CN102032649B - 空调系统的除霜控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空调系统的除霜控制方法，首先定义三种除霜运行模式：干燥模式、通常模式、高湿模式；然后按照结霜的难易程度依次对上述三种模式制定不同的除霜进入条件；在空调系统上电运行时，执行以下的除霜控制过程：a、在空调室外机本次上电后第一次进入制热运行模式时，将除霜运行模式设定为高湿模式；b、判断空调系统是否满足除霜进入条件，若满足，则执行后续过程；否则，重复当前的判断过程；c、执行除霜作业；d、在除霜结束后，根据本次除霜时间决定下一次执行何种除霜运行模式，并返回过程b。本发明的除霜控制策略可以避免误除霜及在高湿地区出现除霜不彻底的问题，节约了能源，提高了制热效果。
Description
技术领域
本发明属于空调系统技术领域，具体地说，是涉及一种空调系统的除霜控制方法。
背景技术
现有的空调系统，其除霜控制一般采用将室外环境温度与室外热交换器温度进行比较，或者采用将室外环境温度与室内热交换器温度进行对比，或者通过判断室内盘管温度的变化率等方式来决定是否需要进行除霜作业。这种传统除霜控制方式的特点是：除霜进入时间固定，不区分是湿度大或湿度低的地区。采用这种除霜方式的空调机，极容易产生在干燥地区进行误除霜，浪费能源，降低制热效果；而在高湿度地区又会出现除霜不彻底的问题，使得室外热交换器上的霜越结越厚，最终导致空调系统制热效果差，甚至造成压缩机的严重损耗。虽然部分空调系统采用拨码开关等方式来解决高湿度地区除霜不彻底的问题，即在高湿度地区，通过调节拨码开关来延长除霜时间，以期达到彻底除霜的目的。但是，这种设计方式由于天气情况的多变，同样会在天气干燥的时刻产生频繁误除霜的情况，由此不仅产生了大量的额外能源损耗，同时也降低了空调系统的制热效果。
发明内容
本发明为了减少空调系统的误除霜作业以及避免因湿度不同产生的除霜不彻底问题，提出了一种空调系统的自适应除霜控制方法，降低了空调系统的误除霜动作，提高了空调机的制热效果。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种空调系统的除霜控制方法，首先定义三种湿度状况下的除霜运行模式：干燥模式、通常模式、高湿模式；然后按照结霜的难易程度依次对所述的干燥模式、通常模式、高湿模式制定不同的除霜进入条件；在空调系统上电运行时，执行以下的除霜控制过程：
a、在空调室外机本次上电后第一次进入制热运行模式时，将除霜运行模式设定为高湿模式；
b、判断空调系统是否满足除霜进入条件，若满足，则执行后续过程；否则，重复当前的判断过程；
c、执行除霜作业；
d、在除霜结束后，根据本次除霜时间决定下一次执行何种除霜运行模式，并返回过程b。
进一步的，在所述过程d中，若本次除霜时间小于等于6分钟，则将除霜运行模式设定为干燥模式；若本次除霜时间大于6分钟且小于10分钟，则将除霜运行模式设定为通常模式；若本次除霜时间大于等于10分钟，则将除霜运行模式设定为高湿模式。
又进一步的，在所述过程d中，当满足下述任一条件，则退出除霜作业：
(1)除霜运行时间超过4分钟后，判断出室外机盘管温度大于15℃；
(2)除霜运行时间超过14分钟；
(3)室外压缩机的出口压力高于设定值P1。
其中，所述设定值P1根据空调系统中的制冷剂类型确定；当空调系统中的制冷剂为R22时，P1＝1.5MPa；当空调系统中的制冷剂为R410A时，P1＝2.5MPa。
再进一步的，对于三种除霜运行模式的除霜进入条件，本发明优选采用以下三种设定方式：
(一)、所述高湿模式的除霜进入条件是：
(1)室外环境温度≥6℃，且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞40分钟，且室外热交换器的出口温度＜-2.5℃或者室外热交换器的中部温度＜-1.5℃；
(2)-16℃＜室外环境温度＜6℃，且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞40分钟，且室外热交换器的出口温度＜(环境温度*系数ΔT-6℃)或者室外热交换器的中部温度＜(环境温度*系数ΔT-4℃)；
(3)室外环境温度≤-16℃，且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞40分钟，且室外热交换器的出口温度＜-22℃或者室外热交换器的中部温度＜-20℃；
