CN104807264A - 抑制热泵机组结霜方法和热泵机组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种抑制热泵机组结霜方法和热泵机组，其中，抑制热泵机组结霜方法包括步骤：1）当热泵机组以制热模式运行时，检测室外环境温湿度和热泵机组的室外换热器中换热管翅片温度T2；2）根据室外环境温湿度获得其对应的露点温度T1，若T1>0℃且T2≤0℃，或者T1≤0℃且T2≤T1，对经过节流且将要流入室外换热器的冷媒进行加热。本发明提供的抑制热泵机组结霜方法，根据室外环境温湿度对应的露点温度T1、换热管翅片温度T2以及0℃之间大小关系，对经过节流且将要流入室外换热器的冷媒进行加热，抑制了室外换热器结霜，避免了结霜和除霜，有效降低了对热泵机组制热量的影响，进而降低了热泵机组制热能力的衰减程度。

Description

抑制热泵机组结霜方法和热泵机组
技术领域
本发明涉及空气源热泵技术领域，更具体地说，涉及一种抑制热泵机组结霜方法和一种热泵机组。
背景技术
随着热泵技术的发展，热泵机组逐渐被广泛应用，例如空气源热泵、热泵空调等。
目前，热泵机组制热时，经常会出现结霜现象，室外换热器结霜时会降低整个热泵机组的制热能力，因此需要定期除霜。除霜方法通常有四通阀换向热气除霜、热气旁通法除霜、蓄热除霜等。虽然这些方法能很好的除霜，保证热泵机组能够长期工作，但是，在除霜过程中，上述除霜方法均会减小热泵机组的制热量，导致热泵机组的制热能力衰减。
综上所述，如何解决热泵机组结霜问题，以降低对热泵机组制热量的影响，降低热泵机组制热能力的衰减程度，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种抑制热泵机组结霜方法，以降低对热泵机组制热量的影响，降低热泵机组制热能力的衰减程度。本发明的另一目的是提供一种热泵机组。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种抑制热泵机组结霜方法，包括步骤：
1）当热泵机组以制热模式运行时，检测室外环境温湿度和所述热泵机组的室外换热器中换热管翅片温度T2；
2）根据所述室外环境温湿度获得所述室外环境温湿度对应的露点温度T1，若T1>0℃且T2≤0℃，或者T1≤0℃且T2≤T1，对经过节流且将要流入所述室外换热器的冷媒进行加热。
优选的，上述抑制热泵机组结霜方法中，所述步骤1）中，检测所述室外换热器中换热管翅片温度T2具体为：检测所述室外换热器中冷媒温度T2’，T2=T2’+△T0，其中，△T0为补偿值。
优选的，上述抑制热泵机组结霜方法中，所述步骤1）中，检测所述室外换热器中冷媒温度T2’具体为：检测所述室外换热器中分流器入口处的冷媒温度T2’。
优选的，上述抑制热泵机组结霜方法中，所述步骤2）中，若T1>0℃且T2≤0℃，△T1大于预设值时，增大对经过节流且将要流入所述室外换热器的冷媒加热的加热量，△T1小于预设值时，减小对经过节流且将要流入所述室外换热器的冷媒加热的加热量；若T1≤0℃且T2≤T1，△T2大于预设值时，增大对经过节流且将要流入所述室外换热器的冷媒加热的加热量，△T2小于预设值时，减小对经过节流且将要流入所述室外换热器的冷媒加热的加热量；其中，△T1=0-T2，△T2=T1-T2。
优选的，上述抑制热泵机组结霜方法中，所述步骤2）中，采用PID算法或者模糊算法控制对经过节流且将要流入所述室外换热器的冷媒加热的加热量。
