CN106766435A - 一种用吸气温度控制空气源热泵除霜的控制方法及热水器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用吸气温度控制空气源热泵除霜的控制方法，对热泵系统蒸发器吸气端温度进行检测并记录；当检测值的变化速率大于设定值时，热泵系统开始执行除霜程序。通过上述控制方法，使得只需对热泵系统吸气端温度进行检测、判断，就可达到对热泵系统实时工况的精确判断，以实现对热泵系统除霜程序开启时间节点的准确判定。本发明还涉及一种热泵热水器，其采用上述用吸气温度控制空气源热泵除霜的控制方法。同时，本发明结构简单，方法简洁，效果显著，适宜推广使用。

Description

一种用吸气温度控制空气源热泵除霜的控制方法及热水器

技术领域

本发明涉及热水器领域，尤其涉及一种热泵热水器，还涉及一种用吸气温度控制空气源热泵除霜的控制方法。

背景技术

目前，热泵热水器大部分系统方案参照空调系统方案设计，在空调系统方案中，通过四通阀的换向实现夏季制冷，冬季冬暖及冬季室外机结霜化霜等功能，用途广泛，是空调系统中不可或缺的重要部件。在热泵系统中四通阀只有冬季结霜运行时除霜使用，用途不再那么重要或不可或缺。冬季通过四通阀换向除霜运行时，压机两侧的压力波动过大，容易超出压机正常工作的运行范围，缩短了压缩机的运行寿命。

空气源热泵热水器以及空调系统冬季低温工况运行时，随着蒸发器表面温度的降低，当低于空气的露点温度时，蒸发器表面会有结霜现象，机器继续运行，霜层会逐渐增厚。如果不及时进行除霜，蒸发器的换热会逐渐恶化，低压偏低，恶劣工况时会产生回液现象，压缩机有发生液击的危险；结霜时运行也会使压缩机超出额定的运行范围，影响压缩机的运行寿命。

因此，提供一种控制方法，使得对热泵系统的除霜过程进行精确控制，实现对蒸发器表面的结霜及时清除，以提高热泵工作效率、降低能耗，就成了研发热点。、

同时，传统的除霜方式只考虑的空气的干球温度，但当空气干球温度较低，空气湿度较低时，空气的露点温度是很低的，只判断环境温度的干球温度，容易发生热泵系统错误除霜、或除霜不及时情况的发生，导致热泵系统的工作效率低下。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种用吸气温度控制空气源热泵除霜的控制方法，以实现对热泵系统除霜过程的精确控制,达到合理、及时去除蒸发器表面结霜，提高热泵系统工作效率的目的。。

为实现发明目的，采用如下技术方案：

一种用吸气温度控制空气源热泵除霜的控制方法，对热泵系统蒸发器吸气端温度进行检测并记录；当检测值的变化速率大于设定值时，热泵系统开始执行除霜程序。

进一步，热泵系统开始工作一定时间T0，热泵系统开始平稳运行后，再对蒸发器吸气端温度进行检测判断。

进一步，热泵系统开始平稳运行后，每间隔一定时间T，对热泵系统蒸发器吸气端温度进行检测，若当次检测值与之前各检测值中的最大值之差大于设定值，则热泵系统开始执行除霜程序。

进一步，热泵系统蒸发器吸气端温度检测值的变化速率与设定值的具体判断过程如下，

步骤1)、热泵系统一定时间T0后，热泵系统开始平稳运行；

步骤2)、检测此时热泵系统蒸发器吸气端温度t1并记录为初始值；

步骤3)、每间隔一定时间T，检测此时热泵系统蒸发器吸气端温度tn(n为大于等于1的正整数)；

步骤4)、每次执行步骤3)之后，判断当次检测值tn与初始值之间的差值是否大于设定值，若大于则开始执行除霜程序，若小于则热泵系统正常执行；

步骤5)、每次执行步骤4)之后，需比较tn与tn-1；当tn＞tn-1时，将tn替换为初始值并记录，以供后续判断调用。

进一步，热泵系统开始平稳运行后，对热泵系统蒸发器吸气端温度进行实时检测，以得出热泵系统压缩机吸气端检测温度的实时变化速率；若热泵系统压缩机吸气端检测温度的实时变化速率大于设定值，则热泵系统开始执行除霜程序。