以上三项条件只要满足其一，则满足除霜进入条件。
(二)、所述通常模式的除霜进入条件是：
(1)室外环境温度≥6℃，且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞45分钟，且室外热交换器的出口温度＜-4.5℃或者室外热交换器的中部温度＜-2.5℃；
(2)-16℃＜室外环境温度＜6℃，且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞45分钟，且室外热交换器的出口温度＜(环境温度*系数ΔT-8℃)或者室外热交换器的中部温度＜(环境温度*系数ΔT-6℃)；
(3)室外环境温度≤-16℃，且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞45分钟，且室外热交换器的出口温度＜-22℃或者室外热交换器的中部温度＜-20℃；
以上三项条件只要满足其一，则满足除霜进入条件。
(三)、所述干燥模式的除霜进入条件是：
(1)室外环境温度≥6℃，且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞50分钟，且室外热交换器的出口温度＜-6.5℃或者室外热交换器的中部温度＜-4.5℃；
(2)-16℃＜室外环境温度＜6℃，且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞50分钟，且室外热交换器的出口温度＜(环境温度*系数ΔT-10℃)或者室外热交换器的中部温度＜(环境温度*系数ΔT-8℃)；
(3)室外环境温度≤-16℃，且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞50分钟，且室外热交换器的出口温度＜-22℃或者室外热交换器的中部温度＜-20℃；
以上三项条件只要满足其一，则满足除霜进入条件。
其中，在上述三种除霜运行模式的除霜进入条件中，所述系数ΔT优选在[0.3，0.8]的范围内取值。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的空调系统采用自适应除霜控制策略，自动判断环境湿度状况，进入相应的除霜运行模式，由此可以很好地避免系统误除霜，同时避免出现在高湿度地区出现除霜不干净而降低空调制热效果的现象，避免了能源的无谓损耗，提高了制热效果，降低了压缩机的故障率，提高了空调系统对环境的适应能力。
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
图1是多联空调系统的整体架构示意图；
图2是本发明所提出的空调系统自适应除霜控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。
对于目前的空调系统来说，一般都包括制冷(热)循环系统，如图1所示，主要包括设置于室外机中的压缩机、热交换器和四通阀SF1、设置于室内机中的热交换器和电子膨胀阀PF1(或者节流毛细管L1、L2)、以及连接在室内机与室外机之间的液管和气管。当空调系统运行在制冷模式时，室内机中的热交换器可以称之为蒸发器，室外机中的热交换器可以称之为冷凝器；而空调系统运行在制热模式时，则室内机中的热交换器称之为冷凝器，室外机中的热交换器称之为蒸发器。本发明仅以制热循环系统为例进行说明，其工作过程为：
空调系统制热时，气态的冷媒被室外机中的压缩机加压，变成高温高压的气体，经四通阀SF1进入室内机的热交换器(此时为冷凝器)中。高温高压的气态冷媒在冷凝器中与室内空气进行热交换，被冷却成中温高压的液体。室内空气吸收热量后，室内温度升高，达到制热效果。由冷凝器出来的中温高压的液态冷媒经过节流装置减压降温，比如经图1所示多联空调系统的电子膨胀阀PF1、PF2和节流毛细管L1～L4进行节流减压降温，从而使得液态冷媒的温度和压力均下降到原来的低温低压状态，然后传输至室外机中的热交换器(此时为蒸发器)中，与室外空气进行热交换。液态冷媒在室外机蒸发器中被蒸发气化吸热，成为气体，同时吸取室外空气的热量，使室外空气变得更冷。成为气态的冷媒再次进入压缩机开始下一个循环。
在空调系统处于制热运行模式时，室外机中的热交换器在运行一段时间后会出现结霜现象，若不进行除霜处理，会导致制热开机的室内机制热效果下降，造成能源浪费，甚至出现损耗压缩机的现象。由于不同的湿度环境，对室外热交换器的结霜速率会产生不同的影响，而传统的除霜控制方法均采用固定的除霜进入时间周期性地控制空调系统进行除霜作业，从而易出现处于干燥环境下的空调系统在还未结霜的情况下进行误除霜，造成能源浪费；而处于高湿度环境下的空调系统还未将室外热交换器上的霜除净，系统就已结束了除霜作业，从而造成除霜不彻底的问题。
