CN110849020A - 一种热泵型空调及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热泵型空调及其控制方法，包括室内机(100)、室外机(200)、制冷***以及相应的控制电路，电热元件(1002)与室内机(100)上的贯流风扇(1001)相配合用于辅助加热，控制电路通过采集温度传感器RT1、温度传感器RT4、温度传感器RT3、温度传感器RT5的温度变化信息控制热泵以及电热元件(1002)进行相互配合工作。本发明的热泵型空调及其控制方法，通过控制热泵和电加热配合使用，解决了传统空调频繁除霜导致的耗电、温度下降和房间温度波动引起人的不舒适问题，有利于实现房间温度的稳定，并减少了空调室外换热器结霜的机率，给用户带来更好的体验效果。

Description

一种热泵型空调及其控制方法

技术领域

本发明涉及空调控制技术领域，尤其涉及一种热泵型空调及其控制方法。

背景技术

由于客观的自然规律，传统的热泵型空调器在冬季制热过程中，不可避免 地室外换热器翅片会结霜，虽然行业从业技术人员不断研究空调结霜机理并提 出来很多除霜控制方法，如：1、室内盘管温度间接判断法“室内盘管温度变化 率+时间法”来判断室外换热器是否结霜，即通过检测室内盘管温度的变化率， 再配合时间控制(即确定一个最小运行时间，防止频繁除霜)；2、室外热交换 器上的盘管温度传感器来判断室外热交换器的结霜情况。但两种除霜方法各有 其适用的地域和气候、环境，在一定的环境条件下都有各自的缺点，难以适应 所有使用环境，并且都会出现误除霜和除霜不尽的情况。误除霜带来了制热量 的损失和制热效果的下降，而除霜不尽又会带来更大的隐患。除霜不净将直接 关系到空调产品的安全及可靠使用。当室外机冷凝器表面结霜，而空调本身自 动除霜功能未能将其化去，或虽化去但残留在换热器表面上的水凝结成冰珠， 在下一自动除霜周期仍未将其化去；经过一段时间的累积，最后形成冰块，并 且越积越厚。此时室外风扇电机若带动风叶转动打到冰块上，就容易造成风叶 折断或电机堵转，后果不堪设想(电机堵转后，电流增大，电机温升不断升高； 在没有任何保护或保护措施失灵的情况下易造成线间短路及电机烧坏等情况)。 由于空调室外机换热器铜管表面结冰或结霜，热量得不到充分的转换吸收，管 温将会不断下降，因此整机制热性能将大大减弱，此时压缩机负荷会逐渐增大， 并影响使用寿命。而室内机吹出的温度逐渐降低，也会给用户带来不舒适的感 受。而我国幅员辽阔，自然气候多样，遇到上述问题在所难免，所以空调的制 热舒适性和除霜问题一直是困扰热泵型空调的一大难题。

基于此，现急需一种热泵型空调及其控制方法，通过控制热泵和电加热并 配合使用，减少了空调室外换热器结霜的机率，给用户带来更好的体验效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种热泵型空调及其控制方法，通过 控制热泵和电加热并配合使用，减少了空调室外换热器结霜的机率，给用户带 来更好的体验效果。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种热泵型空调，包括室内机、室外机、制冷***以及相应的控制电路； 所述室内机、室外机上分别设有采集室内、室外环境温度变化的温度传感器RT1、 温度传感器RT4，所述室内机、室外机的盘管上分别设有采集室内机的换热器盘 管以及室外机的换热器盘管温度变化的温度传感器RT3、温度传感器RT5，所述 制冷***包括压缩机、汽液分离器、四通阀、单向阀、截止阀、第一毛细管、 第二毛细管、电热元件；所述压缩机通过四通阀连接气液分离器并依次通过管 路连通室外机、室内机组成一个循环通路，所述室外机、室内机两边的连接通 路中均设有截止阀，所述室外机、室内机两边相对于压缩机的一端通路中依次设有第一毛细管、单向阀，所述单向阀与第一毛细管连通的一端导通，所述单 向阀外还并联有第二毛细管，所述室内机、室外机分别对应匹配有贯流风扇、 轴流风扇；所述电热元件与室内机上的贯流风扇相配合用于辅助加热，所述控 制电路通过采集温度传感器RT1、温度传感器RT4、温度传感器RT3、温度传感 器RT5的温度变化信息控制热泵以及电热元件进行相互配合工作。

