CN110553439A - 一种空气源变频热泵（冷水）机组制冷启动防冻结的控制方法 - Google Patents
一种空气源变频热泵（冷水）机组制冷启动防冻结的控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种空气源变频热泵(冷水)机组制冷启动防冻结的控制方法，属于空气源热泵技术领域。它解决现有的使用板式换热器做水路换热器的空气源热泵(冷水)机组做制冷时存在冰冻风险的问题。本空气源变频热泵(冷水)机组制冷启动防冻结的控制方法包括主机和线控器，所述控制方法包括以下步骤：通过线控器上的键盘设置初始化制冷时的系统参数，制冷时的系统参数包括：变频压缩机的升频速度V1，压缩机启动后到达的第一运行频率H1等。本空气源变频热泵(冷水)机组制冷启动防冻结的控制方法的优点在于：本方案可有效的解决使用板式换热器做水路换热器的空气源热泵(冷水)机组做制冷时所存在的冰冻风险，从而提高机组寿命。
Description
技术领域
本发明属于空气源热泵技术领域，尤其适用于采用板式换热器做水路换热器的的空气源变频热泵(冷水)机组在制冷启动时的所使用的防冻结方法。
背景技术
市场上大多数空气源变频热泵(冷水)机组均采用板式换热器做水路换热器，其优点是体积结构小，不占用机组太多空间，换热效率高。但当机组做制冷运行时，就暴露出一个安全隐患问题：当机组设定水温较低(12℃左右)，制冷启动时，由于板式换热器内容积小、冷媒量少，其与循环水快速换热后，会导致板式换热器内冷媒蒸发温度很低，低于冰点以下，再加上某些机组所配水泵流量不足，就会出现板式换热器内部分水被冰冻住，进而使板式换热器冻坏，机组漏氟、进水导致报废。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，解决现有的使用板式换热器做水路换热器的空气源热泵(冷水)机组做制冷时存在冰冻风险问题的一种空气源变频热泵(冷水)机组制冷启动防冻结的控制方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本发明的空气源变频热泵(冷水)机组制冷启动防冻结的控制方法，所述机组包括主机和线控器，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
通过线控器上的键盘设置初始化制冷时的系统参数，制冷时的系统参数包括：变频压缩机的升频速度V1，压缩机启动后到达的第一运行频率H1，压缩机在运行频率为H1时持续运行的时间S1，压缩机从第一运行频率H1继续升频后到达的第二运行频率H2，压缩机在运行频率为H2时持续运行的时间S2，升频时风机延迟开机的时间S3，升频时电子膨胀阀处于全开状态的时间S6，升频时由主机内的蒸发温度传感器检测到的蒸发温度应符合的最低蒸发温度值Tmin，主机内的蒸发温度传感器每相邻的两次测定蒸发温度的时间间隔S4；
线控器设置的初始化制冷时的系统参数发送给位于主机中的MCU控制芯片，并存于MCU 控制芯片中自带的RAM中；
通过线控器控制本主机以制冷模式启动，主机内的变频压缩机以升频速度为V1的速度从频率为0Hz开始进行升频，当运行频率达到第一运行频率H1时，停止升频，并在该频率持续运行S1时间；
继续以升频速度为V1的速度升频，当运行频率达到第二运行频率H2时，停止升频，并在该频率持续运行S2时间；
在上述的升频过程中，主机中的冷凝器处所设置的风机处于停止运行状态，且位于主机中的作为节流作用的电子膨胀阀处于全开状态；
在上述的升频过程中，主机内的蒸发温度传感器每隔时间为S4，定时地测定一次制冷蒸发温度Tzf直至升频过程结束，同时判断该次检测到的Tzf与Tmin的大小，若Tzf＜Tmin 时，主机立即停止运行，否则当升频过程结束后，压缩机转入额定的工作频率运行；
优选地，在上述升频过程结束后，如果主机仍在运行中，则主机中的冷凝器处所设置的风机打开至高风档，同时电子膨胀阀的开度根据目标过热度来控制。
优选地，制冷时的系统参数还包括预先设定的环境温度临界值T2，当主机中的环境温度传感器检测得到的环境温度＜环境温度临界值T2时，风机由高风档转至低风档运行。
优选地，制冷时的系统参数还包括表示从主机启动时至停止每隔时间为S4测定检测制冷蒸发温度Tzf时的制冷蒸发温度监控时间S5，S5大于升频所用的总时间；
