CN104251548B - 单机空调器换热系统、单机空调器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单机空调器换热系统、单机空调器及其控制方法，换热系统包括一个室内换热器、一个室外换热器和一个压缩机，所述室内换热器分为至少两个室内分换热器，所述室外换热器分为与室内换热器数量相等的室外分换热器，所述换热系统还设置有与所述室内分换热器数量相等的节流装置及四通换向阀，一个所述室内分换热器、一个所述室外分换热器、一个节流装置和一个四通换向阀组成一个换热模块，所有换热模块同时与所述压缩机连接。本发明所提出的单机空调器换热系统，通过将换热系统分成多个换热模块，实现换热模块的单独控制，可以实现部分换热模块制冷、部分换热模块制热，从而实现恒温除湿、制热不间断除霜、制冷或制热恒温输出等功能。

Description

单机空调器换热系统、单机空调器及其控制方法

技术领域

本发明涉及空调器技术领域，尤其涉及一种单机空调器换热系统、具有该换热系统的单机空调器以及单机空调器的控制方法。

背景技术

目前的单机空调器，如图1所示，由压缩机20、室内换热器21、室外换热器22、四通换向阀23、节流装置24等组件组成。其中，室内换热器21的一端口与节流装置22连接，进而经节流装置22与室外换热器22的一端口相连接，室内换热器21的另一端口与四通换向阀23的第三阀口E连接；室外换热器22的另一端口与四通换向阀23的第一阀口C连接。而四通换向阀23的第二阀口D与第四阀口S分别与压缩机20的排气口和回气口对应连接。各组件之间通过管道连接，形成一个闭合回路式的换热模块，可以通过四通换向阀23的换向改变制冷剂的流向，从而实现制冷或者制热。由于空调器仅具有一个换热模块，所以，在同一时间内，室内换热器21和室外换热器22都只能处于一种工作模式下。

由于目前的单机空调器在同一时间内只能处于一种工作模式下，所以在实现除湿、除霜等功能时，不能同时实现室内机的恒温输出。例如，在室温适宜但湿度较大的情况下，用户只希望将室内的湿度降低，不希望降低温度。由于空调器的除湿是通过制冷模式下、室内水蒸气遇冷凝结，从而到达除湿的目的。因而在除湿模式下，室内机出风口吹出凉风，使室内温度降低，让用户感觉不舒服，甚至引起感冒。又如，冬天空调器处于制热模式时，室外机换热器容易结霜，影响换热器的换热效果。目前空调器的除霜普遍采用的是停止室内机和室外机的风机，将空调器转化为制冷模式，使室外机换热器散热除霜，此时室内机出风口没有暖风吹出，空调器不能起到升温的作用。另外，目前空调器为了可以使室内温度快速达到设定温度，在空调器运行的起始阶段，出风口的温度一般远高于（制热模式）或低于（制冷模式）设定温度，这样出风口的风吹到用户身上感觉不舒服，特别是室内有老人和孩子时。所以希望出风口的出风温度为设定温度，即空调器能够恒温（设定温度）输出。

为了实现空调器的恒温除湿，公开号为101149169的中国发明专利公开了一种健康除湿空调器，将室内换热器分成加热段和除湿段，通过对制冷系统合理分流，实现通过一套循环系统实现室内机换热器加热段制热和除湿段制冷的功能，实现空调器的恒温除湿功能。但由于制冷系统分流管路复杂，增加生产成本。此外，该专利公开的技术方案虽然可以解决恒温除湿的问题，但当制热模式下，出现室外机结霜等情况发生，就不能保证室内机舒适风量的吹出。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述问题，提出一种单机空调器换热系统，通过将换热系统分成至少两个独立的换热模块，方便对各换热模块单独进行控制，可以实现部分换热模块制冷、部分换热模块制热。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种单机空调器换热系统，包括一个室内换热器、一个室外换热器和一个压缩机，所述室内换热器分为至少两个室内分换热器，所述室外换热器分为与室内换热器数量相等的室外分换热器，所述换热系统还设置有与所述室内分换热器数量相等的节流装置及四通换向阀，一个所述室内分换热器、一个所述室外分换热器以及一个所述节流装置和一个所述四通换向阀组成一个换热模块；在每个所述换热模块中，所述室内分换热器的一端口与所述节流装置连接，另一端口与所述四通换向阀的第三阀口连接；所述室外分换热器一端口与所述节流装置连接，另一端口与所述四通换向阀的第一阀口连接；所述四通换向阀的第二阀口与第四阀口分别与所述压缩机的排气口和回气口对应连接。

