空调器及其控制方法与流程

本发明涉及空气调节领域，具体涉及一种空调器及其控制方法。

背景技术：

空调主要是借助于制冷剂在由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器形成的闭环中的循环过程中的相变，对室内空间的空气进行温度和湿度的调节，以满足用户的需求。不过目前通常采用同一个出风温度的冷风对室内空间进行无差异的温湿度调节即同时负责除湿和降温功能，但是这样的调节方式往往由于除湿过度导致室内空间存在空气干燥的问题。

作为一种改进，可以在空调器的基础上增加湿度调节功能的部件。如为空调器配置除湿系统或者在室内空间配置辅助的除湿系统来调节室内空间的湿度等。温湿度分离的调节技术虽然可以在一定改善，但是除湿系统的配置必然会伴随着成本的增加。

相应地，本领域需要一种新的空调器的控制方法来解决上述问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有的空调器在实现制冷除湿功能的过程中存在的冷量浪费、成本增加等问题，本发明第一方面提供了一种空调器的控制方法，所述空调器包括压缩机、室外换热器和室内换热器组，所述室内换热器组包括第一换热器和第二换热器，所述第一换热器处于室内空间，所述第二换热器处于与所述室内空间连通的地下空间，该控制方法包括如下步骤：在所述空调器运行在制冷模式的情形下，检测第一换热器的制冷剂出口的气态制冷剂的温度；比较气态制冷剂的温度和露点温度；根据比较结果使所述第一换热器和/或所述第二换热器处于由所述压缩机、所述室外换热器和所述室内换热器组组形成的制冷闭环中；其中，所述第一换热器的蒸发温度小于所述露点温度，所述第二换热器的蒸发温度大于所述第一换热器。

由于除湿功能只需要将空调器的出风温度调节至稍低于露点温度即可实现，因此通过将第一换热器的蒸发温度设置成露点温度以下，即可使第一换热器集中对室内空间进行除湿处理，即尽可能地承担全部的潜冷负荷(除湿)。在此基础上，能够根据气态制冷剂与露点温度之间的关系，使空调器通过不同的路径实现制冷循环，以优化空调器对室内空间的改善效果。在第一换热器与第二换热器连通的情形下，第二换热器集中对室内空间进行除余热处理，即承担剩余的显冷负荷。通过将第二换热器的蒸发温度设置成大于第一换热器，可以在一定程度上避免在除余热的过程中出现凝露、结霜的现象。

如仅在第一换热器参与制冷的情形下，由于第一换热器直接处于室内空间，因此空调器的出风口送出的冷空气能够更充分地与室内空间的热空气进行换热，此情形下第一换热器承担了所有的潜冷负荷和显冷负荷(除余热)。具体而言，由于冷空气的密度比热空气大，因此自上而下“行走”的冷空气能够与室内空间的热空气更充分地接触，因此制冷除湿效率高。又如仅在第二换热器参与制冷的情形下，由于第二换热器处于地下空间，因此在制冷需求较缓和的情形下(如初夏的夜间)，具有明显的降低噪音的效果。再如在(第二、第二)换热器共同参与制冷除湿的情形下，在通过第一换热器保证制冷和/或除湿效果的同时，由于第二换热器对总体冷负荷的分摊，可以有效地降低第一换热器产生的噪音。

在上述方法的优选技术方案中，“根据比较结果使所述第一换热器和/或所述第二换热器处于由所述压缩机、所述室外换热器和所述室内换热器组组形成的制冷闭环中”的步骤具体包括：若气态制冷剂的温度高于露点温度，则使所述第一换热器和所述第二换热器连通，以便使所述压缩机、所述室外换热器、所述第一换热器、所述第二换热器和所述压缩机依次串联形成制冷闭环；其中，所述第二换热器的蒸发温度大于所述露点温度。

