CN111380263A - 进入除霜模式的控制方法、计算机存储介质、热泵机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及进入除霜模式的控制方法、计算机存储介质、热泵机组，所述控制方法可用于对热泵机组进行控制，检测热泵机组的实时制热量Q、低压管压力P、空气换热器的翅片的盘管温度T3；仅当同时检测到实时制热量Q降低且实时制热量Q小于理论制热量Q1的设定倍数、低压管压力P变低、翅片盘管温度T3<0时，控制热泵机组进入除霜模式。当检测到低压管压力变低，散热器4的翅片盘管温度低于0度，说明热泵发生结霜，实时制热量Q降低且实时制热量Q小于理论制热量Q1的设定倍数，说明结霜现象严重，已经影响到热泵的制热，此时控制热泵进行除霜，避免在恶劣环境下进入化霜太晚或在湿度较低的环境下进入化霜太快。

Description

进入除霜模式的控制方法、计算机存储介质、热泵机组

技术领域

本发明涉及热泵技术领域，具体涉及进入除霜模式的控制方法、计算机存储介质、热泵机组。

背景技术

空气源热泵机组在低温高湿环境下制热运行时，当机组翅片表面温度低于空气露点温度及低于0℃，机组翅片表面会结霜，而结霜会严重影响空气能热泵机组的制热性能。

换热器结霜初期，结霜量较少时，翅片霜层的粗糙作用和均化作用对提高总传热系数和翅片效率有利，机组制热量下降趋势不明显甚至有增大的趋势，经试验验证，机组制热量随时间的变化曲线，制热量先略微增大，然后减小，到达某一零界点时，急剧减小。但随着霜层不断增厚，逐渐覆盖整个蒸发器并成长为稳定的霜层，霜层的导热热阻成为影响传热系数的主要方面，总传热系数出现下降同时由于霜层增加，造成空气流动阻力增加，换热器风量较小，机组制热量急剧下降，因此需要合理确定进入化霜的时间。

目前常用的除霜方法有：

1、定时除霜控制法，当机组运行至设定时间时切换至除霜模式；

2、温度-时间除霜控制法，当检测翅片换热器盘管温度低于设定值及运行至设定时间时机组进入除霜；

3、低压-温度-时间除霜控制，如文献CN110410938A所示。

以上方法存在的缺点有：通过温度、时间及系统低压压力并不能直观体现出机组的制热量，因而并不能判断出机组此时制热量是否下降，故会导致机组过早进入除霜而造成能源浪费；同时，通过温度、时间及系统低压压力可能造成机组此时制热量已经下降非常明显，机组还未除霜，即机组进入除霜太晚，造成机组制热效率低下。

发明内容

本发明旨在提供进入除霜模式的控制方法，避免热泵过早或过晚进入除霜，影响热泵制热。

为此提供进入除霜模式的控制方法，所述控制方法可用于对热泵机组进行控制，检测热泵机组的实时制热量Q、低压管压力P、空气换热器的盘管温度T3；

仅当同时检测到实时制热量Q降低且实时制热量Q小于理论制热量Q1的设定倍数、低压管压力P变低、翅片盘管温度T3<0时，控制机组热泵进入除霜模式。

进一步地，所述实时制热量Q具体小于理论制热量Q1的0.75倍。

进一步地，所述实时制热量Q＝A*q*(T2-T1)，其中q为热泵机组中制冷剂换热器的冷流体流量，A为根据冷流体的介质确定的公式系数，T2为制冷剂换热器的冷流体流出温度，T1为制冷剂换热器的冷流体流入温度。

进一步地，仅在热泵机组中压缩机连续运行第一设定时长之后才进行所述检测。

进一步地，所述冷流体的介质为水，所述公式系数A为1.167。

进一步地，根据热泵机组中制冷剂换热器的冷流体流出温度T2及热泵机组周边的环境温度，确定所述理论制热量Q1。

进一步地，连续时间内均同时检测到实时制热量Q降低且实时制热量Q小于理论制热量Q1的设定倍数、低压管压力P变低、翅片盘管温度T3<0时，才控制机组热泵进入除霜模式。

进一步地，检测到热泵机组在除霜模式下运行第二设定时长及以上时间，退出除霜模式；或

检测到盘管温度T3高于设定温度，退出除霜模式。

还提供计算机存储介质，其存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的方法。

还提供热泵机组，该热泵机组包括：压缩机、四通阀、空气换热器、电子膨胀阀、储液器、制冷剂换热器、循环泵、气液分离器、散热末端，

气液分离器依次经压缩机、四通阀的第一端、四通阀的第二端、制冷剂换热器的热流体循环端、储液器、电子膨胀阀、空气换热器、四通阀的第三端、四通阀的第四端连接回气液分离器，