优选的，上述抑制热泵机组结霜方法中，所述步骤2）中，采用电加热器对经过节流且将要流入所述室外换热器的冷媒进行加热；所述步骤2）具体为：根据所述室外环境温湿度获得所述室外环境温湿度对应的露点温度T1，若T1>0℃且T2≤0℃，或者T1≤0℃且T2≤T1，启动所述电加热器。
优选的，上述抑制热泵机组结霜方法中，所述步骤2）还包括步骤：若T1>0℃且T2>0℃，或者T1≤0℃且T2>T1，关闭所述电加热器；若所述热泵机组以制冷模式运行时，关闭所述电加热器。
本发明提供的抑制热泵机组结霜方法的工作原理为：制热结霜的必要条件是空气中的水分能在换热管翅片上凝露出来和换热管翅片温度在0℃以下，则解决其中一项即可抑制结霜。检测室外环境温湿度以及室外换热器中换热管翅片温度T2，根据室外环境温湿度获得其对应的露点温度T1，当T1>0℃且T2≤0℃，或者T1≤0℃且T2≤T1时，室外换热器会出现结霜现象，此时，对经过节流且将要流入室外换热器的冷媒加热，即T2会升高，使得T1>0℃时T2>0℃，或者T1≤0℃时T2>T1，则抑制了室外换热器结霜，即抑制了该热泵机组结霜。
本发明提供的抑制热泵机组结霜方法，通过检测室外环境温湿度以及室外换热器中换热管翅片温度T2，根据室外环境温湿度获得其对应的露点温度T1，若T1>0℃且T2≤0℃，或者T1≤0℃且T2≤T1，对经过节流且将要流入室外换热器的冷媒进行加热，从而抑制了室外换热器结霜，避免了结霜和除霜，则有效降低了对热泵机组制热量的影响，进而降低了热泵机组制热能力的衰减程度。
基于上述提供的抑制热泵机组结霜方法，本发明还提供了一种热泵机组，该热泵机组包括：压缩机，均通过四通阀与所述压缩机相连的室外换热器和室内换热器，串接于所述室外换热器和所述室内换热器之间的节流装置；
检测室外环境温湿度的温湿度传感器；
检测所述室外换热器中冷媒温度T2’的感温包；
用于加热冷媒，且串接于所述节流装置和所述室外换热器之间的加热装置；
分别与所述温湿度传感器、所述感温包和所述加热装置相连，根据所述室外环境温湿度获得所述室外环境温湿度对应的露点温度T1，若T1>0℃且T2≤0℃，或者T1≤0℃且T2≤T1，控制所述加热装置对经过节流且将要流入所述室外换热器的冷媒进行加热的控制器；
其中，T2=T2’+△T0，其中，T2为所述室外换热器中换热管翅片温度，△T0为补偿值。
优选的，上述热泵机组中，所述感温包位于所述室外换热器的分流器和所述加热装置之间。
优选的，上述热泵机组中，所述加热装置的加热量能够调节；
所述控制器具体为：分别与所述温湿度传感器、所述感温包和所述加热装置相连，根据所述室外环境温湿度获得所述室外环境温湿度对应的露点温度T1，若T1>0℃且T2≤0℃，△T1大于预设值时，控制所述加热装置的加热量增大，△T1小于预设值时，控制所述加热装置的加热量减小；若T1≤0℃且T2≤T1，△T2大于预设值时，控制所述加热装置的加热量增大，△T2小于预设值时，控制所述加热装置的加热量减小的控制器；其中，△T1=0-T2，△T2=T1-T2。
优选的，上述热泵机组中，所述加热装置为电加热器。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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。
图1为本发明实施例提供的热泵机组的结构示意图。
上图1中：
