CN101067504A - 强热型空调器及其除霜方法 - Google Patents

Abstract

强热型空调器及其除霜方法，其特征是在室内机中设置大功率辅助电热器件，大功率辅助电热器件的电热功率是系统额定制冷量的0.9至1.4倍，除霜时，保持室内贯流风扇低速档运行，开启大功率辅助电加热器，循环系统处于制冷工况。本发明可以使系统制热量达到制冷量的两倍以上，满足小制冷量和大制热量的系统设置要求，尤其适于气温较低、湿度较大的西南地区。除霜过程中的环境温度的波动小，并且除霜时间更短、除霜更干净、彻底。

Description

强热型空调器及其除霜方法

                            技术领域

本发明涉及家用空调器及其除霜控制方法。

                            背景技术

家用空调器的实际使用存在有如下两个方面的问题：

1、在不同地区，温度、湿度差别很大，气候特点也不尽相同，比如西南等地区夏季温度并不太高，而冬季温度则较低，且湿度较大。当地28m²房间夏季使用时需要一台2HP空调，而冬季使用时就需要一台小5HP空调，即大于4HP，接近5HP。但目前常规的2HP定频空调器，其系统热泵制热量仅仅是制冷量的1.1倍左右。显然，如果使用2HP空调满足了当地的夏季使用，就满足不了冬季使用；反之，使用5HP空调满足了冬季使用，则夏季使用造成较大的浪费。

2、空调器在制热过程中，其室外侧很容易结霜，造成空调频繁除霜，目前使用的空调器其除霜过程如图1所示，进入除霜程序之后按如下流程工作：

在满足除霜条件后，进入除霜程序，关闭室外轴流风扇机和压缩机、室内贯流风扇吹完余热后延时关闭，四通换向阀延时关闭，然后压缩机开启，进入制冷循环，开始除霜；满足除霜退出条件，除霜结束后，压缩机关，室外轴流风扇开，除霜结束，四通换向阀延时后开启，随后，压缩机重新开启，恢复正常制热状态。

在这一除霜过程中，室内贯流风扇停止运行，制热工作完全停止。由于除霜效果直接影响到制热效果，为此，延长除霜运行的时间以及加大除霜运行的频度都有一定的必要性，但这必然由于制热时间的不充分而影响到制热效果。国标强制规定：“除霜时间不得超过运行时间的20％”，但对于湿度较大的地区，会因为除霜不彻底造成恶性循环，制热效果一次比一次差。显然，两者之间存在着不可调和的矛盾，同时，由于制热的不连续性，环境温度波动范围大，给使用者带来不适。

                            发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种强热型空调器及其除霜控制方法，为适于西南地区气候特点，同时满足小制冷量、大制热量的需求，并且能够缓解除霜时间与制热效果之间矛盾。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明强热型空调器，在其制冷剂循环系统中，由室外机换热器、室外轴流风扇、压缩机以及配套设置的系统部件构成的室外机，由室内机换热器和室内贯流风扇构成的室内机。

本发明的结构特点是在所述室内机中设置大功率辅助电热器件，所述大功率辅助电热器件的电热功率是系统额定制冷量的0.9至1.4倍，所述大功率器件为一组或可独立控制的多组。

本发明强热型空调器的除霜方法的特点是室内贯流风扇设置为高、中、低三档转速，除霜时，保持室内贯流风扇低速档运行，开启大功率辅助电加热器，循环系统处于制冷工况。

本发明方法的特点也在于：

所述三档转速中的中速档转速比高速档转速低10％，低速档转速比高速档转速低30％～40％。

在所述呈多组设置的大功率辅助电热器件中，各电热器件的投入依次进行。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明系统设置中的大功率辅助电热器件可以使系统的制热量达到制冷量的两倍以上，很好地满足了小制冷量和大制热量的系统设置要求，尤其适于气温较低、湿度较大的西南地区。

