CN111306854A - 一种除霜控制方法、处理器和空气源热泵系统 - Google Patents

一种除霜控制方法、处理器和空气源热泵系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种除霜控制方法、处理器和空气源热泵系统，属于空气源热泵系统技术领域。它至少部分解决了现有技术中存在的易造成有霜不除或者无霜也除霜的状况的问题。本除霜控制方法，用于空气源热泵系统，包括以下步骤：当空气源热泵系统处于制热模式时,对下述的进入除霜模式的条件集进行判断；进入除霜模式的条件集包括条件一之当前的压机制热累计运行时间大于等于累计除霜周期，和条件二之当前的压缩机连续运行时间大于等于压缩机启停间隔时间等。本除霜控制方法、处理器和空气源热泵系统的优点在于：能够更加精准的判断热泵机组何时进入除霜运行，避免出现有霜不除或者无霜也除霜的状况，提高用户的使用效果。

Description

一种除霜控制方法、处理器和空气源热泵系统
技术领域
本发明属于空气源热泵系统技术领域，尤其是涉及一种空气源热泵系统及其处理器和除霜控制方法。
背景技术
现有的空气源热泵系统，除霜控制方法基本只根据温环境温度、翅片温度、机组除霜间隔时间，来判断机组是否需要进入除霜，此控制方法比较单一，不适用于制热全工况下(-30～28℃环境温度范围)的除霜控制，容易造成有霜不除或者无霜也除霜的状况，影响用户使用效果。
发明内容
本发明的第一目的是完全或至少部分解决上述问题的除霜控制方法。
本发明的第二目的是提高一种执行上述控制方法的处理器。
本发明的第三目的提供一种能精准地控制除霜模式的启动时机的空气源热泵系统。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本发明的除霜控制方法，用于空气源热泵系统，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：
当空气源热泵系统处于制热模式时,对下述的进入除霜模式的条件集进行判断；
进入除霜模式的条件集包括条件一之当前的压机制热累计运行时间tljzs大于等于累计除霜周期tljcs，和条件二之当前的压缩机连续运行时间tlyyx大于等于压缩机启停间隔时间tqtjg，和条件三之当前的翅片温度Tcp小于等于进入除霜模式时翅片温度阈值Tcpyz，和条件四之当前的回水温度Ths大于等于水路换热器正常运行的回水温度阈值Thsyz；
当同时满足上述的进入除霜模式的条件集中的所有条件时，则系统进入除霜模式，否则重复上述的步骤。
在上述的除霜控制方法中，累计除霜周期tljcs的值依当前的环境温度Thj与第一环境温度阈值Thjyz1的比较关系的变化而变化，第一环境温度阈值Thjyz1取自空气相对湿度最大、最易结霜的温度区间中的相对低值，此时累计除霜周期tljcs在环境温度Thj小于第一环境温度阈值Thjyz1时的值大于在当环境温度Thj大于等于第一环境温度阈值Thjyz1时的值。
在上述的除霜控制方法中，进入除霜模式时翅片温度阈值Tcpyz的值依当前的环境温度Thj的变化而变化，即在当环境温度Thj小于等于第二环境温度阈值Thjyz2时,当前的进入除霜模式时翅片温度阈值Tcpyz＝a*Thj+系统默认的Tcpyz,上述的a为一个第一修正常数，满足此条件时，当前的Tcpyz值一直小于系统默认的Tcpyz值、且随着Thj值的减小而逐步减小；在当环境温度Thj大于第二环境温度阈值Thjyz2时,当前的进入除霜模式时翅片温度阈值Tcpyz＝b*Thj+系统默认的Tcpyz,上述的b为一个小于a的第二修正常数，满足此条件时，当前的Tcpyz值一直大于系统默认的Tcpyz值、且随着Thj值的增大而逐步增大。
在上述的除霜控制方法中，第二环境温度阈值Thjyz2取自空气相对湿度最大、最易结霜的温度区间中的值；a的值取自大于0并且小于1的数值；b为一个小于a且其值取自大于0并且小于1的数值。