为了使流经多个室内分换热器的室内空气混合均匀后输出，所述室内分换热器沿从单机空调器室内机的风机至室内机出风口的送风方向前后排列布置。

进一步的，在所述压缩机的排气口与所述换热模块之间设置有分流装置，在所述压缩机的回气口与所述换热模块之间设置有汇流装置。

进一步的，所述分流装置和所述汇流装置为分液器。

优选的，所述室内换热器分为两个室内分换热器。

本发明还提供一种单机空调器，包括室内机和室外机，所述空调器具有上述的换热系统。

本发明还提供一种单机空调器的控制方法，所述空调器包括室内机和室外机，所述空调器具有上述的换热系统，通过控制部分换热模块处于制冷模式、部门换热模块处于制热模式，实现恒温除湿、制热不间断除霜、制冷恒温输出、制热恒温输出等功能。

为实现上述发明目的，本发明的控制方法采用下述技术方案来实现：

一种单机空调器的控制方法，所述空调器包括室内机和室外机，空调器具有上述的换热系统，且在所述室内机出风口处设置有出风口温度传感器，所述控制方法包括下述步骤：

A、控制多个所述换热模块中部分运行于制冷模式、部分运行于制热模式；

B、将出风口温度传感器反馈的出风温度T1与参考温度T0比较，当T1<T0时，将制热模式下的所述换热器模块中的节流装置开度调大；当T1>T0时，将制冷模式下的所述换热器模块中的节流装置开度调大。

为了实现恒温输出，在所述步骤B中，当T1<T0时，将制热模式下的所述换热器模块中的节流装置开度调大，直至T1=T0；当T1>T0时，将制冷模式下的所述换热器模块中的节流装置开度调大，直至T1=T0。

其中，所述参考温度T0为设定温度。

或者，所述参考温度T0为实时检测的室内温度。

进一步的，在空调器运行制热不间断除霜模式时，在所述步骤A之前还具有步骤A0：在制热模式下，判断室外换热器是否达到除霜条件，当达到除霜条件时执行所述步骤A和B。

进一步的，在空调器运行制热恒温输出模式时，在所述步骤B之后还具有步骤C1：判断恒温输出的时间是否达到设定时间，并在达到设定时间时将运行于制冷模式下的换热模块转为运行制热模式。

进一步的，在空调器运行制冷恒温输出模式时，在所述步骤B之后还具有步骤C2：判断恒温输出的时间是否达到设定时间，并在达到设定时间时将运行于制热模式下的换热模块转为运行制冷模式。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明所提出的单机空调器换热系统通过将换热系统分成两个或两个以上的换热模块，方便对各换热模块单独控制；而通过对各换热模块单独控制，可以实现部分换热模块制冷、部分换热模块制热，进而能够实现单机空调器的恒温除湿、制热不间断除霜、制冷恒温输出、制热恒温输出等功能。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是现有技术中单机空调器换热系统的结构示意图；

