空调除霜系统和方法及空调与流程

本发明涉及空调换热领域，特别是涉及空调除霜系统和空调除霜方法及空调。

背景技术：

热泵空调器在低温环境下运行制热模式，常常无法满足内机的制热能力需求。另外，在低温环境运行时室外机换热器结霜严重，结霜则会加大室外机风阻,导致换热器传热系数下降从而进一步削弱热泵空调器的制热能力。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供空调除霜系统、空调除霜方法及空调，以解决空调除霜造成室内温度降低的问题。

(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：压缩机、蓄热装置、室外换热器；所述压缩机和所述室外换热器之间通过除霜排气管路、除霜回气管路连接构成除霜回路；

所述除霜排气管路、所述除霜回气管路均穿过所述蓄热装置。

在一些实施例中，优选为，所述除霜排气管路包括：在自压缩机到所述室外换热器方向上由串联的排气主路和除霜排气支路组成；排气主路穿过蓄热装置。

在一些实施例中，优选为，所述除霜排气支路上设置控制开度的第二控制阀。

在一些实施例中，优选为，所述除霜回气管路包括：在自室外换热器到所述压缩机方向上串联的除霜回气支路和回气主路组成；所述回气主路穿过所述蓄热装置。

在一些实施例中，优选为，所述除霜回气支路上设置储液罐。

在一些实施例中，优选为，自所述室外换热器的回气出口到所述储液罐的除霜回气支路上依次设置第三控制阀和节流器。

在一些实施例中，优选为，所述节流器为节流毛细管。

在一些实施例中，优选为，还包括：室内换热器；所述压缩机、所述室内换热器和所述室外换热器构成制热循环回路，其中，所述压缩机和室内换热器间通过制热排气管路连接，所述压缩机和室外换热器间通过制热回气管路连接；所述制热排气管路、制热回气管路均穿过所述蓄热装置；

所述制热回气管路和所述除霜回气管路择一开启。

在一些实施例中，优选为，所述制热排气管路包括：在自压缩机到所述室内换热器方向上串联的排气主路和制热排气支路组成；排气主路穿过蓄热装置。

在一些实施例中，优选为，所述制热排气支路上设置控制开度的第一控制阀。

在一些实施例中，优选为，所述制热回气管路包括：在自室外换热器到所述压缩机方向上串联的制热回气支路和回气主路组成，所述制热回气支路上设置第四控制阀。

在一些实施例中，优选为，所述蓄热装置内部填充相变储热材料。

在一些实施例中，优选为，所述相变储热材料包括：按体积比计，20石蜡：1硫化膨胀石墨。

在一些实施例中，优选为，所述制热排气管路、所述除霜排气管路上设置温度测量装置，所述蓄热装置内设置加热部件。

在一些实施例中，优选为，所述加热部件包括：电加热棒、和/或电阻丝、和/或换热管。

在一些实施例中，优选为，所述的空调除霜系统还包括：温控器，所述温度测量装置和所述加热部件均与所述温控器相连。

在一些实施例中，优选为，所述温控器设有加热部件启动温度设置位和加热部件过载温度设置位。

在一些实施例中，优选为，所述压缩机、所述室内换热器、所述室外换热器构成的冷媒制冷循环回路中，所述压缩机和所述室内换热器之间通过制冷回气管路连接，所述压缩机和所述室外换热器之间通过制冷排气管路连接，所述制冷回气管路绕过蓄热装置。。