1为四通阀、2为压缩机、3为温湿度传感器、4为室外换热器、5为控制器、6为分流器、7为感温包、8为加热装置、9为节流装置、10为过滤器。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种抑制热泵机组结霜方法，降低了对热泵机组制热量的影响，进而降低了热泵机组制热能力的衰减程度。
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。
本发明实施例提供的抑制热泵机组结霜方法，具体包括步骤：
S01：当热泵机组以制热模式运行时，检测室外环境温湿度和热泵机组的室外换热器中换热管翅片温度T2：
由于制热结霜的必要条件是空气中的水分能在换热管翅片上凝露出来和换热管翅片温度在0℃以下，因此为了抑制结霜，需要获得室外环境温度的露点温度T1和室外换热器的翅片温度。对于露点温度T1，则需要检测室外环境温湿度，通常采用温湿度传感器即可检测到；对于室外换热器的翅片温度，通常采用感温装置检测。
S02：根据室外环境温湿度获得其对应的露点温度T1，若T1>0℃且T2≤0℃，或者T1≤0℃且T2≤T1，对经过节流且将要流入室外换热器的冷媒进行加热：
根据室外环境温湿度获得该室外环境温湿度对于的露点温度T1，换算公式为本领域技术人员所熟知，本发明实施例不再赘述。当T1>0℃时，由于结霜原理可知，只要控制翅片温度在0℃以上即可抑制结霜，即T2>0℃即可，因此，当T1>0℃且T2≤0℃，需要对经过节流且将要流入室外换热器的冷媒进行加热，使得T2>0℃，从而抑制结霜；当T1≤0℃时，只要控制翅片温度大于T1即可抑制结霜，即T2>T1即可，因此，当T1≤0℃且T2≤T1，需要对经过节流且将要流入室外换热器的冷媒进行加热，使得T2>T1，从而抑制结霜。
本发明实施例提供的抑制热泵机组结霜方法的工作原理为：制热结霜的必要条件是空气中的水分能在换热管翅片上凝露出来和换热管翅片温度在0℃以下，则解决其中一项即可抑制结霜。通过检测室外环境温湿度以及室外换热器中换热管翅片温度T2，根据室外环境温湿度获得其对应的露点温度T1，当T1>0℃且T2≤0℃，或者T1≤0℃且T2≤T1时，室外换热器会出现结霜现象，此时，对经过节流且将要流入室外换热器的冷媒加热，即T2会升高，使得T1>0℃时T2>0℃，或者T1≤0℃时T2>T1，则抑制了室外换热器结霜，即抑制了该热泵机组结霜。
本发明实施例提供的抑制热泵机组结霜方法，通过检测室外环境温湿度以及室外换热器中换热管温度T2，根据室外环境温湿度获得其对应的露点温度T1，若T1>0℃且T2≤0℃，或者T1≤0℃且T2≤T1，对经过节流且将要流入室外换热器的冷媒进行加热，从而抑制了室外换热器结霜，避免了结霜和除霜，则有效降低了对热泵机组制热量的影响，进而降低了热泵机组制热能力的衰减程度。
上述实施例提供的抑制热泵机组结霜方法中，直接检测室外换热器中换热管翅片温度T2较不方便，为了便于获得换热管翅片温度T2，通过间接检测的方式获得。具体的，检测室外换热器中冷媒温度T2’，T2=T2’+△T0，其中，△T0为补偿值。需要说明的是，在实际应用过程中，室外换热器中换热管翅片温度T2与冷媒温度T2’可能存在偏差，实际运用中可根据实际情况做一定的补偿，补偿值△T0需要根据做试验的实际情况来定。例如在7/6额定制热工况下，露点温度是4.95℃，此时，理论上来讲，只要翅片温度高于0℃就不会结霜，检测到的冷媒温度T2’是-1℃，则当冷媒温度高于-1℃的时候，室外换热器会结霜，此时需要对冷媒进行加热，则补偿值△T0=1℃；若检测到的冷媒温度T2’是1℃，则补偿值△T0=-1℃。
