压缩式制冷制热空调系统及其室外机除霜方法

摘要

本发明提供了一种压缩式制冷制热空调系统及其室外机除霜方法。该室外机除霜方法包括：控制空调系统的冷媒流路切换装置，使得空调系统切换到以其室外换热器作为冷凝器的工作状态；启动空调系统的压缩机，使空调系统的冷媒在流经室外换热器时冷凝放热，提高室外换热器的温度，以化除室外换热器上附着的冰霜；在室外换热器上附着的冰霜化除后，保持空调系统以室外换热器作为冷凝器的工作状态继续运行，使室外换热器的温度继续升高；在室外换热器的温度上升至第一预设温度后，开启空调系统的室外风机，将经过室外换热器加热的环境空气朝空调系统的室外机的出风栅吹送出，以化除出风栅上附着的冰霜。从而降低室外机出风栅的气流阻力，提高换热效率。

说明书

技术领域

本发明涉及空调器领域，特别是涉及一种压缩式制冷制热空调系统及其室 外机除霜方法。

背景技术

目前的空调器，一般具备制冷和制热两种功能，也就是说同一套空调系统 既可以用于夏季室内降温也可以用于冬季室内取暖，现有技术中采用的常用手 段是采用压缩式制冷循环和热泵循环实现。

图1是根据现有技术的压缩式制冷制热空调系统进行制热的示意图，如图， 在进行热泵循环时，室外换热器130作为蒸发器、室内换热器140作为冷凝器， 箭头示出了冷媒的流向，低压冷媒蒸汽被压缩机110吸入并压缩为高温高压蒸 汽后排至四通阀120的D接管，从E接管中排出，进入室内换热器140使高温 高压冷媒蒸汽凝结为高压液体，室内风机170产生气流，带走冷媒冷凝放出的 热量，高压液体经过节流机构150(如毛细管或节流阀)，喷入室外换热器130， 在相应的低压下蒸发)，吸取周围的热量，室外风机160产生气流与室外换热 器130进行热交换。低压冷媒蒸汽通过四通阀120的C接管经从S接管中返回 压缩机110，完成冷媒在冷媒管路180的循环，如此室内空气不断循环流动， 达到升高温度的目的。

热泵循环将外界环境中的热量“泵”入温度较高的室内，由于室外机周围 环境温度要高于室外换热器130的温度而且空气中含有水分，因此会在室外换 热器130表面形成凝霜或冰冻，降低了换热效率。针对这一问题，现有技术中 提供了大量的除霜方法，基本原理为采用逆向循环方式，室内风机170和室外 风机160停机，切换四通阀的运行状态，使室外换热器130作为冷凝器、室内 换热器140作为蒸发器，提高室外换热器130的温度，对室外换热器130进行 化霜，在室外换热器130表面的霜冻化除后，恢复四通阀120的状态，使空调 系统重新进入热泵循环。

然而使用现有技术的除霜方式，在环境比较恶劣例如大雪天气后，换热效 率仍然较低，目前尚未发现导致该问题的原因以及解决方法。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地 解决上述问题的压缩式制冷制热空调系统及相应的室外机除霜方法，提高空调 系统在制热模式下换热效率低的问题。

本发明一个进一步的目的是要在尽量减少对空调系统的结构进行改变的 情况下提高制热效果。

本发明另一个进一步的目的是使得节省用户的操作，提高用户体验。

特别地，本发明提供了一种压缩式制冷制热空调系统的室外机除霜方法， 该方法包括：控制空调系统的冷媒流路切换装置，使得空调系统切换到以其室 外换热器作为冷凝器的工作状态；启动空调系统的压缩机，使空调系统的冷媒 在流经室外换热器时冷凝放热，提高室外换热器的温度，以化除室外换热器上 附着的冰霜；在室外换热器上附着的冰霜化除后，保持空调系统以室外换热器 作为冷凝器的工作状态继续运行，使室外换热器的温度继续升高；在室外换热 器的温度上升至第一预设温度后，开启空调系统的室外风机，将经过室外换热 器加热的环境空气朝空调系统的室外机的出风栅吹送出，以化除出风栅上附着 的冰霜。