制冷剂换热器的冷流体循环端依次经散热末端、循环泵输送回制冷剂换热器8的冷流体循环端，还包括：

控制器；以及，

被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述控制器实现上述的方法。

有益效果：

当检测到低压管压力变低，换热器4的盘管温度低于0度，说明热泵发生结霜，实时制热量Q降低且实时制热量Q小于理论制热量Q1的设定倍数，说明结霜现象严重，已经影响到热泵的制热，此时控制热泵进行除霜，避免在恶劣环境下进入化霜太晚或在湿度较低的环境下进入化霜太快，避免能源浪费的同时提高了机组的制热效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明的热泵机组的硬件结构示意图；

图2为本发明的热泵机组的控制回路结构示意图；

图3为本发明的计算机存储介质的结构示意图；

图4为本发明的控制方法流程示意图。

具体实施方式

本实施例的控制方法用于控制如图1所示的常规热泵机组，包括压缩机1、四通阀2、风机3、空气换热器4、电子膨胀阀6、储液器7、制冷剂换热器8、循环泵12、气液分离器13、散热末端14。

制冷剂换热器8，是将热流体的热量传递给冷流体的设备，本实施例中，制冷剂换热器8具体为壳管换热器，热流体介质为常规的制冷剂，如R410A、R134A、R32、R22、二氧化碳等，冷流体介质为水。

在制热循环时：

在热流体循环中，气液分离器13里的低压气体经压缩机1吸入口流入压缩机1，压缩机1将低压气体压缩成高压气体经四通阀2第一端、四通阀2第二端输送至制冷剂换热器8的热流体循环端，在制冷剂换热器8的热流体循环端换热成高压的液体制冷剂后经储液器7输送至电子膨胀阀6，在电子膨胀阀6处膨胀成低压的液体输送至空气换热器4，液体制冷剂在空气换热器4处蒸发成低压气体后经四通阀2第三端、四通阀2第四端流回气液分离器13；

在冷流体循环中，制冷剂换热器8的冷流体循环端将水用制冷剂加热后从另一端送入散热末端14放热，散热末端14放热后将水经循环泵12加压后输送回制冷剂换热器8的冷流体循环端。

见图1，本实施例中使用第一温度传感器11，每五秒检测一次制冷剂换热器8的冷流体流入温度T1，使用第二温度传感器9，每五秒检测一次制冷剂换热器8的冷流体流出温度T2，通过流量计10，每五秒检测一次通过制冷剂换热器8的冷流体流量q，之后根据公式计算热泵机组的实时制热量Q，具体公式为：Q＝1.167*q*(T2-T1)，其中1.167为本实施例中冷流体采用的导热介质【水】得出的公式系数。在得出实施制热量Q之后，将实时制热量Q与多次试验或计算得出的理论制热量Q1进行比较，当Q<0.75Q1时说明热泵机组的制热效率低下，本实施例中热泵机组的理论制热量Q1由环境温度和冷流体流出温度T2确定。

在热泵结霜初期，结霜量较少时，翅片霜层的粗糙作用和均化作用对提高总传热系数和翅片效率有利，热泵机组制热量下降趋势不明显甚至有增大的趋势，此时进入化霜模式则没有必要，但当实际制热量降低(△Q<0)时，说明结霜现象超过一个临界点时，热泵机组的制热量将大幅度衰减。

使用压力传感器15每五秒检测一次压缩机吸气口热泵低压管的压力P，当检测到低压管压力变低(△P<0)，说明此时热泵毛细管供液量低于正常值，此时可能有结霜现象。

通过盘管温度传感器5每五秒检测一次空气换热器4的翅片的盘管温度T₃，当检测到盘管温度T3低于0度时说明翅片盘管可能发生结霜。

综上，见图4，当连续十秒检测到实时制热量Q降低(△Q<0)、实时制热量Q<0.75Q1、低压管压力变低(△P<0)、盘管温度T3低于0度这四个现象同时发生时，控制热泵进入除霜模式进行除霜，避免在恶劣环境下进入化霜太晚或在湿度较低的环境下进入化霜太快，避免能源浪费的同时提高了机组的制热效率。由于除霜的方法为现有技术，此处不对除霜过程多做介绍。

由于热泵结霜现象通常发生在热泵压缩机1连续运行十分钟之后，因此本实施例除霜判定只在压缩机1连续运行十分钟之后进行。

当检测到盘管温度T3大于15度或除霜模式进行8分钟后，热泵已完成除霜，此时退出除霜模式，热泵机组切换至正常制热模式。

需要说明的是：

本实施例中所述的冷流体、热流体、冷流体端、热流体端，制冷循环时，由于冷热关系的变化，制热循环的冷流体做制冷循环的热流体，制热循环的热流体做制冷循环的冷流体，制热循环的冷流体端做制冷循环的热流体端，制热循环的热流体端做制冷循环的冷流体端，其流路关系也通过改变四通阀导通方向做相应改变，由于具体方式为本领域技术人员的公知常识，因此本处不对制冷循环流路展开说明。

