CN104930771B - 热泵系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热泵系统的控制方法，热泵系统包括室外换热器和除霜装置，除霜装置设在室外换热器上。控制方法包括如下步骤：先判断室外换热器的管温T3是否小于等于第一设定温度Q；然后如果T3≤Q则开始计时，如果T3>Q，则返回步骤S1；最后当T3≤Q的持续时间t≥设定时间t0，控制除霜装置运行以去除霜层。根据本发明的控制方法，能够在保持热泵系统处于制热运行的同时进行除霜，大大延长了制热运行时间，大幅减少了除霜频次，保持室内部分温度稳定，提高了系统的舒适性。而且除霜装置控制准确，避免除霜装置作无用功，降低了热泵系统的能耗。

Description

热泵系统的控制方法

技术领域

本发明涉及蒸气压缩式制热设备领域，尤其是涉及一种热泵系统的控制方法。

背景技术

随着科技的发展，人们生活水平的提高，空调系统在各种办公、住宅等场所得到的应用越来越广泛。同时，人们对空调舒适性要求也在逐渐提高，尤其越来越重视室内环境温度波动或热水温度波动的减小所带来的舒适性，室内环境温度波动或热水温度波动的减小也成为了舒适性评价的重要因素。然而，尽管空调技术在不断进步，但大部分空调或空气能热水机在制热或制热水运行时，仍不可避免会出现除霜运行的需要，导致室内温度波动较大，降低了空调或空气能热水机使用的舒适性。

发明内容

本发明旨在解决现有技术存在的技术问题。为此，本发明旨在提供一种热泵系统的控制方法，该控制方法可保持室内部分温度稳定，提高系统的舒适性。

根据本发明实施例的热泵系统的控制方法，所述热泵系统包括室外换热器和除霜装置，所述除霜装置设在所述室外换热器上用于去除所述室外换热器表面的霜层，所述控制方法包括如下步骤：S1：判断所述室外换热器的管温T3是否小于等于第一设定温度Q；S2：如果T3≤Q则开始计时，如果T3>Q，则返回步骤S1；S3：当T3≤Q的持续时间t≥设定时间t0，控制所述除霜装置运行以去除霜层。

根据本发明实施例的热泵系统的控制方法，通过检测室外换热器的管温T3≤第一设定温度Q的持续时间t是否达到设定时间t0，来判定除霜装置是否运行，从而能够在保持热泵系统处于制热运行的同时进行除霜，大大延长了热泵系统制热运行时间，大幅减少了除霜频次，保持室内部分温度稳定，提高了系统的舒适性。而且除霜装置控制准确，避免除霜装置作无用功，降低了热泵系统的能耗。

在一些实施例中，在步骤S1中检测室外环境温度T4，所述设定时间t0与所述室外环境温度T4呈正相关。由此，控制精度高。

在另一些实施例中，设定多个温度区间，所述多个温度区间对应不同的所述设定时间t0，在步骤S1中检测室外环境温度T4，在步骤S3中根据所述室外环境温度T4所在的温度区间选择对应的所述设定时间t0。由此，避免因室外环境温度T4的浮动导致设定时间t0值不明确，进而避免控制的混乱，降低了控制难度。

具体地，所述t0与所述多个温度区间的平均温度值呈正相关。

在一些实施例中，采用温度传感器检测所述室外环境温度T4。由此，温度采集来源可靠，控制更加方便准确。

在一些实施例中，所述除霜装置包括驱动器和除霜刷，所述除霜刷设在所述室外换热器上，所述驱动器与所述除霜刷相连以驱动所述除霜刷运行。由此，除霜装置结构简单，安装容易，成本较低。

具体地，所述驱动器包括：丝杆和螺母，所述丝杆设在所述室外换热器上，所述螺母螺纹配合在所述丝杆上，所述除霜刷连接在所述螺母上；电机，所述电机与所述丝杆相连以驱动所述丝杆转动。由此，结构可靠性高，使用寿命长，维护成本低。

在一些实施例中，采用温度传感器检测所述室外换热器的管温T3。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的热泵系统的控制方法流程图；

