CN114909860A - 一种智能除霜方法、除霜控制系统及冷柜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能除霜方法、除霜控制系统及冷柜，属于冷柜技术领域。该智能除霜方法包括周期除霜和动态除霜，其中，周期除霜具体为根据预设除霜周期定时启动除霜；动态除霜包括以下步骤：在上一次除霜结束进入制冷周期后，在未开门时长达到过预设稳定时长且柜内温度达到过预设制冷温度的一采样期间内，取采样期间内低于预设基准值的蒸发器温度最低值，作为基准蒸发器温度；实时采集出风口温度和蒸发器温度，计算出风口温度和蒸发器温度之间的实时差值，以实时差值与基准蒸发器温度的比值作为温差趋势指数，当温差趋势指数大于预设阈值时，周期除霜的除霜间隔计时清零并启动除霜。该智能除霜方法，能够精准控制除霜，且具有自适应性。
Description
技术领域
本发明属于冷柜技术领域，尤其涉及一种智能除霜方法、除霜控制系统及冷柜。
背景技术
风冷冷柜为承担食品冷冻任务，需要全天甚至全年运行，这种产品的除霜可靠性很大程度的关系到产品的安全使用。过度除霜会导致食物温度波动增加，制冷时间加长，产品能耗增加；除霜延迟或不及时、不彻底，同样也会导致因换热衰竭造成食品温度上升，压机长时间无效工作，产品能耗增加的问题。
目前，传统的除霜控制方式有3种：固定时间间隔进行特定时间的除霜，比如间隔6-12h、固定除霜15-25min；按照周期进行化霜，通过增加化霜传感器判定蒸发器表面温度，进而控制化霜终止；增加开门统计，根据开门情况和化霜时间长短来提前或者延后执行化霜。然而，虽然这3种传统除霜控制方式也是逐步优化而来的，但是仍没有实现根据温度精准控制除霜过程。
在冰箱领域，已有生产厂商在尝试根据温度控制除霜过程。例如，专利CN101392977A公开了一种无霜冰箱的化霜控制方法，其根据出风口与蒸发器表面温差控制化霜；专利CN103528340A公开了一种风冷冰箱的智能化霜切入点控制方法，其根据蒸发器及冷藏室出风口处的温度进行化霜切入点判定。然而，上述两种除霜控制方法均是直接根据温差进行除霜控制，其中，会存在判断错误的情况。比如：蒸发器表面与出风口之间的温差本身会受到环境温度影响，环境温度越低，温差越大，环境温度越高，温差越小，因而，采用蒸发器表面与出风口之间的温差直接控制除霜，会受环境温度影响，控制并不精准；再者，在除霜刚刚结束后，蒸发器表面温度较高，为了使柜内尽快恢复至除霜前的温度，需要使压缩机长时间工作以进行拉温，在这个过程中，蒸发器表面与出风口之间也会存在大温差，该温差可能与结满霜后的温差相当，因而，控制系统接收了该温差可能会误动作，虽然通过增大设定的除霜温差能够克服该问题，但除霜温差设定较大就会存在除霜不及时的问题；此外，在除霜刚刚结束后，开门一点时间时，蒸发器表面与出风口之间的温差也会较大，易导致控制系统误动作。
因而，如何提供一种控制更精准的除霜方法，是当前急需解决的一项技术问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种智能除霜方法、除霜控制系统及冷柜，该智能除霜方法通过监控出风口温度、蒸发器温度、柜内温度、门体开关状态，并通过逻辑计算和预设参数值进行比对，确定蒸发器表面霜层影响热交换效率的程度，在换热系数显著衰减时启动除霜，除霜控制精准，有效杜绝换热效率衰竭阶段的无效制冷做功，减小柜内食物温升，亦杜绝无霜时频繁除霜造成的能源浪费。
本发明提供一种智能除霜方法，包括周期除霜和动态除霜，其中，周期除霜具体为：根据预设除霜周期定时启动除霜；动态除霜包括以下步骤：
S1、在上一次除霜结束进入制冷周期后，在未开门时长达到过预设稳定时长且柜内温度达到过预设制冷温度的一采样期间内，取采样期间内低于预设基准值的蒸发器温度最低值，作为基准蒸发器温度Ts；
S2、实时采集出风口温度Tc和蒸发器温度Tz，计算出风口温度Tc和蒸发器温度Tz之间的实时差值，以实时差值与基准蒸发器温度Ts的比值作为温差趋势指数mum，当温差趋势指数mum大于预设阈值dl时，周期除霜的除霜间隔计时清零并启动除霜。
在其中一些实施例中，在S1步骤中，若未取到符合要求的基准蒸发器温度Ts，则沿用在上一个制冷周期的采样期间内选取的基准蒸发器温度Ts。
在其中一些实施例中，S1步骤具体包括：
S11、在上一次除霜结束进入制冷周期后，开始采样并进行采样计时，采样包括采集蒸发器温度、柜内温度和门体开关状态信号；
