CN114413414B - 一种除霜退出判断方法及空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种除霜退出判断方法及空调系统，属于空调技术领域，该方法包括以下步骤：进入除霜模式，检测室外盘管的温度T_外管；计算室外盘管温度的实时变化速率υ；根据室外盘管的实时变化速率υ，判断除霜初期的时长t₁、除霜中期的时长t₂；根据除霜初期的时长t₁、除霜中期的时长t₂，判断除霜末期所需时长t₃；空调器运行除霜末期时长t₃后退出除霜模式。该方法不需增加空调的制造成本，通过检测除霜阶段室外侧换热器的温度变化过程可以智能识别除霜退出点，实现除霜智能控制。

Description

一种除霜退出判断方法及空调系统

技术领域

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种除霜退出判断方法及空调系统。

背景技术

空调系统室外换热器在在低温环境下长时间运行会结霜，现有空调系统中，当系统达到除霜条件后会执行预设控制逻辑进行除霜，当满足一定的除霜退出条件后即退出除霜。现有的系统除霜退出条件都是根据测试结果设定的，当达到固定除霜时间或者除霜过程中室外侧换热器出口温度高于设定的除霜退出温度则退出除霜。然而，该方法并不够智能化，且无法根据室外侧结霜情况进行自适应性调节，可能会出现存在除霜不净以及外侧霜层较薄，无霜持续除霜的情况。

现有技术中，一般采用室外侧换热器的出口处铜管温度T_外管作为除霜退出判定中的温度条件，T_外管的变化规律如图1所示。根据T_外管的变化过程将可以整个除霜过程划分为除霜初期、除霜中期、除霜末期三个阶段。现有技术中通常为了保证预设的除霜退出参数能满足大部分工况，通常除霜退出温度T_外管会设置在较高的范围内，如图1中的E点。然而这种方式容易出现换热器无霜空调系统却持续除霜的情况。因此，需要设计一种能智能识别除霜退出点，实现智能除霜的方法来满足市场需求。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明的目的之一是提供一种除霜退出判断方法，该方法不需增加空调的制造成本，通过检测除霜阶段室外侧换热器的温度变化过程可以智能识别除霜退出点，实现除霜智能控制。

一种除霜退出判断方法，包括：

进入除霜模式，检测室外盘管的温度T_外管；

计算室外盘管温度的实时变化速率υ；

根据室外盘管的实时变化速率υ，判断除霜初期的时长t₁、除霜中期的时长t₂；

根据除霜初期的时长t₁、除霜中期的时长t₂，判断除霜末期所需时长t₃；

空调器运行除霜末期时长t₃后退出除霜模式。

在本发明较佳的技术方案中，所述计算室外盘管温度的实时变化速率υ，包括：

记录进入除霜模式时的初始外管温T_A；

在设定的时间间隔τ检测除霜模式下室外盘管的实时温度T_t0+τ；

根据公式υ＝(T_t0+τ-T_t0)/τ计算室外盘管温度的实时变化速率υ；

其中，T_t0为t₀时刻的外管温度，T_t0+τ为t_0+τ时刻的外管温度。

在本发明较佳的技术方案中，所述时间间隔τ因空调系统的不同而不同。

在本发明较佳的技术方案中，所述根据室外盘管的实时变化速率υ，判断除霜初期的时长t₁、除霜中期的时长t₂，包括：

设定温度变化速率预设值υ₀；

进入除霜模式后，记录室外盘管的实时变化速率υ第一次达到υ₀的所需时间，记为t₁；

记录室外盘管的实时变化速率υ第二次达到预设值υ₀所需时间，记为t₂。

在本发明较佳的技术方案中，所述根据除霜初期的时长t₁、除霜中期的时长t₂，判断除霜末期所需时长t₃，包括：

通过设置t₁、t₂区间表确定除霜末期时长t₃。

在本发明较佳的技术方案中，所述t₃根据t₁、t₂的值共同确定。

在本发明较佳的技术方案中，所述υ₀根据空调系统的不同而不同，所述υ₀通过空调系统的实验数据而得到。

在本发明较佳的技术方案中，所述检测室外盘管的温度T_外管，包括:

通过温度检测器检测室外侧换热器的冷媒管出口处的温度T_外管。

本发明的目的之二是提供一种空调系统，该空调系统包括压缩机、室外侧换热器、室内侧换热器、节流装置、四通阀以及控制器，所述压缩机、所述室外侧换热器、所述室内侧换热器、所述节流装置以及所述四通阀组成闭合的制冷循环回路，所述控制器可以执行以上所述的除霜退出判断方法。

所述室外侧换热器的冷媒管出口处设有温度检测设备。

本发明的有益效果为：

本发明提供的一种除霜退出判断方法，该方法利用除霜不同阶段的温度变化速率不同的特点，在不增加空调的制造成本的前提下，通过检测除霜过程中室外盘管的温度变化，来达到智能识别除霜退出点的目的，实现空调系统的除霜智能控制。该方法克服了现有技术中仅通过判断是否达到设置的除霜时间或是否达到除霜退出温度，来判断除霜退出点的技术缺陷，利用除霜过程中温度的动态变化来判断除霜退出点，可以根据室外侧结霜情况进行自适应性调节，避免了空调系统出现除霜不净或无霜持续除霜的情况。

本发明还提供一种空调系统，该空调可以根据不同除霜阶段的持续时长判断空调的除霜退出点，智能化程度高，可以为用户提高较好的使用体验。

附图说明

图1是本发明提供的除霜过程空调外管温变化过程的示意图；

图2是本发明提供的除霜退出判断方法的流程图；

图3是本发明提供的空调系统的结构示意图。

附图标记：

1、室外侧换热器；2、压缩机；3、四通阀；4、室内侧换热器；5、节流装置。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“该”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参见图1，空调系统进入除霜控制后，室外侧换热器的铜管温度会随着除霜时长的推移而发生规律性变化。因此，可以根据室外侧换热器的铜管温度T_外管的变化过程将整个除霜过程划分为除霜初期、除霜中期、除霜末期三个阶段。

其中，除霜初期A→B，A点为进入除霜时刻，T_A代表进入除霜时刻的外管温度值，一般的，T_A为一个极低值。此阶段内，由于压缩机的高温气态冷媒直接进入室外侧换热器进行除霜，因此T_外管会出现一个快速提升的过程；

当累积运行t₁时长后，进入除霜中期B→C，在此阶段，由于高温气态冷媒的热量主要用来融化换热器表面的霜层，此时在换热器表面主要发生的是霜层的固液相变过程，此时外管温度的变化幅度相对较小；

当累积运行t₂时长后，进入到除霜末期，此时，换热器表面积累的霜层已基本融化完全，高温冷媒直接加热铜管，导致外管温会再次出现快速上升过程。

本发明正是基于这一规律而提出一种除霜退出判断方法，该方法利用空调系统在除霜模式下室外侧换热器的铜管温度会随着除霜时间的推移而发生规律性变化的特点，来智能识别除霜退出点。参见图2，该方法具体包括以下步骤：

S100、进入除霜模式，检测室外盘管的温度T_外管；在该步骤中，通过温度检测器检测室外侧换热器的冷媒管出口处的温度T_外管。

S200、计算室外盘管温度的实时变化速率υ；该过程首先是记录进入除霜模式时的初始外管温T_A；然后在设定的时间间隔τ检测除霜模式下室外盘管的实时温度T_t0+τ；最后根据公式υ＝(T_t0+τ-T_t0)/τ计算室外盘管温度的实时变化速率υ；其中，T_t0为t₀时刻的外管温度，T_t0+τ为t_0+τ时刻的外管温度。具体方法为记录初始时刻外管的温度T_t0，在时间间隔τ后记录外管的温度T_t0+τ，通过公式即可计算得到室外盘管温度的实时变化速率υ。

