一种空调控制方法及空调系统与流程

1.本发明属于空调控制技术领域，具体地说，是涉及一种空调控制方法及空调系统。


背景技术：

2.制冷和制热作为空调产品的最基础功能，如何提高空调的制冷和制热效果，决定了空调厂商的竞争力。
3.空调系统在高温制冷时，室外环境温度高，会导致室外换热器的排气压力高，室外换热器的冷凝换热效果就会降低，因此到达室内机的冷媒的过冷度比较小，制冷效果就会比较差。
4.同样的，空调系统在低温制热时，室外环境温度低，导致室外换热器的蒸发温度过低，而由于到达室外换热器的冷媒温度本身就比较低，再加上蒸发温度过低，会导致室外换热器频繁结霜，制热效果就会比较差。
5.现有技术中，为解决高温制冷和低温制热情况下的问题，通常在系统中额外增加装置来降低高温制冷时室外换热器的冷凝温度，或者提升制热时室外换热器的蒸发温度，但这种额外增加装置的方式成本高、且制作复杂，不利于推广。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提出一种空调控制方法及空调系统，从压缩机排气管至室外换热器之间增加冷媒换热回路，高温制冷时，采用节流后的低温冷媒对室外换热器进行降温，降低冷媒温度而提高达到室内换热器的冷媒的过冷度，从而改善制冷效果；低温制热时，采用排气管排出的高温冷媒对室外换热器进行加热，提升室外换热器的蒸发温度，从而改善制热效果。
7.本发明采用以下技术方案予以实现：
8.提出一种空调控制方法，应用于空调系统中，所述空调系统包括：
9.由压缩机、四通阀、室外换热器、节流元件和室内换热器以工质管依次连接成的循环回路；
10.由电磁阀、电子膨胀阀、单向阀、冷媒换热装置以工质管依次连接成冷媒换热回路；所述冷媒换热回路连接于所述压缩机的排气管与所述节流元件之间，其中，所述冷媒换热装置与所述室外换热器实施换热；
11.所述控制方法包括：
12.当空调系统运行于制冷模式且环境温度高于第一环温时，开启所述冷媒换热回路的电磁阀，以及基于空调系统的外盘管温度控制所述电子膨胀阀的制冷换热开度，以使得所述压缩机排出的高温冷媒经所述电子膨胀阀节流为低温冷媒，低温冷媒进入所述冷媒换热装置与所述室外换热器换热后，经所述单向阀至所述室内换热器前端；
13.当空调系统运行于制热模式且环境温度低于第二环温时，开启所述冷媒换热回路的电磁阀，以及基于空调系统的外盘管温度控制所述电子膨胀阀的制热换热开度，以使得
所述压缩机排出的高温高压冷媒经所述电子膨胀阀节流降压后进入所述冷媒换热装置与所述室外换热器换热后，再经所述单向阀至所述节流元件前端。
14.进一步的，基于空调系统的外盘管温度控制所述电子膨胀阀的制冷换热开度或制热换热开度，采用:psf＝a*te b实现，其中，psf为所述电子膨胀阀的制冷换热开度或制热换热开度，a为开度调节系数，b为开度基准值，te为外盘管温度。
15.进一步的，所述方法还包括：当空调系统运行于制热模式且环境温度低于最低环温时，控制所述电子膨胀阀全开；其中，所述最低环温低于所述第二环温。
16.进一步的，所述方法还包括：设置环境温度区间；
17.针对不同环境温度区间设置不同的a和b。
18.提出一种空调系统，包括：
19.由压缩机、四通阀、室外换热器、节流元件和室内换热器以工质管依次连接成的循环回路；
20.由电磁阀、电子膨胀阀、单向阀、冷媒换热装置以工质管依次连接成冷媒换热回路；所述冷媒换热回路连接于所述压缩机的排气管与所述节流元件之间，其中，所述冷媒换热装置与所述室外换热器实施换热；
21.所述系统还包括：
22.高温制冷控制单元，用于当空调系统运行于制冷模式且环境温度高于第一环温时，开启所述冷媒换热回路的电磁阀，以及基于空调系统的外盘管温度控制所述电子膨胀阀的制冷换热开度，以使得所述压缩机排出的高温冷媒经所述电子膨胀阀节流为低温冷媒，低温冷媒进入所述冷媒换热装置与所述室外换热器换热后，经所述单向阀至所述室内换热器前端；
23.低温制热控制单元，用于当空调系统运行于制热模式且环境温度低于第二环温时，开启所述冷媒换热回路的电磁阀，以及基于空调系统的外盘管温度控制所述电子膨胀阀的制热换热开度，以使得所述压缩机排出的高温高压冷媒经所述电子膨胀阀节流降压后进入所述冷媒换热装置与所述室外换热器换热，再经所述单向阀至所述节流元件前端。
24.进一步的，所述系统还包括：膨胀阀开度控制单元，用于采用psf＝a*te b计算电子膨胀阀的制冷换热开度，将所述制冷换热开度发送给所述高温制冷控制单元；或，采用psf＝a*te b计算电子膨胀阀的制热换热开度，并将所述制热换热开度发送给所述低温制热控制单元；其中，psf为所述电子膨胀阀的制冷/制热换热开度，a为开度调节系数，b为开度基准值，te为外盘管温度。
