CN105222285B - 一种空调制热结霜的控制***及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空调制热结霜的控制***，包括空调***，所述空调***包括室外机换热器(3)、电子膨胀阀(8)、压缩机(1)和室外电机(4)，其还包括外环温检测元件(6)和设置于室外机换热器(3)上的外管温检测元件以及与上述元件均电连接的控制器(7)，所述控制器(7)将控制信号输出至电子膨胀阀(8)、压缩机(1)、室外电机(4)中的一个或多个。根据本发明的控制***，能够对制热外机的结霜过程进行无霜控制，提高室内制热的舒适性；延长结霜周期，减少用户使用过程中的化霜动作；工艺简单，成本降低；主动除霜，克服被动除霜的缺陷。本发明还涉及利用该***进行结霜控制的控制方法。

Description

一种空调制热结霜的控制***及控制方法

技术领域

本发明属于空调技术领域，具体涉及一种空调制热结霜的控制***及控制方法。

背景技术

目前现有技术的空调***中在冬天低温高湿度条件下对室内进行制热时，室外机换热器普遍会结霜，结霜后会造成外机风量减小、换热效果变差、致使室内侧无法正常供热。因此需要对其进行除霜。

专利号为CN87105945A热泵式空气调节机的运转控制方法是通过旁通管路除霜，且调节频率的目的是为了降低除霜时压缩机油面损失，导致工艺较复杂，且成本较高。

专利号为94190846.1空调器的操作控制装置阐述的是一种控制制冷剂回收后进行除霜的方式，其仍是只仅能对结霜后除霜进行控制，对于结霜过程无控制手段，当结霜过快时，易进入频繁化霜动作，影响制热使用的舒适性；

专利号为201010190140.1空调器的除霜方法及应用阐述的仍是常规的除霜方法，即利用检测***对有无霜的判断而被动除霜。

由于现有技术中的空调***的除霜方式存在仅能对结霜后除霜进行控制，对于结霜过程无控制手段，当结霜过快时，易进入频繁化霜动作，无法主动及时地除霜，严重影响室内制热使用的舒适性，且工艺较复杂、成本较高等技术问题，因此本发明研究设计出一种空调制热结霜的控制***及控制方法。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的空调***的除霜方式存在仅能对结霜后除霜进行控制，对于结霜过程无控制手段，严重影响室内制热使用舒适性的缺陷，从而提供一种空调制热结霜的控制***及控制方法。

本发明提供一种空调制热结霜的控制***，包括空调***，所述空调***包括室外机换热器、电子膨胀阀、压缩机和室外电机，其还包括外环温检测元件和设置于室外机换热器上的外管温检测元件以及与上述元件均电连接的控制器，所述控制器将控制信号输出至电子膨胀阀、压缩机和室外电机中的一个或多个。

优选地，所述外侧温度检测元件设置在所述室外机换热器的外壁底部、中部、其温度最低处、制冷剂进口处或出口处。

优选地，所述空调***还包括设置于室内用于检测室内温度的内管温检测元件。

优选地，所述外管温检测元件、所述环境温度检测元件、和所述内管温检测元件中的至少一个为温度感温包。

优选地，所述空调***为变频空调***。

本发明还提供一种空调制热结霜的控制方法，其利用前述的空调制热结霜的控制***对所述空调***进行结霜控制调节。

优选地，当外环温检测元件检测得到的室外环境温度T_外环达到设定的温度区间时对室外机换热器的外管温度变化趋势△T进行监测。

优选地，所述设定的温度区间为-5～2度。

优选地，通过室外机换热器上的外管温检测元件及时检测得到的室外机换热器外管温度T_外管，再利用控制器进行分析判断室外机换热器外侧温度的变化趋势△T＝T_外管-T_外环，当△T达到第一指定温度时，调整膨胀阀步数、调整压缩机频率、调节室外电机转速中的至少一项。

优选地，当△T小于所述第一指定温度时，减小膨胀阀的步数；和/或，降低压缩机频率；和/或，降低室外电机转速。

优选地，当△T大于所述第一指定温度时，增大膨胀阀的步数；和/或，增加压缩机频率；和/或，升高电机转速；或，维持原有操作不变。

优选地，所述第一指定温度为0～-6度。

优选地，当△T小于第二指定温度使得室内环境大幅降温时，直接调节***使其快速达到化霜的条件。

优选地，所述直接调节***的操作包括增大膨胀阀的步数；和/或，增加压缩机频率；和/或，提高电机转速。

优选地，所述第二指定温度为-7～-12度。

本发明提供的空调制热结霜的控制***及控制方法具有如下有益效果：

1.能够实现对制热外机的结霜过程进行无霜控制，减少用户使用过程中的化霜动作；有效地防止了结霜或者是延缓了到达产生结霜的时间，从而有效地保证了不至于由于结霜而导致室内温度突然下降带来的不舒适，提高了室内制热使用的舒适性；

