CN109442807A - 能够避免底部结霜的换热器以及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及空气源热泵技术领域，具体涉及一种能够避免底部结霜的换热器以及控制方法。所述换热器包括换热器柜体和结霜检测装置，所述换热器柜体中设有至少一个换热管，每个所述换热管的第一端共同连在集流管上，每个所述换热管的第二端分别对应连接分配管的一端；所述分配管的另一端分别对应连接分配器的分配口；位于所述换热器柜体底端的分配管上设有自动通断阀。所述控制方法具体包括以下步骤：接收启动制热模式的信号；控制自动通断阀保持在前的通断状态；测算出换热器外的环境露点温度：测算换热器中的蒸发温度；若测算出的换热器中的蒸发温度大于换热器外的环境露点温度，控制自动通断阀开启。本发明能减少除霜次数、减少除霜时间和能耗。
Description
技术领域
本发明涉及空气源热泵技术领域，具体涉及一种能够避免底部结霜的换热器以及控制方法。
背景技术
随着近年来大气环境问题日益严峻，大气治理与节能减排等相关系列政策的推动下，对传统的散煤燃烧取暖的“煤改电”改造进行的如火如荼。空气源热泵技术作为煤改清洁能源的主力军之一，近年来得到了长足的发展，使得空气源热泵在实际使用中的能耗得到了进一步的重视，如何提升空气源热泵的供热效率是众多研究人员和厂家关注的重点。在长时间的研究中发现，空气源热泵的换热器的结霜、除霜问题是制约其性能提升的重要环节，也是热泵推广的难点之一。
首先是热泵的换热器存在结霜不均匀的问题，尤其是换热器的底部最易结霜，这主要是由于风速的不均匀造成。对于侧出风的设计，换热器底部靠近边缘，风速相对较小。对于上出风的设计，风机设置在顶部，换热器的迎面风速从上到下依次递减，底部风速最小，换热最差，表面温度最低，最容易结霜。底部的易结霜特性会造成机组频繁切换除霜模式，或者导致底部结霜过多，除霜时难以融化，威胁机组运行安全。
其次是换热器底部存在化霜水二次结冻的问题。机组除霜时，化霜水在重力作用下向下流淌，容易在换热器底部存积。随着换热器的翅片亲水涂层老化，或者表面沾染灰尘污垢，化霜水排水效果衰减。因此机组化霜结束切换到制热模式时，换热器底部的化霜水有可能还没彻底排干，此时换热器底部表面温度快速下降，这些存水将逐渐结冻，附着于换热器表面，造成换热效果下降，底部支路回液，除霜过程延长，甚至形成爬冰现象冻坏换热器等一系列不良结果。
发明内容
为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种能够避免底部结霜的换热器以及控制方法。所述换热器及控制方法能够通过关断位于换热器柜体底端的换热管从而减少除霜次数、减少除霜时间和能耗。同时又确保在不结霜工况下以及制冷模式下，换热器的正常使用，从而保证机组高效稳定运行。
根据本发明提供的技术方案，一种能够避免底部结霜的换热器所述换热器包括换热器柜体和结霜检测装置，所述换热器柜体中设有至少一个换热管，每个所述换热管的第一端共同连在集流管上，每个所述换热管的第二端分别对应连接分配管的一端；
所述分配管的另一端分别对应连接分配器的分配口；位于所述换热器柜体底端的分配管上设有自动通断阀。
进一步地，所述结霜检测装置包括设于换热器柜体内的蒸发温度采集装置，和设于换热器柜体外的露点温度采集装置。
进一步地，所述蒸发温度采集装置、露点温度采集装置和自动通断阀分别连接PLC。
进一步地，所述露点温度采集装置包括环境温度传感器和环境湿度传感器。
进一步地，所述蒸发温度采集装置包括内部温度传感器。
一种避免换热器底部结霜的控制方法，所述避免换热器底部结霜的控制方法具体包括以下步骤：
接收启动制热模式的信号；
接收到启动制热模式的信号后控制自动通断阀保持在前的通断状态，保持时间为T1；
测算出换热器外的环境露点温度td：
测算换热器中的蒸发温度tn；
若测算出的换热器中的蒸发温度tn大于换热器外的环境露点温度td，控制自动通断阀开启，反之，控制自动通断阀关闭。
进一步地，所述测算出换热器外的环境露点温度td步骤具体包括：采集换热器外的环境温度ta和换热器外的环境湿度h；根据换热器外的环境温度ta和换热器外的环境湿度h计算出对应的露点温度td。
进一步地，所述测算换热器中的蒸发温度tn步骤具体包括：采集换热器中的蒸发温度te；预设修正温度△t ；测算的换热器中的蒸发温度tn为采集到的换热器中的蒸发温度te与预设修正温度△t之和。
进一步地，每间隔一个周期时间T2重复步骤：
测算出换热器外的环境露点温度td：
测算换热器中的蒸发温度tn；
若测算出的换热器中的蒸发温度tn大于换热器外的环境露点温度td，控制自动通断阀开启，反之，控制自动通断阀关闭。
