热泵型空气调节装置及其除霜方法 【技术领域】
本发明涉及空气调节装置，更具体地，涉及一种热泵型空气调节装置及其除霜方法。
背景技术
热泵型空调器在进行制热运转时，为了除去室外换热器上附着的霜，通常采用四通阀换向，切换到制冷循环，用高温的制冷剂气体进行热气除霜。
然而，在进行除霜时，系统运行制冷循环，室内机进行制冷，这样室内温度就不可避免地出现下降，从而使人感觉不舒适。
为解决以上问题，提出了一边持续制热一边对室外换热器进行除霜的系统运行方法。
图1所示的是可以实现一边持续制热一边对室外换热器进行除霜的空气调节装置的连接示意图。
如图1所示，制冷回路由压缩机1、四通阀2、减压器4、室外热交换器5以及室内热交换器3组成热泵系统，该系统还包括第一旁通回路6和第二旁通回路9。第一旁通回路6连接室内热交换器3和减压器4之间的配管以及四通阀2和室外热交换器5之间的配管。该第一旁通回路6上设备有制冷剂加热用二通阀7、制冷剂加热热源13、制冷剂通过管部14、以及由蓄热材包覆制冷剂加热热源13和制冷剂通过管部14的蓄热部15。第二旁通回路9连接四通阀2和室内热交换器3之间的配管以及减压器4和室外热交换器5之间的配管。该第二旁通回路9包括除霜用二通阀10、除霜用减压器11。
当系统运行制热模式而室外热交换器5除霜时，制冷剂经压缩机1压缩后分为经过室内热交换器3的流和从第二旁通回路9经过室外热交换器5的两路制冷剂流，这两路制冷剂流在室外热交换器5的出口处汇合后，再由压缩机1进行压缩。
上述的制冷循环方式可以一边持续制热一边进行除霜。然而，在实现本发明过程中，发明人发现该方式存在如下问题：
该循环系统在进行除霜运转时，除霜用二通阀10接通，压缩机1排出的制冷剂在四通阀2、室内热交换器3和制冷剂加热器8之间、及四通阀2和室外热交换器5之间流动，在室外热交换器5的出口处汇合后流入压缩机。由于由压缩机1排出的高温制冷剂气体经除霜用减压器10节流降压后在室外热交换器5内进行冷凝以放出热量进行除霜，所以冷凝后的制冷剂为气液两相或液态制冷剂，然后与经制冷剂加热器8加热蒸发后的制冷剂气体混合后流入压缩机1。所以，吸入压缩机1的混合制冷剂不完全为气态，即压缩机1存在液击的危险。
【发明内容】
因此，本发明的目的在于提供一种能够一边持续制热同时又能够一边进行安全除霜以消除压缩机的液击可能性的热泵型空气调节装置及其除霜方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种热泵型空气调节装置，包括：空气调节回路，其依次包括压缩机、四通阀、室内换热器、第一节流装置、室外换热器、以及第一开关模块，其中，第一配管连接四通阀和第一开关模块，第二配管连接所室内换热器和第一节流装置，第三配管连接四通阀和室内换热器，以及第四配管连接第一开关模块和室外换热器；第一旁通回路，其上设置有加热模块，用于在第一除霜模式和第二除霜模式下，将来自第二配管的制冷剂加热至气化后导入第一配管；以及第二旁通回路，用于在第二除霜模式下，将来自四通阀的制冷剂导入室外换热器，该热泵型空气调节装置还包括：判断及确定模块，用于判断并确定空气调节装置进入第一除霜模式或第二除霜模式，以及判断并确定空气调节装置退出第一除霜模式或第二除霜模式，其中，判断及确定模块包括：多个检测单元，分别用于检测室外温度、室内换热器的管温、以及室外换热器的管温；比较单元，用于将室外温度、室内换热器的管温、以及室外换热器的管温分别与第一设定温度、第二设定温度、以及第三设定温度进行比较；以及确定单元，当室外温度高于第一设定温度，并且室内换热器的管温低于第二设定温度时，确定空气调节装置进入第一除霜模式，当室外温度低于第一设定温度，并且室内换热器的管温低于第二设定温度时，确定空气调节装置进入第二除霜模式，以及当室外换热器的管温高于第三设定温度时，确定空气调节装置退出第一除霜模式或第二除霜模式。。
其中，第一旁通回路连接第一配管和第二配管，以及第二旁通回路连接第三配管和第四配管。
