CN101975439B - 空调器除霜运行控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可保持换热效率的空调器除霜运行控制方法,其在除霜运行阶段中判断达到退出系统除霜条件时,进入除霜吹水运行阶段:压缩机继续运行,换向阀继续保持制冷运行阶段状态,室内侧风机保持停止,启动室外侧风机运行;判断吹水时间是否达到室外侧风机预定第一送风周期,达到后,结束除霜吹水运行阶段,进入制热运行阶段,在关机或待机前亦进行除霜吹水操作。本发明利用制冷运行阶段状态下的室外侧风机短时高速运行,对室外机换热器翅片进行吹扫,用气流将冲缝隙处的积水带走,减少翅片残留积水霜化或冰化对换热器性能的不利影响,保持换热效率,简便易行,可用于各种空调器,尤其适合于室外机使用冲缝型翅片换热器的空调器。

Description

空调器除霜运行控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种空调器的运行控制方法,尤其是一种空调器除霜运行控制方法。背景技术
[0002] 热泵空调器通过制冷、制热装置对室内进行制冷或制热,提供给用户更加舒适的室内环境。热泵空调器的组件包括:将低温低压的气态致冷剂转换为高温高压状态的压缩机;将上述压缩机中排出的致冷剂在制冷时导流到室外换热器,制热时则导流到室内换热器的换向阀;将高温高压的气态致冷剂冷凝为液态致冷剂的冷凝装置(制冷时为室外换热器,制热时为室内换热器);将上述由冷凝装置冷凝的液态致冷剂膨胀为气态液态混合的、低温低压两状态的膨胀装置(毛细管、膨胀阀等);通过吸收外部热量,将上述两状态混合的致冷剂转换为气态的蒸发装置(制冷时为室内换热器,制热时为室外换热器);设置于上述室外换热器的侧面,引导室外空气流过换热器以提高热交换效率的室外侧风机;设置于上述室内换热器一侧,将通过换热器加热或冷却的空气向室内排出的室内侧风机等。
[0003] 已有技术的空调器,一般采用管翅型换热器,其具有结构紧凑、换热效率高的特点。已有技术的管翅型换热器的翅片具有平板型、波纹型、冲缝型、及“波纹+冲缝”组合型等。致冷剂在具有高导热系数的铜管内流动,翅片则增强空气侧的热交换性能,其中,冲缝型及组合型翅片的冲缝具有增加流体的扰动、切断流体边界层的发展的作用,使翅片具有很好的强化传热性能。
[0004] 但是,冲缝型翅片运用在热泵空调器室外换热器上,会遇到这样的问题,即制热除霜运行阶段期间,冰霜融化成水,并以自身重力下滑,但冲缝隙处积水则不易滑落,在除霜结束转制热运行阶段后,如果室外气温低至2°C左右,室外换热器的蒸发温度已为摄氏负温度,冲缝隙处的积水会迅速进入冰霜。积水或积冰对翅片与空气的热交换形成阻断,使换热器通风面积减小,风阻增大,风速降低,导致室外换热器的换热效果变差。所以,一般仅在室内机使用冲缝型翅片,而避免在室外机使用冲缝型翅片;即使使用制热效果也不好。这样的话,如要提高空调器的制冷运行阶段能效比,等效采用的办法就是增大室外换热器的面积,相应地整机体积增大,成本增高。
[0005] 由此,冲缝型翅片积水问题,已经成为将冲缝型翅片应用于室外机上以提高热交换性能的瓶颈问题。
