CN101832644A - 空气能热水器及其除霜方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的了一种空气能热水器，包括主控制器、压缩机和外部环境温度传感器，压缩机和外部环境温度传感器均通过导线与主控制器电连接。其除霜方法的核心内容如下：在正常制热过程中，不断通过外部环境温度传感器监测室外环境温度；若室外环境温度低于化霜启动温度，则进入压缩机累计运行时间；当压缩机累计运行时间达到化霜启动时间，则开始启动化霜程序；当外部环境温度大于化霜结束温度，或者化霜时间超过最大化霜时间则结束化霜。这样，根据外部环境温度传感器所传递的温度与化霜启动温度进行比较，来决定是否启动除霜程序，避免了外部环境对传感器的冷热冲击，保证传感器芯片的正常使用，从而保证系统的正常真实的判断，使除霜效果更好。

Description

空气能热水器及其除霜方法

技术领域

本发明涉及制热电器领域，具体讲是一种空气能热水器及其除霜方法。

背景技术

空气能热水器，又称热泵热水器，是利用制热原理，从空气中吸收热量来制造热水的热量搬运装置。它通过让工质不断完成蒸发(吸取环境中的热量)→压缩→冷凝(放出热量)→节流→再蒸发的热力循环过程，从而将空气中的热量转移到水中。由于空气能热水器的工作是通过介质，因此不需要电加热元件与水接触，没有电热水器漏电的危险，也没有燃气热水器有可能爆炸和中毒的危险，更没有燃油热水器排放废气造成的空气污染，因此空气能热水器已经渐渐成为一种流行趋势。现有的空气能热水器是由一个圆桶一样的水箱和一个类似空调的外机组成。而空气能热水器在制热过程中，外机会出现结霜现象，外机结霜后使系统内外压力不平衡，从而大大降低制热效果。传统的空气能热水器是借助外机盘管传感器进行判断是否结霜而进行是否除霜，用户可以根据需要自行设置除霜进入的累计时间，有些用户甚至会设置在1个小时或者以上。但是这种除霜方法存在以下的缺点：

由于实验证明空气能热水器系统只有在小于零下5摄氏度时才容易结霜，因此结霜的现象只出现在冬天温度低于零下5摄氏度时。外机盘管传感器因为接触室外蒸发盘管的原因，在启动压缩机时外盘温度将降至零下几度甚至几十度，而在压缩机关闭的情况下，外盘温度又和室外温度是相当的，这样对外盘传感器的冷热冲击特别大，因此传感器芯片很容易损坏。而当传感器芯片损坏时，一般情况下用户是无法察觉到的，此时系统判断也将失真，最终有可能造成无法除霜、除霜不尽或者无霜时进入除霜程序的不良后果，影响到系统的正常工作，导致热水器冷热交换效率降低，从而浪费资源或者无法达到制热效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种避免出现传感器芯片损坏，从而不会影响到系统正常工作的空气能热水器。

为解决上述技术问题，本发明提供的空气能热水器，包括主控制器、线控制器、压缩机、外风机、外盘管温度传感器和四通换向阀，所述的线控制器、压缩机、外风机、外盘管温度传感器和四通换向阀均与主控制器电连接，它还包括外部环境温度传感器，所述的外部环境温度传感器安装在室外，并通过导线与主控制器电连接。

所述的外盘管温度传感器和外部环境温度传感器均采用B值为3470K±1％、R值为5KΩ±1％的热敏电阻。

本发明所要解决的另一技术问题是，提供一种上述空气能热水器的除霜方法。

本发明的另一技术方案是，本发明空气能热水器的除霜方法包括以下步骤：

1)预先设定该空气能热水器的化霜启动温度T、化霜启动时间H和最大化霜时间Hm；

2)该空气能热水器开机后，通过外盘管温度传感器检测外盘管温度Tz；若外盘管温度Tz低于化霜启动温度T时，则启动化霜程序，在化霜过程中外盘管温度Tz高于化霜启动温度T时结束化霜，随后启动制热程序；若外盘管温度Tz高于化霜启动温度T时，直接启动制热程序；

3)在正常制热过程中，不断通过外部环境温度传感器监测室外环境温度Th；根据室外环境温度Th和化霜启动温度T的对比，判断是否进入压缩机累计运行时间Hy：若室外环境温度Th低于化霜启动温度T，则进入压缩机累计运行时间Hy；在计时过程中，若外部环境温度传感器检测到的室外环境温度Th高于化霜启动温度T时，压缩机累计运行时间Hy清零，直至室外环境温度Th降至化霜启动温度T以下时重新开始计时。

4)根据压缩机累计运行时间Hy和化霜启动时间H的对比，判断是否进行化霜程序：若压缩机累计运行时间Hy达到预先设定的化霜启动时间H，则开始启动化霜程序，此时化霜时间Hh开始计时；

