空调器及其制热控制方法与流程

本发明涉及空调技术领域，特别涉及一种空调器及其制热控制方法。

背景技术：

随着经济的发展和生活水平的不断提高，用户对空调器的制热量和制热舒适性的要求也越来越高。但是低温环境下，由于环境温度的下降，空调蒸发压力也随之降低，蒸发温度同步降低，从而使压缩机吸气比容增大，制冷剂流量减少，压缩机有效容积得不到充分利用，导致制热量大幅衰减，制热能效比也随之下降。

并且，当室外环境温度和湿度达到一定程度时，室外换热器表面会结霜，进一步降低制热量，目前空调除霜时会进入制冷运行，室内换热器会从房间吸取制热量，迅速降低房间温度，影响用户制热体验。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的空调器及其制热控制方法。

本发明的一个目的是提供一种化霜操作时，继续制热运行的空调器及其制热控制方法。

本发明的一个进一步的目的是使得空调器及其制热控制方法在低温工况下提高制热量。

本发明首先提供了一种空调器的制热控制方法，空调器包括冷媒主回路以及旁通化霜回路，其中冷媒主回路包括由冷媒管路依次串接的压缩机、换向阀、室内换热器、节流装置、室外换热器；旁通化霜回路两端分别连接于压缩机与换向阀之间以及节流装置与室外换热器之间，旁通化霜回路上设置有旁通阀；并且制热控制方法包括：控制换向阀工作于使压缩机出口连通于室内换热器的状态，并获取室外换热器的盘管温度；判断室外换热器是否需要开启化霜操作；若是，打开旁通阀使得压缩机排出的部分冷媒通过旁通化霜回路直接排向室外换热器，并根据室外换热器的盘管温度调节通过旁通化霜回路的冷媒占压缩机排出的冷媒的比例。

可选地，调节通过旁通化霜回路的冷媒的比例的步骤还包括：根据室外换热器的盘管温度的下降逐级提升通过旁通化霜回路的冷媒的比例。

可选地，室外换热器的盘管温度预先划分为多个阈值范围，且多个阈值范围分别对应设置有相应的通过旁通化霜回路的冷媒的比例。

可选地，换向阀与压缩机吸气口之间的冷媒管路上还设置有冷媒加热管，并且在打开旁通阀后还包括：控制冷媒加热管以最大功率加热通过其的冷媒。

可选地，在室外换热器无需开启化霜操作的情况下还包括：根据室外换热器的盘管温度调节冷媒加热管的加热功率。

可选地，根据室外换热器的盘管温度调节冷媒加热管的加热功率的公式为：p＝-120×t，在上述公式中，p为冷媒加热管的加热功率，当室外换热器的盘管温度大于0℃时，取t＝0℃，当室外换热器的盘管温度小于-25℃时，取t＝-25℃，当室外换热器的盘管温度大于或等于-25℃且小于或等于0℃时，取t为室外换热器的盘管温度。

可选地，节流装置设置为节流阀。

可选地，调节通过旁通化霜回路的冷媒的比例的步骤还包括：通过调节旁通阀以及节流阀的开度改变通过旁通化霜回路的冷媒的比例。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种空调器，包括：冷媒主回路，包括由冷媒管路依次串接的压缩机、换向阀、室内换热器、节流装置、室外换热器；旁通化霜回路，两端分别连接于压缩机与换向阀之间以及节流装置与室外换热器之间，并且旁通化霜回路上设置有旁通阀；控制器，包括存储器与处理器，存储器内保存有控制程序，控制程序被处理器执行时用于实现上述任一种的制热控制方法。

可选地，空调器还包括：冷媒加热管，设置于换向阀与压缩机吸气口之间的冷媒管路上；单向阀，设置于所述旁通化霜回路的出口与冷媒主回路的节点以及所述节流装置之间的冷媒主回路上；电磁阀，与所述单向阀并联设置；且节流装置设置为节流阀。

