空調除霜系統和方法及空調與流程

本發明涉及空調換熱領域，特別是涉及空調除霜系統和空調除霜方法及空調。

背景技術：

熱泵空調器在低溫環境下運行制熱模式，常常無法滿足內機的制熱能力需求。另外，在低溫環境運行時室外機換熱器結霜嚴重，結霜則會加大室外機風阻,導致換熱器傳熱系數下降從而進一步削弱熱泵空調器的制熱能力。

技術實現要素：

(一)要解決的技術問題

本發明的目的是提供空調除霜系統、空調除霜方法及空調，以解決空調除霜造成室內溫度降低的問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種空調除霜系統，其包括：壓縮機、蓄熱裝置、室外換熱器；所述壓縮機和所述室外換熱器之間通過除霜排氣管路、除霜回氣管路連接構成除霜回路；

所述除霜排氣管路、所述除霜回氣管路均穿過所述蓄熱裝置。

在一些實施例中，優選為，所述除霜排氣管路包括：在自壓縮機到所述室外換熱器方向上由串聯的排氣主路和除霜排氣支路組成；排氣主路穿過蓄熱裝置。

在一些實施例中，優選為，所述除霜排氣支路上設置控制開度的第二控制閥。

在一些實施例中，優選為，所述除霜回氣管路包括：在自室外換熱器到所述壓縮機方向上串聯的除霜回氣支路和回氣主路組成；所述回氣主路穿過所述蓄熱裝置。

在一些實施例中，優選為，所述除霜回氣支路上設置儲液罐。

在一些實施例中，優選為，自所述室外換熱器的回氣出口到所述儲液罐的除霜回氣支路上依次設置第三控制閥和節流器。

在一些實施例中，優選為，所述節流器為節流毛細管。

在一些實施例中，優選為，還包括：室內換熱器；所述壓縮機、所述室內換熱器和所述室外換熱器構成制熱循環回路，其中，所述壓縮機和室內換熱器間通過制熱排氣管路連接，所述壓縮機和室外換熱器間通過制熱回氣管路連接；所述制熱排氣管路、制熱回氣管路均穿過所述蓄熱裝置；

所述制熱回氣管路和所述除霜回氣管路擇一開啟。

在一些實施例中，優選為，所述制熱排氣管路包括：在自壓縮機到所述室內換熱器方向上串聯的排氣主路和制熱排氣支路組成；排氣主路穿過蓄熱裝置。

在一些實施例中，優選為，所述制熱排氣支路上設置控制開度的第一控制閥。

在一些實施例中，優選為，所述制熱回氣管路包括：在自室外換熱器到所述壓縮機方向上串聯的制熱回氣支路和回氣主路組成，所述制熱回氣支路上設置第四控制閥。

在一些實施例中，優選為，所述蓄熱裝置內部填充相變儲熱材料。

在一些實施例中，優選為，所述相變儲熱材料包括：按體積比計，20石蠟：1硫化膨脹石墨。

在一些實施例中，優選為，所述制熱排氣管路、所述除霜排氣管路上設置溫度測量裝置，所述蓄熱裝置內設置加熱部件。

在一些實施例中，優選為，所述加熱部件包括：電加熱棒、和/或電阻絲、和/或換熱管。

在一些實施例中，優選為，所述的空調除霜系統還包括：溫控器，所述溫度測量裝置和所述加熱部件均與所述溫控器相連。

在一些實施例中，優選為，所述溫控器設有加熱部件啟動溫度設置位和加熱部件過載溫度設置位。

在一些實施例中，優選為，所述壓縮機、所述室內換熱器、所述室外換熱器構成的冷媒制冷循環回路中，所述壓縮機和所述室內換熱器之間通過制冷回氣管路連接，所述壓縮機和所述室外換熱器之間通過制冷排氣管路連接，所述制冷回氣管路繞過蓄熱裝置。。

