空调器及其除霜控制方法与流程

本申请涉及空气调节技术领域，具体涉及一种空调器及其除霜控制方法。

背景技术：

现有的空调器制热运行至除霜时，会切换到制冷运行模式，从室内吸收热量，导致化霜期间室内温降大，舒适性体验差。

目前已有的四通阀不换向化霜专利技术，化霜时间较长，化霜效率较低，增加蓄热器或电加热等额外热源又会导致成本高昂，例如在公开号为cn104422216a的中国发明专利申请中公开了一种空调器，在压缩机上配置有与其连接的蓄热器，除霜时，冷媒由压缩机流出并流经四通阀后进行分流，一部分通过分流支路进入室外换热器除霜，一部分进入室内换热器供热，发生热交换后的两部分冷媒节流后汇入汇流干路中，再进入蓄热器取热，之后返回压缩机，完成循环。它的局限在于需要增加多条支路以及控制阀，成本较高，工艺复杂。

技术实现要素：

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种空调器及其除霜控制方法，在进行除霜时不用对空调器的整体冷媒流向进行切换，结构简单，成本较低，舒适性高。

为了解决上述问题，本申请提供一种空调器，包括压缩机、室内换热器、室外换热器和节流装置，室外换热器与压缩机之间设置有直通管路，直通管路上并联设置有调节管路，调节管路包括储液装置，室外换热器选择性地与调节管路或直通管路连通。

优选地，空调器还包括旁通管路，旁通管路与室内换热器并联，旁通管路的一端与室外换热器连通，旁通管路的另一端与压缩机连通，旁通管路上设置有控制旁通管路通断的控制阀。

优选地，调节管路还包括节流单元，节流单元设置在储液装置和室外换热器之间的管路上。

优选地，节流单元为毛细管。

优选地，室外换热器通过三通阀与调节管路或直通管路选择性地连通；或，调节管路和直通管路上分别设置有控制管路通断的控制阀。

优选地，空调器还包括加热器，加热器用于对室内换热器的出风进行加热；和/或，空调器还包括四通阀，压缩机、室内换热器和室外换热器均与四通阀相连。

优选地，空调器还包括气液分离器，气液分离器设置在压缩机的吸气口处。

根据本申请的另一方面，提供了一种上述的空调器的除霜控制方法，包括：

获取室外环境温度t外环和室外换热器的管温t外管；

获取t外环和t外管各自所处的温度区间范围；

根据t外环和t外管所处的温度区间范围选择化霜模式；

其中化霜模式包括第一化霜模式和第二化霜模式；

当空调器处于第一化霜模式时，直通管路和旁通管路关闭，调节管路打开；

当空调器处于第二化霜模式时，直通管路关闭，旁通管路和调节管路打开。

优选地，根据t外环和t外管所处的温度区间范围选择化霜模式的步骤包括：

当t外环≥a且t2＜t外管≤t1持续t0时间时，或当t3＜t外管≤t2时，进入第一化霜模式；

当t外环≥a且t外管≤t3时，或当t外环＜a时，进入第二化霜模式。

优选地，当空调器进入第一化霜模式时，除霜控制方法包括：

控制节流装置开大到第一预设步数；

控制三通阀进行切换，使得室外换热器与调节管路连通，并与直通管路不相通；

控制旁通管路的控制阀关闭旁通管路；

开启加热器；

根据室内换热器的管温调节室内风机转速。

优选地，当空调器进入第二化霜模式时，除霜控制方法包括：

控制节流装置开大到第二预设步数；

控制三通阀进行切换，使得室外换热器与调节管路连通，并与直通管路不相通；

控制旁通管路的控制阀开启旁通管路；

控制室外风机停止；

控制室内风机停止。

优选地，除霜控制方法还包括：

检测空调器是否达到化霜退出条件；

当空调器达到化霜退出条件时，控制调节管路和旁通管路关闭，打开直通管路；

控制节流装置恢复正常制热开度；

控制室内风机恢复至设定转速。

本申请提供的空调器，包括压缩机、室内换热器、室外换热器和节流装置，室外换热器与压缩机之间设置有直通管路，直通管路上并联设置有调节管路，调节管路包括储液装置，室外换热器选择性地与调节管路或直通管路连通。该空调器通过设置与直通管路并联的储液装置，能够在室外换热器进行化霜的过程中，利用储液装置中冷媒事先积累的热量和周围环境热量为室外换热器的化霜提供热量，从而能够在不对空调器的整体冷媒流向进行切换的情况下进行除霜，可以有效减少除霜期间的室内降温，提高制热效果，提高用户体验的舒适性，该空调器的化霜结构简单，而且成本较低，对于系统的更改较小，改造成本低，易于实现。

