CN113375380A - 一种空气源热泵除霜控制系统和控制方法 - Google Patents

一种空气源热泵除霜控制系统和控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种空气源热泵除霜控制系统和控制方法，所述空气源热泵除霜控制系统包括空气源热泵主机，所述空气源热泵主机包括风侧换热器、风机、压缩机和水侧换热器；所述风侧换热器内侧设置风速传感器，所述风机安装风机功率传感器；能够实现精准地判断空气源热泵风侧换热器是否结霜，以及结霜的严重程度；继而实现有霜化霜，无霜正常制热运行，提高空气源热泵主机的节能性和制热稳定性；真正做到有霜除霜，无霜正常制热运行。

Description

一种空气源热泵除霜控制系统和控制方法
技术领域
本发明属于空调技术领域，具体涉及一种空气源热泵除霜控制系统和控制方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，人们对室内环境要求也越来越高，空调得到了广泛的应用，其中空气源热泵由于使用简单灵活而应用广泛，得到广泛的应用。然而空气源热泵作为一种以室外空气为冷热源的设备，在冬季制热工况下不可避免的存在风侧换热器结霜问题。现有技术的空气源热泵风测换热器具有如下缺陷：1、风侧换热器翅片结霜，导致传热阻增大，换热器的换热能力减弱，设备性能降低。2、为了除霜，空气源热泵机组需要时常地进入除霜模式，除霜模式下电能消耗大，且会使得水系统管路中水温降低，导致室内末端设备吹冷风。
发明内容
本发明提供一种空气源热泵除霜控制系统和控制方法，目的是克服现有技术中所存在的上述缺陷，使其能够精准地判断空气源热泵风侧换热器是否结霜，以及结霜的严重程度；继而实现有霜化霜，无霜正常制热运行，提高空气源热泵主机的节能性和制热稳定性。
本发明具体包括如下方案：
本发明首先提供一种空气源热泵除霜控制系统，包括空气源热泵主机，所述空气源热泵主机包括风侧换热器、风机、压缩机和水侧换热器；所述风侧换热器内侧设置风速传感器，所述风机安装风机功率传感器。
本发明的空气源热泵除霜控制系统，通过在实验室中检测风侧换热器不同结霜程度下风机的运行功率值，根据风机的运行功率信号判断风侧换热器的结霜程度；并且同时，结合风侧换热器区域的风速传感器，检测风侧换热器区域的风速，实现判断不同风侧换热器区域风速的不均匀度；避免因风侧换热器结霜不均匀，而不能正确判断风侧换热器是否结霜、结霜的严重程度，而导致空气源热泵主机误除霜或有霜不除。
优选的，所述风速传感器的数量为至少两个，且分散布置在所述风侧换热器内侧。
优选的，所述风速传感器均匀分布地安装在风速测点位置处。
优选的，所述压缩机的所述制冷剂出口与所述水侧换热器的所述制冷剂入口、所述风侧换热器的所述制冷剂出口与所述气液分离器的所述制冷剂入口分别通过四通换向阀连通连接；所述水侧换热器的所述制冷剂出口与所述风侧换热器的所述制冷剂入口通过电子膨胀阀连通连接。
优选的，主机控制器与所述风速传感器和所述风机功率传感器分别控制连接，且所述主机控制器与压缩机和所述四通换向阀分别控制连接。
优选的，所述风机内设置导风隔板。
本发明另一方面提供一种空气源热泵除霜控制方法，其通过本发明一个方面所述的空气源热泵除霜控制系统实现，包括以下步骤：
检测所述风机的运行功率值，根据所述风机的运行功率信号判断所述风侧换热器的结霜程度；
同时，检测所述风侧换热器内侧风速，判断所述风侧换热器区域内风速的不均匀度。
具体地，检测所述风侧换热器内侧风速时，在检测所述风侧换热器内侧的至少两个区域同时检测风速。
具体地，在检测所述风侧换热器内侧的至少两个区域同时检测风速时，将至少两个所述区域设置为均匀分布。
具体地，根据所述风速传感器、所述风机功率传感器信号，由所述主机控制器对所述压缩机运行状态和制冷剂流路进行控制；当结合所述风速传感器、所述风机功率传感器两个传感器信号判断出所述风侧换热器结霜且需要除霜时，所述主机控制器发出信号，所述空气源热泵主机进入除霜模式。
本发明的有益效果是：