本发明提供了一种空调器及其制热控制方法，创造性地提出了在串接有压缩机、换向阀、室内换热器、节流装置、室外换热器的冷媒主回路之外，还增加有一条两端分别连接于压缩机与换向阀之间以及节流装置与室外换热器之间的旁通化霜回路，并且增加控制器，使得空调器在制热模式且开启化霜操作时，打开旁通阀使得压缩机排出的部分冷媒通过旁通化霜回路直接排向室外换热器，并根据室外换热器的盘管温度调节通过旁通化霜回路的冷媒占压缩机排出的冷媒的比例。该种空调器及其制热控制方法使得可在继续制热运行时进行除霜，而不用切换到制冷模式，因此不用从房间吸取热量，而控制冷媒主回路与旁通化霜回路的冷媒流量，既能保证室外化霜干净，又能保证室内制热效果。

进一步地，本发明的空调器及其制热控制方法，还包括设置于换向阀与压缩机吸气口之间的冷媒管路上的冷媒加热管，通过加热冷媒提高蒸发温度，进而减小压缩机的吸气比容，从而提高冷媒的流量，提高低温环境下的制热量。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的空调器的冷媒管路连接示意图；

图2是根据本发明一个实施例的空调器的示意框图；

图3是根据本发明一个实施例的空调器在制冷模式下的冷媒流动示意图；

图4是根据本发明一个实施例的空调器在制热模式下的冷媒流动示意图；

图5是根据本发明一个实施例的空调器在制热化霜模式下的冷媒流动示意图；

图6是根据本发明一个实施例的空调器的制热控制方法的示意图；

图7是根据本发明一个实施例的空调器的制热控制方法的执行流程图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的空调器10的冷媒管路连接示意图，本发明的一个实施例提供了一种空调器10，其制冷系统包括串接有室外换热器110、换向阀120、冷媒加热管130、压缩机140、室内换热器150以及节流阀160的冷媒主回路，两端分别连接于压缩机140与换向阀120之间以及节流阀160与室外换热器110之间的旁通化霜回路。旁通化霜回路上安装有旁通阀210，以控制旁通化霜回路的开断以及调节冷媒流量，冷媒主回路上还安装有电磁阀170以及单向阀180，室外换热器110的室外盘管上安装有一温度传感器400，用于检测室外换热器110的盘管温度tc。

图2是根据本发明一个实施例的空调器10的示意框图，本发明的一个实施例的空调器10还包括控制器300，并且控制器300包括处理器310与存储器320，其中存储器320内保存有控制程序321，控制程序321被处理器310执行时用于实现空调器10的制热控制方法。控制器300可以通过控制换向阀120使空调器10工作于制冷模式或者制热模式，例如换向阀120可以工作于使压缩机140出口连通于室内换热器150的状态，并根据获取到的温度传感器400检测到的室外换热器110的盘管温度tc来控制节流阀160和旁通阀210的开度，另外，控制器300还可以根据空调器10的制冷或制热模式控制电磁阀170的开闭。控制器300可以根据室外换热器110的盘管温度tc来判断室外换热器110的结霜程度。另外，在一些其他实施例中，也可以通过其他手段来判断室外换热器110的结霜程度，由于这些手段本身为本领域技术人员所习知的，在此不做赘述。

图3是根据本发明一个实施例的空调器10在制冷模式下的冷媒流动示意图。在空调器10制冷运行时，旁通化霜回路上的旁通阀210关闭，冷媒不会通过压缩机140的出口经过旁通化霜回路流入室外换热器110，并且冷媒主回路上的冷媒加热管130不工作。冷媒主回路上的节流阀160、电磁阀170开启，冷媒按照图中箭头所示的方向流动，在压缩机140中冷媒被压缩成高温高压的冷媒蒸气，冷媒蒸气经过换向阀120进入室外换热器110，冷媒蒸气在室外换热器110中冷凝放热成为高温高压的液体，再经过节流阀160，之后降压成低温低压的气液混合物经过电磁阀170进入室内换热器150，冷媒在室内换热器150中吸热蒸发后经过换向阀120和不工作的冷媒加热管130再次进入压缩机140，以完成制冷循环。由于空调器10的制冷循环本身是本领域技术人员所习知的，在此不做赘述。

