CN110486891B - 一种除霜控制方法及空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的除霜控制方法，先由制热模式切换至除霜模式：将压缩机频率从第一压缩频率降低至第二压缩频率，关闭电磁阀，将压缩机频率从第二压缩频率降低至第三压缩频率，当高低压差满足四通换向阀换向条件时，打开四通换向阀换向，并同时打开电磁阀，压缩机频率从第三压缩频率升至第四压缩频率，切换到除霜模式；再由除霜模式切换回制热模式：将压缩机频率从第四压缩频率降低至第二压缩频率，关闭电磁阀，将压缩机频率从第二压缩频率降低至第三压缩频率，当高低压差满足四通换向阀换向条件时，打开四通换向阀换向，并同时打开电磁阀，压缩机频率从第三压缩频率升至第一压缩频率，切换回制热模式；整个除霜过程耗时短，温度波动小。
Description
技术领域
本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种除霜控制方法及空调器。
背景技术
变频空调器具有控温舒适、节能省电等优点，其市场占比越来越大。在冬季制热工况运行时，若想高频运行获取大制热量，空调器室外机容易结霜且不可避免。结霜化霜的过程中房间温度容易波动，用户体验舒适性变差，与此同时还严重影响空调器的性能和能效。目前空调器除霜均采用逆循环除霜，即：转制冷运行进行除霜，除完霜再转回制热继续运行，该过程涉及到四通阀两次换向，为了减小压力突变对系统部件的冲击以及四通阀切换时的噪音，四通阀换向前系统压差需要减小至较低值。两次停机减小系统压差法和大幅降低压缩机频率减小系统压差法是两种被广泛应用的除霜切换过程中减小系统压差的控制方案。然而，这两种控制方案均存在降低频率过程或降频停机过程耗时长的问题，与此同时带来的是长时间的控温波动，制热舒适性差，能耗浪费严重。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明提供一种除霜控制方法及空调器。
一方面，本发明提供一种除霜控制方法，所述方法应用于空调器，所述空调器包括电磁阀，所述电磁阀安装在四通换向阀和储液器之间，方法包括：先由制热模式切换至除霜模式，再由除霜模式切换回制热模式；
所述由制热模式切换至除霜模式，包括：
接收除霜指令；
将压缩机频率从第一压缩频率降低至第二压缩频率，降频速率为第一降频速率；
关闭电磁阀，将压缩机频率从第二压缩频率降低至第三压缩频率，降频速率为第二降频速率；
令压缩机于第三压缩频率下运行，当高低压差满足四通换向阀换向条件时，打开四通换向阀换向，并同时打开电磁阀，压缩机频率从第三压缩频率升至第四压缩频率，升频速率为第三升频速率，空调器切换到除霜模式；
所述由除霜模式切换回制热模式，包括：
接收制热指令；
将压缩机频率从第四压缩频率降低至第二压缩频率，降频速率为第一降频速率；
关闭电磁阀，将压缩机频率从第二压缩频率降低至第三压缩频率，降频速率为第二降频速率；
令压缩机于第三压缩频率下运行，当高低压差满足四通换向阀换向条件时，打开四通换向阀换向，并同时打开电磁阀，压缩机频率从第三压缩频率升至第一压缩频率，升频速率为第三升频速率，空调器切换回制热模式；
上述各步骤中的参数值根据压缩机的排气量和除霜切换速度确定。
如上所述的方法，优选地，所述第一压缩频率为85～110HZ，所述第一压缩频率与所述第二压缩频率的差值为5～20HZ；所述第一降频速率为1～2Hz/s；所述第二压缩频率与所述第三压缩频率的差值为10～20HZ；所述第二降频速率为1～10Hz/s；满足四通换向阀换向条件的高低压差为0～1.5MPa；所述第三升频速率为1～10Hz/s。
另一方面，本发明提供一种空调器，应用于如所述的方法，所述空调器包括：依次连接成的闭合回路的压缩机、四通换向阀、冷凝器、节流装置、蒸发器、电磁阀、储液器，以及主控制器；制冷剂在所述的闭合回路中循环；所述电磁阀安装在所述四通换向阀和所述储液器之间；所述主控制器包括第一逻辑模块，所述第一逻辑模块为冷凝器及其附加的传感器耦合计算的除霜条件判断逻辑模块。
如上所述的空调器还包括：高低压传感器；所述主控制器还包括第二逻辑模块，所述第二逻辑模块为带高低压压传感器的机器的压力检测、比较与判断逻辑模块。