图2是根据本发明一个具体实施例的热泵系统的控制流程图；

图3是根据本发明实施例的除霜装置与相应的蒸气压缩式制热装置的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的除霜装置的结构示意图。

附图标记：

热泵系统100、

除霜装置1、

驱动器11、丝杆111、螺母112、电机113、除霜刷12、刷毛121、

室外换热器2、温度传感器3、第一传感器31、第二传感器32。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“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。

此外，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。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明实施例的热泵系统的控制方法中，所涉及的热泵系统100属于蒸气压缩式设备，热泵系统100可为空调，热泵系统100也可为空气能热水器等。

下面参考图3-图4，描述热泵系统100的结构。

参照图3，热泵系统100包括室外换热器2和除霜装置1，除霜装置1设在室外换热器2上，除霜装置1用于去除室外换热器2表面的霜层。

需要说明的是，在制热模式下，室外机吹的是冷风，室外换热器2的管温较低，甚至室外换热器2的管温会处于零度以下，此时外界空气中的水蒸气会在室外换热器2上结霜。如果霜层不去除，室外机可能会被冰块堵死，无法散热，冰块越结越厚，最终可能导致系统停机等问题。

传统如空调之类的热泵系统，在除霜模式时系统由制热模式转换为制冷模式，室外换热器上的冰块通过其管内流通的高温高压冷媒融化，在除霜至设定条件后热泵系统再转换回制热模式。热泵系统为除霜而进行制冷运行，会导致室内部分温度波动较大，降低了热泵系统如空调等的使用舒适性。

而本发明实施例中，采用除霜装置1去除室外换热器2表面的霜层，室外换热器2通过机械方式直接除霜，它提供了热泵系统100的一种新式除霜方法，该除霜装置1仅在热泵系统100制热的工况下才会启动，例如在空调系统处于制热运行时或空气能热水器处于制热水运行时，除霜装置1才开启。

通过采用除霜装置1除霜，不仅解决了上述传统除霜模式所面临的室内部分温度不稳定等问题，而且也由于采用机械方式除霜，有效地降低了除霜所需的能耗，从而整体上降低了热泵系统100的能耗，实现提高热泵系统100的制热性能并且降低能耗的目的。

为便于理解，下面参考图3-图4的一个具体实施例，来详细说明除霜装置1的具体结构和除霜工作原理。

如图3和图4所示，除霜装置1包括驱动器11和除霜刷12，除霜刷12设在室外换热器2上，驱动器11与除霜刷12相连以驱动除霜刷12运行。由此，除霜装置1结构简单，安装容易，成本较低。

在本发明实施例中，当室外换热器2上产生霜层后，驱动器11驱动除霜刷12移动或转动，除霜刷12的刷毛121在驱动器11的限制下始终接触室外换热器2，从而将室外换热器2表面附着的霜层清除掉。在除霜过程中，热泵系统100可以依旧按制热模式运行，热泵系统100无需仅通过开启制冷循环来融化室外换热器2上的霜层，确保了室内温度不致于因除霜而过低。

当然，在本发明实施例中，热泵系统100在安装了除霜装置1后还可同时运行除霜模式，即在需要除霜时，不仅除霜装置1开启运行，同时热泵系统100也由制热模式转换成制冷模式。

需要说明的是，当热泵系统100处于制冷模式时，室外换热器2内流通了高温高压冷媒，霜层开始融化。发明人经过实验也发现，霜层加热后，紧贴在室外换热器2表面的部分霜层开始融化，霜层整体不易附着在室外换热器2上。这时除霜刷12刷在室外换热器2上，可将整个霜层彻底清理干净。这样双管齐下，减短了除霜时间，提高了除霜效果。

具体地，如图3所示，驱动器11包括：电机113、丝杆111和螺母112，丝杆111设在室外换热器2上，螺母112螺纹配合在丝杆111上，除霜刷12连接在螺母112上，电机113与丝杆111相连以驱动丝杆111转动。也就是说，除霜刷12通过丝杆螺母结构保证在室外换热器2上移动，这种结构可靠性高，使用寿命长，维护成本低。