作为本发明的优选方式之一，包括设置在室内机、室内机换热器盘管上用 于采集室内、室内机盘管上环境温度变化的温度传感器RT1、温度传感器RT4以 及第一CPU；所述温度传感器RT1具体包括NTC型热敏电阻RT1、电解电容EC1、 保护电阻R1，所述温度传感器RT3具体包括NTC型热敏电阻RT3、电解电容EC3、 保护电阻R3，所述第一CPU的+5V电压端依次串联NTC型热敏电阻RT1、电解电 容EC1的正极与第一CPU的接地端相连，所述保护电阻R1并联在电解电容EC1 两端；所述第一CPU的+5V电压端还依次串联NTC型热敏电阻RT3、电解电容EC3 的正极与第一CPU的接地端相连，所述电解电容EC1的正极以及电解电容EC3 的正极均与第一CPU的AD口连接，所述第一CPU通过电压变化感知室内环境、 室内机换热器盘管温度的变化，用作空调转速控制过程中室内机的温度变化的 判定依据，以此控制热泵以及电热元件进行相互配合工作。

作为本发明的优选方式之一，包括设置在室外机、室外机换热器盘管上用 于采集室外、室外机盘管上环境温度变化的温度传感器RT4、温度传感器RT5以 及第二CPU；所述温度传感器RT4具体包括NTC型热敏电阻RT4、电解电容EC4、 保护电阻R4，所述温度传感器RT5具体包括NTC型热敏电阻RT5、电解电容EC5、 保护电阻R5，所述第二CPU的+5V电压端依次串联NTC型热敏电阻RT1、电解电 容EC1的正极与第二CPU的接地端相连，所述保护电阻R1并联在电解电容EC1 两端；所述第二CPU的+5V电压端还依次串联NTC型热敏电阻RT3、电解电容EC3 的正极与第二CPU的接地端相连，所述电解电容EC1的正极以及电解电容EC3 的正极均与第二CPU的AD口连接，所述第二CPU通过电压变化感知室外环境、 室外机换热器盘管温度的变化，用作空调转速控制过程中室外机的温度变化的 判定依据，以此控制热泵以及电热元件进行相互配合工作。

本发明还公开了一种热泵型空调的控制方法，包括以下步骤流程：

S1：当检测到室外环境温度处于设定的TA1温度以上时，蒸发温度没有到 空气露点以下时，室外换热器在制热工作时，翅片不会结霜，此时由热泵*** 单独工作，提高能效，节约能源；

S2：当检测到室外环境温度处于设定的TA2温度以下时，此时空气中的绝 对含湿量减小，室外换热器在制热工作时，翅片结霜的可能性不大，由热泵和 电加热共同工作，提高室内温度和舒适性。

作为本发明的优选方式之一，还包括步骤流程S3：当检测到室外环境温度 处于TA1与TA2之间时，制热室外换热器翅片易结霜，先由热泵进行工作，当 热泵工作时间满足设定时间t1以上时，室外环境温度与室外换热器盘管温度的 温差达到设定温度差TC1，热泵停止工作，转由电加热接替工作，减少由于结霜 导致的温度下降带来的不适和除霜导致的房间温度波动。

作为本发明的优选方式之一，还包括步骤流程S4:当检测到空调开机制热 时，首先判断室外环境温度是否低于设定温度TA3并且室外环境温度与室外换 热器盘管温度的温差是否达到设定温度TC2，如果判断条件均为是，则进行一次 除霜，提高正常制热工作时的效果。

