CN112629085A - 一种应用于空气源热泵机组的新型除霜方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空气源热泵机组除霜技术领域，本发明公开了一种应用于空气源热泵机组的新型除霜方法，包括空气源热泵机组，所述空气源热泵机组，是以空气作为热源的机组，包含且不限于风冷冷热水机组、风冷热泵式直膨机组等。本发明通过根据蒸发器的室外翅片换热器结霜情况，利用旁通比例调节装置、室外环境温度传感器、室外翅片换热器盘管温度传感器、压缩机排气管与吸气管上固定安装的高压压力传感器和低压压力传感器相互配合智能调节压缩机旁通到蒸发器的制冷剂流量，实现高效除霜的效果，使得机组运行更加稳定可靠，并且可在空气源热泵机组正常制热运行时进行，空气源热泵机组无需频繁启停压缩机以及频繁换向，使机组运行更加稳定可靠，同时也不会因机组除霜而影响到用户对空调的舒适性体验。

Description

一种应用于空气源热泵机组的新型除霜方法

技术领域

本发明涉及空气源热泵机组除霜技术领域，具体为一种应用于空气源热泵机组的新型除霜方法。

背景技术

空气源热泵，是热泵技术的一种，是以空气作为热源的机组，包含且不限于风冷冷热水机组、风冷热泵式直膨机组、风冷热泵式单元机、风冷热泵式恒温恒湿机组等，具有使用成本低、易操作、采暖效果好、安全、干净等多重优势，其主要原理是以空气中的能量作为主要动力，通过少量电能驱动压缩机运转，实现能量的转移，无需复杂的配置、昂贵的取水、回灌或者土壤换热系统和专用机房，能够逐步减少传统采暖给大气环境带来的大量污染物排放，保证采暖功效的同时实现节能环保的目的。

目前空气源热泵机组在冬季制热运行时，不可避免的会出现室外翅片换热器结霜现象，而针对结霜的问题现有两种解决方式，一是换向除霜：除霜时，先停压缩机，再使四通换向阀换向，压缩机将热气直接排入室外翅片换热器中，将翅片上的霜融化，从而起到除霜效果，但是利用这种原理的除霜装置，尤其是在容易结霜的环境下，压缩机会频繁启停，四通换向阀频繁换向，大大缩短机组的使用寿命以及影响用户的对空调的舒适性体验；二是热气旁通除霜：除霜时，通过将排气中的高温高压气体直接混入室外翅片换热器中，从而起到除霜效果，但是利用这种原理的除霜装置，会造成吸热侧换热状态产生很大波动，影响整体的换热效果，综上所述两种方式虽然都能解决结霜的问题，但是都存在很大的问题，为此，本申请则提供一种应用于空气源热泵机组的新型除霜方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种应用于空气源热泵机组的新型除霜方法，解决了上述背景技术提出的问题。

本发明提供如下技术方案：一种应用于空气源热泵机组的新型除霜方法，包括空气源热泵机组，所述空气源热泵机组的内部设置有蒸发器、压缩机、冷凝器，所述蒸发器的表面分别固定安装有室外翅片换热器盘管温度传感器与室外环境温度传感器，所述蒸发器的表面分别固定安装有室外翅片换热器盘管温度传感器与室外环境温度传感器，所述压缩机排气管与吸气管分别固定安装压力传感器，所述蒸发器与压缩机之间设置有旁通比例调节装置，冷凝器与蒸发器之间设置有电子膨胀阀。

精选的，所述蒸发器的出风侧设置有制热循环制冷剂换热流道，增加旁通制冷剂换热流道组成室外翅片换热器，且制热循环制冷剂换热流道与旁通制冷剂换热流道固定连接在一起。

精选的，所述冷凝器的内部包括有室内侧翅片换热器，且冷凝器与压缩机通过耐热导管固定连接。

精选的，所述旁通比例调节装置的内部包括有控制器、旁通管以及比例控制阀，且旁通管与比例控制阀固定安装在一起。

精选的，所述室外翅片换热器盘管温度传感器、室外环境温度传感器与旁通比例调节装置通过导线电性连接，且室外环境温度传感器的检测温度设为T1，室外翅片换热器盘管温度传感器数量共有3根，检测温度分别设为T2，T3和T4。

