CN104236155B - 具有冷媒过冷、除霜制热功能的空调系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有冷媒过冷、除霜制热功能的空调系统及其控制方法，包括室外机和室内机组，所述室内机组包括至少一台室内机，所述室外机包括压缩机、室外换热器、室外节流装置和四通阀，所述室内机包括室内换热器和室内节流装置，所述空调系统还包括热交换装置；所述热交换装置内设置有第一盘管和第二盘管；第一盘管的两端分别与室外节流装置的、室内节流装置连通；第二盘管的一端与室外节流装置连通，其另一端与所述压缩机的进气端连通。该空调系统采用一个装置同时实现了冷媒的二次过冷，以及在除霜的过程中实现了在除霜的同时对室内机进行供热；该空调还设置有与压缩机驱动模块相连的模块换热器，在对压缩机驱动模块冷却的同时进行能量回收。

Description

具有冷媒过冷、除霜制热功能的空调系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及空调冷媒过冷、除霜制热技术领域，尤其涉及一种具有冷媒过冷、除霜制热功能的空调系统及其控制方法。

背景技术

空调在制冷时，当室外温度过高时，从室外换热器出来的冷媒因过冷度不足，在液管管路的冷媒出现闪发现象，导致制冷效果差；空调在制热时，当室外温度过低时，室外换热器出现结霜现象，传统的空调除霜运转采用四通阀切换成制冷冷媒回路，从室内吸热的方式，会造成除霜时空调不制热，同时也会吸收室内的热量，造成室内温度波动大，使用舒适性下降的问题。

为解决制冷时制冷剂闪发的问题，目前行业通常的方法是在冷凝器出口增加一种过冷器，对冷媒进行二次过冷。

为解决在除霜时导致室内温度降低的问题，在空调系统上设计了一种蓄热器，蓄热器可以在室内机制热运转时通过辅助电加热或压缩机侧的高温冷媒蓄热，在除霜时从蓄热器中取出热量进行除霜。

现有的技术中，同时具有两种功能的空调系统较少，即便存在如果需要空调系统同时具有二次过冷功能及除霜功能，需要在现有的空调系统内增加一个过冷设备和一个蓄热器，如此会使空调系统结构变的复杂，体积变大，且会导致生产成本的提高。且现有的空调系统在除霜时不能对室内供热，最佳的方案是需要空调具有冷媒二次过冷功能，蓄热以及除霜的同时对室内供热的功能，但现有的空调系统，不仅存在系统设计和控制复杂，成本高，还存在蓄热除霜时室内机不能制热的问题，从而降低了用户的使用满意度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有冷媒过冷、除霜制热功能的空调系统及其控制方法，能够实现冷媒的二次过冷，且能够实现在除霜的同时对室内机进行供热，且该空调系统结构简单，制造方便，提高了用户使用的舒适度。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有冷媒过冷、除霜制热功能的空调系统，包括室外机和室内机组，所述室内机组包括至少一台室内机，所述室外机包括压缩机、室外换热器、室外节流装置和四通阀，所述室内机包括室内换热器和室内节流装置，其中，所述空调系统还包括热交换装置；

所述热交换装置内设置有第一盘管和第二盘管；

所述第一盘管的两端分别与室外节流装置、室内节流装置连通；

所述第二盘管的一端与室外节流装置连通，其另一端与所述压缩机的进气端连通。

作为上述具有冷媒过冷、除霜制热功能的空调系统的一种优选方案，所述第二盘管制冷时冷媒的流入端设置有盘管节流装置。

作为上述具有冷媒过冷、除霜制热功能的空调系统的一种优选方案，所述第一盘管和第二盘管交叉设置在封闭的壳体内。

作为上述具有冷媒过冷、除霜制热功能的空调系统的一种优选方案，所述壳体内填充有相变蓄热材料。

作为上述具有冷媒过冷、除霜制热功能的空调系统的一种优选方案，所述空调系统还包括模块换热器，所述模块换热器与压缩机驱动模块相连。

作为上述具有冷媒过冷、除霜制热功能的空调系统的一种优选方案，所述四通阀包括D口、C口、S口和E口，所述四通阀的D口与压缩机的出气口连通，所述四通阀的C口与室外换热器连通，所述四通阀的S口与压缩机的进气口连通，所述第二盘管与所述四通阀的E口连通，且通过四通阀的换向使第二盘管与压缩机的进气口连通。