S300、根据室外盘管的实时变化速率υ，判断除霜初期的时长t₁、除霜中期的时长t₂；

S400、根据除霜初期的时长t₁、除霜中期的时长t₂，判断除霜末期所需时长t₃；

S500、空调器运行除霜末期时长t₃后退出除霜模式。

以下对该方法进行详细说明：

当空调器检测到室外侧换热器的霜层较厚时，启动除霜模式。

此时室外侧换热器上的温度感应器检查室外侧换热器的冷媒管出口处的温度T_外管，并把检测到的数据反馈到空调的控制器。空调在除霜模式下继续运行，除霜初期，室外侧换热器的冷媒管出口处的温度会快速上升，通过在设定的间隔时间τ下检测室外侧换热器的冷媒管出口处的温度变化率υ，可以获知获知空调的除霜情况。间隔时间τ根据系统的不同而不同，为了提高化霜退出点判断的准确性，τ的取值范围通常在[1s，10s]

当温度变化率υ达到某个设定的υ₀时，说明除霜已经进入除霜中期。此处的υ₀是根据经验而定或者是对空调进行多组实验，总结实验数据而得到的。υ₀也是根据空调系统的不同而不同。室外盘管的实时变化速率υ第一次达到υ₀的所需时间，记为空调系统除霜初期运行的时间，记为t₁。

在除霜中期，由于高温气态冷媒的热量主要用来融化换热器表面的霜层，温度变化率υ较为平缓。此时的温度变化率υ是小于υ₀的。

随着时间的推移，霜层已经基本完全融化，此时高温冷媒直接加热铜管，导致外管温会再次出现快速上升过程。υ与υ₀的差值逐渐减小，直至υ第二次达到υ₀。υ在第一次达到υ₀与第二次达到υ₀之间的时长为空调系统除霜中期的运行市场，记为t₂。

之后，温度变化率υ会大于υ₀，空调系统进入除霜末期。

通过记录空调外管温度变化率υ两次达到υ₀的时间，可以知道空调系统在除霜初期t₁和除霜中期的运行时间t₂，通t₁、t₂的运行时长结合经验公式，推断除霜末期所需时间t₃，当空调外管温度变化率υ进入除霜末期且运行t₃时间后，空调系统推出除霜模式，完成除霜。

上述的一种除霜退出判断方法，该方法利用除霜不同阶段的温度变化速率不同的特点，在不增加空调的制造成本的前提下，通过检测除霜过程中室外盘管的温度变化，来达到智能识别除霜退出点的目的，实现空调系统的除霜智能控制。该方法克服了现有技术中仅通过判断是否达到设置的除霜时间或是否达到除霜退出温度，来判断除霜退出点的技术缺陷，利用除霜过程中温度的动态变化来判断除霜退出点，可以根据室外侧结霜情况进行自适应性调节，避免了空调系统出现除霜不净或无霜持续除霜的情况。

进一步地，所述根据除霜初期的时长t₁、除霜中期的时长t₂，判断除霜末期所需时长t₃，包括：

通过设置t₁、t₂区间表确定除霜末期时长t₃。更进一步地，所述t₃根据t₁、t₂的值共同确定。

更具体地，设置t₁、t₂区间表具体如下：

其中，t₁的大小反映的是制热过程中室外侧换热器的结霜程度，霜层越厚，t₁越大；t₂与除霜的快慢有关系，与具体的压缩机频率、以及风机电子膨胀阀的控制有关系，但是具体还是反映为t₂的数值上的大小。通过t₁、t₂的限定，就能够确定t₃的大小。

上表中，{t_预设10、t_预设11、t_预设12}、{t_预设20、t_预设21、t_预设22}分别为不同除霜阶段的预设时长，其时长大小能够反映室外侧换热器的结霜程度以及除霜程度。

当t₂∈(0,t_预设20]，表明在除霜中期除霜速度很迅速，外管温升温很快，其变化速率υ能够很快达到预设值υ₀，此时，除霜末期时长t₃取值t₃₀，t₃₀为一个极小的值，一般的t₃₀＝0s；

当t₂∈(t_预设22,+∞)，表明霜层较厚，整个除霜中期阶段持续时间很长，外管温变化速率由υ→预设值υ₀需要很长时间，为保证整个除霜过程的除霜干净，一般地，t₃₉＝120s；