在一些实施例中，优选为，通过四通换向阀分别与室内换热器或室外换热器相连，构成制热排气管路或制冷排气管路。

在一些实施例中，优选为，所述制热回气管路设置控制开闭的第六控制阀，所述制冷回气管路设置控制开闭的第七控制阀。

本发明还提供一种空调，其包括所述的空调除霜系统。

本发明还提供了一种空调除霜方法，其包括：

启动除霜模式；

打开除霜排气管路、除霜回气管路；关闭制热排气管路、制热回气管路；

自压缩机排气口排出的气体分别进入除霜排气管路；除霜排气管路散发的热量由蓄热装置吸收、储存；

进入所述除霜排气管路的气体再进入室外换热器除霜后，通过除霜回气管路，被蓄热装置加热后，返回压缩机的储液罐。

在一些实施例中，优选为，所述的空调除霜方法还包括：检测所述除霜排气管路的气体温度；

若所述气体温度低于除霜温度阈值，则启动蓄热装置内的加热部件。

在一些实施例中，优选为，空调除霜方法还包括：

启动制热模式；

打开制热排气管路和制热回气管路，关闭所述除霜排气管路、所述除霜回气管路；

自压缩机排气口排出的气体进入制热排气管路；制热排气管路散发的热量由蓄热装置吸收、储存；

进入所述制热排气管路的气体再进入室内换热器冷凝后，送入室外换热器，自室外换热器回气口排出后，经过制热回气管路，被蓄热装置加热后，返回压缩机的储液罐。

在一些实施例中，优选为，所述的空调除霜方法还包括：检测制热排气管路内气体温度；

若所述制热排气管路内气体温度低于制热温度阈值，则启动蓄热装置内的加热部件。

在一些实施例中，优选为，所述的空调除霜方法还包括：

启动制冷模式；

打开制冷排气管路、制冷回气管路，关闭所述制热排气管路、所述制热回气管路、所述除霜排气管路、所述除霜回气管路；

自压缩机排气口排出的气体进入制冷排气管路；排气管路散发的热量由蓄热装置吸收、储存；

进入所述制冷排气管路的气体再进入室外换热器冷凝后，送入室内换热器，自室内换热器回气口排出后，经过制冷回气管路，绕过蓄热装置后，返回压缩机的储液罐。

(三)有益效果

本发明提供的技术方案，针对目前除霜造成制热效果差的问题，提出压缩机向室外换热器供热，除霜。经过除霜后的冷媒回到蓄热装置进行加热后重新回到压缩机，避免回到室内换热器，造成室内降温。且向室外换热器排气的除霜排气管路经过蓄热装置，其散发的热量能够被蓄热装置吸收，如果其热量达不到要求，蓄热装置可以为其加热。另一方面，蓄热装置还可以对除霜回气管路供热，提高回气温度，避免除霜过程中室内温度降低。以大大改善在低温环境下的制热能力，提升用户体验的舒适感，从而极大的提升产品的竞争力！

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。

图中：

1 压缩机；

2 压缩机储液罐；

3 回气主路；

4 排气主路；

5 相变蓄热材料；

6 、9、11、12、14、20、22、23、24电子膨胀阀；

7 储液罐；

8 节流器；

10 加热部件；

13 四通换向阀；

15 节流阀；

17 室内换热器；

18 室外换热器；

19 蓄热装置；

21 温控器。

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。

在现有技术中热泵空调器在除霜操作中制热能力差的问题，本技术提供了空调除霜系统、除霜方法及空调。

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，如图1所示，其主要由压缩机1、蓄热装置19和室外换热器18组成。其中，压缩机1和室外换热器18之间通过除霜排气管路、除霜回气管路连接构成除霜回路；也就是说除霜时，压缩机1的高温高压气体进入室外换热器18进行除霜。除霜排气管路、除霜回气管路均穿过蓄热装置19。蓄热装置19能够吸收除霜排气管路散发的废热，还可以为达不到温度要求值的除霜排气管路进行加热；另一方面，除霜回气管路的回气不会进入室内换热器，先经过蓄热装置19加热，进入压缩机1储液罐2之前，进而提高回气温度，提高制热效果。

在制热情况下，压缩机、室内换热器和室外换热器构成制热循环回路，其中，压缩机和室内换热器间通过制热排气管路连接，压缩机和室外换热器间通过制热回气管路连接；制热排气管路、制热回气管路均穿过蓄热装置；制热回气管路和除霜回气管路择一开启。