本发明相比现有技术的优点在于：本发明的热泵型空调及其控制方法，通 过控制热泵和电加热配合使用，解决了传统空调频繁除霜导致的耗电、温度下 降和房间温度波动引起人的不舒适问题，有利于实现房间温度的稳定，并减少 了空调室外换热器结霜的机率，给用户带来更好的体验效果。

附图说明

图1是实施例中的定频空调器功能原理图；

图2是实施例中的定频空调器的控制电路一；

图3是实施例中的定频空调器的控制电路二；

图4是实施例中空调具体控制方法主流程图；

图5是实施例中空调制热运行流程图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提 下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围 不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例的一种热泵型空调，包括室内机100、室外机200、 制冷***以及相应的控制电路；所述室内机100、室外机200上分别设有采集室 内、室外环境温度变化的温度传感器RT1、温度传感器RT4，所述室内机、室外 机的盘管上分别设有采集室内机的换热器盘管以及室外机的换热器盘管温度变 化的温度传感器RT3、温度传感器RT5，所述制冷***包括压缩机300、汽液分 离器400、四通阀500、单向阀600、截止阀700、第一毛细管800、第二毛细管 801、电热元件1002；所述压缩机300通过四通阀500连接气液分离器400并依 次通过管路连通室外机200、室内机100组成一个循环通路，所述室外机200、 室内机100两边的连接通路中均设有截止阀700，所述室外机200、室内机100 两边相对于压缩机300的一端通路中依次设有第一毛细管800、单向阀600，所 述单向阀600与第一毛细管800连通的一端导通，所述单向阀600外还并联有 第二毛细管801，所述室内机100、室外机200分别对应匹配有贯流风扇1001、 轴流风扇2001；所述电热元件1002与室内机100上的贯流风扇1001相配合用 于辅助加热，所述控制电路通过采集温度传感器RT1、温度传感器RT4、温度传 感器RT3、温度传感器RT5的温度变化信息控制热泵以及电热元件1002进行相 互配合工作；本实施例的第一毛细管800、第二毛细管801还可以替换为其他节 流装置，例如：自励式膨胀阀、热力膨胀阀、电子膨胀阀等。

需要说明的是，本实施例由室内机、室外机、制冷***以及相应的控制电 路构成；制冷时，制冷***内的低压、低温制冷剂蒸汽被压缩机吸入，经压缩 为高压、高温的过热蒸汽后排至室外机换热器；同时室外侧风扇吸入的室外空 气流经室外机换热器，带走制冷剂放出的热量，使高压、高温的制冷剂蒸汽凝 结为高压液体。高压液体经过节流毛细管降压降温流入室内机换热器，并在相 应的低压下蒸发，吸取周围热量；同时室内侧风扇使室内空气不断进入室内机 换热器的肋片间进行热交换，并将放热后的变冷的气体送向室内。如此，室内 外空气不断循环流动，达到降低温度的目的。制热时，利用制冷***的压缩冷 凝热来加热室内空气的，低压、低温制冷剂液体在蒸发器内蒸发吸热，而高温 高压制冷剂气体在冷凝器内放热冷凝。热泵制热时通过四通阀来改变制冷剂的 循环方向，使原来制冷工作时做为蒸发器的室内机换热器变成制热时的冷凝器， 原来制冷工作时做为冷凝器的室外机换热器变成制热时的蒸发器，这样制冷系 统在室外吸热，室内放热，实现制热的目的，电热元件与室内机上的贯流风扇 相配合用于辅助加热，具体为：控制电路通过采集温度传感器RT1、温度传感器 RT4、温度传感器RT3、温度传感器RT5的温度变化信息控制热泵以及电热元件 1002进行相互配合工作。