该热泵型空气调节装置还包括：第二开关模块，设置于第一旁通回路中；以及第三开关模块，设置于第一旁通回路中，其中，第一除霜模式是指接通第二开关模块，断开第一开关模块和第三开关模块，对加热模块通电以对经室内换热器冷凝后的制冷剂加热至气化后再将其导入所述压缩机，并使室外换热器中的风机运转以除霜；以及第二除霜模式是指接通第二开关模块和第三开关模块，断开第一开关模块，并对加热模块通电，以使第一旁通回路将经室内换热器冷凝和室外换热器除霜后的制冷剂加热至气化后再将其导入压缩机。
其中，室内换热器可以是多个相互并联的室内换热器。
其中，该热泵型空气调节装置还可以包括第三旁通回路，用于在第二除霜模式下，连接第一开关模块和室外换热器之间的配管及第一节流装置和第五二通阀之间的配管。
根据本发明的另一方面，还提供了一种用于上述热泵型空气调节装置的除霜方法，包括：判断空气调节装置进入第一除霜模式或第二除霜模式；如果空气调节装置进入第一除霜模式，则接通第二开关模块，断开第一开关模块和第三开关模块，对加热模块通电以对经室内换热器冷凝后的制冷剂加热至气化后再将其导入压缩机，并使室外换热器中的风机运转以除霜；以及如果空气调节装置进入第二除霜模式，则接通第二开关模块和第三开关模块，断开第一开关模块，并对加热模块通电，以使第一旁通回路将经室内换热器冷凝和室外换热器除霜后的制冷剂加热至气化后再将其导入压缩机，其中，判断空气调节装置进入第一除霜模式或第二除霜模式包括：判断室外温度是否高于第一设定温度并且室内换热器的管温是否低于第二设定温度；如果室外温度高于第一设定温度，并且室内换热器的管温低于第二设定温度，则进入第一除霜模式；以及如果室外温度低于第一设定温度，并且室内换热器的管温低于第二设定温度，则进入第二除霜模式。
其中，该除霜方法还包括：判断室外换热器的管温是否高于第三设定温度；如果在第二除霜模式下室外换热器的管温高于第三设定温度，则对加热模块断电，接通第一开关模块，断开第二开关模块，以使空气调节装置进入制热模式；以及如果在第二除霜模式下室外换热器的管温高于第三设定温度，则对加热模块断电，使室外换热器的风机运转，接通第一开关模块，断开第二开关模块和第三开关模块，以使空气调节装置进入制热模式。
优选地，第一旁边回路对来自第一配管的制冷剂进行加热包括：对来自第二配管的制冷剂进行节流降压；以及对节流降压后的制冷剂进行加热。
本发明的有益效果在于通过第一旁通回路的使用，对经空内换热器冷凝后的制冷制或流经室外换热器以除霜后的制冷剂进行加热至气化，然后再将其导入至压缩机的进气口，从而能够在一边制热一边除霜的同时，还能够消除压缩机液击的可能性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是现有技术的热泵型空气调节装置的连接示意图；
图2是根据本发明实施例的热泵型空气调节装置的连接示意图；
图3是根据本发明另一实施例的用于图2所示的热泵型空气调节装置的除霜方法的流程图；以及
图4是根据本发明又一实施例的热泵型空气调节装置的连接示意图。
【具体实施方式】
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。在本说明书的具体实施例部分，相同参考标号表示相同或相似元件。
图2是根据本发明实施例的热泵型空气调节装置的连接示意图。
参照图2，根据本发明实施例的安全除霜的空气调节装置包括：空气调节回路20，其依次包括压缩机1、四通阀2、室内换热器3、第一节流装置6、室外换热器4、以及第一开关模块102，其中，第一配管202连接四通阀2和第一开关模块102，第二配管204连接所室内换热器3和第一节流装置6，第三配管206连接四通阀2和室内换热器3，以及第四配管208连接第一开关模块102和室外换热器4；第一旁通回路8，该第一旁通回路8连接第一配管202以及第二配管204，该第一旁通回路8上设置有第二节流装置7、加热模块5和第二开关模块101，用于在第一除霜模式或第二除霜模式下，将来自第二配管204的制冷剂加热至气化后导入第一配管202；以及第二旁通回路9，连接第三配管206以及第四配管208，该第二旁通回路9中设置有第三开关模块103，用于在第一除霜模式或第二除霜模式下，将来自四通阀2的制冷剂导入室外换热器4。
