空调系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及空气处理设备技术领域，特别是一种空调系统及其控制方法。


背景技术：

2.目前，空调连续制热一直是研究的趋势，各大厂家也都不断优化空调系统来达到连续制热的效果。最多的就是利用蓄热模块当冷凝器先蓄热，化霜时再充当蒸发器放热。但是此方法需要新增多的设备和较多管路，成本较高；且蓄热模块提供能量有限，会影响化霜效果，即使实现连续制热，室内舒适性也大大降低。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中空调系统在化霜过程中舒适性降低的技术问题，而提供一种将室外换热器分段设置并独立控制化霜的空调系统及其控制方法。
4.一种空调系统，包括具有室外换热器、室内换热器、压缩机的冷媒循环，所述室外换热器包括至少两个换热段，至少一个所述换热段具有化霜状态和换热状态；
5.所述换热段在位于换热状态时，所述换热段的第一连通端与所述室内换热器连通；
6.所述换热段在位于化霜状态时，所述换热段的第一连通端与室内换热器连通，同时所述换热段的第一连通端与压缩机的排气口连通。
7.所述空调系统包括化霜管路，所述化霜管路的第一端与所述压缩机的排气口直接或间接连通，所述换热段与所述化霜管路的第二端直接或间接连通。
8.所述空调系统还包括化霜支路，所述换热段通过对应的所述化霜支路与所述化霜管路的第二端连通。
9.所述化霜支路与所述换热段一一对应。
10.所述化霜支路上设置有通断机构，当所述换热段处于所述换热状态时，相对应的所述化霜支路上的所述通断机构处于断开状态，当所述换热段处于所述化霜状态时，相对应的所述化霜支路上的所述通断机构处于连通状态。
11.所述空调系统还包括三通管，所述三通管的第一连通口与对应的所述换热段连通，所述三通管的第二连通口与所述室内换热器连通，所述三通管的第三连通口与所述压缩机的排气口连通。
12.所述三通管与具有化霜状态的所述换热段一一对应。
13.所述室外换热器包括多根换热管，每一所述换热段包括至少一根所述换热管。
14.一种上述的空调系统的控制方法，包括
15.s1、判断空调系统是否需要进行化霜；
16.s2、若是，则至少一个换热段切换至化霜状态。
17.在步骤s2中，还包括：
18.确定需要进行化霜的换热段；
19.使需要进行化霜的换热段轮流切换至化霜状态。
20.在确定需要进行化霜的换热段中还包括：
21.获取至少一个换热段的冷媒温度变化值，若冷媒温度变化值小于第一预设温差值，则确定对应的换热段需要进行化霜；
22.和/或，获取至少一个换热段的冷媒压力变化值，若冷媒压力变化值小于第一压力差值，则确定对应的换热段需要进行化霜。
23.在步骤s1中还包括：
24.获取至少一个换热段的冷媒温度变化值，若冷媒温度变化值小于第一预设温差值，则确定空调系统需要进行化霜；
25.和/或，获取至少一个换热段的冷媒压力变化值，则确定空调系统需要进行化霜。
26.在步骤s2之后，还包括：
27.判断空调系统是否停止化霜；
28.若是，则所有换热段切换至换热状态。
29.在判断空调系统是否停止化霜中还包括：
30.获取至少一个换热段的冷媒温度变化值，若冷媒温度变化值大于或等于第一预设温差值，则确定空调系统停止化霜；
31.和/或，获取至少一个换热段的冷媒压力变化值，若冷媒压力变化值大于或等于第一压力差值，则确定空调系统停止化霜；
32.和/或，获取换热段切换至化霜状态的化霜时间，当化霜时间等于第一时间值时，则对应的换热段切换至换热状态。
33.在步骤s1中还包括：
34.获取空调系统的制热量实际衰减率a，比较制热量实际衰减率a和第一预设制热量衰减率s；
35.若a≥s，则确定空调系统需要进行化霜。
36.在步骤s2中还包括：
37.获取空调系统的制热量实际衰减率a，比较制热量实际衰减率a和第二制热量衰减率t；
38.若a≤t，则确定空调系统停止化霜。
39.所述制热量实际衰减率a的计算公式为：
40.制热量衰减率＝(制热量
有效
‑
制热量
n