[0006] 在2005年12月28日公开的公开号为CN1714272A的中国专利申请中,介绍了特殊的涂层用于换热器翅片表面,这种特殊涂层使翅片表面分散配置有低热容量的表面部分A和与霜或冰的结合性或附着性低的表面部分B。在加热附着有霜或冰的换热器时,与表面部分A接触的界面部分的霜或冰比与表面部分B接触的界面部分的霜或冰早熔化;附着于表面部分B的霜或冰与附着于表面部分A的霜或冰的至少重叠的部分一起因自重而从表面部分B剥落。再借助于如该专利附图56〜58,或该专利附图59〜61,又或该专利附图62〜64的除霜运行阶段控制程序,在除霜期间运行室外侧风机,依靠风压使冰霜散落,达到缩短除霜运行阶段时间、降低除霜功耗的目的。[0007] 但是,如果该专利文献中的除霜运行阶段控制程序应用到普通的翅片换热器,则存在如下的问题:参考其附图58的时序图,在除霜期间一直运行室外侧风机,将导致室外低温气流穿过室外换热器,带走用于化霜的热量,降低了除霜效率;参考其附图61的时序图,在除霜期间停止压缩机、仅运行室外侧风机,将导致室外低温气流穿过室外换热器,当气温低于零度时,会导致残余水量结冰;再参考其附图64的时序图,在换向阀已经进入制热运行阶段时,室外换热器蒸发温度低于零度,导致积水结冰。在后两种情况下,风机是不能带走附着在换热器上的积冰的。该专利的除霜运行阶段控制程序仅仅适用于其同时公开的具有特殊涂层的翅片换热器空调器,不适用于不具有所述特殊涂层的普通翅片的换热器,更不适用于不具有所述特殊涂层的冲缝型翅片的换热器。
发明内容
[0008] 为了克服现有冲缝型翅片空调器除霜运行控制方法在除霜结束时翅片存在积水,导致系统进入制热运行阶段后换热效率低下的不足,本发明所要解决的技术问题是提供一种改进的、可以保持换热效率的空调器除霜运行控制方法。
[0009] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:空调器除霜运行控制方法,该空调器包括室外机、室内机,室外机包括压缩机、室外换热器、室外侧风机、换向阀,室内机包括室内换热器、室内侧风机、系统控制器,该控制方法包括除霜运行阶段:压缩机运行,换向阀换向至制冷运行阶段状态,室内侧风机及室外侧风机停止运行,除霜运行阶段中判断是否达到退出系统除霜条件,当达到退出系统除霜条件时,进入除霜吹水运行阶段:压缩机继续运行,换向阀继续保持制冷运行阶段状态,室内侧风机保持停止,启动室外侧风机运行;判断吹水时间是否达到室外侧风机预定第一送风周期,达到后,结束除霜吹水运行阶段,进入制热运行阶段。
[0010] 系统控制器接收制热关机或待机命令后,判断室外换热器是否结霜,当判断为“否”时,进入延时吹水运行阶段:停止压缩机、室内侧风机,仅驱动上述室外侧风机运行,在此内判断吹水时间是否达到室外侧风机预定第二送风周期;达到后,空调器做出关机或待机动作;当判断为“是”时,进入除霜运行阶段:压缩机运行、换向阀换向至制冷运行阶段状态,停止室内侧风机、室外侧风机;在此内判断是否达到退出系统除霜条件;当达到退出系统除霜条件时,进入除霜吹水运行阶段:压缩机继续运行、换向阀继续保持制冷运行阶段状态,室内侧风机保持停止,启动室外侧风机运行;判断吹水时间是否达到室外侧风机预定第三送风周期;达到后,空调器做出关机或待机动作。
[0011] 该空调器还包括检测室外换热器盘管温度的传感器,判断室外换热器是否结霜是这样进行的:当传感器表征室外换热器盘管温度> o°c时,判断为“否”;当传感器表征室外换热器盘管温度彡(TC时,判断为“是”。
[0012] 所述室外侧风机预定第一送风周期为10〜60秒。
[0013] 所述室外侧风机预定第二送风周期为> 60秒,所述室外侧风机预定第三送风周期为> 60秒。