图4是根据本发明一个实施例的空调器10在制热模式下的冷媒流动示意图。空调器10在制热模式下的冷媒流动方向与制冷模式时相反，并且电磁阀170关闭，冷媒经压缩机140压缩为高温高压的冷媒蒸气，而后从压缩机140排气口排出，经过换向阀120进入室内换热器150，高温高压的冷媒蒸气在室内换热器150中和室内空气换热后冷凝为高压的冷媒过冷液体，冷媒过冷液体经过减压，并通过节流阀160、单向阀180进入室外换热器110，冷媒从室外换热器110吸热蒸发成低温低压的冷媒蒸气，经换向阀120吸入压缩机140吸气口，以完成制热循环。

在本发明的一些实施例中，空调器10还包括冷媒加热管130，控制器300判断空调器10是否需要开启化霜操作，若室外换热器110的盘管不需要开启化霜操作，则空调器10进入制热模式。

空调器10在制热模式时，空调器10制热运行，并不开启化霜操作，旁通化霜回路上的旁通阀210关闭，冷媒不会通过压缩机140的出口经过旁通化霜回路流入室外换热器110，冷媒主回路上的节流阀160开启，冷媒按照图中箭头所示的方向流动。

进一步地，在制热模式下，冷媒加热管130可以设置为根据温度传感器400获取的室外换热器110的盘管温度tc来控制其加热功率。通过加热冷媒可提高蒸发温度，进而减小压缩机140的吸气比容，从而提高冷媒的流量，提高低温环境下的制热量。

在本发明的一些实施例中，控制器300根据温度传感器400检测到的温度信息控制冷媒加热管130的加热功率。其中，根据室外换热器110的盘管温度tc调节冷媒加热管130的加热功率的公式为：p＝-120×t，在上述公式中，p为冷媒加热管130的加热功率，当室外换热器110的盘管温度tc大于0℃时，取t＝0℃，当室外换热器110的盘管温度tc小于-25℃时，取t＝-25℃，当室外换热器110的盘管温度tc大于或等于-25℃且小于或等于0℃时，取t为室外换热器110的盘管温度tc。通过调节冷媒加热管130的加热功率，可使得当室外换热器110的盘管温度tc较高时，冷媒加热管130不工作以节省电能，并可根据室外温度实时调整冷媒加热管130的加热功率，不仅可以提高制热量，同时可以保证制热效果的均匀，帮用户达到更好的用户体验。

控制器300判断室外换热器110的盘管需要除霜时，则空调器10进入制热化霜模式。图5是根据本发明一个实施例的空调器10在制热化霜模式下的冷媒流动示意图。空调器10制热运行，并开启化霜操作，旁通化霜回路上的旁通阀210开启，电磁阀170关闭，冷媒不仅通过压缩机140的出口经过冷媒主回路流入室内换热器150，还通过旁通化霜回路流入室外换热器110，冷媒加热管130设置为按照最大加热功率工作，以缩短除霜时间。被加热的冷媒经压缩机140压缩后排出的高温高压气体，一部分经过旁通阀210直接排到室外换热器110进行除霜，另一部分仍然经过换向阀120换向后进行室内冷凝放热，再经过节流阀160、以及单向阀180流入室外换热器110。当满足除霜结束条件时，旁通阀210关闭，空调器10退出化霜模式，继续制热运行。单向阀180设置于旁通化霜回路的出口与冷媒主回路的节点以及节流阀160之间的冷媒主回路上，从而避免旁通化霜回路上的冷媒流回室内换热器150。