25.进一步的，所述低温制热控制单元，还用于在环境温度低于最低环温时，控制所述电子膨胀阀全开；其中，所述最低环温低于所述第二环温。
26.进一步的，所述膨胀阀开度控制单元还用于：设置环境温度区间；针对不同环境温度区间设置不同的a和b。
27.进一步的，所述冷媒换热装置由导热板和管路组成。
28.进一步的，所述导热板为铝板。
29.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提出的空调控制方法和空调系统中，空调系统包括由压缩机、四通阀、室外换热器、节流元件和室内换热器以工质管依次连接成的循环回路，以及由电磁阀、电子膨胀阀、单向阀、冷媒换热装置以工质管依次
连接成冷媒换热回路；冷媒换热回路中的冷媒换热装置与室外换热器实施换热；当空调系统运行于制冷模式时，若环境温度高于第一环温，也即处于高温制冷情况时，开启冷媒换热回路的电磁阀，以及基于空调系统的外盘管温度控制电子膨胀阀的制冷换热开度，使得压缩机排出的高温冷媒经电子膨胀阀节流后成为低温冷媒，低温冷媒进入冷媒换热装置与室外换热器换热，降低了室外换热器的冷媒温度从而降低了室外换热器的排气压力，提高了室外换热器的冷凝效果，降低了到达室内换热器的过冷度，从而提高了制冷效果，换热后的冷媒经单向阀至室内换热器前端，与经室外换热器冷凝后再经节流元件节流后的冷媒汇合，一并进入室内换热器进行制冷循环；当空调系统运行于制热模式时，若环境温度低于第二环温，也即处于低温制热情况时，开启冷媒换热回路的电磁阀，以及基于空调系统的外盘管温度控制电子膨胀阀的制热换热开度，使得压缩机排出的高温高压冷媒经电子膨胀阀节流降压后进入冷媒换热装置与室外换热器换热，提高室外换热器的蒸发温度，经换热后的液态冷媒经单向阀至节流元件前端，与经室内换热器冷凝后的冷媒汇合，经节流元件节流后进入室外换热器进行制热循环。上述可见，本发明提出的空调控制方法及空调系统，采用从压缩机排气管至室外换热器之间增加冷媒换热回路的结构，在高温制冷时，控制节流后的相对低温冷媒对室外换热器进行降温，降低冷媒温度而提高达到室内换热器的冷媒的过冷度，从而改善制冷效果，在低温制热时，控制排气管排出的高温冷媒对室外换热器进行加热，提升室外换热器的蒸发温度，从而改善制热效果，以低成本和简单的改造结构实现了高温制冷和低温制热中存在的现有问题。
30.结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
31.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。
32.图1为本发明提出的空调系统的系统结构图；
33.图2为本发明实施例一中提出的空调控制方法的流程图；
34.图3为本发明实施例一空调系统在高温制冷工况下的冷媒流向示意图；
35.图4为本发明实施例二中提出的空调控制方法的流程图；
36.图5为本发明实施例二空调系统在低温制热工况下的冷媒流向示意图；
37.图6为本发明实施例四提出的空调系统的系统架构图。
具体实施方式
38.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做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。
39.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
41.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
42.本发明旨在提出一种空调控制方法，针对高温制冷和低温制热工况，在空调系统中增加一条冷媒换热回路，以电磁阀、电子膨胀阀、冷媒换热装置和单向阀实现，结合电磁阀切换控制，以低成本的简单结构解决现有空调在高温制冷和低温制热工况下由于环境温度过高或过低造成制冷或制热效率下降的技术问题。
43.具体的，如图1所示，本发明的空调系统中，包括：
44.由压缩机1、四通阀2、室外换热器3、节流元件4和室内换热器5以工质管依次连接组成的循环回路。
45.由电磁阀6、电子膨胀阀7、冷媒换热装置8和单向阀9以工质管依次连接组成的冷媒换热回路。该冷媒换热回路连接于压缩机1的排气管与节流元件4之间，其中，冷媒换热装置8与室外换热器3实施换热。