优选地，制冷时的系统参数还包括用于记录当日因在升频过程中由于Tzf＜Tmin而导致主机停止运行的次数N1，和允许当日因在升频过程中由于Tzf＜Tmin而导致主机停止运行的最大次数Nmax，如果N1＝Nmax，则由MCU控制芯片启动主机中的报警器，否则重新自动启动主机。
优选地，制冷时的系统参数还包括用于设置主机停止运行后至再次自动启动的间隔时间S6，当N1＜Nmax时，主机须在停止运行后再经过S6的时间，才能重新自动启动。
与现有技术相比，本空气源变频热泵(冷水)机组制冷启动防冻结的控制方法的优点在于：
1、现有技术中的机组中的主机采用定频压缩机，开机时是直接运行在内定频率上，如通常为50Hz，这样会导致压缩机运行时噪音大，且不利于压缩机的回油，而本技术方案由于采用变频压缩机，在开机时实现逐步地台阶式的升频操作，得以有效降低上述中定频压缩机产生的问题发生率；
2、在升频过程中，主机中的冷凝器处所设置的风机处于停止运行状态，是为了使冷凝器中冷媒的压力快速升高，这是因为制冷时，风机转动会带动空气的流动，将冷凝器中的热量带走，使冷媒压力降低，进而驱动冷媒流动(即主机中的冷媒流动是靠压力推动的，冷媒会从高压位置向低压位置流动)，而位于主机中的作为节流作用的电子膨胀阀处于全开状态，是为了冷媒能较多的向板式换热器中流动，由于冷媒压力的大小与冷媒蒸发温度成正比关系，这样就可以通过提高板式换热器内部冷媒的压力，以保证板式换热器内冷媒蒸发温度在冰点以上，防止板式换热器内部水结冰；
3、通过在上述的升频过程中，定时地测定由主机内的蒸发温度传感器检测到的制冷蒸发温度Tzf，并将其与Tmin比较，当Tzf＜Tmin时，主机立即停止运行，这是为了保护主机中的板式换热器，由于生产板式换热器的厂家给出的数据是板式换热器内冷媒温度低于-15℃持续3min就有冻坏板式换热器的风险，因为无法检测板式换热器内部的温度，遂用板式换热器冷媒出口的温度进行判断，这里的检测到的制冷蒸发温度Tzf就是冷媒出板式换热器之后的温度，其温度比板式换热器内部冷媒温度高5℃左右，因为其内部是吸热过程，冷媒吸热之后，板式换热器出口检测到的温度会比板式换热器内部温度高；
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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提供了本发明实施例中的处于制冷时的工作原理图。
图中，压缩机101、四通换向阀102、翅片换热器103、风机104、过滤器105、储液器106、板式换热器107、出水管108、进水管109、进水温度传感器110、吸气温度传感器111、排气温度传感器112、翅片温度传感器113、环境温度传感器114、电子膨胀阀115、蒸发温度传感器116、出水温度传感器117。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1
环境温度35℃(国标名义制冷工况)，进水温度12℃，水流量0.8m3/h(额定水流量的 70％)，这里的环境温度可由环境温度传感器114测得，这里的进水温度可由进水温度传感器110测得。
首先，通过线控器上的键盘设置初始化制冷时的系统参数，本线控器为线控器为三通(常州)电子科技有限公司生产，其型号为90C.C392.LCD.WP.007-ZG，具体地，将变频压缩机101的升频速度V1设为1Hz/s，将第一运行频率H1设为30Hz，将在运行频率为H1时持续运行的时间S1设为60s，将第二运行频率H2设为60Hz，将在运行频率为H2时持续运行的时间S2设为120s，将升频时风机104延迟开机的时间S3设为4min，将升频时电子膨胀阀115处于全开状态的时间S6设为4min，将升频时蒸发温度应符合的最低蒸发温度值 Tmin设为-10℃。
将上述设置好的制冷时的系统参数发送给位于主机中的MCU控制芯片，并存于MCU控制芯片中自带的RAM中，如果线控器未重新设置初始化制冷时的系统参数，则省略此步骤， MCU控制芯片直接读取存储在其自带的RAM中的上一次存储的制冷时的系统参数数据。
通过线控器控制本主机以制冷模式启动，MCU控制芯片通过读取存储于其内的自带的 RAM上的有关制冷时的系统参数来进行相应操作。
