CN111707026A - 采用红外线探测翅片蒸发器霜层方法以及化霜装置、方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了采用红外线探测翅片蒸发器霜层方法，所述翅片蒸发器的进风侧安装有红外线发射极，翅片蒸发器的出风侧安装有红外线接收极；红外线发射极发出红外线，翅片蒸发器未结霜或结霜少时，红外线接收极能够接收到红外线信号，随着翅片蒸发器结霜越来越厚，红外线发射极发射的红外线无法穿透翅片蒸发器时，红外线接收极将接收不到发射极发射的红外线；红外线探测翅片蒸发器化霜装置，所述翅片蒸发器的进风侧安装有红外线发射极，翅片蒸发器的出风侧安装有红外线接收极；还包括化霜继电器，红外线接收极的输出信号端与化霜继电器的输入端相连接。通过红外线发射极和红外线接收极监控翅片蒸发器上的霜层，保证翅片蒸发器化霜完全，避免误化霜。

Description

采用红外线探测翅片蒸发器霜层方法以及化霜装置、方法

技术领域

本发明涉及空气源热泵除霜控制领域，具体涉及采用红外线探测翅片蒸发器霜层方法以及化霜装置、方法。

背景技术

空气源热泵是一种利用空气中低品位热能生产生活热水、采暖热水和工业热水的高效节能技术。特别是在北方地区冬季采暖中得到了广泛的应用。空气源热泵在冬季运行时遇到的最普遍的问题是翅片蒸发器结霜和化霜的问题。特别是在冬季湿度较高的天气和地区，热泵运行时，空气中的水分会在翅片蒸发器的表面特别是在迎风面结霜，霜层随着热泵的运行会逐渐增厚，导致翅片间的间隙越来越小，空气流进热泵翅片蒸发器的阻尼就会越来越大，霜层增厚还会加大蒸发器与对流空气的热阻，当翅片间的间隙被霜层堵满后，热泵蒸发器的空气流通就难以维持，在这种情况下，空气源热泵的制热能力就会大幅衰减。因此，有效除霜对于确保空气源热泵机组可靠运行极其重要。

目前，国内外对空气源热泵翅片蒸发器的除霜控制方法进行了大量的研究，主要的方法概括如下：1)定时除霜，按照热泵机组制热运行时间进行定时化霜。2)根据环境温度和蒸发器盘管温度之差，设定化霜条件，当盘管温度与环温的差值大于某一设定差值，启动化霜。3)对流空气压差控制除霜，当蒸发器翅片进风和出风侧空气压差达到一定的数值时，启动化霜。4)根据对流空气的湿度、确定环境温度与盘管温度差决定化霜条件，当满足条件时进行化霜。5)霜层传感器控制除霜法，通过电容、温度和其他探测方法进行霜层探测，进行除霜。6)红外热成像方法进行霜层探测和判断进行除霜的方法(如中国专利CN201721179122.7)。7)其他综合环境温度、湿度、蒸发压力、盘管温度以及机组化霜累计运行时间等参数进行化霜模糊控制等方法。

由于空气源热泵机组运行的环境条件极其广泛，在南方地区冬季湿度高、环境温度也可在10℃上下甚至0℃上下、北方冬季环境温度更低、湿度低、但在雾霾天气下湿度又非常高。由于冬季环境温度、湿度条件千差万别，上述化霜方法并不能确保空气源热泵机组有效可靠化霜，有些霜层探测方法需要配置昂贵的装置等，并不适合大面积推广应用。

目前空气源热泵机组在市场上冬季运行经常遇到的问题就是机组出现误化霜，具体体现在翅片蒸发器上没有结霜，机组频繁进入化霜模式、雾霾天气高湿度下，翅片蒸发器上出现大量结霜，机组又不化霜等。这样就会严重影响机组的制热能力和制热效率。

为了解决目前市场上空气源热泵翅片蒸发器的化霜问题，特此提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供采用红外线探测翅片蒸发器霜层方法及其化霜方法和装置，通过设置红外线，能够有效探测翅片蒸发器的霜层积压的状态。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

采用红外线探测翅片蒸发器霜层方法，用于空气源热泵机组，所述翅片蒸发器的进风侧安装有红外线发射极，翅片蒸发器的出风侧安装有红外线接收极；红外线发射极发出红外线，翅片蒸发器未结霜或结霜少时，红外线接收极能够接收到红外线信号，随着翅片蒸发器结霜越来越厚，红外发射极的红外线无法穿透翅片蒸发器时，红外线接收极将接收不到发射极发射的红外线。

本发明的另一目的在于提供采用红外线探测翅片蒸发器化霜装置，当红外线探测翅片蒸发器霜层积压的情况，能够及时的实现化霜处理。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

