CN114593549A - 一种基于红外线的空气源热泵除霜控制方法及空气源热泵 - Google Patents

一种基于红外线的空气源热泵除霜控制方法及空气源热泵 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于红外线的空气源热泵除霜控制方法及空气源热泵，涉及空气源热泵除霜技术领域。该基于红外线的空气源热泵除霜控制方法及空气源热泵包括热泵箱体和红外除霜组件，热泵箱体的内侧固定设置有空气循环组件，热泵箱体的内侧固定设置有红外除霜组件。该空气源热泵通过红外线经过不同厚度冰层时发生折射不同的原理，通过红外接收器对热泵箱体表面的霜层厚度进行监控，避免现有技术中定时除霜对能耗的增加，也能合理避免霜层厚度超过阈值对装置发热功率产生影响，一定程度上解决现有对空气源热泵表面的除霜机能问题，同时本装置中结合热源除霜与震动除霜两种方式，节省热能能耗，保证空气源热泵的发热效率。

Description

一种基于红外线的空气源热泵除霜控制方法及空气源热泵
技术领域
本发明涉及空气源热泵除霜技术领域，具体为一种基于红外线的空气源热泵除霜控制方法及空气源热泵。
背景技术
“热泵”是指一种使用少量高品位能源将低温热源中的热量转移到高温热源中的装置，就像泵可以将水从低处转移到高处一样，空气源热泵将空气作为热源，在冬季将室外空气中的热量转移到室内空气中，在夏天将室内热量转移到室外。
由于室外的工作环境，空气中的水蒸气容易在其表面附着并液化结冰，会引起空气热源泵的发热效率降低、风机性能衰减、能耗增大等问题，为了保证空气热源泵系统的正常工作，需要对空气源热泵进行除霜工作，现有除霜方法却不能保证切实有效，也存在有霜不除以及增加装置能耗等问题，使得现有除霜方法存在通过持续增加除霜频率来实现除霜效果，或者减少除霜频次来降低除霜能耗的两极分化，为了平衡能耗与除霜效果，本领域技术人员提出一种基于红外线的空气源热泵除霜控制方法及空气源热泵。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于红外线的空气源热泵除霜控制方法及空气源热泵。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种基于红外线的空气源热泵除霜控制方法及空气源热泵，包括：
热泵箱体，所述热泵箱体的侧面固定连接有连墙件；
空气循环组件，所述空气循环组件贯穿设置在热泵箱体的内侧；
热交换组件，所述热交换组件固定设置在热泵箱体的内侧；
红外除霜组件，所述红外除霜组件固定设置在热泵箱体的侧面，所述红外除霜组件包括红外发射器、红外接收器、数字处理存储器和除霜件，所述红外发射器固定连接在热泵箱体的侧面，所述红外接收器固定连接在热泵箱体侧面的对应处，所述红外接收器与数字处理存储器电性连接，所述数字处理存储器电性连接有除霜件。
优选的，所述空气循环组件包括气管、阀门和压缩机，所述热泵箱体的侧面贯穿设置有气管，所述气管的侧面固定设置有阀门，所述热泵箱体的内侧与气管固定连接有压缩机。
优选的，所述热交换组件包括外机、热交换管和内机，所述外机固定设置在热泵箱体的内侧，所述外机的侧面固定连接有热交换管，所述热交换管远离外机一端贯穿热泵箱体的侧壁并固定连接有内机。
优选的，所述红外发射器固定设置在气管的进气端附近，所述红外接收器固定设置在气管的出气端，所述红外发射器与红外接收器之间对应设置有一定安装倾角。
优选的，所述除霜件包括换向阀、导热管、除霜加热板、温度感应器和除霜锤，所述换向阀固定设置在热交换组件的侧面，所述换向阀的一侧固定连接有导热管，所述导热管远离换向阀的一端延伸到气管进气端并固定连接有除霜加热板，所述热泵箱体的内壁固定连接有温度感应器，所述热泵箱体的内壁铰接有除霜锤。
优选的，所述温度感应器电性连接有锤击电机，所述锤击电机输出轴的侧面固定套接有棘轮，所述除霜锤的侧面设置有与棘轮相适配的三角楔块。
优选的，所述换向阀与数字处理存储器电性连接，所述温度感应器和锤击电机均与数字处理存储器电性连接，所述除霜锤与热泵箱体的内壁之间固定连接有复位弹簧。
