一种空调机组和空调机组的控制方法与流程

本发明涉及空气调节技术领域，尤其涉及一种空调机组和空调机组的控制方法。

背景技术：

现有技术中，空调机组在除霜时，通常是在空调机组制热工况运行过程中通过切换四通阀将空调机组切换到制冷模式。除霜时，室外换热器作为冷凝器，室内换热器作为蒸发器，内外风机均停止运转，压缩机调至设定的化霜频率，排出的高温高压冷媒经过四通阀进入到室外换热器中，对室外换热器进行除霜。由于在除霜时，内风机停止运转，空调机组的运行模式为制冷，室内换热器在除霜时作为蒸发器，温度较低，并且，化霜过程会持续几分钟，在这过程中会造成室内环境温度降低，影响用户舒适性。另外，空调机组也可以通过使用蓄热材料进行化霜，并且四通阀不换向，但是该方式使用的蓄热材料及相关结构设计成本较高，推广面较窄。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种空调机组和空调机组的控制方法，通过控制阀实现空调机组制热和化霜同时进行，并且四通阀不进行换向，改善用户体验。

根据本发明的一个方面，提供一种空调机组，包括压缩机、四通阀、节流装置、室内换热器和室外换热器，所述室外换热器包括至少两个室外换热装置；所述压缩机、所述四通阀、所述室内换热器、所述节流装置和所述至少两个室外换热装置连接为冷媒回路，在所述冷媒回路中设有第一控制阀单元，所述第一控制阀单元用于控制所述冷媒回路中的冷媒流向以及通断；所述压缩机和所述至少两个室外换热装置连接为除霜回路，在所述除霜回路中设有第二控制阀单元，所述第二控制阀单元用于控制所述除霜回路中的冷媒流向以及通断。

可选地，所述室外换热装置的数量为2个，2个所述室外换热装置分别为上层室外换热装置和下层室外换热装置。

可选地，所述压缩机的出口和入口分别与所述四通阀的第一端口和第二端口连接，所述室内换热器的第一端与所述四通阀的第三端口连接，所述室内换热器的第二端与所述节流装置的第一端连接，所述上层室外换热装置和所述下层室外换热装置分别位于并联设置的第一管路和第二管路中，所述第一管路的一端和所述第二管路的一端的连接点通过第三管路接入所述四通阀的第四端口，所述第一管路的另一端和所述第二管路的另一端的连接点与所述节流装置的第二端连接，形成所述冷媒回路。

可选地，所述第一控制阀单元包括：设置在所述第一管路上、并位于所述上层室外换热装置与所述四通阀之间的第一控制阀；设置在所述第二管路上、并位于所述下层室外换热装置与所述四通阀之间的第二控制阀；设置在所述第一管路上、并位于所述上层室外换热装置与所述节流装置之间的第五控制阀；设置在所述第二管路上、并位于所述下层室外换热装置与所述节流装置之间的第六控制阀。

可选地，第四管路的一端连接在位于所述第五控制阀与所述上层室外换热装置之间的第一管路上，第五管路的一端连接在位于所述第六控制阀与所述下层室外换热装置之间的第二管路上，所述第四管路的另一端和所述第五管路的另一端的连接点连接在所述压缩机的出口与所述四通阀连接的管路上，第六管路的一端连接在位于所述第一控制阀与所述上层室外换热装置之间的第一管路上，第七管路的一端连接在位于所述第二控制阀与所述下层室外换热装置之间的第二管路上，所述第六管路的另一端和所述第七管路的另一端的连接点通过第八管路连接在所述第三管路上，形成所述除霜回路。

可选地，所述第二控制阀单元包括：设置在所述第七管路上的第三控制阀；设置在所述第六管路上的第四控制阀；设置在所述第四管路上的第七控制阀；设置在所述第五管路上的第八控制阀。