具体地，这里的升频过程为，变频压缩机101启动时，以1Hz/s的速度进行升频，在到达30Hz的低频时，停止升频，并在频率为30Hz时运行60s，然后继续升频，在在到达 60Hz的高频时停止升频，并在频率为60Hz时运行120s，在升频时，风机104不运行，作为节流作用的电子膨胀阀115处于全开状态，致使作为冷凝器的翅片换热器103内冷媒压力持续上升，驱使较多的冷媒流向作为蒸发器的板式换热器107，使板式换热器107内的冷媒压力升高，保证其压力不低于冰点以下，从而避免板式换热器107内循环水被冰冻住，渡过启动危险期后(制冷启动过程中，机组均有冰冻风险)，风机104打开并以高风档运行，电子膨胀阀115转为目标过热度控制。
当然上述的风机104并不是一直保持高风档运行，当主机中的环境温度传感器114检测得到的环境温度小于预设的环境温度临界值T2时，这里的T2初始化为25℃，风机104由高风档转至低风档运行，否则则仍为高风档运行。
另外，这里的目标过热度控制是电子膨胀阀115常规的控制逻辑，即处于正常运行状态下电子膨胀阀115的开度的控制逻辑，这里有个需要计算的参数是制冷实际过热度，它的计算公式为：制冷实际过热度＝吸气温度–蒸发温度，这里的吸气温度由吸气温度传感器111测得，这里的蒸发温度由蒸发温度传感器116测得，每隔一定时间将计算得到的制冷实际过热度与目标过热度比较，如果前者大于后者，则电子膨胀阀115开大，相反则开小，这里的目标过热度的值的获取方式是根据由排气温度传感器112测得的压缩机101的排气温度对照主机操作手册中有关在制冷调节中的膨胀阀调节的目标过热度参考表来获取目标过热度。
在上述的升频过程中，时刻监测制冷蒸发温度Tzf，具体地由蒸发温度传感器116进行时刻检测，并确定是否存在Tzf＜最低蒸发温度值-10℃的情况出现，若是条件符合，则机组立即停止运行，
另外，还可将两次测定蒸发温度的时间间隔S4设为1s，将制冷蒸发温度监控时间S5 设为5min，将主机停止运行后至再次自动启动的间隔时间S6设为5min，这样制冷开机5min 内，每隔1s通过蒸发温度传感器监测有关制冷蒸发温度Tzf的数据，当监测到Tzf＜-10℃时，机组立即停止运行，5min后才允许再启动。
另外，可以将当日因在升频过程中由于Tzf＜Tmin而导致主机停止运行的最大次数Nmax 设为2次，这样主机第一次因上述的故障停机保护时，不采取报警措施，但如果当天内发生两次因上述的故障停机时，采取故障锁定并报警，这时不能自动启动变频压缩机101，而是需要由技术人员手动复位清楚故障。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：这里的最低蒸发温度值Tmin设为-15℃，启动过程如下：开机，风机104不运转，电子膨胀阀115全开，30s后，压缩机101运行在30Hz，此时检测到制冷蒸发温度Tzf为10℃，对应板式换热器107内部冷媒温度约为5℃左右，由于其高于最低蒸发温度值Tmin设置的-15℃，所以判定安全，只有当板式换热器 107内部冷媒温度＜-15℃时将存在有冰冻风险，压缩机101继续升频运行，但达到150s(即在60Hz稳定运行30s时)检测到制冷蒸发温度Tzf为3℃，对应板式换热器107内部冷媒温度约为-2℃左右，所以判定安全。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：环境温度21℃(国标最小制冷工况——制冷冰冻风险最大的工况)，最低蒸发温度值Tmin设为-15℃，启动过程如下：开机，风机104不运转，电子膨胀阀115全开，30s后，压缩机101运行在30Hz，此时检测到制冷蒸发温度Tzf为7℃，对应板式换热器107内部冷媒温度约为2℃左右，由于其高于最低蒸发温度值Tmin设置的-15℃，所以判定安全，只有当板式换热器107内部冷媒温度＜-15℃时将存在有冰冻风险，压缩机101继续升频运行，但达到150s(即在60Hz稳定运行30s时) 检测到制冷蒸发温度Tzf为0℃，对应板式换热器107内部冷媒温度约为-5℃左右，所以判定安全。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了压缩机101、四通换向阀102、翅片换热器103、风机104、过滤器105、储液器106、板式换热器107、出水管108、进水管109、进水温度传感器110、吸气温度传感器111、排气温度传感器112、翅片温度传感器113、环境温度传感器114、电子膨胀阀115、蒸发温度传感器116、出水温度传感器117等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (6)