图2是本发明所提出的单机空调器换热系统的一种实施例的原理示意图；

图3是图2中单机空调器换热系统的两个换热模块同时制热的示意图；

图4是图2中单机空调器换热系统的两个换热模块同时制冷的示意图；

图5是本发明所提出的单机空调器换热系统的一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的描述。

参阅图2，该图所示是本发明所提出的单机空调器换热系统的一种实施例的原理示意图。

参阅图2所示，该实施例的单机空调器换热系统，具有一个室内换热器1、一个室外换热器4、一个压缩机11、两个节流装置12和13、两个四通换向阀8和9。其中，室内换热器1分成两部分，分别为室内分换热器2和室内分换热器3。相应的，室外换热器4也分成室外分换热器5和室外分换热器6两部分。而且，室内分换热器2、室外分换热器5、节流装置12及四通换向阀9组成换热模块14，而室内分换热器3、室外分换热器6、节流装置13及四通换向阀8组成换热模块15。

其中，在换热模块14中，室内分换热器2的一端口与节流装置12连接，进而经节流装置12与室外分换热器5的一端口相连接；四通换向阀9的第一阀口C与室外分换热器5的另一端连接，四通换向阀9的第二阀口D与压缩机11的排气口连接，四通换向阀9的第三阀口E与室内分换热器2的另一端口连接，四通换向阀9的第四阀口S与压缩机11的回气口连接。

在换热模块15中，室内分换热器3的一端口与节流装置13连接，进而经节流装置13与室外分换热器6的一端口相连接；四通换向阀8的第一阀口C与室外分换热器6的另一端连接，四通换向阀8的第二阀口D与压缩机11的排气口连接，四通换向阀8的第三阀口E与室内分换热器3的另一端口连接，四通换向阀8的第四阀口S与压缩机11的回气口连接。

通过将室内换热器1和室外换热器4都分成两部分，可以组成换热模块14和换热模块15两个换热模块。以换热模块14为例，换热模块14和压缩机11连接，形成一个闭合回路，可以通过四通换向阀9的换向实现该换热模块14工作在制冷模式或者制热模式。而且，通过节流装置12对制冷剂流量的控制可以实现温度控制，所以，换热模块14可以实现单独控制，且有三个状态可以选择，即闭合、制冷或制热。同理，换热模块15也可以实现单独控制，也可以选择闭合、制冷或制热三个状态中的任一个。

由于压缩机11的排气口同时与四通换向阀8的第二阀口D和四通换向阀9的第二阀口连接，而压缩机11的排气口只有一个，所以在压缩机11的排气口处设置分流装置7，四通换向阀8的第二阀口D和四通换向阀9的第二阀口D分别连接在分流装置7上。分流装置7可以采用分液器来实现，并优选为三通阀。同理，在压缩机11的回气口处设置有汇流装置10，四通换向阀8的第四阀口S和四通换向阀9的第四阀口S分别连接在汇流装置10上。汇流装置10也可以采用分液器来实现，优选为三通阀。

当然，在其他实施例中，室内换热器1也可以分成三个或三个以上的室内分换热器，室外换热器2也分为与室内分换热器数量相等的三个或三个以上的室外分换热器，那么单机空调换热系统将被分为三个或三个以上的换热模块，每个换热模块均可以单独控制，且每个换热模块都有三种状态可以选择：闭合、制冷、制热，从而根据用户的需求可以获得多种组合状态来实现各种不同的功能。

上述实施例的换热系统可以应用在单机空调器中，而且，通过控制两个换热模块处于不同的工作状态，可以实现恒温除湿、制热不间断除霜、制冷恒温输出、制热恒温输出等功能。

当然，在其他实施例中，当一个换热模块就可以满足用户当前的需求，可以关闭其他换热模块，这样不仅能节约能源、还可以提高空调器的使用寿命。

仍参阅图2，该图2中的箭头方向表示制冷剂的流向。下面结合图2和图5说明本发明所提出的单机空调器控制方法的第一种实施例，以实现恒温除湿功能。

在该实施例中，在空调器室内机出风口处设置有温度传感器，实现恒温除湿的控制步骤包括：

A、设定换热模块14为制热模式，换热模块15为制冷模式，制冷剂在换热系统中的流向如图2中箭头所示。

具体来说，从压缩机11排气口排出的高温高压的气态制冷剂，通过分流装置7，一部分进入换热模块14中，另一部分进入换热模块15中。

ⅱ在换热模块14中，从压缩机11排气口排出的高温高压的气态制冷剂，通过四通换向阀9进入室内分换热器2，与室内空气热交换凝结后变成高温高压的液体；之后流经节流装置12进入室外分换热器5，制冷剂蒸发吸热后变成低温低压的气体；最后，制冷剂流经四通换向阀9、汇流装置10回流到压缩机11，完成一个循环回路。这一过程中流经室内分换热器2的室内空气温度升高，湿度基本保持不变。