参见图2：包括设置在室内机、室内机换热器盘管上用于采集室内、室内机 盘管上环境温度变化的温度传感器RT1、温度传感器RT4以及第一CPU；所述温 度传感器RT1具体包括NTC型热敏电阻RT1、电解电容EC1、保护电阻R1，所述 温度传感器RT3具体包括NTC型热敏电阻RT3、电解电容EC3、保护电阻R3，所 述第一CPU的+5V电压端依次串联NTC型热敏电阻RT1、电解电容EC1的正极与 第一CPU的接地端相连，所述保护电阻R1并联在电解电容EC1两端；所述第一 CPU的+5V电压端还依次串联NTC型热敏电阻RT3、电解电容EC3的正极与第一CPU的接地端相连，所述电解电容EC1的正极以及电解电容EC3的正极均与第一 CPU的AD口连接，所述第一CPU通过电压变化感知室内环境、室内机换热器盘 管温度的变化，用作空调转速控制过程中室内机的温度变化的判定依据，以此 控制热泵以及电热元件1002进行相互配合工作。

可以理解的是，室内环境、盘管温度采集电路，通过在室内机环境、换热 器上盘管温度传感器，5V电压通过NTC热敏电阻RT1和R1分压，EC1整形、稳 压；RT3和R3分压，EC3整形、稳压，将NTC热敏电阻RT1、RT3阻值的变化转 换为电压变化，输出直流电压信号到CPU的AD口。CPU通过对此电压的AD转换、 采集来感知室内环境、换热器盘管温度的变化，从而作为空调转速控制过程中 室内机的温度变化的判定依据。其中设定室内环境温度为T1，室内盘管温度为 T3。

参见图3:包括设置在室外机、室外机换热器盘管上用于采集室外、室外机 盘管上环境温度变化的温度传感器RT4、温度传感器RT5以及第二CPU；所述温 度传感器RT4具体包括NTC型热敏电阻RT4、电解电容EC4、保护电阻R4，所述 温度传感器RT5具体包括NTC型热敏电阻RT5、电解电容EC5、保护电阻R5，所 述第二CPU的+5V电压端依次串联NTC型热敏电阻RT1、电解电容EC1的正极与 第二CPU的接地端相连，所述保护电阻R1并联在电解电容EC1两端；所述第二CPU的+5V电压端还依次串联NTC型热敏电阻RT3、电解电容EC3的正极与第二CPU的接地端相连，所述电解电容EC1的正极以及电解电容EC3的正极均与第二 CPU的AD口连接，所述第二CPU通过电压变化感知室外环境、室外机换热器盘 管温度的变化，用作空调转速控制过程中室外机的温度变化的判定依据，以此 控制热泵以及电热元件1002进行相互配合工作。

可以理解的是，室外环境、盘管温度采集电路，通过在室外机环境、换热 器上盘管温度传感器，5V电压通过NTC热敏电阻RT4和R4分压，EC4整形、稳 压；RT5和R5分压，EC5整形、稳压，将NTC热敏电阻RT4、RT5阻值的变化转 换为电压变化，输出直流电压信号到CPU的AD口。CPU通过对此电压的AD转换、 采集来感知室外环境、换热器盘管温度的变化，从而作为空调转速控制过程中 室外机的温度变化的判定依据。其中设定室外盘管温度为T4，室外环境温度为 T5。

实施例2

本实施例还公开了一种热泵型空调的控制方法，包括以下步骤流程：

S1：当检测到室外环境温度处于设定的TA1温度以上时，蒸发温度没有到 空气露点以下时，室外换热器在制热工作时，翅片不会结霜，此时由热泵*** 单独工作，提高能效，节约能源；

S2：当检测到室外环境温度处于设定的TA2温度以下时，此时空气中的绝 对含湿量减小，室外换热器在制热工作时，翅片结霜的可能性不大，由热泵和 电加热共同工作，提高室内温度和舒适性。

S3：当检测到室外环境温度处于TA1与TA2之间时，制热室外换热器翅片 易结霜，先由热泵进行工作，当热泵工作时间满足设定时间t1以上时，室外环 境温度与室外换热器盘管温度的温差达到设定温度差TC1，热泵停止工作，转由 电加热接替工作，减少由于结霜导致的温度下降带来的不适和除霜导致的房间 温度波动；