由于除余热功能只需要将出风温度调节至低于室内空间的余热温度(高于露点温度)即可实现，因此通过将第二换热器的蒸发温度设置成露点温度以上，即可使第二换热器集中对室内空间进行除余热处理，即尽可能地承担全部的显冷负荷(除湿)。在此基础上，在气态制冷剂的温度高于当前环境的露点温度情形下，即可完全不会因为制冷模式的开启而导致出现凝露、结霜的现象，因此可以选择将第一换热器、第二换热器、压缩机和室外换热器依次串联形成的闭环作为对室内空间的制冷的必选路径之一。在通过该路径对室内空间进行制冷的过程中，在地上的第一换热器中，制冷剂发生相变，此过程中，液态制冷剂在第二换热器后转化为气态，此时，出风温度相对较高的冷空气主要用于承担潜冷负荷，同时还可以承担一小部分的显冷负荷。而地下的第二换热器则只承担显冷负荷，此过程中，气态制冷剂在经过第二换热器前后不发生相变，仅伴随着制冷剂与室内空间的空气之间的换热。

可以看出，与现有的温湿度分离的调节技术相比，本发明通过在不同的方位配置两个不同的室内换热器并对两个室内换热器的蒸发温度分别控制在露点温度以上和以下，即可使不同的室内换热器有计划地分摊不同部分的冷负荷，不仅避免了由于冷凝水在地下空间聚集难以排出的现象，而且针对不同能级的冷负荷配置不同的耗电量水平，避免了冷量的浪费，实现了节能降耗。

这样一来，一方面，由于冷负荷的分摊，第一换热器配置的风机的转速降低、风量减少，转速降低可以降低空调器在室内空间产生的噪音水平，风量减少可以使室内空间的直吹风感明显下降，因此明显改善了用户体验。另一方面，也是更为重要的，若在地下发生凝露、结霜的现象，会存在明显的不易排出的缺陷，这将会大大影响空调器的使用性能。由于(第一、第二)换热器的连通时机以及第二换热器的蒸发温度的设置，很好地避免了第二换热器在参与制冷出现凝露、结霜的问题，因此，在分摊冷负荷的基础上保证了空调器的使用性能。可以理解的是，第一换热器入口处的制冷剂可以是纯液态制冷剂，也可以是通过节流阀调节压力之后的气液混合的制冷剂。

也就是说，在本发明中，考虑到除湿和除余热两种功能的冷负荷梯度之间的差异，通过将大部分的冷量通过地上的第一换热器提供并主要用于除湿，而小部分的冷量通过地下的第二换热器提供并只用于除余热，针对冷负荷梯度之间的差异实现了冷负荷的梯级精细化分配，在保证制冷除湿的基础上，避免了冷量的浪费。具体而言，如背景技术中采用同一个温度的冷风对室内空间进行无差异地制冷除湿的情形下，为了保证空调器的使用性能，只能以冷量需求最大的部分为准，即只能以除湿的冷量需求为准输出冷量，这就导致除余热的冷量被过多地输出了，因此造成了冷量的浪费，而冷量的浪费必然会伴随能耗和噪音的增加了。而且，也正是这部分浪费了的冷量才造成了对室内空间的空气的过分除湿，即这部分冷量的存在是造成室内空间的空气干燥导致用户不舒适的根本原因。

在上述方法的优选技术方案中，所述第二换热器的制冷剂入口仅能够与所述第一换热器的制冷剂出口连通，“根据比较结果使所述第一换热器和/或所述第二换热器处于由所述压缩机、所述室外换热器和所述室内换热器组组形成的制冷闭环中”的步骤还包括：封堵第一换热器直接通向所述压缩机的路径以便封堵由所述压缩机所述室外换热器、所述第一换热器和所述压缩机依次串联形成的制冷闭环。

在上述方法的优选技术方案中，所述第一换热器的制冷剂出口和所述第二换热器的制冷剂入口之间设置有第一温度检测部件和第二温度检测部件且第二温度检测部件位于第一温度检测部件的下游，“根据比较结果使所述第一换热器和/或所述第二换热器处于由所述压缩机、所述室外换热器和所述室内换热器组组形成的制冷闭环中”的步骤具体包括：判断所述第一温度检测部件检测的温度是否大于露点温度；若是，则进一步判断所述第二温度检测部件检测的温度是否大于露点温度；若是，则使所述第一换热器和所述第二换热器连通，以便使所述压缩机、所述室外换热器、所述第一换热器、所述第二换热器和所述压缩机依次串联形成制冷闭环。