5)除霜开始后，关闭压缩机和外风机，N秒后打开四通换向阀；

6)L分钟后开启压缩机；

7)主控制器通过监测外部环境温度Th来检查化霜效果，并根据外部环境温度Th和化霜结束温度Tj的对比，或者根据化霜时间Hh和最大化霜时间Hm的对比，判断是否结束化霜：若外部环境温度Th大于化霜结束温度Tj则结束化霜，或者化霜时间Hh超过最大化霜时间Hm则结束化霜；否则继续运行化霜；

8)退出化霜后，关闭压缩机，开启四通换向阀F分钟，并在F分钟内开启外风机；

9)M分钟后关闭四通换向阀，并判断是否关闭该空气能热水器；若不关闭空气能热水器，则回到步骤2)；否则就关闭空气能热水器。

所述的化霜启动温度T的范围为零下3℃～零下7℃，所述的化霜启动时间H的范围为40分钟～50分钟，F的范围为1.5分钟～2.5分钟，N的范围为40秒～60秒，L的范围为0.5分钟～1.5分钟，M的范围为1.5分钟～2.5分钟。

所述的化霜启动温度T为零下5℃，所述的化霜启动时间H为45分钟，F为2分钟，N为50秒，L为1分钟，M为2分钟。

采用以上结构和方法后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：

由于在空气能热水器的外机上安装了能直接传递外部环境温度的外部环境温度传感器，且外部环境温度传感器直接与主控制器连接，当冬天温度低于零下5摄氏度时，可以根据外部环境温度传感器所传递的温度与化霜启动温度进行比较，来决定是否启动除霜程序，避免了外部环境对传感器的冷热冲击，保证传感器芯片的正常使用，从而保证系统的正常真实的判断，使除霜效果更好。

附图说明

图1是本发明中空气能热水器的电路框图；

图2是本发明空气能热水器的除霜方法的流程示意图。

其中：T、化霜启动温度；Th、室外环境温度；Tj、化霜结束温度；Tz、外盘管温度；H、化霜启动温度；Hh、化霜时间；Hm、最大化霜时间；Hy、压缩机累计运行时间；B、负温度系数传感器电阻公式中的系数；R、负温度系数传感器电阻公式中的电阻值。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。

由图1所示的本发明中空气能热水器的电路框图可知，它包括主控制器、线控制器、压缩机、外风机、外盘管温度传感器和四通换向阀，所述的线控制器、压缩机、外风机、外盘管温度传感器和四通换向阀均与主控制器电连接。它还包括外部环境温度传感器，所述的外部环境温度传感器安装在室外，即空气能热水器外机的壳体上，并通过导线与主控制器电连接。

外盘管温度传感器和外部环境温度传感器是用来检测当前外盘管温度及外部环境温度的，根据对应温度(即25℃)下的传感器阻值和相应公式可以得出当前的温度值，相应的公式如下：

Rt＝Rn*exp[B*(1/T-1/Tn)]

其中，B值为3470K±1％、R值为5KΩ±1％。

线控制器用于设定主控制器的基本运行参数，包括水温的上限温度、下限温度、开关机信号、四通换向阀的模式、除霜进入的外盘管温度、除霜退出的外盘管温度、除霜进入的累计时间、除霜运行最长时间等等。

压缩机是用来获取室外空气中的温度为水箱加热，或者对外部蒸发器进行除霜处理的模块。

外风机是用来加快系统温度与室外空气温度交换的模块，除霜结束时可以用来吹掉室外蒸发器上在除霜完成后产生的水滴，保持室外蒸发器的干燥。

主控制器由单片机电路组成，收集外盘管温度传感器检测到的外盘管温度和外部环境温度传感器检测到的外部环境温度，再结合压缩机累计运行时间和压缩机连续运行时间进行控制系统的正常运行或除霜运行。

由图2所示的本发明空气能热水器的除霜方法的流程示意图可知，包括以下步骤：

1)预先设定该空气能热水器的化霜启动温度T为零下5℃、化霜启动时间H为45分钟和最大化霜时间Hm；

2)该空气能热水器开机后，通过外盘管温度传感器检测外盘管温度Tz；若外盘管温度Tz低于化霜启动温度T时，则启动化霜程序，在化霜过程中外盘管温度Tz高于化霜启动温度T时结束化霜，随后启动制热程序；若外盘管温度Tz高于化霜启动温度T时，直接启动制热程序；

3)在正常制热过程中，不断通过外部环境温度传感器监测室外环境温度Th；根据室外环境温度Th和化霜启动温度T的对比，判断是否进入压缩机累计运行时间Hy：若室外环境温度Th低于化霜启动温度T，则进入压缩机累计运行时间Hy；在计时过程中，若外部环境温度传感器检测到的室外环境温度Th高于化霜启动温度T时，压缩机累计运行时间Hy清零，直至室外环境温度Th降至化霜启动温度T以下时重新开始计时；