)/制热量
有效
；
41.其中：制热量
n
为空调系统的实时制热量；
42.制热量
有效
为空调系统进行化霜前所在运行阶段内的制热量。
43.所有所述换热段均具有换热状态和化霜状态，所述空调系统具有逆除霜模式，在所述逆除霜模式中，所有所述换热段均切换至所述换热状态；
44.在步骤s2中，还包括：
45.若所有所述换热段均需要进行化霜，则空调系统切换至逆除霜模式。
46.所述空调系统包括化霜管路，所述化霜管路的第一端与所述压缩机的排气口直接或间接连通，具有所述化霜状态的所述换热段与所述化霜管路的第二端直接或间接连通，所述空调系统还包括化霜支路，所述化霜支路与具有化霜状态的所述换热段一一对应，且
所述换热段通过对应的所述化霜支路与所述化霜管路的第二端连通，所述化霜支路上设置有通断机构，当所述换热段处于所述换热状态时，相对应的所述化霜支路上的所述通断机构处于断开状态，当所述换热段处于所述化霜状态时，相对应的所述化霜支路上的所述通断机构处于连通状态，在步骤s2中还包括：
47.切换至化霜状态的换热段所对应的化霜支路上的通断机构切换至连通状态，切换至换热状态的换热段所对应的化霜支路上的通断机构切换至断开状态。
48.所述空调系统包括室外风机，在步骤s1之后还包括：
49.所述室外风机的转速增加。
50.所述空调系统包括压缩机，在步骤s1之后还包括：
51.所述压缩机的能效输出增加。
52.本发明提供的空调系统及其控制方法，室外换热器划分为多个换热段实现分区化霜，用较小的热量集中一个换热段进行化霜，化霜时间不仅缩短了而且用来制热的能量损失小，热量利用率变高，化霜也更加及时。整个制热周期的制热量也得到了提高，用户舒适性得到较好优化。
附图说明
53.图1为本发明提供的空调系统及其控制方法的实施例的空调系统的结构示意图；
54.图2为本发明提供的空调系统及其控制方法的实施例的空调系统的控制流程图；
55.图3为本发明提供的空调系统及其控制方法的实施例的空调系统的另一控制流程图；
56.图4为本发明提供的空调系统及其控制方法的实施例的空调系统的另一控制流程图；
57.图中：
58.1、室外换热器；11、换热段；2、室内换热器；3、压缩机；4、化霜管路；5、化霜支路；6、通断机构；7、三通管。
具体实施方式
59.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
60.如图1至图4所示的空调系统，包括具有室外换热器1、室内换热器2、压缩机3的冷媒循环，其特征在于：所述室外换热器1包括至少两个换热段11，至少一个所述换热段11具有化霜状态和换热状态；所述换热段在位于换热状态时，所述换热段11的第一连通端与所述室内换热器2连通；所述换热段1111在位于化霜状态时，所述换热段的第一连通端与室内换热器2连通，同时所述换热段11的第一连通端与压缩机的排气口连通，当判断确定空调系统需要进行化霜时，空调系统保持制热模式，压缩机3的排气依次经过室内换热器2、室外换热器1和四通阀后回流至压缩机3内完成制热循环，与此同时对应的换热段11切换至化霜状态，将部分压缩机3的排气直接引入该换热段11内，并与室内换热器2流入该换热段11的冷媒混合后对该换热段11或者整个室外换热器1进行化霜，从而保证室内的正常制热，同时完
成室外换热器1的化霜，其中换热段11在空调系统处于制热模式或者制冷模式时均处于换热状态，只有在换热段11需要进行化霜时或者室外换热器1需要进行化霜时，该换热段11才切换至化霜状态，而且在化霜时，换热段11也能够根据需要在换热状态和化霜状态之间自由切换，图1中的箭头方向为存在换热段处于化霜状态时的冷媒流向，其中所有所述换热段可以为并联连接，或者所述换热段为串联连接，并联连接和串联连接均能够实现换热段独立化霜的效果。
61.其中可以根据换热段11的位置和结构确定换热段11仅能够对自身进行化霜还是能够对多个换热段11甚至室外换热器1进行化霜，如换热段11处于室外换热器1的最下方，其产生的热气上升后能够对整个室外换热器1进行加热，又如在室外换热器1的不同高度设置换热段11，利用换热段11的热量对换热段11的周围区域均进行加热化霜。
