CN111795522A - 一种除霜结束控制方法、处理器、空气能热泵热水系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种除霜结束控制方法、处理器、空气能热泵热水系统，属于热泵热水系统技术领域。它解决了现有技术设计在结束除霜模式时室外换热器上仍有未化净的霜的问题。本除霜结束控制方法包括以下步骤：进入除霜模式；检测数据，所检测的数据包括温度、压力数据，所述的温度、压力数据包括热泵机组中的压缩机排气端排出的气态冷媒的高压压力P、储水箱中的热水水温T和室外风侧换热器的进口端温度Tp等。本除霜结束控制方法、处理器、空气能热泵热水系统的优点在于：确保空气能热水系统除霜时能除干净，以确保在退出除霜时可能因存在未化净的霜空气能热水系统的低环境温度下的制热水能力。

Description

一种除霜结束控制方法、处理器、空气能热泵热水系统

技术领域

本发明属于热泵热水系统技术领域，具体涉及一种空气能热泵热水系统在制热水时，由于室外环境温度低，运行一段时间后，室外翅片式换热器结厚霜后，能确保机组除霜干净的除霜方法。

背景技术

目前空气能热水系统的除霜控制方法一般是先检测室外翅片式换热器盘管进口处的温度和制热运行时间，若符合条件为当前制热运行时间大于系统设定的最短制热运行时间的设定值且盘管进口处的温度小于系统设定的除霜温度设定值时，热泵机组开始除霜，而当盘管进口处的温度大于除霜退出设定值或除霜运行时间大于系统设定的最长除霜运行时间设定值或热泵机组出现高压保护或热水温度低于除霜最低热水温度设定值时，热泵机组结束除霜模式。

该除霜控制方法存在以下缺点：当翅片式换热器盘管进口处附近出现结霜较厚时，将会出现该部分除霜不干净现象。长期运行下，翅片式换热器盘管进口处附近出现结冰现象，造成热泵机组制热水能力大幅下降，造成该缺点的原因如下：空气能热泵热水系统在除霜的时候，由于低温低压的冷媒与热水进行强制热交换，从热水中吸收大量热量，再通过压缩机压缩后变为高压的气态冷媒进入室外换热器(注：一般为翅片式换热器)，放出大量的热量进行除霜，室外换热器的霜会快速化掉，而当大部分的霜化掉后，由于室外风机处于停止运行状态，结果导致热泵机组的高压快速上升，此时室外换热器盘管进口处附近的霜的化霜速度低于高压上升的速度，在其霜还没完全化掉的情况下，热泵机组的高压压力已经达到了系统设定的高压保护值，导致热泵机组结束除霜进入制热水运行，由于室外换热器盘管进口处附近的这部分霜没有完全化掉且在化霜阶段时存在着化霜时留下的冷凝水，因此热泵当机组开始制热水时，会在此处出现结冰现象，并随着运行时间的增长，结冰会越来越厚，结冰面积会越来越大，从而严重影响制热效率。

发明内容

本发明的第一目的是针对上述问题，提供一种系统在结束除霜时能有效实现室外换热器上的霜量完全清除的目的，从而确保本系统在低环境温度下的制热水能力不显著下降的除霜结束控制方法。

本发明的第二个目的是提供一种执行上述控制方法的处理器。

本发明的第三个目的是提供一种具有上述处理器的空气能热泵热水系统。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本发明的除霜结束控制方法，用于空气能热泵热水系统，其特征在于：所述的除霜结束控制方法包括以下步骤：

进入除霜模式；

检测数据，所检测的数据包括温度、压力数据，所述的温度、压力数据包括热泵机组中的压缩机排气端排出的气态冷媒的高压压力P、储水箱中的热水水温T和室外风侧换热器的进口端温度Tp；