作为上述具有冷媒过冷、除霜制热功能的空调系统的一种优选方案，所述空调系统还包括第二四通阀，所述第二四通阀包括D口、C口、S口和E口，所述第二四通阀的D口与压缩机的出气口连通，所述第二四通阀的C口与所述第二四通阀的S口通过毛细管连通，所述第二四通阀的S口与压缩机的进气端连通，所述第二四通阀的E口与室内换热器连通，所述毛细管为限流毛细管。

作为上述具有冷媒过冷、除霜制热功能的空调系统的一种优选方案，所述模块换热器设置在热交换装置内，或者所述模块换热器设置在室外节流装置与热交换装置之间的管路上。

一种如以上所述的具有冷媒过冷、除霜制热功能的空调系统的控制方法，其包括以下步骤：

步骤A：打开空调系统，若空调运行制冷运转进入步骤B，运行制热运转进入步骤C，运行除霜制热运转进入步骤D；

步骤B：空调系统的控制装置控制四通阀、第二四通阀阀口的连通状态，使得从压缩机出来的冷媒经四通阀后依次流经室外换热器、室外节流装置，经过室外节流装置的冷媒一部分经第一盘管流入室内机，最后通过第二四通阀返回压缩机，另一部分经盘管节流装置节流降压后流经第二盘管，最后通过四通阀返回压缩机，完成一次制冷循环；

步骤C：空调系统的控制装置控制四通阀、第二四通阀阀口的连通状态，使得从压缩机出来冷媒一部分经过四通阀进入第二盘管；另一部分冷媒经第二四通阀进入室内机；从第二盘管和室内机出来的冷媒混合后进入第一盘管，从第一盘管出来的冷媒通过室外节流装置后进入室外换热器，最后通过四通阀回到压缩机，完成一次制热循环；

步骤D：空调系统的控制装置控制四通阀、第二四通阀阀口的连通状态，使得从压缩机出来的冷媒一部分经过四通阀进入室外换热器，另一部分冷媒经过第二四通阀进入室内机；从室外换热器出来的冷媒经室外节流装置后进入第一盘管，流经第一盘管后与从室内机流出的冷媒汇合后经盘管节流装置进入第二盘管，最后通过四通阀返回到压缩机，完成一次制热除霜循环。

作为上述具有冷媒过冷、除霜制热功能的空调系统的控制方法的一种优选方案，

在步骤B中，控制系统控制四通阀的C口、D口，S口、E口连通，控制第二四通阀的C口、D口，S口、E口连通；

在步骤C中，控制系统控制四通阀的D口、E口，C口、S口连通，控制第二四通阀的D口、E口，C口、S口连通；

在步骤D中，控制系统控制四通阀的D口、C口，E口、S口连通，控制第二四通阀的D口、E口，C口、S口连通。

本发明的有益效果为：本发明通过提供一种具有冷媒过冷、除霜制热功能的空调系统及其控制方法，其增加了热交换装置，并且通过热交装置内的第一盘管、第二盘管和蓄热材料之间的热交换，实现了制冷过程中冷媒的二次过冷，以及制热过程中实现了并联蓄热，串联余热回收；实现了采用一个装置同时实现了冷媒的二次过冷，以及在除霜的过程中实现了在除霜的同时对室内机进行供热；同时本申请还设置有与压缩机驱动模块相连的模块换热器，在对压缩机驱动模块冷却的同时进行能量回收。

附图说明

图1是本发明具体实施方式1提供的具有冷媒过冷及除霜制热功能的空调系统的结构示意图；

其中：

1：室外机；2：室内机；3：热交换装置；4：模块换热器；

11：压缩机；12：室外换热器；13：室外节流装置；14：四通阀；15：第二四通阀；

21：室内换热器；22：室内节流装置；

31：第一盘管；32：第二盘管；33：盘管节流装置。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，本实施方式提供了一种具有冷媒过冷、除霜制热功能的空调系统，其在夏季制冷的过程中具有冷媒二次过冷的功能，且在制热过程中若室外机出现结霜时，具有在除霜的同时对室内进行供热的功能。