2、本发明在除霜过程中，以辅助电加热和室内贯流风扇的连续运行保持供热，大大减小了除霜过程中的环境温度的波动，使用户不会感到明显的除霜过程。同时，由于辅助电加热和室内贯流风扇的连续运行，提高了压缩机吸气温度和室外机换热器的冷凝温度，使除霜时间更短、除霜更干净、彻底。

3、本发明通过将大功率器件设置为可独立控制的多组，并且各组依次投入工作，一方面可以击小对电网的冲击，另一方面可以更有利于减小温度波动范围，提高舒适性，同时由于温度波动范围的减小也相对节电。

                                附图说明

图1为现有技术中的空调器除霜工作流程图。

图2为本发明系统框图。

图3为本发明空调器制热过程中电加热的控制流程图。

图4为本发明除霜工作流程图。

以下通过具体实施方式，结合附图对本发明作进一步说明：

                                具体实施方式：

参见图2，本实施例中的循环系统按常规的定频空调器的结构形式进行设置，由室外机换热器、室外轴流风扇、压缩机以及配套设置的系统部件构成室外机，由室内机换热器和室内贯流风扇构成室内机。

图2所示，本实施例中为了实现强热，在室内机中设置大功率辅助电热器件，大功率辅助电热器件的电热功率是系统额定制冷量的0.9至1.4倍。比如，对于一台2HP的定频空调来说，系统额定制冷量为5000W，系统热泵制热量则为5500W，为此，所需设置的大功率辅助电热器件的电热功率为4500W-7000W。因此系统达到总的制热量为10000W-12500W，相当于5HP，显然，该空调器的制热量是制冷量的2-2.5倍。

作为辅助电热器件，其电热功率的取值下限(即如上所述的0.9倍)不能太低，否则不能明显地达到大功率辅助加热的效果。

为了避免对电网的冲击以及为获得更好的舒适性，并提高节电效果，可以将大功率辅助电热器件设置为依次投入工作的多组，各组分别采用PTC元件，或电加热管。

针对本实施例中的结构形式的除霜方法是将室内贯流风扇设置为高、中、低三档转速，除霜时，保持室内贯流风扇低速档运行，开启大功率辅助电加热器，循环系统处于制冷工况。

室内贯流风扇的三档转速分别是中速档转速比高速档转速低10％，低速档转速比高速档转速低30％～40％。

具体实施中，需要在空调器的遥控器和操作面板上分别设置“电热”功能键，用于控制本机是否启用“辅助电加热”功能。在操作板和遥控器上增加设置“恒热”功能键，“恒热”意为“热量供不停，不存在明显除霜过程”，“恒热”功能键提供给用户在普通除霜方式和本发明除霜方式中进行选择，按下“恒热”功能键，进入“恒热”状态要，即采用本发明除霜方法；再次按下“恒热”功能键即为取消“恒热”功能，按普通除霜方式进行工作。首次上电，开启制热状态，默认为“恒热”功能开启。

具体的控制流程如附图3、图4所示：

参见图3，在制热模式下，

先判断：(1)“电加热功能”是否启用、(2)室内机换热器盘管温度传感器或室内环境温度传感器是完好的吗、(3)室内机换热器盘管温度传感器探测到的内盘温度Th与室内环境温度传感器探测到的室内温度Tr的差值是否满足开电加热的要求。

再判断：(4)Th是否较低、满足开电加热的条件、(5)室内贯流风扇是否已运转、(6)Tr是否满足开电加热的要求。

若以上条件都满足，则有(7)先开启第一组电加热，由PTC形式构成的辅助电加热装置投入工作、(8)PTC电加热装置投入工作一段时间后，再重新判断上述(1)(2)(3)(4)(5)条件是否满足、(9)判断Tr是否过低，需要开两组电加热，(10)如条件满足，则开启第二组电加热，由电加热管构成的辅助电加热装置投入工作。

(11)在电加热工作过程中，如果“电加热功能”被关闭，或Th满足电加热关闭条件，或室内贯流风扇已停转，或室内机换热器盘管温度传感器损坏，或室内环境温度传感器损坏，或Th与Tr差值满足电加热关闭条件，则两组电加热(PTC和电加热管)均停止工作。