ⅲ在换热模块15中，从压缩机11排气口排出的高温高压的气态制冷剂，通过四通换向阀8进入室外分换热器6，制冷剂遇冷凝结后变成高温高压的液体；之后流经节流装置13进入室内分换热器3，制冷剂蒸发吸热后变成低温低压的气体；最后，制冷剂流经四通换向阀8、汇流装置10回流到压缩机11，完成一个循环回路。这一过程中室内分换热器3蒸发吸收流经的室内空气的热量，并且由于此时室内分换热器3中制冷剂处于饱和蒸发状态，室内分换热器3的表面温度低于室内空气的露点温度，所以室内空气中的水蒸气将以液态形式析出。此时，流经室内分换热器3的室内空气温度降低，湿度也降低。本实施例中的除湿功能就是通过换热模块15实现的。

ⅳ为了达到良好的除湿效果，本实施例中室内换热器1的设置，如图5所示，单机空调器室内机内具有风机17，在风机17到室内出风口的送风方向上，前面设置室内分换热器3、后面设置室内分换热器2。风扇17输送的潮湿的室内空气首先经过室内分换热器3除湿降温，之后干燥的低温空气再流经室内分换热器2升温后通过室内机出风口吹到室内。这样空调器的出风温度就比较适宜。

B、将出风口温度传感器反馈的出风温度T1与作为参考温度的设定温度T0比较。

当T1<T0时，将换热器模块14中的节流装置12开度调大，此时流经室内分换热器2的室内空气温度升高，流经室内分换热器2的室内空气和流经室内分换热器3的室内空气混合后，室内机出风口温度T1升高，持续调节，最终使得T1=T0。

当T1>T0时，将换热器模块15中的节流装置13开度调大，此时流经室内分换热器3的室内空气温度降低，流经室内分换热器2的室内空气和流经室内分换热器3的室内空气混合后，室内机出风口温度T1降低,持续调节，最终使得T1=T0。

在步骤B中，通过实时调节，保证出风口温度为恒温输出。

本实施例，在除湿的同时保证了出风口的舒适风温的输出，提高了除湿过程中用户的舒适度。

仍参阅图2和图5，说明本发明所提出的单机空调器控制方法的第二种实施例，实现恒温除湿，与第一种实施例的区别在于，参考温度定义为室温。

在室内机外壳上还设置有室温温度传感器，提取恒温除湿模式开始时室内温度传感器的温度为T0，或者提取室温温度传感器实时监测的温度为T0，其他步骤与第一种实施例中相同。

参阅图3，说明本发明所提出的单机空调器控制方法的第三种实施例，以实现制热不间断除霜。图3所示为与图2中单机空调器换热系统结构相同、但制冷剂流向不同的一个示意图。而且，为实现制热不间断除霜，本实施例中，在空调器室外分换热器5和室外分换热器6上分别设置室外分换热器温度传感器，优选将室外分换热器温度传感器设置在每个室外分换热器的下部。

实现制热不间断除霜的步骤包括：

A0、在制热模式下，参见图3所示，换热模块14和换热模块15都为制热模式，分别判断每个室外分换热器温度传感器反馈的温度是否达到除霜条件，当达到除霜条件时执行步骤A和B。除霜条件可以设定室外换热器的温度达到零下9℃至零下16℃时进行除霜，本实施例中设定除霜条件为当室外分换热器温度小于或者等于零下9℃时，单机空调器进入制热不间断除霜模式。本实施例中，例如检测出室外分换热6的温度为零下9℃，则换热模块15达到除霜条件。

