CN109869954B - 空气源热泵热水器及其除霜方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空气源热泵热水器，其包括压缩机、四通阀、气体冷却器、节流阀、蒸发器和气液分离器，压缩机、四通阀、气体冷却器、节流阀、蒸发器和气液分离器构成一循环回路，还包括除霜电磁阀、风机和加热器，除霜电磁阀与所述节流阀并联连接，蒸发器外表面设置有所述加热器且风机位于蒸发器一侧并能够将风作用与蒸发器表面，且蒸发器的盘管上设置有温度检测装置，所述除霜电磁阀、风机和加热器和控制器连接。本发明提供的空气源热泵热水器，通过电加热器、除霜电磁阀和四通阀针对不同厚度的霜进行有目的融霜工作，进而保证该空气源热泵热水器在工作时不会降低能耗，且在结霜初期就能够实现逐步融霜的工作。

Description

空气源热泵热水器及其除霜方法

技术领域

本发明涉及空气源热泵技术领域，尤其涉及一种空气源热泵热水器及其除霜方法。

背景技术

空气源热泵机组在制热运行时，其蒸发器盘管表面的温度也随之下降，甚至低于0℃。当室外空气在风机驱动下流进盘管时，其所含的水分就会析出并附着于盘管表面形成霜层，目前比较常见的空气源热泵的除霜方法主要是通过四通阀换向除霜。而常规的四通阀换向除霜则是相当于机组执行制冷工况，而机组本来应该出热水，此时会出冷水，降低用户水箱里面的水温，也会造成能量的浪费。尤其在用于采暖运行时，会降低室内环境温度。

因此，需要提出一种空气源热泵热水器除霜方法，能够解决现有技术中四通阀换向除霜时用户水箱内水温或室内环境温度降低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种空气源热泵热水器及其除霜方法，能够解决现有技术中四通阀换向除霜时的降低用户水箱里面的水温或室内环境温度的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种空气源热泵热水器，包括压缩机、四通阀、气体冷却器、节流阀、蒸发器和气液分离器，所述压缩机、四通阀、气体冷却器、节流阀、蒸发器和气液分离器构成一循环回路，其特征在于，还包括除霜电磁阀、风机和加热器，所述除霜电磁阀与所述节流阀并联连接，所述蒸发器外表面设置有所述加热器且所述风机位于所述蒸发器一侧并能够将所述风机自身产生的风作用于蒸发器表面，且所述蒸发器的盘管上设置有温度检测装置，所述除霜电磁阀、风机和加热器和控制器连接。

作为优选，所述加热器为加热铝箔。

作为优选，所述温度检测装置为温度传感器。

本发明还提供了一种空气热泵热水器除霜方法，用于上述所述的空气源热泵热水器除霜，当空气源热泵热水器工作时，通过盘管温度信息用以确定结霜厚度，根据获得的结霜厚度信息采用与结霜厚度对应的除霜方式进行除霜。

作为优选，所述盘管温度信息包括盘管与外界环境温差和/或盘管温度下降速率。

作为优选，所述除霜方式包括：

加热器加热除霜、除霜电磁阀开启除霜和/或四通阀换向除霜。

作为优选，根据获得的结霜厚度信息采用与结霜厚度对应的除霜方式进行除霜还包括：

判断结霜厚度是否增厚，若是则开启与结霜厚度对应的除霜方式；

若否，则判断结霜厚度是否减小；

若是则关闭加热器和/或除霜电磁阀；

若否，则加热器和/或除霜电磁阀处于常开状态。

作为优选，所述通过盘管温度信息用以确定结霜厚度在空气源热泵热水器开始工作第一预设时间后进行。

作为优选，所述四通阀换向除霜直至盘管温度达到第一预设温度，此时压缩机停止工作并开启风机工作第二预设时间后压缩机开启，四通阀正常工作。

本发明的有益效果：

本发明提供的空气源热泵热水器，通过电加热器、除霜电磁阀和四通阀针对不同厚度的霜进行有目的融霜工作，进而保证该空气源热泵热水器在工作时不会降低能耗，且在结霜初期就能够实现逐步融霜的工作。