本发明提供一种除霜控制方法及空调器，所述空调器的压缩机吸气管设置有电磁阀，所述方法为：先由制热模式切换至除霜模式，再由除霜模式切换回制热模式。其中，由制热模式切换至除霜模式，具体包括：将压缩机频率从第一压缩频率降低至第二压缩频率，关闭电磁阀，将压缩机频率从第二压缩频率降低至第三压缩频率，当高低压差满足四通换向阀换向条件时，打开四通换向阀换向，并同时打开电磁阀，压缩机频率从第三压缩频率升至第四压缩频率，切换到除霜模式；由除霜模式切换回制热模式，具体包括：将压缩机频率从第四压缩频率降低至第二压缩频率，关闭电磁阀，将压缩机频率从第二压缩频率降低至第三压缩频率，当高低压差满足四通换向阀换向条件时，打开四通换向阀换向，并同时打开电磁阀，压缩机频率从第三压缩频率升至第一压缩频率，切换回制热模式。本发明提供的技术方案，整个除霜过程时间短，温度波动小，用户体验佳。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的除霜控制方法的流程图；
图2为本发明提供的空调器的结构示意图；
图3为本发明提供的除霜控制方法的应用实施例中由制热切换至制冷除霜的控制流程图；
图4为本发明提供的除霜控制方法的应用实施例中由制冷除霜切换至制热的控制流程图；
图5为本发明提供的除霜控制方案与现有技术的除霜控制方案的频率控制对比曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
冬天制热，尤其室外温度低于0度时，若想要有较好的制热效果，变频空调会运行高频，加大系统压差，提高制热量，以发挥变频空调的优势，但与此同时空调会结霜，结霜后需要除霜这也是所有空调无法避免的现实。除霜过程制冷、制热的切换势必会引起制热量输出的变化，温度出现波动是必然的。基于这个过程无法消除，本发明提供的技术方案的目标就是缩短这个过程所需时间或者通过压力及冷媒控制，减小这个过程对温度波动的影响。图1为本发明提供的除霜控制方法的流程图。所述方法应用于空调器，所述空调器的压缩机吸气管增设有电磁阀。参考图1所示，本实施例的除霜控制方法，先由制热模式切换至除霜模式，再由除霜模式切换回制热模式。
所述由制热模式切换至除霜模式，具体可以包括：
S1、接收除霜指令。
S2、将压缩机频率从第一压缩频率降低至第二压缩频率，降频速率为第一降频速率。
S3、关闭电磁阀，将压缩机频率从第二压缩频率降低至第三压缩频率，降频速率为第二降频速率。
S4、令压缩机于第三压缩频率下运行，当高低压差满足四通换向阀换向条件时，打开四通换向阀换向，并同时打开电磁阀，压缩机频率从第三压缩频率升至第四压缩频率，升频速率为第三升频速率，空调器切换到除霜模式。
所述由除霜模式切换回制热模式，具体可以包括：
S5、接收制热指令。
S6、将压缩机频率从第四压缩频率降低至第二压缩频率，降频速率为第一降频速率。
S7、关闭电磁阀，将压缩机频率从第二压缩频率降低至第三压缩频率，降频速率为第二降频速率。
S8、令压缩机于第三压缩频率下运行，当高低压差满足四通换向阀换向条件时，打开四通换向阀换向，并同时打开电磁阀，压缩机频率从第三压缩频率升至第一压缩频率，升频速率为第三升频速率，空调器切换回制热模式。
上述各步骤中的参数值是基于空调器的可靠性和除霜切换速度，通过理论分析和实验数据计算出的最优耦合状态参数。优选地，所述第一压缩频率为85～110HZ，所述第一压缩频率与所述第二压缩频率的差值为5～20HZ；所述第一降频速率为1～2Hz/s；所述第二压缩频率与所述第三压缩频率的差值为10～20HZ；所述第二降频速率为1～10Hz/s；满足四通换向阀换向条件的高低压差为0～1.5MPa；所述第三升频速率为1～10Hz/s。
本发明实施例提供的技术方案，通过合理控制压缩机吸气管上增设的电磁阀，可以使得系统压差快速减小，同时建立较优的制冷剂分布，加快四通阀换向后稳态的建立。系统压差的减小是通过高压侧制冷剂流向低压侧来实现的，因此，可以通过控制制冷剂迁移来实现变频空调器快速减小压差的目的。在电磁阀关闭的时候，压缩机只能抽吸储液器里的制冷剂，而冷凝器中的制冷剂还在持续的流向蒸发器，所以蒸发器的压力可以很快提升，高低压差得以快速减小，使得相同的高低压差换向条件下对应的压缩机频率得以提高，降频耗时缩短；而四通阀从制冷除霜重新切换制热运行后，压缩机升频耗时也会缩短。相对于传统的降频换向，本发明提供的控制方案不需要压缩机大量耗时降低至超低频，大幅缩减了除霜时间。