本实施例所用的方法，可转化为可存储于计算机存储介质中的程序步骤及热泵机组，通过被控制器调用执行的方式进行实施。

在此提供的方法不与任何特定计算机、热泵机组或者其它设备固有相关。各种通用热泵机组也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类热泵机组所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的热泵机组中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者热泵机组程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

例如，图2示出了根据本发明一个实施例的热泵机组的控制回路结构示意图。该热泵机组传统上包括处理器21和被安排成存储计算机可执行指令(程序代码)的存储器22。存储器22可以是诸如闪存、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、EPROM、硬盘或者ROM之类的电子存储器。存储器22具有存储用于执行实施例中的任何方法步骤的程序代码24的存储空间23。例如，用于程序代码的存储空间23可以包括分别用于实现上面的方法中的各种步骤的各个程序代码24。这些程序代码可以从一个或者多个计算机程序产品中读出或者写入到这一个或者多个计算机程序产品中。这些计算机程序产品包括诸如硬盘，紧致盘(CD)、存储卡或者软盘之类的程序代码载体。这样的计算机程序产品通常为例如图3所述的计算机存储介质。该计算机存储介质可以具有与图2的热泵机组中的存储器22类似布置的存储段、存储空间等。程序代码可以例如以适当形式进行压缩。通常，存储单元存储有用于执行根据本发明的方法步骤的程序代码31，即可以由诸如21之类的处理器读取的程序代码，当这些程序代码由热泵机组运行时，导致该热泵机组执行上面所描述的方法中的各个步骤。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干热泵机组的单元权利要求中，这些热泵机组中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (10)

1.进入除霜模式的控制方法，所述控制方法可用于对热泵机组进行控制，其特征在于：

检测热泵机组的实时制热量Q、低压管压力P、空气换热器(4)的盘管温度T3；

仅当同时检测到实时制热量Q降低且实时制热量Q小于理论制热量Q1的设定倍数、低压管压力P变低、盘管温度T3<0时，控制机组热泵进入除霜模式。

2.根据权利要求1所述的进入除霜模式的控制方法，其特征在于：所述实时制热量Q具体小于理论制热量Q1的0.75倍。

3.根据权利要求1所述的进入除霜模式的控制方法，其特征在于：所述实时制热量Q＝A*q*(T2-T1)，其中q为热泵机组中制冷剂换热器(8)的冷流体流量，A为根据冷流体的介质确定的公式系数，T2为制冷剂换热器(8)的冷流体流出温度，T1为制冷剂换热器(8)的冷流体流入温度。

4.根据权利要求3所述的进入除霜模式的控制方法，其特征在于：所述冷流体的介质为水，所述公式系数A为1.167。

5.根据权利要求1所述的进入除霜模式的控制方法，其特征在于：仅在热泵机组中压缩机(1)连续运行第一设定时长之后才进行所述检测。

6.根据权利要求1所述的进入除霜模式的控制方法，其特征在于：根据热泵机组中制冷剂换热器(8)的冷流体流出温度T2及热泵机组周边的环境温度，确定所述理论制热量Q1。

7.根据权利要求1所述的进入除霜模式的控制方法，其特征在于：连续时间内均同时检测到实时制热量Q降低且实时制热量Q小于理论制热量Q1的设定倍数、低压管压力P变低、盘管温度T3<0时，才控制机组热泵进入除霜模式。

8.根据权利要求1所述的进入除霜模式的控制方法，其特征在于：

检测到热泵机组在除霜模式下连续运行第二设定时长及以上时间，退出除霜模式；或

检测到盘管温度T3高于设定温度，退出除霜模式。

9.计算机存储介质，其存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述的方法。

10.热泵机组，该热泵机组包括：压缩机(1)、四通阀(2)、空气换热器(4)、电子膨胀阀(6)、储液器(7)、制冷剂换热器(8)、循环泵(12)、气液分离器(13)、散热末端(14)，

气液分离器(13)依次经压缩机(1)、四通阀(2)的第一端、四通阀(2)的第二端、制冷剂换热器(8)的热流体循环端、储液器(7)、电子膨胀阀(6)、空气换热器(4)、四通阀(2)的第三端、四通阀(2)的第四端连接回气液分离器(13)，

制冷剂换热器(8)的冷流体循环端依次经散热末端(14)、循环泵(12)输送回制冷剂换热器(8)的冷流体循环端，其特征在于，还包括：

控制器；以及，

被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述控制器实现如权利要求1-8任一项所述的方法。

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