可选地，所述第八管路包括缠绕在所述压缩机壳体表面的冷媒蒸发管路，其中，所述压缩机壳体表面的热量对所述冷媒蒸发管路内的冷媒进行加热、蒸发。

可选地，所述第八管路包括管径缩小的冷媒节流管路，其中，所述冷媒节流管路位于所述冷媒蒸发管路与所述第六管路的另一端和所述第七管路的另一端的连接点之间。

可选地，在所述下层室外换热装置上设置有温度传感器，用于检测所述下层室外换热装置的管温。

可选地，上层风机和下层风机；所述上层风机与所述下层风机分别与所述上层室外换热装置和下层室外换热装置配合使用。

根据本发明的另一方面，提供一种基于如上所述的空调机组的控制方法，包括：当空调机组运行在制冷或制热模式下时，通过第一控制阀单元控制冷媒回路中的冷媒流向以及通断，并且通过第二控制阀单元控制除霜回路中的冷媒流向以及通断，使所述空调机组进行制冷或制热，并且在制热模式下使所述空调机组制热和化霜同时进行。

根据本发明的再一方面，提供一种基于如上的空调机组的控制方法，包括：当空调机组运行在制热模式下时，判断是否满足化霜条件；如果满足化霜条件，则对下层室外换热装置或上层室外换热装置进行除霜处理；判断是否满足退出化霜条件；如果满足退出化霜条件，则对上层室外换热装置或下层室外换热装置进行除霜处理；其中，通过控制第二控制阀、第四控制阀、第六控制阀、第七控制阀为关闭状态，并且控制第一控制阀、第三控制阀、第五控制阀和第八控制阀为开启状态，对所述下层室外换热装置进行除霜处理；通过控制第二控制阀、第四控制阀、第七控制阀和第六控制阀为开启状态，控制第三控制阀、第一控制阀、第五控制阀和第八控制阀为关闭状态，对上层室外换热装置进行除霜处理。

可选地，判断是否满足化霜结束条件；如果满足化霜结束条件，则控制第一控制阀、第二控制阀、第五控制阀、第六控制阀为开启状态，并且控制第三控制阀、第四控制阀、第七控制阀和第八控制阀为关闭状态。

可选地，判断是否满足化霜结束条件包括：如果先对所述下层室外换热装置进行除霜处理，则判断所述空调机组进行化霜的总时长是否达到t1，如果是，则确定满足化霜结束条件；其中，t1为对所述下层室外换热装置进行化霜的时长的两倍。

可选地，上层风机与下层风机分别与所述上层室外换热装置和所述下层室外换热装置配合使用，所述方法还包括：当对所述下层室外换热装置进行除霜处理时，控制所述上层风机运行并且下层风机停止；当对所述上层室外换热装置进行除霜处理时，控制所述下层风机运行并且上层风机停止。

可选地，当空调机组运行在制冷模式下时，则控制第一控制阀、第二控制阀、第五控制阀、第六控制阀为开启状态，并且控制第三控制阀、第四控制阀、第七控制阀和第八控制阀为关闭状态。

本发明的空调机组和空调机组的控制方法，通过控制阀实现空调机组制热和化霜同时进行，并且在化霜过程中四通阀不进行换向；化霜后的液态冷媒利用压缩机运行过程中壳体的热量进行蒸发，同时通过管路的变径节流设计，保证蒸发得更完全，不需要蓄热材料；室外换热器采用上下两块单独的换热器，通过控制阀的切换实现上下层室外换热器交替进行化霜，可以维持室内环境温度不降低，使得压缩机缸体的余热得到有效利用，同时能增强压缩机的散热。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明的空调机组的一个实施例的结构示意图；

图2为根据本发明的空调机组的一个实施例中的下层室外换热装置进行除霜的冷媒流向示意图；

图3为根据本发明的空调机组的一个实施例中的上层室外换热装置进行除霜的冷媒流向示意图；

图4为根据本发明的空调机组的控制方法的一个实施例的流程示意图；

图5为根据本发明的空调机组的控制方法的另一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。下面结合各个图和实施例对本发明的技术方案进行多方面的描述。