霜的形成一般都是在刚进入室外换热器的换热管上，随着与环境温度的换热，换热管内冷媒温度逐步上升，结霜情况会得到缓解。所以解决结霜问题，就是要解决室外换热器入口处换热管的结霜。为了有效抑制结霜，上述实施例提供的抑制热泵机组结霜方法，步骤S01中，检测室外换热器中冷媒温度T2’具体为：检测室外换热器中分流器入口处的冷媒温度T2’。具体的，检测室外换热器的分流器之前的冷媒温度。
优选的，上述实施例提供的抑制热泵机组结霜方法，步骤S02中，若T1>0℃且T2≤0，△T1大于预设值时，增大对经过节流且将要流入室外换热器的冷媒加热的加热量，△T1小于预设值时，减小对经过节流且将要流入室外换热器的冷媒加热的加热量；若T1≤0℃且T2≤T1，△T2大于预设值时，增大对经过节流且将要流入室外换热器的冷媒加热的加热量，△T2小于预设值时，减小对经过节流且将要流入室外换热器的冷媒加热的加热量；其中，△T1=0-T2，△T2=T1-T2。这样，根据0和T1两者中较小值与T2的差值，调节对冷媒加热的加热量，形成闭环控制，有效保证了对结霜的抑制，同时也具有节能特点。
需要说明的是，与△T1作比较的预设值，可为一个确切的值，也可为一个范围，预设值的大小根据实际需要进行设定，本发明实施例对此不做限定。
优选的，上述抑制热泵机组结霜方法中，采用PID算法或者模糊算法控制对经过节流且将要流入室外换热器的冷媒加热的加热量。其中，PID算法是比例积分微分算法，PID是proportion integral derivative的简写。当然，也可采用模糊算法控制对冷媒的加热量，本发明实施例对此不做限定。
上述实施例提供的抑制热泵机组结霜方法中，加热冷媒可采用加热装置进行加热，例如电加热器等，本发明实施例对加热方式不做限定。为了便于实现和控制，优先选择采用电加热器对经过节流且将要流入室外换热器的冷媒进行加热。具体的，电加热器串接于热泵机组的节流装置和室外换热器之间。优选的，电加热器的加热量能够调节。当采用电加热器加热冷媒时，上述抑制热泵机组结霜方法，步骤S02具体为：根据室外环境温湿度获得室外环境温湿度对应的露点温度T1，若T1>0℃且T2≤0，或者T1≤0℃且T2≤T1，启动电加热器。
进一步的，上述抑制热泵机组结霜方法，步骤S02还包括步骤：若T1>0℃且T2>0，或者T1≤0℃且T2>T1，关闭电加热器；若热泵机组以制冷模式运行时，关闭电加热器。
基于上述实施例提供的抑制热泵机组结霜方法，本发明实施例还提供了一种热泵机组，如图1所示，该热泵机组包括：压缩机2，均通过四通阀1与压缩机2相连的室外换热器4和室内换热器，串接于室外换热器4和室内换热器之间的节流装置9；检测室外环境温湿度的温湿度传感器3；检测室外换热器4中冷媒温度T2’的感温包7；用于加热冷媒，且串接于节流装置9和室外换热器4之间的加热装置8；分别与温湿度传感器3、感温包7和加热装置8相连，根据室外环境温湿度获得室外环境温湿度对应的露点温度T1，若T1>0℃且T2≤0℃，或者T1≤0℃且T2≤T1，控制加热装置8对经过节流且将要流入室外换热器4的冷媒进行加热的控制器5；其中，T2=T2’+△T0，其中，T2为室外换热器4中换热管翅片温度，△T0为补偿值。
需要说明的是，当不能满足上述T1>0℃且T2≤0℃，或者T1≤0℃且T2≤T1条件时，加热装置8不对冷媒加热，与普通热泵机组工作方式相同。