进一步，在热泵系统运行过程中，对热泵系统的环境温度进行检测，若环境温度的湿球温度检测值t11高于设定值t10，则热泵系统不会执行除霜程序。优选的，设定值t10位8摄氏度。

进一步，当热泵系统开始执行除霜程序后，对热泵系统蒸发器温度进行检测，当一连续时间段内蒸发器检测温度t21始终高于设定温度t20，则热泵系统退出除霜程序。所述连续时间段的长度大于T1。优选的，T1为0.5min。

进一步，当热泵系统开始执行除霜程序后，对热泵系统蒸发器温度每间隔一定时间T1进行检测，若连续两次的热泵系统蒸发器温度检测值t21均设定温度t20，则热泵系统退出除霜程序。

进一步，当热泵系统开始执行除霜程序一定时间T2(优选的，T2为8min)后，则热泵系统退出除霜程序。

本发明还提供了一种热泵热水器，其采用上述任一所述的用吸气温度控制空气源热泵除霜的控制方法。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

1、通过上述控制方法，使得只需对热泵系统吸气端温度进行检测、判断，就可达到对热泵系统实时工况的精确判断，以实现对热泵系统除霜程序开启时间节点的准确判定。

2、在热泵系统开始平稳运行后，再对蒸发器吸气端温度进行检测判断。从而，避免热泵系统启动时，蒸发器吸气端温度变化速率较慢这一正常情况的剔除，减少了误判，提高了判断经精准性。

3、在热泵系统运行过程中，对热泵系统的环境温度进行检测，避免环境温度高于结霜温度后，还会误进入除霜程序的情况；更特别的在于，利用环境温度的湿球温度检测值进行判断，实现了对环境温度和湿度的综合判断，避免空气湿度较低、环境温度的干球温度较低导致蒸发器表面结霜，而无法执行除霜程序情况的发生。

同时，本发明结构简单，方法简洁，效果显著，适宜推广使用。

附图说明

图1本发明的结构示意图；

图2本发明的流程示意图。

主要原件说明：1—压缩机，2—蒸发器，3—节流装置，4—冷凝器，5—四通阀。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步详细的说明。

如图1所示，本发明实施例中介绍了一种空气源热泵热水器，其包括：水箱和热泵系统，所述热泵系统包括供换热介质流动的压缩机1、蒸发器2、节流装置3和冷凝器4；所述的热泵系统还包括对热泵系统中蒸发器2表面结霜进行处理的除霜结构。所述的除霜结构可以为现有技术中的任一结构，如：图1所示，热泵系统中设置四通阀5，以使得换热介质的流动方向可控的改变；或在蒸发器2上设置辅助加热装置(未在附图中注明)；或在热泵系统中设置可开闭的支路，将蒸发器2进气端与冷凝器4出气端经支路直接相连通(未在附图中注明)，以使得高温换热介质可直接流向蒸发器等。上述现有除霜结构均可实现对蒸发器表面结霜进行去除的目的。

当蒸发器表面没有结霜时，蒸发器换热良好，蒸发器温度波动较小。但当蒸发器表面结霜后，蒸发器换热恶化，冷媒需要更低的蒸发压力和蒸发温度从空气中吸取热量，会造成蒸发器的吸气端温度的降低；而当霜层逐渐增厚后，蒸发器的吸气端温度也会随之更低。所以可以根据蒸发器吸气端温度降低的多少或降低的速率，判断蒸发器表面的结霜情况。

基于本原理，本发明实施例中，提供了一种用吸气温度控制空气源热泵除霜的控制方法；本法内容如下：对热泵系统蒸发器吸气端温度进行检测并记录；当检测值的变化速率大于设定值时，热泵系统开始执行除霜程序。