S12、判断门体是否打开；若是，则采样计时清零，重新进行采样计时；若否，则进入S13步骤；
S13、判断当前采样时间是否达到预设稳定时长；若否，则继续采样，并返回至判断门体是否打开的步骤；若是，则进入S14步骤；
S14、判断在当前计时的采样期间内柜内温度是否达到过设定制冷温度；若否，则继续制冷并采样，重新判断柜内温度是否达到过设定制冷温度；若是，则进入S15步骤；
S15、判断在当前计时的采样期间内蒸发器温度最低值是否低于预设基准值；若否，则继续制冷并采样，重新判断蒸发器温度最低值是否低于预设基准值；若是，则将当前计时的采样期间内蒸发器温度最低值记为基准蒸发器温度Ts。
在其中一些实施例中，S2步骤具体包括：
S21、采集当前出风口温度Tc和蒸发器温度Tz；
S22、计算温差趋势指数mum，温差趋势指数mum的计算公式为：mum＝(Tc-Tz)/Ts或mum＝(Tc-Tz)/Ts*de，其中，de为常数；
S23、若mum-dl>0，则周期除霜的除霜间隔计时清零并启动除霜。
在其中一些实施例中，预设稳定时长为1h，预设基准值为-30℃。
在其中一些实施例中，S2步骤还包括：实时采集柜内温度Tn，当柜内温度Tn高于预设高温报警温度且持续时间超过预设高温报警时长时，判断距离上一次除霜结束的时间间隔是否达到预设最小除霜间隔，若达到，则启动除霜，否则继续进行制冷。
在其中一些实施例中，预设高温报警时长为3min，预设最小除霜间隔为周期除霜的预设除霜周期的一半。
本发明还提供了一种除霜控制系统，应用上述任一项技术方案所述的智能除霜方法，除霜控制系统包括：
出风口温度传感器，设置于出风口处，用于采集出风口温度；
蒸发器温度传感器，设置于蒸发器表面，用于采集蒸发器温度；
柜内温度传感器，设置于柜体内的回风口处，用于采集柜内温度；
门磁开关，设置于门体的开启侧与对应的柜体侧壁之间，用于采集门体开关状态信号；
控制装置，与出风口温度传感器、蒸发器温度传感器、柜内温度传感器和门磁开关分别连接，用于运行智能除霜方法。
本发明进一步还提供了一种冷柜，包括柜体和门体，以及上述除霜控制系统。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、本发明提供的智能除霜方法，增加了动态除霜，在动态除霜中，根据当前制冷周期的动态变化情况，以门体关闭一定时间后的状态来选取一个理想换热的蒸发器温度作为基准，进而，将出风口温度和蒸发器温度的实时差值与基准蒸发器温度的比值作为温差趋势指数，来表征蒸发器表面霜层影响热交换效率的程度，当温差趋势指数大于预设阈值时，表示换热显著衰减，从而在此时启动除霜，实现了精准除霜控制，有效杜绝换热效率衰竭阶段的无效制冷做功，减小柜内食物温升，亦杜绝无霜时频繁除霜造成的能源浪费；
2、本发明提供的智能除霜方法，其动态除霜中，其基准蒸发器温度采用动态选取方式，能够自适应不同产品、不同换热器、不同工况；
3、本发明提供的智能除霜方法保留了传统的周期化霜，通过周期化霜和动态除霜的配合，全方位保证了除霜的即时性。
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，构成本申请的一部分，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为本发明实施例提供的智能除霜方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的冷柜的主视图；
图3为本发明实施例提供的冷柜剖开后的侧视图；
图4为本发明实施例提供的冷柜中制冷系统的结构示意图。
图中：
1、柜体；2、门体；3、控制装置；4、出风口温度传感器；5、蒸发器温度传感器；6、柜内温度传感器；7、门磁开关；8、压缩机；9、电磁阀；10、蒸发器；11、三通阀；12、冷凝器接管；13、冷凝器；14、防露管；15、过滤器；16、毛细管；17、除霜加热管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明实施例提供了一种智能除霜方法，包括周期除霜和动态除霜，其中，周期除霜具体为：根据预设除霜周期定时启动除霜；动态除霜包括以下步骤：
S1、在上一次除霜结束进入制冷周期后，在未开门时长达到过预设稳定时长且柜内温度达到过预设制冷温度的一采样期间内，取采样期间内低于预设基准值的蒸发器温度最低值，作为基准蒸发器温度Ts；