精选的，所述压缩机排气管与吸气管固定安装的压力传感器通过导线电性连接，排气管固定安装的压力传感器检测压力设为P1，吸气管固定安装的压力传感器检测压力设为P2。

与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过根据蒸发器的室外翅片换热器结霜情况，利用旁通比例调节装置、室外环境温度传感器、室外翅片换热器盘管温度传感器、压缩机排气管与吸气管安装的压力传感器相互配合智能调节压缩机旁通到蒸发器的制冷剂流量，实现高效除霜的效果，使得机组运行更加稳定可靠，并且可在空气源热泵机组正常制热运行时进行，空气源热泵机组无需频繁启停压缩机以及频繁换向，使机组运行更加稳定可靠，同时也不会因机组除霜而影响到用户对空调的舒适性体验。

2、本发明通过旁通比例调节装置、室外环境温度传感器、室外翅片换热器盘管温度传感器、压缩机排气管与吸气管安装的压力传感器组成的旁通比例调节机构实现对空气源热泵机组的智能除霜控制，系统波动小，使得空气源热泵机组一直处于稳定的运行状态下工作，大幅减少空气源热泵机组因结霜出现的制热能力衰减的问题。

附图说明

图1为本发明的工作原理示意图；

图2为本发明的制热循环制冷剂换热流道正视示意图。

图中：1、空气源热泵机组；2、蒸发器；3、室外翅片换热器盘管温度传感器；4、室外环境温度传感器；5、电子膨胀阀；6、旁通比例调节装置；7、压缩机；8、冷凝器；9、高压压力传感器；10、低压压力传感器；11、制热循环制冷剂换热流道；12、旁通制冷剂换热流道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，一种应用于空气源热泵机组的新型除霜方法，包括空气源热泵机组1，空气源热泵机组1的内部设置有蒸发器2、压缩机7、冷凝器8、高压压力传感器9；低压压力传感器10，蒸发器2的出风侧设置有制热循环制冷剂换热流道11，增加旁通制冷剂换热流道12组成室外翅片换热器，且制热循环制冷剂换热流道11与旁通制冷剂换热流道12固定连接在一起，制热循环制冷剂换热流道11与旁通制冷剂换热流道12为整体设备提供换热的空间，保证后续除霜功能的顺利实现，冷凝器8的内部包括有室内侧翅片换热器，且冷凝器8与压缩机7通过耐热导管固定连接，耐热导管是后续压缩机7的高压高温气体的输送提供稳定的空间条件，保证装置的稳定性，蒸发器2的表面分别固定安装有室外翅片换热器盘管温度传感器3与室外环境温度传感器4，蒸发器2与压缩机7之间设置有旁通比例调节装置6，冷凝器8与蒸发器2之间设置有电子膨胀阀5，压缩机7排气管与吸气管分别设置有高压压力传感器9和低压压力传感器10，旁通比例调节装置6的内部包括有控制器、旁通管以及比例控制阀，且旁通管与比例控制阀固定安装在一起，利用旁通比例调节装置6、室外环境温度传感器4、室外翅片换热器盘管温度传感器3、压缩机排气管与吸气管高压压力传感器和低压压力传感器相互配合智能调节压缩机7旁通到蒸发器2的制冷剂流量，实现高效除霜的效果，使得机组运行更加稳定可靠，室外翅片换热器盘管温度传感器3、室外环境温度传感器4、压缩机排气管与吸气管高压压力传感器和低压压力传感器与旁通比例调节装置6通过导线电性连接，且室外环境温度传感器4的检测温度设为T1，室外翅片换热器盘管温度传感器3数量共有3根，检测温度分别设为T2，T3和T4，通过旁通比例调节装置6、室外环境温度传感器4、室外翅片换热器盘管温度传感器3、压缩机排气管与吸气管高压压力传感器9和低压压力传感器10组成的旁通比例调节机构实现对空气源热泵机组1的智能除霜控制，系统波动小，使得空气源热泵机组1一直处于稳定的运行状态下工作，大幅减少空气源热泵机组1因结霜出现的制热能力衰减的问题。