通过上述控制方法，使得只需对热泵系统吸气端温度进行检测、判断，就可达到对热泵系统实时工况的精确判断，以实现对热泵系统除霜程序开启时间节点的准确判定。

实施例一

本实施例中，热泵系统开始平稳运行后，每间隔一定时间T，对热泵系统蒸发器吸气端温度进行检测，若当次检测值与之前各检测值中的最大值之差大于设定值，则热泵系统开始执行除霜程序。

通过上述方法，实现了对蒸发器吸气端温度变化速率的精确计算，达到了实时反映蒸发器吸气端温度变化情况的目的；同时，使得除霜程序是否处于开启节点的判断更未精准，降低了误判的几率。

本实施例中，在热泵系统开始工作一定时间T0，热泵系统开始平稳运行后，再对蒸发器吸气端温度进行检测判断。从而，避免热泵系统启动时，蒸发器吸气端温度变化速率较慢这一正常情况的剔除，减少了误判，提高了判断经精准性。

本实施例中，若热泵系统的环境温度高于结霜温度，则存在蒸发器表面未结霜、而热泵系统故障，导致热泵系统误执行除霜程序的情况发生。有鉴于此，需要在上述判断方法中增加如下判断步骤：在热泵系统运行过程中，对热泵系统的环境温度进行检测，若环境温度的湿球温度检测值t11高于设定值t10，则热泵系统不会执行除霜程序。优选的，设定值t10位8摄氏度。从而，避免环境温度高于结霜温度后，还会误进入除霜程序的情况；同时，利用环境温度的湿球温度检测值进行判断，实现了对环境温度和湿度的综合判断，避免空气湿度较低、环境温度的干球温度较低导致蒸发器表面结霜，而无法执行除霜程序情况的发生。

如图2所示，本实施例中，热泵系统蒸发器吸气端温度检测值的变化速率与设定值的具体判断过程如下，

步骤1)、热泵系统一定时间T0后，热泵系统开始平稳运行；

步骤2)、对热泵系统的环境温度进行检测，若环境温度的湿球温度检测值t11高于设定值t10，则热泵系统正常工作；若环境温度的湿球温度检测值t11低于设定值t10，则执行步骤3)；

步骤3)、检测此时热泵系统蒸发器吸气端温度t1并记录为初始值；

步骤4)、每间隔一定时间T，检测此时热泵系统蒸发器吸气端温度tn(n为大于等于1的正整数)；

步骤5)、每次执行步骤4)之后，判断当次检测值tn与初始值之间的差值是否大于设定值(优选的，设定值位-5摄氏度)，若大于则开始执行除霜程序，若小于则热泵系统正常执行；

步骤6)、每次执行步骤5)之后，需比较tn与tn-1；当tn＞tn-1时，将tn替换为初始值并记录，以供后续判断调用。

通过上述步骤1)至6)，实现了对热泵系统除霜程序开启时间节点的准确判断，避免了设备故障而误操作情况的发生；同时，可以在热泵系统的环境温度检测值t11高于设定值t10，蒸发器吸气端检测温度变化速率依然小于设定值时，发出热泵系统故障的报警信号，以提醒用户报修。

优选的，步骤2)中，需要在连续的时间段T4(优选的，T4长度为2min)内，环境温度的湿球温度检测值t11高于设定值t10，则执行步骤3)；否则，执行跳过后续步骤，热泵系统继续正常工作。

实施例二

本实施例与上述实施例一的区别在于：热泵系统开始平稳运行后，对热泵系统蒸发器吸气端温度进行实时检测，以得出热泵系统压缩机吸气端检测温度的实时变化速率；若热泵系统压缩机吸气端检测温度的实时变化速率大于设定值，则热泵系统开始执行除霜程序。

通过对热泵系统的蒸发器吸气端温度进行实时监测，使得温度监测值的变化速率得到实时的、精准的反映，令对除霜程序开启时间节点的判断更未准确。

实施例三

本实施例中，满足如下任一判断条件时，热泵系统退出除霜程序；所述的判断条件包括如下：

判断条件一、当热泵系统开始执行除霜程序后，对热泵系统蒸发器温度进行检测，当一连续时间段内蒸发器检测温度t21始终高于设定温度t20，则热泵系统退出除霜程序。所述连续时间段的长度大于T1。优选的，T1为0.5min。