本发明还提供一种空气源热泵热水器除霜方法，该方法通过多级除霜方式进行除霜，能够在结霜初期就能够实现逐步融霜；有效的降低了能量损耗以及避免前期融霜影响制热效果。

除霜方式包括加热器加热除霜、除霜电磁阀开启除霜和四通阀换向除霜三种方式，其中加热器除霜和除霜电磁阀除霜在结霜厚度较薄的状态下进行，上述结霜方式降低能量损耗且能够避免前期融霜影响制热效果。

附图说明

图1是本发明提供的空气源热泵热水器的结构示意图；

图2是本发明提供的空气源热泵热水器除霜方法的流程示意图。

图中：

1、压缩机；2、四通阀；3、气体冷却器；4、节流阀；5、蒸发器；6、气液分离器；7、除霜电磁阀；8、风机；9、加热器。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，本实施例中提供了一种空气源热泵热水器，能够根据不同结霜厚度开启不同除霜装置进行除霜。该空气源热泵热水器包括压缩机1、四通阀2、气体冷却器3、节流阀4、蒸发器5和气液分离器6，压缩机1、四通阀2、气体冷却器3、节流阀4、蒸发器5和气液分离器6构成循环回路，该空气源热泵热水器还包括除霜电磁阀7、风机8和加热器9，除霜电磁阀7通过节流阀4串联，且管路穿过蒸发器5的盘管后与节流阀4连接，蒸发器5外表面设置有加热器9且风机8位于蒸发器5一侧并能够将该风机自身产生的风作用于蒸发器5表面，且蒸发器5的盘管上设置有温度检测装置，除霜电磁阀7、风机8和加热器9和控制器连接。当蒸发器5上的结霜厚度较小时，控制器启动加热器9进行初级除霜，若加热器9在除霜过程中结霜厚度逐渐增厚时，则启动除霜电磁阀7将与冷水进行热交换后的制冷剂不经过降温处理直接引进入蒸发器5内用以增大蒸发器5的温度；而开启除霜电磁阀7，此时加热器9可处于开启或者关闭的状态；需要说明的是加热器9的开启或关闭状态，都是根据需要选定。

若除霜电磁阀7开启后结霜厚度依旧是逐渐增厚的并没有厚度降低的趋势，那么此时需要将除霜电磁阀7和加热器9关闭，并控制四通阀2换向工作；直至将蒸发器5外表面的霜全部除尽后再次换向。

其中上述加热器9为加热铝箔或电加热管，而温度检测装置为温度传感器。温度传感器与控制器相连，控制器还连接有一检测外部环境的外部环境温度传感器。温度检测装置与外部环境温度传感器将检测到的温度信息传递给控制器，控制器根据获得温度信息判断结霜厚度。

本实施例中提供的空气源热泵热水器，能够根据结霜厚度开启不同除霜模式，进而避免出现结霜就需要四通阀2换向工作的问题，由于加热器9与除霜电磁阀7在工作时不会降低机组的制热量，进而有效的解决了现有技术中四通阀2因换向工作导致机组的制热量下降的问题。

本实施例中还提供了一种空气源热泵热水器除霜方法，该方法适用在本实施例中提出的空气源热泵热水器中进行除霜；当空气源热泵热水器工作时，通过盘管温度信息用以确定结霜厚度，根据获得的结霜厚度信息采用与结霜厚度对应的除霜方式进行除霜。

上述盘管温度信息包括盘管与外界环境温差和/或盘管温度下降速率。即控制器根据温差或温度下降速率判断结霜厚度，需要说明的是，不同型号的空气源热泵热水器结霜速度以及结霜厚度在相同时间、相同温度下是有所不同的。