附图说明

图1为本申请实施例的空调器的系统原理图；

图2为本申请实施例的空调器处于制冷工况时的冷媒流动循环图；

图3为本申请实施例的空调器处于制热工况时的冷媒流动循环图；

图4为本申请实施例的空调器处于第一化霜模式时的冷媒流动循环图；

图5为本申请实施例的空调器处于第二化霜模式时的冷媒流动循环图；

图6为本申请实施例的空调器的化霜控制方法原理图；

图7为本申请实施例的空调器的化霜控制方法流程图。

附图标记表示为：

1、压缩机；2、室内换热器；3、室外换热器；4、节流装置；5、直通管路；6、调节管路；7、储液装置；8、旁通管路；9、控制阀；10、节流单元；11、三通阀；12、加热器；13、四通阀；14、气液分离器。

具体实施方式

结合参见图1至图5所示，根据本申请的实施例，空调器包括压缩机1、室内换热器2、室外换热器3和节流装置4，室外换热器3与压缩机1之间设置有直通管路5，直通管路5上并联设置有调节管路6，调节管路6包括储液装置7，室外换热器3选择性地与调节管路6或直通管路5连通。

该空调器通过设置与直通管路5并联的调节管路6，并在调节管路6上设置储液装置7，能够在室外换热器3进行化霜的过程中，利用储液装置7中冷媒事先积累的热量和周围环境热量以及压缩机1做功产生的热量为室外换热器3的化霜提供热量，从而能够在不对空调器的整体冷媒流向进行切换的情况下进行除霜，实现除霜期间持续供热，可以有效减少除霜期间的室内降温，提高制热效果，提高用户体验的舒适性，该空调器的化霜结构简单，而且成本较低，对于系统的更改较小，改造成本低，易于实现。空调器的整体冷媒流向是指空调器从压缩机流出之后的流动方向，主要是指不改变空调器在制热工况时的冷媒流向。

在本实施例中，对室外换热器3进行除霜过程中，冷媒仍然先流经室内换热器2再流动至室外换热器3，因此仍然可以为室内换热器2提供一部分热量，虽然提供的热量相对于空调器正常制热时提供的热量要少，然而仍然可以有效保持室内温度在较适宜的温度范围内，尽可能地减少室外换热器3化霜对室内温度造成的不利影响。对室外换热器3化霜的热量主要来自于储液装置7内的冷媒事先积累的热量、周围环境热量以及压缩机做功产生的热量，因此仍然能够在一定程度上维持室内换热器2的制热与室外换热器3的化霜，实现不改变空调器整体冷媒流向对室外换热器3进行化霜的目的。

上述的化霜模式为本申请的第一种化霜模式。

空调器还可以包括旁通管路8，旁通管路8与室内换热器2并联，旁通管路8的一端与室外换热器3连通，旁通管路8的另一端与压缩机1连通，旁通管路8上设置有控制旁通管路8通断的控制阀9。

通过增加旁通管路8，可以在空调器运行过程中直接对室内换热器2进行短路，使得压缩机1排出的高温冷媒能够直接进入到室外换热器3进行除霜，由于高温冷媒基本上不流经室内换热器2，因此高温冷媒的热量可以主要用于对室外换热器3进行制热除霜，可以提高对室外换热器3的化霜效率，保证为室外换热器3的化霜提供足够的热量。同时，虽然高温冷媒未流经室内换热器2，但是空调器正常制热状态时进入室内换热器2的冷媒仍然会持续向外散热，因此能够有效避免室内换热器2的温度急剧下降而影响室内温度，使得室内温度能够较长时间地保持在一个较适宜的温度，不会降低用户的使用体验。

本实施例中通过增加与室内换热器2并联的旁通管路8，为空调器提供了第二种化霜模式。对于第一种化霜模式而言，更加适用于室外温度相对较高的状况，空调器在对室外换热器3进行化霜时，可以从室外环境中吸收到足够的热量进行化霜。对于第二种化霜模式而言，更加适用于室外温度相对较低的状况，此种情况下，空调器难以从室外环境中直接吸收到足够的热量对室外换热器3进行化霜，因此主要利用空调器自身冷媒热量来实现对室外换热器3的化霜。上述两种化霜模式均可以实现在不切换空调器的整体冷媒流动方向的情况下进行室外换热器3的化霜，可以根据实际的工作状况选择合适的化霜模式，从而使得空调器具有更佳的工作能效，且室内的温度能够收到较小的影响。

