CN109059374B - 一种空气源热泵除霜控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的空气源热泵除霜控制方法，采集空气源热泵所处的环境温度T_环境及蒸发器盘管的盘管温度T_盘管；统计压缩机的累积运行时间t_压缩；根据环境温度、盘管温度及累计运行时间判断是否符合启动化霜条件；如果符合化霜条件，则进入化霜模式，对空气源热泵进行化霜处理。使不同工况下的空气源热泵可以在适当的时候进入化霜模式，避免了由于化霜条件单一造成的在环境温度、系统运行时间等条件变化时，化霜过于频繁浪费能源或过于滞后影响系统性能的缺点。

Description

一种空气源热泵除霜控制方法

技术领域

本发明涉及空气源热泵技术领域，具体涉及一种空气源热泵除霜控制方法。

背景技术

空气源热泵机组是一种采用电动机驱动，蒸汽压缩循环，以空气为热源，能同时供冷与供生活热水、同时供暖与供生活热水、单独供冷、单独供暖、单独供生活热水的设备。这一设备将热泵空调技术、热泵热水器技术和换热技术进行了技术集成，实现了空调和热水器的较好结合。空气源热泵机组因节能效果显著，广泛应用于市场，空气源热泵应用及结霜条件随着能源与环境问题的日益突出。空气源热泵产品的应用受气候条件的限制，在长江以北地区的应用极其有限，主要原因是因为冬季融霜存在一定程度的困难。

当空气源热泵机组在正常工况下运行时，蒸发器从周围空气中吸收热量，导致蒸发器翅片表面温度降低。随着循环的进行，蒸发器翅片表面温度继续降低，直至低于周围空气的露点温度时，空气中的水蒸汽便在翅片表面结露，若翅片温度低于0℃，其表面会出现结霜现象。随着循环的继续进行，霜层会进一步加厚，逐渐覆盖整个蒸发器。霜层的出现增大了空气和工质之间的换热热阻，严重阻碍了蒸发器的换热性能。不仅如此，霜层的增厚还加大了空气流过翅片的阻力，降低了空气流量，导致蒸发器性能衰减。这些问题都将导致热泵产品不能正常工作甚至损坏。因此，采用合理有效的除霜控制方法显得尤为重要。

发明内容

因此，为了克服现有技术中，空气源热泵结霜导致热泵工作效率降低，现有的除霜控制方法不够完善，不能使系统时刻处于最优状态的问题，从而提供一种在空气源热泵系统内部和/或外部条件变化时，能够根据需求进行除霜工作，同时提高系统在各种工况变动条件下的运行经济性的空气源热泵除霜控制方法及装置。

为了达到上述目的，本发明实施例提供一种空气源热泵除霜控制方法，所述空气源热泵包括：压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器，所述方法包括：采集所述空气源热泵所处的环境温度T_环境及所述蒸发器盘管的盘管温度T_盘管；统计所述压缩机的累积运行时间t_压缩；根据所述环境温度、盘管温度及累计运行时间判断是否符合启动化霜条件；如果符合化霜条件，则进入化霜模式，对所述空气源热泵进行化霜处理。

优选的，所述化霜条件包括：所述压缩机累积运行时间t_压缩大于或等于第一预设时间t₁、所述盘管温度T_盘管小于或等于第一预设温度T₁且所述环境温度T_环境与盘管温度T_盘管的差值大于或等于第二预设温度T₂。

优选的，所述化霜条件包括：所述压缩机累积运行时间t_压缩大于或等于第二预设时间t₂且所述盘管温度T_盘管小于或等于第一预设温度T₁。

优选的，该空气源热泵除霜控制方法还包括：统计上一次化霜处理过程的上次化霜持续时间t_0化霜；自首次化霜处理结束后，根据所述第一预设时间t₁及上次化霜持续时间t_0化霜修正所述第一预设时间t₁。

优选的，通过以下公式修正所述第一预设时间t₁：

其中，t_1修正为修正后的第一预设时间，A、B、C为常数参数，n为自系统运行起已运行化霜的次数。

优选的，在根据所述间隔时间t_间隔及上次化霜持续时间t_0化霜修正所述第一预设时间t₁之后，所述方法还包括：判断所述盘管温度T_盘管是否小于或等于第三预设温度T₃，且所述环境温度T_环境与盘管温度T_盘管的差值是否大于或等于第四预设温度T₄；如果所述盘管温度T_盘管小于或等于第三预设温度T₃，且所述环境温度T_环境与盘管温度T_盘管的差值大于或等于第四预设温度T₄，则将所述修正后的第一预设时间t_1修正恢复为原始的第一预设时间t₁。