A、将换热模块15转为制冷模式，换热模块14还是为制热模式，参见图2所示，制冷剂在换热系统中的流向如图2中箭头所示。

ⅰ具体来说，从压缩机11排气口排出的高温高压的气态制冷剂，通过分流装置7，制冷剂一部分进入换热模块14中，另一部分进入换热模块15中。

ⅱ在换热模块14中，从压缩机11排气口排出的高温高压的气态制冷剂，通过四通换向阀9进入室内分换热器2，与室内空气热交换凝结放热后变成高温高压的液体；之后流经节流装置12进入室外分换热器5，制冷剂蒸发吸热后变成低温低压的气体；最后制冷剂流经四通换向阀9、汇流装置10回流到压缩机11，完成一个循环回路。这一过程中流经室内分换热器2的室内空气温度升高。

ⅲ在换热模块15中，从压缩机11排气口排出的高温高压的气态制冷剂，通过四通换向阀8进入室外分换热器6，制冷剂遇冷凝结后后变成高温高压的液体；之后流经节流装置13进入室内分换热器3，制冷剂蒸发吸热后变成低温低压的气体；最后制冷剂流经四通换向阀8、汇流装置10回流到压缩机11，完成一个循环回路。这一过程中制冷剂在室外分换热器6处放热，使室外分换热器6外的结霜融化。此时，流经室内分换热器3的室内空气温度降低。本实施例中的除霜功能就是通过换热模块15实现的。

ⅳ为了达到良好的除霜效果，本实施例中，室外换热器2的布置，如图5所示，单机空调器室外机内具有风机18，在室外机内上部设置室外分换热器6，下部设置室外分换热器5。室内换热器1的布置，如图5所述，单机空调器室内机内具有风机17，在风机17到室内出风口的送风方向上，前面设置室内分换热器3、后面设置室内分换热器2。风扇17输送的室内空气首先经过室内分换热器3温度降低，之后低温空气再流经室内分换热器2升温后通过室内机出风口吹到室内。这样空调器的出风温度就比较适宜。

B、将出风口温度传感器反馈的出风温度T1与作为参考温度的设定温度T0比较。

当T1<T0时，将换热器模块14中的节流装置12开度调大，此时流经室内分换热器2的室内空气温度升高，流经室内分换热器2的室内空气和流经室内分换热器3的室内空气混合后，室内机出风口温度T1升高。

当T1>T0时，将换热器模块15中的节流装置13开度调大，此时流经室内分换热器3的室内空气温度降低，流经室内分换热器2的室内空气和流经室内分换热器3的室内空气混合后，室内机出风口温度T1降低。

本实施例中，在除霜过程中，保证了空调出风口暖风的吹出，提高了用户的舒适度。

在其他实施例中，可以只在室外换热器的下部设置一个室外温度传感器，也可以通过调节节流阀的开度保证恒温输出。

仍参阅图2，说明本发明所提出的单机空调器的控制方法的第四种实施例，以实现制热恒温输出。

在该实施例中，在空调器室内机出风口处设置有温度传感器，实现制热恒温输出的步骤包括：

A、设定换热模块14为制热模式，换热模块15为制冷模式，参见图2所示，制冷剂在换热系统中的流向如图2中箭头所示，制冷剂在换热模块中的运行状态变化如上所述。

B、将出风口温度传感器反馈的出风温度T1与设定温度T0比较。

当T1<T0时，将换热器模块14中的节流装置12开度调大，此时流经室内分换热器2的室内空气温度升高，流经室内分换热器2的室内空气和流经室内分换热器3的室内空气混合后，室内机出风口温度T1升高，最终使得T1=T0。

