CN110701838A - 一种判定热泵除霜的方法及热泵除霜系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种判定热泵除霜的方法及热泵除霜系统，该方法包括每隔预设时间获取一组制热参数；根据所述制热参数获得热泵实际制热量Q实际；根据所述实际制热量Q实际和标准制热量Q标准获得热泵的制热衰减率；当所述制热衰减率大于等于制热衰减率阈值时，进入除霜。本发明根据环境温度、进水温度、出水温度、出水流量计算得到的制热衰减率使进入除霜程序的时机更加精准，提高了除霜效果和效率；本发明的制热衰减率阈值为固定的数值，在实际操作中更加简单便捷、易于控制，有利于提高除霜效率；本发明根据热泵的翅片换热器盘管温度确定除霜停止步骤这样有利于实际操作和控制，简单易行。

Description

一种判定热泵除霜的方法及热泵除霜系统
技术领域
本发明涉及热泵技术领域，具体而言，涉及一种判定热泵除霜的方法及热泵除霜系统。
背景技术
随着热泵使用越来越广泛，目前热泵除霜依靠除霜传感器的温度值及除霜时间进行判定除霜和下一次除霜的时间，不能准确及时的判定翅片换热器是否结霜，是否需要除霜。频繁除霜或不除霜对主机的能效影响很大。
由此可见，准确判定热泵是否进入除霜非常重要。
发明内容
本发明解决的问题是如何准确判定热泵是否进入除霜。
为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种判定热泵除霜的方法，包括如下步骤：
每隔预设时间获取一组制热参数；
根据所述制热参数获得热泵实际制热量Q实际；
根据所述实际制热量Q实际和标准制热量Q标准获得热泵的制热衰减率；
当所述制热衰减率大于等于制热衰减率阈值时，进入除霜。
根据实际制热量Q实际和标准制热量Q标准计算得到的制热衰减率使进入除霜程序的时机更加精准，提高了除霜效果和效率。
在本发明的一些实施例中，所述制热参数包括进水温度T1、出水温度T2和出水流量H0；
所述根据制热参数获得热泵实际制热量Q实际的步骤包括：根据进水温度T1、出水温度T2、出水流量H0计算实际制热量并同时记录此时的环境温度T0；不同环境温度T0、出水温度T2得到的实际制热量并不相同，制热参数越多，得到的实际制热量越精确。
所述实际制热量Q实际＝C*(T2-T1)*H0/3600，其中C为水的比热容。
在本发明的一些实施例中，所述标准制热量的获取方法包括：所述标准制热量的获取方法包括：在无霜情况下，在某一环境温度和出水温度下通过调节电子膨胀阀开度得到的最大制热量为该环境温度和出水温度下的标准制热量；变化环境温度和出水温度得到不同环境温度及出水温度下的标准制热量。
在本发明的一些实施例中，所述制热衰减率ξ＝(Q标准-Q实际)/Q标准；
其中，所述实际制热量Q实际和标准制热量Q标准的环境温度和出水温度均相同。
数据库中记录了不同的环境温度T0、不同出水温度T2下测得的最大制热量，将实际记录的环境温度T0、出水温度T2与数据库中相同的环境温度T0、出水温度T2下对应的制热量作为标准制热量；把无霜情况下的最大制热量作为标准制热量使制热衰减率更符合实际，除霜进入时机更精准。
当实际制热参数不在数据库中时以数据库中最接近的数据为准。通过穷举法把所有制热参数得到的制热量的最大能力值固化在控制器的数据库中，在主机实际运行中，不断的提取数据库中的数据(同一环境温度，同一出水温度)与其对比，当制热衰减率达到设定值，就进入除霜模式，这样得到的制热衰减率更精准。
在本发明的一些实施例中，所述制热衰减率阈值为ξ＝(10-30)％。
制热衰减率阈值为固定的数值，在实际操作中更加简单便捷、易于控制，有利于提高除霜效率。
在本发明的一些实施例中，所述进入除霜的步骤之后还包括判断热泵的翅片换热器盘管温度T3大于等于14-18℃时停止除霜。
在本发明的一些实施例中，所述预设时间为1-3min。
作为本发明的另一个方面，还提供了一种执行如上所述方法的热泵除霜系统，包括热泵，还包括：
记录单元，用于记录每隔预设时间t记录制热参数以及热泵的翅片换热器盘管温度T3；
计算单元，用于根据记录单元获得的数据计算制热衰减率；以及
除霜控制单元，用于在制热衰减率大于等于制热衰减率阈值时，控制热泵除霜系统进入除霜。