制热模式下，压缩机1的高温高压气体进入室内换热器17进行制热。制热排气管路、制热回气管路、除霜排气管路穿过蓄热装置19。蓄热装置19能够吸收制热排气管路散发的废热，还可以为达不到温度要求值的制热排气管路进行加热；另一方面，制热回气管路、的回气进入压缩机1储液罐2之前，先经过蓄热装置19加热，进而提高回气温度，提高制热效果。

在实际操作中，为了线路设计的简洁性，制热排气管路由在自压缩机1到室内换热器17方向上串联的排气主路4和制热排气支路组成；除霜排气管路由在自压缩机1到室外换热器18方向上串联的排气主路4和除霜排气支路组成。排气主路4穿过蓄热装置19。也就是说，制热排气管路和除霜排气管路在高温高压气体的源头位置采用同一的排气主路4，在中下游分开为制热排气支路、除霜排气支路。自压缩机1排气口排出的高温高压气体首先通过排气主路4向外排出，在制热时关闭除霜排气支路，进入制热排气支路，在除霜时关闭制热排气支路，进入除霜排气支路。

为了方便调节制热、除霜的高温高压气体流量，制热排气支路上设置控制开度的第一控制阀，除霜排气支路上设置控制开度的第二控制阀。在一些实施例中，第一控制阀、第二控制阀均可以采用电子膨胀阀。制热除霜模式下，第一控制阀关闭、第二控制阀打开。制热非除霜模式下，第二控制阀关闭，第一控制阀开启，高温高压气体全部经过第一控制阀流入室内换热器17。

在实际操作中，为了线路设计的简洁性，及控制的便利性，制热回气管路由在自室外换热器18到压缩机1方向上串联的制热回气支路和回气主路3组成，该制热回气管路通过四通换向阀(可参照常规的制热循环回路)；除霜回气管路由在自室外换热器18到压缩机1方向上串联的除霜回气支路和回气主路3组成；回气主路3穿过蓄热装置19。也就是说，制热回气管路、除霜回气管路在下游采用同一个回气主路3，均送入压缩机1储液罐2。制热模式下自室内换热器17排出的经冷凝后的冷媒流经制热回气支路、除霜模式下自室外换热器18除霜排出的经冷凝后的冷媒流经除霜回气支路后均流入回气主路3，回气主路3的冷媒经过蓄热装置19加热后回到压缩机1储液罐2。制热模式下，除霜回气管路关闭，除霜模式下，制热回气管路关闭。

其中，除霜回气支路上设置储液罐7，以吸收室外换热器18除霜后的冷媒。

在一些实施例中，自室外换热器18的回气出口到储液罐的除霜回气支路上依次设置第三控制阀和节流器8。通过节流器8进行节流处理为气液混合物。其中，在一些实施例中节流器可以选用节流毛细管。由于在非除霜的制热模式下，自室外换热器18回气口流出的蒸发冷媒流经回气管路、四通换向阀13后回到压缩机1，因此，为了避免非除霜的制热模式下，蒸发冷媒流入储液罐7，因此，设置第三控制阀，在除霜模式下开启，在非除霜制热模式下关闭。

制热回气管路包括：在自室外换热器到压缩机方向上串联的制热回气支路和回气主路组成，制热回气支路上设置第四控制阀。

在一些实施例中，蓄热装置19内部填充相变蓄热材料5，相变蓄热材料5根据相变点发生相变，吸热或放热，该相变点能够控制吸热和放热进程，当环境温度高时(排气管道、排气主路4散热量大，造成环境温度高)，吸热；当排气管道、排气主路4散热量低，其内部冷媒温度低时，放热。相变蓄热材料5采用石蜡与硫化膨胀石墨混合物，混合物体积比为20:1。蓄热装置19外壳采用绝热材料处理。

基于上述的各种设计，在对回气管路进行加热的期间，首先要保证制热排气管路、除霜排气管路中的冷媒温度可以达到室内制热、室外除霜的要求，因此，需要在制热排气管路、除霜排气管路上设置温度测量装置(优选设置于排气主路4上)，当排气管路内冷媒温度达不到要求时，而蓄热装置19达不到散热的相变，那么此时，蓄热装置19内需要设置加热部件10，通过加热部件10提高温度，直接给制热排气管路、除霜排气管路内的冷媒进行供热。而且还可以给蓄热装置19供热，提高其储热量。