2.能够主动调节而除霜，克服了利用检测***对有无霜的判断而被动除霜的缺陷；

3.还能够通过调频控制室外机外侧温度，限制结霜层的厚度和结霜时间的长短，工艺简单，成本降低。

附图说明

图1是现有技术的空调***制热运行时的室内出风温度与时间的关系示意图；

图2是本发明的空调制热结霜的控制***的结构示意图；

图3是本发明的空调***制热运行时的室内出风温度与时间的关系示意图。

图中附图标记表示为：

1—压缩机，2—四通阀，3—室外换热器，4—室外电机，5—外侧温度检测元件，6—环境温度检测元件，7—控制器，8—电子膨胀阀，9—室内换热器，10—气液分离器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的保护范围。

如图2所示，本发明提供一种空调制热结霜的控制***，包括空调***，所述空调***包括室外机换热器3、电子膨胀阀8、压缩机1和室外电机4，其还包括用于检测室外环境温度的外环温检测元件6和设置于室外机换热器3上的外管温检测元件5以及与上述元件均电连接的控制器7，所述控制器7将控制信号输出至电子膨胀阀8、压缩机1、室外电机4中的一个或多个。这里的室外电机带动风扇对室外机换热器进行辅助和加强散热的作用。

通过外环温检测元件能够准确有效地检测出室外环境的温度，通过外管温检测元件能够准确有效地检测出室外机换热器上的温度，再将上述检测出的温度信号输送至控制器，利用控制器对其进行分析和判断，得出室外机换热器上未来一定时间内的外管温变化趋势温度值△T，再通过该外管温变化趋势温度值△T执行相应的操作步骤，将操作步骤信号输出至电子膨胀阀和/或压缩机和/或室外电机，执行相应的步骤(调节膨胀阀开度或步数、和/或调节压缩机频率、和/或调节室外电机的转速)，以调节空调***循环功率和制热、冷量的大小，使得室外机换热器的外管温变化趋势温度值不至于低于产生结霜时的指定温度，从而有效地防止了结霜或者是延缓了到达产生结霜的时间，从而有效地保证了不至于由于结霜而导致室内温度突然下降带来的不舒适，提高了室内制热使用的舒适性；能够主动调节除霜，克服了利用检测***对有无霜的判断而被动除霜的缺陷；实现对制热外机的结霜过程进行无霜控制，减少用户使用过程中的化霜动作；还能够通过调频控制室外机外侧温度，限制结霜层的厚度和结霜时间的长短，工艺简单，成本降低。

优选地，所述外侧温度检测元件5设置在所述室外机换热器3外壁底部。这是一种外侧温度检测元件的优选的设置方式，能够准确地检测出室外机换热器外侧的温度。

优选地，外侧温度检测元件5设置在所述室外机换热器3制冷剂进口处或出口处。这也是一种外侧温度检测元件的优选的设置方式，能够准确地检测出室外机换热器外侧的温度。

优选地，所述外侧温度检测元件5设置在所述室外机换热器3外壁中部。这也是一种外侧温度检测元件的优选的设置方式，能够准确地检测出室外机换热器外侧的温度。

优选地，所述外侧温度检测元件5设置于室外机换热器3的温度最低处。这也是一种外侧温度检测元件的优选的设置方式，能够准确地检测出室外机换热器外侧的温度。

优选地，所述空调***还包括设置于室内用于检测室内温度的内管温检测元件(未示出)。通过设置在室内的内管温检测元件能够实时且准确有效地检测出室内的温度，准确判断出结霜控制过程中室内的温度变化情况，对结霜控制过程提供了很好的数据反馈的作用，对室内舒适程度提供了结果分析值。

优选地，所述外侧温度检测元件5、和/或所述环境温度检测元件6、和/或所述内侧温度检测元件为温度感温包。这是温度检测元件的优选的结构和种类。当然也可不必局限于感温包的测温方式。

优选地，所述空调***为变频空调***。采用变频空调***能够有效地对压缩机的频率进行调节，从而达到对空调***制热、制冷量的强度进行调节，有效地实现了对室外机换热器结霜的控制作用。