优选的，所述修正后的第一预设时间t_1修正小于或等于预设上限时间t_上限。

优选的，该空气源热泵除霜控制方法还包括：确定所述环境温度T_环境所属的温度范围；根据所述温度范围确定所述第二预设温度T₂。

优选的，根据所述温度范围确定所述第二预设温度T₂，包括：当-10℃≤T_环境时，将所述第二预设温度T₂确定为第三预设温度T_2a；当-20℃≤T_环境＜-10℃时，将所述第二预设温度T₂确定为第四预设温度T_2b；当T_环境＜-20℃时，将所述第二预设温度T₂确定为第五预设温度T_2c。

优选的，该空气源热泵除霜控制方法还包括：根据当前化霜持续时间t_1化霜、所述盘管温度T_盘管判断是否符合退出化霜条件；如果符合退出化霜条件，则退出化霜；其中，所述退出化霜条件为以下各条件其中之一：所述盘管温度T_盘管大于或等于第六预设温度T₆；所述当前化霜持续时间t_1化霜大于或等于第三预设时间t₃；所述当前化霜持续时间t_1化霜大于或等于第四预设时间t₄、且所述盘管温度T_盘管大于或等于第七预设温度T₇；化霜过程中出现高压或排气保护。

优选的，当无法采集所述环境温度时，判断所述盘管温度T_盘管是否小于或等于-5℃且所述压缩机累积运行时间t_压缩是否大于或等于所述第一预设时间t₁；如果所述盘管温度T_盘管是否小于或等于-5℃且所述压缩机累积运行时间t_压缩是否大于或等于所述第一预设时间t₁，则进入化霜模式，对所述空气源热泵进行化霜处理。

优选的，当无法采集所述盘管温度T_盘管时，根据所述环境温度T_环境及当前化霜持续时间t_1化霜确定退出化霜的时间。

优选的，根据所述环境温度T_环境及当前化霜持续时间t_1化霜确定退出化霜的时间，包括：当5℃≤T_环境或T_环境≤-5℃时，t_1化霜达到3分钟时，则退出化霜；当-4℃≤T_环境≤4℃时，t_1化霜达到5分钟时，则退出化霜。

为了实现上述目的，本发明实施例还提供一种空气源热泵除霜控制装置，所述空气源热泵包括：压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器，所述装置包括：温度采集模块，用于采集所述空气源热泵所处的环境温度T_环境及所述蒸发器盘管的盘管温度T_盘管；时间统计模块，用于统计所述压缩机的累积运行时间t_压缩；判断模块，根据所述环境温度、盘管温度及累计运行时间判断是否符合启动化霜条件；化霜处理模块，如果符合化霜条件，所述化霜处理模块进入化霜模式，对所述空气源热泵进行化霜处理。

本发明技术方案，具有如下优点：

1、本发明提供的空气源热泵除霜控制方法，采集所述空气源热泵所处的环境温度T_环境及所述蒸发器盘管的盘管温度T_盘管；统计所述压缩机的累积运行时间t_压缩；根据所述环境温度、盘管温度及累计运行时间判断是否符合启动化霜条件；如果符合化霜条件，则进入化霜模式，对所述空气源热泵进行化霜处理。使不同工况下的空气源热泵可以在适当的时候进入化霜模式，避免了由于化霜条件单一造成的在环境温度、系统运行时间等条件变化时，化霜过于频繁浪费能源或过于滞后影响系统性能的缺点。

2、本发明提供的空气源热泵除霜控制方法，还包括：统计上两次化霜处理之间的间隔时间t_间隔及上一次化霜处理过程的上次化霜持续时间t_0化霜；根据所述间隔时间t_间隔及上次化霜持续时间t_0化霜修正所述第一预设时间t₁。通过以下公式修正所述第一预设时间t₁：t_1修正＝t_间隔+[(A/2+B)-t_0化霜]*C，其中，t_1修正为修正后的第一预设时间；A、B、C为常数参数。以此来根据实际情况对化霜时间进行相应调整，避免化霜过于频繁，影响系统运行效率。