为了解决传统除霜控制方法所存在的上述缺陷，本发明提出了一种空调系统的自适应除霜控制策略，该策略根据空调系统所处的环境湿度、环境温度、以及通过对室外热交换器的温度进行检测，并结合每次的除霜时间进行综合判断，可以自动进入相应的除霜运行模式，以避免误除霜动作的发生，同时保证每次除霜作业彻底，避免能源浪费，改善了空调系统的制热性能。
下面通过一个具体的实施例来详细阐述本发明所提出的自适应除霜控制方法的具体设计过程。
实施例一，本实施例的除霜控制方法首先定义三种湿度状况下的除霜运行模式，即：干燥模式、通常模式、高湿模式。然后，按照结霜的难易程度对三种除霜运行模式制定出不同的除霜进入条件，即遵循除霜进入条件从易满足到不易满足的顺序依次对所述的高湿模式、通常模式和干燥模式进行制定，其理由是：当空调室外机所处的环境湿度较大时，室外机中的热交换器极易发生结霜问题，因此在对高湿模式进行除霜进入条件制定时，其进入条件相比其它两种模式应更易满足，即除霜周期相对较短。若空调室外机所处的环境湿度适中，则室外机中的热交换器在空调系统制热运行时容易发生结霜问题，因此在对通常模式进行除霜进入条件制定时，其进入条件相比高湿模式不易满足，但相比干燥模式较易满足，即除霜周期适中。而当空调室外机工作在湿度较低的环境下，即干燥环境，则室外机中的热交换器不易发生结霜问题，因此在对干燥模式进行除霜进入条件制定时，其进入条件相比其它两种模式应不易满足，即拉长除霜周期，减少除霜次数。
基于以上规律，本实施例对上述三种除霜运行模式分别制定了如下的除霜进入条件：
一、干燥模式：室外环境湿度较低时，空调系统适用的除霜运行模式；
在本实施例中，只要以下三项条件满足其一，即认为满足干燥模式的除霜进入条件：
(1)室外环境温度≥6℃，并且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞50分钟，并且室外热交换器的出口温度＜-6.5℃或者室外热交换器的中部温度＜-4.5℃；
(2)-16℃＜室外环境温度＜6℃，并且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞50分钟，并且室外热交换器的出口温度＜(环境温度*系数ΔT-10℃)或者室外热交换器的中部温度＜(环境温度*系数ΔT-8℃)；
(3)室外环境温度≤-16℃，并且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞50分钟，并且室外热交换器的出口温度＜-22℃或者室外热交换器的中部温度＜-20℃。
在这里，所述压缩机的累计运转时间可以利用空调系统中主控板上的CPU在控制压缩机运转的同时进行计时实现。所述室外热交换器的出口温度和中部温度可以分别利用安装在室外机中热交换器的出口处和中部位置的温度传感器To、Tm进行检测后，再传输至空调系统主控板上的CPU解析获得，如图1所示。所述系数ΔT优选在[0.3，0.8]的范围内取值。
二、通常模式：室外环境湿度适中时，空调系统适用的除霜运行模式；
在本实施例中，只要以下三项条件满足其一，即认为满足通常模式的除霜进入条件：
(1)室外环境温度≥6℃，并且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞45分钟，并且室外热交换器的出口温度＜-4.5℃或者室外热交换器的中部温度＜-2.5℃；
(2)-16℃＜室外环境温度＜6℃，并且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞45分钟，并且室外热交换器的出口温度＜(环境温度*系数ΔT-8℃)或者室外热交换器的中部温度＜(环境温度*系数ΔT-6℃)；
(3)室外环境温度≤-16℃，并且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞45分钟，并且室外热交换器的出口温度＜-22℃或者室外热交换器的中部温度＜-20℃。
在这里，所述系数ΔT同样可以在[0.3，0.8]的范围内取值。
三、高湿模式：室外环境湿度较大时，空调系统适用的除霜运行模式；
在本实施例中，只要以下三项条件满足其一，即认为满足高湿模式的除霜进入条件：