本发明还提供一种空调制热结霜的控制方法，其利用前述的空调制热结霜的控制***对所述空调***进行结霜控制调节。这样能够使得室外机换热器的外管温变化趋势温度值不至于低于产生结霜时的指定温度，从而有效地防止了结霜或者是延缓了到达产生结霜的时间，从而有效地保证了不至于由于结霜而导致室内温度突然下降带来的不舒适，提高了室内制热使用的舒适性；能够主动调节除霜，克服了利用检测***对有无霜的判断而被动除霜的缺陷；还能够实现对制热外机进行无霜控制，减少用户使用过程中的化霜动作；还能够通过调频控制室外机外侧温度，限制结霜层的厚度和结霜时间的长短，工艺简单，成本降低。

优选地，当外环温检测元件6检测得到的室外环境温度达到设定的温度区间时对室外机换热器3的外管温度变化趋势△T进行监测。采取这样的控制条件是因为当空调***处于的环境温度低于一定温度时才会出现结霜情况，如果当高于该温度时不会出现结霜的情况，因此避免了做无效的操作动作的无用功的情况，也即为结霜控制提供了有效的前提条件。

优选地，所述设定的温度区间为-5～2度。这是常用的空调***发生结霜的室外环境温度的温度范围，设定成这样的设定温度区间能够为之后的防止结霜动作提供前提的操作条件，保证空调***运行时最大限度的不结霜。进一步优选地，可以对该设定的温度区间进行再细分，如-5～-4度，-4～-3度等。

优选地，如图3所示，其示出了本发明空调***制热运行时的室内出风温度与时间的关系示意图。其中：

A段表示室内正常制热的过程；

B段表示外管温趋势△T<第一指定温度时，进行***调节补偿使△T始终>第一指定温度，延缓到达结霜的阶段；

C段表示外管温变化趋势△T<第二指定温度时，直接调节***的阶段，(使其尽快达到能够化霜的条件)；

D段表示正常化霜的阶段。

通过室外机换热器3上的外管温检测元件5及时检测得到的室外机换热器外管温T_外管，利用控制器7进行分析判断外管温的变化趋势△T(＝T_外管-T_外环)，当△T达到第一指定温度时，调整膨胀阀步数，和/或调整压缩机频率，和/或调节室外电机转速。这样能够对结霜过程进行抑制，实现部分负荷下制热外机临结霜时的无霜控制及延长部分负荷下制热外机的结霜周期或者大大延长结霜周期，减少用户使用过程中的化霜动作，提高室内制热使用的舒适性。

优选地，当△T小于第一指定温度时，减小膨胀阀的步数；和/或，降低压缩机频率；和/或，降低室外电机转速。当△T小于指定温度时表明此时室外机换热器的外管即将会产生结霜现象，因此通过上述的调节可以降低***运行的强度，使得***自动变化负荷，使室外机外侧管路温度上升，维持△T>第一指定温度，延长外机不发生结霜的时间，此时虽然整机提供制热量比通常条件下变低，但由于没有霜层的阻碍，换热系数仍大于结霜后的效果，整机出风温度保持较平缓下降，大大提高舒适性。

这里需要说明的是，减小膨胀阀的步数能够减小对制冷剂节流膨胀的强度和功率，达到减小空调***制热循环功率的目的；降低压缩机运行频率能够直接地达到减小空调***制热循环功率的目的；另外，室外电机带动风扇对室外机换热器进行辅助散热，因此降低室外电机转速能够有效地降低室外换热器蒸发吸热的强度和功率，最终获得防止结霜或延缓结霜的效果。

优选地，当△T大于第一指定温度时，增大膨胀阀的步数；和/或，增加压缩机频率；和/或，升高电机转速；或，维持原有操作不变。当△T大于指定温度时表明此时室外机换热器外管还未达到结霜或即将结霜的程度，因此此时可以通过维持原有的操作或者进一步增大功率的动作，使得在不结霜的基础上还能够进一步提高对室内制热的效果。

优选地，所述第一指定温度为0～-6度。将第一指定温度选择和设定为-6度是根据大量的实验和研究结果得出的，通常在室外机换热器外管温度T_外管在低于室外环境温度T_外环6度时会发生结霜的现象，这样的设定能够有效地保证和防止室外机换热器结霜的现象发生和延缓结霜的时间，使得整机出风温度保持平缓下降，有效地提高了室内环境的舒适程度。当然这个基础是必须要满足在T_外环到达所设定的温度区间(例如-5～2度)下才能够满足的。并且根据各个地域、各种气象条件下该第一指定温度也是会发生改变的，可以根据实际情况进行调整。

这里进一步优选第一指定温度为-5度，假设当外环＝2度，外管＝-3度时结霜一定厚度影响性能，此时△T＝-3-2＝-5度，当△T<-5时。说明结霜开始变得更厚。这时通过调节电子膨胀阀或外风机，可以使得外管温度升高，维持△T>-5度。