根据检测到的数据的不同来判断是否符合结束除霜模式的条件；

若符合结束除霜模式的条件则退出本控制方法，否则重新进入所述的检测数据的步骤中。

在上述的除霜结束控制方法中，所述的根据检测到的数据的不同来判断是否符合结束除霜模式的条件的步骤包括：

判断是否满足Tp≥Tps，Tps为系统预设的除霜结束时温度值，若满足则符合结束除霜模式的条件、退出本步骤；

判断是否满T≤Tmin，Tmin为系统预设的除霜时最低热水温度值，若满足则符合结束除霜模式的条件、退出本步骤；

判断是否满P≥Pmax，Pmax为系统预设的高压保护值，若满足则符合结束除霜模式的条件、退出本步骤。

在上述的除霜结束控制方法中，所述的根据检测到的数据的不同来判断是否符合结束除霜模式的条件的步骤还包括：

通过公式P1＝a*T+b，a、b为两个常数，计算热水水温为T时、且满足室外风侧换热器上化霜均匀且干净时的压力P1，判断是否满P＞P1且Tp＜Tps，若满足则室外风机中的电机按照最低转速启动，且仍处于除霜模式中，并退出本步骤。

在上述的除霜结束控制方法中，所述的检测数据的步骤中，还包括记录除霜运行时间S，所述的根据检测到的数据的不同来判断是否符合结束除霜模式的条件的步骤还包括：判断是否满S≥Smax，Smax为系统预设的除霜最大运行时间值，若满足则符合结束除霜模式的条件、退出本步骤。

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如上所述的控制方法中的步骤。

上述的空气能热泵热水系统，包括热泵机组，所述热泵机组包括由冷媒管连接的压缩机、水侧换热器、节流组件、室外风侧换热器、以及室外风机，和储水箱，其特征在于，所述的室外风机中的电机为变频电机，本系统还包括用于检测压缩机排气端的压力的高压压力传感器，和用于检测室外风侧换热器冷媒进口侧温度的进口温度传感器，和用于检测储水箱内的水温的水温传感器，以及处理器、存储器和存储在所述存储器上的计算机程序，所述的处理器为如上所述的处理器。

与现有技术相比，本除霜结束控制方法、处理器、空气能热泵热水系统的优点在于：通过检测除霜过程中热泵机组中的高压压力和室外风侧换热器进口处的温度来判断在该换热器的进口处是否存在化霜速度慢的问题，然后控制室外风机的启动，来解决热泵机组高压迅速上升的问题，以使该换热器的进口处的霜化掉，最终确保在结束除霜进入制热水模式时不会因该换热器上的霜未化完而影响本系统在低环境温度下的制热水效率。

具体实施方式

下面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。

本空气能热泵热水系统，包括热泵机组，所述热泵机组包括由冷媒管连接的压缩机、水侧换热器、节流组件、室外风侧换热器、以及室外风机，和储水箱，所述的室外风机中的电机为变频电机，本系统还包括用于检测压缩机排气端的压力的高压压力传感器，和用于检测室外风侧换热器冷媒进口侧温度的进口温度传感器，和用于检测储水箱内的水温的水温传感器，以及处理器、存储器和存储在所述存储器上的计算机程序，所述的处理器为下述的处理器。

需要说明的这里的节流组件可以是毛细管和电磁节流阀中的一种或多种，另外，室外风机中的电机为变频电机，以实现转速可调的功能，这里的变频电机可以是交流多级电机或直流无刷电机或其他可以实现转速可调的电机，另外，这里的室外风侧换热器通常为翅片结构的换热器。

本系统中的处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行下述的控制方法中的步骤。

本系统的除霜结束控制方法的一个实施例，包括以下步骤：

步骤100、进入除霜模式。

步骤200、检测数据，所检测的数据包括温度、压力数据，所述的温度、压力数据包括热泵机组中的压缩机排气端排出的气态冷媒的高压压力P、储水箱中的热水水温T和室外风侧换热器(本实施例中的室外风侧换热器为翅片式换热器)的进口端温度Tp。