1.一种空气源变频热泵(冷水)机组制冷启动防冻结的控制方法，所述机组包括主机和线控器，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
通过线控器上的键盘设置初始化制冷时的系统参数，所述的制冷时的系统参数包括：变频压缩机升频速度V1，压缩机启动后到达的第一运行频率H1，压缩机在运行频率为H1时持续运行的时间S1，压缩机从第一运行频率H1继续升频后到达的第二运行频率H2，压缩机在运行频率为H2时持续运行的时间S2，升频时风机延迟开机的时间S3，升频时电子膨胀阀处于全开状态的时间S6，升频时由主机内的蒸发温度传感器检测到的蒸发温度应符合的最低蒸发温度值Tmin，主机内的蒸发温度传感器每相邻的两次测定蒸发温度的时间间隔S4；
线控器设置的初始化制冷时的系统参数发送给位于主机中的MCU控制芯片，并存于MCU控制芯片中自带的RAM中；
通过线控器控制本主机以制冷模式启动，主机内的变频压缩机以升频速度为V1的速度从频率为0Hz开始进行升频，当运行频率达到第一运行频率H1时，停止升频，并在该频率持续运行S1时间；
继续以升频速度为V1的速度升频，当运行频率达到第二运行频率H2时，停止升频，并在该频率持续运行S2时间；
在上述的升频过程中，主机中的冷凝器处所设置的风机处于停止运行状态，且位于主机中的作为节流作用的电子膨胀阀处于全开状态；
在上述的升频过程中，主机内的蒸发温度传感器每隔时间为S4，定时地测定一次制冷蒸发温度Tzf直至升频过程结束，同时判断该次检测到的Tzf与Tmin的大小，若Tzf＜Tmin时，主机立即停止运行，否则当升频过程结束后，压缩机转入额定的工作频率运行。
2.根据权利要求1所述的空气源变频热泵(冷水)机组制冷启动防冻结的控制方法，其特征在于，在上述升频过程结束后，如果主机仍在运行中，则主机中的冷凝器处所设置的风机打开至高风档，同时电子膨胀阀的开度根据目标过热度来控制。
3.根据权利要求2所述的空气源变频热泵(冷水)机组制冷启动防冻结的控制方法，其特征在于，所述的制冷时的系统参数还包括预先设定的环境温度临界值T2，当主机中的环境温度传感器检测得到的环境温度＜环境温度临界值T2时，风机由高风档转至低风档运行。
4.根据权利要求1所述的空气源变频热泵(冷水)机组制冷启动防冻结的控制方法，其特征在于，所述的制冷时的系统参数还包括表示从主机启动时至停止每隔时间为S4测定检测制冷蒸发温度Tzf时的制冷蒸发温度监控时间S5，所述的S5大于升频所用的总时间。
5.根据权利要求1所述的空气源变频热泵(冷水)机组制冷启动防冻结的控制方法，其特征在于，所述的制冷时的系统参数还包括用于记录当日因在升频过程中由于Tzf＜Tmin而导致主机停止运行的次数N1，和允许当日因在升频过程中由于Tzf＜Tmin而导致主机停止运行的最大次数Nmax，如果N1＝Nmax，则由MCU控制芯片启动主机中的报警器，否则重新自动启动主机。
6.根据权利要求5所述的空气源变频热泵(冷水)机组制冷启动防冻结的控制方法，其特征在于，所述的制冷时的系统参数还包括用于设置主机停止运行后至再次自动启动的间隔时间S6，当N1＜Nmax时，主机须在停止运行后再经过S6的时间，才能重新自动启动。
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Application publication date: 20191210 Assignee: Guangdong Zhongguang HVAC Co.,Ltd. Assignor: Zhejiang Zhongguang Electric Appliance Group Co.,Ltd. Contract record no.: X2023330000038 Denomination of invention: A control method for preventing freezing during refrigeration starting of air source variable frequency heat pump chiller Granted publication date: 20210720 License type: Common License Record date: 20230210 |
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