优选地，当△T小于第二指定温度使得室内环境大幅降温时，意味着此时室外机换热器外管的霜层已经较厚，推算此时室内换热变得很差，此时继续延缓结霜的时间已经不能维持或提高室内的温度了(由于霜层较厚严重影响到空调***的运行,继续通过调节膨胀阀或外风机等也无法使△T变大)，则此时直接调节***使其快速达到化霜的条件，从而缩短室内温度降低的时间，使得尽快完成化霜，恢复正常的室内制热，提高室内的舒适性。

进一步优选所述直接调节***的操作包括增大膨胀阀的步数；和/或，增加压缩机频率；和/或，提高电机转速，使得有效地缩短空调***到达可以进行直接化霜的时间，使得空调***能够尽快到达可以化霜的程度。

优选地，所述第二指定温度为-7～-12度。将第二指定温度选择和设定为-10度是根据大量的实验和研究结果得出的，通常达到该温度时会发生霜层较厚、严重结霜的现象，致使室内换热变得很差，此时使得操作反向运转加快室外冷凝放热的程度，缩短其达到可以进行化霜的时间，从而减小室内不舒适(温度降低)的时间。

这里进一步优选第二指定温度为-10度，当△T低到该值(-10度)时，通过调节膨胀阀和外风机也无法使△T变大，则直接进入快速化霜。

优选地，在该直接调节***使其快速达到化霜的条件的步骤后，便执行化霜的动作。进一步优选地可以选择通过四通阀变换制冷剂的循环回路的方向，使得室外机换热器制热，室内制冷，以达到对室外机结霜直接除霜的目的。

本发明通过调频控制室外机管温，使在某些负荷下限制结霜层的厚度和结霜时间的长短；在某些负荷下利用***的可调电子阀和可调频转速改变流量和***负荷，在不影响舒适性条件下有效控制结霜过程，可以最大程度下智能的阻止频繁结霜化霜，而在结霜厚度影响舒适性时及时化霜，是一种主动调节***的智能模式。

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。

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

Claims (10)

1.一种空调制热结霜的控制方法，包括空调***，所述空调***包括室外机换热器(3)、电子膨胀阀(8)、压缩机(1)和室外电机(4)，其特征在于：还包括外环温检测元件(6)和设置于室外机换热器(3)上的外管温检测元件(5)以及与上述元件均电连接的控制器(7)，所述控制器(7)将控制信号输出至电子膨胀阀(8)、压缩机(1)和室外电机(4)中的一个或多个；

当外环温检测元件(6)检测得到的室外环境温度T_外环达到设定的温度区间时对室外机换热器(3)的外管温度变化趋势△T进行监测；

通过室外机换热器(3)上的外管温检测元件(5)及时检测得到的室外机换热器外管温度T_外管，再利用控制器进行分析判断外管温度变化趋势△T＝T_外管-T_外环，当△T小于第一指定温度时，减小膨胀阀的步数，和/或，降低压缩机频率，和/或，降低室外电机转速；当△T大于第一指定温度时，增大膨胀阀的步数，和/或，增加压缩机频率，和/或，升高电机转速，或，维持原有操作不变。

2.根据权利要求1所述的空调制热结霜的控制方法，其特征在于：所述设定的温度区间为-5～2度。

3.根据权利要求1-2之一所述的空调制热结霜的控制方法，其特征在于：所述第一指定温度为0～-6度。

4.根据权利要求1-2之一所述的空调制热结霜的控制方法，其特征在于：当△T小于第二指定温度使得室内环境大幅降温时，直接调节***使其快速达到化霜的条件。

5.根据权利要求4所述的空调制热结霜的控制方法，其特征在于：所述直接调节***的操作包括增大膨胀阀的步数；和/或，增加压缩机频率；和/或，提高电机转速。

6.根据权利要求4所述的空调制热结霜的控制方法，其特征在于：所述第二指定温度为-7～-12度。

7.根据权利要求1所述的空调制热结霜的控制方法，其特征在于：所述外管温检测元件(5)设置在所述室外机换热器(3)的外壁底部、中部、其温度最低处、制冷剂进口处或出口处。

8.根据权利要求1-2之一所述的空调制热结霜的控制方法，其特征在于：所述空调***还包括设置于室内用于检测室内温度的内管温检测元件。

9.根据权利要求8所述的空调制热结霜的控制方法，其特征在于：所述外管温检测元件(5)、所述外环温检测元件(6)和所述内管温检测元件中的至少一个为温度感温包。

10.根据权利要求1所述的空调制热结霜的控制方法，其特征在于：所述空调***为变频空调***。