S4:当检测到空调开机制热时，首先判断室外环境温度是否低于设定温度 TA3并且室外环境温度与室外换热器盘管温度的温差是否达到设定温度TC2，如 果判断条件均为是，则进行一次除霜，提高正常制热工作时的效果。

以下为热泵型空调控制方法的具体操作实施流程：

空调通电，流程开始，参见图4，先判断(1)空调是否开机，如果判断结 果为是，则执行判断(6)空调的模式是否为自动模式？如果是自动模式，则执 行判断(7)；如果判断(6)结果为否则执行判断(8)；判断(6)T1是否小 于W？如果判断结果为否，进入“制热之外的其他空调工作模式”；如果结果为 是，则执行判断(9)，判断(9)的结果为否进入A，判断(9)的结果为是， 则先执行停止压缩机的动作后进入A；判断(8)是否为制热模式？则执行判断(9)，判断(9)的结果为否进入A，判断(9)的结果为是，则先执行停止压 缩机的动作后进入A；如果不是进入“制热之外的其他空调工作模式”。

判断(1)的结果为否，则执行判断(2)T5是否小于TA3，如果结果为否， 则流程结束；如果判断(2)结果为是，则执行判断(3)，判断ΔT是否小于 TC2？如果判断结果为是，则流程结束，判断(3)结果为否，则开启压缩机， 置除霜标志，在压缩开启的过程中，再判断(4)T4是否大于TP1？如果判断结 果为是，则停止压缩机，清除除霜标志，如果判断结果为否，则执行判断(5)， 判断(5)是否接收到开机信号，如果判断结果为否则继续开启压缩机，进行除 霜，如果判断结果为是，则开始执行判断(6)；

进入A如图5制热运行流程图，先判断(10)T1是否大于等于TS？如果判 断结果为是则制热停止工作，流程结束；如果结果为是则执行判断(11)。判 断(11)T5是否大于等于TA1？如果判断结果为是则开启热泵制热，电热关闭， 流程结束；如果结果为否则执行判断(12)；判断(12)T5是否小于TA2？如 果判断结果为是开始热泵制热运行；接着判断(13)，判断(13)T3是否小于 TP2？如果判断结果为否，则流程结束；如果结果为是，则执行判断(14)，判 断(14)电加热停止时间是否大于t2？如果判断结果为否，流程结束，判断结 果为是，则电加热开始工作，置电热允许标志为1，同时电加热停止时间清零。 然后执行判断(15)，判断(15)T3是否大于等于TP3？如果判断结果为是， 则电热停止，情楚电加热允许工作标志，电加热停止时间计时开始，如果判断 结果为否，则执行判断(16)，判断(16)电加热是否允许工作？如果结果为 是则电加热继续维持工作；如果判断(12)结果为否则热泵先开始运行，然后 再执行判断(17)，判断(17)热泵工作时间是否大于t3？如果结果为否，则 继续热泵制热，判断(17)结果为是，则执行判断(18)；判断(18)ΔT是否 大于等于TC1？如果判断结果为否，则继续热泵制热；如果判断结果为是，则热 泵停止运行，切换为电加热运行，流程结束。

下表是实施例中部分参数数值表：

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。

Claims (6)

1.一种热泵型空调，其特征在于，包括室内机(100)、室外机(200)、制冷***以及相应的控制电路；所述室内机(100)、室外机(200)上分别设有采集室内、室外环境温度变化的温度传感器RT1、温度传感器RT4，所述室内机、室外机的盘管上分别设有采集室内机的换热器盘管以及室外机的换热器盘管温度变化的温度传感器RT3、温度传感器RT5，所述制冷***包括压缩机(300)、汽液分离器(400)、四通阀(500)、单向阀(600)、截止阀(700)、第一毛细管(800)、第二毛细管(801)、电热元件(1002)；所述压缩机(300)通过四通阀(500)连接气液分离器(400)并依次通过管路连通室外机(200)、室内机(100)组成一个循环通路，所述室外机(200)、室内机(100)两边的连接通路中均设有截止阀(700)，所述室外机(200)、室内机(100)两边相对于压缩机(300)的一端通路中依次设有第一毛细管(800)、单向阀(600)，所述单向阀(600)与第一毛细管(800)连通的一端导通，所述单向阀(600)外还并联有第二毛细管(801)，所述室内机(100)、室外机(200)分别对应匹配有贯流风扇(1001)、轴流风扇(2001)；所述电热元件(1002)与室内机(100)上的贯流风扇(1001)相配合用于辅助加热，所述控制电路通过采集温度传感器RT1、温度传感器RT4、温度传感器RT3、温度传感器RT5的温度变化信息控制热泵以及电热元件(1002)进行相互配合工作。