本发明实施例提供的热泵机组中抑制结霜原理为：制热结霜的必要条件是空气中的水分能在换热管翅片上凝露出来和换热管翅片温度在0℃以下，则解决其中一项即可抑制结霜。通过检测室外环境温湿度以及室外换热器4中换热管翅片温度T2，根据室外环境温湿度获得其对应的露点温度T1，当T1>0℃且T2≤0℃，或者T1≤0℃且T2≤T1时，室外换热器4会出现结霜现象，此时，对经过节流且将要流入室外换热器4的冷媒加热，即T2会升高，使得T1>0℃时T2>0℃，或者T1≤0℃时T2>T1，则抑制了室外换热器4结霜，即抑制了该热泵机组结霜。
本发明实施例提供的热泵机组，通过温湿度传感器3检测室外环境温湿度，感温包7检测室外换热器4中冷媒温度T2’，根据室外环境温湿度获得其对应的露点温度T1，根据冷媒温度T2’以及△T0获得室外换热器4中换热管翅片温度T2=T2’+△T0，若T1>0℃且T2≤0℃，或者T1≤0℃且T2≤T1，对经过节流且将要流入室外换热器4的冷媒进行加热，从而抑制了室外换热器4结霜，避免了结霜和除霜，则有效降低了对热泵机组制热量的影响，进而降低了热泵机组制热能力的衰减程度。
需要说明的是，在实际应用过程中，室外换热器4中换热管翅片温度T2与冷媒温度T2’可能存在偏差，实际运用中可根据实际情况做一定的补偿，补偿值△T0需要根据做试验的实际情况来定。例如在7/6额定制热工况下，露点温度是4.95℃，此时，理论上来讲，只要翅片温度高于0℃就不会结霜，检测到的冷媒温度T2’是-1℃，则当冷媒温度高于-1℃的时候，室外换热器4会结霜，此时需要对冷媒进行加热，则补偿值△T0=1℃；若检测到的冷媒温度T2’是1℃，则补偿值△T0=-1℃。
霜的形成一般都是在刚进入室外换热器4的换热管上，随着与环境温度的换热，换热管内冷媒温度逐步上升，结霜情况会得到缓解。所以解决结霜问题，就是要解决室外换热器4入口处换热管的结霜。为了有效抑制结霜，上述实施例提供的热泵机组中，感温包7位于室外换热器4的分流器6和加热装置8之间。
优选的，上述实施例提供的热泵机组中，加热装置8的加热量能够调节；控制器5具体为：分别与温湿度传感器3、感温包7和加热装置8相连，根据室外环境温湿度获得室外环境温湿度对应的露点温度T1，若T1>0℃且T2≤0℃，△T1大于预设值时，控制加热装置8的加热量增大，△T1小于预设值时，控制加热装置8的加热量减小；若T1≤0℃且T2≤T1，△T2大于预设值时，控制加热装置8的加热量增大，△T2小于预设值时，控制加热装置8的加热量减小的控制器5；其中，△T1=0-T2，△T2=T1-T2。需要说明的是，与△T1作比较的预设值，可为一个确切的值，也可为一个范围，预设值的大小根据实际需要进行设定，本发明实施例对此不做限定。
上述实施例提供的热泵机组中，加热装置8存在多种结构，为了便于加热，优先选择加热装置8为电加热器。具体的，电加热器的加热量能够调节。
上述实施例提供的热泵机组，可为空气源热泵，也可为热泵空调，本发明实施例对此不做限定。优选的，上述热泵机组为空气源热泵，在节流装置9两侧设置有过滤器10。具体的，位于节流装置9一侧的过滤器10位于加热装置8和节流装置9之间。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种抑制热泵机组结霜方法，其特征在于，包括步骤：
1）当热泵机组以制热模式运行时，检测室外环境温湿度和所述热泵机组的室外换热器中换热管翅片温度T2；
2）根据所述室外环境温湿度获得所述室外环境温湿度对应的露点温度T1，若T1>0℃且T2≤0℃，或者T1≤0℃且T2≤T1，对经过节流且将要流入所述室外换热器的冷媒进行加热。
2.根据权利要求1所述的抑制热泵机组结霜方法，其特征在于，所述步骤1）中，检测所述室外换热器中换热管翅片温度T2具体为：检测所述室外换热器中冷媒温度T2’，T2=T2’+△T0，其中，△T0为补偿值。