采用红外线探测翅片蒸发器化霜装置，用于空气源热泵机组系统，所述翅片蒸发器的进风侧安装有红外线发射极，翅片蒸发器的出风侧安装有红外线接收极；还包括化霜继电器，红外线接收极的输出信号端与化霜继电器的输入端相连接。

进一步的，包括电控装置，所述电控装置与化霜继电器相连接，读取化霜继电器的输出信息。

进一步的，所述翅片蒸发器上设置有盘管温度传感器。

本发明的又一目的在于提供一种采用红外线探测空气源热泵翅片蒸发器霜层的化霜方法，当红外线探测翅片蒸发器霜层积压的情况，能够及时、高效、灵活地实现化霜处理。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

采用红外线探测空气源热泵翅片蒸发器霜层的化霜方法，包括以下步骤：

S1:空气源热泵机组在制热工况运行，转S2；

S2:电控装置上的主控板不断采集化霜继电器的开关信号V和盘管温度传感器的温度信号T，转S3；

S3:判断V是否等于OFF，判断结果为是，转S1，判断结果为否，转S4；

S4:化霜工况运行，转S5；

S5:主控板不断采集化霜继电器的开关信号V和盘管温度传感器的温度信号T，转S6；

S6:判断T是否大于等于T0，判断结果为是，转S7，判断结果为否，转S4；

S7:判断V是否等于ON，判断结果为是，转S4；判断结果为否，转S8；

S8:空气源热泵机组在制热工况运行。

进一步的，所述红外线发射极和接收极输入一直流电压VDC，红外线发射极发出的红外线穿过翅片蒸发器的翅片间隙进入接收极，接收极信号线会发出一电压信号V＝0；红外线发射极发出的红外线无法穿过翅片进入接收极时，接收极信号线输出的电压信号为V＝VDC。

进一步的，接收极输出信号线与化霜继电器输入端连接，当红外线接收极输出信号V＝0，化霜继电器输出端为断开状态(OFF)；当红外线接收极输出信号V＝VDC，化霜继电器输出端为接通状态(ON)；主控板在化霜继电器处于接通状态(ON)下，将启动化霜工况运行。

进一步的，所述化霜工况控制方法为：切换四通换向阀，压缩机高温排气通过四通换向阀进入翅片蒸发器中的盘管进行化霜。

进一步的，步骤S2和S5中，主控板不断采集化霜继电器的开关信号V和盘管温度传感器的温度信号T，所述不断采集是指主控板按照一定时间间隔对化霜继电器的输出端开关信号V和翅片蒸发器的盘管温度T进行采样。

进一步的，步骤S6中，T0为预设值，大于0摄氏度。

本发明的有益效果：

1.利用红外线发射极和接收极从翅片蒸发器进风侧和出风侧对射的方式探测翅片蒸发器霜层,这种探测翅片蒸发器霜层方法简单、实施成本低；同时，在化霜工况中设置了两个条件，化霜工况一直运行到以上两个条件都满足时，结束化霜工况，切换四通阀到制热工况对应的状态，这样，通过红外线发射极和红外线接收极对射就可监控翅片蒸发器上的霜层，保证翅片蒸发器化霜完全，确保机组避免误化霜。

2.本发明可以实现在任何环境温度和湿度条件下的可靠化霜，避免误化霜，而且方法简单易行，实施成本低。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明空气源热泵机组系统以及化霜装置结构图。

图2是本发明采用红外线探测空气源热泵翅片蒸发器霜层的化霜方法流程图。

图中：1-翅片蒸发器风机；2-翅片蒸发器；3-节流装置；4-喷气增焓经济器；5-储液装置；6-水冷换热冷凝器；7-喷气增焓节流装置；8-四通换向阀；9-压缩机高压开关；10-压缩机；11-喷气增焓回路电磁阀；12-压缩机低压开关；13-压缩机回气温度探头；14-气液分离器；15-压缩机排气温度探头；16-红外线接收极；17-红外线发射极；18-翅片蒸发器盘管温度传感器；19-电控装置；20-化霜继电器；21-直流电源。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1所示，一种空气源热泵机组系统，包括四通换向阀8，所述四通换向阀8分别连接气液分离器14、压缩机10、水冷换热冷凝器6以及翅片蒸发器2，所述压缩机10的两端设有压缩机排气温度探头15、压缩机高压开关9、压缩机回气温度探头13以及压缩机低压开关12。所述气液分离器14的另一端与压缩机10的低压端相连接，所述四通换向阀8、气液分离器14以及压缩机10形成一回路。所述四通换向阀8与翅片蒸发器2的一端相连接，所述翅片蒸发器2的另一端连接有喷气增焓经济器4，所述翅片蒸发器2和喷气增焓经济器4之间连接有节流装置3。所述水冷换热冷凝器6的另一端连接有储液装置5，所述储液装置5连接的一支路通过喷气增焓节流装置7、喷气增焓经济器4、喷气增焓回路电磁阀11接入压缩机10的喷射口；所述储液装置5连接的另一支路通过喷气增焓经济器4、节流装置3、翅片蒸发器2、四通换向阀8、气液分离器14接入压缩机10。翅片蒸发器2上设置有翅片蒸发器风机1。