[0014] 本发明的有益效果是:通过在除霜后、制热运行阶段前,以及关机或待机前进行除霜吹水操作,即利用致冷剂循环系统处于制冷运行阶段状态下的室外侧风机短时高速运行,对室外机换热器翅片进行吹扫,用气流将冲缝隙处的积水带走,促使积水蒸发,减少翅片残留积水霜化或冰化对换热器性能的不利影响,也有利于保持翅片表面清洁,保证室外换热器换热效率,本发明主要是在现有空调器硬件基础上对空调器控制方法进行的改进,简便易行,可广泛用于各种空调器,尤其适合于使用冲缝型翅片换热器的空调器。
附图说明
[0015] 图I为现有技术中分体式热泵空调器的系统原理图。
[0016] 图2是现有技术中空调的除霜运行阶段控制流程图。
[0017] 图3是现有技术中空调的除霜运行阶段控制时序图。
[0018] 图4是本发明除霜运行阶段控制时序图。
[0019] 图5是本发明除霜运行阶段控制流程图。
[0020] 图6是本发明制热关机或待机除霜运行阶段控制流程图。
[0021] 图7是本发明制热待机/关机前要除霜时的运行控制时序图。
[0022] 图8是本发明制热待机/关机前不除霜时的运行控制时序图。
[0023] 图中标记为,I-压缩机,2-储液器,3-换向阀,4-室外换热器,5-截止阀,6_管接头,7-室内换热器,8-室内侧风机,9-室外侧风机,10-室内机,11-室外机,A-制热运行阶段,B-除霜运行阶段,C-切换,D-除霜吹水运行阶段,E-延时吹水运行阶段,F-关机/待机,P-制热能力,t-时间,At-吹水时间,tl-室外侧风机预定第一送风周期,t2-室外侧风机预定第二送风周期,t3-室外侧风机预定第三送风周期。
具体实施方式
[0024] 下面结合附图和实验对本发明进一步说明。
[0025] 如图I所示,空调器包括室外机11、室内机10,室外机11包括压缩机I、室外换热器4、室外侧风机9、换向阀3,室内机10包括室内换热器7、室内侧风机8、系统控制器。热泵空调器在制冷运行阶段,致冷剂如实线箭头所示那样循环;在制热运行阶段,致冷剂如虚线箭头所示那样循环。
[0026] 当空调器进入冬季制热时,在室外空气温度低的场合,室外换热器的蒸发温度低于摄氏零度,上述室外换热器的表面将发生结霜冰现象。结霜冰现象会降低热泵循环的效率,所以要进行除去室外换热器冰霜的除霜操作。室外环境温度越低,制热循环周期越短,除霜时间越长。
[0027] 已有技术的空调器的除霜运行阶段B,致冷剂如图I虚线箭头所示的循环,除霜运行阶段控制流程一般如图2、图3所示。当系统控制器判断制热运行阶段系统达到系统除霜条件时,立即进入除霜运行阶段B,使压缩机I排出的高温高压致冷剂通过已从制热运行阶段状态向制冷运行阶段状态转换的换向阀3进入室外换热器4,并且,使室外侧风机9和室内侧风机8停止运转,从而用高温气体致冷剂使室外换热器4表面上的冰霜融化。当系统除霜运行时,判断是否达到系统退出除霜条件,一旦达到即退出除霜运行阶段B,进入制热运行阶段A。
[0028] 如图4、图5、图6、图7、图8所示,本发明的空调器除霜运行控制方法亦包括除霜运行阶段B :压缩机I运行,换向阀3换向,空调器进入制冷运行阶段状态,室内侧风机8及室外侧风机9停止运行,除霜运行阶段B中判断是否达到退出系统除霜条件,但当达到退出系统除霜条件时,进入除霜吹水运行阶段D :压缩机I继续运行,换向阀3继续保持制冷运行阶段状态,室内侧风机8保持停止,启动室外侧风机9运行;判断吹水时间Λ t是否达到室外侧风机预定第一送风周期tl,达到后,结束除霜吹水运行阶段D,换向阀3换向至制热运行阶段状态。即在除霜结束时,不立即进入制热运行阶段A,而是利用此时室外机管路仍然处于热态,启动室外侧风机9短时高速运行,用气流将冲缝隙处的积水带走,减少积水霜化或冰化后对换热效率的不利影响,保持空调器的平稳、高效运行。