在上述的除霜控制方法中，每次当压缩机累计运行时间等于压缩机累计运行时间阈值tljys或除霜结束时间等于除霜结束时间阈值tcsjs时，重新计算当前的进入除霜模式时翅片温度阈值Tcpyz。
在上述的除霜控制方法中，进入除霜模式的条件集中的条件三还包括在出现翅片温度Tcp小于等于进入除霜模式时翅片温度阈值Tcscp情况时起，在翅片温度保持时间阈值tcpbc内翅片温度Tcp必须始终小于等于进入除霜模式时翅片温度阈值Tcscp。
在上述的除霜控制方法中，进入除霜模式的条件集中的条件四还包括在出现回水温度Ths大于等于回水温度阈值Tzdhs情况时起，在回水温度保持时间阈值thsbc内回水温度Ths必须始终大于等于回水温度阈值Tzdhs。
上述的处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述的控制方法中的步骤。
上述的空气源热泵系统，包括由冷媒管连接的压缩机、四通换向阀、水侧换热器、节流件和风侧换热器，其特征在于，还包括温度检测组件、处理器、存储器以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述温度检测组件连接至处理器，温度检测组件包括用于获取环境温度的环境温度传感器、用于获取连接水侧换热器的回水管中的回水的温度的回水温度传感器和用于获取风侧换热器外侧上的翅片温度的翅片温度传感器，处理器为如上处理器。
与现有技术相比，本除霜控制方法、处理器和空气源热泵系统的优点在于：
1、进入除霜模式的条件集中的条件一中的累计除霜周期的值根据环境温度与第一环境温度阈值的比较关系的不同而不同，并将第一环境温度阈值取自空气相对湿度最大、最易结霜的温度区间中的相对低值，如此，在环境温度大于等于第一环境温度阈值且位于空气相对湿度最大、最易结霜的温度区间中时，通过减小累计除霜周期的值有利于系统精准进入除霜运行，而在环境温度小于第一环境温度阈值时，空气湿度越来越小，风侧换热器不易结霜，通过增大累计除霜周期的值可避免系统频繁无效的进入除霜运行；
2、除霜模式的条件集中的条件二的设定可避免压缩机运行时间过短就进入除霜模式的现象的出现、从而影响到压缩机润滑油的效果；
3、除霜模式的条件集中的条件三中的当前的进入除霜模式时翅片温度阈值随环境温度的变化而变化，在当前的进入除霜模式时翅片温度阈值小于等于第二环境温度阈值时一直小于系统默认的进入除霜模式时翅片温度阈值、且随着环境温度的减小而逐步减小，这样可至少部分地避免系统在空气湿度小的情况下频繁无效的进入除霜运行就，而在在当前的进入除霜模式时翅片温度阈值大于第二环境温度阈值时一直大于系统默认的进入除霜模式时翅片温度阈值、且随着环境温度的增大而逐步增大，以满足系统在空气湿度高的阶段精准的进入除霜运行；
4、除霜模式的条件集中的条件四的设定可避免因回水管内的回水温度较低、从而导致水侧换热器有冰冻风险。
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、翅片温度传感器105、压力传感器106、出水温度传感器107、四通换向阀108、回水温度传感器109、出水管110、回水管111、风机112、排气温度传感器113、吸气温度传感器114、储液器115、气液分离器116、环境温度传感器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。
如图1至2所示，本空气源热泵系统，包括由冷媒管连接的压缩机101、水侧换热器102、四通换向阀108、节流件103、风侧换热器104，还包括温度检测组件、处理器、存储器以及存储在所述存储器上的计算机程序，温度检测组件连接至处理器。
需要说明的是，这里的风侧换热器104通常为翅片换热器，这里的节流件103通常为电子膨胀阀。
这里的处理器执行如下所述的除霜控制方法。
