CN110749134A - 热泵系统及其除霜退出的判断方法 - Google Patents

热泵系统及其除霜退出的判断方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种热泵系统及其除霜退出的判断方法，属于空气源热泵技术领域。它解决了现有技术设计只根据环境温度值判断易出现误判断而导致除霜时间过长等问题。本热泵系统及其除霜退出的判断方法，用于热泵系统，所述系统包括热泵机组和线控器，其特征在于，热泵机组中设有环境温度传感器和设于机组中处于高压段上的高压传感器，所述控制方法包括以下步骤：参数初始化设置等。本热泵系统及其除霜退出的判断方法的优点在于：在现有技术只根据环境温度值判断的基础上增加压力值的判断(压力检测更精准、且检测值延迟较少)，使除霜退出判断更加精准，解决了原本只根据温度值判断易出现误判断而导致除霜时间过长的问题，提高用户使用的效果。

Description

热泵系统及其除霜退出的判断方法
技术领域
本发明属于空气源热泵技术领域，，尤其是涉及一种热泵系统及其除霜退出的判断方法。
背景技术
现有的空气源热泵系统，除霜退出时的判断条件基本只参照温度传感器所采集的温度值，但温度传感器所采集的温度会因为环境温度的变化或本身保温问题出现偏差，并且当其检测的温度出现大幅度变化时，还会出现检测延迟的问题。当其检测的温度比实际值偏低时，会导致除霜退出时间延长，影响用户使用效果(除霜时水温在下降，除霜时间越长，水温下降越多，越影响用户使用效果)。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种解决了现有技术中只根据环境温度值判断易出现误判断而导致除霜时间过长的问题的除霜退出的判断方法。
本发明的另一个目的是针对上述问题，提供一种能更好控制除霜时间的热泵系统。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本发明的除霜退出的判断方法，用于热泵系统，所述系统包括热泵机组和线控器，其特征在于，热泵机组中设有环境温度传感器和设于机组中处于高压段上的高压传感器，所述控制方法包括以下步骤：
参数初始化设置，通过线控器上的键盘设置预设的系统退出除霜模式时应满足的最低环境温度值TtcHJ、预设的系统退出除霜模式时处于高压状态下的制冷剂应满足的最低饱和冷凝温度值TtcBHLN、预设的系统处于除霜模式时每相邻两次用传感器检测数据的时间周期tJCZQ，设置完成后，线控器将上述设置的数据发送给位于热泵机组中的电路控制板上的控制芯片，并存于控制芯片中自带的RAM中；
检测数据并判断，即当本热泵机组进入除霜模式时，获取由环境温度传感器测定的当前的系统所处环境的环境温度THJ、由高压传感器测定并通过线控器将由其测定的压力值转换而成的饱和冷凝温度值TBHLN,将上述测定的值与预设的制冷剂最低饱和冷凝温度值TtcBHLN、系统退出除霜模式时最低环境温度值TtcHJ进行比较，以判断是否符合退出除霜模式的条件，在该步骤中，如果线控器未进行上述参数初始化设置则热泵机组中的电路控制板上的控制芯片使用自带的RAM中已存储的最近一次由线控器初始化的参数。
在上述的除霜退出的判断方法中，退出除霜模式的条件包括THJ≥TtcHJ和TBHLN≥TtcBHLN,当满足上述的退出除霜模式的条件中的任一一个时，则判断系统已能退出除霜模式、同时判断终止,否则经过预设的检测周期tJCZQ后再次重复上述的检测数据并判断这个步骤。
在上述的除霜退出的判断方法中，在参数初始化设置时，还设置了预设的系统处于除霜模式时的最长运行时间值ttcCSMS,退出除霜模式的条件还包括系统处于当前除霜模式中已运行的时间tCSMS≥ttcCSMS,当满足上述的退出除霜模式的条件中的任一一个时，则判断系统已能退出除霜模式、同时判断终止,否则经过预设的检测周期tJCZQ后再次重复上述的检测数据并判断这个步骤。
在上述的除霜退出的判断方法中，热泵机组中还设有用于检测热水出水温度TCS的出水温度传感器，在参数初始化设置时，还设置了预设的系统从除霜模式退出时应满足的最低出水温度值TtcCS,退出除霜模式的条件还包括热水出水温度TCS≤TtcCS,当满足上述的退出除霜模式的条件中的任一一个时，则判断系统已能退出除霜模式、同时判断终止,否则经过预设的检测周期tJCZQ后再次重复上述的检测数据并判断这个步骤。