[0029] 已有技术中,常规的除霜运行阶段内,室外侧风机是停止的,虽然,也有如背景技 术中提到的那样,在常规的除霜运行阶段启动室外侧风机以利用风压使冰霜散落来缩短除霜时间的技术,但目前所有除霜运行阶段控制方法均是在除霜结束后随即进入制热运行阶段,而本发明独辟蹊径,在除霜结束后、制热运行阶段前启动室外侧风机对翅片进行短时吹扫,巧妙地利用了除霜后仍然处于热态的室外机管路,这一非常规的技术手段是本发明的核心所在。
[0030] 如图4和图5所示,空调器在达到除霜条件后,进入除霜运行阶段B,本发明的除霜运行控制过程如下:
[0031] I、除霜运行阶段B
[0032] 压缩机I运行,换向阀3换向至制冷运行阶段,室内侧风机8、室外侧风机9停止运行;判断是否达到退出系统除霜条件;当达到退出系统除霜条件时,进入除霜吹水运行阶段D;
[0033] 11、除霜吹水运行阶段D
[0034] 压缩机I继续运行,换向阀3保持制冷运行阶段状态,驱动室外侧风机9高速运行;判定是否达到室外侧风机预定第一送风周期tl,室外侧风机预定第一送风周期tl可设定在10秒〜60秒,可以根据应用的对象(空调系统)优化设定;当除霜吹水运行阶段时间即吹水时间At达到室外侧风机预定第一送风周期tl后,进入制热运行阶段A ;
[0035] III、制热运行阶段A
[0036] 压缩机I运行,换向阀3换向至制热运行阶段状态,室外侧风机9运行,室内侧风机8延时运行(防冷风)。
[0037] 如图6、图7和图8所示,应用本发明方法的空调器在制热运行阶段时接收到关机指令;或控制器判断室内温度达到设定温度要求,拟进入待机时,相应的除霜运行控制过程如下:
[0038] 在系统控制器接收制热关机或待机命令后,判断室外换热器4是否结霜,
[0039] 当判断为“否”时,进入延时吹水运行阶段E :停止压缩机I、室内侧风机8,仅驱动上述室外侧风机9高速运行,在此内判断吹水时间At是否达到室外侧风机预定第二送风周期t2 ;达到后,空调器做出关机或待机动作;
[0040] 当判断为“是”时,进入除霜运行阶段B :驱动压缩机I运行、换向阀3换向至制冷运行阶段状态,停止室内侧风机8、室外侧风机9 ;在此内判断是否达到退出系统除霜条件;当达到退出系统除霜条件时,进入除霜吹水运行阶段D :压缩机I继续运行、换向阀3继续保持制冷运行阶段状态,室内侧风机8保持停止,启动室外侧风机9高速运行;判断吹水时间Λ t是否达到室外侧风机预定第三送风周期t3 ;达到后,空调器做出关机或待机动作。
[0041] 上述步骤保证在制热运行阶段A结束,拟关机或待机时,室外换热器冲缝隙处残留的霜、冰或积水能够及时地清除、融化、蒸发,不影响室外换热器换热效率,保证下一次空调器启动后制热运行阶段正常。
[0042] 上述步骤中,可利用传感器检测室外换热器盘管温度,来判断室外换热器是否结霜,具体是这样进行的:当传感器表征室外换热器盘管温度> o°c时,判断为“否”;当传感器表征室外换热器盘管温度< o°c时,判断为“是”。
[0043] 为确保积水吹扫效果,所述室外侧风机预定第一送风周期tl为10〜60秒。即吹扫时间一般不应短于10秒,也不宜过长,以免影响在制热运行阶段A下的室内供暖送风。
[0044] 为确保关机或待机前积水或残留霜、冰的清除,所述室外侧风机预定第二送风周期t2为> 60秒,所述室外侧风机预定第三送风周期t3为> 60秒。
[0045] 应用本发明的空调器除霜运行控制方法的空调器,可根据需要选择运行参数tl、t2、t3,其室外机换热器可为单排、双排、或多排,其翅片型式可以是冲缝型或冲缝组合型翅片,甚至其它结构形式的翅片等。