在本实施例中，通过第一旁通回路和第二旁通回路的设置，使得在无论是在第一除霜模式，还是在第二除霜模式下，流回压缩机的制冷剂均经过第一旁通回路的加热，以此来达到避免压缩机液击的目的。
例如，在第一除霜模式下，从压缩机流出的高压制冷剂经四通阀进入室内换热器，然后从第二配管处进入第一旁通回路，经第一旁通回路上的加热模块加热至气化后，再经四通阀回到压缩机；以及在第二除霜模式下，从压缩机流出的高压制冷剂经四通阀后在第三配管处分为两路，第一路流经室内换热器后到达第二配管，第二路通过第二旁通回路流经室外换热器，然后也到达第二配管，与第一路在第二配管处混合，混合后的制冷剂进入第一旁通回路，经加热模块加热至气化后，再从四通阀回到压缩机。
因此，上述实施例通过设置加热模块的第一旁通回路以及第二旁通回路的使用，使得能够避免在除霜模式下的压缩机的液击危险。
在本实施例中，通常使用二通阀作为开关模块。第一节流装置6和第二节流装置7可以是毛细管或电子膨胀阀。
在本实施例中，可以通过各种方法和装置来判断热泵型空气调节装置是进入第一除霜模式还是进入第二除霜模式，例如可以通过人工判断然后手动按钮等。但优选地，该热泵型空气调节装置还可以包括：判断及确定模块(未示出)，用于判断并确定空气调节装置进入第一除霜模式或第二除霜模式，以及判断并确定空气调节装置退出第一除霜模式或第二除霜模式。通过该判断及确定模块，可以避免人力资源浪费和效率低下。
其中，判断及确定模块可以包括：多个检测单元，分别用于检测室外温度、室内换热器的管温、以及室外换热器的管温；比较单元，用于将室外温度、室内换热器的管温、以及室外换热器的管温分别与第一设定温度、第二设定温度、以及第三设定温度进行比较；以及确定单元，当室外温度高于第一设定温度，并且室内换热器的管温低于第二设定温度时，确定空气调节装置进入第一除霜模式，当室外温度低于第一设定温度，并且室内换热器的管温低于第二设定温度时，确定空气调节装置进入第二除霜模式，以及当室外换热器的管温高于第三设定温度时，确定空气调节装置退出第一除霜模式或第二除霜模式。
以上所述仅为举例的目的，并不用于限制本发明。在本发明的其它实施例中，也可以使用其它装置或其它判断方法来确定空气调节装置是进入第一除霜模式还是进入第二除霜模式。
在正常制热运行中，第二二通阀101和第三二通阀103关闭，第一二通阀102开启，由压缩机1排出的制冷剂经四通阀2，在室内换热器3中冷凝，与室内空气换热，进而经第一节流装置6节流降压后在室外换热器4中蒸发，与室外空气进行换热，而后进入压缩机1中，如此循环。
根据室外温度及室外换热器4的结霜情况，还可以通过检测室外环境温度，并将检测到的室外环境温度与所设定的除霜模式判断温度(例如，0℃)进行比较，以便判断是进入第一除霜模式还是进入第二除霜模式。
在室外温度达到0℃以下或较低时，室外换热器4上就会因为其表面温度低于室外空气的露点温度而结霜，霜附着在室外换热器4上，影响其与空气的换热效率，使得空气调节装置的制热能力下降，因此，必须对室外换热器4进行除霜。
当检测到的室外温度高于第一设定温度，即，所设定的除霜模式判断温度(例如，0℃)，并且设定在室内换热器3上的感温包检测到的室内换热器3的管温低于第二设定温度时，空气调节装置进入第一除霜模式：制冷剂加热器5通电，四通阀2为持续制热而不进行换向，第二二通阀101先开启，而后第一二通阀102关闭，其余保持之前的运转状态，系统进入除霜运转。由压缩机1排出的制冷剂经四通阀2，在室内换热器3中冷凝，与室内空气换热，进而进入第一旁通回路8，经节流机构7节流降压后在制冷剂加热器5中蒸发，蒸发所需热量来自制冷剂加热器，而后制冷剂经二通阀101进入压缩机1中，如此循环。室外换热器4上附着的霜依靠室外换热器4的风机的运转进行除霜。
当设定在室外换热器4上的感温包检测到的室外换热器4的管温满足退出除霜条件(即，室外换热器4的管温高于第三设定温度)时，空气调节装置退出第一除霜模式：制冷剂加热器5断电，四通阀2不换向，第一二通阀102开启，而后第二二通阀101关闭，其余保持之前的运转状态，系统进入制热运转。