上述空调系统具体的包括室外机1和室内机组，其中室内机组包括至少一台室内机2，室外机1包括压缩机11、室外换热器12、室外节流装置13和四通阀14，当然室外机1也包括油分离器和气液分离器等常用装置，在此不一一叙述。室内机2包括室内换热器21和室内节流装置22。上述空调系统的组成元件均按常用空调的布置方式及安装方法进行安装。

上述空调系统还包括热交换装置3，该热交换装置3内设置有第一盘管31和第二盘管32，其中第一盘管31的两端分别与室外节流装置13和室内节流装置22连通，第二盘管32的一端与室外节流装置13连通，其另一端与压缩机11的进气端连通。在空调制冷过程中，流经第二盘管32的冷媒蒸发吸热，对第一盘管31内的制冷剂进行二次过冷，为了便于第二盘管32内的制冷剂的蒸发，于第二盘管32的冷媒流入端设置有盘管节流装置33。

在此实施方式中，为了提高第一盘管31和第二盘管32之间的热交换效率，本热交换装置还包括壳体，且第一盘管31和第二盘管32交叉设置在封闭的壳体内，且于壳体内填充有相变蓄热材料，进而提高了第一盘管31和第二盘管32之间的热交换效率。

本实施方式提供的空调系统还包括模块换热器4，该模块换热器4设置在室外节流装置13与热交换装置3之间的管路上，其也可以设置在热交换装置3内，图1中显示的是模块换热器设置在室外节流装置13与热交换装置3之间的管路上的情况，未实出设置在热交换装置3内的情况。该模块换热器4与压缩机驱动模块相连，可以通过此装置与热交换装置3或室外节流装置13与热交换装置3之间的管路内的冷媒进行热量交换，对压缩机驱动模块进行冷却。

上述四通阀14包括D口、C口、S口和E口，四通阀14的D口压缩机11的出气口连通，四通阀14的C口与室外换热器22连通，四通阀14的S口与压缩机11的进气口连通，第二盘管32与四通阀14的E口连通，且通过四通阀14的换向使第二盘管32与压缩机11的进气口连通。

空调系统还包括第二四通阀15，该第二四通阀15包括D口、C口、S口和E口，第二四通阀15的D口与压缩机11的出气口连通，第二四通阀15的C口与第二四通阀15的S口通过毛细管连通，第二四通阀15的S口与压缩机11的进气端连通，第二四通阀15的E口与室内换热器21连通。其中，毛细管为限流毛细管，即当第二四通阀15的C口与第二四通阀15的S口连通时，两者之间基本无冷媒通过。

本申请还提供了一种上述空调系统的控制方法，其具体的包括以下步骤：

步骤A：打开空调系统，若空调运行制冷运转进入步骤B，运行制热运转进入步骤C，运行除霜制热运转进入步骤D；

步骤B：空调系统的控制装置控制四通阀、第二四通阀阀口的连通状态，使得从压缩机出来的冷媒经四通阀后依次流经室外换热器、室外节流装置，经过室外节流装置的冷媒一部分经第一盘管流入室内机，最后通过第二四通阀返回压缩机，另一部分经盘管节流装置节流降压后流经第二盘管，最后通过四通阀返回压缩机，完成一次制冷循环；

步骤C：空调系统的控制装置控制四通阀、第二四通阀阀口的连通状态，使得从压缩机出来冷媒一部分经过四通阀进入第二盘管；另一部分冷媒经第二四通阀进入室内机；从第二盘管和室内机出来的冷媒混合后进入第一盘管，从第一盘管出来的冷媒通过室外节流装置后进入室外换热器，最后通过四通阀回到压缩机，完成一次制热循环；