具体地，如图1至2所示，温度检测组件包括用于获取环境温度Thj的环境温度传感器117、用于检测风侧换热器104外侧上的翅片上的翅片温度Tcp的翅片温度传感器105、和检测连接水侧换热器102的回水管111中的回水的温度的回水温度传感器109。
本除霜控制方法的步骤。
步骤100、当空气源热泵系统处于制热模式时,对下述的进入除霜模式的条件集进行判断。
步骤211、计算累计除霜周期tljcs的值，这里的累计除霜周期tljcs的值依当前的环境温度Thj与第一环境温度阈值Thjyz1的比较关系的变化而变化，第一环境温度阈值Thjyz1取自空气相对湿度最大、最易结霜的温度区间中的相对低值，此时累计除霜周期tljcs在环境温度Thj小于第一环境温度阈值Thjyz1时的值大于在当环境温度Thj大于等于第一环境温度阈值Thjyz1时的值。
需要说明的是这里的空气相对湿度最大、最易结霜的温度区间一般可以为-5℃～5℃之间，优选地，这里的第一环境温度阈值Thjyz1可以取该温度区间中的低边界值-5℃，在-5℃～5℃之间时，空气相对湿度最大，最易结霜，此时累计除霜周期tljcs的取值范围20～50min，优选地为35min，通过减小累计除霜周期tljcs的值有利于机组精准进入除霜运行，当环境温度Thj＜-5℃后，空气湿度越来越小，风侧换热器104不易结霜，累计除霜周期tljcs的取值范围50～80min，优选地为60min，此时通过增大累计除霜周期tljcs的值可避免系统频繁无效的进入除霜运行。
另外作为优选，该温度区间的确定还应结合本系统的使用区域的环境来确定。
步骤212、判断进入除霜模式的条件集包括条件一之当前的压机制热累计运行时间tljzs大于等于累计除霜周期tljcs是否满足。
步骤221、判断条件二之当前的压缩机连续运行时间tlyyx大于等于压缩机启停间隔时间tqtjg是否满足。
这里的压缩机启停间隔时间tqtjg一般设置在1～10min内，通常可取值4min。
步骤231、计算当前的进入除霜模式时翅片温度阈值Tcpyz的值，该值依当前的环境温度Thj的变化而变化，即在当环境温度Thj小于等于第二环境温度阈值Thjyz2时,当前的进入除霜模式时翅片温度阈值Tcpyz＝a*Thj+系统默认的Tcpyz,上述的a为一个第一修正常数，满足此条件时，当前的Tcpyz值一直小于系统默认的Tcpyz值、且随着Thj值的减小而逐步减小；在当环境温度Thj大于第二环境温度阈值Thjyz2时,当前的进入除霜模式时翅片温度阈值Tcpyz＝b*Thj+系统默认的Tcpyz,上述的b为一个小于a的第二修正常数，满足此条件时，当前的Tcpyz值一直大于系统默认的Tcpyz值、且随着Thj值的增大而逐步增大。
优选地，第二环境温度阈值Thjyz2取自空气相对湿度最大、最易结霜的温度区间中的值，例如可取0℃，另外地，这里a的值取自大于0并且小于1的数值，b为一个小于a且其值取自大于0并且小于1的数值，如a可取自大于0.5并且小于1之间的数值，具体地如0.6、0.7、0.8等例如b可以取自大于0并且小于0.5之间的数值,具体地如0.1、0.2、0.3、0.4等。
需要说明的是，当环境温度Thj＞0℃时，当前的进入除霜模式时翅片温度阈值Tcpyz的值修正后比系统默认的Tcpyz(在这里系统默认值可设为-10℃，当然根据需要可以设置成其它的值)高，满足系统在空气湿度高的阶段精准的进入除霜运行，而当环境温度Thj≤0℃时，当前的进入除霜模式时翅片温度阈值Tcpyz的值修正后比系统默认的Tcpyz低，避免系统在空气湿度小的情况下频繁无效的进入除霜运行。
另外地，步骤231中还包括在出现翅片温度Tcp小于等于进入除霜模式时翅片温度阈值Tcscp情况时起，在翅片温度保持时间阈值tcpbc内翅片温度Tcp必须始终小于等于进入除霜模式时翅片温度阈值Tcscp。
需要说明的是，这里的翅片温度保持时间阈值tcpbc一般设置在1～10min内，通常可取值2min。