S2、实时采集出风口温度Tc和蒸发器温度Tz，计算出风口温度Tc和蒸发器温度Tz之间的实时差值，以实时差值与基准蒸发器温度Ts的比值作为温差趋势指数mum，当温差趋势指数mum大于预设阈值dl时，周期除霜的除霜间隔计时清零并启动除霜。
需要说明的是，上述智能除霜方法中，若未取到符合要求的基准蒸发器温度Ts，则沿用在上一个制冷周期的采样期间内选取的基准蒸发器温度Ts。
上述智能除霜方法增加了动态除霜，在动态除霜中，根据当前制冷周期的动态变化情况，以门体关闭一定时间后的状态来选取一个理想换热的蒸发器温度作为基准，进而，将出风口温度和蒸发器温度的实时差值与基准蒸发器温度的比值作为温差趋势指数，来表征蒸发器表面霜层影响热交换效率的程度，当温差趋势指数大于预设阈值时，表示换热显著衰减，从而在此时启动除霜，实现了精准除霜控制，有效杜绝换热效率衰竭阶段的无效制冷做功，减小柜内食物温升，亦杜绝无霜时频繁除霜造成的能源浪费。同时，上述智能除霜方法的动态除霜中，其基准蒸发器温度采用动态选取方式，能够自适应不同产品、不同换热器、不同工况。此外，上述智能除霜方法保留了传统的周期化霜，通过周期化霜和动态除霜的配合，全方位保证了除霜的即时性。
上述智能除霜方法中，优选的，S1步骤具体包括：
S11、在上一次除霜结束进入制冷周期后，开始采样并进行采样计时，采样包括采集蒸发器温度、柜内温度和门体开关状态信号；
S12、判断门体是否打开；若是，则采样计时清零，重新进行采样计时；若否，则进入S13步骤；
S13、判断当前采样时间是否达到预设稳定时长；若否，则继续采样，并返回至判断门体是否打开的步骤；若是，则进入S14步骤；
S14、判断在当前计时的采样期间内柜内温度是否达到过设定制冷温度；若否，则继续制冷并采样，重新判断柜内温度是否达到过设定制冷温度；若是，则进入S15步骤；
S15、判断在当前计时的采样期间内蒸发器温度最低值是否低于预设基准值；若否，则继续制冷并采样，重新判断蒸发器温度最低值是否低于预设基准值；若是，则将当前计时的采样期间内蒸发器温度最低值记为基准蒸发器温度Ts。
上述智能除霜方法中，优选的，S2步骤具体包括：
S21、采集当前出风口温度Tc和蒸发器温度Tz；
S22、计算温差趋势指数mum，温差趋势指数mum的计算公式为：mum＝(Tc-Tz)/Ts或mum＝(Tc-Tz)/Ts*de，其中，de为常数；需要说明的是，在计算温差趋势指数mum时，乘上常数de的目的是为了满足部分控制程序在编程时只能使用整数的要求，对于无此要求的控制程序，则可采用不乘常数de的计算方式计算温差趋势指数mum；
S23、若mum-dl>0，则周期除霜的除霜间隔计时清零并启动除霜。
为了获得理想换热的蒸发器温度作为基准，预设稳定时长优选为1h，预设基准值优选为-30℃。
进一步的，如图1所示，S2步骤还包括：实时采集柜内温度Tn，当柜内温度Tn高于预设高温报警温度且持续时间超过预设高温报警时长时，判断距离上一次除霜结束的时间间隔是否达到预设最小除霜间隔，若达到，则启动除霜，否则继续进行制冷。通过增加高温报警情况下的除霜控制，保证了除霜的安全性。优选的，预设高温报警时长为3min，预设最小除霜间隔为周期除霜的预设除霜周期的一半。
基于上述智能除霜方法，本发明实施例还提供了一种除霜控制系统，如图2和图3所示，除霜控制系统包括出风口温度传感器4、蒸发器温度传感器5、柜内温度传感器6、门磁开关7和控制装置3；出风口温度传感器4设置于出风口处，用于采集出风口温度；蒸发器温度传感器5设置于蒸发器10表面(本实施例中具体为蒸发器10表面感温管内)，用于采集蒸发器温度；柜内温度传感器6设置于柜体1内的回风口处，用于采集柜内温度；门磁开关7设置于门体2的开启侧与对应的柜体1侧壁之间，用于采集门体开关状态信号；控制装置3与出风口温度传感器4、蒸发器温度传感器5、柜内温度传感器6和门磁开关7分别连接，用于运行上述智能除霜方法。