当T1>T0时，将换热器模块15中的节流装置13开度调大，此时流经室内分换热器3的室内空气温度降低，流经室内分换热器2的室内空气和流经室内分换热器3的室内空气混合后，室内机出风口温度T1降低，最终使得T1=T0。

通过实时调节，保证出风口温度为恒温输出。

步骤C1、判断恒温输出的时间达到设定时间后，换热模块15转为制冷模式，参见图3所示，换热模块14和15都处于制热模式。可以选择设定时间为5-15分钟；本实施例中选取设定时间为10分钟，当恒温输出10分钟后，换热模块15转为制冷模式。

本实施例中，避免了冬天制热过程中出风口温度比设定温度过高，而使用户感觉不舒服，保证恒温输出，提高用户的舒适度。

仍参阅图2，说明本发明所提出的单机空调器的控制方法第五种实施例，以实现制冷恒温输出，步骤A、B采用与第四种实施例相同的步骤,还包括步骤C2。

C2、判断恒温输出的时间达到设定时间后，换热模块14转为制冷模式，参见图4所示，换热模块14和15都处于制冷模式。可以选择设定时间为5-15分钟；本实施例中选取设定时间为10分钟，当恒温输出10分钟后，换热模块14转为制冷模式。

本实施例中，避免了夏天制冷过程中出风口温度比设定温度过低，而使用户感觉不舒服，保证恒温输出，提高用户的舒适度。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种单机空调器的控制方法，其特征在于，所述空调器包括室内机和室外机，所述空调器具有换热系统，所述换热系统包括一个室内换热器、一个室外换热器和一个压缩机，其特征在于，所述室内换热器分为至少两个室内分换热器，所述室外换热器分为与室内换热器数量相等的室外分换热器，所述换热系统还设置有与所述室内分换热器数量相等的节流装置及四通换向阀，一个所述室内分换热器、一个所述室外分换热器以及一个所述节流装置和一个所述四通换向阀组成一个换热模块；在每个所述换热模块中，所述室内分换热器的一端口与所述节流装置连接，另一端口与所述四通换向阀的第三阀口连接；所述室外分换热器的一端口与所述节流装置连接，另一端口与所述四通换向阀的第一阀口连接；所述四通换向阀的第二阀口与第四阀口分别与所述压缩机的排气口和回气口对应连接；所述室内换热器分为两个室内分换热器，两个所述室内分换热器沿从单机空调器室内机的风机至室内机出风口的送风方向前后排列布置；当两个所述室内分换热器处于不同的工作状态时，位于前部的室内分换热器吸收热量，位于后部的室内分换热器释放热量；流经气流首先经过前部的室内分换热器温度降低除湿，之后低温空气再流经后部的室内分换热器升温后通过室内机出风口吹到室内；且在所述室内机出风口处设置有出风口温度传感器，所述控制方法包括下述步骤：

A、控制多个所述换热模块中部分运行于制冷模式、部分运行于制热模式；

B、将所述出风口温度传感器反馈的出风温度T1与参考温度T0比较，当T1<T0时，将制热模式下的所述换热器模块中的节流装置开度调大；当T1>T0时，将制冷模式下的所述换热器模块中的节流装置开度调大；

在所述步骤B中，当T1<T0时，将制热模式下的所述换热器模块中的节流装置开度调大，直至T1=T0；当T1>T0时，将制冷模式下的所述换热器模块中的节流装置开度调大，直至T1=T0；

在空调器运行制热不间断除霜模式时，在所述步骤A之前还具有步骤A0：在制热模式下，判断室外换热器是否达到除霜条件，当达到除霜条件时执行所述步骤A和B；

在空调器运行制热/制冷恒温输出模式时，在所述步骤B之后还具有步骤C：判断恒温输出的时间是否达到设定时间，并在达到设定时间时将所有的换热模块都转为运行制热/制冷模式。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述压缩机的排气口与所述换热模块之间设置有分流装置，在所述压缩机的回气口与所述换热模块之间设置有汇流装置。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述参考温度T0为设定温度或者为实时检测的室内温度。