本发明的空气源热泵除霜控制系统和控制方法，能够克服现有技术中所存在的传热阻增大，换热器的换热能力减弱，设备性能降低，除霜模式下电能消耗大，且会使得水系统管路中水温降低，导致室内末端设备吹冷风等缺陷；能够精准地判断空气源热泵风侧换热器是否结霜，以及结霜的严重程度；继而实现有霜化霜，无霜正常制热运行，提高空气源热泵主机的节能性和制热稳定性；真正做到有霜除霜，无霜正常制热运行。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的空气源热泵除霜控制系统的结构示意图。
图2为本发明的空气源热泵除霜控制系统的风机俯视图。
图3为图2的A-A剖面图。
图中，1为压缩机，101为输入端，102为输出端，2为风侧换热器，3为风机，4为水侧换热器，5为电子膨胀阀，6为气液分离器，7为四通换向阀，8为风机功率传感器，9为风速传感器，10为主机控制器，11为风速测点，12为导风隔板。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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。
以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
实施例1
如图1所示，一种空气源热泵除霜控制系统，包括空气源热泵主机，所述空气源热泵主机包括风侧换热器2、风机3、压缩机1和水侧换热器4；所述风侧换热器2内侧设置风速传感器9，所述风机3安装风机功率传感器8。
如图1所示，优选的，所述风速传感器9的数量为至少两个，且分散布置在所述风侧换热器2内侧。
如图2和图3所示，优选的，所述风速传感器9均匀分布地安装在风速测点11位置处。
如图1所示，优选的，主机控制器10与所述风速传感器9和所述风机功率传感器8分别控制连接，且所述主机控制器10与压缩机1和所述四通换向阀7分别控制连接。
具体地，主机控制器10的输入端101与所述风速传感器9和所述风机功率传感器8分别控制连接，且所述主机控制器10的输出端102与压缩机1和所述四通换向阀7分别控制连接。
而且，如图1所示，所述压缩机1的所述制冷剂入口与气液分离器6的制冷剂出口连通连接，所述压缩机1的所述制冷剂出口与水侧换热器4的制冷剂入口连通连接；所述水侧换热器4的制冷剂出口与所述风侧换热器2的制冷剂入口连通连接，所述风侧换热器2的制冷剂出口与所述气液分离器6的制冷剂入口连通连接。
并且，如图1所示，所述压缩机1的所述制冷剂出口与所述水侧换热器4的所述制冷剂入口、所述风侧换热器2的所述制冷剂出口与所述气液分离器6的所述制冷剂入口分别通过四通换向阀7连通连接；所述水侧换热器4的所述制冷剂出口与所述风侧换热器2的所述制冷剂入口通过电子膨胀阀5连通连接。
如图2和图3所示，优选的，所述风机3内设置导风隔板12。
如图2和图3所示，优选的，所述导风隔板12的数量为至少两个，且在所述风机3内均匀对称分布。
如图1所示，上述实施例的空气源热泵除霜控制系统，风速传感器9均匀布置于风侧换热器2内侧，不同的风速传感器9可以检测风侧换热器2不同区域的风速。
其中，风机功率传感器8作为风机功率检测仪，可以替换为风机电流检测仪。
上述实施例的空气源热泵除霜控制系统的工作原理：根据风机3性能曲线可知，风机3在不同的工作状态点，风机3的功率是不同的。对空气源热泵系统的风机3来说，风侧换热器2是否结霜、结霜的严重程度会影响风侧换热器2的风阻，由于风阻的变化会使得空气源热泵系统风机3的风量发生改变，从而导致风机3的耗功率发生改变。可以通过在实验室中检测风侧换热器2不同结霜程度下，风机3的运行功率值，从而根据风机3的运行功率信号判断风侧换热器2的结霜程度，这是一个非常有效的判断风侧换热器2结霜的措施。但是由于空气源热泵系统在实际使用过程中，受室外环境条件影响，会发生多次“正常制热—化霜—正常制热”的循环，这常常导致风侧换热器2不同区域结霜程度不一致。