可选地，在开启室外风机之后，上述室外机除霜方法还包括：在室外换热 器的表面温度低于第二预设温度后，暂停室外风机运行，其中第二预设温度低 于第一预设温度。

可选地，在室外风机保持开启状态的运行时间达到预定时间后，关闭压缩 机。

可选地，室外风机将经过室外换热器加热的环境空气朝出风栅吹送时的转 速不超过每分钟400转。

可选地，上述室外机除霜方法还包括：在接收由用户发出的强力除霜指令 后，执行控制空调系统的冷媒流路切换装置的步骤，强力除霜指令用于指示对 室外换热器和出风栅进行除霜。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种压缩式制冷制热空调系统，包括 压缩机、冷媒流路切换装置、室外机、控制装置，室外机包括：室外换热器、 室外风机，室外换热器与压缩机、冷媒流路切换装置通过冷媒管路连接，其中， 室外机还包括：室外换热器温度传感器，配置为测量室外换热器的温度；控制 装置与压缩机、冷媒流路切换装置、室外换热器温度传感器、室外风机分别电 连接，被配置为：控制冷媒流路切换装置，使得空调系统切换到以室外换热器 作为冷凝器的工作状态；启动压缩机，使冷媒在流经室外换热器时冷凝放热， 提高室外换热器的温度，以化除室外换热器上附着的冰霜；在室外换热器上附 着的冰霜化除后，保持空调系统以室外换热器作为冷凝器的工作状态继续运 行，使室外换热器的温度继续升高；在室外换热器的温度上升至第一预设温度 后，开启室外风机，将经过室外换热器加热的环境空气朝室外机的出风栅吹送 出，以化除出风栅上附着的冰霜。

可选地，控制装置还被配置为：在室外换热器的表面温度低于第二预设温 度后，暂停室外风机运行，其中第二预设温度低于第一预设温度；在室外风机 保持开启状态的运行时间达到预定时间后，关闭压缩机。

可选地，室外风机将经过室外换热器加热的环境空气朝出风栅吹送时的转 速不超过每分钟400转。

可选地，上述压缩式制冷制热空调系统还包括：人机交互装置，配置为接 收由用户发出的强力除霜指令，强力除霜指令用于指示对室外换热器和出风栅 进行除霜；控制装置，与人机交互装置电连接，还配置为按照强力除霜指令执 行控制冷媒流路切换装置的步骤。

本发明的压缩式制冷制热空调系统的室外机除霜方法由于在化除室外换 热器上附着的冰霜后，保持室外换热器的冷凝器状态，继续升高其温度，并在 启动室外风机，向室外机出风栅吹送加热后的空气，继续化除出风栅上附着的 冰霜，降低了室外机出风栅的气流阻力，提高了室外机的出风量，从而提高了 换热效率，提高了空调系统的热泵制热效率。

进一步地，本发明的压缩式制冷制热空调系统的室外机除霜方法，对室外 风机的送风气流大小、以及室外风机和压缩机的运行时间进行精确控制，确保 能够对出风栅进行化霜的同时室外换热器不会重新结霜，并且不会浪费的电 能。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会 更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体 实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术 人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据现有技术的压缩式制冷制热空调系统进行制热的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的压缩式制冷制热空调系统的示意图；

图3是根据本发明一个实施例的压缩式制冷制热空调系统进行除霜的示意 图；

图4是根据本发明实施例的压缩式制冷制热空调系统的室外机除霜方法的 示意图；以及

图5是根据本发明实施例的压缩式制冷制热空调系统的室外机除霜方法的 一种可选流程图。

具体实施方式

针对于现有技术中，在冬季比较恶劣的室外环境下，对室外换热器除霜完 成后，换热效率仍然不高的问题，在进行大量的测试和验证工作后，发现影响 换热效率的主要原因为冰雪覆盖了室外机的出风栅，导致室外机的气流循环阻 力增大，减小了循环气流，使室外换热器无法与周围环境进行充分的热交换。 经过测试，在保持出风栅畅通的情况下，热泵循环效率可以有效提高，为了避 免用户手动去除出风栅冰霜的不便以及可能损坏出风栅，提出了本实施例的压 缩式制冷制热空调系统及其室外机除霜方法。