一种基于红外线的空气源热泵除霜装置，在本装置使用时，随着空气自气管进入压缩机进行热交换，气管两端存在温度差，导致冷空气中水蒸气附着热泵箱体侧面并霜化，随着使用时间，霜化厚度逐渐增加，对空气源热泵的制热功率产生逐渐增加的影响，当霜化厚度超过阈值时，红外发射器所发出红外线被霜层折射，红外接收器察觉红外线变化时经过数字处理存储器的处理后，启动位于热交换管侧面的换向阀，热介质经过导热管输送到除霜加热板对结霜区域进行加热，将附着在热泵箱体的冰层融化，当温度感应器反应热泵箱体温度升高时自动切换换向阀，同时启动锤击电机，通过棘轮带动除霜锤敲击热泵箱体的侧壁，将表面融化的冰层震落，实现除霜，并且能够精准对冰层厚度进行评估，对影响空气源热泵发热功率的冰层进行定向除霜，而忽略不影响功率的冰层，同时避免红外除霜组件闲置的功率损耗。
本发明公开了一种基于红外线的空气源热泵除霜控制方法及空气源热泵，其具备的有益效果如下：
1、该基于红外线的空气源热泵除霜控制方法及空气源热泵，通过红外线经过不同厚度冰层时发生折射不同的原理，通过红外接收器对热泵箱体表面的霜层厚度进行监控，避免现有技术中定时除霜对能耗的增加，也能合理避免霜层厚度超过阈值对装置发热功率产生影响，一定程度上解决现有对空气源热泵表面的除霜机能问题，同时本装置中结合热源除霜与震动除霜两种方式，节省热能能耗，保证空气源热泵的发热效率。
2、该基于红外线的空气源热泵除霜控制方法及空气源热泵，通过红外除霜组件中的红外接收器监控霜层厚度，当霜层厚度超过阈值时，由红外发射器发出的红外线被霜层折射，由红外接收器接收的红外线入射角度与强度发生变化，由数字处理存储器进行转化运算，并控制换向阀的切换，将热介质导入导热管中，对设置在除霜部位的除霜加热板进行加热，对热泵箱体侧面附着的霜层进行融化，使得霜层附着力下降，而数字处理存储器通过温度传感器监测到热泵箱体温度变化时，将换向阀自除霜状态切换到正常状态，并启动锤击电机，锤击电机通过棘轮可以重复控制除霜锤对热泵箱体进行除霜锤击，将霜层震落实现除霜。
3、该基于红外线的空气源热泵除霜控制方法及空气源热泵，不同于现有技术中定时除霜方式与单独设置的除霜发热装置，本装置通过红外线进行霜层厚度的监控，当霜层厚度超过阈值，对空气源热泵发热功率产生不利影响时才会启动除霜件进行除霜，同时本装置中的除霜件采用热源除霜与机械除霜结合，用热源融化热泵箱体与霜层连接处，再通过除霜锤敲击热泵箱体产生震动除霜，可以节省除霜能耗，同时本装置中除霜件的除霜加热板与热交换组件共享热源，减小装置体积。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明空气循环组件结构示意图；
图3为本发明热交换组件结构示意图；
图4为本发明红外除霜组件结构示意图；
图5为本发明除霜件结构示意图；
图6为本发明图5中A处结构放大图；
图7为本发明信息传递与控制图。
图中：1、热泵箱体；2、空气循环组件；201、气管；202、阀门；203、压缩机；3、热交换组件；301、外机；302、热交换管；303、内机；4、红外除霜组件；401、红外发射器；402、红外接收器；403、数字处理存储器；404、除霜件；4041、换向阀；4042、导热管；4043、除霜加热板；4044、温度感应器； 4045、除霜锤；5、连墙件；6、锤击电机；7、棘轮；8、三角楔块；9、复位弹簧。
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。
本发明实施例公开一种基于红外线的空气源热泵除霜控制方法及空气源热泵，如图1-2所示，包括热泵箱体1、空气循环组件2、热交换组件3和红外除霜组件4，热泵箱体1的内侧固定设置有空气循环组件2，热泵箱体1的内侧固定连接有热交换组件3，热泵箱体1的内侧固定设置有红外除霜组件4，热泵箱体1的侧面固定连接有连墙件5。
结合图2所示，空气循环组件2包括气管201、阀门202和压缩机203，热泵箱体1的侧面贯穿设置有气管201，气管201的侧面固定设置有阀门202，热泵箱体1的内侧与气管201固定连接有压缩机203。
结合图3所示，热交换组件3包括外机301、热交换管302和内机303，外机301固定设置在热泵箱体1的内侧，外机301的侧面固定连接有热交换管302，热交换管302远离外机301一端贯穿热泵箱体1的侧壁并固定连接有内机303。
