空调装置及其控制方法与流程

本发明涉及常用电器，特别是涉及一种空调装置及其控制方法。

背景技术：

在低温高湿度的情况下，如果空调装置以制热模式长时间运行，空气中的水蒸气将在室外换热器的表面凝结并冻结或者直接凝华成霜晶。随着时间的推移，霜晶会越来越厚，从而阻碍室外换热器的空气对流换热，导致室外换热器的表面温度更低，换热效果恶化，制热量迅速衰减。此时就需要对室外换热器进行化霜。

常规的空调化霜是逆流强制除霜和蓄热除霜两种方式。蓄热除霜主要是利用蓄热材料收集压缩机壳体的废热，在除霜时，利用冷媒与其废热换热后的高温冷媒进入室外换热器化霜。但因蓄热材料收集的热量有限，除霜所需热量不足，另外利用旁通高温排气协助除霜的方式会导致系统复杂，因此这种方式未能得到普遍应用。强制逆流除霜是通过四通阀换向，冷媒逆流，高温冷媒直接进入室外换热器进行强制化霜。而此强制逆流化霜过程包含压缩机两次开停、四通阀两次换向、系统压力平衡的等待时间和退出除霜后防冷风保护时间等等，导致整个化霜过程持续时间较长。并且，上述化霜过程中，空调的室内风机处于停止状态，导致室内侧冷媒温度较低，化霜增加的冷负荷和墙体冷负荷使得室内温度急剧下降，室内温度波动较大，进而引起人感舒适性差的问题。

技术实现要素：

本发明第一方面的一个目的旨在克服现有技术中的至少一个缺陷，提供一种能够避免化霜过程中室内温度产生较大波动的空调装置的控制方法。

本发明第一方面的另一个目的缩短空调装置的化霜过程所持续的时间、降低运行噪音、提高系统运行稳定性。

本发明第一方面的一个进一步的目的是提高除霜效率和除霜效果。

本发明第二方面的目的是提供一种空调装置。

根据本发明的第一方面，本发明提供一种空调装置的控制方法，所述空调装置包括压缩机、四通阀、室内换热器、套管换热器、膨胀阀和室外换热器，在所述空调装置制热运行时所述套管换热器的其中一层管道分别连接所述室内换热器的冷媒出口和所述室外换热器的冷媒入口，所述套管换热器的另一层管道分别连接所述室外换热器的冷媒出口和所述压缩机的冷媒入口，其中，所述控制方法包括：

当所述空调装置制热运行至所述室外换热器需要除霜时，判断所述空调装置所处的室外环境温度是否处于预设温度区间的范围内，若是，则启动顺流除霜模式；

在所述顺流除霜模式下，保持所述四通阀的状态不变，促使所述膨胀阀全开，并判断所述室内换热器的盘管温度是否大于等于第一预设温度，若是，则启动所述空调装置的室内风机；若否，则停止所述室内风机的运行，并对所述室内换热器的盘管进行加热直至其盘管温度达到或超过所述第一预设温度后，再启动所述室内风机。

可选地，启动所述室内风机的操作包括：

根据所述空调装置的出风温度所处的温度区间控制所述室内风机的转速，以使得所述出风温度越高，所述室内风机的转速越大。

可选地，所述出风温度所处的温度区间包括(0，t1)、[t1，t2)、[t2，t3)和[t3，∞)四个温度区间，其中，t3>t2>t1；且

当所述空调装置的出风温度所处的温度区间分别为(0，t1)、[t1，t2)、[t2，t3)和[t3，∞)时，所述室内风机分别以d1、d2、d3和d4的转速运行，其中d4>d3>d2>d1。

可选地，在根据所述空调装置的出风温度所处的温度区间控制所述室内风机的转速之前，所述控制方法还包括：周期性地获取所述空调装置的出风温度；其中

获取所述空调装置的出风温度的时间周期为4～6s中的任一时间长度值。

可选地，所述预设温度区间包括(0，∞)和(-∞，t4)两个温度子区间，其中，t4小于零；

所述顺流除霜模块式还包括：

当所述室外环境温度处于(0，∞)的温度子区间范围内时，启动所述空调装置的室外风机；当所述室外环境温度处于(-∞，t4)的温度子区间范围内时，停止所述室外风机的运行。