图2是根据本发明一个实施例的压缩式制冷制热空调系统200的示意图。 该压缩式制冷制热空调系统200一般性地可包括压缩机210、冷媒流路切换装 置220、室外机230、室内机240、控制装置250、人机交互装置260，室外机 230可以设置有：室外换热器231、室外风机232、室外换热器温度传感器233， 室内机240可以设置有室内换热器241、室内风机242。以上部件可以根据本 实施例的压缩式制冷制热空调系统200的具体功能进行灵活配置。

图3是根据本发明一个实施例的压缩式制冷制热空调系统200进行除霜的 示意图，在进行除霜过程中，控制装置250通过切换冷媒流路切换装置220的 连接状态，将空调系统切换到以室外换热器作为冷凝器、以室内换热器242作 为蒸发器的状态，然后启动压缩机210，箭头示出了冷媒的流向，低压冷媒蒸 汽被压缩机110吸入并压缩为高温高压蒸汽后经由冷媒流路切换装置220，导 入室外换热器231，使高温高压冷媒蒸汽凝结为高压液体，利用冷媒冷凝释放 的热量，化除室外换热器上附着的冰霜，高压液体经过节流机构(如毛细管或 节流阀)，进入室内换热器241，吸取周围的热量，蒸发为低压冷媒蒸汽经由 冷媒流路切换装置220返回压缩机210，完成循环。在室外换热器231除霜阶 段，可以关闭室外风机232和室内风机242。

与现有技术不同的是，在室外换热器231上附着的冰霜化除后，控制装置 250保持空调系统以室外换热器231作为冷凝器的工作状态继续运行，使室外 换热器231的温度继续升高；并通过室外换热器温度传感器233检测到在室外 换热器231的温度上升至第一预设温度后，开启室外风机232，将经过室外换 热器231加热的环境空气朝室外机230的出风栅吹送出，以化除出风栅上附着 的冰霜，从而降低室外机出风栅的气流阻力，提高室外机的出风量。

室外换热器温度传感器233的测温探头可以贴附于室外换热器231的表 面，测量得到室外换热器231的表面温度。控制装置250在室外换热器231的 温度上升至第一预设温度后才开启室外风机232的原因为防止在温度过低的情 况下通风导致室外换热器231表面重新凝霜。

优选地，控制装置250还可以在在室外换热器231的表面温度低于第二预 设温度后，暂停室外风机232运行，其中第二预设温度低于第一预设温度；为 保证出风栅的除霜效果，以上第一预设温度可以设置为30摄氏度，第二预设 温度可以设置为15摄氏度，也就是说，室外换热器231的表面温度达到30摄 氏度时开启室外风机232的条件，室外换热器231的表面温度降低至15摄氏 度为暂停室外风机232的条件。

以上室外换热器231除霜结束后继续对出风栅进行除霜可定义为强力除霜 模式，在对出风栅进行除霜的有效时间达到预设时间后，可以退出强力除霜模 式，也就是在室外风机232保持开启状态的运行时间达到预定时间(例如2分 钟，具体可调)后，该运行时间去除了室外风机232因室外换热器231的温度 低于第二预设温度时暂停的时间。在退出强力除霜模式后，可以关闭压缩机 210，将空调系统置于待机状态，以等待进一步的制热指令。

为了使经过室外换热器加热的空气充分起到对出风栅进行化霜的作用，需 要保证室外风机232吹送的气流为微风，充分利用气流的热量。优选地，室外 风机232将经过室外换热器231加热的环境空气朝出风栅吹送时的转速不超过 每分钟400转，例如以每分钟300进行转动，低于正常制热制冷时室外风机232 的转速。