本发明中“第一”、“第二”等为描述上加以区别，并没有其它特殊的含义。

如图1所示，空调机组包括压缩机11、四通阀16、节流装置13、室内换热器12和室外换热器，室外换热器包括至少两个室外换热装置。室外换热装置的数量可以为2，3个等，可以根据设计要求进行确定。室外换热装置的安装位置可以为并列放置、上下放置等。

压缩机11、四通阀16、室内换热器12、节流装置13和至少两个室外换热装置连接为冷媒回路，在冷媒回路中设有第一控制阀单元，第一控制阀单元用于控制冷媒回路中的冷媒流向以及通断。压缩机11和至少两个室外换热装置连接为除霜回路，在除霜回路中设有第二控制阀单元，第二控制阀单元控制除霜回路中的冷媒流向以及通断。

第一控制阀单元和第二控制阀单元可以包括多个控制阀，通过第一控制阀单元控制冷媒回路中的冷媒流向以及通断，通过第二控制阀单元控制除霜回路中的冷媒流向以及通断，可以控制空调机组进行制冷或制热，并且在制热模式下可以使空调机组制热和化霜同时进行，实现制热和化霜的同步进行，避免室内温度下降，并且整个化霜过程四通阀都不需要进行换向。

室外换热装置的数量为2个，2个室外换热装置分别为上层室外换热装置14和下层室外换热装置15。压缩机11的出口和入口分别与四通阀16的第一端口和第二端口连接，室内换热器12的第一端与四通阀16的第三端口连接，室内换热器12的第二端与节流装置13的第一端连接，上层室外换热装置14和下层室外换热装置15分别位于并联设置的第一管路31和第二管路32中，第一管路31的一端和第二管路32的一端的连接点通过第三管路33接入四通阀16的第四端口，第一管路31的一端和第二管路32的一端也可以直接接入四通阀16的第四端口，第一管路31的另一端和第二管路32的另一端的连接点与节流装置13的第二端连接，形成冷媒回路。

为了防止压缩机11回液，可以在压缩机11吸气前增加气液分离器17。压缩机11能够不断的抽取和排出冷媒(也称制冷剂)。室内换热装置12是使用时设置于室内的热交换装置，室外换热装置是在使用时设置于室外的热交换装置。节流装置13可以为节流阀，对冷媒进行节流降压的作用，节流阀4可采用热力膨胀阀、电子膨胀阀或节流孔板等。

在冷媒回路中设置的第一控制阀单元包括：设置在第一管路31上、并位于上层室外换热装置14与四通阀16之间的第一控制阀21。设置在第二管路32上、并位于下层室外换热装置15与四通阀16之间的第二控制阀22。设置在第一管路31上、并位于上层室外换热装置14与节流装置13之间的第五控制阀25。设置在第二管路32上、并位于下层室外换热装置15与节流装置13之间的第六控制阀26。控制阀可以有多种类型，例如为电磁阀等。

第四管路34的一端连接在位于第五控制阀25与上层室外换热装置14之间的第一管路31上，第五管路35的一端连接在位于第六控制阀26与下层室外换热装置15之间的第二管路32上，第四管路34的另一端和第五管路35的另一端的连接点连接在压缩机11的出口与四通阀16连接的管路上，第六管路36的一端连接在位于第一控制阀21与上层室外换热装置14之间的第一管路31上，第七管路37的一端连接在位于第二控制阀22与下层室外换热装置15之间的第二管路32上，第六管路36的另一端和第七管路37的另一端的连接点通过第八管路38连接在第三管路33上，第六管路36的另一端和第七管路37的另一端也可以直接连接到四通阀16的第四端口，形成除霜回路。

在除霜回路中设置的第二控制阀单元包括：设置在第七管路35上的第三控制阀23，设置在第六管路36上的第四控制阀24，设置在第四管路34上的第七控制阀27，设置在第五管路35上的第八控制阀28。

