CN107687728A - 一种判断结露点的空气能热泵化霜的控制方法 - Google Patents

一种判断结露点的空气能热泵化霜的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种判断结露点的空气能热泵化霜的控制方法，包括以下步骤：(1)预先设定化霜判断周期Dt；(2)判断外部环境的实时露点温度T1，并检测蒸发器盘管温度T2；(3)若T2>0℃，机组不启动化霜程序；若T2≤0℃，延时Δt1启动化霜程序，其中Δt1＝k1/(T1‑T2)；(4)当蒸发器盘管温度达到定值温度T时，机组停止化霜，其中T>0℃；(5)当化霜间隔满足Dt时，再次判断此时外部环境的实时露点温度T3，并采集蒸发器盘管温度T4，计算延时修正时间Δt2，其中Δt2＝k2/(T3‑T4)；(6)机组将化霜间隔再延时Δt2后，重复步骤(1)—(5)，如此往复，使化霜控制达到最优效果。

Description

一种判断结露点的空气能热泵化霜的控制方法
技术领域
本发明涉及空调技术领域，特别是涉及一种判断结露点的空气能热泵化霜的控制方法。
背景技术
空气能热水器，又称热泵热水器，是利用制热原理，从空气中吸收热量来制造热水的热量搬运装置。它通过让介质不断完成蒸发(吸取环境中的热量)→压缩→冷凝(放出热量)→节流→再蒸发的热力循环过程，从而将空气中的热量转移到水中。风冷热泵机组在冬季运行中，当室外换热器盘管温度低于露点温度时其表面产生冷凝水，冷凝水一旦低于0℃(根据地区大气压力值变化会有所不同)就结霜。如果换热器盘管表面因温度过低而结霜，势必降低热交换的效率。虽然结霜时冷凝水结成了冰，潜热的交换总量还是相等的，但结在盘管上的冰层不仅会减小换热面积，而且会降低可通过的风量。随着结霜的增厚，空气和盘管热交换效率，也就是空气和制冷剂热交换效率会越来越差。霜层还增加了空气通过翅片的阻力，改变了盘管的几何形状，最终降低了机组的风量。这是一个恶性循环，一旦盘管上结霜，换热面积减小，风量降低，而系统的蒸发在继续，所以需要的热交换只能靠降低蒸发温度来维持，而降低了蒸发温度，会进一步降低盘管表面温度，加大空气进出口之间温度值，最终增加了霜层的厚度，严重时导致盘管冻结，使机组无法运行。
目前较广泛使用确定除霜时刻的方法有以下几种：第一类只简单控制时间；第二类以盘管出风温度作为控制指标；第三类以压差作为控制量；第四类以风机电流作为指标；第五类以盘管内制冷剂流速来判断；第六类以室外换热器盘管温度及压缩机运行时间作为判断标准。从节能原则、不同地区气候条件的差异性、机组成本以及其他因素考虑只有第六类方法比较成熟且易被业内接受而被普遍使用。而这类方法由于受压缩机运行时间和室外换热器盘管温度的双向限制仍会出现机组不该除霜而进入除霜，需要除霜反而推迟进入除霜；如在空气含湿量很大的环境中，当换热器表面霜层很厚，已严重影响风量及换热效果，急需要化霜时，但压缩机运行时间没有到设定时间，机组仍在较低的蒸发温度下运行，不仅影响了机组制热效果且能耗很大；又如在低温环境，空气含湿量比较小的情况下，即使换热器表面不结霜，当压缩机运行时间到了也必须进入化霜周期，所以大大缩减了机组正常制热运行时间，能耗增加，制热效果受到影响。
因此亟需提供一种新型的空气能热泵化霜的控制方法来解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种判断结露点的空气能热泵化霜的控制方法，能够对湿度不同的地区空气能热泵机组不同时段的化霜进行自适应调节。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种判断结露点的空气能热泵化霜的控制方法，包括以下步骤：
(1)预先设定化霜判断周期Dt，即此次化霜结束到下次化霜开始的间隔时间；
(2)判断外部环境的实时露点温度T1，并检测蒸发器盘管温度T2；
(3)若T2>0℃，机组不启动化霜程序；若T2≤0℃，延时Δt1启动化霜程序，其中Δt1＝k1/(T1-T2)，k1＝20；
(4)当蒸发器盘管温度达到定值温度T时，机组停止化霜，其中T>0℃；
(5)当化霜间隔满足Dt时，再次判断此时外部环境的实时露点温度T3，并采集蒸发器盘管温度T4，计算延时修正时间Δt2，其中Δt2＝k2/(T3-T4)，k2＝10；
(6)机组将化霜间隔再延时Δt2后，重复步骤(1)—(5)，如此往复，使化霜控制达到最优效果。
在本发明一个较佳实施例中，步骤(2)中，利用安装在机组外部的湿度传感器和外部环境温度传感器，判断外部环境的实时露点温度T1，并利用外盘管温度传感器检测蒸发器盘管温度T2。
在本发明一个较佳实施例中，所述定值温度T的范围为10—20℃。
在本发明一个较佳实施例中，所述化霜判断周期Dt的范围为30—45min。
进一步的，所述化霜判断周期Dt为30min。
本发明的有益效果是：