进一步地，还包括除霜过程，所述除霜过程具体包括以下步骤：
接收除霜模式的信号；
接收到除霜模式的信号后控制自动通断阀保持在前的通断状态；
控制换热器进行除霜工作。
从以上所述可以看出，本发明提供的换热器及控制方法，与现有技术相比具备以下优点：所述换热器能够通过关断位于换热器柜体底端的换热管从而减少除霜次数、减少除霜时间和能耗。同时又确保在不结霜工况下以及制冷模式下，换热器的正常使用，从而保证机组高效稳定运行。
附图说明
图1为本发明第二方面的流程图。
图2为本发明第二方面S3步骤具体实施方式的流程图。
图3为本发明第二方面步骤S4具体实施方式的流程图。
图4为本发明第一方面的结构示意图。
图5为本发明第一方面的电原理图。
1. 换热器柜体，2. 换热管，3. 集流管，4. 分配管，5. 自动通断阀，6. 蒸发温度采集装置，610. 内部温度传感器，7. 露点温度采集装置，710. 环境温度传感器，720. 环境湿度传感器，8. PLC，9.分配器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向。使用的词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
作为本发明的第一方面提供了一种能够避免换热器底部结霜换热器，其中，如图4和图5所示，所述能够避免换热器底部结霜包括：
换热器柜体1，所述换热器柜体1包括多个换热管2，所有所述换热管2的第一端均连接一集流管3，所述集流管3上设有制冷剂进口和制冷剂出口。
分配管4，所述分配管4有多个，每个所述分配管4的一端对应连接一换热管2的第二端。
分配器9，所述分配器9的一端设有多个分配口，每个分配口对应连接一分配管4的另一端，分配器9的另一端设有一总口。
位于所述换热器柜体1底端的分配管4上设有自动通断阀5。为了保持分配器9的分配阻力平衡位于所述换热器柜体1底端的分配管4的长度小于其他分配管4的长度，从而补偿阀门的阻力，使得底部回路的总阻力不至于过大，以保证底部回路的位于所述换热器柜体1底端的分配管4正常分液。
所述结霜检测装置用于检测所述换热器柜体1内的换热管2上是否发生结霜情况，所述结霜检测装置包括：设于换热器柜体1内的蒸发温度采集装置6，设于换热器柜体1外的露点温度采集装置7。
所述蒸发温度采集装置6用于测算换热器中的蒸发温度tn，所述蒸发温度为换热器中压力对应饱和温度。所述蒸发温度采集装置6的可实施方式一包括位于所述换热器柜体1中压力传感器，通过所述压力传感器采集换热器柜体1中的压力信息，并根据该压力信息查阅对应的蒸发温度。所述蒸发温度采集装置6的可实施方式二包括位于所述换热器柜体1中的内部温度传感器6，所述内部温度传感器6用于直接测量所述换热器柜体1内部的蒸发温度te，由于直接采用内部温度传感器6测量比较方便快捷，因此优选可实施方式二，但是可实施方式二中直接测量的换热器柜体1内部的蒸发温度te会存在一定的误差，因此在PLC8中会与预设修正温度△t，将直接测量的换热器柜体1内部的蒸发温度te与修正温度△t做加和从而得到测算换热器中的蒸发温度tn。
所述换热器外设有露点温度采集装置7，所述露点温度采集装置7用于测算换热器外部的露点温度td，所述露点温度采集装置7可以直接采用现有的露点仪，也可包括环境温度传感器7和环境湿度传感器720，所述环境温度传感器7用于采集换热器中的环境温度ta，所述湿度传感器用于采集换热器外的环境湿度h，并将环境温度ta和环境湿度h按照现有计算方法计算出露点温度td。所述蒸发温度采集装置6、露点温度采集装置7和自动通断阀5分别连接PLC8。
本发明第一方面的工作过程为：在所述换热器处于制冷模式下时，在所述PLC8的控制下，所述自动通断阀5不通电，保持开启状态，制冷剂从集流管3流向分配器9，换热器中的所有换热管2均正常工作。在所述换热器处于制热模式下时，在所述PLC8和结霜检测装置的配合下，所述PLC8控制自动通断阀5的通断，当所述结霜检测装置监测未存在结霜情况时，所述PLC8控制自动通断阀5开启，位于换热器柜体1底端的换热管2正常换热工作，从而保持机组高效运行；若当所述结霜检测装置监测存在结霜情况时，所述PLC8控制自动通断阀5关闭，则于换热器柜体1底端的换热管2不参与换热工作，从而使得其表面不结霜。
作为本发明的第二方面，提供一种避免换热器底部结霜的控制方法，其中，如图1~图3所示，所述避免换热器底部结霜的控制方法具体包括以下步骤：
S1：接收启动制热模式的信号；
S2：接收到启动制热模式的信号后控制自动通断阀5保持在未接收到启动信号之前的状态，保持时间为T1，所述T1的范围为1~5分钟；