可选地，其中，在启动所述室内风机之后，所述控制方法还包括：

当所述室外换热器的盘管温度达到第二预设温度并维持第二预设时长、或者所述室外换热器的盘管温度达到第三预设温度并维持第三预设时长后退出所述顺流除霜模式；其中

所述第二预设温度小于所述第三预设温度，所述第二预设时长大于所述第三预设时长。

可选地，当所述室外环境温度处于所述预设温度区间的范围之外时，启动逆流除霜模式；且

在所述逆流除霜模式下，切换所述四通阀的状态，以促使所述空调装置内的冷媒流向与所述空调装置制热运行或处于顺流除霜模式时的冷媒流向相反。

可选地，当所述室外换热器的盘管温度达到第四预设温度并维持第四预设时长、或者所述室外换热器的盘管温度达到第五预设温度并维持第五预设时长后退出逆流除霜模式；其中

所述第四预设温度小于所述第五预设温度，所述第四预设时长大于所述第五预设时长。

可选地，所述控制方法还包括：

除霜预判步骤：周期性地获取所述空调装置所处的室外环境温度和所述室外换热器的盘管温度；

根据所述室外环境温度计算凝露点温度；

当所述室外换热器的盘管温度小于等于所述凝露点温度的时间持续第一预设时长时则判定所述室外换热器需要除霜。

可选地，按照以下公式计算所述凝露点温度：tes＝c*tao-a，其中，tes为凝露点温度，tao为室外环境温度，c和a为常数。

可选地，在所述顺流除霜模式下，所述压缩机以允许的最高频率运行；且

所述第一预设温度为35～37℃之间的任一温度值。

根据本发明的第二方面，本发明还提供一种空调装置，包括压缩机、四通阀、室内换热器、套管换热器、膨胀阀和室外换热器，在所述空调装置制热运行时所述套管换热器的其中一层管道分别连接所述室内换热器的冷媒出口和所述室外换热器的冷媒入口，所述套管换热器的另一层管道分别连接所述室外换热器的冷媒出口和所述压缩机的冷媒入口，其中

所述空调装置配置成在上述任一所述的控制方法的控制下运行。

本发明的控制方法中，在满足一定条件的情况下对空调装置采用顺流除霜模式，并根据室内换热器的盘管温度对室内风机的运转进行特别控制，使得室内换热器的盘管温度较高时立即启动室内风机，室内换热器的盘管温度较低时，先对盘管进行加热后再启动室内风机。由此，可保证无论什么情况下都可吹出温度适宜和舒适感较强的暖风，避免了现有逆流强制除霜过程中室内风机停止导致室内温度波动较大而引起舒适性较差的技术问题。

进一步地，本发明在满足一定条件的情况下采用顺流除霜模式进行除霜，压缩机不需要停止，四通阀的状态不需要切换，节省了四通阀换向、系统冷媒平衡等待时间，缩短了空调装置的化霜过程所持续的时间。同时，顺流除霜模式没有四通阀换向、压缩机停机和压缩机低频运行引起的噪音问题，并且还避免了四通阀切换方向引起的系统压力较大的问题，提高了系统运行的稳定性。

进一步地，室内风机的转速还可以根据出风温度所处的温度区间不同有所调整，从而进一步提高了用户的舒适性体验。

进一步地，当室外环境温度在0度以上时，还可开启室外风机，以加速室外换热器所处空间的空气流动，从而利用室外空气所蕴含的热量辅助室外换热器进行除霜，提高了除霜效率和除霜效果。