当然，本发明中除霜装置1的结构也不限于此，例如，除霜刷12上可设有刷毛121，除霜刷12也可为刮片式结构，即除霜刷12相当于刮板。又例如，除霜刷12也可通过带传动结构驱动运行。具体而言，驱动器11可包括至少两个传动轮以及传动带，传动带设置在传动轮上，电机113与传动轮驱动连接。除霜装置1还包括固定架，固定架设在室外换热器2上，除霜刷12固定在传动带上，且除霜刷12滑动配合在固定架上，这样，电机113驱动传动带运动时，传动带带动除霜刷12沿固定架移动。

下面参照图1-图2描述根据本发明实施例的热泵系统的控制方法。

根据本发明实施例的热泵系统的控制方法，如图1所示，包括如下步骤：

S1：判断室外换热器2的管温T3是否小于等于第一设定温度Q；

S2：如果T3≤Q则开始计时，如果T3>Q，则返回步骤S1；

S3：当T3≤Q的持续时间t≥设定时间t0，控制除霜装置1运行以去除霜层。

也就是说，热泵系统100通过检测室外换热器2的管温T3≤第一设定温度Q的持续时间，来判定是否需要开启除霜装置1。

需要说明的是，在热泵系统100运行时，如果热泵系统100处于制冷模式，室外换热器2的管温T3较高，T3通常大于上述第一设定温度Q。如果热泵系统100处于制热模式，室外换热器2的管温较低，T3才可能低至上述第一设定温度Q。因此在热泵系统100运行时，当检测到T3≤Q时，表明热泵系统100处于制热模式。

当T3≤Q的持续时间t≥设定时间t0，表明室外换热器2上从开始结霜到当前状态下霜层累积了至少t0时间，霜层达到了设定厚度，此时除霜装置1才开始运行以除去霜层，避免除霜装置1作无用功。

根据本发明实施例的热泵系统的控制方法，通过检测室外换热器2的管温T3≤第一设定温度Q的持续时间t是否达到设定时间t0，来判定除霜装置1是否运行，从而能够在保持热泵系统100处于制热运行的同时进行除霜，大大延长了热泵系统100制热运行时间，大幅减少了除霜频次，保持室内部分温度稳定，提高了系统的舒适性。而且除霜装置1控制准确，避免除霜装置1作无用功，降低了热泵系统100的能耗。

在一些实施例中，如图2所示，热泵系统100在进行步骤S1时，还检测室外环境温度T4，通过室外环境温度T4来判定设定时间t0的长短。

具体而言，当室外换热器2的管温T3≤第一设定温度Q导致开始结霜时，霜层也会吸收室外空气的热量。因此室外环境温度T4的高低，也会造成室外换热器2上结霜速度快慢。即当室外环境温度T4越高时，结霜速度越慢，霜层要达到设定厚度，T3≤Q的持续时间t也就越长。

因此根据室外环境温度T4、室外换热器2的管温T3以及T3≤Q的持续时间t来判定除霜装置1是否开启除霜，这样除霜控制方式更加精确，能耗更低。

在一个具体实施例中，设定时间t0与室外环境温度T4呈正相关。也就是说，室外环境温度T4越高，则到达除霜条件时需要累积的设定时间t0越长，这种控制方式，控制精度高。

在另一个具体实施例中，设定多个温度区间，多个温度区间对应不同的设定时间t0，在步骤S3中根据室外环境温度T4所在的温度区间选择对应的设定时间t0。这样，室外环境温度T4在同一个温度区间时，对应的到达除霜条件时需要累积的设定时间t0相同，室外环境温度T4对应不同温度区间时，对应的到达除霜条件时需要累积的设定时间t0相同。

这里需要说明的是，受各种外部因素的影响，环境温度会有所波动，因此设置多个温度区间，根据室外环境温度T4所在的温度区间选择对应的设定时间t0，可避免因室外环境温度T4的浮动导致设定时间t0值不明确，进而避免控制的混乱，降低了控制难度。

具体地，t0与多个温度区间的平均温度值呈正相关。也就是说，室外环境温度T4所在的温度区间的温度越高，则到达除霜条件时需要累积的设定时间t0越长，这种控制方式，控制精度较高。