[0046] 另需说明的是:现有室外侧风机有的只有一个档位,有的有两个档位,有的可实现无级变速控制,前面提到的“室外侧风机高速运行”,在只有一个档位的情况下等同于室外侧风机运行,在有两个档位的情况下指在高速档运行,在无极变速控制的情况下指在允许的最大转速范围内综合考虑了噪声、强度后在一个较高的转速范围内运行。
[0047]实验:
[0048] 在一款额定制冷量为3200W、室外机用双排冷凝器(其上风侧一排用波纹型翅片、下风侧一排用波纹冲缝型翅片)的热泵空调器上,应用本发明进行制热除霜运行阶段对比实验,实验工况为:室内侧干球温度15°C,室外侧干球温度_4°C、相对湿度大于85%。
[0049] 实验结果表明:与已有技术除霜方法相比,应用本发明时,制热运行阶段时的压缩机排气温度、室内侧入口温度上升均超过:TC,表明制热能力得到提高;制热周期增长超过15%。制热舒适度得到改善。、

Claims (5)

1.空调器除霜运行控制方法,该空调器包括室外机(11)、室内机(10),室外机(11)包括压缩机(I)、室外换热器(4)、室外侧风机(9)、换向阀(3),室内机(10)包括室内换热器(7)、室内侧风机(8)、系统控制器,该控制方法包括除霜运行阶段(B):压缩机(I)运行,换向阀⑶换向至制冷运行阶段状态,室内侧风机⑶及室外侧风机(9)停止运行,除霜运行阶段(B)中判断是否达到退出系统除霜条件,其特征是:当达到退出系统除霜条件时,进入除霜吹水运行阶段(D): 压缩机(I)继续运行,换向阀(3)继续保持制冷运行阶段状态,室内侧风机(8)保持停止,启动室外侧风机(9)运行;判断吹水时间(At)是否达到室外侧风机预定第一送风周期(tl),达到后,结束除霜吹水运行阶段(D),进入制热运行阶段(A)。
2.如权利要求I所述的空调器除霜运行控制方法,其特征是:系统控制器接收制热关机或待机命令后,判断室外换热器(4)是否结霜, 当判断为“否”时,进入延时吹水运行阶段(E):停止压缩机(I)、室内侧风机(8),仅驱动上述室外侧风机(9)运行,在此内判断吹水时间(At)是否达到室外侧风机预定第二送风周期(t2);达到后,空调器做出关机或待机动作; 当判断为“是”时,进入除霜运行阶段(B):压缩机(I)运行、换向阀(3)换向至制冷运行阶段状态,停止室内侧风机(8)、室外侧风机(9);在此内判断是否达到退出系统除霜条件;当达到退出系统除霜条件时,进入除霜吹水运行阶段(D):压缩机(I)继续运行、换向阀(3)继续保持制冷运行阶段状态,室内侧风机(8)保持停止,启动室外侧风机(9)运行;判断吹水时间(At)是否达到室外侧风机预定第三送风周期(t3);达到后,空调器做出关机或待机动作。
3.如权利要求2所述的空调器除霜运行控制方法,其特征是:该空调器还包括检测室外换热器盘管温度的传感器,判断室外换热器是否结霜是这样进行的:当传感器表征室外换热器盘管温度>0°c时,判断为“否”;当传感器表征室外换热器盘管温度<o°c时,判断为“旦”TH ο
4.如权利要求1、2或3所述的空调器除霜运行控制方法,其特征是:所述室外侧风机预定第一送风周期(tl)为10〜60秒。
5.如权利要求2或3所述的空调器除霜运行控制方法,其特征是:所述室外侧风机预定第二送风周期(t2)为>60秒,所述室外侧风机预定第三送风周期(t3)为>60秒。
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