(1)室外环境温度≥6℃，并且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞40分钟，并且室外热交换器的出口温度＜-2.5℃或者室外热交换器的中部温度＜-1.5℃；
(2)-16℃＜室外环境温度＜6℃，并且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞40分钟，并且室外热交换器的出口温度＜(环境温度*系数ΔT-6℃)或者室外热交换器的中部温度＜(环境温度*系数ΔT-4℃)；
(3)室外环境温度≤-16℃，并且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞40分钟，并且室外热交换器的出口温度＜-22℃或者室外热交换器的中部温度＜-20℃。
同样的，所述系数ΔT∈[0.3，0.8]。
在本实施例中，三种除霜运行模式中的系数ΔT可以取相同的值，比如0.4、0.5、0.6或者0.7等，具体可以根据空调系统的自身特性和环境状况确定。
将定义好的三种除霜运行模式编写到空调系统的运行程序中，在CPU控制整机系统开机运行的过程中自动检测执行，现结合图2所示，将其具体控制过程阐述如下：
S201、空调系统控制其室外机上电开机，并进入制热运行模式；
由于室外热交换器发生结霜问题都是出现在空调机制热运行的过程中，因此，本实施例在空调室外机每次上电开机后，并首次进入制热运行模式时执行以下的除霜控制策略。
S202、将除霜运行模式设定为高湿模式；
即第一次按照高湿模式判断何时进行除霜作业。
S203、判断空调系统是否满足除霜进入条件，若满足，则执行后续过程；否则，重复当前的判断过程，直到满足除霜进入条件。
S204、执行除霜作业；
即空调系统进入除霜模式，开始对室外机热交换器上的结霜进行清除。
S205、判断除霜是否结束，即是否满足如下的除霜退出条件：
a、除霜运行时间超过4分钟后，判断出室外机盘管温度大于15℃；
b、除霜运行时间超过14分钟；
c、室外压缩机的出口压力高于设定值P1；在本实施例中，所述设定值P1应根据空调系统中的制冷剂类型确定，即当空调系统中采用的是R22制冷剂时，则将P1设定为1.5MPa；而当空调系统中采用的是R410A制冷剂时，则将P1设定为2.5MPa；
以上三项条件只要满足其一，即退出除霜作业，并执行后续过程；否则，重复执行过程S204的除霜作业。
S206、根据本次除霜时间决定下一次执行何种除霜运行模式；
在本实施例中，若本次除霜时间小于等于6分钟，则将除霜运行模式设定为干燥模式；若本次除霜时间大于6分钟且小于10分钟，则将除霜运行模式设定为通常模式；若本次除霜时间大于等于10分钟，则将除霜运行模式设定为高湿模式。
S207、返回过程S203继续执行。
上述过程S203至S207在本次制热运行过程中循环进行，当空调系统退出制热模式时，则同时退出除霜模式。若室外机在本次开机后再次进入制热模式，则按照上次制热运行过程中保存的除霜运行模式执行过程S203至S207。若空调系统关闭室外机，待再次上电开机运行时，则重新执行上述的过程S201至S207。
本发明的空调系统除霜控制策略，将空调系统的除霜运行模式分为干燥模式、通常模式和高湿模式，并通过对室外环境温度、室外冷凝器温度以及上次除霜运行的作业时间等情况进行综合判断，从而自动地进入相应的除霜运行模式，然后根据不同模式下制定的不同除霜进入条件来判断何时进行除霜作业，由此实现了除霜进程的自适应控制。通过采用此控制策略，可以最大限度地减少除霜次数，同时也能保证空调系统彻底除霜，避免了能源的不必要损耗，提高了空调系统的舒适性能。
当然，以上所述仅是本发明的一种优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种空调系统的除霜控制方法，其特征在于：首先定义三种湿度状况下的除霜运行模式：干燥模式、通常模式、高湿模式；然后按照结霜的难易程度依次对所述的干燥模式、通常模式、高湿模式制定不同的除霜进入条件；在空调系统上电运行时，执行以下的除霜控制过程：
a、在空调室外机本次上电后第一次进入制热运行模式时，将除霜运行模式设定为高湿模式；
b、判断空调系统是否满足除霜进入条件，若满足，则执行后续过程；否则，重复当前的判断过程；
c、执行除霜作业；
d、在除霜结束后，根据本次除霜时间决定下一次执行何种除霜运行模式，并返回过程b。