在本发明的一些实施例中，在空调器10进入制热化霜模式时，控制器300根据温度传感器400检测到的温度信息控制节流阀160和旁通阀210的开度，以解决制热化霜循环时的旁通化霜回路和冷媒主回路的流量分配问题。

旁通化霜回路以及冷媒主回路的流量分配按照下表进行：

上表所示的流量为旁通化霜回路和冷媒主回路的流量占压缩机140排出的总流量的比例。室外换热器110的盘管温度tc的大小反映的是室外机结霜程度，旁通化霜回路流量大小则直接影响室外换热器110化霜是否干净，所以室外换热器110的盘管温度tc越高时，表示室外换热器110的盘管的结霜程度越轻，旁通化霜回路分配流量占比也相对较少；室外换热器110的盘管温度tc越低时，表示室外换热器110的盘管的结霜程度越重，旁通流路分配流量占比也相对较多。这种流量分配方法，既能保证不同室外温度下的化霜效果，又能保证不同室外温度下的室内制热效果。上表所示出的数值均为例举，在具体实施本实施例的方案是可以根据空调器10的工作情况灵活配置，例如，随着室外换热器110的盘管温度tc的降低，提高旁通化霜回路的冷媒流量比例，以保证化霜效果。

本实施例还提供了一种空调器10的制热控制方法，该制热控制方法可由上述实施例的空调器10中的控制器300执行，以及图6是根据本发明一个实施例的空调器10的制热控制方法的示意图。根据本发明一个实施例的空调器10的制热控制方法一般性地可包括：

步骤s602：控制换向阀120工作于使压缩机140出口连通于室内换热器150的状态，并获取室外换热器110的盘管温度tc；

步骤s604：判断室外换热器110是否需要开启化霜操作；

步骤s606：若是，打开旁通阀210使得压缩机140排出的部分冷媒通过旁通化霜回路直接排向室外换热器110，并根据室外换热器110的盘管温度tc调节通过旁通化霜回路的冷媒占压缩机140排出的冷媒的比例。

步骤s602中，控制换向阀120工作于使压缩机140出口连通于室内换热器150的状态，并相应控制电磁阀170关闭。

步骤s606中可以为根据室外换热器110的盘管温度tc的下降逐级提升通过旁通化霜回路的冷媒的比例。例如室外换热器110的盘管温度tc预先划分为多个阈值范围，且多个阈值范围分别对应设置有相应的通过旁通化霜回路的冷媒的比例。通过查旁通化霜回路以及冷媒主回路的流量分配表，可得到不同温度下的旁通化霜回路以及冷媒主回路的流量分配。

若判断室外换热器110不需要开启化霜操作时，则空调器10正常制热，冷媒加热管130根据室外换热器110的盘管温度tc的大小确定加热功率。

另外制热化霜模式下在打开旁通阀210后还包括：控制冷媒加热管130以最大加热功率加热通过其的冷媒。

除霜时，冷媒加热管130的加热功率最大，可保证化霜过程尽快完成，并保证制热量充足，室内温度不会有太大的变化。

该种空调器10的制热控制方法使得空调器10在制热模式且开启化霜操作时，打开旁通阀210使得压缩机140排出的部分冷媒通过旁通化霜回路直接排向室外换热器110，并根据室外换热器110的盘管温度tc调节通过旁通化霜回路的冷媒占压缩机140排出的冷媒的比例。该种空调器10及其制热控制方法使得可在继续制热运行时进行除霜，而不切换冷媒流向，因此不用从房间吸取热量，而控制冷媒主回路与旁通化霜回路的冷媒流量，既能保证室外化霜干净，又能保证室内制热效果。