此时可能发生的情形是风侧换热器2局部结霜，结霜部位的空气流速非常低，未结霜或结霜不明显区域风侧换热器2的空气流速很高，流经风侧换热器2总的风量与实验室测定的风侧换热器2未结霜或轻度结霜工况下风机的风量一致，这会导致空气源热泵不能正常除霜，而此时由于局部风侧换热器2结霜严重，空气源热泵主机带霜运行，运行能效较低且难以保证建筑物的制热量需求。而上述实施例的空气源热泵除霜控制系统，能够实现不仅采用风机功率传感器8检测风机3的功率，来判断风侧换热器2的结霜程度，还结合不同风侧换热器2区域布置的风速传感器9，检测不同风侧换热器2区域的风速，来判断不同风侧换热器2区域风速的不均匀度，使得能够更加精准地确定风侧换热器2是否结霜以及结霜的程度，避免因不能正确判断风侧换热器2是否结霜、结霜的程度而导致空气源热泵主机运行能效低的问题。
实施例2
一种空气源热泵除霜控制方法，其通过本发明实施例1中任一项所述的空气源热泵除霜控制系统实现，包括以下步骤：
检测所述风机3的运行功率值，根据所述风机3的运行功率信号判断所述风侧换热器2的结霜程度；
同时，检测所述风侧换热器2内侧风速，判断所述风侧换热器2区域内风速的不均匀度。
具体地，检测所述风侧换热器2内侧风速时，在检测所述风侧换热器2内侧的至少两个区域同时检测风速。
具体地，在检测所述风侧换热器2内侧的至少两个区域同时检测风速时，将至少两个所述区域设置为均匀分布。
具体地，根据所述风速传感器9、所述风机功率传感器8信号，由所述主机控制器10对所述压缩机1运行状态和制冷剂流路进行控制；当结合所述风速传感器9、所述风机功率传感器8两个传感器信号判断出所述风侧换热器2结霜且需要除霜时，所述主机控制器10发出信号，所述空气源热泵主机进入除霜模式。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种空气源热泵除霜控制系统，包括空气源热泵主机，所述空气源热泵主机包括风侧换热器、风机、压缩机和水侧换热器；其特征在于，所述风侧换热器内侧设置风速传感器，所述风机安装风机功率传感器。
2.如权利要求1所述的空气源热泵除霜控制系统，其特征在于，所述风速传感器的数量为至少两个，且分散布置在所述风侧换热器内侧。
3.如权利要求2所述的空气源热泵除霜控制系统，其特征在于，所述风速传感器均匀分布地安装在风速测点位置处。
4.如权利要求1所述的空气源热泵除霜控制系统，其特征在于，所述压缩机的所述制冷剂出口与所述水侧换热器的所述制冷剂入口、所述风侧换热器的所述制冷剂出口与所述气液分离器的所述制冷剂入口分别通过四通换向阀连通连接；所述水侧换热器的所述制冷剂出口与所述风侧换热器的所述制冷剂入口通过电子膨胀阀连通连接。
5.如权利要求4所述的空气源热泵除霜控制系统，其特征在于，主机控制器与所述风速传感器和所述风机功率传感器分别控制连接，且所述主机控制器与压缩机和所述四通换向阀分别控制连接。
6.如权利要求1所述的空气源热泵除霜控制系统，其特征在于，所述风机内设置导风隔板。
7.一种空气源热泵除霜控制方法，通过如权利要求1-6中任一项所述的空气源热泵除霜控制系统实现，其特征在于，包括以下步骤：
检测所述风机的运行功率值，根据所述风机的运行功率信号判断所述风侧换热器的结霜程度；
同时，检测所述风侧换热器内侧风速，判断所述风侧换热器区域内风速的不均匀度。
8.如权利要求7所述的空气源热泵除霜控制方法，其特征在于，检测所述风侧换热器内侧风速时，在检测所述风侧换热器内侧的至少两个区域同时检测风速。
9.如权利要求8所述的空气源热泵除霜控制方法，其特征在于，在检测所述风侧换热器内侧的至少两个区域同时检测风速时，将至少两个所述区域设置为均匀分布。
10.如权利要求7所述的空气源热泵除霜控制方法，其特征在于，根据所述风速传感器、所述风机功率传感器信号，由所述主机控制器对所述压缩机运行状态和制冷剂流路进行控制；当结合所述风速传感器、所述风机功率传感器两个传感器信号判断出所述风侧换热器结霜且需要除霜时，所述主机控制器发出信号，所述空气源热泵主机进入除霜模式。
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