结合图4所示，红外除霜组件4固定设置在热泵箱体1的侧面，红外除霜组件4包括红外发射器401、红外接收器402、数字处理存储器403和除霜件 404，红外发射器401固定连接在热泵箱体1的侧面，红外接收器402固定连接在热泵箱体1侧面的对应处，红外接收器402与数字处理存储器403电性连接，数字处理存储器403电性连接有除霜件404。
结合图4-6所示，红外发射器401固定设置在气管201的进气端附近，红外接收器402固定设置在气管201的出气端，红外发射器401与红外接收器402 之间对应设置有一定安装倾角。
除霜件404包括换向阀4041、导热管4042、除霜加热板4043、温度感应器4044和除霜锤4045，换向阀4041固定设置在热交换组件3的侧面，换向阀 4041的一侧固定连接有导热管4042，导热管4042远离换向阀4041的一端延伸到气管201进气端并固定连接有除霜加热板4043，热泵箱体1的内壁固定连接有温度感应器4044，热泵箱体1的内壁铰接有除霜锤4045。
温度感应器4044电性连接有锤击电机6，锤击电机6输出轴的侧面固定套接有棘轮7，除霜锤4045的侧面设置有与棘轮7相适配的三角楔块8。
换向阀4041与数字处理存储器403电性连接，温度感应器4044和锤击电机6均与数字处理存储器403电性连接，除霜锤4045与热泵箱体1的内壁之间固定连接有复位弹簧9。
在本装置使用时，随着空气自气管201进入压缩机203进行热交换，气管 201两端存在温度差，导致冷空气中水蒸气附着热泵箱体1侧面并霜化，随着使用时间，霜化厚度逐渐增加，对空气源热泵的制热功率产生逐渐增加的影响，当霜化厚度超过阈值时，红外发射器401所发出红外线被霜层折射，红外接收器402察觉红外线变化时经过数字处理存储器403的处理后，启动位于热交换管302侧面的换向阀4041，热介质经过导热管4042输送到除霜加热板4043对结霜区域进行加热，将附着在热泵箱体1的冰层融化，当温度感应器4044反应热泵箱体1温度升高时自动切换换向阀4041，同时启动锤击电机6，通过棘轮 7带动除霜锤4045敲击热泵箱体1的侧壁，将表面融化的冰层震落，实现除霜，并且能够精准对冰层厚度进行评估，对影响空气源热泵发热功率的冰层进行定向除霜，而忽略不影响功率的冰层，同时避免红外除霜组件4闲置的功率损耗。
实施例1：一种基于红外线的空气源热泵，包括：
热泵箱体1，热泵箱体1的侧面固定连接有连墙件5；
空气循环组件2，空气循环组件2贯穿设置在热泵箱体1的内侧，空气循环组件2包括气管201、阀门202和压缩机203，热泵箱体1的侧面贯穿设置有气管201，气管201的侧面固定设置有阀门202，热泵箱体1的内侧与气管201 固定连接有压缩机203；
热交换组件3，热交换组件3固定设置在热泵箱体1的内侧；
红外除霜组件4，红外除霜组件4固定设置在热泵箱体1的侧面。
外界空气自气管201的进气端进入装置，通过阀门202可以对进气量进行调节，在压缩机203中完成空气中热能的压缩置换后，将冷空气自气管201的出口再排出。
实施例2：一种基于红外线的空气源热泵，包括：
热泵箱体1，热泵箱体1的侧面固定连接有连墙件5；
空气循环组件2，空气循环组件2贯穿设置在热泵箱体1的内侧；
热交换组件3，热交换组件3固定设置在热泵箱体1的内侧，热交换组件3 包括外机301、热交换管302和内机303，外机301固定设置在热泵箱体1的内侧，外机301的侧面固定连接有热交换管302，热交换管302远离外机301一端贯穿热泵箱体1的侧壁并固定连接有内机303；
红外除霜组件4，红外除霜组件4固定设置在热泵箱体1的侧面。
在本实施例中，将空气中的热能经过压缩机203的置换后，热能传递到固定连接在压缩机203侧面的外机301，传导介质经过热交换管302输送到安装在室内的内机303，完成本装置室内外的热交换过程。
实施例3：一种基于红外线的空气源热泵，包括：
热泵箱体1，热泵箱体1的侧面固定连接有连墙件5；
空气循环组件2，空气循环组件2贯穿设置在热泵箱体1的内侧；
热交换组件3，热交换组件3固定设置在热泵箱体1的内侧；