所述制热工况为：压缩机10高压制冷剂蒸汽经过四通换向阀8流向室内的水冷换热冷凝器6，在蒸汽放热转变成制冷剂液体，流向储液装置5，之后一部分经过经济器4的主管路和节流装置3流向室外的翅片蒸发器22，制冷剂吸热转变成低压蒸汽，最后流向气液分离器2再流回压缩机1完成循环；另一部分通过喷气增焓节流装置7、喷气增焓经济器4、喷气增焓回路电磁阀11回到压缩机10中。

所述红外线发射极17和红外线接收极16通过直流电源21供电，供电电压为VDC。

实施例1

请参阅图1所示，一种采用红外线探测翅片蒸发器霜层方法，用于上述空气源热泵，所述翅片蒸发器2的进风侧安装有红外线发射极17，翅片蒸发器的出风侧安装有红外线接收极16；红外线发射极17发出红外线，翅片蒸发器未结霜或结霜少时，红外线发射极17发出的红外线穿过翅片间隙进入红外线接收极16，红外线接收极16能够接收到红外线信号，当翅片蒸发器2结霜越来越厚结满了霜层后，红外发射极17的红外线无法穿透翅片蒸发器1时，红外线接收极16将接收不到发射极17发射的红外线。

实施例2

参照图1，一种采用红外线探测翅片蒸发器化霜装置，用于空气源热泵机组系统，所述翅片蒸发器2的进风侧安装有红外线发射极17，翅片蒸发器的出风侧安装有红外线接收极16；不同于实施例1，本实施例的化霜装置，还包括化霜继电器20，红外线接收极16的输出信号端与化霜继电器20的输入端相连接。直流电源21给化霜继电器20供电。

包括电控装置，所述电控装置与化霜继电器20相连接，读取化霜继电器20的输出信息。

所述翅片蒸发器2上设置有盘管温度传感器18。

参照图2，采用红外线探测空气源热泵翅片蒸发器霜层的化霜方法，包括如下步骤：

S1:空气源热泵机组在制热工况运行，转S2；

S2:电控装置上的主控板不断采集化霜继电器的开关信号V和盘管温度传感器的温度信号T，转S3；

S3:判断V是否等于OFF，判断结果为是，转S1，判断结果为否，转S4；

S4:化霜工况运行，转S5；

S5:主控板不断采集化霜继电器20的开关信号V和盘管温度传感器18的温度信号T，转S6；

S6:判断T是否大于等于T0，判断结果为是，转S7，判断结果为否，转S4；

S7:判断V是否等于ON，判断结果为是，转S4，判断结果为否，转S8；

S8:空气源热泵机组在制热工况运行。

化霜继电器20输出端开关信号为V,V＝ON表示开关连通，V＝OFF表示开关断开。

所述红外线发射极17和红外线接收极16输入一直流电压VDC，红外线发射极17发出的红外线穿过翅片蒸发器2的翅片间隙进入红外线接收极16，红外线接收极16信号线会发出一电压信号V＝0；红外线发射极17发出的红外线无法穿过翅片进入接收极16时，接收极16信号线输出的电压信号为V＝VDC。

接收极16输出信号线与化霜继电器20输入端连接，当红外线接收极输出信号V＝0，化霜继电器20输出端为断开状态(OFF)；当红外线接收极输出信号V＝VDC，化霜继电器20输出端为接通状态(ON)；化霜继电器20输出开关一旦接通，表示翅片霜层已经堵塞红外线信号了，主控板在化霜继电器20处于接通状态下，机组将停止制热工况运行，启动化霜工况运行。

所述化霜工况控制方法为：切换四通换向阀，压缩机10高温排气通过四通换向阀8进入翅片蒸发器2中的盘管进行化霜。

具体的，通过切换四通换向阀，将压缩机10的高压输出端接入翅片蒸发器2，这样压缩机10高温排气能够通过四通换向阀8进入翅片蒸发器2中的盘管进行化霜,翅片蒸发器2上的结霜将被融化成化霜水流到接水管路中。