S3：测算出换热器外的环境露点温度td；
所述露点温度指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度。步骤S3具体包括：S3：采集换热器外的环境温度ta和换热器外的环境湿度h；S320：根据所述温度ta和湿度h计算出对应的露点温度td。
S4：测算换热器中的蒸发温度tn；
步骤S4具体包括：S4：采集换热器中的蒸发温度te；S420：预设修正温度△t ；S430：测算的换热器中的蒸发温度tn为采集到的换热器中的蒸发温度te与预设修正温度△t之和。可以理解的是，通常，直接采集的换热器中的蒸发温度te会存在一定误差，从而预设修正温度△t，并将所述修正温度△t与采集的换热器中的蒸发温度te做加和得到测算的换热器中的蒸发温度tn，所述修正温度△t的范围为-6~6℃：
S5：判断蒸发温度te和修正温度△t之和与露点温度td之间关系，并根据判断结果控制自动通断阀5的通断；若测算出的换热器中的蒸发温度tn大于换热器外的环境露点温度td，控制自动通断阀5开启，反之，控制自动通断阀5关闭。
当td<te+△t，则说明换热器的换热管2未存在结霜情况，控制自动通断阀5开启，反之，自动通断阀5关闭。
S6：每间隔一个周期时间T2重复步骤S3至S5，所述周期时间T2的范围为5~30分钟；
S7：若接收到关机信号，控制自动通断阀5断电。
S8：接收到除霜模式的信号后控制自动通断阀5保持在前的通断状态；控制换热器进行除霜工作。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的主旨之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种能够避免底部结霜的换热器，其特征在于，所述换热器包括换热器柜体（1）和结霜检测装置，所述换热器柜体（1）中设有至少一个换热管（2），所述换热管（2）的第一端连在集流管（3）上，所述换热管（2）的第二端对应连接分配管（4）的一端；
所述分配管（4）的另一端对应连接分配器（9）的分配口；位于所述换热器柜体（1）底端的分配管（4）上设有自动通断阀（5）。
2.如权利要求1所述的能够避免底部结霜的换热器，其特征在于，所述结霜检测装置包括设于换热器柜体（1）内的蒸发温度采集装置（6）和设于换热器柜体（1）外的露点温度采集装置（7）。
3.如权利要求2所述的能够避免底部结霜的换热器，其特征在于，所述蒸发温度采集装置（6）、露点温度采集装置（7）和自动通断阀（5）分别连接PLC（8）。
4.如权利要求2所述的能够避免底部结霜的换热器，其特征在于，所述露点温度采集装置（7）包括环境温度传感器（710）和环境湿度传感器（720）。
5.如权利要求2所述的能够避免底部结霜的换热器，其特征在于，所述蒸发温度采集装置（6）包括内部温度传感器（610）。
6.一种避免换热器底部结霜的控制方法，其特征在于，所述避免换热器底部结霜的控制方法具体包括以下步骤：
接收启动制热模式的信号；
接收到启动制热模式的信号后控制自动通断阀（5）保持在前的通断状态，保持时间为T1；
测算出换热器外的环境露点温度td：
测算换热器中的蒸发温度tn；
若测算出的换热器中的蒸发温度tn大于换热器外的环境露点温度td，控制自动通断阀（5）开启，反之，控制自动通断阀（5）关闭。
7.如权利要求6所述的避免换热器底部结霜的控制方法，其特征在于，所述测算出换热器外的环境露点温度td步骤具体包括：采集换热器外的环境温度ta和换热器外的环境湿度h；根据换热器外的环境温度ta和换热器外的环境湿度h计算出对应的露点温度td。
8.如权利要求6所述的避免换热器底部结霜的控制方法，其特征在于，所述测算换热器中的蒸发温度tn步骤具体包括：采集换热器中的蒸发温度te；预设修正温度△t ；测算的换热器中的蒸发温度tn为采集到的换热器中的蒸发温度te与预设修正温度△t之和。
9.如权利要求6所述的避免换热器底部结霜的控制方法，其特征在于，每间隔一个周期时间T2重复步骤：
测算出换热器外的环境露点温度td：
测算换热器中的蒸发温度tn；
若测算出的换热器中的蒸发温度tn大于换热器外的环境露点温度td，控制自动通断阀（5）开启，反之，控制自动通断阀（5）关闭。
10.如权利要求6所述的避免换热器底部结霜的控制方法，其特征在于，还包括除霜过程，所述除霜过程具体包括以下步骤：
接收除霜模式的信号；
接收到除霜模式的信号后控制自动通断阀（5）保持在前的通断状态；
控制换热器进行除霜工作。
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