在第一温度检测部件检测出的第一换热器的制冷剂出口的气态制冷剂的温度高于露点温度时可以初步给出可以使得(第一、第二)换热器连通的控制指令，而通过第二温度检测部件进一步第二换热器的制冷剂入口的气态制冷剂的温度则主要是用于校验前述的控制指令是否仍然成立，即气态制冷剂的温度是否确实高于露点温度，因为假如(第一、第二)换热器之间的管路较长，这两步的比较结果可能是相悖的，而第二温度检测部件检测出的温度才是真正能够避免出现凝露、结霜等问题的参考温度，因此两重的检测保证了控制逻辑的可靠性，提高了空调器的使用性能。

在上述方法的优选技术方案中，所述第一换热器的制冷剂出口能够与所述压缩机的回气口连通，“根据比较结果使所述第一换热器和/或所述第二换热器处于由所述压缩机、所述室外换热器和所述室内换热器组组形成的制冷闭环中”的步骤还包括：封堵由所述第一换热器直接通向所述压缩机的路径以便封堵由所述压缩机、所述室外换热器、所述第一换热器和所述压缩机依次串联形成的制冷闭环。

通过将由第一换热器、压缩机和室外换热器形成的闭环排除在当前制冷循环之外，可以进一步降低空调器在室内空间产生的噪音。

在上述方法的优选技术方案中，所述第一换热器的制冷剂出口能够与所述压缩机的回气口连通，“根据比较结果使所述第一换热器和/或所述第二换热器处于由所述压缩机、所述室外换热器和所述室内换热器组组形成的制冷闭环中”的步骤还包括：使所述第一换热器的制冷剂出口的气态制冷剂分别通向以下两个制冷闭环：由所述压缩机、所述室外换热器、所述第一换热器和所述压缩机依次串联形成的制冷闭环；以及由所述压缩机、所述室外换热器、所述第一换热器、所述第二换热器和所述压缩机依次串联形成的制冷闭环。

通过这样的设置，在尽量避免第二换热器参与制冷时出现凝露、结霜的问题的基础上，第一换热器均以多路径的方式参与制冷，因此使空调器具有更高的制冷能力，能够满足更大的制冷需求，如特定情形下的集中制冷需求。

需要说明的是，制冷剂从第一换热器的制冷剂出口出来之后分流到上述两个制冷闭环中的量可以是固定的比例也可以是可调整的比例。如，制冷剂出口包括两个分支，在两个分支的上游设置有一个阀门，由于两个分支之间的截面尺寸的比例固定，此时第一换热器的制冷剂出口的制冷剂始终按照固定的比例向两个支路分发制冷剂。又如，制冷剂出口包括两个分支，两个分支分别设置有一个阀门，此时通过调整两个阀门的开度并结合两个分支之间的截面尺寸，第一换热器的制冷剂出口的制冷剂可以按照可调整的比例向两个支路分发制冷剂。当然，分流比例为固定还是可调整可以根据实际需求确定，并且上述分流的比例只是两种示例性的描述，任意可实现将制冷剂以固定比例以及可调整比例分流发放的合理结构均可以应用至本发明的空调器中。

在上述方法的优选技术方案中，所述第二换热器的制冷剂入口能够与所述第一换热器的制冷剂出口和所述压缩机的回气口分别连通，“根据比较结果使所述第一换热器和/或所述第二换热器处于由所述压缩机、所述室外换热器和所述室内换热器组组形成的制冷闭环中”的步骤还包括：封堵第一换热器直接通向所述压缩机的路径以便封堵由所述压缩机、所述室外换热器、所述第一换热器和所述压缩机依次串联形成的制冷闭环。

通过这样的设置，彻底地避免了第二换热器在参与制冷时出现凝露、结霜的问题，进一步保证了空调器的使用性能，提升了用户体验。在这种情形下，可以根据实际情形选择将第一换热器直接通向压缩机的路径封堵或者打开。如在打开的情形下，第一换热器在原有基础上承担了一部分显冷负荷。

在上述方法的优选技术方案中，所述第二换热器的制冷剂入口能够与所述第一换热器的制冷剂出口和所述压缩机的回气口分别连通，“根据比较结果使所述第一换热器和/或所述第二换热器处于由所述压缩机、所述室外换热器和所述室内换热器组组形成的制冷闭环中”的步骤还包括：使所述室外换热器的制冷剂出口的气态制冷剂分别通向以下两个制冷闭环：由所述压缩机、所述室外换热器、所述第二换热器和所述压缩机依次串联形成的制冷闭环；以及由所述压缩机、所述室外换热器、所述第一换热器、所述第二换热器和所述压缩机依次串联形成的制冷闭环。