3、本发明提供的空气源热泵除霜控制方法，在根据所述间隔时间t_间隔及上次化霜持续时间t_0化霜修正所述第一预设时间t₁之后，所述方法还包括：判断所述盘管温度T_盘管是否小于或等于第三预设温度T₃，且所述环境温度T_环境与盘管温度T_盘管的差值是否大于或等于第四预设温度T₄；如果所述盘管温度T_盘管小于或等于第三预设温度T₃，且所述环境温度T_环境与盘管温度T_盘管的差值大于或等于第四预设温度T₄，则将所述修正后的第一预设时间t_1修正恢复为原始的第一预设时间t₁。由此来根据管温和环境温度判断第一预设时间的修正是否过长，如果是则恢复默认值，避免使系统积霜。

4、本发明提供的空气源热泵除霜控制方法，还包括：确定所述环境温度T_环境所属的温度范围；根据所述温度范围确定所述第二预设温度T₂。当环境温度过低的时候，对第二预设温度进行适当增大，以适应对应环境下环境温度和盘管温度应有的差值，反之亦然。

5、本发明提供的空气源热泵除霜控制方法还包括：根据当前化霜持续时间t_1化霜、所述盘管温度T_盘管判断是否符合退出化霜条件；如果符合退出化霜条件，则退出化霜；其中，所述退出化霜条件为以下各条件其中之一：所述盘管温度T_盘管大于或等于第六预设温度T₆；所述当前化霜持续时间t_1化霜大于或等于第三预设时间t₃；所述当前化霜持续时间t_1化霜大于或等于第四预设时间t₄、且所述盘管温度T_盘管大于或等于第七预设温度T₇；化霜过程中出现高压或排气保护。当盘管温度高于设定温度或除霜进行设定时间后则判断除霜完成，退出除霜模式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明的空气源热泵除霜控制方法基本流程示意图；

图2为本发明的空气源热泵除霜控制方法优选流程示意图；

图3为本发明的空气源热泵除霜控制装置示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1示出了本发明一种具体实施例提供的空气源热泵除霜控制方法的基本流程示意图。该空气源热泵主要包括：压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器。如图1所示，本发明实施例的空气源热泵除霜控制方法，主要包括以下步骤：

步骤S1：采集空气源热泵所处的环境温度T_环境及蒸发器盘管的盘管温度T_盘管；

步骤S2：统计压缩机的累积运行时间t_压缩；

步骤S3：根据环境温度、盘管温度及累计运行时间判断是否符合启动化霜条件；

步骤S4：如果符合化霜条件，则进入化霜模式，对空气源热泵进行化霜处理。

本发明实施例的空气源热泵除霜控制方法实现的控制过程，使不同工况下的空气源热泵可以在适当的时候进入化霜模式，避免了由于化霜条件单一造成的在环境温度、系统运行时间等条件变化时，化霜过于频繁浪费能源或过于滞后影响系统性能的缺点。

图2为本发明的空气源热泵除霜控制方法优选流程示意图，化霜条件包括：压缩机累积运行时间t_压缩大于或等于第一预设时间t₁、盘管温度T_盘管小于或等于第一预设温度T₁且环境温度T_环境与盘管温度T_盘管的差值大于或等于第二预设温度T₂。其中第一预设时间t₁为45分钟，第一预设温度T₁为-4℃，第二预设温度T₂为8℃。上述预设温度值及预设时间等仅为举例说明，具体设定温度及时间可根据不同工况和不同需求进行调整。

如果满足上述条件，则说明需要对空气源热泵进行化霜处理，此时则使该空气源热泵进入化霜模式。

由于随着系统的运行，化霜的需求可能会较初始有所变化，因此可根据前次化霜的时间和前两次化霜的间隔时间来对第一预设时间进行修正。可选地，在本发明的一些实施例中，该空气源热泵除霜控制方法还包括：统计上一次化霜处理过程的上次化霜持续时间t_0化霜；自首次化霜处理结束后，根据所述第一预设时间t₁及上次化霜持续时间t_0化霜修正所述第一预设时间t₁；通过以下公式修正所述第一预设时间t₁：

其中，t_1修正为修正后的第一预设时间，A、B、C为常数参数，n为自系统运行起已运行化霜的次数，其中A可以为8、B可以为0、C可以为10。修正后的第一预设时间t_1修正小于或等于预设上限时间t_上限。