以热泵热水器盘管温度与环境温度温差判断结霜厚度为例：

当盘管温度与环境温度温差在第一预设温差时，蒸发器5开始结霜，此时结霜程度视为较薄厚度；

当盘管温度与环境温度温差在第二预设温差时，蒸发器5结霜的霜层厚度视为中等厚度；

当盘管温度与环境温度温差在第三预设温差时，蒸发器5结霜的霜层厚度视为较厚厚度。

其中第一预设温差、第二预设温差、第三预设温差可以为一范围值，也可以为一点值。

以某型号空气源热泵热水器为例：

当盘管温度与环境温度温差在5℃时，蒸发器5开始结霜，此时结霜程度视为较薄厚度；

当盘管温度与环境温度温差在6℃时，蒸发器5结霜的霜层厚度视为中等厚度；

当盘管温度与环境温度温差在7℃时，蒸发器5结霜的霜层厚度视为较厚厚度。

而控制器根据上述温差控制不同机构开启进行除霜工作，该种方式能够使除霜更为容易，同时还能够根据不同结霜厚度来启动不同机构除霜，保证空气源热泵热水器正常工作。

若根据判断盘管温度下降速率作为判断结霜厚度判断的依据，那么，以热泵热水器盘管温度下降速率为例：

第三预设时间内盘管温度平均下降速度大于第二预设温度且小于第三预设温度时，视为开始结霜；

第三预设时间内盘管温度平均下降速度大于等于第三预设温度且小于第四预设温度时，视为霜层厚度中等；

第三预设时间内盘管温度平均下降速度大于等于第四预设温度时，视为霜层较厚。

以某种型号的空气泵热源热水器盘管温度下降速率为例：

两分钟内盘管温度平均下降速度大于0.25℃且小于0.5℃时，视为开始结霜；

两分钟内盘管温度平均下降速度大于等于0.5℃且小于0.75℃时，视为霜层厚度中等；

两分钟内盘管温度平均下降速度大于等于0.75℃时，视为霜层较厚。

需要说明的是第二预设温度、第三预设温度和第四预设温度可以为一范围值，也可以为一点值。

而上述除霜方式则包括：加热器加热除霜、除霜电磁阀开启除霜和四通阀换向除霜。其中加热器除霜与除霜电磁阀除霜可以同时进行，进而能够有效的将较厚的霜层去除。

根据获得的结霜厚度信息采用与结霜厚度对应的除霜方式进行除霜还存在与结霜厚度对应的除霜方式使用后霜层厚度维持不变的状态，那么此时加热器或除霜电磁阀或者是加热器和除霜电磁阀则需要一直处于常开的状态。进而能够有效的防止霜层厚度增加，当然也可以使用霜层厚度大于该霜层厚度时所使用的方式进行除霜。

当根据获得的结霜厚度信息采用与结霜厚度对应的除霜方式进行除霜后需要判断结霜厚度是否增厚，若增厚则需要开启与给结霜厚度对应的除霜方式，若没有增厚，还需要判断结霜厚度是否减小，如果结霜厚度减小，则加热器9和/或除霜电磁阀7需要关闭，由于结霜厚度较薄以及结霜温度较小，因此，不需要担心除霜后产生的水快速结冰的问题。若结霜厚度没有改变，则加热器9和/或除霜电磁阀7处于常开状态。

当空气源热泵热水器在开始工作时，蒸发器5表面温度并未下降且没有析出水分，那么此时蒸发器5表面不会出现结霜的问题，而空气源热泵热水器工作一段时间后蒸发器5表面析出水分，预冷则会出现结霜现象。为此，通过盘管温度信息用以确定结霜厚度则是在空气源热泵热水器开始工作第一预设时间后进行的。其中第一预设时间根据不同型号的空气源热泵热水器确定，本实施例中第一预设时间设定为10min，该时间适用于多数空气源热泵热水器。

本实施例中根据获得的结霜厚度信息采用与结霜厚度对应的除霜方式进行除霜之后还包括：检测盘管温度是否大于第一预设温度，若是，则压缩机1、加热器9和除霜电磁阀7停止工作并开启风机8工作第二预设时间。霜层加热后会相变为液态水，为了防止液态水预冷再次凝结成冰，本实施例中开启风机8工作直接对准蒸发器5，则能够将蒸发器5外表面的水快速蒸发掉，防止除霜任务完成后，蒸发器5温度降低，残留的水再次结冰，影响除霜效果。其中第二预设时间为10s，当然本实施例中不仅仅限定第二预设时间为10s，还可以是其他时间。

为了防止蒸发器5降温后出现再次结霜的问题，为此开启风机8工作第二预设时间后还包括：检测环境温度是否小于第五预设温度，若是，则加热器9处于常开状态。第五预设温度在本实施例中限定为0℃，之所以将第五预设温度限定在0℃，是因为结冰的温度在0℃左右，将加热器9开启后能够提高蒸发器5的表面温度，进而降低蒸发器5外表面结霜的几率。