以上强力除霜模式的启动可以由用户启动，也可以根据环境情况自动在空 调系统启动时进行。例如，人机交互装置260可以为接收由用户发出的强力除 霜指令，该强力除霜指令用于指示对室外换热器和出风栅进行除霜；控制装置 250通过与人机交互装置电连接，按照强力除霜指令执行控制冷媒流路切换装 置的步骤，进入强力除霜模式。在实际使用过程中，在例如暴雪等恶劣天气后 开启空调系统或者用户发现出风栅结霜后，可以控制空调系统进入强力除霜模 式。

另外一种启动强力除霜模式的方式可以为自动启动方式：在室外机230中 配置冰霜检测装置，在启动空调系统200后检测出风栅上结霜的情况。该冰霜 检测装置可以采用光线检测、风阻检测等方式确定出风栅上的结霜情况，并在 出风栅上的霜冻影响气流循环的情况下，通过控制装置250执行控制冷媒流路 切换装置的步骤，进入强力除霜模式。

以上冷媒流路切换装置220可以使用四通阀等换向阀，以上控制装置250 可以利用各种微控制器、数字信号处理器及其附属电路构成，以实现以上控制 逻辑。另外人机交互装置260可以采用传统的遥控器和室内机操作面板，并增 加设置强力除霜按钮以接收强力除霜指令。一种优选的方式为本实施例的空调 系统200为智能空调，可以接收智能终端的控制指令以正常运行，通过在智能 终端的控制软件中增加强力除霜指令，实现强力除霜模式的运行。

本实施例还提供了一种压缩式制冷制热空调系统的室外机除霜方法，该室 外机除霜方法可以由以上实施例的压缩式制冷制热空调系统200中控制装置 250执行，在冬天恶劣环境下进行室内制热的工况中，提高空调系统的换热效 率。图4是根据本发明实施例的压缩式制冷制热空调系统的室外机除霜方法的 示意图，该室外机除霜方法包括：

步骤S402，控制空调系统的冷媒流路切换装置，使得空调系统切换到以其 室外换热器作为冷凝器的工作状态；

步骤S404，启动空调系统的压缩机，使空调系统的冷媒在流经室外换热器 时冷凝放热，提高室外换热器的温度，以化除室外换热器上附着的冰霜；

步骤S406，在室外换热器上附着的冰霜化除后，保持空调系统以室外换热 器作为冷凝器的工作状态继续运行，使室外换热器的温度继续升高；

步骤S408，在室外换热器的温度上升至第一预设温度后，开启空调系统的 室外风机，将经过室外换热器加热的环境空气朝空调系统的室外机的出风栅吹 送出，以化除出风栅上附着的冰霜。

在以上步骤中，通过切换空调系统的冷媒流路，将室外换热器置于冷凝器 的工作状态，而室内换热器置于蒸发器状态，从而在开启压缩机后，使室外换 热器的温度升高，化除室外换热器上附着的冰霜，与现有的除霜方法不同的是， 在室外换热器上附着的冰霜化除后，继续保持冷媒的流路方向以及压缩机的运 行状态(压缩机可以为降频运行状态)，使室外换热器的温度继续升高，并在 满足室外换热器的温度上升至第一预设温度后，开启空调系统的室外风机，通 过向出风栅送热风化除出风栅上附着的冰霜，从而在后续的制热操作过程中， 提高室外机的热交换效率。

为防止室外换热器重新结霜，在步骤S208之后还可以在室外换热器的表 面温度低于第二预设温度后，暂停室外风机运行，其中第二预设温度低于第一 预设温度。为保证出风栅的除霜效果，以上第一预设温度可以设置为30摄氏 度，第二预设温度可以设置为15摄氏度，也就是说，室外换热器的温度达到 30摄氏度时开启室外风机的条件，室外换热器的表面温度降低至15摄氏度为 暂停室外风机的条件。