2.根据权利要求1所述的热泵型空调，其特征在于，包括设置在室内机、室内机换热器盘管上用于采集室内、室内机盘管上环境温度变化的温度传感器RT1、温度传感器RT4以及第一CPU；所述温度传感器RT1具体包括NTC型热敏电阻RT1、电解电容EC1、保护电阻R1，所述温度传感器RT3具体包括NTC型热敏电阻RT3、电解电容EC3、保护电阻R3，所述第一CPU的+5V电压端依次串联NTC型热敏电阻RT1、电解电容EC1的正极与第一CPU的接地端相连，所述保护电阻R1并联在电解电容EC1两端；所述第一CPU的+5V电压端还依次串联NTC型热敏电阻RT3、电解电容EC3的正极与第一CPU的接地端相连，所述电解电容EC1的正极以及电解电容EC3的正极均与第一CPU的AD口连接，所述第一CPU通过电压变化感知室内环境、室内机换热器盘管温度的变化，用作空调转速控制过程中室内机的温度变化的判定依据，以此控制热泵以及电热元件(1002)进行相互配合工作。

3.根据权利要求1所述的热泵型空调，其特征在于，包括设置在室外机、室外机换热器盘管上用于采集室外、室外机盘管上环境温度变化的温度传感器RT4、温度传感器RT5以及第二CPU；所述温度传感器RT4具体包括NTC型热敏电阻RT4、电解电容EC4、保护电阻R4，所述温度传感器RT5具体包括NTC型热敏电阻RT5、电解电容EC5、保护电阻R5，所述第二CPU的+5V电压端依次串联NTC型热敏电阻RT1、电解电容EC1的正极与第二CPU的接地端相连，所述保护电阻R1并联在电解电容EC1两端；所述第二CPU的+5V电压端还依次串联NTC型热敏电阻RT3、电解电容EC3的正极与第二CPU的接地端相连，所述电解电容EC1的正极以及电解电容EC3的正极均与第二CPU的AD口连接，所述第二CPU通过电压变化感知室外环境、室外机换热器盘管温度的变化，用作空调转速控制过程中室外机的温度变化的判定依据，以此控制热泵以及电热元件(1002)进行相互配合工作。

4.一种热泵型空调的控制方法，其特征在于，包括以下步骤流程：

S1：当检测到室外环境温度处于设定的TA1温度以上时，蒸发温度没有到空气露点以下时，室外换热器在制热工作时，翅片不会结霜，此时由热泵***单独工作；

S2：当检测到室外环境温度处于设定的TA2温度以下时，此时空气中的绝对含湿量减小，室外换热器在制热工作时，由热泵和电加热共同工作。

5.根据权利要求4所述的热泵型空调的控制方法，其特征在于，还包括步骤流程S3：当检测到室外环境温度处于TA1与TA2之间时，制热室外换热器翅片易结霜，先由热泵进行工作，当热泵工作时间满足设定时间t1以上时，室外环境温度与室外换热器盘管温度的温差达到设定温度差TC1，热泵停止工作，转由电加热接替工作。

6.根据权利要求4所述的热泵型空调的控制方法，其特征在于，还包括步骤流程S4:当检测到空调开机制热时，首先判断室外环境温度是否低于设定温度TA3并且室外环境温度与室外换热器盘管温度的温差是否达到设定温度TC2，如果判断条件均为是，则进行一次除霜。

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