另一方面，本发明提供一种空调器，包括：依次连接成的闭合回路的压缩机、四通换向阀、冷凝器、节流装置、蒸发器、电磁阀、储液器，以及主控制器；制冷剂在所述的闭合回路中循环；所述电磁阀安装在所述四通换向阀和所述储液器之间；所述主控制器包括第一逻辑模块，所述第一逻辑模块为冷凝器及其附加的传感器耦合计算的除霜条件判断逻辑模块。可选地，所述空调器还可以包括：高低压传感器；所述主控制器还可以包括第二逻辑模块，所述第二逻辑模块为带高低压压传感器的机器的压力检测、比较与判断逻辑模块。图2为本发明提供的空调器的结构示意图。参考图2所示，制冷系统包括：压缩机1、四通换向阀2、冷凝器3、节流装置4、蒸发器5、电磁阀6、储液器7依次连接成的闭合回路；制冷剂在所述的闭合回路中循环；电磁阀6安装在四通换向阀2和储液器7之间。C1为冷凝器3及其附加的传感器耦合计算的除霜条件判断逻辑模块；C2为带高低压传感器的机器的压力检测、比较与判断逻辑模块。
下面给出的是本发明实施例提供的技术方案的一个应用实施例。
图3为本发明提供的除霜控制方法的应用实施例中由制热切换至制冷除霜的控制流程图。参考图3所示，制热→制冷除霜控制方案为：
步骤1：整机控制模块接收到C1的除霜信号，节流装置4开度开到最大(固定节流型机器不进行调节)，压缩机1频率从F_1降低ΔF1至F_2，降频速率为n1/s，此过程用时t1；
步骤2：当压缩机1频率降到F_2时，关闭电磁阀6，压缩机1频率继续从F_2降低ΔF2至F_3，降频速率为n2/s，此过程用时t2；
步骤3：压缩机1继续在F_3频率运行时间t3(带高低压压力传感器的机器用时t3＇取决于以下判断逻辑：压力传感器p1、p2检测并传递信号给控制模块C2，当高低压差Δp不满足四通换向阀2换向条件时，压缩机1继续在F_3频率下运行，当高低压差满足四通换向阀2换向条件时，控制模块C2把信号传递给整机控制模块，此过程用时t3＇)四通换向阀2换向，同时打开电磁阀6，压缩机1频率从F_3升至F_4,升频速率为n3/s，进入到制冷除霜工况。
上述C1为冷凝器3及其附加的传感器耦合计算的除霜条件判断逻辑模块；C2为带高低压传感器的机器的压力检测、比较与判断逻辑模块；F_1为压机除霜前制热运行的频率，F_1一般均较高，若F_1较低时系统压差小蒸发压力高，不容易结霜，当然此时制热能力也很低；F_4设置一般较高，实现快速制冷除霜；ΔF1、ΔF2、n1、n2、n3、t3、F_4、四通换向阀换向条件，以上各参数，为空调控制芯片中设定的值，由研发工程师在产品开发时根据压机排量、系统大小，理论分析和试验综合得出值，参数设置既能保证系统可靠性又能迅速实现迅速除霜过程转换，充分发挥变频空调舒适节能的优势，为最优耦合状态参数。根据大量试验及经验分析对以上主要参数推荐优选的设定范围：F_1设定85～110HZ，ΔF1设定5-20HZ，ΔF2设定10～20HZ，可实现F_3在70HZ以上进行四通阀切换，n1设定1～2Hz/s，n2设定1～10Hz/s，n3设定1～10Hz/s,Δp设定范围0～1.5MPa。
步骤1，此过程为进入除霜前的准备阶段，时间非常短；步骤2，此过程为制冷剂迁移、压差迅速减小过程；步骤3，此过程为压差趋近平衡后，进一步减小压差，增加切换可靠性的过程。此过程也为接下来切换制冷后，制冷运行压差的建立提供准备，缩短压差建立时间实现快速制冷除霜。
应用本发明提供的技术方案，切换制冷前的降频时间t1+t2+t3相对于常规方案降低至超低频时间大幅减短，同时，应用本发明提供的技术方案后，制冷除霜的过程压差建立迅速，化霜速度大大提高。
图4为本发明提供的除霜控制方法的应用实施例中由制冷除霜切换至制热的控制流程图。参考图4所示，制冷除霜→制热控制方案为：
步骤1：整机控制模块接收到C1的制热信号，节流装置4开度开到最大(固定节流型机器不进行调节)，压缩机1频率从F_4降低ΔF1至F_2，降频速率为n1/s，此过程用时t1；
步骤2：当压缩机1频率降到F_2时，关闭电磁阀6，压缩机1频率继续从F_2降低ΔF2至F_3，降频速率为n2/s，此过程用时t2；
步骤3：压缩机1继续在F_3频率运行时间t3(带高低压压力传感器的机器用时t3＇取决于以下判断逻辑：压力传感器p1、p2检测并传递信号给控制模块C2，当高低压差不满足四通换向阀2换向条件时，压缩机1继续在F_3频率运行，当高低压差满足四通换向阀2换向条件时，控制模块C2把信号传递给整机控制模块，此过程用时t3＇)四通换向阀2换向，同时打开电磁阀6，压缩机1频率从F_3升至F_1,升频速率为n3/s，进入到原制热运行工况。