需要说明的是，本实施例中采用的控制装置3为本领域常规的控制器，其需要包括计时模块、存储模块、计算模块、判断模块和控制模块，其中，计时模块用于计时(包括上述智能除霜方法中涉及的周期除霜的除霜间隔计时、采样计时、高温报警计时等)，存储模块用于存储出风口温度传感器4、蒸发器温度传感器5、柜内温度传感器6、门磁开关7采集的信息，计算模块用于运行上述智能除霜方法中的计算过程，判断模块用于运行上述智能除霜方法中的判断过程，控制模块用于控制除霜启动。还需要说明的是，本实施例提供的除霜控制系统控制，其对应控制的制冷系统的结构如图4所示，制冷系统的制冷回路由压缩机8、冷凝器接管12、冷凝器13、防露管14、过滤器15、毛细管16、蒸发器10依次连接构成，除霜回路由压缩机8、电磁阀9、除霜加热管17和蒸发器10依次连接构成，制冷回路和除霜回路通过设置在压缩机8排气接管的三通阀11进行切换，控制模块控制的是三通阀11和除霜回路中的电磁阀9。
基于上述除霜控制系统，本发明实施例还提供了一种冷柜，其包括柜体1和门体2，以及上述除霜控制系统。
最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (9)
1.一种智能除霜方法，其特征在于，包括周期除霜和动态除霜，其中，所述周期除霜具体为：根据预设除霜周期定时启动除霜；所述动态除霜包括以下步骤：
S1、在上一次除霜结束进入制冷周期后，在未开门时长达到过预设稳定时长且柜内温度达到过预设制冷温度的一采样期间内，取所述采样期间内低于预设基准值的蒸发器温度最低值，作为基准蒸发器温度Ts；
S2、实时采集出风口温度Tc和蒸发器温度Tz，计算出风口温度Tc和蒸发器温度Tz之间的实时差值，以所述实时差值与基准蒸发器温度Ts的比值作为温差趋势指数mum，当所述温差趋势指数mum大于预设阈值dl时，所述周期除霜的除霜间隔计时清零并启动除霜。
2.根据权利要求1所述的智能除霜方法，其特征在于，在所述S1步骤中，若未取到符合要求的基准蒸发器温度Ts，则沿用在上一个制冷周期的采样期间内选取的基准蒸发器温度Ts。
3.根据权利要求1或2所述的智能除霜方法，其特征在于，所述S1步骤具体包括：
S11、在上一次除霜结束进入制冷周期后，开始采样并进行采样计时，所述采样包括采集蒸发器温度、柜内温度和门体开关状态信号；
S12、判断门体是否打开；若是，则采样计时清零，重新进行采样计时；若否，则进入S13步骤；
S13、判断当前采样时间是否达到预设稳定时长；若否，则继续采样，并返回至判断门体是否打开的步骤；若是，则进入S14步骤；
S14、判断在当前计时的采样期间内柜内温度是否达到过设定制冷温度；若否，则继续制冷并采样，重新判断柜内温度是否达到过设定制冷温度；若是，则进入S15步骤；
S15、判断在当前计时的采样期间内蒸发器温度最低值是否低于预设基准值；若否，则继续制冷并采样，重新判断蒸发器温度最低值是否低于预设基准值；若是，则将当前计时的采样期间内蒸发器温度最低值记为基准蒸发器温度Ts。
4.根据权利要求1或2所述的智能除霜方法，其特征在于，所述S2步骤具体包括：
S21、采集当前出风口温度Tc和蒸发器温度Tz；
S22、计算温差趋势指数mum，所述温差趋势指数mum的计算公式为：mum＝(Tc-Tz)/Ts或mum＝(Tc-Tz)/Ts*de，其中，de为常数；
S23、若mum-dl>0，则所述周期除霜的除霜间隔计时清零并启动除霜。
5.根据权利要求1-4任一项所述的智能除霜方法，其特征在于，所述预设稳定时长为1h，所述预设基准值为-30℃。
6.根据权利要求1-4任一项所述的智能除霜方法，其特征在于，所述S2步骤还包括：实时采集柜内温度Tn，当柜内温度Tn高于预设高温报警温度且持续时间超过预设高温报警时长时，判断距离上一次除霜结束的时间间隔是否达到预设最小除霜间隔，若达到，则启动除霜，否则继续进行制冷。
7.根据权利要求6所述的智能除霜方法，其特征在于，所述预设高温报警时长为3min，所述预设最小除霜间隔为所述周期除霜的预设除霜周期的一半。
8.除霜控制系统，其特征在于，应用权利要求1-7任一项所述的智能除霜方法，所述除霜控制系统包括：
出风口温度传感器，设置于出风口处，用于采集出风口温度；
蒸发器温度传感器，设置于蒸发器表面，用于采集蒸发器温度；
柜内温度传感器，设置于柜体内的回风口处，用于采集柜内温度；
门磁开关，设置于门体的开启侧与对应的柜体侧壁之间，用于采集门体开关状态信号；
控制装置，与所述出风口温度传感器、蒸发器温度传感器、柜内温度传感器和门磁开关分别连接，用于运行所述智能除霜方法。
9.冷柜，包括柜体和门体，其特征在于，包括权利要求8所述的除霜控制系统。
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