子模式运行，有效解决普通双缸变频压缩机低频能效偏低问题，实现中低频节能运行，大幅提升系统整体运行能效。

通过上述技术的具体描述，可以得出本技术引入喷气增焓和压缩机变容技术，在增大压缩机排气量的同时，再旁通部分排气进入室外换热器中用于除霜操作，这样不仅可以保证化霜效果，室内换热器的制热能力也不会受到影响，可提升空调器制热舒适性。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。