在上述的除霜退出的判断方法中，在参数初始化设置时，还设置了预设的出水温度检测时间周期tcs，所述的热水出水温度TCS为设定的出水温度检测时间周期tcs内由出水温度传感器多次检测后得到的所有热水出水温度TCS值的平均值。
在上述的除霜退出的判断方法中，高压传感器测定压力值是通过对照依据系统中所使用的制冷剂类型所选择的制冷剂压力温度对照表而得到的饱和冷凝温度值TBHLN。
上述的热泵系统，包括热泵机组和线控器，其特征在于，热泵机组包括由冷媒管连接的压缩机、水侧换热器、节流件、风侧换热器，热泵机组中还包括设于风侧换热器处的环境温度传感器、设于机组中处于高压段上的高压传感器和设于水侧换热器出水口处的出水温度传感器，当系统处于除霜模式时，热泵机组中的电路控制板依据上述的除霜退出的判断方法判断系统是否能退出除霜模式。
在上述的热泵系统中，环境温度传感器设于风侧换热器的冷媒进口处。
与现有技术相比，本热泵系统及其除霜退出的判断方法的优点在于：在现有技术只根据环境温度值判断的基础上增加压力值的判断(压力检测更精准、且检测值延迟较少)，使除霜退出判断更加精准，解决了原本只根据温度值判断易出现误判断而导致除霜时间过长的问题，提高用户使用的效果。
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处于除霜模式或制冷模式时的工作原理图。
图2提供了本发明实施例处于制热模式时的工作原理图。
图中，压缩机101、水侧换热器102、节流件103、风侧换热器104、环境温度传感器105、高压传感器106、出水温度传感器107、四通换向阀108、进水温度传感器109、出水管110、进水管111、风机112、排气温度传感器113、吸气温度传感器114、储液器115。
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。
本除霜退出的判断方法，用于如图1和图2所示的热泵系统，所述系统包括热泵机组和线控器，热泵机组中设有环境温度传感器105和设于机组中处于高压段上的高压传感器106，所述控制方法包括以下步骤：
参数初始化设置，通过线控器上的键盘设置预设的系统退出除霜模式时应满足的最低环境温度值TtcHJ、预设的系统退出除霜模式时处于高压状态下的制冷剂应满足的最低饱和冷凝温度值TtcBHLN、预设的系统处于除霜模式时每相邻两次用传感器检测数据的时间周期tJCZQ，这里的除霜模式时冷媒运行的方向与系统处于制冷模式时的冷媒运行的方向一致，设置完成后，线控器将上述设置的数据发送给位于热泵机组中的电路控制板上的控制芯片，并存于控制芯片中自带的RAM中；
检测数据并判断，即当本热泵机组进入除霜模式时，获取由环境温度传感器105测定的当前的系统所处环境的环境温度THJ、由高压传感器106测定并通过线控器将由其测定的压力值转换而成的饱和冷凝温度(即全名为排气压力饱和冷凝温度)值TBHLN,将上述测定的值与预设的制冷剂最低饱和冷凝温度值TtcBHLN、系统退出除霜模式时最低环境温度值TtcHJ进行比较，以判断是否符合退出除霜模式的条件，在该步骤中，如果线控器未进行上述参数初始化设置则热泵机组中的电路控制板上的控制芯片使用自带的RAM中已存储的最近一次由线控器初始化的参数。
具体地，这里的预设的TtcHJ的值有一个选择范围，可在1℃至20℃之间选择，其选择根据环境温度来具体设置，即环境温度越低TtcHJ的值越大，环境温度越高TtcHJ的值越小，当热泵机组中的风侧换热器为翅片换热器时，环境温度传感器105设置在翅片换热器的翅片上，当环境温度低时，也就是当翅片结霜很严重时，可将TtcHJ设定成20℃，使除霜时间增加一点，保证除掉所有的霜，而当翅片结霜很少时，可将TtcHJ设定成1℃，可以快速退出除霜，避免能量的浪费，一般情况下TtcHJ可以10℃作为预设值，这个温度值可以保证整个翅片上的霜全部融化。
进一步地，这里的预设的TtcBHLN的值可设置为50℃，这是根据实验所得结论，最恶劣的除霜工况(如当处于0℃干球温度，95％相对湿度的环境下，这个时候由于空气湿度很大，很容易结霜严重)下，除霜运行时当系统内的制冷剂最低饱和冷凝温度TtcBHLN≥50℃时，依旧可以保证热泵机组除霜完全；另外地，采用通过高压传感器106检测出压力值，再将该压力值转换成相应的饱和冷凝温度，从而得到处于热泵机组内处于高压段上的饱和冷凝温度值TBHLN，是因为采用压力检测会更加精准，这样即使在环境温度传感器105检测出现偏差时也能精准退出除霜，如当环境温度最低为-35℃的状态下，热泵机组除霜运行时，通过高压传感器106检测到的压力值转换成的饱和冷凝温度TBHLN≥50℃，此时，依旧可以保证热泵机组上的风侧换热器上结的霜全部融化。