采用本发明提供的技术方案，制冷除霜完的降频时间t1+t2+t3相对于常规方案降低至超低频时间大幅减短，同时应用本发明提供的技术方案后，重新运行制热过程压差建立迅速，制热量提高迅速，实现快速制热。上述整个转化与除霜过程时间短，温度波动小，舒适性大幅提高。
本实施例中，采用F_4至F_1以作示例，这样将两次降频过程简化为一致的模型，方便阅读者更容易理解本发明的核心内容，但本发明保护范围不局限于此。
图5为本发明提供的除霜控制方案与现有技术的除霜控制方案的频率控制对比曲线图。参考图5所示，T1为本发明提供的除霜控制方案全过程所需时间，T0为现有技术的除霜控制全过程所需时间；F_0为现有技术的除霜控制中切换时所需频率，F_3为本发明提供的除霜控制方案可实现的切换频率。
综上所述，本发明实施提供的空调器，由于控制压缩机吸气管上增设的电磁阀，使得系统压差快速减小，同时建立较优的制冷剂分布，加快四通阀换向后稳态的建立。系统压差的减小是通过高压侧制冷剂流向低压侧来实现的，因此，本发明实施例可以通过控制制冷剂迁移来实现变频空调器快速减小压差、快速进行制冷热制过程切换。该控制模式综合考虑了系统可靠性需求、用户舒适性体验需求、节能省电需求、低噪声需求，提高空调系统可靠性和稳定性，以及产品的用户体验。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种除霜控制方法，其特征在于，所述方法应用于空调器，所述空调器包括电磁阀，所述电磁阀安装在四通换向阀和储液器之间；方法包括：先由制热模式切换至除霜模式，再由除霜模式切换回制热模式；
所述由制热模式切换至除霜模式，包括：
接收除霜指令；
将压缩机频率从第一压缩频率降低至第二压缩频率，降频速率为第一降频速率；
关闭电磁阀，将压缩机频率从第二压缩频率降低至第三压缩频率，降频速率为第二降频速率；
令压缩机于第三压缩频率下运行，当高低压差满足四通换向阀换向条件时，打开四通换向阀换向，并同时打开电磁阀，压缩机频率从第三压缩频率升至第四压缩频率，升频速率为第三升频速率，空调器切换到除霜模式；
所述由除霜模式切换回制热模式，包括：
接收制热指令；
将压缩机频率从第四压缩频率降低至第二压缩频率，降频速率为第一降频速率；
关闭电磁阀，将压缩机频率从第二压缩频率降低至第三压缩频率，降频速率为第二降频速率；
令压缩机于第三压缩频率下运行，当高低压差满足四通换向阀换向条件时，打开四通换向阀换向，并同时打开电磁阀，压缩机频率从第三压缩频率升至第一压缩频率，升频速率为第三升频速率，空调器切换回制热模式；
上述各步骤中的参数值根据压缩机的排气量和除霜切换速度确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一压缩频率为85～110HZ，所述第一压缩频率与所述第二压缩频率的差值为5～20HZ。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一降频速率为1～2Hz/s。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二压缩频率与所述第三压缩频率的差值为10～20HZ。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二降频速率为1～10Hz/s。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第三升频速率为1～10Hz/s。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，满足四通换向阀换向条件的高低压差为0～1.5MPa。
8.一种空调器，其特征在于，应用于如权利要求1-7任一项所述的方法，所述空调器包括：依次连接成的闭合回路的压缩机、四通换向阀、冷凝器、节流装置、蒸发器、电磁阀、储液器，以及主控制器；制冷剂在所述的闭合回路中循环；所述电磁阀安装在所述四通换向阀和所述储液器之间；所述主控制器包括第一逻辑模块，所述第一逻辑模块为冷凝器及其附加的传感器耦合计算的除霜条件判断逻辑模块。
9.根据权利要求8所述的空调器，其特征在于，所述空调器还包括：高低压传感器；所述主控制器还包括第二逻辑模块，所述第二逻辑模块为带高低压传感器的机器的压力检测、比较与判断逻辑模块。
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