优选地，每次当压缩机累计运行时间等于压缩机累计运行时间阈值tljys或除霜结束时间等于除霜结束时间阈值tcsjs时，重新执行步骤231。
需要说明的是，这里的压缩机累计运行时间阈值tljys和除霜结束时间阈值tcsjs一般都设置在1～20min内，通常可取值10min。
步骤232、判断条件三之当前的翅片温度Tcp小于等于进入除霜模式时翅片温度阈值Tcpyz是否满足。
步骤241、判断条件四之当前的回水温度Ths大于等于水路换热器正常运行的回水温度阈值Thsyz是否满足。
优选地，步骤241中还包括在出现回水温度Ths大于等于回水温度阈值Tzdhs情况时起，在回水温度保持时间阈值thsbc内回水温度Ths必须始终满足大于等于回水温度阈值Tzdhs。
这里的回水温度保持时间阈值thsbc一般设置在1～10min内，通常可取值1min。
步骤300、当同时满足上述的进入除霜模式的条件集中的所有条件时，则系统进入除霜模式，否则重复上述的步骤。
下面给出本实现空调机在制热时除霜的控制方式的两个具体案例。
需要说明的是在这两个具体案例中，其除霜模式的条件集中的相关参数相同，具体如下：
1、在除霜模式的条件集中的条件一中的累计除霜周期tljcs的确定，
若环境温度Thj＜-5℃，累计除霜周期tljcs设定为60min，
若环境温度Thj≥-5℃，累计除霜周期tljcs设定为35min；
2、在除霜模式的条件集中的条件二中的压缩机启停间隔时间tqtjg设定为240s；
3、在除霜模式的条件集中的条件三中的当前的进入除霜模式时翅片温度阈值Tcpyz的确定，
这里的系统默认的Tcpyz为-10℃，
若环境温度Thj≤0℃，则当前的Tcpyz＝0.7*Thj+(-10℃),
若环境温度Thj＞0℃，则修正后的Tcpyz＝0.3*Thj+(-10℃),
另外地，压缩机累计运行时间阈值tljys和除霜结束时间阈值tcsjs都设定为10min，翅片温度保持时间阈值tcpbc设定为2min；
4、在除霜模式的条件集中的条件四中的水路换热器正常运行的回水温度阈值Thsyz的值设定为20℃,回水温度保持时间阈值thsbc设定为1min。
案例一
干/湿球温度2/1℃(国标除霜工况)，出水温度45℃，此工况空气相对湿度较大，机组运行较容易结霜，此时仅需满足以下条件即可进入除霜，从而避免因除霜逻辑不合理导致有霜不除进而影响机组性能以及可靠性。
①压缩机累计运行时间≥35min；
②压缩机连续运行时间超过240s；
③除霜翅片温度Tcp≤-9.4℃(计算为：0.3*2-10℃)并持续2min(注：机组运行初期，翅片温度约为-5℃左右，当机组结霜且慢慢严重时，翅片温度会较为容易达到除霜进入的要求值，从而及时进入除霜)；
④回水温度≥20℃，并持续1min；
案例二
环境温度-12℃(名义制热除霜工况)，出水温度45℃，此工况空气相对湿度较小，翅片换热器不易结霜，此时必需满足以下条件才可进入除霜，从而避免因除霜逻辑不合理导致无霜除霜进而影响机组性能以及可靠性。
①压缩机累计运行时间≥60min；
②压缩机连续运行时间超过240s；
③除霜翅片温度Tcp≤-18.4℃(计算为：0.7*(-12)+(-10℃))并持续2min(注：机组运行初期，翅片温度约为-16℃左右，机组正常运行，翅片不易结霜，翅片温度也不易降低，从而避免机组误进除霜)；
④回水温度≥20℃，并持续1min。
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、翅片温度传感器105、压力传感器106、出水温度传感器107、四通换向阀108、回水温度传感器109、出水管110、回水管111、风机112、排气温度传感器113、吸气温度传感器114、储液器115、气液分离器116、环境温度传感器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 (9)