4)根据压缩机累计运行时间Hy和化霜启动时间H的对比，判断是否进行化霜程序：若压缩机累计运行时间Hy达到预先设定的化霜启动时间H，则开始启动化霜程序，此时化霜时间Hh开始计时；

5)除霜开始后，关闭压缩机和外风机，50秒后打开四通换向阀；

6)1分钟后开启压缩机；

7)主控制器通过监测外部环境温度Th来检查化霜效果，并根据外部环境温度Th和化霜结束温度Tj的对比，或者根据化霜时间Hh和最大化霜时间Hm的对比，判断是否结束化霜：若外部环境温度Th大于化霜结束温度Tj则结束化霜，或者化霜时间Hh超过最大化霜时间Hm则结束化霜；否则继续运行化霜；

8)退出化霜后，关闭压缩机，开启四通换向阀2分钟，并在2分钟内开启外风机；这样做的作用是将化霜产生的水滴全部吹出，增加了下次结霜的难度，大大提高了系统的热交换效率，还可以起到清洗外部蒸发器的效果，使外部蒸发器更加干净，增加与空气的接触面积，加大与空气的换热效率；

9)2分钟后关闭四通换向阀，并判断是否关闭该空气能热水器；若不关闭空气能热水器，则回到步骤2)；否则就关闭空气能热水器。

Claims (5)

1.一种空气能热水器，包括主控制器、线控制器、压缩机、外风机、外盘管温度传感器和四通换向阀，所述的线控制器、压缩机、外风机、外盘管温度传感器和四通换向阀均与主控制器电连接，其特征在于：它还包括外部环境温度传感器，所述的外部环境温度传感器安装在室外，并通过导线与主控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的空气能热水器，其特征在于：所述的外盘管温度传感器和外部环境温度传感器均采用B值为3470K±1％、R值为5KΩ±1％的热敏电阻。

3.一种空气能热水器的除霜方法，其特征在于：它包括以下步骤：

1)预先设定该空气能热水器的化霜启动温度T、化霜启动时间H和最大化霜时间Hm；

2)该空气能热水器开机后，通过外盘管温度传感器检测外盘管温度Tz；若外盘管温度Tz低于化霜启动温度T时，则启动化霜程序，在化霜过程中外盘管温度Tz高于化霜启动温度T时结束化霜，随后启动制热程序；若外盘管温度Tz高于化霜启动温度T时，直接启动制热程序；

3)在正常制热过程中，不断通过外部环境温度传感器监测室外环境温度Th；根据室外环境温度Th和化霜启动温度T的对比，判断是否进入压缩机累计运行时间Hy：若室外环境温度Th低于化霜启动温度T，则进入压缩机累计运行时间Hy；在计时过程中，若外部环境温度传感器检测到的室外环境温度Th高于化霜启动温度T时，压缩机累计运行时间Hy清零，直至室外环境温度Th降至化霜启动温度T以下时重新开始计时；

4)根据压缩机累计运行时间Hy和化霜启动时间H的对比，判断是否进行化霜程序：若压缩机累计运行时间Hy达到预先设定的化霜启动时间H，则开始启动化霜程序，此时化霜时间Hh开始计时；

5)除霜开始后，关闭压缩机和外风机，N秒后打开四通换向阀；

6)L分钟后开启压缩机；

7)主控制器通过监测外部环境温度Th来检查化霜效果，并根据外部环境温度Th和化霜结束温度Tj的对比，或者根据化霜时间Hh和最大化霜时间Hm的对比，判断是否结束化霜：若外部环境温度Th大于化霜结束温度Tj则结束化霜，或者化霜时间Hh超过最大化霜时间Hm则结束化霜；否则继续运行化霜；

8)退出化霜后，关闭压缩机，开启四通换向阀F分钟，并在F分钟内开启外风机；

9)M分钟后关闭四通换向阀，并判断是否关闭该空气能热水器；若不关闭空气能热水器，则回到步骤2)；否则就关闭空气能热水器。

4.根据权利要求3所述的空气能热水器的除霜方法，其特征在于：所述的化霜启动温度T的范围为零下3℃～零下7℃，所述的化霜启动时间H的范围为40分钟～50分钟，F的范围为1.5分钟～2.5分钟，N的范围为40秒～60秒，L的范围为0.5分钟～1.5分钟，M的范围为1.5分钟～2.5分钟。

5.根据权利要求4所述的空气能热水器的除霜方法，其特征在于：所述的化霜启动温度T为零下5℃，所述的化霜启动时间H为45分钟，F为2分钟，N为50秒，L为1分钟，M为2分钟。

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