热泵除霜系统设置记录单元、计算单元、除霜控制单元实现了自动化除霜控制过程，方便实施，提高了除霜效率。
在本发明的一些实施例中，所述除霜控制单元还包括判断热泵的翅片换热器盘管温度T3大于等于预设温度时控制热泵除霜系统停止除霜。
在本发明的一些实施例中，所述热泵包括：
压缩机，用于将低温低压气体冷媒压缩为高温高压气体冷媒；
水侧换热器，其与压缩机连接，其上设有进水管和出水管，进水管上设有用于记录进水温度T1的进水温度传感器，出水管上设有用于记录出水温度T2的出水温度传感器和用于记录出水流量H0的流量计；
电子膨胀阀，其与水侧换热器连接，将经过水侧换热器冷媒相变为低温低压气液两相冷媒；以及
翅片换热器，其上设有用于记录翅片换热器盘管温度T3的盘管感温包，其下方设有接水盘，翅片换热器用于将经过电子膨胀阀的冷媒蒸发为低温低压气体冷媒后再次回入压缩机1进行压缩。
在本发明的一些实施例中，所述电子膨胀阀与水侧换热器和翅片换热器之间均设有过滤器，减少冷媒中的杂质对热泵产生危害。
在本发明的一些实施例中，所述压缩机与气液分离器连接，便于回入压缩机的冷媒气液分离，防止压缩机液击。在本发明的一些实施例中，所述压缩机通过四通阀分别与水侧换热器、翅片换热器、气液分离器连接，采用四通阀使连接更方便。
基于上述技术方案可知，本发明的判定热泵除霜的方法及热泵除霜系统相对于现有技术至少具有以下优势之一：
1、本发明根据环境温度、进水温度、出水温度、出水流量计算得到的制热衰减率使进入除霜程序的时机更加精准，提高了除霜效果和效率。
2、本发明的制热衰减率阈值为固定的数值，在实际操作中更加简单便捷、易于控制，有利于提高除霜效率。
3、本发明根据热泵的翅片换热器盘管温度确定除霜停止步骤这样有利于实际操作和控制，简单易行。
附图说明
图1为本发明实施中的判定热泵除霜的方法流程图；
图2为本发明实施中的热泵除霜系统的结构示意图。
附图标记说明：
1-压缩机；2-四通阀；3-水侧换热器；4-过滤器；5-电子膨胀阀；6-翅片换热器；7-气液分离器；8-水泵；9-流量计；10-出水温度传感器；11-进水温度传感器；12-盘管感温包；13-接水盘。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
本发明通过在水路增加流量计并反馈给控制板信号读取实际流量大小，根据控制板读取的进出水温度，可以计算出该状态下主机的制热能力，实际的制热能力和主板中存储的标准制热量进行对比，如有降低并在不断的衰减，可判定翅片换热器已经结霜，可进行除霜。通过流量计和进出水温度的反馈值计算出主机实际运行能力，通过和同工况下标准值对比计算出制热衰减率，根据制热衰减率来确认主机结霜情况进行除霜，除霜准确。
如图1所示，本发明公开了一种判定热泵除霜的方法，包括如下步骤：
每隔预设时间获取一组制热参数；
根据所述制热参数获得热泵实际制热量Q实际；
根据所述实际制热量Q实际和标准制热量Q标准获得热泵的制热衰减率；
当所述制热衰减率大于等于制热衰减率阈值时，进入除霜。
根据实际制热量Q实际和标准制热量Q标准计算得到的制热衰减率使进入除霜程序的时机更加精准，提高了除霜效果和效率。
其中，所述制热参数包括进水温度T1、出水温度T2和出水流量H0；
所述根据制热参数获得热泵实际制热量Q实际的步骤包括：根据进水温度T1、出水温度T2、出水流量H0计算实际制热量并同时记录此时的环境温度T0；不同环境温度T0、出水温度T2得到的实际制热量并不相同，制热参数越多，得到的实际制热量越精确。
所述实际制热量Q实际＝C*(T2-T1)*H0/3600，其中C为水的比热容。
其中，所述标准制热量的获取方法包括：所述标准制热量的获取方法包括：在无霜情况下，在某一环境温度和出水温度下通过调节电子膨胀阀开度得到的最大制热量为该环境温度和出水温度下的标准制热量；变化环境温度和出水温度得到不同环境温度及出水温度下的标准制热量。例如，在环境温度为25摄氏度、出水温度为30摄氏度下，不同的电子膨胀阀开度得到若干个制热量，选取若干个制热量中最大的制热量作为环境温度为25摄氏度、出水温度为30摄氏度下的标准制热量，标准制热量对应的电子膨胀阀开度为最优电子膨胀阀开度。
其中，所述制热衰减率ξ＝(Q标准-Q实际)/Q标准；
其中，所述实际制热量Q实际和标准制热量Q标准的环境温度和出水温度均相同。