室外换热装置划分为上下两块单独的换热器，通过控制阀单元可以实现分层化霜。例如，先化下层室外换热器的霜，上层室外换热器保持蒸发状态，化完下层室外换热器的霜后，通过控制阀单元的切换对上层室外换热器进行化霜。

上层室外换热装置14和下层室外换热装置15可以为两块相同的换热器，上下两层室外换热器的结霜面积及厚度相近，但是由于重力的作用，下层室外换热器的霜层较上层室外换热器稍厚一些，因此，管温只需布置于下层室外换热器，上层室外换热器不需要进行管温布置。在下层室外换热装置15上设置有温度传感器，温度传感器可以设置在下层室外换热装置15的底部，用于检测下层室外换热装置的管温，通过温度传感器采集的温度可以判断是否需要化霜。

空调机组开机，设定的运行模式为制冷模式或制热模式，通过切换四通阀16的工作位置能使空调机组在制冷模式或制热模式下切换，控制第一控制阀21、第二控制阀22、第五控制阀25、第六控制阀26为开启状态，并且控制第三控制阀23、第四控制阀24、第七控制阀27和第八控制阀28为关闭状态，空调机组进行制冷或制热。

以制热模式为例，压缩机11输出的高温冷媒经过四通阀16进入室内换热器12进行换热，冷媒通过节流装置13并分别通过第一管路31和第二管路32进入上层室外换热装置14和下层室外换热装置15进行换热，换热后的冷媒通过第三管路33流回四通阀16，进入压缩机11的入口，完成循环。

在制热的运行过程中，持续检测空调机组是否达到设定的化霜条件，化霜条件可以有多种，可以根据具体的设计要求进行设置。如果不满足化霜条件，则空调机组所有的控制阀维持原状态不变。如果达到化霜条件，则进行化霜处理，可以对上层室外换热装置14和下层室外换热装置15分别进行化霜处理。

如图2所示，控制第二控制阀22、第四控制阀24、第六控制阀26、第七控制阀27为关闭状态，并且控制第一控制阀21、第三控制阀23、第五控制阀25和第八控制阀28为开启状态，对下层室外换热装置15进行除霜处理。

压缩机11输出的高温冷媒分为两部分，一部分经过四通阀16进入室内换热器12进行换热，冷媒通过节流装置13并通过第一管路31进入上层室外换热装置14进行换热后，通过第三管路33流回四通阀16，进入压缩机11的入口，完成循环。

由于第四管路34和第五管路35的连接点连接在压缩机11的出口与四通阀16连接的管路上，压缩机11输出的另一部分高温冷媒通过第五管路35以及第二管路32进入下层室外换热装置15进行换热除霜处理，换热后的冷媒依次经过第七管路37、第八管路38以及第三管路33流回四通阀16，进入压缩机11的入口，完成循环。

退出化霜条件可以有多种，可以根据具体的设计要求进行设置。如图3所示，如果满足退出化霜条件，则对上层室外换热装置14进行除霜处理。控制第二控制阀22、第四控制阀24、第七控制阀27和第六控制阀26为开启状态，并且控制第三控制阀23、第一控制阀21、第五控制阀25和第八控制阀28为关闭状态，对上层室外换热装置进行除霜处理。

压缩机11输出一部分高温冷媒经过四通阀16进入室内换热器12进行换热，冷媒通过节流装置13并通过第二管路32进入下层室外换热装置15进行换热后，通过第三管路33流回四通阀16，进入压缩机11的入口，完成循环。

由于第四管路34和第五管路35的连接点连接在压缩机11的出口与四通阀16连接的管路上，压缩机11输出的另一部分高温冷媒通过第四管路34以及第一管路31进入上层室外换热装置14进行换热除霜处理，换热后的冷媒依次经过第六管路36、第八管路38以及第三管路33流回四通阀16，进入压缩机11的入口，完成循环。