调节管路6还包括节流单元10，节流单元10设置在储液装置7和室外换热器3之间的管路上。冷媒从室外换热器3流动至储液装置7的过程中，会首先经过节流单元10进行节流，从而在与储液装置7内的冷媒进行混合的过程中，从储液装置7的冷媒内吸收更多的热量，使得储液装置7内的冷媒热量能够更多地进入到压缩机，提高压缩机的排气温度，同时缩短化霜时间，还可以利用储液装置7更加有效地避免发生液击现象。

优选地，节流单元10为毛细管。节流单元10也可以采用电子膨胀阀等其他节流元件。

实现室外换热器3与调节管路6或者直通管路5选择性地连通的结构可以为多种，例如室外换热器3通过三通阀11与调节管路6或直通管路5选择性地连通；或，调节管路6和直通管路5上分别设置有控制管路通断的控制阀9。无论采用哪种方式，只要能够方便地对冷媒流动路径进行控制，方便地切换室外换热器3与调节管路6或者直通管路5之间的连通状态即可。

优选地，空调器还包括加热器12，加热器12用于对室内换热器2的出风进行加热；和/或，空调器还包括四通阀13，压缩机1、室内换热器2和室外换热器3均与四通阀13相连。当空调器包括四通阀13时，采用本申请的除霜控制方法时，可以不对四通阀13进行切换，就能够实现对室外换热器3的化霜，在系统配置更改较小的条件下减少除霜期间室内温降，提高舒适性，成本较低。

在采用第一种化霜模式进行化霜时，由于室内换热器2仍然处于制热状态，因此需要室内风机保持开启，然而由于热量来源较少，冷媒吸收热量难以保证室内换热器2的制热量满足室内制热需求，因此在室内风机开启的状态下，室内换热器2换热之后的温度相对较低的空气会快速散发至周侧，导致室内的温度明显降低，因此，为了改善此状况，通过增加辅助热源的方式来提高室内环境温度，是一种行之有效的方式。本申请通过增加加热器12，能够对室内换热器2吹出的空气进行加热，从而有效提高室内环境温度，使得室内环境温度保持在适宜温度，更加有效地提高用户的使用体验。

空调器还包括气液分离器14，气液分离器14设置在压缩机1的吸气口处。

上述的节流装置4例如为电子膨胀阀。上述的储液装置7例如为储液罐。

结合参见图6和图7所示，根据本申请的实施例，一种上述的空调器的除霜控制方法包括：获取室外环境温度t外环和室外换热器3的管温t外管；获取t外环和t外管各自所处的温度区间范围；根据t外环和t外管所处的温度区间范围选择化霜模式；其中化霜模式包括第一化霜模式和第二化霜模式；当空调器处于第一化霜模式时，直通管路5和旁通管路8关闭，调节管路6打开；当空调器处于第二化霜模式时，直通管路5关闭，旁通管路8和调节管路6打开。

通过上述的控制方法，可以根据t外环和t外管来作为选择空调器的化霜模式的判断依据，由于t外环对于空调器能够从周围环境中吸收到足够的热量来对室外换热器3进行化霜有着较大的影响，t外管对于冷媒自身是否能够为室外换热器3的化霜提供足够热量具有足够的影响，两者同时会影响室外换热器3的化霜效果和化霜效率，因此通过获取两者的数值，能够对空调器化霜模式的选择提供准确依据，在保证空调器的室外换热器3的化霜效率和化霜效果的同时，提高空调器的运行能效。

根据t外环和t外管所处的温度区间范围选择化霜模式的步骤包括：当t外环≥a且t2＜t外管≤t1持续t0时间时，或当t3＜t外管≤t2时，进入第一化霜模式；当t外环≥a且t外管≤t3时，或当t外环＜a时，进入第二化霜模式。

上述的a例如为1℃，t1例如为-5℃，t2取值为-10℃～-5℃，t3与室外环境温度相关，一般小于室外环境温度，例如为-10℃。t0例如为2-3min。

t1、t2、t3三个温度是对结霜累积程度的限定，可以保证选择合适的化霜模式，能够有效防止室外换热器3结霜太厚时采用第一化霜模式化霜不干净的问题，使得空调器能够选择更加合适的化霜方式，提高室外换热器3化霜的有效性。

例如t外管小于化霜温度t1并在t1与t2之间维持了规定的t0min，则进入第一化霜模式；如果室外换热器3的管温下降较块，直接下降到t2与t3之间，则不需要持续，直接进入第一化霜模式；如果室外换热器3的管温小于t3，则判断结霜程度很恶劣，选择进入第二化霜模式化霜。