以上对出风栅进行除霜的过程可定义为强力除霜模式，在对出风栅进行除 霜的有效时间达到预设时间后，可以退出强力除霜模式，也就是在室外风机保 持开启状态的运行时间达到预定时间(例如2分钟，具体可调)后，该运行时 间去除了室外风机因室外换热器的温度低于第二预设温度时暂停的时间。在退 出强力除霜模式后，可以关闭压缩机210，将空调系统置于待机状态，以等待 进一步的制热指令。

为了使经过室外换热器加热的空气充分起到对出风栅进行化霜的作用，需 要保证室外风机吹送的气流为微风，充分利用气流的热量。例如室外风机将经 过室外换热器加热的环境空气朝出风栅吹送时的转速不超过每分钟400转。例 如以每分钟300进行转动，低于正常制热制冷时室外风机的转速。

以上强力除霜模式的启动可以由用户启动，也可以根据环境情况自动在空 调系统启动时进行。例如在以下两种情况任一种出现后，执行步骤S402至步 骤S404的过程：接收由用户发出的强力除霜指令，强力除霜指令用于指示对 室外换热器和出风栅进行除霜；或者在开启空调系统时自动检测出室外机出风 栅上的霜冻阻碍空气循环。前者的启动方式需要在用户的操作装置(如本地操 控面板、遥控器、智能终端)中增加设置接收强力除霜指令的按钮或菜单，后 者的启动方式根据环境因素，在出风栅可能严重霜冻的情况下，在初次启动后 自动进行清理化霜。

在以上步骤中的第一预设温度、第二预设温度、室外风机转速均可以根据 工作状态进行配置，以上实施例的举例值仅为说明方法执行流程的示例，并非 对本实施例进行限制。

图5是根据本发明实施例的压缩式制冷制热空调系统的室外机除霜方法的 一种可选流程图，如图本发明实施例的压缩式制冷制热空调系统的室外机除霜 方法可执行以下流程：

S501，空调系统上电启动；

S502，判断是否接收到由用户发出的强力除霜信号；若否进入空调系统进 入待机状态，等待制热工作指令；

S503，若S502的判断结果为是，将冷媒流路切换至使室外换热器作为冷 凝器工作的状态，也就是冷媒方向为经压缩机压缩的高温高压蒸汽会首先进入 室外换热器，以冷凝放热；

S504，启动空调系统的压缩机，压缩机可以为降频运行状态或者其他运行 状态，以将高温高压蒸汽首先送入室外换热器进行冷凝放热，提高室外换热器 温度，化除其上的冰霜；

S505，判断室外换热器上附着的冰霜是否已化除，若否继续当前状态；

S506，若S505的判断结果为是，判断室外换热器的温度是否达到30度， 若否继续当前状态持续提高室外换热器温度；

S507，若S506的判断结果为是，开启室外风机，向出风栅吹送风；送风 的方式为微风，以充分利用气流温度在经过出风栅时进行化霜，未达到这一目 的可以保持室外风机的转速为300转每分钟；

S508，判断室外风机保持开启状态的运行时间是否达到2分钟，若是，退 出强力除霜，关闭压缩机，进入待机状态，以等待制热工作指令；

S509，若S506的判断结果为否，检测室外换热器的温度是否下降至15度， 若否，返回S506判断室外换热器的温度是否达到30度；

S510，若S509的判断结果为是，暂停室外风机运行，直至室外换热器的 温度重新达到30度。

利用以上的流程在化除室外换热器上附着的冰霜后，保持室外换热器的冷 凝器状态，继续升高其温度，并在启动室外风机，向室外机出风栅吹送加热后 的空气，继续化除出风栅上附着的冰霜，降低了室外机出风栅的气流阻力，提 高了室外机的出风量，从而提高了换热效率，提高了空调系统的热泵制热效率， 并且可以对室外风机的送风气流大小、以及室外风机和压缩机的运行时间进行 精确控制，确保能够对出风栅进行化霜的同时室外换热器不会重新结霜，而且 避免了电能浪费。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的 多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本 发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因 此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。