判断条件二、当热泵系统开始执行除霜程序后，对热泵系统蒸发器温度每间隔一定时间T1进行检测，若连续两次的热泵系统蒸发器温度检测值t21均设定温度t20，则热泵系统退出除霜程序。

判断条件三、当热泵系统开始执行除霜程序一定时间T2(优选的，T2为8min)后，则热泵系统退出除霜程序。

通过上述判断条件的组合，使得对热泵系统除霜程序完成情况进行精确判定，令热泵系统蒸发器表面的结霜被完全、彻底清除，以提高控制精度、降低误判几率。

上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用吸气温度控制空气源热泵除霜的控制方法，其特征在于：对热泵系统蒸发器吸气端温度进行检测并记录；当检测值的变化速率大于设定值时，热泵系统开始执行除霜程序。

2.根据权利要求1所述的一种用吸气温度控制空气源热泵除霜的控制方法，其特征在于：在热泵系统开始工作一定时间T0，热泵系统开始平稳运行后，再对蒸发器吸气端温度进行检测判断。

3.根据权利要求1或2所述的一种用吸气温度控制空气源热泵除霜的控制方法，其特征在于：热泵系统开始平稳运行后，每间隔一定时间T，对热泵系统蒸发器吸气端温度进行检测，若当次检测值与之前各检测值中的最大值之差大于设定值，则热泵系统开始执行除霜程序。

4.根据权利要求3所述的一种用吸气温度控制空气源热泵除霜的控制方法，其特征在于：热泵系统蒸发器吸气端温度检测值的变化速率与设定值的具体判断过程如下，

步骤1)、热泵系统一定时间T0后，热泵系统开始平稳运行；

步骤2)、检测此时热泵系统蒸发器吸气端温度t1并记录为初始值；

步骤3)、每间隔一定时间T，检测此时热泵系统蒸发器吸气端温度tn；

步骤4)、每次执行步骤3)之后，判断当次检测值tn与初始值之间的差值是否大于设定值，若大于则开始执行除霜程序，若小于则热泵系统正常执行；

步骤5)、每次执行步骤4)之后，需比较tn与tn-1；当tn＞tn-1时，将tn替换为初始值并记录，以供后续判断调用。

5.根据权利要求1所述的一种用吸气温度控制空气源热泵除霜的控制方法，其特征在于：热泵系统开始平稳运行后，对热泵系统蒸发器吸气端温度进行实时检测，以得出热泵系统压缩机吸气端检测温度的实时变化速率；若热泵系统压缩机吸气端检测温度的实时变化速率大于设定值，则热泵系统开始执行除霜程序。

6.根据权利要求1至5任一所述的一种用吸气温度控制空气源热泵除霜的控制方法，其特征在于：在热泵系统运行过程中，对热泵系统的环境温度进行检测，若环境温度的湿球温度检测值t11高于设定值t10，则热泵系统不会执行除霜程序。

7.根据权利要求1至6任一所述的一种用吸气温度控制空气源热泵除霜的控制方法，其特征在于：当热泵系统开始执行除霜程序后，对热泵系统蒸发器温度进行检测，当一连续时间段内蒸发器检测温度t21始终高于设定温度t20，则热泵系统退出除霜程序。

8.根据权利要求1至6任一所述的一种用吸气温度控制空气源热泵除霜的控制方法，其特征在于：当热泵系统开始执行除霜程序后，对热泵系统蒸发器温度每间隔一定时间T1进行检测，若连续两次的热泵系统蒸发器温度检测值t21均设定温度t20，则热泵系统退出除霜程序。

9.根据权利要求1至8任一所述的一种用吸气温度控制空气源热泵除霜的控制方法，其特征在于：当热泵系统开始执行除霜程序一定时间T2(优选的，T2为8min)后，则热泵系统退出除霜程序。

10.一种热泵热水器，其特征在于：采用上述权利要求1至9任一所述的用吸气温度控制空气源热泵除霜的控制方法。