当空调器进入第一化霜模式时，除霜控制方法包括：控制节流装置4开大到第一预设步数；控制三通阀11进行切换，使得室外换热器3与调节管路6连通，并与直通管路5不相通；控制旁通管路8的控制阀9关闭旁通管路8；开启加热器12；根据室内换热器2的管温调节室内风机转速。上述的节流装置4例如为电子膨胀阀。

在本实施例中，当空调器进入第一化霜模式之后，需要电子膨胀阀的开度开大到一定步数，优选地为开到最大开度，这是由于在空调器处于第一化霜模式时，室内换热器2和室外换热器3均是处于放热状态，因此需要避免冷媒在从室内换热器2出来到室外换热器3之前节流，避免冷媒进入到室外换热器3后进行吸热，因此要尽量降低或者避免电子膨胀阀起到节流作用，保证冷媒进入到室外换热器3之后仍然处于放热状态。

由于室外换热器3与储液装置7之间设置有节流单元10，因此冷媒会在进入到储液装置7之后进行吸热，此种情况下相当于室内换热器2和室外换热器3作为冷凝器，节流单元10作为空调器的节流装置，储液装置7作为空调器的蒸发器，从而实现冷媒的循环流动，并能够保证空调器的换热循环的顺利进行。

当空调器进入第二化霜模式时，除霜控制方法包括：控制节流装置4开大到第二预设步数；控制三通阀11进行切换，使得室外换热器3与调节管路6连通，并与直通管路5不相通；控制旁通管路8的控制阀9开启旁通管路8；控制室外风机停止；控制室内风机停止。

除霜控制方法还包括：检测空调器是否达到化霜退出条件；当空调器达到化霜退出条件时，控制调节管路6和旁通管路8关闭，打开直通管路5；控制节流装置4恢复正常制热开度；控制室内风机恢复至设定转速。

在空调器进入第一化霜模式时，室内风机根据室内换热器2的管温调节转速，室外换热器3利用环境热源和从室内换热器2过冷的高温冷媒进行化霜，化霜过程持续供热。当空调器达到化霜退出条件时，则控制调节管路6和旁通管路8关闭，打开直通管路5；控制节流装置4恢复正常制热开度；控制室内风机恢复至设定转速，同时在室内换热器2的管温达到要求后关闭加热器12，实现空调器的正常制热控制。

在空调器进入第二化霜模式时，旁通管路8上的控制阀9开启，同时三通阀切换到储液装置7所在的调节管路6，电子膨胀阀调节到预设开度，同时室外风机和室内风机均停止，高温冷媒直接从旁通管路8进入室外换热器3进行化霜，储液装置7节流闪蒸形成一个小型蒸发器，提高化霜效率，同时避免液态冷媒进入压缩机产生液击。室外风机和室内风机均停止的作用在于，由于此时室内换热器2并不制热，因此室内风机停止，能够使得室内换热器2所产生的温度较低的空气停留在室内换热器2周侧，不至于快速扩展到室内其他位置，造成室内温度的快速降低，可以较长时间地保持室内处于温度较高状态，有效降低化霜阶段对室内温度造成不利影响，维持室内温度的适宜性。而室外风机停止，则可以保证冷媒通过室外换热器3散发的热量能够保持在室外换热器3周围，使得室外换热器3周围形成较高温度的空气，从而加快室外换热器3的化霜效率，提高室外换热器3的化霜效果。

在空调器进入到第二化霜模式后，也可以打开室内风机，同时开启加热器12，从而利用加热器12对室内温度进行辅助加热，保证室内环境温度处于相对恒定的温度范围内，提高用户使用的舒适度。

当空调器达到化霜退出条件时，则控制调节管路6和旁通管路8关闭，打开直通管路5；控制节流装置4恢复正常制热开度；控制室内风机和室外风机均恢复至设定转速，实现空调器的正常制热控制。在本实施例中，当空调器处于第二化霜模式时，由于室内换热器2被短路，因此电子膨胀阀的开度可以不变，也可以进行调节，使其尽量减小，尽量减少冷媒流经室内换热器2的可能。

在空调器制热运行或者制冷运行过程中，旁通管路8和调节管路6均处于关闭状态，储液装置7仅增加了系统容积，可以降低系统压力。

优选地，在空调器进入化霜模式之前，还需要检测空调器的累计运行时间是否达到需要检测化霜的时间，当未达到该时间时，则无需进入化霜模式，当达到该时间后，则需要根据检测到的t外环和t外管对空调器进行化霜控制。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。