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装置的示意性结构原理图

图2是根据本发明一个实施例的空调装置处于制热运行状态的示意性结构原理图；

图3是根据本发明一个实施例的空调装置的控制方法的示意性流程图；

图4是根据本发明一个进一步实施例的控制方法的示意性流程图；

图5是根据本发明一个实施例的空调装置处于逆流除霜模式下的示意性结构原理图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种空调装置及其控制方法。图1是根据本发明一个实施例的空调装置的示意性结构原理图。空调装置1包括用于压缩冷媒的压缩机10、用于切换空调装置1的制冷系统中冷媒流向的四通阀20、用于与室内空气进行热交换的室内换热器30、具有内外两层管道的套管换热器40、用于对冷媒进行节流的膨胀阀50和用于与室外空气进行热交换的室外换热器60。进一步地，空调装置1还可包括用于促使室内空气在空调装置的室内机内部和外部循环流动的室内风机31和用于促使室外空气在空调装置的室外机内部和外部循环流动的室外风机61。压缩机10的冷媒入口处还可设有一储液器11，以便使得返回的冷媒先流入储液器11中，进而再进入压缩机10中。

图2是根据本发明一个实施例的空调装置处于制热运行状态的示意性结构原理图，图中的直线箭头表示冷媒流向。在空调装置1制热运行时，套管换热器40的其中一层管道(例如可以为内管41)分别连接室内换热器30的冷媒出口和室外换热器60的冷媒入口，套管换热器40的另一层管道(例如可以为外管42)分别连接室外换热器60的冷媒出口和压缩机10的冷媒入口。

当空调装置1制热运行一段时间后，室外换热器60的表面会结霜。采用冷媒逆流的逆流除霜方式固然是可行的，但正如背景技术部分所说的，逆流除霜方式有很多缺陷，因此本申请的发明人尝试进行顺流除霜模式。本发明的发明人对室外换热器60的顺流除霜过程进行多次试验、观察和分析，最终发现，顺流除霜模式存在最佳的室外温度区间，也就是说，只有当空调装置1所处的室外环境温度处于一定的温度区间范围内时采用顺流除霜模式取得的效果才是最好的(至少优于逆流除霜模式所取得的除霜效果)。该室外温度区间的设定主要依据室外环境的湿度，即室外温度区间为室外环境湿度较小或适宜的情况下室外环境温度通常所处的温度区间。

基于以上发现设计本发明的控制方法，图3是根据本发明一个实施例的空调装置的控制方法的示意性流程图。本发明的控制方法包括：当空调装置1制热运行至室外换热器60需要除霜时，判断空调装置1所处的室外环境温度是否处于预设温度区间(即上述室外温度区间)的范围内，若是，则启动顺流除霜模式。在顺流除霜模式下，保持四通阀20的状态不变，促使膨胀阀50全开，并判断室内换热器30的盘管温度是否大于等于第一预设温度，若是，则启动空调装置1的室内风机31；若否，则停止室内风机31的运行，并对室内换热器30的盘管进行加热直至其盘管温度达到或超过所述第一预设温度后，再启动室内风机31。第一预设温度的设定以用户具有最佳的舒适感为标准。具体地，第一预设温度可以为35～37℃之间的任一温度值。例如，第一预设温度可以为35℃、36℃或37℃。当第一预设温度为36℃时效果最佳。进一步地，在顺流除霜模式下，压缩机10可以以允许的最高频率运行，，以提高除霜效率和除霜效果。

也就是说，在顺流除霜模式下，空调装置1的整个制冷系统中的冷媒流向与制热运行时的冷媒流向相同。具体地，由于膨胀阀50全开，因此压缩机10产生的高温冷媒会依次通过四通阀20、室内换热器30、套管换热器30的内管41进入室外换热器60，从而利用高温冷媒对室外换热器60进行除霜。对室外换热器60进行除霜后的低温冷媒进入套管换热器40的外管42，在外管42中与内管41中的高温冷媒换热之后流向储液器11，最终返回压缩机10，完成一个循环，从而实现顺流除霜的目的。在顺流除霜模式下，压缩机10不需要停止，四通阀20的状态不需要切换，节省了四通阀20换向、系统冷媒平衡等待时间，缩短了空调装置1的化霜过程所持续的时间。同时，顺流除霜模式没有四通阀20换向、压缩机10停机和压缩机10低频运行引起的噪音问题，并且还避免了四通阀20切换方向引起的系统压力较大的问题，提高了系统运行的稳定性。