在一些實施例中，優選為，通過四通換向閥分別與室內換熱器或室外換熱器相連，構成制熱排氣管路或制冷排氣管路。

在一些實施例中，優選為，所述制熱回氣管路設置控制開閉的第六控制閥，所述制冷回氣管路設置控制開閉的第七控制閥。

本發明還提供一種空調，其包括所述的空調除霜系統。

本發明還提供了一種空調除霜方法，其包括：

啟動除霜模式；

打開除霜排氣管路、除霜回氣管路；關閉制熱排氣管路、制熱回氣管路；

自壓縮機排氣口排出的氣體分別進入除霜排氣管路；除霜排氣管路散發的熱量由蓄熱裝置吸收、儲存；

進入所述除霜排氣管路的氣體再進入室外換熱器除霜后，通過除霜回氣管路，被蓄熱裝置加熱后，返回壓縮機的儲液罐。

在一些實施例中，優選為，所述的空調除霜方法還包括：檢測所述除霜排氣管路的氣體溫度；

若所述氣體溫度低于除霜溫度閾值，則啟動蓄熱裝置內的加熱部件。

在一些實施例中，優選為，空調除霜方法還包括：

啟動制熱模式；

打開制熱排氣管路和制熱回氣管路，關閉所述除霜排氣管路、所述除霜回氣管路；

自壓縮機排氣口排出的氣體進入制熱排氣管路；制熱排氣管路散發的熱量由蓄熱裝置吸收、儲存；

進入所述制熱排氣管路的氣體再進入室內換熱器冷凝后，送入室外換熱器，自室外換熱器回氣口排出后，經過制熱回氣管路，被蓄熱裝置加熱后，返回壓縮機的儲液罐。

在一些實施例中，優選為，所述的空調除霜方法還包括：檢測制熱排氣管路內氣體溫度；

若所述制熱排氣管路內氣體溫度低于制熱溫度閾值，則啟動蓄熱裝置內的加熱部件。

在一些實施例中，優選為，所述的空調除霜方法還包括：

啟動制冷模式；

打開制冷排氣管路、制冷回氣管路，關閉所述制熱排氣管路、所述制熱回氣管路、所述除霜排氣管路、所述除霜回氣管路；

自壓縮機排氣口排出的氣體進入制冷排氣管路；排氣管路散發的熱量由蓄熱裝置吸收、儲存；

進入所述制冷排氣管路的氣體再進入室外換熱器冷凝后，送入室內換熱器，自室內換熱器回氣口排出后，經過制冷回氣管路，繞過蓄熱裝置后，返回壓縮機的儲液罐。

(三)有益效果

本發明提供的技術方案，針對目前除霜造成制熱效果差的問題，提出壓縮機向室外換熱器供熱，除霜。經過除霜后的冷媒回到蓄熱裝置進行加熱后重新回到壓縮機，避免回到室內換熱器，造成室內降溫。且向室外換熱器排氣的除霜排氣管路經過蓄熱裝置，其散發的熱量能夠被蓄熱裝置吸收，如果其熱量達不到要求，蓄熱裝置可以為其加熱。另一方面，蓄熱裝置還可以對除霜回氣管路供熱，提高回氣溫度，避免除霜過程中室內溫度降低。以大大改善在低溫環境下的制熱能力，提升用戶體驗的舒適感，從而極大的提升產品的競爭力！

附圖說明

圖1為本發明一個實施例中空調除霜系統的結構示意圖；

圖2為本發明一個實施例中空調的結構示意圖。

圖中：

1 壓縮機；

2 壓縮機儲液罐；

3 回氣主路；

4 排氣主路；

5 相變蓄熱材料；

6 、9、11、12、14、20、22、23、24電子膨脹閥；

7 儲液罐；

8 節流器；

10 加熱部件；

13 四通換向閥；

15 節流閥；

17 室內換熱器；

18 室外換熱器；

19 蓄熱裝置；

21 溫控器。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“第一”“第二”“第三”“第四”是為了清楚說明產品部件進行的編號，不代表任何實質性區別。“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在現有技術中熱泵空調器在除霜操作中制熱能力差的問題，本技術提供了空調除霜系統、除霜方法及空調。

下面將通過基礎設計、擴展設計及替換設計對產品、方法等進行詳細描述。

一種空調除霜系統，如圖1所示，其主要由壓縮機1、蓄熱裝置19和室外換熱器18組成。其中，壓縮機1和室外換熱器18之間通過除霜排氣管路、除霜回氣管路連接構成除霜回路；也就是說除霜時，壓縮機1的高溫高壓氣體進入室外換熱器18進行除霜。除霜排氣管路、除霜回氣管路均穿過蓄熱裝置19。蓄熱裝置19能夠吸收除霜排氣管路散發的廢熱，還可以為達不到溫度要求值的除霜排氣管路進行加熱；另一方面，除霜回氣管路的回氣不會進入室內換熱器，先經過蓄熱裝置19加熱，進入壓縮機1儲液罐2之前，進而提高回氣溫度，提高制熱效果。

在制熱情況下，壓縮機、室內換熱器和室外換熱器構成制熱循環回路，其中，壓縮機和室內換熱器間通過制熱排氣管路連接，壓縮機和室外換熱器間通過制熱回氣管路連接；制熱排氣管路、制熱回氣管路均穿過蓄熱裝置；制熱回氣管路和除霜回氣管路擇一開啟。