3.根据权利要求2所述的抑制热泵机组结霜方法，其特征在于，所述步骤1）中，检测所述室外换热器中冷媒温度T2’具体为：检测所述室外换热器中分流器入口处的冷媒温度T2’。
4.根据权利要求1所述的抑制热泵机组结霜方法，其特征在于，所述步骤2）中，若T1>0℃且T2≤0℃，△T1大于预设值时，增大对经过节流且将要流入所述室外换热器的冷媒加热的加热量，△T1小于预设值时，减小对经过节流且将要流入所述室外换热器的冷媒加热的加热量；若T1≤0℃且T2≤T1，△T2大于预设值时，增大对经过节流且将要流入所述室外换热器的冷媒加热的加热量，△T2小于预设值时，减小对经过节流且将要流入所述室外换热器的冷媒加热的加热量；其中，△T1=0-T2，△T2=T1-T2。
5.根据权利要求1所述的抑制热泵机组结霜方法，其特征在于，所述步骤2）中，采用PID算法或者模糊算法控制对经过节流且将要流入所述室外换热器的冷媒加热的加热量。
6.根据权利要求1所述的抑制热泵机组结霜方法，其特征在于，所述步骤2）中，采用电加热器对经过节流且将要流入所述室外换热器的冷媒进行加热；所述步骤2）具体为：根据所述室外环境温湿度获得所述室外环境温湿度对应的露点温度T1，若T1>0℃且T2≤0℃，或者T1≤0℃且T2≤T1，启动所述电加热器。
7.根据权利要求6所述的抑制热泵机组结霜方法，其特征在于，所述步骤2）还包括步骤：若T1>0℃且T2>0℃，或者T1≤0℃且T2>T1，关闭所述电加热器；若所述热泵机组以制冷模式运行时，关闭所述电加热器。
8.一种热泵机组，包括：压缩机（2），均通过四通阀（1）与所述压缩机（2）相连的室外换热器（4）和室内换热器，串接于所述室外换热器（4）和所述室内换热器之间的节流装置（9）；其特征在于，还包括：
检测室外环境温湿度的温湿度传感器（3）；
检测所述室外换热器（4）中冷媒温度T2’的感温包（7）；
用于加热冷媒，且串接于所述节流装置（9）和所述室外换热器（4）之间的加热装置（8）；
分别与所述温湿度传感器（3）、所述感温包（7）和所述加热装置（8）相连，根据所述室外环境温湿度获得所述室外环境温湿度对应的露点温度T1，若T1>0℃且T2≤0℃，或者T1≤0℃且T2≤T1，控制所述加热装置（8）对经过节流且将要流入所述室外换热器（4）的冷媒进行加热的控制器（5）；
其中，T2=T2’+△T0，其中，T2为所述室外换热器（4）中换热管翅片温度，△T0为补偿值。
9.根据权利要求8所述的热泵机组，其特征在于，所述感温包（7）位于所述室外换热器（4）的分流器（6）和所述加热装置（8）之间。
10.根据权利要求8所述的热泵机组，其特征在于，所述加热装置（8）的加热量能够调节；
所述控制器（5）具体为：分别与所述温湿度传感器（3）、所述感温包（7）和所述加热装置（8）相连，根据所述室外环境温湿度获得所述室外环境温湿度对应的露点温度T1，若T1>0℃且T2≤0℃，△T1大于预设值时，控制所述加热装置（8）的加热量增大，△T1小于预设值时，控制所述加热装置（8）的加热量减小；若T1≤0℃且T2≤T1，△T2大于预设值时，控制所述加热装置（8）的加热量增大，△T2小于预设值时，控制所述加热装置（8）的加热量减小的控制器；其中，△T1=0-T2，△T2=T1-T2。
11.根据权利要求10所述的热泵机组，其特征在于，所述加热装置（8）为电加热器。
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