并且，本发明的顺流除霜模式还根据室内换热器30的盘管温度对室内风机31的运转进行特别控制，使得室内换热器30的盘管温度较高时立即启动室内风机31，室内换热器30的盘管温度较低时，先对盘管进行加热后再启动室内风机31。由此，可保证无论什么情况下都可吹出温度适宜和舒适感较强的暖风，避免了现有逆流强制除霜过程中室内风机停止导致室内温度波动较大而引起舒适性较差的技术问题。

具体地，空调装置1还包括用于对室内换热器30的盘管进行加热的加热装置32，加热装置32可以为电加热丝、电加热管等电加热装置或其他合适类型的加热装置。

在本发明的一些实施例中，上述预设温度区间可包括(0，∞)和(-∞，t4)两个温度子区间，其中，t4小于零。具体地，t4的取值可以根据空调装置1所处地区的不同而有所不同。例如，在一些常见地区，t4可以为-3℃。也就是说，当室外环境温度处于(0，∞)和(-∞，-3℃)时，室外环境的湿度较低或适中，顺流除霜模式优于逆流除霜模式。

进一步地，当室外环境温度处于不同的温度子区间时，顺流除霜模式的具体操作也有所不同。图4是根据本发明一个进一步实施例的控制方法的示意性流程图。具体地，顺流除霜模块式还包括：当室外环境温度处于(0，∞)的温度子区间范围内时，启动空调装置1的室外风机61；当室外环境温度处于(-∞，t4)的温度子区间范围内时，停止室外风机61的运行。也就是说，当室外环境温度在0度以上时，还可开启室外风机61，以加速室外换热器60所处空间的空气流动，从而利用室外空气所蕴含的热量辅助室外换热器60进行除霜，提高了除霜效率和除霜效果。当室外环境温度在0度以下时，启动室外风机61不但不会对室外换热器60除霜有利，而且还会加重室外换热器60的结霜程度。

在本发明的一些实施例中，启动室内风机31的操作可包括：根据空调装置1的出风温度所处的温度区间控制室内风机31的转速，以使得出风温度越高，室内风机31的转速越大。也就是说，室内风机31的转速可以根据出风温度所处的温度区间不同有所调整，以进一步减少室内温度波动引起的制热体验差的可能性，从而进一步提高用户的舒适性体验。

在顺流除霜模式下，室内风机31的转速优选小于空调装置1制热运行时室内风机31的转速。

进一步地，出风温度所处的温度区间可包括(0，t1)、[t1，t2)、[t2，t3)和[t3，∞)四个温度区间，其中，t3>t2>t1。当空调装置1的出风温度所处的温度区间分别为(0，t1)、[t1，t2)、[t2，t3)和[t3，∞)时，室内风机31分别以d1、d2、d3和d4的转速运行，其中d4>d3>d2>d1。优选地，d4、d3、d2和d1都小于空调装置1制热运行时室内风机31的转速。在一个优选的实施例中，t1可以为30℃，t2可以为34℃，t3可以为38℃。在另一些实施例中，t1、t2和t3还可以分别为其他合适的温度值，例如t1可以为28～31℃之间的任一温度值，t2可以为33～35℃之间的任一温度值，t3可以为37～39℃之间的任一温度值，只要保证三个温度区间端点值具有上述大小关系即可。

在本发明的一些实施例中，在根据空调装置1的出风温度所处的温度区间控制室内风机31的转速之前，本发明的控制方法还包括：周期性地获取空调装置1的出风温度，其中，获取空调装置1的出风温度的时间周期为4～6s中的任一时间长度值。例如，获取空调装置1的出风温度的时间周期可以为4s、5s或6s，也即是，每4s获取一次空调装置1的出风温度、或每5s获取一次空调装置1的出风温度、或每6s获取一次空调装置1的出风温度。优选地，获取空调装置1的出风温度的时间周期可以为5s时效果最佳。

具体地，空调装置1出风温度的获得可采用温度传感器检测的方式，例如，可在空调装置1的出风口处设置用于检测出风温度的温度传感器。在另一些实施例中，还可通过其他合适的方式获取空调装置1出风温度。