制熱模式下，壓縮機1的高溫高壓氣體進入室內換熱器17進行制熱。制熱排氣管路、制熱回氣管路、除霜排氣管路穿過蓄熱裝置19。蓄熱裝置19能夠吸收制熱排氣管路散發的廢熱，還可以為達不到溫度要求值的制熱排氣管路進行加熱；另一方面，制熱回氣管路、的回氣進入壓縮機1儲液罐2之前，先經過蓄熱裝置19加熱，進而提高回氣溫度，提高制熱效果。

在實際操作中，為了線路設計的簡潔性，制熱排氣管路由在自壓縮機1到室內換熱器17方向上串聯的排氣主路4和制熱排氣支路組成；除霜排氣管路由在自壓縮機1到室外換熱器18方向上串聯的排氣主路4和除霜排氣支路組成。排氣主路4穿過蓄熱裝置19。也就是說，制熱排氣管路和除霜排氣管路在高溫高壓氣體的源頭位置采用同一的排氣主路4，在中下游分開為制熱排氣支路、除霜排氣支路。自壓縮機1排氣口排出的高溫高壓氣體首先通過排氣主路4向外排出，在制熱時關閉除霜排氣支路，進入制熱排氣支路，在除霜時關閉制熱排氣支路，進入除霜排氣支路。

為了方便調節制熱、除霜的高溫高壓氣體流量，制熱排氣支路上設置控制開度的第一控制閥，除霜排氣支路上設置控制開度的第二控制閥。在一些實施例中，第一控制閥、第二控制閥均可以采用電子膨脹閥。制熱除霜模式下，第一控制閥關閉、第二控制閥打開。制熱非除霜模式下，第二控制閥關閉，第一控制閥開啟，高溫高壓氣體全部經過第一控制閥流入室內換熱器17。

在實際操作中，為了線路設計的簡潔性，及控制的便利性，制熱回氣管路由在自室外換熱器18到壓縮機1方向上串聯的制熱回氣支路和回氣主路3組成，該制熱回氣管路通過四通換向閥(可參照常規的制熱循環回路)；除霜回氣管路由在自室外換熱器18到壓縮機1方向上串聯的除霜回氣支路和回氣主路3組成；回氣主路3穿過蓄熱裝置19。也就是說，制熱回氣管路、除霜回氣管路在下游采用同一個回氣主路3，均送入壓縮機1儲液罐2。制熱模式下自室內換熱器17排出的經冷凝后的冷媒流經制熱回氣支路、除霜模式下自室外換熱器18除霜排出的經冷凝后的冷媒流經除霜回氣支路后均流入回氣主路3，回氣主路3的冷媒經過蓄熱裝置19加熱后回到壓縮機1儲液罐2。制熱模式下，除霜回氣管路關閉，除霜模式下，制熱回氣管路關閉。

其中，除霜回氣支路上設置儲液罐7，以吸收室外換熱器18除霜后的冷媒。

在一些實施例中，自室外換熱器18的回氣出口到儲液罐的除霜回氣支路上依次設置第三控制閥和節流器8。通過節流器8進行節流處理為氣液混合物。其中，在一些實施例中節流器可以選用節流毛細管。由于在非除霜的制熱模式下，自室外換熱器18回氣口流出的蒸發冷媒流經回氣管路、四通換向閥13后回到壓縮機1，因此，為了避免非除霜的制熱模式下，蒸發冷媒流入儲液罐7，因此，設置第三控制閥，在除霜模式下開啟，在非除霜制熱模式下關閉。

制熱回氣管路包括：在自室外換熱器到壓縮機方向上串聯的制熱回氣支路和回氣主路組成，制熱回氣支路上設置第四控制閥。

在一些實施例中，蓄熱裝置19內部填充相變蓄熱材料5，相變蓄熱材料5根據相變點發生相變，吸熱或放熱，該相變點能夠控制吸熱和放熱進程，當環境溫度高時(排氣管道、排氣主路4散熱量大，造成環境溫度高)，吸熱；當排氣管道、排氣主路4散熱量低，其內部冷媒溫度低時，放熱。相變蓄熱材料5采用石蠟與硫化膨脹石墨混合物，混合物體積比為20:1。蓄熱裝置19外殼采用絕熱材料處理。