为了避免把上述修正方式导致修正后的第一预设时间过长，从而导致除霜频率不能满足最低的除霜需求，当以下条件满足时，恢复修正后的第一预设时间t_1修正为初始第一预设时间t₁。可选地，在本发明的一些实施例中，该空气源热泵除霜控制方法还包括：判断盘管温度T_盘管是否小于或等于第三预设温度T₃，且环境温度T_环境与盘管温度T_盘管的差值是否大于或等于第四预设温度T₄；如果盘管温度T_盘管小于或等于第三预设温度T₃，且环境温度T_环境与盘管温度T_盘管的差值大于或等于第四预设温度T₄，则将修正后的第一预设时间t_1修正恢复为原始的第一预设时间t₁。其中第三预设温度T₃为-4℃，第四预设温度T₄为10℃。

具体地，在本发明实施例中，可通过以下过程来确定该环境温度T_环境所属的温度范围；根据温度范围确定第二预设温度T₂。当-10℃≤T_环境时，将第二预设温度T₂确定为第三预设温度T_2a；当-20℃≤T_环境＜-10℃时，将第二预设温度T₂确定为第四预设温度T_2b；当T_环境＜-20℃时，将第二预设温度T₂确定为第五预设温度T_2c。其中，上述的第三预设温度T_2a可以是8℃、第四预设温度T_2b可以是6℃、第五预设温度T_2c可以是4℃，但上述温度值仅为举例说明，具体设定温度可根据不同工况和不同需求进行调整。

在实际应用中，当压缩机累积运行时间t_压缩大于或等于第二预设时间t₂时，则表示系统已运行较长时间，此时可以只根据盘管温度T_盘管是否小于或等于第一预设温度T₁来控制系统进入化霜模式。其中第二预设时间t₂可以为150分钟。

可选地，在本发明的一些实施例中，对于已经进入化霜模式的空气源热泵，还可根据一定条件控制器退出化霜模式。该空气源热泵除霜控制方法还包括：根据当前化霜持续时间t_1化霜、盘管温度T_盘管判断是否符合退出化霜条件；如果符合退出化霜条件，则退出化霜。

其中，该退出化霜条件为以下各条件其中之一：盘管温度T_盘管大于或等于第六预设温度T₆；当前化霜持续时间t_1化霜大于或等于第三预设时间t₃；当前化霜持续时间t_1化霜大于或等于第四预设时间t₄、且盘管温度T_盘管大于或等于第七预设温度T₇；化霜过程中出现高压或排气保护。当盘管温度高于设定温度或除霜进行设定时间后则判断除霜完成，退出除霜模式。其中，上述的第六预设温度T₆可以是22℃、第三预设时间t₃可以是8分钟、第四预设时间t₄可以是3分钟、第七预设温度T₇可以是12℃，但上述温度值及时间值仅为举例说明，具体设定温度及时间可根据不同工况和不同需求进行调整。

在实际应用中，也会遇到一些故障情况，从而导致无法采集相应的参数，此时，则需调整相应的判定条件来确定进行化霜的时间。

当环境温度测量装置出现故障，无法采集环境温度时，则判断盘管温度T_盘管是否小于或等于-5℃且压缩机累积运行时间t_压缩是否大于或等于第一预设时间t₁；如果盘管温度T_盘管小于或等于-5℃且压缩机累积运行时间t_压缩大于或等于第一预设时间t₁，则进入化霜模式，对空气源热泵进行化霜处理。

当盘管温度测量装置出现故障，无法采集盘管温度T_盘管时，则根据环境温度T_环境及当前化霜持续时间t_1化霜确定退出化霜的时间。当5℃≤T_环境或T_环境≤-5℃时，且当前的化霜处理持续时间t_1化霜达到3分钟时，则退出化霜；当-4℃≤T_环境≤4℃时，且当前的化霜处理持续时间t_1化霜达到5分钟时，则退出化霜。

本发明实施例还提供一种空气源热泵除霜控制装置，空气源热泵包括：压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器，如图3所示，该空气源热泵除霜控制装置包括：