在一些实施例中，采用温度传感器3检测室外换热器2的管温T3，由此，温度采集来源可靠，控制更加方便准确。

该温度传感器3为第一传感器31，第一传感器31用于实时监测室外换热器2的管温T3。

在一些实施例中，采用温度传感器3检测室外环境温度T4。该温度传感器3为第二传感器32，第二传感器32用于实时检测室外环境温度T4。

下面参考图2所示的一个具体实施例，来详细描述热泵系统的控制方法。

在该实施例中，预先设定三个设定室外环境温度，即第二设定温度L、第三设定温度M和第四设定温度N，其中，L＞M＞N。三个设定室外环境温度将环境温度划分成四个温度区间，对应上述四个温度区间设有三个设定时间t0，这三个设定时间t0分别为t01、t02和t03。

在该实施例中，首先检测空调是否处于制热运行状态，或者检测空气能热水器是否处于制热水运行状态；

如果空调处于制热运行状态，或者空气能热水器处于制热水运行状态，再判断室外环境温度T4所在温度区间；

然后，再判断室外换热器2的管温T3是否小于等于第一设定温度Q，如果T3≤Q则开始计时，T3≤Q的累积的持续时间为t，如果T3>Q，则将上述累积的时间t归为0，然后回复到上述判断室外环境温度T4所在温度区间的过程；

之后，再判断在不同的室外环境温度T4下，T3≤Q的持续时间t是否达到对应的设定时间t0，如果达到对应的设定时间t0，则开启除霜装置1，如果在未达到对应的设定时间t0时就出现特殊情况，例如热泵系统100停止运行，则控制过程回复到开始状态。

其中，在判断T3≤Q的持续时间t是否达到对应的设定时间t0时，对应不同的环境温度区间，设定时间t0的具体温度值分别为t1、t2、t3，即当室外环境温度T4≥L时，T3≤Q的持续时间t需要至少累积到t1才控制除霜装置1运行，当室外环境温度L>T4≥M时，T3≤Q的持续时间t需要至少累积到t2才控制除霜装置1运行，当室外环境温度M>T4≥N时，T3≤Q的持续时间t需要至少累积到t3才控制除霜装置1运行，当室外环境温度T4<N时，T3≤Q的持续时间t需要至少累积到t1才控制除霜装置1运行。

即T3≤Q的持续时间t达到相应条件则调用智能除霜装置1进行除霜，当热泵系统100一直运行，则上述控制过程将一直循环下去。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种热泵系统的控制方法，所述热泵系统包括室外换热器和除霜装置，所述除霜装置设在所述室外换热器上用于去除所述室外换热器表面的霜层，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

S1：判断所述室外换热器的管温T3是否小于等于第一设定温度Q；

S2：如果T3≤Q则开始计时，如果T3>Q，则返回步骤S1；

S3：当T3≤Q的持续时间t≥设定时间t0，控制所述除霜装置运行以去除霜层；其中，

设定多个温度区间，所述多个温度区间对应不同的所述设定时间t0，在步骤S1中检测室外环境温度T4，在步骤S3中根据所述室外环境温度T4所在的温度区间选择对应的所述设定时间t0，所述t0与所述多个温度区间的平均温度值呈正相关。

2.根据权利要求1所述的热泵系统的控制方法，其特征在于，采用温度传感器检测所述室外环境温度T4。

3.根据权利要求1所述的热泵系统的控制方法，其特征在于，所述除霜装置包括驱动器和除霜刷，所述除霜刷设在所述室外换热器上，所述驱动器与所述除霜刷相连以驱动所述除霜刷运行。

4.根据权利要求3所述的热泵系统的控制方法，其特征在于，所述驱动器包括：

丝杆和螺母，所述丝杆设在所述室外换热器上，所述螺母螺纹配合在所述丝杆上，所述除霜刷连接在所述螺母上；

电机，所述电机与所述丝杆相连以驱动所述丝杆转动。

5.根据权利要求1所述的热泵系统的控制方法，其特征在于，采用温度传感器检测所述室外换热器的管温T3。