当检测到的室外温度低于第一设定温度(例如，0℃)，并且检测室内换热器3的管温低于第二设定温度时，空气调节装置进入第二除霜模式：对加热模块5通电，第二二通阀101和第三二通阀103开启，第一二通阀102关闭，室内换热器3的风机以比制热模式时的风机转速低的速度运转，室外换热器4的风机停止运转。由压缩机1排出的制冷剂经四通阀2后分为两路，一路流向空气调节回路20，在室内换热器3中冷凝，与室内空气换热，另一路进入第二旁通回路9，经第三二通阀103进入室外换热器4，在室外换热器4中冷凝，冷凝所释放出的热量用于去除室外换热器4上附着的霜，然后经第一节流装置6节流降压，再与经室内换热器3冷凝后的制冷剂混合进入第一旁通回路8，经第二节流装置7节流降压后在加热模块5中蒸发，蒸发所需热量来自加热模块5，而后制冷剂经第二二通阀101进入压缩机1中，如此循环。
当检测单元检测到室外换热器4的温度高于第三设定温度时，空气调节装置退出第二除霜模式：加热模块5断电，室外换热器4的风机运转，第一二通阀102开启，第二二通阀101、第三二通阀103关闭，室内换热器3的风机以制热运转时的转速运转，系统进入制热运转。
本发明也能够适用于具有多个室内换热器的热泵型空调器，即在本发明实施例中的室内换热器3是多个并联的室内换热器的情况。
在本发明实施例中，在防止压缩机液击的同时，室内换热器持续制热，而不受室外换热器除霜运转的影响，从而可以在最大程度上保证室内温度不降低或略微下降。
图3是根据本发明另一实施例的用于图2所示的热泵型空气调节装置的除霜方法的流程图。
参照图3，根据本发明另一实施例的安全除霜的方法包括：
步骤S302，判断空气调节装置进入第一除霜模式或第二除霜模式；
步骤S304，如果空气调节装置进入第一除霜模式，则接通第二开关模块，断开第一开关模块和第三开关模块，对加热模块通电以对经室内换热器冷凝后的制冷剂加热至气化后再将其导入压缩机，并使室外换热器中的风机运转以除霜；以及
步骤S306，如果空气调节装置进入第二除霜模式，则接通第二开关模块和第三开关模块，断开第一开关模块，并对加热模块通电，以使第一旁通回路将经室内换热器冷凝和室外换热器除霜后的制冷剂加热至气化后再将其导入压缩机。
其中，步骤S302可以包括：判断室外温度是否高于第一设定温度并且室内换热器的管温是否低于第二设定温度；如果室外温度高于第一设定温度，并且室内换热器的管温低于第二设定温度，则进入第一除霜模式；以及如果室外温度低于第一设定温度，并且室内换热器的管温低于第二设定温度，则进入第二除霜模式。
在本实施例中，通过第一旁通回路和第二旁通回路的设置，使得在无论是在第一除霜模式，还是在第二除霜模式下，流回压缩机的制冷剂均经过第一旁通回路的加热，以此来达到避免压缩机液击的目的。
例如，在第一除霜模式下，从压缩机流出的高压制冷剂经四通阀进入室内换热器，然后从第二配管处进入第一旁通回路，经第一旁通回路上的加热模块加热至气化后，再经四通阀回到压缩机；以及在第二除霜模式下，从压缩机流出的高压制冷剂经四通阀后在第三配管处分为两路，第一路流经室内换热器后到达第二配管，第二路通过第二旁通回路流经室外换热器，然后也到达第二配管，与第一路在第二配管处混合，混合后的制冷剂进入第一旁通回路，经加热模块加热至气化后，再从四通阀回到压缩机。因此，上述实施例能够避免在除霜模式下的压缩机的液击危险。
另外，在本实施例中，也可以通过各种方法和装置来判断热泵型空气调节装置是进入第一除霜模式还是进入第二除霜模式，例如可以通过人工判断然后手动按钮等。但优选地，利用判断及确定模块(未示出)来判断并确定空气调节装置进入第一除霜模式或第二除霜模式，并判断并确定空气调节装置退出第一除霜模式或第二除霜模式。通过该判断及确定模块，可以避免人力资源浪费和效率低下。
以上所述仅为举例的目的，并不用于限制本发明。在本发明的其它实施例中，也可以使用其它的判断方法来确定空气调节装置是进入第一除霜模式还是进入第二除霜模式。