温度采集模块，用于采集空气源热泵所处的环境温度T_环境及蒸发器盘管的盘管温度T_盘管；详细内容请参见上述方法实施例的步骤S1的相关描述。

时间统计模块，用于统计压缩机的累积运行时间t_压缩；详细内容请参见上述方法实施例的步骤S2的相关描述。

判断模块，根据环境温度、盘管温度及累计运行时间判断是否符合启动化霜条件；详细内容请参见上述方法实施例的步骤S3的相关描述。

化霜处理模块，如果符合化霜条件，化霜处理模块进入化霜模式，对空气源热泵进行化霜处理。详细内容请参见上述方法实施例的步骤S4的相关描述。

需要指出的是，本实施例中给出的设定值仅为参考值，技术人员可根据实际工作环境、系统类型、工作需求等情况进行调整。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种空气源热泵除霜控制方法，所述空气源热泵包括：压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器，其特征在于，所述方法包括：

采集所述空气源热泵所处的环境温度T_环境及所述蒸发器盘管的盘管温度T_盘管；

统计所述压缩机的累积运行时间t_压缩；

根据所述环境温度、盘管温度及累计运行时间判断是否符合启动化霜条件，所述化霜条件包括：所述压缩机累积运行时间t_压缩大于或等于第一预设时间t₁、所述盘管温度T_盘管小于或等于第一预设温度T₁且所述环境温度T_环境与盘管温度T_盘管的差值大于或等于第二预设温度T₂；

如果符合化霜条件，则进入化霜模式，对所述空气源热泵进行化霜处理；

统计上一次化霜处理过程的上次化霜持续时间t_0化霜；

自首次化霜处理结束后，根据所述第一预设时间t₁及上次化霜持续时间t_0化霜修正所述第一预设时间t₁。

2.根据权利要求1所述的空气源热泵除霜控制方法，其特征在于，通过以下公式修正所述第一预设时间t₁：

其中，t_1修正为修正后的第一预设时间，A、B、C为常数参数，n为自系统运行起已运行化霜的次数。

3.根据权利要求2所述的空气源热泵除霜控制方法，其特征在于，所述修正后的第一预设时间t_1修正小于或等于预设上限时间t_上限。

4.根据权利要求1所述的空气源热泵除霜控制方法，其特征在于，还包括：

确定所述环境温度T_环境所属的温度范围；

根据所述温度范围确定所述第二预设温度T₂。

5.根据权利要求4所述的空气源热泵除霜控制方法，其特征在于，根据所述温度范围确定所述第二预设温度T₂，包括：

当-10℃≤T_环境时，将所述第二预设温度T₂确定为第三预设温度T_2a；

当-20℃≤T_环境＜-10℃时，将所述第二预设温度T₂确定为第四预设温度T_2b；

当T_环境＜-20℃时，将所述第二预设温度T₂确定为第五预设温度T_2c。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的空气源热泵除霜控制方法，其特征在于，还包括：

根据当前化霜持续时间t_1化霜、所述盘管温度T_盘管判断是否符合退出化霜条件；

如果符合退出化霜条件，则退出化霜；

其中，所述退出化霜条件为以下各条件其中之一：

所述盘管温度T_盘管大于或等于第六预设温度T₆；

所述当前化霜持续时间t_1化霜大于或等于第三预设时间t₃；

所述当前化霜持续时间t_1化霜大于或等于第四预设时间t₄、且所述盘管温度T_盘管大于或等于第七预设温度T₇；

化霜过程中出现高压或排气保护。

7.根据权利要求1所述的空气源热泵除霜控制方法，其特征在于，当无法采集所述环境温度时，判断所述盘管温度T_盘管是否小于或等于-5℃且所述压缩机累积运行时间t_压缩是否大于或等于所述第一预设时间t₁；

如果所述盘管温度T_盘管小于或等于-5℃且所述压缩机累积运行时间t_压缩大于或等于所述第一预设时间t₁，则进入化霜模式，对所述空气源热泵进行化霜处理。

8.根据权利要求7所述的空气源热泵除霜控制方法，其特征在于，当无法采集所述盘管温度T_盘管时，根据所述环境温度T_环境及当前化霜持续时间t_1化霜确定退出化霜的时间。

9.根据权利要求8所述的空气源热泵除霜控制方法，其特征在于，根据所述环境温度T_环境及当前化霜持续时间t_1化霜确定退出化霜的时间，包括：

当5℃≤T_环境或T_环境≤-5℃时，t_1化霜达到3分钟时，则退出化霜；

当-4℃≤T_环境≤4℃时，t_1化霜达到5分钟时，则退出化霜。

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