如图2所示，上述方法具体包括如下步骤：

S101、机组开机运行第一预设时间；

S102、判断霜层厚度是否是较薄；

S103、若是，则机组正常工作；

S104、若否，则开启加热器除霜；

S105、判断霜层厚度是否增厚到中等厚度；

S106、若否，则判断霜层厚度是否减小，若是，则关闭电加热器，若否，则电加热器常开；

S107、若是，则关闭电加热器并开启除霜电磁阀；

S108、判断霜层厚度是否增厚到较厚；

S109、若否，则判断霜层厚度是否减小；若是，则除霜电磁阀关闭，若否，则除霜电磁阀常开；

S110、若是，则关闭除霜电磁阀并使四通阀换向工作；’

S111、四通阀换向除霜直至盘管温度大于第一预设温度；

S112、压缩机关闭、风机运转第二预设时间；

S113、四通阀换向，压缩机开启，机组正常工作。

上述热泵热水器除霜方法，与现有技术相比，存在以下优点：

能量损耗更低：结霜厚度较薄时，不需要控制四通阀2换向除霜，进而保证用户水箱温度不被降低，有效降低能量损耗；

融霜迅速，根据温差或温度变化速率控制除霜机构工作，有效的保证结霜初期就能够实现除霜的目的；

加热器9和除霜电磁阀7在除霜过程中不会降低制热效果；

除霜完成后风机工作，将蒸发器5外表面的水快速蒸发，防止水冻冰，减少再次融霜所需的时间。

注意，以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施方式的限制，上述实施方式和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种空气源热泵热水器除霜方法，用于空气源热泵热水器除霜，所述空气源热泵热水器包括：

压缩机(1)、四通阀(2)、气体冷却器(3)、节流阀(4)、蒸发器(5)和气液分离器(6)，所述压缩机(1)、四通阀(2)、气体冷却器(3)、节流阀(4)、蒸发器(5)和气液分离器(6)构成循环回路，还包括除霜电磁阀(7)、风机(8)和加热器(9)，所述除霜电磁阀(7)通过旁通管路与所述节流阀(4)串联，且旁通管路穿过所述蒸发器下部的盘管后与所述节流阀连接，所述蒸发器(5)外表面设置有所述加热器(9)，且所述风机(8)位于所述蒸发器(5)一侧并能够将所述风机自身产生的风作用于所述蒸发器(5)表面，且所述蒸发器(5)的盘管上设置有温度检测装置，所述除霜电磁阀(7)、风机(8)和加热器(9)和控制器连接；

其特征在于，空气源热泵热水器工作时，通过盘管温度信息用以确定结霜厚度，根据获得的结霜厚度信息采用与结霜厚度对应的除霜方式进行除霜；

所述除霜方式包括：

加热器(9)加热除霜、除霜电磁阀(7)开启除霜和四通阀(2)换向除霜；

根据获得的结霜厚度信息采用与结霜厚度对应的除霜方式进行除霜包括：

S102、判断霜层厚度是否是较薄；

S103、若是，则机组正常工作；

S104、若否，则开启加热器除霜；

S105、判断霜层厚度是否增厚到中等厚度；

S106、若否，则判断霜层厚度是否减小，若是，则关闭电加热器，若否，则电加热器常开；

S107、若是，则关闭电加热器并开启除霜电磁阀；

S108、判断霜层厚度是否增厚到较厚；

S109、若否，则判断霜层厚度是否减小；若是，则除霜电磁阀关闭，若否，则除霜电磁阀常开；

S110、若是，则关闭除霜电磁阀并使四通阀换向工作。

2.根据权利要求1所述的空气源热泵热水器除霜方法，其特征在于，所述盘管温度信息包括盘管与外界环境温差和/或盘管温度下降速率。

3.根据权利要求1所述的空气源热泵热水器除霜方法，其特征在于，所述通过盘管温度信息用以确定结霜厚度在空气源热泵热水器开始工作第一预设时间后进行。

4.根据权利要求1所述的空气源热泵热水器除霜方法，其特征在于，所述四通阀(2)换向除霜直至盘管温度达到第一预设温度，此时压缩机(1)停止工作并开启风机(8)工作第二预设时间后压缩机开启，四通阀(2)正常工作。

5.根据权利要求1所述的空气源热泵热水器除霜方法，其特征在于，所述加热器(9)为加热铝箔。

6.根据权利要求1所述的空气源热泵热水器除霜方法，其特征在于，所述温度检测装置为温度传感器。

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