(1)本发明为空气能热泵机组在冬季制热运行时提供一种智能化的化霜控制方法，该方法能够自动判断化霜进入的参数和化霜持续时间，能够对湿度不同的地区空气能热泵机组不同时段的化霜进行自适应调节，真正做到有霜化霜、多霜多化、无霜不化；
(2)本发明实现了能源的最优利用，通过智能化霜控制，减少压缩机除霜的次数，减少不必要的除霜周期，让机组制热运行周期发挥到极致，大大提高制热设备的使用效率，从而达到节电、延长设备使用寿命的效果。
附图说明
图1是本发明一种判断结露点的空气能热泵化霜的控制方法一较佳实施例的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1，本发明实施例包括：
一种判断结露点的空气能热泵化霜的控制方法，包括以下步骤：
(1)预先设定化霜判断周期Dt，即此次化霜结束到下次化霜开始的间隔时间；所述化霜判断周期Dt的范围为30—45min。在实施本发明的过程中，本发明人经过大量的试验及经验总结，发现Dt＝30min为最优化霜判断周期。
(2)利用安装在机组外部的湿度传感器和外部环境温度传感器，判断外部环境的实时露点温度T1，并利用外盘管温度传感器检测蒸发器盘管温度T2；
具体的，所述湿度传感器和外部环境温度传感器安装在机组蒸发器外的防护网上，能够将外部空气湿度和环境温度传递到机组内部控制电路上，通过内部逻辑计算出外部环境的实时露点温度T1，T1的计算公式如下：
T1＝b/[a/log(e/6.11)-1]
e＝f*Es
Es＝E0*10[a*t/(b+t)]
式中：T1—外部环境实时露点温度；
e—空气的水蒸汽压，hpa(百帕)，空气的水蒸汽压约等于一个大气压(101.325kPa)；
a、b—参数，对于水面(t＞0℃)，a＝7.5，b＝237.3；对于冰面(t≤0℃)，a＝9.5，b＝265.5；
f—环境湿度，％；
Es—空气的饱和水蒸汽压，hpa；
E0—环境温度为0℃时的饱和水蒸汽压，取E0＝6.11hpa；
t—环境温度，℃。
(3)若T2>0℃，机组不启动化霜程序；若T2≤0℃，延时Δt1启动化霜程序，其中Δt1＝k1/(T1-T2)，k1＝20；
(4)当蒸发器盘管温度达到定值温度T3时，机组停止化霜，其中T>0℃；具体的，所述定值温度T的范围为10—20℃。
(5)当化霜间隔满足Dt时，再次判断此时外部环境的实时露点温度T3，并采集蒸发器盘管温度T4，计算延时修正时间Δt2，其中Δt2＝k2/(T3-T4)，k2＝10；
(6)机组将化霜间隔再延时Δt2后，即化霜间隔为Dt+Δt2，当Δt2值无限小，可以当成不累计，重复步骤(1)—(5)，如此往复，使化霜控制达到最优效果。
所述判断结露点的空气能热泵化霜的控制方法中，k1、k2、T3均通过大量的试验、经验总结得出。
本发明为空气能热泵机组在冬季制热运行时提供一种智能化的化霜控制方法，方法简单，能够自动判断化霜进入的参数和化霜持续时间，能够对湿度不同的地区空气能热泵机组不同时段的化霜进行自适应调节，真正做到有霜化霜、多霜多化、无霜不化；本发明实现了能源的最优利用，通过智能化霜控制，减少压缩机除霜的次数，减少不必要的除霜周期，让机组制热运行周期发挥到极致，大大提高制热设备的使用效率，从而达到节电、延长设备使用寿命的效果。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种判断结露点的空气能热泵化霜的控制方法，包括以下步骤：
(1)预先设定化霜判断周期Dt，即此次化霜结束到下次化霜开始的间隔时间；
(2)判断外部环境的实时露点温度T1，并检测蒸发器盘管温度T2；
(3)若T2>0℃，机组不启动化霜程序；若T2≤0℃，延时Δt1启动化霜程序，其中Δt1＝k1/(T1-T2)，k1＝20；
(4)当蒸发器盘管温度达到定值温度T时，机组停止化霜，其中T>0℃；
(5)当化霜间隔满足Dt时，再次判断此时外部环境的实时露点温度T3，并采集蒸发器盘管温度T4，计算延时修正时间Δt2，其中Δt2＝k2/(T3-T4)，k2＝10；
(6)机组将化霜间隔再延时Δt2后，重复步骤(1)—(5)，如此往复，使化霜控制达到最优效果。
2.根据权利要求1所述的判断结露点的空气能热泵化霜的控制方法，其特征在于，步骤(2)中，利用安装在机组外部的湿度传感器和外部环境温度传感器，判断外部环境的实时露点温度T1，并利用外盘管温度传感器检测蒸发器盘管温度T2。
3.根据权利要求1所述的判断结露点的空气能热泵化霜的控制方法，其特征在于，所述定值温度T的范围为10—20℃。
4.根据权利要求1所述的判断结露点的空气能热泵化霜的控制方法，其特征在于，所述化霜判断周期Dt的范围为30—45min。
5.根据权利要求4所述的判断结露点的空气能热泵化霜的控制方法，其特征在于，所述化霜判断周期Dt为30min。
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