步骤D：空调系统的控制装置控制四通阀、第二四通阀阀口的连通状态，使得从压缩机出来的冷媒一部分经过四通阀进入室外换热器，另一部分冷媒经过第二四通阀进入室内机；从室外换热器出来的冷媒经室外节流装置后进入第一盘管，流经第一盘管后与从室内机流出的冷媒汇合后经盘管节流装置进入第二盘管，最后通过四通阀返回到压缩机，完成一次制热除霜循环。

优选的，

在步骤B中，控制系统控制四通阀的C口、D口，S口、E口连通，控制第二四通阀的C口、D口，S口、E口连通；

在步骤C中，控制系统控制四通阀的D口、E口，C口、S口连通，控制第二四通阀的D口、E口，C口、S口连通；

在步骤D中，控制系统控制四通阀的D口、C口，E口、S口连通，控制第二四通阀的D口、E口，C口、S口连通。

为了对上述空调系统进行进一步的说明，以下以空调系统在热冷、制热、除霜制热过程冷媒的流向对上述空调系统的工作原理进行说明。

制冷运转：

在制冷过程中，四通阀14的C口、D口，S口、E口处于连通装置；第二四通阀15的C口、D口，S口、E口处于连通状态。

在此过程中，冷媒的流向为：从压缩机11出来的高温高压气体经四通阀14的C口、D口依次流经室外换热器12、室外节流装置13、模块换热器4，冷媒通过模块换热器4时与压缩机驱动模块进行热量交换，对压缩机驱动模块冷却之后进入热交换装置3的第一盘管31，从第一盘管31流出的冷媒一部分经盘管节流装置33进入第二盘管32，另一部分进入室内机组，其中，进入第二盘管32的冷媒经盘管节流装置33节流降压之后在第二盘管32内蒸发吸热，同时与第一盘管31进行热量交换实现第一盘管31内冷媒的二次过冷，进入第二盘管32内的冷媒最后进四通阀14回到压缩机11。进入室内机组的冷媒在室内换热器21内蒸发后经第二四通阀15返回压缩机11，完成一次制冷循环。

制热运转：

在制热过程中，四通阀14的D口、E口，C口、S口连通，第二四通阀15的D口、E口，C口、S口连通。

在此过程中，冷媒的流向为：从压缩机11出来的高温高压气体一部分经过四通阀14进入热交换装置3的第二盘管32冷凝放热，释放的热量被热交换装置3内的相变蓄热材料吸收并储存；另一部分冷媒经第二四通阀15进入室内机2冷凝换热；从热交换装置3出来的冷媒经盘管节流装置33和经室内换热器21出来的冷媒汇合后，再次经第一盘管31进入热交换装置3，实现余热的回收，从第一盘管31出来的冷媒经过模块换热器4后，通过室外节流装置13节流降压进入室外换热器12蒸发吸热，最后通过四通阀14后回到压缩机11。

此过程通过模块换热器4对压缩机驱动模块进行降温冷却，同时利用热交换装置并联蓄热和串联余热回收，在对室内机供热的同时实现了热交换装置的蓄热。

除霜制热运行：

在此过程中，四通阀14的D口、C口，E口、S口连通，第二四通阀15的D口、E口，C口、S口连通；

在此过程中，冷媒的流向为：从压缩机11出来的高温高压气体一部分经过四通阀11进入室外换热器12冷凝放热，放出来热量进行化霜，另一部分冷媒经过第二四通阀15进入室内机2制热；从室外换热器12出来的冷媒经室外节流装置13、模块换热器4，然后从热交换装置3的第一盘管31出来后与从室内回来的冷媒汇合后经盘管节流装置33进入热交换装置3吸热，最后再次经过四通阀14后返回到压缩机11。

该过程蓄热器存储的热量从蓄热器释放用于室外机化霜和室内机制热，提高了舒适性。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有冷媒过冷、除霜制热功能的空调系统，包括室外机(1)和室内机组，所述室内机组包括至少一台室内机(2)，所述室外机(1)包括压缩机(11)、室外换热器(12)、室外节流装置(13)和四通阀(14)，所述室内机(2)包括室内换热器(21)和室内节流装置(22)，其特征在于，所述空调系统还包括热交换装置(3)；