Tp取翅片式换热器的进口端温度而不是取翅片式换热器其它位置的温度，是基于如下两点考虑，一是因为翅片式换热器盘管进口处的温度为整个翅片式换热器温度最低点和结霜最厚处，二是因为翅片式换热器盘管处的温度满足除霜退出的条件时，则表明整个翅片式换热器的霜完全除干净。

步骤300、根据检测到的数据的不同来判断是否符合结束除霜模式的条件。

步骤310、判断是否满足Tp≥Tps，Tps为系统预设的除霜结束时温度值，若满足则符合结束除霜模式的条件、退出步骤300。

当Tp≥Tps时，则除霜结束，确保了当室外风侧换热器进口处附近的霜化完后能及时退出除霜模式。

步骤320、判断是否满T≤Tmin，Tmin为系统预设的除霜时最低热水温度值，若满足则符合结束除霜模式的条件、退出步骤300。

当T≤Tmin时，则除霜结束，确保除霜时热水水温过低的时候能结束除霜，避免水侧换热器出现结冰冻坏现象。

步骤330、判断是否满P≥Pmax，Pmax为系统预设的高压保护值，若满足则符合结束除霜模式的条件、退出步骤300。

当P≥Pmax，则除霜结束，则确保室外电机出现故障时，热泵机组能及时结束除霜，避免热泵机组出现高压过高，损坏系统元器件的问题。

步骤400、若符合结束除霜模式的条件则退出本控制方法，否则重新进入步骤200中。

本系统的除霜结束控制方法的另一个实施例，与上述的一个实施例内容基本相同，不同之处在于，在步骤300中还包括步骤340这个分步骤，具体如下，即通过公式P1＝a*T+b， a、b为两个常数，计算热水水温为T时、且满足室外风侧换热器上化霜均匀且干净时的压力P1，判断是否满P＞P1且Tp＜Tps，若满足则室外风机中的电机按照最低转速启动，且仍处于除霜模式中，并退出步骤300。

需要说明的是，上述步骤340中通过公式P1＝a*T+b，利用检测到的水温T准确的判断出室外风侧换热器化霜干净时的热泵机组压力，从而通过时时检测到压力P，来确定室外换热器的除霜状态，当P＞P1且Tp＜Tps时，通过室外电机按照最低转速启动，确保热泵机组的高压稳定在高压保护值以下，热泵机组继续处于除霜运行，将室外风侧换热器进口处的霜继续化掉。

另外地，在该另一个实施例中，步骤200还包括记录除霜运行时间S，相应地，在步骤300中还包括步骤350这个分步骤，具体如下，即判断是否满S≥Smax，Smax为系统预设的除霜最大运行时间值，若满足则符合结束除霜模式的条件、并退出步骤300。

当S≥Smax，则除霜结束，确保了测量压力、温度等传感器出现故障的情况下热泵机组能退出除霜模式。

下面给出本实现空气能热泵热水系统的除霜结束控制方法的一个具体案例，以下案例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下案例。

设定常数a＝0.1，b＝20，除霜结束温度Tps＝16℃，除霜最大运行时间Smax＝10分钟，除霜时最低热水温度Tmin＝10分钟，高压保护值Pmax为42，电机最低转速为100rpm。

实际情况1：假定热泵机组除霜均匀。

1、除霜开始后，控制器时时检测热泵机组的高压压力P、热水的水温T、室外风侧换热器上的盘管进口处的温度Tp，以及记录除霜运行时间S。

2、通过公式P1＝0.1*T+20，来计算热水水温为T时化霜均匀且干净时的压力P1。

假定热泵机组除霜均匀：

那么当热泵机组运行2分钟后，控制器检测到的当前相关数据如下：水温T为30℃，高压压力P＝22，室外风侧换热器上的盘管进口处的温度为：Tp＝16℃，根据公式： P1＝a*T+b＝0.1*30+20＝23，此时P＜P1，且此时Tp满足Tp≥16℃，则除霜结束。