基于上述的各種設計，在對回氣管路進行加熱的期間，首先要保證制熱排氣管路、除霜排氣管路中的冷媒溫度可以達到室內制熱、室外除霜的要求，因此，需要在制熱排氣管路、除霜排氣管路上設置溫度測量裝置(優選設置于排氣主路4上)，當排氣管路內冷媒溫度達不到要求時，而蓄熱裝置19達不到散熱的相變，那么此時，蓄熱裝置19內需要設置加熱部件10，通過加熱部件10提高溫度，直接給制熱排氣管路、除霜排氣管路內的冷媒進行供熱。而且還可以給蓄熱裝置19供熱，提高其儲熱量。

其中加熱部件10的選擇可以根據空調加熱功率的需求而定，比如：電加熱棒、電阻絲、換熱管等，可以單獨使用也可以幾項結合使用。在本技術中優選(PTC)電加熱棒，插入蓄熱裝置19中間位置，根據需要進行電加熱。

需要注意，空調的應用通常為自動化智能控制，因此，建議在一些實施例中加入溫控器21，溫度測量裝置和加熱部件10均與溫控器21相連，溫控器21根據溫度測量裝置的測量結果，啟動加熱部件10。另一方面，溫控器21還可以控制加熱部件10停止工作。為此，溫控器21設有加熱部件10啟動溫度設置位和加熱部件10過載溫度設置位。超過過載溫度后，加熱部件10停止加熱，保護系統溫度不會達到危險溫度值。

另外，壓縮機、室內換熱器、室外換熱器構成的冷媒制冷循環回路中，壓縮機和室內換熱器之間通過制冷回氣管路連接，壓縮機和室外換熱器之間通過制冷排氣管路連接，制冷回氣管路繞過蓄熱裝置。壓縮機1高溫高壓氣體自制冷排氣管道送入室外換熱器18，經冷凝后，冷媒隨后進入室內換熱器17，得到蒸發，低溫低壓冷媒通過制冷回氣管路回到壓縮機1的壓縮機1儲液罐。

蓄熱裝置19可放置于壓縮機1排氣口上方，其尺寸可以根據壓縮機11排氣口上方的空間調整。根據蓄熱裝置19的尺寸再決定排氣管路4和回氣管路3在蓄熱裝置19內部的流程。

當確定空調的制熱模式或制冷模式后，可以在壓縮機1排氣管道上設置四通換向閥13，排氣管道四通換向閥13與室外換熱器18、室內換熱器17連接分別構成制熱排氣管道、或制冷排氣管道，通過四通換向閥13的轉動，實現制熱回路、制冷回路的切換。

在室外換熱器18回氣排出口到四通換向閥13的第一回氣支路上設置第五控制閥。當制熱模式(非除霜)時，第五控制閥開啟，當除霜模式(制熱不停止)時，第五控制閥關閉。

另一方面，由于制冷排氣管道一直處于蓄熱裝置19中，如果在制冷模式下，依然采用制熱模式下的回氣管路，則會造成制冷效果差，因此，制冷回氣管路區別于制熱模式下的回氣管路，且繞過蓄熱裝置19。

由于制熱模式和制冷模式采用不同的回氣管路，因此，需要根據對應的工作模式選擇對應的回氣管路。

在一些實施例中，制熱模式下的回氣管路設置控制開閉的第六控制閥，制冷回氣管路設置控制開閉的第七控制閥。通過第六控制閥、第七控制閥的開啟、關閉來開啟或關閉對應的回氣管路。這兩個控制閥可以與空調工作模式進行聯動，由統一的控制器進行對應調節。當然，也可以根據室溫采集器的采集效果，進行直接溫控開閉。在一些實施例中，控制閥可以選用電磁膨脹閥。

基于上述空調除霜系統，進行空調不停機除霜操作，該操作方法包括：

啟動除霜模式；

打開除霜排氣管路、除霜回氣管路；；關閉制熱排氣管路、制熱回氣管路；

自壓縮機排氣口排出的氣體分別進入除霜排氣管路；除霜排氣管路散發的熱量由蓄熱裝置吸收、儲存；

進入所述除霜排氣管路的氣體再進入室外換熱器除霜后，通過除霜回氣管路，被蓄熱裝置加熱后，返回壓縮機的儲液罐。

當打開除霜排氣管路、除霜回氣管路后，壓縮機的高溫高壓氣體開始流入除霜排氣管路，此時還需要檢測除霜排氣管路的氣體溫度；若氣體溫度低于除霜溫度閾值，則啟動蓄熱裝置內的加熱部件。