(12)如果不满足(11)所述条件，但室内温度Tr上升到满足关闭一组电加热的条件，则关闭第二组电加热，由电加热管构成的辅助电加热装置停止工作。

(13)如果室内温度Tr继续上长到满足关闭两电加热的条件，则关闭另一组电加热，由PTC构成的辅助电加热装置也停止工作。

参见图4，满足除霜条件后，进入除霜程序，室内贯流风扇维持低速档运转，同时关闭室外轴流风扇和压缩机，如果原先制热过程中，电加热处于工作状态，则继续工作；如果只有一组电加热器(PTC)工作，则延时一段时间后开另一组电加热，由电加热管构成的另一组辅助电加热器也投入工作；如果两组电加热均没有工作，则先开第一组电加热，由PTC构成的辅助电加热装置先投入工作，延时一段时间后，开第二组电加热，由电加热管构成的辅助电加热装置也投入工作，延时一段时间关闭四通换向阀，再延时一段时间开启压缩机，系统转入制冷流程，开始除霜，满足除霜退出条件，除霜结束后，压缩机关，室外轴流风扇开启；一段时间后四通换向阀开；再延时一段时间压缩机开，恢复正常制热状态后，重新按照图3所述流程，决定辅助电加热装置是否工作。

具体实施中，由于室内侧设置有较大功率的辅助电加热器，因此，制热时室内贯流风扇应采用高速档，以避免温度过高造成塑件变形，保证其安全性；制冷时采用中速档，保证其实用性；除霜时室内辅助电加热开启，室内贯流风扇保持运行。除霜方式和辅助电加热的控制如下：

1、按下“恒热”功能键，显示屏上“恒热”亮，进入“恒热”状态。再次按下“恒热”功能键，取消“恒热”功能。首次上电，开启制热状态，默认为“恒热”功能开启。

2、除霜方式：

进入除霜应同时满足下列条件：

对于设置有室外机换热器盘管温度传感器且未损坏

a、室外机换热器盘管温度传感器探测到的室外机换热器盘管温度To≤-5℃；

b、累计制热时间≥50分钟；

c、连续制热时间≥20分钟；

d、室外轴流风扇连续运行5分钟；

e、内盘温度Th＜41℃。

对于未设置室外机换热器盘管温度传感器或已损坏：

a、累计制热时间50分钟；

b、连续制热时间≥20分钟；

c、空调制热效果下降。

判断空调制热效果下降的方法较多，本实施例中采用以下方案：压缩机累计制热50分钟后，开始判断，CPU先将采集到的室内机换热器盘管温度值进行AD转换，15秒读取一下当时的AD值，最小分辨率为1，与前一次的AD值比较，若比前一次值小，则CPU内的累加器加1，如与上一次持平，则不加，如比前一次值大，则累计减2，累加器最小保持0，当累加器中的数值大于等于8时，则认为此条满足。

当满足上述条件后，再判断机器是否处于“恒热”状态，如果处于“恒热”状态则进入如下除霜程序1，此为本发明所述除霜方法；如果机器未处于“恒热”状态，则进入除霜程序2，此为普通空调采用的除霜方法。

除霜程序1：室内贯流风扇维持低速档运转，同时关闭室外轴流风扇和压缩机，如果原先制热过程中，电加热处于工作状态，则继续工作；如果只有一组电加热(PTC)工作，则15秒后开另一组电加热，由电加热管构成的辅助电加热装置投入工作；如果两组电加热均没有工作，则先开第一组电加热，由PTC构成的辅助电加热装置先投入工作，15秒后，开第二组电加热，由由电加热管构成的辅助电加热装置也投入工作，压缩机停止后40秒关四通换向阀，再过10秒后开启压缩机，系统转入制冷流程，开始除霜，满足除霜退出条件，除霜结束后，压缩机关，室外轴流风扇开启；40秒四通换向阀开；再过10秒压缩机开，恢复正常制热状态后，重新按照图3所述流程，决定辅助电加热装置是否工作。