数据库中记录了不同的环境温度T0、不同出水温度T2下测得的最大制热量，将实际记录的环境温度T0、出水温度T2与数据库中相同的环境温度T0、出水温度T2下对应的制热量作为标准制热量；把无霜情况下的最大制热量作为标准制热量使制热衰减率更符合实际，除霜进入时机更精准。
当实际制热参数不在数据库中时以数据库中最接近的数据为准。通过穷举法把所有制热参数得到的制热量的最大能力值固化在控制器的数据库中，在主机实际运行中，不断的提取数据库中的数据(同一环境温度，同一出水温度)与其对比，当制热衰减率达到设定值，就进入除霜模式，这样得到的制热衰减率更精准。
其中，所述制热衰减率阈值可根据实际情况确定，例如为(10-30)％或(15-25)％，还可以具体为20％。
制热衰减率阈值为固定的数值，在实际操作中更加简单便捷、易于控制，有利于提高除霜效率。
其中，所述进入除霜的步骤之后还包括判断热泵的翅片换热器盘管温度T3大于等于14-18℃时停止除霜。这样有利于实际操作和控制，简单易行；所述T3可根据实际情况确定，例如为16℃。
其中，所述预设时间可根据实际情况确定，例如为1-3min，还可以具体为2min。
如图2所示，本发明还公开了一种执行如上所述方法的热泵除霜系统，包括热泵，还包括：
记录单元，用于记录每隔预设时间t记录制热参数以及热泵的翅片换热器盘管温度T3；
计算单元，用于根据记录单元获得的数据计算制热衰减率；以及
除霜控制单元，用于在制热衰减率大于等于制热衰减率阈值时，控制热泵除霜系统进入除霜。
热泵除霜系统设置记录单元、计算单元、除霜控制单元实现了自动化除霜控制过程，方便实施，提高了除霜效率。
其中，所述除霜控制单元还包括判断热泵的翅片换热器盘管温度T3大于等于预设温度时控制热泵除霜系统停止除霜。
其中，所述热泵包括：
压缩机1，用于将低温低压气体冷媒压缩为高温高压气体冷媒；
水侧换热器3，其与压缩机1连接，其上设有进水管和出水管，进水管上设有用于记录进水温度T1的进水温度传感器11，出水管上设有用于记录出水温度T2的出水温度传感器10和用于记录出水流量H0的流量计9；
电子膨胀阀5，其与水侧换热器3连接，将经过水侧换热器3冷媒相变为低温低压气液两相冷媒；以及
翅片换热器6，其上设有用于记录翅片换热器盘管温度T3的盘管感温包12，其下方设有接水盘13，翅片换热器6用于将经过电子膨胀阀5的冷媒蒸发为低温低压气体冷媒后再次回入压缩机1进行压缩。
其中，所述电子膨胀阀5与水侧换热器3和翅片换热器6之间均设有过滤器，减少冷媒中的杂质对热泵产生危害。
其中，所述压缩机1与气液分离器7连接，便于经压缩机压缩后的冷媒气液分离。
其中，所述压缩机1通过四通阀2分别与水侧换热器3、翅片换热器6、气液分离器7连接，采用四通阀使连接更方便，四通阀可根据实际需要替换为流通阀、八通阀等。
本实施例中，压缩机1将低温低压气体冷媒压缩为高温高压气体冷媒，经过四通阀2，进入水侧换热器3中与低温水进行热量交换使低温水的温度升高，高温高压气体冷媒经低温水冷凝为中温高压液体冷媒，经电子膨胀阀5节流降压后，冷媒相态变为低温低压气液两相，进入翅片换热器6吸收空气中的热量，蒸发为低温低压气体冷媒，再次回入压缩机1进行压缩，如此不断循环，水侧换热器3中的水通过水泵8的运行使低温水不断的进行热量交换，翅片换热器6通过风机的运行使空气不断被吸取热量。本实施例通过在水路增加流量计并反馈给控制板信号读取实际流量大小，根据除霜控制单元中的控制板读取的进出水温度，可以计算出该状态下主机的制热能力，实际的制热能力和主板中存储的标准制热量进行对比，如有降低并在不断的衰减，可判定翅片换热器已经结霜，可进行除霜。
低温水从冷媒中吸取的热量(制热量)＝水的比热容*(出水温度-进水温度)*流量/3600。
除霜控制单元中的主机主板中存储实验室测试的不同环境温度、不同出水温度、最优电子膨胀阀开度下的制热量(无霜的情况下)，将其固定在数据库中作为标准制热量Q标准，数据库如表一所示。
表一
Figure BDA0002253756490000081
表一中，TA＝-7，-6，-5.......15℃。