對應具備除霜模式的空調，其運行制熱模式(非除霜)時，具體操作為：

打開制熱排氣管路和制熱回氣管路，關閉所述除霜排氣管路、所述除霜回氣管路；

自壓縮機排氣口排出的氣體進入制熱排氣管路；制熱排氣管路散發的熱量由蓄熱裝置吸收、儲存；

進入所述制熱排氣管路的氣體再進入室內換熱器冷凝后，送入室外換熱器，自室外換熱器回氣口排出后，經過制熱回氣管路，被蓄熱裝置加熱后，返回壓縮機的儲液罐。

在打開排氣管路和制熱模式下回氣管路后，壓縮機的高溫高壓氣體流入制熱排氣管路后，還需要檢測制熱排氣管路內氣體溫度；若制熱排氣管路內氣體溫度低于制熱溫度閾值，則啟動蓄熱裝置內的加熱部件。

對應具備除霜模式的空調，其運行制冷模式(非除霜)時，具體操作為：

啟動制冷模式；

打開制冷排氣管路、制冷回氣管路，關閉所述制熱排氣管路、所述制熱回氣管路、所述除霜排氣管路、所述除霜回氣管路；

自壓縮機排氣口排出的氣體進入制冷排氣管路；排氣管路散發的熱量由蓄熱裝置吸收、儲存；

進入所述制冷排氣管路的氣體再進入室外換熱器冷凝后，送入室內換熱器，自室內換熱器回氣口排出后，經過制冷回氣管路，繞過蓄熱裝置后，返回壓縮機的儲液罐。

加載有該空調不停機的除霜系統的空調將區別于現有技術的空調，成為一種新型空調，如圖2所示。本技術也對該新型的空調進行保護。該新型空調實際的運作方式為描述如下，為了描述更簡潔，各控制閥均采用電子膨脹閥，通過編號進行區分。第一控制閥為電子膨脹閥12，第二控制閥為電子膨脹閥20，第三控制閥為電子膨脹閥9、第四控制閥為電子膨脹閥23、第六控制閥為電子膨脹閥14、第七控制閥為電子膨脹閥11。

方式一，除霜模式

啟動除霜模式，電子膨脹閥9、6、20、24開啟，電子膨脹閥11、14、22、23、12關閉，壓縮機的高溫高壓氣體進入排氣主路，排氣主路穿過蓄熱裝置，排氣主路的氣體經過電子膨脹閥20，經過電子膨脹閥2,0的氣體進入室外換熱器，用于除霜，經過室外換熱器冷凝后的冷媒進入除霜回氣支路，在除霜回氣支路上的電子膨脹閥9、6開啟，經過節流毛細管8的節流，流入儲液罐7，然后匯入回氣主路；回氣主路穿過蓄熱裝置，其中冷媒流入電子膨脹閥24后，進入壓縮機儲液罐。

方式二，制熱模式

啟動制熱模式，電子膨脹閥12、22、23、14、24開啟，電子膨脹閥9、6、11關閉，壓縮機的高溫高壓氣體進入制熱排氣主路，制熱排氣主路穿過蓄熱裝置，制熱排氣主路的氣體經過電子膨脹閥12、四通換向閥13后流入室內換熱器，用于制熱，經過室內換熱器冷凝后的冷媒流入室內換熱器和室外換熱器之間的通路，該通路上的電子膨脹閥22開啟，進入室外換熱器，被蒸發的冷媒自室外換熱器排氣口排出，進入制熱回氣管路，制熱回氣管路經過四通換向閥后進入電子膨脹閥14，匯入回氣主路，回氣主路穿過蓄熱裝置，其中冷媒流入電子膨脹閥24后，進入壓縮機儲液罐。

方式三，制冷模式

啟動濕冷默哀是，電子膨脹閥23、22、11開啟，電子膨脹閥12、14、9、6、20、24關閉，壓縮機的高溫高壓氣體進入制冷排氣主路，制冷排氣主路穿過蓄熱裝置，制冷排氣主路的氣體經過四通換向閥和室外換熱器的連接通路，該通路上電子膨脹閥23開啟，流入室外換熱器，被冷凝的氣體經過室內換熱器和室外換熱器之間的通路，該通路上的電子膨脹閥22開啟，經過節流閥15節流，流入室內換熱器，用于制冷，經過蒸發后的冷媒通過四通換向閥13后流入制冷回氣管路，制冷回氣管路上的電子膨脹閥11開啟，制冷回氣管路上繞過蓄熱裝置后，進入壓縮機儲液罐。

在制熱模式和除霜模式中，檢測排氣主路的冷媒溫度，當無法達到對應模式的溫度閾值時，溫控器21開啟電加熱棒，為蓄熱裝置和排氣主路中的冷媒加熱。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。