其中加热部件10的选择可以根据空调加热功率的需求而定，比如：电加热棒、电阻丝、换热管等，可以单独使用也可以几项结合使用。在本技术中优选(PTC)电加热棒，插入蓄热装置19中间位置，根据需要进行电加热。

需要注意，空调的应用通常为自动化智能控制，因此，建议在一些实施例中加入温控器21，温度测量装置和加热部件10均与温控器21相连，温控器21根据温度测量装置的测量结果，启动加热部件10。另一方面，温控器21还可以控制加热部件10停止工作。为此，温控器21设有加热部件10启动温度设置位和加热部件10过载温度设置位。超过过载温度后，加热部件10停止加热，保护系统温度不会达到危险温度值。

另外，压缩机、室内换热器、室外换热器构成的冷媒制冷循环回路中，压缩机和室内换热器之间通过制冷回气管路连接，压缩机和室外换热器之间通过制冷排气管路连接，制冷回气管路绕过蓄热装置。压缩机1高温高压气体自制冷排气管道送入室外换热器18，经冷凝后，冷媒随后进入室内换热器17，得到蒸发，低温低压冷媒通过制冷回气管路回到压缩机1的压缩机1储液罐。

蓄热装置19可放置于压缩机1排气口上方，其尺寸可以根据压缩机11排气口上方的空间调整。根据蓄热装置19的尺寸再决定排气管路4和回气管路3在蓄热装置19内部的流程。

当确定空调的制热模式或制冷模式后，可以在压缩机1排气管道上设置四通换向阀13，排气管道四通换向阀13与室外换热器18、室内换热器17连接分别构成制热排气管道、或制冷排气管道，通过四通换向阀13的转动，实现制热回路、制冷回路的切换。

在室外换热器18回气排出口到四通换向阀13的第一回气支路上设置第五控制阀。当制热模式(非除霜)时，第五控制阀开启，当除霜模式(制热不停止)时，第五控制阀关闭。

另一方面，由于制冷排气管道一直处于蓄热装置19中，如果在制冷模式下，依然采用制热模式下的回气管路，则会造成制冷效果差，因此，制冷回气管路区别于制热模式下的回气管路，且绕过蓄热装置19。

由于制热模式和制冷模式采用不同的回气管路，因此，需要根据对应的工作模式选择对应的回气管路。

在一些实施例中，制热模式下的回气管路设置控制开闭的第六控制阀，制冷回气管路设置控制开闭的第七控制阀。通过第六控制阀、第七控制阀的开启、关闭来开启或关闭对应的回气管路。这两个控制阀可以与空调工作模式进行联动，由统一的控制器进行对应调节。当然，也可以根据室温采集器的采集效果，进行直接温控开闭。在一些实施例中，控制阀可以选用电磁膨胀阀。

基于上述空调除霜系统，进行空调不停机除霜操作，该操作方法包括：

启动除霜模式；

打开除霜排气管路、除霜回气管路；；关闭制热排气管路、制热回气管路；

自压缩机排气口排出的气体分别进入除霜排气管路；除霜排气管路散发的热量由蓄热装置吸收、储存；

进入所述除霜排气管路的气体再进入室外换热器除霜后，通过除霜回气管路，被蓄热装置加热后，返回压缩机的储液罐。

当打开除霜排气管路、除霜回气管路后，压缩机的高温高压气体开始流入除霜排气管路，此时还需要检测除霜排气管路的气体温度；若气体温度低于除霜温度阈值，则启动蓄热装置内的加热部件。