所述热交换装置(3)内设置有第一盘管(31)和第二盘管(32)；

所述第一盘管(31)的两端分别与室外节流装置(13)、室内节流装置(22)连通；

所述第二盘管(32)的一端与室外节流装置(13)连通，其另一端与所述压缩机(11)的进气端连通；

所述四通阀(14)包括D口、C口、S口和E口，所述四通阀(14)的D口与压缩机的出气口连通，C口与室外换热器(12)连通，S口与压缩机(11)的进气口连通，所述第二盘管(32)与E口连通，且通过四通阀(14)的换向使第二盘管(32)与压缩机(11)的进气口连通。

2.根据权利要求1所述的具有冷媒过冷、除霜制热功能的空调系统，其特征在于，所述第二盘管(32)制冷时冷媒的流入端设置有盘管节流装置(33)。

3.根据权利要求1所述的具有冷媒过冷及除霜制热功能的空调系统，其特征在于，所述第一盘管(31)和第二盘管(32)交叉设置在封闭的壳体内。

4.根据权利要求3所述的具有冷媒过冷、除霜制热功能的空调系统，其特征在于，所述壳体内填充有相变蓄热材料。

5.根据权利要求1所述的具有冷媒过冷、除霜制热功能的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括模块换热器(4)，所述模块换热器(4)与压缩机驱动模块相连。

6.根据权利要求1所述的具有冷媒过冷、除霜制热功能的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括第二四通阀(15)，所述第二四通阀(15)包括D口、C口、S口和E口，所述第二四通阀(15)的D口与压缩机(11)的出气口连通，C口与S口通过毛细管连通，S口与压缩机(11)的进气端连通，E口与室内换热器(21)连通，所述毛细管为限流毛细管。

7.根据权利要求5所述的具有冷媒过冷、除霜制热功能的空调系统，其特征在于，所述模块换热器(4)设置在热交换装置(3)内，或者所述模块换热器(4)设置在室外节流装置(13)与热交换装置(3)之间的管路上。

8.一种如权利要求6具有冷媒过冷、除霜制热功能的空调系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：打开空调系统，若空调运行制冷运转进入步骤B，运行制热运转进入步骤C，运行除霜制热运转进入步骤D；

步骤B：空调系统的控制装置控制四通阀、第二四通阀阀口的连通状态，使得从压缩机出来的冷媒经四通阀后依次流经室外换热器、室外节流装置，经过室外节流装置的冷媒一部分经第一盘管流入室内机，最后通过第二四通阀返回压缩机，另一部分经盘管节流装置节流降压后流经第二盘管，最后通过四通阀返回压缩机，完成一次制冷循环；

步骤C：空调系统的控制装置控制四通阀、第二四通阀阀口的连通状态，使得从压缩机出来冷媒一部分经过四通阀进入第二盘管；另一部分冷媒经第二四通阀进入室内机；从第二盘管和室内机出来的冷媒混合后进入第一盘管，从第一盘管出来的冷媒通过室外节流装置后进入室外换热器，最后通过四通阀回到压缩机，完成一次制热循环；

步骤D：空调系统的控制装置控制四通阀、第二四通阀阀口的连通状态，使得从压缩机出来的冷媒一部分经过四通阀进入室外换热器，另一部分冷媒经过第二四通阀进入室内机；从室外换热器出来的冷媒经室外节流装置后进入第一盘管，流经第一盘管后与从室内机流出的冷媒汇合后经盘管节流装置进入第二盘管，最后通过四通阀返回到压缩机，完成一次制热除霜循环。

9.根据权利要求8所述的具有冷媒过冷、除霜制热功能的空调系统的控制方法，其特征在于，

在步骤B中，控制系统控制四通阀的C口和D口连通，S口和E口连通，控制第二四通阀的C口和D口连通，S口和E口连通；

在步骤C中，控制系统控制四通阀的D口和E口连通，C口和S口连通，控制第二四通阀的D口和E口连通，C口和S口连通；

在步骤D中，控制系统控制四通阀的D口和C口连通，E口和S口连通，控制第二四通阀的D口和E口连通，C口和S口连通。