红外除霜组件4，红外除霜组件4固定设置在热泵箱体1的侧面，红外除霜组件4包括红外发射器401、红外接收器402、数字处理存储器403和除霜件 404，红外发射器401固定连接在热泵箱体1的侧面，红外接收器402固定连接在热泵箱体1侧面的对应处，红外接收器402与数字处理存储器403电性连接，数字处理存储器403电性连接有除霜件404。
红外发射器401固定设置在气管201的进气端附近，红外接收器402固定设置在气管201的出气端，红外发射器401与红外接收器402之间对应设置有一定安装倾角。
除霜件404包括换向阀4041、导热管4042、除霜加热板4043、温度感应器4044和除霜锤4045，换向阀4041固定设置在热交换组件3的侧面，换向阀4041的一侧固定连接有导热管4042，导热管4042远离换向阀4041的一端延伸到气管201进气端并固定连接有除霜加热板4043，热泵箱体1的内壁固定连接有温度感应器4044，热泵箱体1的内壁铰接有除霜锤4045。
温度感应器4044电性连接有锤击电机6，锤击电机6输出轴的侧面固定套接有棘轮7，除霜锤4045的侧面设置有与棘轮7相适配的三角楔块8。
换向阀4041与数字处理存储器403电性连接，温度感应器4044和锤击电机6均与数字处理存储器403电性连接，除霜锤4045与热泵箱体1的内壁之间固定连接有复位弹簧9。
在本实施例中，通过红外接收器402接收红外发射器401持续发射的红外线，当热泵箱体1侧面凝结霜层的厚度超过阈值，开始影响装置的制热效率时，红外接收器402受到的红外线折射角发生变化，根据此信息，通过数字处理存储器403进行信息的处理并启动换向阀4041，换向阀4041将热交换管302中的热介质导入导热管4042中并通入除霜加热板4043，对除霜加热板4043进行加热，使得附着在热泵箱体1侧面的霜层开始融化，当温度感应器4044感应到热泵箱体1表面温度开始升高并超过设置阈值时，通过数字处理存储器403切换换向阀4041，停止对除霜加热板4043的加热，同时启动锤击电机6，锤击电机6开始转动，并通过设置在其输出轴侧面的棘轮7与设置在除霜锤4045侧面的三角楔块8配合，将除霜锤4045持续向热泵箱体1进行敲击，由此产生震动，将本已融化连接部的霜层震落。
工作原理：该基于红外线的空气源热泵除霜控制方法及空气源热泵，通过红外线经过不同厚度冰层时发生折射不同的原理，通过红外接收器402对热泵箱体1表面的霜层厚度进行监控，避免现有技术中定时除霜对能耗的增加，也能合理避免霜层厚度超过阈值对装置发热功率产生影响，一定程度上解决现有对空气源热泵表面的除霜机能问题，同时本装置中结合热源除霜与震动除霜两种方式，节省热能能耗，保证空气源热泵的发热效率。
通过红外除霜组件4中的红外接收器402监控霜层厚度，当霜层厚度超过阈值时，由红外发射器401发出的红外线被霜层折射，由红外接收器402接收的红外线入射角度与强度发生变化，由数字处理存储器403进行转化运算，并控制换向阀4041的切换，将热介质导入导热管4042中，对设置在除霜部位的除霜加热板4043进行加热，对热泵箱体1侧面附着的霜层进行融化，使得霜层附着力下降，而数字处理存储器403通过温度感应器4044监测到热泵箱体1 温度变化时，将换向阀4041自除霜状态切换到正常状态，并启动锤击电机6，锤击电机6通过棘轮7可以重复控制除霜锤4045对热泵箱体1进行除霜锤击，将霜层震落实现除霜。
同时，不同于现有技术中定时除霜方式与单独设置的除霜发热装置，本装置通过红外线进行霜层厚度的监控，当霜层厚度超过阈值，对空气源热泵发热功率产生不利影响时才会启动除霜件404进行除霜，同时本装置中的除霜件404 采用热源除霜与机械除霜结合，用热源融化热泵箱体1与霜层连接处，再通过除霜锤4045敲击热泵箱体1产生震动除霜，可以节省除霜能耗，同时本装置中除霜件404的除霜加热板4043与热交换组件3共享热源，减小装置体积。
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 (8)

1.一种基于红外线的空气源热泵，其特征在于，包括：
热泵箱体(1)，所述热泵箱体(1)的侧面固定连接有连墙件(5)；
空气循环组件(2)，所述空气循环组件(2)贯穿设置在热泵箱体(1)的内侧；