步骤S2和S5中，主控板不断采集化霜继电器的开关信号V和盘管温度传感器的温度信号T，所述不断采集是指主控板按照一定时间间隔对化霜继电器的输出端开关信号V和翅片蒸发器的盘管温度T进行采样。

步骤S6中，T0为预设值，大于0摄氏度。

为了保证翅片蒸发器化霜完全，在化霜工况中设置了两个条件，第一是化霜继电器输出为断开状态(OFF)，即红外线发射极17发射的红外线可以穿透翅片被红外线接收极16接收，第二是盘管温度T大于或等于T0，化霜工况中设置的盘管化霜终止温度T0，一般要大于0摄氏度，具体根据试验结果确定。化霜工况一直运行到以上两个条件都满足时，结束化霜工况，切换四通阀8到制热工况对应的状态，运行制热工况。这样，通过红外线发射极17和红外线接收极16对射就可监控翅片蒸发器2上的霜层，确保机组避免误化霜。

与现有的模糊化霜控制以及其他定时化霜等方法相比，本发明可以实现在任何环境温度和湿度条件下的可靠化霜，避免误化霜，而且方法简单易行，实施成本低。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.采用红外线探测翅片蒸发器霜层方法，用于空气源热泵机组，其特征在于，所述翅片蒸发器(2)的进风侧安装有红外线发射极(17)，翅片蒸发器(2)的出风侧安装有红外线接收极(16)；红外线发射极(17)发出红外线，翅片蒸发器(2)未结霜或结霜少时，红外线接收极(16)能够接收到红外线信号，随着翅片蒸发器(2)结霜越来越多，红外线发射极(17)的红外线无法穿透翅片蒸发器(2)时，红外线接收极(16)将接收不到红外线发射极(17)发射的红外线。

2.采用红外线探测翅片蒸发器化霜装置，用于空气源热泵机组系统，其特征在于，所述翅片蒸发器(2)的进风侧安装有红外线发射极(17)，翅片蒸发器的出风侧安装有红外线接收极(16)；还包括化霜继电器(20)，红外线接收极(16)的输出信号端与化霜继电器(20)的输入端相连接。

3.根据权利要求2所述采用红外线探测翅片蒸发器化霜装置，包括电控装置，其特征在于，所述电控装置与化霜继电器(20)相连接，读取化霜继电器(20)的输出信息。

4.根据权利要求3所述采用红外线探测翅片蒸发器化霜装置，其特征在于，所述翅片蒸发器(2)上设置有盘管温度传感器(18)。

5.采用红外线探测空气源热泵翅片蒸发器霜层的化霜方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:空气源热泵机组在制热工况运行，转S2；

S2:电控装置上的主控板不断采集化霜继电器的开关信号V和盘管温度传感器的温度信号T，转S3；

S3:判断V是否等于OFF，判断结果为是，转S1，判断结果为否，转S4；

S4:化霜工况运行，转S5；

S5:主控板不断采集化霜继电器的开关信号V和盘管温度传感器的温度信号T，转S6；

S6:判断T是否大于等于T0，判断结果为是，转S7，判断结果为否，转S4；

S7:判断V是否等于ON，判断结果为是，转S4；判断结果为否，转S8；

S8:空气源热泵机组在制热工况运行。

6.根据权利要求5所述化霜方法，其特征在于，所述红外线发射极(17)和红外线接收极(16)输入一直流电压VDC，红外线发射极(17)发出的红外线穿过翅片蒸发器(2)的翅片间隙进入红外线接收极(16)，红外线接收极(16)信号线会发出一电压信号V＝0；红外线发射极(17)发出的红外线无法穿过翅片进入红外线接收极(16)时，红外线接收极(16)信号线输出的电压信号为V＝VDC。

7.根据权利要求6所述化霜方法，其特征在于；红外线接收极(16)输出信号线与化霜继电器(20)输入端连接，当红外线接收极输出信号V＝0，化霜继电器(20)输出端为断开状态(OFF)；当红外线接收极输出信号V＝VDC，化霜继电器(20)输出端为接通状态(ON)；主控板在化霜继电器(20)处于接通状态下，将启动化霜工况运行。

8.根据权利要求5所述化霜方法，其特征在于；所述化霜工况控制方法为：切换四通换向阀，压缩机(10)高温排气通过四通换向阀(8)进入翅片蒸发器(2)中的盘管进行化霜。

9.根据权利要求5所述化霜方法，其特征在于；步骤S2和S5中，主控板不断采集化霜继电器的开关信号V和盘管温度传感器的温度信号T，所述不断采集是指主控板按照一定时间间隔对化霜继电器的输出端开关信号V和翅片蒸发器的盘管温度T进行采样。

10.根据权利要求5所述化霜方法，其特征在于；步骤S6中，T0为预设值。

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