46.基于上述空调系统结构，本发明提出的空调控制方法，以以下两个实施例加以详细的说明。
47.实施例一
48.制冷模式下，压缩机1压缩产生高温高压的气态冷媒，高温高压的气态冷媒进入室外换热器3与室外空气换热，冷凝成为高压液态冷媒，高压液态冷媒经节流元件4节流后进入室内换热器5，与室内空气换热蒸发成为低压气态冷媒，从而实现对室内的制冷，进而低压气态冷媒返回压缩机1循环制冷。
49.本实施例针对高温制冷工况展开，如图2和图3所示，包括如下步骤：
50.步骤s11：当空调系统运行于制冷模式时，检测环境温度。
51.设定第一环温t1，以第一环温t1为节点，高于该第一环温t1时，室外环境温度过高，会导致室外换热器排气温度过高而降低制冷效果。
52.步骤s12：当环境温度高于第一环温时，开启冷媒换热回路的电磁阀，并基于空调系统的外盘管温度控制电子膨胀阀的制冷换热开度。
53.当环境温度高于第一环温t1时，开启冷媒换热回路的电磁阀6，也即开通冷媒换热回路进入工况，其他情况下，该电磁阀6关闭。
54.根据空调系统的外盘管温度控制电子膨胀阀7的制冷换热开度psf1，外盘管温度通过设置于外盘管上的温度传感器获取。
55.如图3所示，当电磁阀6和电子膨胀阀7均开启后，压缩机1排出的高温高压冷媒分两路排出，一路进入由压缩机1、四通阀2、室外换热器3、节流元件4和室内换热器5组成的循环回路，实施正常制冷；另一路则进入冷媒换热回路，经电子膨胀阀7节流成为相对低温冷媒(相对高温的室外环境)，低温冷媒进入冷媒换热装置8，与室外换热器3换热，从而降低室外换热器3的冷媒温度，也就降低了室外换热器3的排气压力，提高室外换热器3的冷凝效果，降低了到达室内换热器5的过冷度，从而提高了制冷效果。
56.换热后的冷媒经单向阀9至室内换热器5前端，与经室外换热器3冷凝后再经节流元件4节流后的冷媒汇合，一并进入室内换热器进行制冷循环。
57.实施例二
58.制热模式下，压缩机1压缩产生高温高压的气态冷媒，高温高压的气态冷媒进入室内换热器3与室内空气换热，冷凝成为高压液态冷媒，从而实现对室内的制热，高压液态冷媒经节流元件4节流后进入室外换热器3，与室外空气换热蒸发成为低压气态冷媒，进而低压气态冷媒返回压缩机1循环制冷。
59.本实施例针对低温制热工况展开，如图4和图5所示，包括如下步骤：
60.步骤s21：当空调系统运行于制热模式时，检测环境温度。
61.设定第二环温t2，以第二环温t2为节点，低于该第二环温t2时，室外环境温度过低，会导致室外换热器频繁结霜而降低制热效果。
62.步骤s22：当环境温度低于第二环温时，开启冷媒换热回路的电磁阀，并基于空调系统的外盘管温度控制电子膨胀阀的制热换热开度。
63.当环境温度低于第二环温t2时，开启冷媒换热回路的电磁阀6，也即开通冷媒换热回路进入工况，其他情况下，该电磁阀6关闭。
64.根据空调系统的外盘管温度控制电子膨胀阀7的制热换热开度psf2，外盘管温度通过设置于外盘管上的温度传感器获取。
65.如图5所示，当电磁阀6和电子膨胀阀7均开启后，压缩机1排出的高温高压冷媒分两路排出，一路进入由压缩机1、四通阀2、室内换热器5、节流元件4和室外换热器3组成的循环回路，实施正常制热；另一路则进入冷媒换热回路，经电子膨胀阀7节流降压后进入冷媒换热装置8，与室外换热器3换热，提高室外换热器3的蒸发温度，从而提升了制热效果，经换热后的液态冷媒经单向阀9至节流元件4前端，与经室内换热器5冷凝后的冷媒汇合，经节流元件4节流后进入室外换热器进行制热循环。
66.基于实施例一和实施例二可以看出，本发明在现有空调系统上，采用从压缩机排气管至室外换热器之间增加冷媒换热回路的结构，在高温制冷时，控制节流后的相对低温冷媒对室外换热器进行降温，降低冷媒温度而提高达到室内换热器的冷媒的过冷度，从而改善制冷效果，在低温制热时，控制排气管排出的高温冷媒对室外换热器进行加热，提升室外换热器的蒸发温度，从而改善制热效果，以低成本和简单的改造结构实现了高温制冷和低温制热中存在的现有问题，且控制手段简单，利于空调系统在高温区域或低温区域的推广普及。
67.实施例三
68.本发明申请中，电子膨胀阀7旨在调节进入冷媒换热装置8的冷媒温度，本实施例在实施例一和实施例二的基础上，给出基于空调系统的外盘管温度控制电子膨胀阀7的制
冷换热开度或制热换热开度的具体计算方式。
69.高温制冷工况下和低温制热工况下，电子膨胀阀7的开度要根据实际工况情况进行不同程度的调节，才能达到高温制冷工况下以相对低温的冷媒来和室外换热器实施换热，以达到降低冷媒温度促进冷媒液化的效果，以及达到低温制热工况下以高温的冷媒来和室外换热器实施换热，以达到提高冷媒温度促进冷媒蒸发的效果。