实际运行时环温T0，主板通过出水温度传感器10、进水温度传感器11读取出出水温度T2、进水温度T1，通过流量计9读出出水流量H0，根据公式：制热量Q实际＝C*(T2-T1)*H0/3600，其中C为水的比热容。Q实际反馈给主板并提出数据库中的同一工况下(相同环境温度，相同出水温度：若实际水温取整不在表格数值内，以最接近的数值为准)的标准制热量Q标准。Q实际刷新计算周期为2分钟。
除霜控制单元的主板自动计算出制热衰减率ξ＝(Q标准-Q实际)/Q标准，当制热衰减率ξ≥20％，主机进入除霜，当盘管感温包12温度值≥16℃，除霜结束。(主机不结霜，相同环境温度和相同出水温度下，制热量是不变，不衰减的)。
在本发明实施例中，实验室所测不同制热衰减率对应的主机结霜程度和除霜所需时间如表二：
表二 不同制热衰减率对应除霜所需时间
Figure BDA0002253756490000091
本实施例中当制热衰减率为20％时，主机进行除霜最佳。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种判定热泵除霜的方法，其特征在于，包括如下步骤：
每隔预设时间获取一组制热参数；
根据所述制热参数获得热泵实际制热量Q实际；
根据所述实际制热量Q实际和标准制热量Q标准获得热泵的制热衰减率；
当所述制热衰减率大于等于制热衰减率阈值时，进入除霜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述制热参数包括进水温度T1、出水温度T2和出水流量H0；
所述实际制热量Q实际＝C*(T2-T1)*H0/3600，其中C为水的比热容。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述标准制热量的获取方法包括：在无霜情况下，在某一环境温度和出水温度下通过调节电子膨胀阀开度得到的最大制热量为该环境温度和出水温度下的标准制热量；变化环境温度和出水温度得到不同环境温度及出水温度下的标准制热量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述制热衰减率ξ＝(Q标准-Q实际)/Q标准；
其中，所述实际制热量Q实际和标准制热量Q标准的环境温度和出水温度均相同。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述制热衰减率阈值为ξ＝(10-30)％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述进入除霜的步骤之后还包括判断热泵的翅片换热器盘管温度T3大于等于14-18℃时停止除霜。
7.一种执行如权利要求1-6任一项所述方法的热泵除霜系统，包括热泵，其特征在于，还包括：
记录单元，用于记录每隔预设时间t记录制热参数以及热泵的翅片换热器盘管温度T3；
计算单元，用于根据记录单元获得的数据计算制热衰减率；以及
除霜控制单元，用于在制热衰减率大于等于制热衰减率阈值时，控制热泵除霜系统进入除霜。
8.根据权利要求7所述的热泵除霜系统，其特征在于，
所述除霜控制单元还包括判断热泵的翅片换热器盘管温度T3大于等于预设温度时控制热泵除霜系统停止除霜。
9.根据权利要求7所述的热泵除霜系统，其特征在于，
所述热泵包括：
压缩机(1)；
水侧换热器(3)，其与压缩机(1)连接，其上设有进水管和出水管，进水管上设有用于记录进水温度T1的进水温度传感器(11)，出水管上设有用于记录出水温度T2的出水温度传感器(10)和用于记录出水流量H0的流量计(9)；
电子膨胀阀(5)，其与水侧换热器(3)连接，将经过水侧换热器(3)冷媒相变为低温低压气液两相冷媒；以及
翅片换热器(6)，其上设有用于记录翅片换热器盘管温度T3的盘管感温包(12)，其下方设有接水盘(13)，翅片换热器(6)用于将经过电子膨胀阀(5)的冷媒蒸发为低温低压气体冷媒后再次回入压缩机1进行压缩。
10.根据权利要求9所述的热泵除霜系统，其特征在于，
所述电子膨胀阀(5)与水侧换热器(3)和翅片换热器(6)之间均设有过滤器(4)；
所述压缩机(1)与气液分离器(7)连接；
所述压缩机(1)通过四通阀(2)分别与水侧换热器(3)、翅片换热器(6)、气液分离器(7)连接。
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