图7是根据本发明一个实施例的空调器10的制热控制方法的执行流程图。如图7所示，本发明实施例的空调器10的制热控制方法的执行流程可包括：

步骤s702：获取室外换热器110的盘管温度tc。通过设置于空调器10的室外换热器110的盘管上的温度传感器400来检测室外换热器110的盘管温度tc，以供进一步得到结霜程度信息；

步骤s704：判断室外换热器110的盘管是否需要化霜。例如可以根据温度传感器400获取的相关信息判断是否需要对室外换热器110的盘管进行化霜操作。若判断的结果为是，则执行步骤s706；否则，执行步骤s712。

步骤s706：控制旁通阀210打开。通过控制旁通阀210打开，以使部分冷媒进过旁通化霜回路流回室外换热器110进行除霜操作。

步骤s708：控制冷媒加热管130的加热功率为最大。在该步骤中，通过将冷媒加热管130的加热功率控制为最大，可保证化霜尽快完成，并进一步保证室内温度不会因为流入室内换热器150的冷媒流量减小而降低，提高用户体验。

步骤s710：根据温度传感器400获取的温度分配节流阀160和旁通阀210的开度。在该步骤中，控制器300通过控制节流阀160和旁通阀210的开度来控制旁通化霜回路和冷媒主回路的流量。旁通化霜回路和冷媒主回路的冷媒流量的分配问题直接制约着室内制热效果和室外化霜是否干净。旁通化霜回路的流量大小直接制约着室外化霜是否干净，冷媒主回路的流量大小则影响室内制热效果。室外换热器110的盘管温度tc较高时，旁通化霜回路分配流量占比也相对较少；室外换热器110的盘管温度tc较低时，旁通化霜回路分配流量占比也相对较多。

对于本领域的技术人员而言，步骤s706、s708、s710的执行顺序并不固定，例如，也可按照先执行步骤s708，再执行步骤s706和步骤s710的顺序或其他执行顺序进行执行操作。

执行完步骤s706、步骤s708、步骤s710后，重新返回步骤s702，以重新获取室外换热器110的盘管温度tc。

对于步骤s704，若判断的结果为否，则执行步骤s712。

步骤s712：控制旁通阀210关闭。由于控制器300判断此时并不需要进行除霜操作，因此关闭旁通阀210，以使冷媒能全部流入冷媒主回路，保证室内的制热效果。

步骤s714：根据温度传感器400检测到的温度值控制冷媒加热管130的加热功率。在该步骤中，环境温度越低，空调器10的蒸发温度也越低，从而使压缩机140吸气比容越低，冷媒流量也越低，因此环境温度越低时，加热冷媒的功率越大，才能保证空调器10的蒸发温度，从而提高制热量，同时延缓室外机结霜。

对于本领域的技术人员而言，步骤s712、s714的执行顺序并不固定，例如，也可先执行步骤s714、再执行步骤s712。

执行完步骤s712、步骤s714后，重新返回步骤s702，以重新获取室外换热器110的盘管温度tc。

本发明的一个实施例提供了一种空调器10及其制热控制方法，提出了在串接有室外换热器110、换向阀120、冷媒加热管130、压缩机140、室内换热器150以及节流阀160的冷媒主回路之外，还增加有一条两端分别连接于压缩机140与换向阀120之间以及节流阀160与室外换热器110之间的旁通化霜回路，并且增加控制器300，用于控制冷媒主回路与旁通化霜回路的冷媒流量。该种空调器10及其制热控制方法使得可在继续制热运行时进行除霜，而不用切换到制冷模式，因此不用从房间吸取热量，而控制冷媒主回路与旁通化霜回路的冷媒流量，既能保证室外化霜干净，又能保证室内制热效果。

本发明的一个实施例提供的空调器10及其制热控制方法，还包括设置于室外换热器110与压缩机140之间的冷媒主回路上的冷媒加热管130，通过加热冷媒提高蒸发温度，进而减小压缩机140的吸气比容，从而提高冷媒的流量，提高低温环境下的制热量。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。