图4是根据本发明又一实施例的热泵型空气调节装置的连接示意图。
在图4中，空气调节装置包括：空气调节回路20，该回路上依次连接有压缩机1、四通阀2、室内换热器3、第一节流装置6、第五二通阀105、室外换热器4及第一二通阀102；第一旁通回路8；第二旁通回路9；以及第三旁通回路10。第一旁通回路8连接四通阀2和第一二通阀102之间的配管及室内换热器3和第一节流装置6之间的配管，该第一旁通回路8上设置有第二二通阀101、制冷剂加热器5及第二节流装置7。第二旁通回路9连接四通阀2和室内换热器3之间的配管及第一节流装置6和室外换热器4之间的配管，该第二旁通回路9上设置有第三二通阀103。第三旁通回路10连接第一二通阀102和室外换热器4之间的配管及第一节流装置6和第五二通阀105之间的配管，该第三旁通回路10设置有第四二通阀104。
以上所述第一节流装置6和第二节流装置7可以为毛细管，也可以为电子膨胀阀。
在正常制热运行中，第一二通阀102、第五二通阀105开启，第二二通阀101、第三二通阀103及第四二通阀104关闭，由压缩机1排出的制冷剂经四通阀2，在室内换热器3中冷凝，与室内空气换热，进而经第一节流装置6节流降压后在室外换热器4中蒸发，与室外空气进行换热，而后进入压缩机1中，如此循环。
当检测到的室外温度高于所设定的除霜模式判断温度(例如，0℃)，并且设定在室内换热器3上的感温包检测到的室内换热器3的管温满足除霜条件时，制冷剂加热器5通电，四通阀2为持续制热而不进行换向，第二二通阀101开启，而后第一二通阀102及第五二通阀105关闭，室内换热器3的风机持续运转，室外换热器4的风机持续运转，其余保持之前运转状态，系统进入除霜运转。由压缩机1排出的制冷剂经四通阀2，在室内换热器3中冷凝，与室内空气换热，进而进入第一旁通回路8，经第二节流装置7节流降压后在制冷剂加热器5中蒸发，蒸发所需热量来自制冷剂加热器5，而后制冷剂经第二二通阀101进入压缩机1中，如此循环。室外换热器4上附着的霜依靠室外换热器4的风机的运转进行除霜。
当设定在室外换热器4上的感温包检测到的室外换热器4的管温满足退出除霜条件时，制冷剂加热器5断电，四通阀2不换向，第一二通阀102及第五二通阀105开启，而后第二二通阀101关闭，其余保持之前运转状态，系统进入制热运转。
当所检测到的室外温度低于所设定温度(例如，0℃)，并且设定在室内换热器3上的感温包检测到的室内换热器3的管温满足除霜条件时，制冷剂加热器5通电，四通阀2为持续制热而不进行换向，第二二通阀101、第三二通阀103及第四二通阀104开启，而后第一二通阀102和第五二通阀105关闭，室内换热器3的风机以较制热时候低的速度运转，室外换热器4的风机停止运转，系统进入除霜运转。由压缩机1排出的制冷剂经四通阀2，分为两路，一路在室内换热器3中冷凝，与室内空气换热，一路经第二旁通回路9进入室外换热器4，在室外换热器4中冷凝，冷凝所释放出的热量用于去除室外换热器4上附着的霜，而后进入第三旁通回路10，经第三二通阀103，而后经第一节流装置6节流降压后与经室内换热器3冷凝后的制冷剂混合后进入第一旁通回路8，经第二节流装置7节流降压后在制冷剂加热器5中蒸发，蒸发所需热量来自制冷剂加热器，而后制冷剂经第二二通阀101进入压缩机1中，如此循环。
当设定在室外换热器4上的感温包检测到的室外换热器4的管温满足退出除霜条件时，制冷剂加热器5断电，室外换热器4的风机运转，四通阀2不换向，第二二通阀101、第三二通阀103及第四二通阀104开启，而后第一二通阀102及第五二通阀105关闭，室内换热器3的风机以制热运转时的转速运转，系统进入制热运转。
通过上述实施例，本发明通过第一旁通回路的使用，对经室内换热器冷凝或经室外换热器除霜运行后的制冷剂进行加热至气化，然后再输入至压缩机的进气口，从而实现了能够在一边制热一边除霜的同时，还能够消除压缩机液击的可能性的技术效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。