通过这样的设置，在尽量减少第二换热器参与制冷时出现凝露、结霜的问题的基础上，第二换热器均以多路径的方式参与制冷，因此使空调器具有更高的制冷能力，能够满足更大的制冷需求，如特定情形下的集中制冷需求。

需要说明的是，与“制冷剂从第一换热器的制冷剂出口出来之后分流到上述两个制冷闭环中的量可以是固定的比例也可以是可调整的比例”的原理和结构类似，制冷剂从室外换热器的制冷剂出口出来之后分流到上述两个制冷闭环中的量也可以是固定的比例或者是可调整的比例类似。如当制冷剂从室外换热器的制冷剂出口出来之后直接分流到第一换热器和第二换热器的量为固定比例且该固定比例为1:0的情形下，可以等同于第二换热器的制冷剂入口只连接至第一换热器的情形。

同理，在这种情形下，可以根据实际情形选择将第一换热器直接通向压缩机的路径封堵或者打开。以同时将将第一换热器直接通向压缩机的路径打开为例，此时第一换热器和第二换热器均以两种路径参与制冷。具体地，1)第一换热器同时处于以下两个制冷闭环：由压缩机、室外换热器、第一换热器和压缩机依次串联形成的制冷闭环；以及由压缩机、室外换热器、第一换热器、第二换热器和压缩机依次串联形成的制冷闭环；2)第二换热器同时处于以下两个制冷闭环：由压缩机、室外换热器、第二换热器和压缩机依次串联形成的制冷闭环；以及由压缩机、室外换热器、第一换热器、第二换热器和压缩机依次串联形成的制冷闭环。

可以理解的是，在上述多路径同时参与制冷循环的情形下，室外换热器分流制第一换热器和第二换热器的制冷剂的量可以灵活调节，第一换热器分流至第二换热器和压缩机的制冷剂的量也可以灵活调节。举例而言，前一种分流中，第一换热器获得较高的比例(如7:3)，后一种分流中，第二换热器获得较高的比例(如8:2)。

本发明第二方面提供了一种空调器，所述空调器包括控制器，所述控制器用于执行上述任一方案所述的空调器的控制方法。

可以理解的是，上述空调器具有前述的空调器的控制方法的所有技术效果，在此不再赘述。

附图说明

下面参照附图并结合第一换热器和第二换热器均为一个来描述本发明的空调器及其控制方法。附图中：

图1为本发明一种空调器的结构示意图；

图2为本发明一种空调器的控制方法的流程示意图。

附图标记列表：

1、压缩机；2、室外换热器；3、风机盘管；4、地盘管；5、第一温度传感器；6、第二温度传感器。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，虽然附图中的第一换热器和第二换热器均为一个，但是这种位置关系非一成不变，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。如第二换热器可以包括并联设置的多个换热器，多个换热器的具体结构和形式可以相同或者不同，多个换热器设置于室内空间的不同方位等。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

参照图1，图1是本发明一种空调器的结构示意图。如图1所示，空调器主要包括压缩机1、室外换热器2(冷凝器)和室内换热器组，室内换热器组包括处于地上的室内空间的作为第一换热器的风机盘管3和处于与室内空间连通的地下空间的作为第二换热器的地盘管4，风机盘管3的蒸发温度小于露点温度，地盘管4的蒸发温度大于露点温度。一方面，压缩机1-室外换热器2-风机盘管3-地盘管4-压缩机1依次相连形成第一制冷闭环，另一方面，压缩机1-室外换热器2-风机盘管3-压缩机1依次相连形成第二制冷闭环。其中，风机盘管3的制冷剂出口和地盘管4的制冷剂入口分别配置有第一温度传感器5和第二温度传感器6，主要用于检测相应位置的制冷剂的温度。风机盘管3的制冷剂出口和地盘管4的制冷剂入口之间的管路上设置有第一阀门(未示出)，主要用于封堵或者打开第一制冷闭环，风机盘管3的制冷剂出口和压缩机1的回气口之间的管路上也设置有第二阀门(未示出)，主要用于封堵或者打开第二制冷闭环。也就是说，在本实施例中，地盘管4的制冷剂入口只与风机盘管3的制冷剂出口连通而不连接至室外换热器2的制冷剂出口，如可以直接不连接或者二者连接但是之间设置有将管路长期封堵的常闭阀门等。这样一来，压缩机和冷凝器构成了空调器的室外部分，风机盘管和第一温度传感器构成了空调器的室内地上部分，地盘管和第二温度传感器构成了空调器的室内地下部分。并且，发明的空调器还包括控制器，控制器主要用于根据(第一、第二)温度传感器检测到的温度值使仅风机盘管3参与对室内空间的制冷，或者风机盘管3和地盘管4共同参与对室内空间的制冷。具体地，控制器根据(第一、第二)温度传感器检测到的温度执行如下的控制器方法。