1.一种除霜控制方法，用于空气源热泵系统，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：
当空气源热泵系统处于制热模式时,对下述的进入除霜模式的条件集进行判断；
所述的进入除霜模式的条件集包括条件一之当前的压机制热累计运行时间tljzs大于等于累计除霜周期tljcs，和条件二之当前的压缩机连续运行时间tlyyx大于等于压缩机启停间隔时间tqtjg，和条件三之当前的翅片温度Tcp小于等于进入除霜模式时翅片温度阈值Tcpyz，和条件四之当前的回水温度Ths大于等于水路换热器正常运行的回水温度阈值Thsyz；
当同时满足上述的进入除霜模式的条件集中的所有条件时，则系统进入除霜模式，否则重复上述的步骤。
2.根据权利要求1所述的除霜控制方法，其特征在于，所述的累计除霜周期tljcs的值依当前的环境温度Thj与第一环境温度阈值Thjyz1的比较关系的变化而变化，所述的第一环境温度阈值Thjyz1取自空气相对湿度最大、最易结霜的温度区间中的相对低值，此时累计除霜周期tljcs在环境温度Thj小于第一环境温度阈值Thjyz1时的值大于在当环境温度Thj大于等于第一环境温度阈值Thjyz1时的值。
3.根据权利要求1所述的除霜控制方法，其特征在于，所述的进入除霜模式时翅片温度阈值Tcpyz的值依当前的环境温度Thj的变化而变化，即在当环境温度Thj小于等于第二环境温度阈值Thjyz2时,当前的进入除霜模式时翅片温度阈值Tcpyz＝a*Thj+系统默认的Tcpyz,上述的a为一个第一修正常数，满足此条件时，当前的Tcpyz值一直小于系统默认的Tcpyz值、且随着Thj值的减小而逐步减小；在当环境温度Thj大于第二环境温度阈值Thjyz2时,当前的进入除霜模式时翅片温度阈值Tcpyz＝b*Thj+系统默认的Tcpyz,上述的b为一个小于a的第二修正常数，满足此条件时，当前的Tcpyz值一直大于系统默认的Tcpyz值、且随着Thj值的增大而逐步增大。
4.根据权利要求3所述的除霜控制方法，其特征在于，所述的第二环境温度阈值Thjyz2取自空气相对湿度最大、最易结霜的温度区间中的值；所述的a的值取自大于0并且小于1的数值；所述的b为一个小于a且其值取自大于0并且小于1的数值。
5.根据权利要求3所述的除霜控制方法，其特征在于，每次当压缩机累计运行时间等于压缩机累计运行时间阈值tljys或除霜结束时间等于除霜结束时间阈值tcsjs时，重新计算当前的进入除霜模式时翅片温度阈值Tcpyz。
6.根据权利要求1所述的除霜控制方法，其特征在于，所述的进入除霜模式的条件集中的条件三还包括在出现翅片温度Tcp小于等于进入除霜模式时翅片温度阈值Tcscp情况时起，在翅片温度保持时间阈值tcpbc内翅片温度Tcp必须始终小于等于进入除霜模式时翅片温度阈值Tcscp。
7.根据权利要求1所述的除霜控制方法，其特征在于，所述的进入除霜模式的条件集中的条件四还包括在出现回水温度Ths大于等于回水温度阈值Tzdhs情况时起，在回水温度保持时间阈值thsbc内回水温度Ths必须始终大于等于回水温度阈值Tzdhs。
8.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至7中任一项所述的控制方法中的步骤。
9.一种空气源热泵系统，包括由冷媒管连接的压缩机、四通换向阀、水侧换热器、节流件和风侧换热器，其特征在于，还包括温度检测组件、处理器、存储器以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述温度检测组件连接至所述的处理器，所述的温度检测组件包括用于获取环境温度的环境温度传感器、用于获取连接水侧换热器的回水管中的回水的温度的回水温度传感器和用于获取风侧换热器外侧上的翅片温度的翅片温度传感器，所述的处理器为权利要求8所述的处理器。
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