另外地，退出除霜模式的条件包括THJ≥TtcHJ和TBHLN≥TtcBHLN,当满足上述的退出除霜模式的条件中的任一一个时，则判断系统已能退出除霜模式、同时判断终止,否则经过预设的检测周期tJCZQ后再次重复上述的检测数据并判断这个步骤。
另外地，在参数初始化设置时，还设置了预设的系统处于除霜模式时的最长运行时间值ttcCSMS,退出除霜模式的条件还包括系统处于当前除霜模式中已运行的时间tCSMS≥ttcCSMS,当满足上述的退出除霜模式的条件中的任一一个时，则判断系统已能退出除霜模式、同时判断终止,否则经过预设的检测周期tJCZQ后再次重复上述的检测数据并判断这个步骤。
具体地，这里的预设的ttcCSMS的值也有一个选择范围，可在1min至10min之间选择，一般选择6min作为预设值，这个值已可保证翅片的霜全部融化，设定这个预设值是为了保证其余条件均出现异常时热泵系统依旧可以正常退出除霜模式。
另外地，热泵机组中还设有用于检测热水出水温度TCS的出水温度传感器107，在参数初始化设置时，还设置了预设的系统从除霜模式退出时应满足的最低出水温度值TtcCS,退出除霜模式的条件还包括热水出水温度TCS≤TtcCS,当满足上述的退出除霜模式的条件中的任一一个时，则判断系统已能退出除霜模式、同时判断终止,否则经过预设的检测周期tJCZQ后再次重复上述的检测数据并判断这个步骤。
通常情况下，这里的预设的TtcCS的值要求大于0℃以上，以保证热泵机组内的水侧换热器不被冻坏(因为本系统除霜时冷媒在水中吸热，会把水温降低，所以需要保证出水温度大于0℃以上，才能保证水侧换热器不被冻坏)，但由于出水温度传感器107检测时存在偏差，故需要将其值设的大于0℃一些，一般可以将其设置为3℃至10℃之间的值，优选的可设置为5℃，而当检测出水温度Tcs≤TtcCS时，此时水侧换热器有冰冻风险，所以要退出除霜，以避免水温继续下降(这是因为除霜时冷媒从水中吸热，水温会降低)。
作为优选，在参数初始化设置时，还设置了预设的出水温度检测时间周期tcs，这里的热水出水温度TCS为设定的出水温度检测时间周期tcs内由出水温度传感器107多次检测后得到的所有热水出水温度TCS值的平均值，这里的tcs可以在3s至10s内选择，一般可设为5s，这样在tcs内可以每隔1s用出水温度传感器107测定一次当前的热水出水温度TCS的值，最后将5次测得到值平均一下取平均值即可。
另外地，高压传感器106测定压力值是通过对照依据系统中所使用的制冷剂类型所选择的制冷剂压力温度对照表而得到的饱和冷凝温度值TBHLN。
下面给出除霜退出的判断方法在实践应用中的两个具体案例。
案例1：干/湿球温度2/1℃(国标除霜工况)，出水温度45℃，机组满足条件进入除霜，因此工况环境温度高于0℃，进入除霜时翅片温度(这里的环境温度传感器105设置在翅片换热器的翅片上，因此此时测得的环境温度THJ即为翅片温度，下同)仅为-10℃左右，除霜时翅片温度上升的比较快，除霜运行3min左右，翅片温度可达到10℃(此时饱和冷凝温度TBHLN＜50℃)，满足退出除霜条件，热泵机组退出除霜模式，在此案例中是翅片温度达到了符合退出除霜模式的条件，这时由高压传感器106测定的压力值不一定达到退出除霜模式的条件。
案例2：环境温度-12℃(名义制热除霜工况)，出水温度45℃，机组满足条件进入除霜，因此工况环境温度低于0℃，进入除霜时翅片温度为-20℃左右，除霜时翅片温度上升的比较慢，除霜运行4min左右，饱和冷凝温度TBHLN可达到50℃(此时翅片温度仅2℃左右)，满足退出除霜条件，热泵机组退出除霜模式，在此案例中是饱和冷凝温度TBHLN可达到50℃，即达到退出除霜模式的条件，这是因为环境温度低的时候，退出除霜判断条件主要靠压力(其由高压传感器106测定)。
这里的热泵系统如图1和图2所示，包括热泵机组和线控器，热泵机组包括由冷媒管连接的压缩机101、水侧换热器102、节流件103、风侧换热器104，热泵机组中还包括设于风侧换热器104处的环境温度传感器105、设于机组中处于高压段上的高压传感器106和设于水侧换热器102出水口处的出水温度传感器107，这里的风侧换热器104采用翅片换热器，此时的环境温度传感器105设置在翅片换热器中的翅片上，这里的水侧换热器102采用板式换热器，当系统处于除霜模式时，热泵机组中的电路控制板依据上述的除霜退出的判断方法判断系统是否能退出除霜模式。