70.具体的在本实施例中，采用以下公式计算电子膨胀阀7的开度
71.psf＝a*te b；
72.其中，psf为电子膨胀阀的制冷换热开度或制热换热开度，a为开度调节系数，b为开度基准值，te为外盘管温度。
73.高温制冷工况下，以psf1＝a*te b计算电子膨胀阀7的开度，a和b的值根据经验值确定，当环境温度高于第一环温t1时，例如t1＝50℃，电磁阀6开启，电子膨胀阀7的开度按照a取值3，b取值0计算,低于第一环温t1时，电磁阀6关闭。
74.低温制热工况下，按照以下方式计算电子膨胀阀开度：
75.以psf1＝a*te b计算电子膨胀阀7的开度，a和b的值根据环温区间设置，具体的：
76.1)设置环境温度区间：
77.设置第二环温t2、第三环温t3和最低环温t4三个节点，划分为三个环温区间：t3《tw≤t2、t4《tw≤t3、和tw≤t4,t2》t3》t4，tw为环境温度。
78.2)针对不同环境温度区间设置不同的a和b。
79.当t3《tw≤t2时，例如t3＝-10℃，t2＝0℃，电磁阀6开启，电子膨胀阀7的开度按照a取值1，b取值300计算；当t4《tw≤t3时，例如t4＝-15℃，电磁阀6开启，电子膨胀阀7的开度按照a取值2，b取值350计算；当tw≤t4时，电磁阀6开启，电子膨胀阀7全开。
80.实施例四
81.本实施例相应于实施例一至实施例三提出一种空调系统，如图6所示，包括：
82.由压缩机1、四通阀2、室外换热器3、节流元件4和室内换热器5以工质管依次连接成的循环回路。
83.由电磁阀6、电子膨胀阀7、单向阀9、冷媒换热装置8以工质管依次连接成冷媒换热回路；冷媒换热回路连接于压缩机1的排气管与节流元件4之间，其中，冷媒换热装置8与室外换热器3实施换热。
84.高温制冷控制单元10，用于当空调系统运行于制冷模式且环境温度高于第一环温时，开启冷媒换热回路的电磁阀6，以及基于空调系统的外盘管温度控制电子膨胀阀7的制冷换热开度，以使得压缩机1排出的高温冷媒经电子膨胀阀7节流为低温冷媒，低温冷媒进入冷媒换热装置8与室外换热器3换热后，经单向阀9至室内换热器5前端。
85.低温制热控制单元11，用于当空调系统运行于制热模式且环境温度低于第二环温时，开启冷媒换热回路的电磁阀6，以及基于空调系统的外盘管温度控制电子膨胀阀7的制热换热开度，以使得压缩机1排出的高温高压冷媒经电子膨胀阀7节流降压后进入冷媒换热装置8与室外换热器3换热后，经单向阀9至节流元件4前端。
86.该空调系统还包括：
87.膨胀阀开度控制单元12，用于采用psf＝a*te b计算电子膨胀阀7的制冷换热开度，将制冷换热开度发送给高温制冷控制单元10；或，采用psf＝a*te b计算电子膨胀阀7的
制热换热开度，并将制热换热开度发送给低温制热控制单元11。
88.其中，psf为电子膨胀阀的制冷/制热换热开度，a为开度调节系数，b为开度基准值，te为外盘管温度。
89.上述，低温制热控制单元11还用于在环境温度低于最低环温时，控制电子膨胀阀7全开；其中，最低环温低于第二环温。
90.上述，膨胀阀开度控制单元12还用于：设置环境温度区间；并针对不同环境温度区间设置不同的a和b。
91.上述实施例中，冷媒换热装置8可采用导热板和管路组成，管路为通过冷媒的工质管，导热板例如铝板等；导热板则覆盖管路，并与室外换热器3接触实施换热。
92.需要说明的是，在具体实现过程中，上述的控制部分可以通过硬件形式的处理器执行存储器中存储的软件形式的计算机执行指令实现，此处不予赘述，而上述控制所执行的动作所对应的程序均可以以软件形式存储于系统的计算机可读存储介质中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
93.上文中的计算机可读存储介质可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器；也可以包括非易失性存储器，例如只读存储器、快闪存储器、硬盘或固态硬盘；还可以包括上述种类的存储器的组合。
94.上文所提到的处理器，也可以是多个处理元件的统称。例如，处理器可以为中央处理器，也可以为其他通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者可以是任何常规的处理器等等，还可以为专用处理器。
95.应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。