62.所述空调系统包括化霜管路4，所述化霜管路4的第一端与所述压缩机3的排气口直接或间接连通，具有所述化霜状态的所述换热段11与所述化霜管路4的第二端直接或间接连通，化霜管路4能够将压缩机3的排气引入到对应的换热段11内进行化霜。
63.所述空调系统还包括化霜支路5，具有所述化霜状态的所述换热段11通过对应的所述化霜支路5与所述化霜管路4的第二端连通，利用化霜支路5对化霜管路4进行分流，从而方便化霜管路4与多个换热段11进行连通，其中多个换热段11可以与一根化霜支路5进行连通，而该多个换热段11实现同步控制。
64.所述化霜支路5与具有所述化霜状态的所述换热段11一一对应，使得每个换热段11均能够进行独立控制。
65.所述化霜支路5上设置有通断机构6，当所述换热段11处于所述换热状态时，相对应的所述化霜支路5上的所述通断机构6处于断开状态，当所述换热段11处于所述化霜状态时，相对应的所述化霜支路5上的所述通断机构6处于连通状态，也即利用通断机构6控制对应的换热段11是否切换至化霜状态，优选的，所述通断机构6为开度可调的电磁阀。
66.所述空调系统还包括三通管7，所述三通管7的第一连通口与对应的所述换热段11连通，所述三通管7的第二连通口与所述室内换热器2连通，所述三通管7的第三连通口与所述压缩机3的排气口连通，通过三通管7结构，避免对室外换热器1或者换热段11的结构产生改动，只需要将三通管7设置在换热段11的连通口处即可。
67.所述三通管7与具有化霜状态的所述换热段11一一对应，从而使得每个换热段11均能够独立的与压缩机3的排气口直接或间接连通，实现换热段11的独立控制。
68.根据换热段的数量，设定对应数量的化霜支路5，每个化霜支路5通过分液头分流，与室内换热器返回的冷媒通过三通管7汇合流入对应的换热段中，在分液头接口尺寸往往小于换热器接口尺寸时，在分液头和三通管的对应连通口之间需要毛细管过度。
69.所述室外换热器1包括多根换热管，每一所述换热段11包括至少一根所述换热管，其中换热段11内换热管的数量能够根据实际需要进行确定，如因室外换热器1的下方结霜程度会更加严重，位于室外换热器1下方的换热段11中换热管的数量较多，位于室外换热器1上方的换热段11中换热管的数量较少，从而保证化霜过程基本上不会影响室内制热的效果。
70.所述空调系统具有循环化霜模式：
71.在所述循环化霜模式中，在需要进行化霜的所述换热段11中，所述换热段11轮流
切换至所述化霜状态，最终使所有换热段11均能够停止化霜，其中在轮流切换过程中，可以是一个换热段11切换到化霜状态，也可以是在部影响室内制热效果的前提下，两个或者多个换热段11同时切换到化霜状态。
72.至少两个所述换热段11同时切换至所述化霜状态，缩短化霜时间。
73.所述空调系统包括室外风机，当所述空调系统切换至所述循环化霜模式时，所述室外风机的转速增加，从而增加室外换热器1处的气体流动速率，增加化霜效率。
74.所述空调系统包括压缩机3，当所述空调系统切换至所述循环化霜模式时，所述压缩机3的能效输出增加，从而满足室内的制热效率同时满足化霜需求。
75.所有所述换热段11均具有换热状态和化霜状态，也即室外换热器1的所有部分均能够切换到化霜状态进行化霜。
76.所述空调系统具有逆除霜模式：当所有所述换热段11均需要进行除霜时，空调系统切换至逆除霜模式；
77.在所述逆除霜模式中，则所有所述换热段11均切换至所述换热状态，此时空调系统中的四通阀换向，压缩机3的排气均进入室外换热器1对室外换热器1进行化霜。
78.所述空调系统具有制热模式：
79.在所述制热模式中，所有所述换热段11均切换至换热状态，此时压缩机3的排气依次进入室内换热器2、室外换热器1和四通阀后回流至压缩机3内完成制热循环。
80.所述空调系统还包括室内机构和电加热部件，所述电加热部件设置于所述室内机构处，且在所述室内机构的出风温度低于限定温度时，所述电加热部件切换至开启状态，利用电加热部件对室内提供辅热，保证室内的舒适度。