在本发明的一些实施例中，在启动室内风机31之后，本发明的控制方法还包括：当室外换热器60的盘管温度达到第二预设温度并维持第二预设时长、或者室外换热器60的盘管温度达到第三预设温度并维持第三预设时长后退出所述顺流除霜模式。第二预设温度小于第三预设温度，第二预设时长大于第三预设时长。也就是说，可通过室外换热器60的盘管温度来决定是否退出顺流除霜模式。当室外换热器60的盘管温度达到第二预设温度并维持第二预设时长、或者室外换热器60的盘管温度达到第三预设温度并维持第三预设时长后表示室外换热器60上的结霜已经去除干净。

具体地，第二预设温度可以为2℃，第三预设温度可以为3℃，第二预设时长可以为60s，第三预设时长可以为20s。

在本发明的一些实施例中，本发明的控制方法还包括当室外环境温度处于预设温度区间的范围之外时，启动逆流除霜模式。根据上述分析，当室外环境温度处于预设温度区间的范围之外时(例如室外环境温度处于上述t4到0℃之间时)，室外环境的湿度较大，室外换热器60的结霜较为严重，此时不适用顺流除霜模式，而适用于逆流除霜模式才能快速有效地对室外换热器60进行除霜。

在逆流除霜模式下，切换四通阀20的状态，以促使空调装置1内的冷媒流向与空调装置1制热运行或处于顺流除霜模式时的冷媒流向相反。图5是根据本发明一个实施例的空调装置处于逆流除霜模式下的示意性结构原理图。在逆流除霜模式下，四通阀20的状态切换成使得压缩机10输出的高温冷媒直接流向室外换热器60，从而对其进行除霜。对室外换热器60除霜后的冷媒依次经膨胀阀20、套管换热器40的内管、室内换热器30、套管换热器40的外管返回至储液器11，进而进入压缩机10完成一个循环。

本发明的控制方法根据室外环境温度的不同，选择性地采用冷媒顺流的顺流除霜模式或冷媒逆流的逆流除霜模式，能够充分利用两种除霜模式各自的优势，实现在低温制热过程中将除霜时间、除霜效率、除霜效果和用户的舒适性体验等各个方面的效果均最优化的目的。

在本发明的一些实施例中，当室外换热器60的盘管温度达到第四预设温度并维持第四预设时长、或者室外换热器60的盘管温度达到第五预设温度并维持第五预设时长后退出逆流除霜模式。第四预设温度小于第五预设温度，第四预设时长大于第五预设时长。也就是说，可通过室外换热器60的盘管温度来决定是否退出逆流除霜模式。当室外换热器60的盘管温度达到第四预设温度并维持第四预设时长、或者室外换热器60的盘管温度达到第五预设温度并维持第五预设时长后表示室外换热器60上的结霜已经去除干净。

具体地，第四预设温度可以为5℃，第五预设温度可以为10℃，第四预设时长可以为60s，第三预设时长可以为20s。

在一些实施例中，本发明的控制方法还包括除霜预判步骤：

周期性地获取空调装置1所处的室外环境温度和室外换热器60的盘管温度；根据室外环境温度计算凝露点温度；当室外换热器60的盘管温度小于等于凝露点温度的时间持续第一预设时长时则判定室外换热器60需要除霜。第一预设时长可以为1.5～2.5min之间的任一时间长度值。例如，第一预设时长可以为1.5min、2.0min或2.5min。当第一预设时长为2.0min时效果最佳。

进一步地，获取室外环境温度和室外换热器60的盘管温度的时间周期为可以2s。即每2s获取一次室外环境温度和室外换热器60的盘管温度。

进一步地，可以按照以下公式计算凝露点温度：tes＝c*tao-a，其中，tes为凝露点温度，tao为室外环境温度，c和a为常数。具体地，c可以取值为0.6，a可以取值为6。

本发明提供的空调装置1包括压缩机10、四通阀20、室内换热器30、套管换热器40、膨胀阀50和室外换热器60，在空调装置1制热运行时套管换热器40的其中一层管道分别连接室内换热器30的冷媒出口和室外换热器60的冷媒入口，套管换热器40的另一层管道分别连接室外换热器60的冷媒出口和压缩机10的冷媒入口，并且空调装置1配置成在上述任一实施例中所描述的控制方法的控制下运行。

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。