对应具备除霜模式的空调，其运行制热模式(非除霜)时，具体操作为：

打开制热排气管路和制热回气管路，关闭所述除霜排气管路、所述除霜回气管路；

自压缩机排气口排出的气体进入制热排气管路；制热排气管路散发的热量由蓄热装置吸收、储存；

进入所述制热排气管路的气体再进入室内换热器冷凝后，送入室外换热器，自室外换热器回气口排出后，经过制热回气管路，被蓄热装置加热后，返回压缩机的储液罐。

在打开排气管路和制热模式下回气管路后，压缩机的高温高压气体流入制热排气管路后，还需要检测制热排气管路内气体温度；若制热排气管路内气体温度低于制热温度阈值，则启动蓄热装置内的加热部件。

对应具备除霜模式的空调，其运行制冷模式(非除霜)时，具体操作为：

启动制冷模式；

打开制冷排气管路、制冷回气管路，关闭所述制热排气管路、所述制热回气管路、所述除霜排气管路、所述除霜回气管路；

自压缩机排气口排出的气体进入制冷排气管路；排气管路散发的热量由蓄热装置吸收、储存；

进入所述制冷排气管路的气体再进入室外换热器冷凝后，送入室内换热器，自室内换热器回气口排出后，经过制冷回气管路，绕过蓄热装置后，返回压缩机的储液罐。

加载有该空调不停机的除霜系统的空调将区别于现有技术的空调，成为一种新型空调，如图2所示。本技术也对该新型的空调进行保护。该新型空调实际的运作方式为描述如下，为了描述更简洁，各控制阀均采用电子膨胀阀，通过编号进行区分。第一控制阀为电子膨胀阀12，第二控制阀为电子膨胀阀20，第三控制阀为电子膨胀阀9、第四控制阀为电子膨胀阀23、第六控制阀为电子膨胀阀14、第七控制阀为电子膨胀阀11。

方式一，除霜模式

启动除霜模式，电子膨胀阀9、6、20、24开启，电子膨胀阀11、14、22、23、12关闭，压缩机的高温高压气体进入排气主路，排气主路穿过蓄热装置，排气主路的气体经过电子膨胀阀20，经过电子膨胀阀2,0的气体进入室外换热器，用于除霜，经过室外换热器冷凝后的冷媒进入除霜回气支路，在除霜回气支路上的电子膨胀阀9、6开启，经过节流毛细管8的节流，流入储液罐7，然后汇入回气主路；回气主路穿过蓄热装置，其中冷媒流入电子膨胀阀24后，进入压缩机储液罐。

方式二，制热模式

启动制热模式，电子膨胀阀12、22、23、14、24开启，电子膨胀阀9、6、11关闭，压缩机的高温高压气体进入制热排气主路，制热排气主路穿过蓄热装置，制热排气主路的气体经过电子膨胀阀12、四通换向阀13后流入室内换热器，用于制热，经过室内换热器冷凝后的冷媒流入室内换热器和室外换热器之间的通路，该通路上的电子膨胀阀22开启，进入室外换热器，被蒸发的冷媒自室外换热器排气口排出，进入制热回气管路，制热回气管路经过四通换向阀后进入电子膨胀阀14，汇入回气主路，回气主路穿过蓄热装置，其中冷媒流入电子膨胀阀24后，进入压缩机储液罐。

方式三，制冷模式

启动湿冷默哀是，电子膨胀阀23、22、11开启，电子膨胀阀12、14、9、6、20、24关闭，压缩机的高温高压气体进入制冷排气主路，制冷排气主路穿过蓄热装置，制冷排气主路的气体经过四通换向阀和室外换热器的连接通路，该通路上电子膨胀阀23开启，流入室外换热器，被冷凝的气体经过室内换热器和室外换热器之间的通路，该通路上的电子膨胀阀22开启，经过节流阀15节流，流入室内换热器，用于制冷，经过蒸发后的冷媒通过四通换向阀13后流入制冷回气管路，制冷回气管路上的电子膨胀阀11开启，制冷回气管路上绕过蓄热装置后，进入压缩机储液罐。

在制热模式和除霜模式中，检测排气主路的冷媒温度，当无法达到对应模式的温度阈值时，温控器21开启电加热棒，为蓄热装置和排气主路中的冷媒加热。

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。