空调机组在化霜过程中如果满足化霜结束条件，则当化霜结束后，控制第一控制阀21、第二控制阀22、第五控制阀25、第六控制阀26为开启状态，并且控制第三控制阀23、第四控制阀24、第七控制阀27和第八控制阀28为关闭状态，空调机组进行制热。

第八管路38包括缠绕在压缩机11壳体表面的冷媒蒸发管路39，使用压缩机壳体表面的热量对冷媒蒸发管路39内的冷媒进行加热、蒸发。第八管路38还包括管径缩小的冷媒节流管路，冷媒节流管路位于冷媒蒸发管路39与第六管路36和第七管路的连接点之间。化霜后的液态冷媒，利用压缩机运行过程中壳体的热量进行蒸发，同时通过管路的变径节流设计，保证蒸发得更完全，可以不需要蓄热材料。

根据大部分空调机组的试验测试数据，在实际运行中，压缩机壳体具有15℃的过热。在化霜过程中，由于参与化霜的冷媒被冷却，故这一部分冷媒不能直接进入压缩机吸气口，必须使用热源对该部分冷媒进行蒸发，压缩机可以作为这一部分冷媒蒸发的热源，通过在压缩机壳体表面设置冷媒蒸发管路39，利用压缩机壳体的热量进行蒸发(热传递方式)。

由于冷凝后的压力偏高，即饱和温度偏高，为了能使冷媒更充分的蒸发，通过减小管网的管径，即管径缩小的冷媒节流管路，达到节流降压的目的。使用压缩机自身壳体的无效热量对参与化霜后的冷媒进行蒸发，为了更充分的使液态冷媒蒸发，进入压缩机表面换热器前，冷媒管路有一个管径突然缩小的设计，例如，冷媒蒸发管路39的直径由变为使得一部分冷媒闪发，同时降低蒸发温度，以便更好的吸收压缩机的热量。

上层风机与下层风机分别与上层室外换热装置14和下层室外换热装置15配合使用。当对下层室外换热装置15进行除霜处理时，控制下层风机停止运行，上层风机维持运行的状态。当对上层室外换热装置14进行除霜处理时，控制下层风机运行并且上层风机停止。

上层风机与下层风机都是起到增强换热的作用，在制热状态下(未化霜)，由于室外换热器需要蒸发，为了保证蒸发效果，风机需要开启增强换热，导致了冷凝器的温度降低，在环境温度较低的情况下会慢慢的开始结霜。在制冷状态下室外换热器需要将冷媒进行冷凝，风机的开启有利于冷媒的冷凝。当空调机组化霜时关闭风机主要为了保证室外换热器的温度，利于化霜，上层风机与下层风机在安装上只要保证分别对应上层室外换热装置14和下层室外换热装置15即可。

在一个实施例中，提供一种基于如上的空调机组的控制方法，当空调机组运行在制冷或制热模式下时，通过第一控制阀单元控制冷媒回路中的冷媒流向以及通断，并且通过第二控制阀单元控制除霜回路中的冷媒流向以及通断，使空调机组进行制冷或制热，并且在制热模式下使空调机组制热和化霜同时进行。

图4为根据本发明的空调机组的控制方法的一个实施例的流程示意图，如图4所示：

步骤401，当空调机组运行在制热模式下时，判断是否满足化霜条件。

步骤402，如果满足化霜条件，则对下层室外换热装置或上层室外换热装置进行除霜处理。

步骤403，判断是否满足退出化霜条件，如果满足退出化霜条件，则对上层室外换热装置或下层室外换热装置进行除霜处理。

其中，通过控制第二控制阀、第四控制阀、第六控制阀、第七控制阀为关闭状态，并且控制第一控制阀、第三控制阀、第五控制阀和第八控制阀为开启状态，对下层室外换热装置进行除霜处理。通过控制第二控制阀、第四控制阀、第七控制阀和第六控制阀为开启状态，控制第三控制阀、第一控制阀、第五控制阀和第八控制阀为关闭状态，对上层室外换热装置进行除霜处理。