优选地，环境温度传感器105设于风侧换热器104的冷媒进口处，因为此位置的温度最低、结霜时霜层最厚，由于风侧换热器104采用翅片换热器，其冷媒进口处位于翅片换热器的相对下端。
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、水侧换热器102、节流件103、风侧换热器104、环境温度传感器105、高压传感器106、出水温度传感器107、四通换向阀108、进水温度传感器109、出水管110、进水管111、风机112、排气温度传感器113、吸气温度传感器114、储液器115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 (8)

1.一种除霜退出的判断方法，用于热泵系统，所述系统包括热泵机组和线控器，其特征在于，所述的热泵机组中设有环境温度传感器和设于机组中处于高压段上的高压传感器，所述控制方法包括以下步骤：
参数初始化设置，通过线控器上的键盘设置预设的系统退出除霜模式时应满足的最低环境温度值TtcHJ、预设的系统退出除霜模式时处于高压状态下的制冷剂应满足的最低饱和冷凝温度值TtcBHLN、预设的系统处于除霜模式时每相邻两次用传感器检测数据的时间周期tJCZQ，设置完成后，线控器将上述设置的数据发送给位于热泵机组中的电路控制板上的控制芯片，并存于控制芯片中自带的RAM中；
检测数据并判断，即当本热泵机组进入除霜模式时，获取由环境温度传感器测定的当前的系统所处环境的环境温度THJ、由高压传感器测定并通过线控器将由其测定的压力值转换而成的饱和冷凝温度值TBHLN,将上述测定的值与预设的制冷剂最低饱和冷凝温度值TtcBHLN、系统退出除霜模式时最低环境温度值TtcHJ进行比较，以判断是否符合退出除霜模式的条件，在该步骤中，如果线控器未进行上述参数初始化设置则热泵机组中的电路控制板上的控制芯片使用自带的RAM中已存储的最近一次由线控器初始化的参数。
2.根据权利要求1所述的除霜退出的判断方法，其特征在于，所述的退出除霜模式的条件包括THJ≥TtcHJ和TBHLN≥TtcBHLN,当满足上述的退出除霜模式的条件中的任一一个时，则判断系统已能退出除霜模式、同时判断终止,否则经过预设的检测周期tJCZQ后再次重复上述的检测数据并判断这个步骤。
3.根据权利要求2所述的除霜退出的判断方法，其特征在于，在参数初始化设置时，还设置了预设的系统处于除霜模式时的最长运行时间值ttcCSMS,所述的退出除霜模式的条件还包括系统处于当前除霜模式中已运行的时间tCSMS≥ttcCSMS,当满足上述的退出除霜模式的条件中的任一一个时，则判断系统已能退出除霜模式、同时判断终止,否则经过预设的检测周期tJCZQ后再次重复上述的检测数据并判断这个步骤。
4.根据权利要求2所述的除霜退出的判断方法，其特征在于，所述的热泵机组中还设有用于检测热水出水温度TCS的出水温度传感器，在参数初始化设置时，还设置了预设的系统从除霜模式退出时应满足的最低出水温度值TtcCS,所述的退出除霜模式的条件还包括热水出水温度TCS≤TtcCS,当满足上述的退出除霜模式的条件中的任一一个时，则判断系统已能退出除霜模式、同时判断终止,否则经过预设的检测周期tJCZQ后再次重复上述的检测数据并判断这个步骤。
5.根据权利要求4所述的除霜退出的判断方法，其特征在于，在参数初始化设置时，还设置了预设的出水温度检测时间周期tcs，所述的热水出水温度TCS为设定的检测时间周期tcs内由出水温度传感器多次检测后得到的所有热水出水温度TCS值的平均值。
6.根据权利要求2所述的除霜退出的判断方法，其特征在于，所述的高压传感器测定压力值是通过对照依据系统中所使用的制冷剂类型所选择的制冷剂压力温度对照表而得到的饱和冷凝温度值TBHLN。
7.一种热泵系统，包括热泵机组和线控器，其特征在于，所述的热泵机组包括由冷媒管连接的压缩机、水侧换热器、节流件、风侧换热器，所述的热泵机组中还包括设于风侧换热器处的环境温度传感器、设于机组中处于高压段上的高压传感器和设于水侧换热器出水口处的出水温度传感器，当系统处于除霜模式时，所述的热泵机组中的电路控制板依据权利要求1至6任一所述的除霜退出的判断方法判断系统是否能退出除霜模式。
8.根据权利要求7所述的热泵系统，其特征在于，所述的环境温度传感器设于风侧换热器的冷媒进口处。
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