81.如图2至图4所示的一种上述的空调系统的控制方法，包括：
82.s1、判断空调系统是否需要进行化霜，优选的，当一个换热段需要化霜时，则确定空调系统需要进行化霜；
83.s2、若是，则至少一个换热段11切换至化霜状态，其中切换到化霜状态的换热段11可以为需要化霜的换热段，也可以是能够对需要化霜的换热段11进行化霜的换热段(例如位于下方的换热段11能够将热量向上方的换热段11进行提供而对上方的换热段11进行化霜)，具体根据预设条件及实际需要进行确定。
84.在步骤s2中，还包括：
85.确定需要进行化霜的换热段11；
86.为了保证空调系统的制热可靠，而避免过多的换热段11同时切换至化霜状态，则使需要进行化霜的换热段11轮流切换至化霜状态，而至少存在能够保证空调系统制热可靠的不进行化霜的换热段11，也即空调系统切换至循环化霜模式。
87.特别的，在进行轮流切换时，能够根据预设的轮流顺序进行确定，也可以对结霜程度较重的换热段11进行优先化霜，具体根据实际需要进行确定。
88.在所述使需要进行化霜的换热段11轮流切换至化霜状态中，还包括：
89.当至少一个切换至化霜状态的换热段11停止化霜时，至少一个需要进行化霜的换热段11切换至化霜状态。
90.以室外换热器分三个换热段(a、b、c)为例：可能出现的化霜情况可以有：
91.①
单个换热段11逐一化霜一个循环可能出现的情况包括：(a
→
b
→
c
→
a)、(a
→
c
→
b
→
a)、(b
→
a
→
c
→
b)、(b
→
c
→
a
→
b)、(c
→
b
→
a
→
c)、(c
→
a
→
b
→
c)；
92.②
有多个换热段11一起化霜一个循环可能出现的情况包括：(a+b
→
c
→
a/a+b/b)、(a+c
→
b
→
a/a+c/c)、(c+b
→
a
→
c/c+b/b)、(a
→
c+b
→
a)、(a
→
c+b
→
a)、(b
→
c+a
→
b)、(c
→
a+b
→
c)等。
93.作为一个实施例，在确定需要进行化霜的换热段11中还包括：
94.获取至少一个换热段的冷媒温度变化值，若冷媒温度变化值小于第一预设温差值，则确定对应的换热段需要进行化霜，也即根据冷媒在换热段11中温度变化的程度判断该换热段11是否需要进行化霜(温度变化)；
95.和/或，获取至少一个换热段的冷媒压力变化值，若冷媒压力变化值小于第一压力差值，则确定对应的换热段需要进行化霜，也即根据冷媒在换热段11中压力变化的程度判断该换热段11是否需要进行化霜(压力变化)；
96.在确定需要进行化霜的换热段11中能够分别根据上述的温度变化或压力变化进行单独的判断，也可以对温度变化和压力变化均进行判断，选择其中优先达到的条件进行确定，或者确定以温度变化为第一优先级进行判断，或者确定以压力变化为第一优先级进行判断。
97.作为一个实施例，在步骤s1中还包括：
98.获取至少一个换热段的冷媒温度变化值，若冷媒温度变化值小于第一预设温差值，则确定空调系统需要进行化霜，也即根据冷媒在换热段11中温度变化的程度判断空调系统是否需要进行化霜(温度变化)；
99.和/或，获取至少一个换热段的冷媒压力变化值，则确定空调系统需要进行化霜，也即根据冷媒在换热段11中压力变化的程度判断该换热段11是否需要进行化霜(压力变化)；
100.在判断空调系统是否需要进行化霜中能够分别根据上述的温度变化或压力变化进行单独的判断，也可以对温度变化和压力变化均进行判断，选择其中优先达到的条件进行确定，或者确定以温度变化为第一优先级进行判断，或者确定以压力变化为第一优先级进行判断。
101.在步骤s2中还包括：
102.判断空调系统是否停止化霜；
103.若是，则表示此时的空调系统中所有换热段11均不需要化霜，则所有换热段切换至换热状态，空调系统继续保持制热模式或者按照用户设定的其他工作模式进行工作。
104.在判断空调系统是否停止化霜之后还包括：
105.若否，则重复步骤s1，实现实时检测空调系统是否需要进行化霜作为一个实施例，在判断空调系统是否停止化霜中还包括：