图5为根据本发明的空调机组的控制方法的另一个实施例的流程示意图，如图5所示：

步骤501，通过遥控器等控制空调机组开机。

步骤502，判断空调机组的工作模式，如果是制冷模式，则进入步骤503，如果是制热模式，则进入步骤504。

步骤503，控制第一控制阀、第二控制阀、第五控制阀、第六控制阀为开启状态，并且控制第三控制阀、第四控制阀、第七控制阀和第八控制阀为关闭状态，空调机组进行制冷。

步骤504，控制第一控制阀、第二控制阀、第五控制阀、第六控制阀为开启状态，并且控制第三控制阀、第四控制阀、第七控制阀和第八控制阀为关闭状态，空调机组进行制热。

步骤505，在制热模式下，判断是否满足化霜条件，如果是，则进入步骤507，如果否，进入步骤506。例如，化霜条件可以包括：机组冷凝器的温度是否达到设定的化霜温度(例如-7℃)、结霜时间是否达到设定的最低结霜时间(例如40min)等，以上条件可以是并的关系。

步骤506，不进行化霜处理。

步骤507，控制第二控制阀、第四控制阀、第六控制阀、第七控制阀为关闭状态，并且控制第一控制阀、第三控制阀、第五控制阀和第八控制阀为开启状态，并关闭下层风机，对下层室外换热装置进行除霜处理。

步骤508，判断是否满足退出化霜条件，如果是，则进入步骤510，如果否，则进入步骤509，退出化霜条件可以为下层室外换热装置的管温达到预设的温度(例如15度)等。

步骤509，空调机组维持原有状态。

步骤510，控制第二控制阀、第四控制阀、第七控制阀和第六控制阀为开启状态，控制第三控制阀、第一控制阀、第五控制阀和第八控制阀为关闭状态，并关闭上层风机，对上层室外换热装置进行除霜处理。

当对下层室外换热装置进行除霜处理时，控制上层风机运行并且下层风机停止；当对上层室外换热装置进行除霜处理时，控制下层风机运行并且上层风机停止。

步骤511，判断是否满足化霜结束条件，如果是，则进入步骤513，如果否，则进入步骤512。

步骤512，继续对上层室外换热器进行化霜处理。

步骤513，结束化霜处理，控制第一控制阀、第二控制阀、第五控制阀、第六控制阀为开启状态，并且控制第三控制阀、第四控制阀、第七控制阀和第八控制阀为关闭状态，空调机组进行制热。

判断是否满足化霜结束条件有多种。例如，如果先对下层室外换热装置进行除霜处理，则判断空调机组进行化霜的总时长是否达到t1，如果是，则确定满足化霜结束条件。t1为对下层室外换热装置进行除霜时长的两倍，例如t1可以为3－10分钟，最优值在4Min左右。由于冷凝水受到重力的作用，下层室外换热装置的霜层要比上层室外换热器恶劣一些，所以以下层室外换热装置化霜的时间来进行上层室外换热装置的化霜是足够化干净的。

上述实施例中的空调机组和空调机组的控制方法，通过控制阀实现空调机组制热和化霜同时进行，并且在化霜过程中四通阀不进行换向；化霜后的液态冷媒利用压缩机运行过程中壳体的热量进行蒸发，同时通过管路的变径节流设计，保证蒸发得更完全，不需要蓄热材料；室外换热器采用上下两块单独的换热装置，通过控制阀的切换实现上下层室外换热装置进行交替化霜，可以在解决四通阀不换向而进行化霜的同时，维持室内环境温度不降低，并且通过控制阀的控制可使得压缩机缸体的余热得到有效利用，同时能增强压缩机的散热，提高房间的舒适性，改善用户体验。

可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。