可以理解的是，上述基于对流换热的风机盘管和基于辐射换热的地盘管只是第一换热器和第二换热器的一种示例，并不会对本发明的技术方案造成不必要的限定。也就是说，第一换热器和第二换热器还可以是除了上述的风机盘管和地盘管之外的其他类型的换热器。

参照图2，图2是本发明一种空调器的控制方法的结构示意图。如图2所示，本发明的控制方法主要包括如下步骤：

s1、在空调器运行在制冷模式的情形下，判断第一温度传感器检测的温度是否高于露点温度；若是，则转入s2，若否，则转入s4；

s2、判断第二温度传感器检测的温度是否高于露点温度；若是，则转入s3；若否，则转入s1；

s3、使第一阀门打开、第二阀门关闭，压缩机1-室外换热器2-风机盘管3-地盘管4-压缩机1依次相连形成的第一制冷闭环连通处于工作状态，压缩机1-室外换热器2-风机盘管3-压缩机1依次相连形成的第二制冷闭环封堵处于非工作状态；

s4、使第一阀门关闭、第二阀门打开，压缩机1-室外换热器2-风机盘管3-地盘管4-压缩机1依次相连形成的第一制冷闭环封堵处于非工作状态，压缩机1-室外换热器2-风机盘管3-压缩机1依次相连形成的第二制冷闭环连通处于工作状态。

通过(第一、第二)温度传感器不断地检测风机盘管的制冷剂出口和地盘管的制冷剂入口的气态制冷剂的温度，控制器通过将气态制冷剂的温度和露点温度进行比较进而调整当前参与对室内空间的制冷的室内换热器和制冷闭环。

需要说明的是，上述控制器根据(第一、第二)温度传感器检测的温度调整(第一、第二)阀门的打开/关闭操作的处理可以实时进行也可以定期进行，如每隔半小时判断一次等。

可以理解的是，第一温度传感器主要是在检测出风机盘管的制冷剂出口的气态制冷剂的温度高于露点温度后，控制器发出第一阀门打开以便使第一制冷闭环连通的控制指令，而第二温度传感器则主要是用于进一步校验欲通向地盘管的气态制冷剂的温度是否确实高于露点温度，如果校验不合格，则通过及时关闭第一阀门的方式来避免在地盘管处出现凝露、结霜的现象。本领域技术人员也可以根据实际情形，将(第一、第二)温度传感器择一保留即可。即直接控制器直接根据检测的温度判断当前处于工作状态的是第一制冷闭环还是第二制冷闭环。

可以看出，在本发明的优选实施方式中，通过将蒸发温度低于露点温度的第一换热器和蒸发温度高于露点温度的第二换热器分别配置在室内空间以及与室内空间连通的地下空间，在室外换热器将制冷剂首先送入第一换热器，在第一换热器出口的气态制冷剂的温度高于露点温度的情形下，再将气态制冷剂通入第二换热器，从而使压缩机-室外换热器-第一换热器-第二换热器-压缩机依次相连构成了当前的制冷闭环。通过将冷负荷中的潜冷负荷和显冷负荷计划性地分摊，在保证空调器的冷制冷除湿效果的前提下，降低了能耗且避免了地下空间出现凝露、结霜的问题。同时，由于地下空间产生的噪音传至室内空间的概率较小，因此降低了空调器在室内空间产生的噪音，优化了空调器的用户体验。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。