工作原理：使用时(除霜开始时，室外风机低风速运行)，分两步同时进行，一是空气源热泵机组1内部系统的热循环流程，由压缩机7排出高温高压气体进入冷凝器8的内部，制冷剂冷凝放热，变为高压过冷液体，接着经过电子膨胀阀5节流降压，变为低温低压过冷液体，再进入到蒸发器2的内部，通过蒸发器2，制冷剂蒸发吸热，变为低温低压气体，重现再回到压缩机7，完成制热循环；二是除霜作业流程，通过旁通比例调节装置6来控制从压缩机7排出的高温高压气体旁通到蒸发器2内部的制冷剂流量，而旁通到蒸发器2的制冷剂进入蒸发器2内部的旁通制冷剂换热流道12，与流经蒸发器2的空气进行换热，使得这部分空气温度上升到0℃以上，再流经制热循环制冷剂换热流道11进行换热，最终达到除霜的目的，除霜结束后，室外风机恢复除霜前的运行状态，旁通比例调节装置6内部的比例控制阀开度大小是由室外环境温度传感器4的检测温度T1和蒸发器2检测温度T2，T3和T4、压缩机排气管高压压力传感器9检测压力P1、压缩机吸气管低压压力传感器10检测压力P2，以及除霜进入温度设定值T5，除霜温差设定值T6，除霜偏差设定值T8、除霜结束温度值T11、压缩机压力比值(P1/P2)P3以及室外环境温度T9来控制旁通比例的大小。

蒸发器2检测温度T2，T3和T4的说明：

如果3个检测温度相对温差较为接近，则平均值T7为3个检测温度之平均值；如果3个相对温差较大，则去掉偏差值较大的，平均值T7为另2个检测温度的平均值。其比对温度均为低压压力传感器检测压力P2相对应的蒸发温度值T10。

A:若检测温度T2，T3和T4其中2个或3个与低压压力传感器检测压力P2相对应的蒸发温度值T10偏差在一定的范围内，则优先采用检测温度T2，T3和T4来进行旁通比例调节装置的调节，具体为，旁通比例调节装置6需要同时满足以下条件开启，任一条件不满足关闭：

T2＜T1，T3＜T1，T4＜T1；

T2＜T5，T3＜T5，T4＜T5；

T7＜T9；

压缩机运行时间大于压机最少运行时间。

旁通比例调节装置6开启时，室外风机变为低风速运行；旁通比例调节装置6关闭时，室外风机恢复高风速运行状态。

旁通比例调节装置6比例调节条件具体情况：

第一，若T1-T7＞T6+T8，且T1和T7的温差大小与T6+T8的差值越大，则旁通比例调节装置6每次动作的步频速率越快(旁通比例调节开度增大趋势)；T1和T7的温差大小与T6+T8的差值越小，则旁通比例调节装置6每次动作的步频速率越慢(旁通比例调节开度增大趋势)，但无论每次动作的步频速率变快或者变慢，旁通比例调节装置6的调节总趋势仍然是使得开度增大；

第二，若T1-T7＜T6-T8，且T1和T7的温差大小与T6-T8的差值越大，则旁通比例调节装置6每次动作的步频速率越快(旁通比例调节开度减小趋势)；T1和T7的温差大小与T6-T8的差值越小，则旁通比例调节装置6每次动作的步频速率越慢(旁通比例调节开度减小趋势)，但无论每次动作的步频速率变快或者变慢，旁通比例调节装置6的调节总趋势仍然是使得开度减小；

第三，若T6-T8≤T1-T7≤T6+T8，则开度不变。

上述除霜时,满足以下任一条件,则旁通比例调节装置6关闭：

T7≥除霜结束温度值T11；

压缩机系统出现保护停机动作；

除霜时间达到最长除霜时间T时；

B:若检测温度T2，T3和T4与低压压力传感器检测压力P2相对应的蒸发温度值T10偏差均较大，则采用压缩机排气管高压压力传感器9检测压力P1、压缩机吸气管低压压力传感器10检测压力P2、压缩机压力比值(P1/P2)P3进行旁通比例调节装置的调节。

具体为：旁通比例调节装置6需要同时满足以下条件开启，任一条件不满足关闭：

T10＜T5；

T10＜T9；

T10＜0℃；

P3＞[一定比值]

SP(计时低压压力值-积霜后低压压力值)＞低压压力变化率

压缩机运行时间大于压缩机最少运行时间

旁通比例调节装置6开启时，室外风机变为低风速运行；旁通比例调节装置6关闭时，室外风机恢复高风速运行状态。

旁通比例调节装置6比例调节条件具体情况：

在机组满足上述开启条件时，机组在制热状态下，T10＜0℃，压缩机正常启动一定时间后，机组每次记忆如下数据:

机组此时的低压压力值P2；

机组上一除霜周期的低压压力变化率；

第一：若T1-T10＞T6+T8，且T1和T10的温差大小与T6+T8的差值越大，则旁通比例调节装置6每次动作的步频速率越快(旁通比例调节开度增大趋势)；T1和T10的温差大小与T6+T8的差值越小，则旁通比例调节装置6每次动作的步频速率越慢(旁通比例调节开度增大趋势)，但无论每次动作的步频速率变快或者变慢，旁通比例调节装置6的调节总趋势仍然是使得开度增大；

第二：若T1-T10＜T6-T8，且T1和T10的温差大小与T6-T8的差值越大，则旁通比例调节装置6每次动作的步频速率越快(旁通比例调节开度减小趋势)；T1和T10的温差大小与T6-T8的差值越小，则旁通比例调节装置6每次动作的步频速率越慢(旁通比例调节开度减小趋势)，但无论每次动作的步频速率变快或者变慢，旁通比例调节装置6的调节总趋势仍然是使得开度减小；

第三：若T6-T8≤T1-T10≤T6+T8，则开度不变。

上述除霜时,满足以下任一条件：

T10≥除霜结束温度值T11；

除霜时间达到最长除霜时间T时；

压缩机系统出现保护停机动作；

则旁通比例调节装置6关闭。

以上,若除霜以除霜结束温度T11退出除霜,机组自动做出如下调整:

a下一个除霜周期，当(计时低压压力值-积霜后低压压力值)达到低压压

力变化率后，进入除霜；

b低压压力变化率SP自动增加ΔP,目标值变为(SP＝SP+ΔP)。

即以除霜结束温度T11退出的，低压压力变化率SP每次递增ΔP。

若除霜以最长除霜时间T退出除霜,机组自动做出如下调整:

a下一个除霜周期，当(计时低压压力值-积霜后低压压力值)达到低压压

力变化率后，进入除霜；

b低压压力变化率SP自动减小ΔP,目标值变为(SP＝SP-ΔP)。

即以最长除霜时间T退出的，低压压力变化率SP每次递减ΔP。

综上具体实现空气源热泵机组1不停止的情况下，进行智能除霜,且依据压力除霜可作为温度除霜的备用方式,在翅片温度传感器出现故障时,自动切换至压力除霜,增加机组除霜的持续可靠性,利用低压压力及低压压力变化率结合运行中压力比值P3,这样可在一定程度上减少温度除霜受外界环境干扰的误差,并且引入压力比值P3可以更好的对压缩机进行保护,提高整个系统的稳定性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。同时在本发明的附图中，填充图案只是为了区别图层，不做其他任何限定。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种应用于空气源热泵机组的新型除霜方法，包括空气源热泵机组(1)，其特征在于：所述空气源热泵机组(1)的内部设置有蒸发器(2)、压缩机(7)、冷凝器(8)，所述蒸发器(2)的表面分别固定安装有室外翅片换热器盘管温度传感器(3)与室外环境温度传感器(4)，所述蒸发器(2)与压缩机(7)之间设置有旁通比例调节装置(6)，冷凝器(8)与蒸发器(2)之间设置有电子膨胀阀(5)，所述压缩机(7)排气管与吸气管上固定安装高压压力传感器(9)和低压压力传感器(10)。

2.根据权利要求1所述的一种应用于空气源热泵机组的新型除霜方法，其特征在于：所述蒸发器(2)的出风侧设置有制热循环制冷剂换热流道(11)，增加旁通制冷剂换热流道(12)组成室外翅片换热器，且制热循环制冷剂换热流道(11)与旁通制冷剂换热流道(12)固定连接在一起。

3.根据权利要求1所述的一种应用于空气源热泵机组的新型除霜方法，其特征在于：所述冷凝器(8)的内部包括有室内侧翅片换热器，且冷凝器(8)与压缩机(7)通过耐热导管固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种应用于空气源热泵机组的新型除霜方法，其特征在于：所述旁通比例调节装置(6)的内部包括有控制器、旁通管以及比例控制阀，且旁通管与比例控制阀固定安装在一起。

5.根据权利要求1所述的一种应用于空气源热泵机组的新型除霜方法，其特征在于：所述室外翅片换热器盘管温度传感器(3)、室外环境温度传感器(4)与旁通比例调节装置(6)通过导线电性连接，且室外环境温度传感器(4)的检测温度设为T1，室外翅片换热器盘管温度传感器(3)数量共有3根，检测温度分别设为T2，T3和T4，压缩机(7)排气管与吸气管压力传感器(9)(10)检测压力，分别设为P1,P2。

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