除霜程序2：室外轴流风扇、压缩机、辅助电加热关闭，室内贯流风扇吹完余热后延时关闭，40秒后四通换向阀关闭，再过10秒后压缩机开启(进入制冷循环，开始除霜)，满足除霜退出条件，除霜结束后，压缩机关，室外轴流风扇开(除霜结束)，40秒四通换向阀后开启，再过10秒后压缩机开启——恢复正常制热过程。

两种除霜程序的结束条件都是：To＞10℃且压缩机处于制冷状态3分钟或达到最长除霜时间10分钟。

3、正常制热模式下辅助电加热开启条件：

第一组辅助电加热的开启应满足下列条件：

制热状态下，“电热”键被按下，辅助电加热功能开启；Ts-Tr＞3℃；Tr＜25℃；Th＜50℃；室内贯流风扇已运转5秒；Tr、Th都未损坏。

第二组辅助电加热的开启应满足下列条件：

制热状态下，“电热”键被按下；Ts-Tr＞3℃；Tr＜23℃；Th＜50℃；室内贯流风扇已运转5秒；Tr、Th都未损坏，第一组电加热已开启15秒；

辅助电加热关闭的条件：

第二组辅助电加热关闭应满足下列条件之一：

A.Th＞58℃；

B.Tr≥25℃；

C.Tr＞Ts-1；

D.室内贯流风扇停止运行；

E.Tr、Th至少有一只损坏；

F.  制热状态下，“电热”键被按下，电加热功能关闭。

第一组电加热关闭应满足下列条件之一：

A.Th＞58℃；

B.Tr≥27℃；

C.Tr＞Ts-1；

D.室内贯流风扇停止运行；

E.Tr、Th至少有一只损坏；

F.制热状态下，“电热”键被按下，电加热功能关闭。

相关的试验包括：将环境温度降至用户实际使用的温度左右，对机器进行除霜试验，同时将两组辅助电加热器直接接通电源，使其在机器除霜时仍处于工作状态。首先测试室内贯流风扇高速运行时状况，发现出风温度较低，只有32℃左右，吹到人身上较凉；其次室内贯流风扇中速运行时，出风温度只有34℃左右，不适合；最后测试室内贯流风扇低速运行时，出风温度在37℃左右，吹到人身上是一种微热的感觉，可以接受。同时在这种条件下又做了长时间的运转实验，验证其安全性，实验结果符合要求。最后确定机器在除霜时，外风机停机，室内电辅加热开启，室内贯流风扇以低速运行，继续对房间进行供热。这样使用户一方面感觉不到频繁除霜带来的烦恼，提高制热速度；另一方面还可以缩短除霜时间，除霜更彻底。

具体实施中，针对型号为KFRd-50LW/100的空调器，即制冷量为5000W，制热量为10500W，其中热泵制热量5500W，辅助电加热功率5000W，热冷比达到了2.1。

Claims (4)

1、强热型空调器，在其制冷剂循环系统中，由室外机换热器、室外轴流风扇、压缩机以及配套设置的系统部件构成室外机，由室内机换热器和室内贯流风扇构成室内机，其特征是在所述室内机中设置大功率辅助电热器件，所述大功率辅助电热器件的电热功率是系统额定制冷量的0.9至1.4倍，所述大功率辅助电热器件为一组或可独立控制的多组。

2、一种权利要求1所述强热型空调器的除霜方法，其特征是室内贯流风扇设置为高、中、低三档转速，除霜时，保持室内贯流风扇低速档运行，开启大功率辅助电加热器，循环系统处于制冷工况。

3、根据权利要求2所述的强热型空调器的除霜方法，其特征是所述三档转速中的中速档转速比高速档转速低10％，低速档转速比高速档转速低30％～40％。

4、根据权利要求2所述的强热型空调器的除霜方法，其特征是在所述呈多组设置的大功率辅助电热器件中，各电热器件的投入依次进行。

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