当t₂∈(t_预设20、t_预设22]，根据t₁所属区间的不同，t₃进行相应的取值，{t₃₁，…，t₃₈}的取值区间为(0s，120s)，其中t₃₁＜t₃₃＜t₃₅＜t₃₇，t₃₂＜t₃₄＜t₃₆＜t₃₈。

如图3所示，本发明还提供一种空调系统，包括压缩机2、室外侧换热器1、室内侧换热器4、节流装置5、四通阀3以及控制器，所述压缩机2、所述室外侧换热器1、所述室内侧换热器4、所述节流装置5以及所述四通阀3组成闭合的制冷循环回路，所述控制器可以执行上述的除霜退出判断方法。四通阀3的作用是用于调节制冷剂的流向，是空调系统可以选择制冷模式或除霜模式。

进一步地，所述室外侧换热器1的冷媒管出口处设有温度检测设备。所述温度检测设备为温度传感器，如红外温度传感器或热电偶。

该空调可以根据不同除霜阶段的持续时长判断空调的除霜退出点，智能化程度高，可以为用户提高较好的使用体验。

上文中已经参考附图详细描述了本申请的方案。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。另外，可以理解，本申请实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减，本申请实施例装置中的模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的系统和方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标记的功能也可以以不同于附图中所标记的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (9)

1.一种除霜退出判断方法，其特征在于，包括：

进入除霜模式，检测室外盘管的冷媒管出口处的温度T_外管；

计算室外盘管温度的实时变化速率υ；

根据室外盘管的实时变化速率υ，判断除霜初期的时长t₁、除霜中期的时长t₂；包括：设定温度变化速率预设值υ₀；进入除霜模式后，记录室外盘管的实时变化速率υ第一次达到υ₀的所需时间，记为t₁；记录室外盘管的实时变化速率υ第二次达到预设值υ₀所需时间，记为t₂；

根据除霜初期的时长t₁、除霜中期的时长t₂，判断除霜末期所需时长t₃；

空调器运行除霜末期时长t₃后退出除霜模式。

2.根据权利要求1所述的一种除霜退出判断方法，其特征在于：

所述计算室外盘管温度的实时变化速率υ，包括：

记录进入除霜模式时的初始外管温T_A；

在设定的时间间隔τ检测除霜模式下室外盘管的实时温度T_t0+τ；

根据公式υ＝(T_t0+τ-T_t0)/τ计算室外盘管温度的实时变化速率υ；

其中，T_t0为t₀时刻的外管温度，T_t0+τ为t_0+τ时刻的外管温度。

3.根据权利要求2所述的一种除霜退出判断方法，其特征在于：

所述时间间隔τ因空调系统的不同而不同。

4.根据权利要求1所述的一种除霜退出判断方法，其特征在于：

所述根据除霜初期的时长t1、除霜中期的时长t₂，判断除霜末期所需时长t₃，包括：

通过设置t₁、t₂区间表确定除霜末期时长t₃。

5.根据权利要求1所述的一种除霜退出判断方法，其特征在于：

所述t₃根据t₁、t₂的值共同确定。

6.根据权利要求1所述的一种除霜退出判断方法，其特征在于：

所述υ₀根据空调系统的不同而不同，所述υ₀通过空调系统的实验数据而得到。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种除霜退出判断方法，其特征在于：所述检测室外盘管的冷媒管出口处的温度T_外管，包括:

通过温度检测器检测室外侧换热器的冷媒管出口处的温度T_外管。

8.一种空调系统，包括压缩机、室外侧换热器、室内侧换热器、节流装置、四通阀以及控制器，所述压缩机、所述室外侧换热器、所述室内侧换热器、所述节流装置以及所述四通阀组成闭合的制冷循环回路，其特征在于：所述控制器用于执行1-7任一项所述的除霜退出判断方法。

9.根据权利要求8所述的一种空调系统，其特征在于：

所述室外侧换热器的冷媒管出口处设有温度检测设备。

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