假定机组除霜不均匀：

那么当机组运行2分钟后，控制器检测到的当前相关数据如下：水温T为30℃，高压压力P＝24，室外风侧换热器上的盘管进口处的温度为：Tp＝10℃，根据公式： P1＝a*T+b＝0.1*30+20＝23，此时P＞P1且Tp(10℃)满足Tp＜16℃，则控制器判定为热泵机组除霜不均匀，启动室外电机按照100rpm运行，热泵机组继续除霜，此时会出现3种可能：一、机组继续运行2分钟后，室外风侧换热器上的霜全部除完，控制器检测到的当前相关数据如下：水温T为25℃，高压压力P＝30，室外风侧换热器上的盘管进口处的温度为：Tp＝16℃，此时P＞P1且Tp(10℃)满足Tp＜16℃，机组结束除霜；二、机组继续运行8分钟，室外风侧换热器上的霜全部除完，控制器检测到的当前相关数据如下：水温T 为22℃，高压压力P＝35，室外风侧换热器上的盘管进口处的温度为：Tp＝13℃，满足S＝2+8＝10 分钟，热泵机组结束除霜；三、热泵机组继续运行3分钟，室外风侧换热器上的盘管进口处的上霜全部除完，控制器检测到的当前相关数据如下：水温T为23℃，高压压力P＝42，室外风侧换热器上的盘管进口处的温度为：Tp＝14℃，满足P≥42时，则除霜结束。

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。

Claims (6)

1.一种除霜结束控制方法，用于空气能热泵热水系统，其特征在于：所述的除霜结束控制方法包括以下步骤：

进入除霜模式；

检测数据，所检测的数据包括温度、压力数据，所述的温度、压力数据包括热泵机组中的压缩机排气端排出的气态冷媒的高压压力P、储水箱中的热水水温T和室外风侧换热器的进口端温度Tp；

根据检测到的数据的不同来判断是否符合结束除霜模式的条件；

若符合结束除霜模式的条件则退出本控制方法，否则重新进入所述的检测数据的步骤中。

2.根据权利要求1所述的除霜结束控制方法，其特征在于，所述的根据检测到的数据的不同来判断是否符合结束除霜模式的条件的步骤包括：

判断是否满足Tp≥Tps，Tps为系统预设的除霜结束时温度值，若满足则符合结束除霜模式的条件、退出本步骤；

判断是否满T≤Tmin，Tmin为系统预设的除霜时最低热水温度值，若满足则符合结束除霜模式的条件、退出本步骤；

判断是否满P≥Pmax，Pmax为系统预设的高压保护值，若满足则符合结束除霜模式的条件、退出本步骤。

3.根据权利要求2所述的除霜结束控制方法，其特征在于，所述的根据检测到的数据的不同来判断是否符合结束除霜模式的条件的步骤还包括：

通过公式P1＝a*T+b，a、b为两个常数，计算热水水温为T时、且满足室外风侧换热器上化霜均匀且干净时的压力P1，判断是否满P＞P1且Tp＜Tps，若满足则室外风机中的电机按照最低转速启动，且仍处于除霜模式中，并退出本步骤。

4.根据权利要求2所述的除霜结束控制方法，其特征在于，所述的检测数据的步骤中，还包括记录除霜运行时间S，所述的根据检测到的数据的不同来判断是否符合结束除霜模式的条件的步骤还包括：判断是否满S≥Smax，Smax为系统预设的除霜最大运行时间值，若满足则符合结束除霜模式的条件、退出本步骤。

5.一种处理器，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4中任一项所述的控制方法中的步骤。

6.一种空气能热泵热水系统，包括热泵机组，所述热泵机组包括由冷媒管连接的压缩机、水侧换热器、节流组件、室外风侧换热器、以及室外风机，和储水箱，其特征在于，所述的室外风机中的电机为变频电机，本系统还包括用于检测压缩机排气端的压力的高压压力传感器，和用于检测室外风侧换热器冷媒进口侧温度的进口温度传感器，和用于检测储水箱内的水温的水温传感器，以及处理器、存储器和存储在所述存储器上的计算机程序，所述的处理器为权利要求5所述的处理器。