106.获取至少一个换热段的冷媒温度变化值，若冷媒温度变化值大于或等于第一预设温差值，则确定空调系统停止化霜，也即根据冷媒在换热段11中温度变化的程度判断空调系统是否停止化霜(温度变化)；
107.和/或，获取至少一个换热段的冷媒压力变化值，若冷媒压力变化值大于或等于第一压力差值，则确定空调系统停止化霜，也即根据冷媒在换热段11中压力变化的程度判断空调系统是否停止化霜(压力变化)；
108.和/或，获取换热段切换至化霜状态的化霜时间，当化霜时间等于第一时间值时，则对应的换热段切换至换热状态，也即根据预设的时间值判断空调系统是否停止化霜(时间变化)。
109.在判断空调系统是否停止化霜中能够分别根据上述的温度变化或压力变化或时间变化进行单独的判断，也可以对温度变化、压力变化和时间变化的三个条件进行任意组合再进行判断，并选择其中优先达到的条件进行确定，例如同时判断温度变化和时间变化或温度变化和压力变化或压力变化和时间变化；或者确定以温度变化为第一优先级进行判断，或者确定以压力变化为第一优先级进行判断；或者确定以时间变化为第一优先级进行判断。
110.在步骤s1中还包括：
111.设定第一制热量衰减率s；
112.获取空调系统的制热量实际衰减率a，比较a和s；
113.若a≥s，表明此时空调系统的制热量过低，室外换热器上必然存在结霜的问题，则确定空调系统需要进行化霜。
114.在步骤s2中还包括：
115.设定第二制热量衰减率t；
116.获取空调系统的制热量实际衰减率a，比较a和t；
117.若a≤t，表明此时空调系统的制热量已经达到了或者超过了能够满足室内制热的需求，室外换热器上即使存在结霜现象也不影响室内制热效率，则确定空调系统停止化霜。
118.所述制热量实际衰减率a的计算公式为：
119.制热量衰减率＝(制热量
有效
‑
制热量
n
)/制热量有效；
120.其中：制热量
n
为空调系统的实时制热量；
121.制热量
有效
为空调系统进行化霜前所在运行阶段内的制热量(满足室内舒适度的制热量或者可以达到用户设定条件的制热量)。
122.所有所述换热段11均具有换热状态和化霜状态，所述空调系统具有逆除霜模式，在所述逆除霜模式中，所有所述换热段11均切换至所述换热状态；
123.在步骤s2中，还包括：
124.若所有所述换热段11均需要进行化霜，表明此时的空调系统已经无法满足正常的制热运行，则空调系统切换至逆除霜模式，其中逆除霜模式中的冷媒流向与制冷模式中的冷媒流向基本相同，均是利用压缩机的排气对室外换热器进行加热实现除霜。
125.所述空调系统包括化霜管路4，所述化霜管路4的第一端与所述压缩机3的排气口直接或间接连通，具有所述化霜状态的所述换热段11与所述化霜管路4的第二端直接或间接连通，所述空调系统还包括化霜支路5，所述化霜支路5与具有化霜状态的所述换热段11一一对应，且所述换热段11通过对应的所述化霜支路5与所述化霜管路4的第二端连通，所述化霜支路5上设置有通断机构6，当所述换热段11处于所述换热状态时，相对应的所述化霜支路5上的所述通断机构6处于断开状态，当所述换热段11处于所述化霜状态时，相对应的所述化霜支路5上的所述通断机构6处于连通状态，在步骤s2中还包括：
126.切换至化霜状态的换热段11所对应的化霜支路5上的通断机构6切换至连通状态，切换至换热状态的换热段11所对应的化霜支路5上的通断机构6切换至断开状态。
127.所述空调系统包括室外风机，在步骤s1之后还包括：
128.所述室外风机的转速增加，增加经过室外换热器的气体量，增加化霜效率。
129.所述空调系统包括压缩机3，在步骤s1之后还包括：
130.所述压缩机3的能效输出增加，及满足室内制热的需求，同时满足换热段11的化霜需求。
131.所述空调系统还包括室内机构和电加热部件，所述电加热部件设置于所述室内机构处，在步骤s1之后还包括：
132.判断室内机构的出风温度是否低于限定温度；
133.若是，则开启电加热部件，利用电加热部件对室内进行辅助制热，提升用户体验。
134.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。