2.根据权利要求1所述的空调系统的除霜控制方法，其特征在于：在所述过程d中，若本次除霜时间小于等于6分钟，则将除霜运行模式设定为干燥模式；若本次除霜时间大于6分钟且小于10分钟，则将除霜运行模式设定为通常模式；若本次除霜时间大于等于10分钟，则将除霜运行模式设定为高湿模式。
3.根据权利要求1所述的空调系统的除霜控制方法，其特征在于：在所述过程d中，当满足下述任一条件，则退出除霜作业：
(1)除霜运行时间超过4分钟后，判断出室外机盘管温度大于15℃；
(2)除霜运行时间超过14分钟；
(3)室外压缩机的出口压力高于设定值P1。
4.根据权利要求3所述的空调系统的除霜控制方法，其特征在于：所述设定值P1根据空调系统中的制冷剂类型确定；当空调系统中的制冷剂为R22时，P1＝1.5MPa；当空调系统中的制冷剂为R410A时，P1＝2.5MPa。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的空调系统的除霜控制方法，其特征在于：所述高湿模式的除霜进入条件是：
(1)室外环境温度≥6℃，且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞40分钟，且室外热交换器的出口温度＜-2.5℃或者室外热交换器的中部温度＜-1.5℃；
(2)-16℃＜室外环境温度＜6℃，且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞40分钟，且室外热交换器的出口温度＜(环境温度*系数ΔT-6℃)或者室外热交换器的中部温度＜(环境温度*系数ΔT-4℃)；
(3)室外环境温度≤-16℃，且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞40分钟，且室外热交换器的出口温度＜-22℃或者室外热交换器的中部温度＜-20℃；
以上三项条件只要满足其一，则满足除霜进入条件。
6.根据权利要求5所述的空调系统的除霜控制方法，其特征在于：所述系数ΔT在[0.3，0.8]的范围内取值。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的空调系统的除霜控制方法，其特征在于：所述通常模式的除霜进入条件是：
(1)室外环境温度≥6℃，且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞45分钟，且室外热交换器的出口温度＜-4.5℃或者室外热交换器的中部温度＜-2.5℃；
(2)-16℃＜室外环境温度＜6℃，且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞45分钟，且室外热交换器的出口温度＜(环境温度*系数ΔT-8℃)或者室外热交换器的中部温度＜(环境温度*系数ΔT-6℃)；
(3)室外环境温度≤-16℃，且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞45分钟，且室外热交换器的出口温度＜-22℃或者室外热交换器的中部温度＜-20℃；
以上三项条件只要满足其一，则满足除霜进入条件。
8.根据权利要求7所述的空调系统的除霜控制方法，其特征在于：所述系数ΔT在[0.3，0.8]的范围内取值。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的空调系统的除霜控制方法，其特征在于：所述干燥模式的除霜进入条件是：
(1)室外环境温度≥6℃，且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞50分钟，且室外热交换器的出口温度＜-6.5℃或者室外热交换器的中部温度＜-4.5℃；
(2)-16℃＜室外环境温度＜6℃，且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞50分钟，且室外热交换器的出口温度＜(环境温度*系数ΔT-10℃)或者室外热交换器的中部温度＜(环境温度*系数ΔT-8℃)；
(3)室外环境温度≤-16℃，且压缩机自上次除霜结束后累计运转时间＞50分钟，且室外热交换器的出口温度＜-22℃或者室外热交换器的中部温度＜-20℃；
以上三项条件只要满足其一，则满足除霜进入条件。
10.根据权利要求9所述的空调系统的除霜控制方法，其特征在于：所述系数ΔT在[0.3，0.8]的范围内取值。
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