热交换组件(3)，所述热交换组件(3)固定设置在热泵箱体(1)的内侧；
红外除霜组件(4)，所述红外除霜组件(4)固定设置在热泵箱体(1)的侧面，所述红外除霜组件(4)包括红外发射器(401)、红外接收器(402)、数字处理存储器(403)和除霜件(404)，所述红外发射器(401)固定连接在热泵箱体(1)的侧面，所述红外接收器(402)固定连接在热泵箱体(1)侧面的对应处，所述红外接收器(402)与数字处理存储器(403)电性连接，所述数字处理存储器(403)电性连接有除霜件(404)。
2.根据权利要求1所述的一种基于红外线的空气源热泵，其特征在于：所述空气循环组件(2)包括气管(201)、阀门(202)和压缩机(203)，所述热泵箱体(1)的侧面贯穿设置有气管(201)，所述气管(201)的侧面固定设置有阀门(202)，所述热泵箱体(1)的内侧与气管(201)固定连接有压缩机(203)。
3.根据权利要求1所述的一种基于红外线的空气源热泵，其特征在于：所述热交换组件(3)包括外机(301)、热交换管(302)和内机(303)，所述外机(301)固定设置在热泵箱体(1)的内侧，所述外机(301)的侧面固定连接有热交换管(302)，所述热交换管(302)远离外机(301)一端贯穿热泵箱体(1)的侧壁并固定连接有内机(303)。
4.根据权利要求1所述的一种基于红外线的空气源热泵，其特征在于：所述红外发射器(401)固定设置在气管(201)的进气端附近，所述红外接收器(402)固定设置在气管(201)的出气端，所述红外发射器(401)与红外接收器(402)之间对应设置有一定安装倾角。
5.根据权利要求1所述的一种基于红外线的空气源热泵，其特征在于：所述除霜件(404)包括换向阀(4041)、导热管(4042)、除霜加热板(4043)、温度感应器(4044)和除霜锤(4045)，所述换向阀(4041)固定设置在热交换组件(3)的侧面，所述换向阀(4041)的一侧固定连接有导热管(4042)，所述导热管(4042)远离换向阀(4041)的一端延伸到气管(201)进气端并固定连接有除霜加热板(4043)，所述热泵箱体(1)的内壁固定连接有温度感应器(4044)，所述热泵箱体(1)的内壁铰接有除霜锤(4045)。
6.根据权利要求5所述的一种基于红外线的空气源热泵，其特征在于：所述温度感应器(4044)电性连接有锤击电机(6)，所述锤击电机(6)输出轴的侧面固定套接有棘轮(7)，所述除霜锤(4045)的侧面设置有与棘轮(7)相适配的三角楔块(8)。
7.根据权利要求5所述的一种基于红外线的空气源热泵，其特征在于：所述换向阀(4041)与数字处理存储器(403)电性连接，所述温度感应器(4044)和锤击电机(6)均与数字处理存储器(403)电性连接，所述除霜锤(4045)与热泵箱体(1)的内壁之间固定连接有复位弹簧(9)。
8.一种基于红外线的空气源热泵除霜装置的控制方法，包括权利要求书1-7所述的一种基于红外线的空气源热泵，其特征在于：在本装置使用时，随着空气自气管(201)进入压缩机(203)进行热交换，气管(201)两端存在温度差，导致冷空气中水蒸气附着热泵箱体(1)侧面并霜化，随着使用时间，霜化厚度逐渐增加，对空气源热泵的制热功率产生逐渐增加的影响，当霜化厚度超过阈值时，红外发射器(401)所发出红外线被霜层折射，红外接收器(402)察觉红外线变化时经过数字处理存储器(403)的处理后，启动位于热交换管(302)侧面的换向阀(4041)，热介质经过导热管(4042)输送到除霜加热板(4043)对结霜区域进行加热，将附着在热泵箱体(1)的冰层融化，当温度感应器(4044)反应热泵箱体(1)温度升高时自动切换换向阀(4041)，同时启动锤击电机(6)，通过棘轮(7)带动除霜锤(4045)敲击热泵箱体(1)的侧壁，将表面融化的冰层震落，实现除霜，并且能够精准对冰层厚度进行评估，对影响空气源热泵发热功率的冰层进行定向除霜，而忽略不影响功率的冰层，同时避免红外除霜组件(4)闲置的功率损耗。
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