CN115325662B - 利用低品质热量除霜保护板换防冻的两联供机组控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用低品质热量除霜保护板换防冻的两联供机组控制方法，步骤如下：A、机组满足除霜条件，控制器发出信号，机组进入除霜准备阶段；B、除霜准备阶段，压缩机降频至设定频率时，四通阀获得掉电信号切换端口；C、开始逐步关闭板换输入侧电动球阀；D、当板换输入侧电动球阀关闭至设定步长时、向控制器反馈；E、开始关闭板换输出侧电动球阀且同时开启室内机电子膨胀阀；F、待板换输入侧电动球阀、板换输出侧电动球阀和室内机电子膨胀阀动作到位之后，机组进入除霜运行状态。本发明的控制方法通过改变冷媒流动路径，使得除霜时液态冷媒不再走板式换热器进行换热、避免板式换热器的冻坏风险，且用户体验不会产生明显变化。

Description

利用低品质热量除霜保护板换防冻的两联供机组控制方法

技术领域

本发明涉及中央空调技术领域，尤其涉及氟水两联供系统中的板式换热器的保护以及房间冬季顶部废热的利用技术，具体地说是一种利用低品质热量除霜保护板换防冻的两联供机组控制方法。

背景技术

随着技术发展，氟水两联供的模式越来越成为长江中下游地区以及江浙沪皖等没有集中供暖但冬季又较为湿冷地区的首选，但是目前氟水两联供使用的多是板式换热器。市面上所有的两联供水机除霜时都需要从板式换热器的水侧进行吸热，在冬季进行除霜的过程中，因四通阀的切换，板换中的温度会迅速降低有很大概率会冻坏板式换热器；为了防止除霜时吸热过多过快会冻坏板式换热器，其多数会使用提高除霜时板式换热器的水侧温度以及降低除霜时压缩机频率的方式。但是板式换热器一旦有一处脏堵、就会导致两联供机组使用板式换热器进行冬季除霜时容易发生冻坏；若使用降低压缩机频率的方式，则除霜时间将会大大拉长，严重影响客户使用的体验感受。同时由于除霜时吸收水中热量，实际上是将房间中有用的终端设备热量用于室外机化霜，造成室内温度波动较大，用户体验极差。

发明内容

本发明的目的是针对现有两联供机组冬季除霜时两联供板式换热器冻坏的问题以及冬季除霜时水温波动大造成室内温度波动大、体验差的问题，提供一种利用低品质热量除霜保护板换防冻的两联供机组控制方法。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种利用低品质热量除霜保护板换防冻的两联供机组控制方法，其特征在于：该控制方法步骤如下：

A、机组满足除霜条件，控制器发出信号，机组进入除霜准备阶段；

B、除霜准备阶段，压缩机降频至设定频率时，四通阀获得掉电信号切换端口；

C、开始逐步关闭板换输入侧电动球阀；

D、当板换输入侧电动球阀关闭至设定步长时、向控制器反馈；

E、开始关闭板换输出侧电动球阀且同时开启室内机电子膨胀阀；

F、待板换输入侧电动球阀、板换输出侧电动球阀和室内机电子膨胀阀动作到位之后，机组进入除霜运行状态。

所述步骤A中的除霜条件包括：

①、TH07≤C*（TH01-α）and持续不低于10min；

②、TH07＜1℃ 的累积时间≥35min且{ TH07≤C*（TH01-α）且TH07≤-5℃}的持续时间≥3min；

③、TH01＜-5℃且TH07＜1℃，每360min强制除霜一次；

④、TH01≥12℃且TH07≥-5℃，持续240min强制除霜一次；

⑤、当排气侧的室外机高压传感器监测到高压低于19bar且持续时间不低于50min；

上述除霜条件①-⑤中：TH01为室外环境温度；TH07为除霜点温度，由室外换热器最下方设置的专用温度传感器检测；C为除霜温度系数，室外环境温度TH01<0℃时、C=0.8，室外环境温度TH01≥0℃时、C=0.6；α为除霜温度调整值，MIDα=13、HIGHα=15、LOWα=11。

除霜条件②中，当TH07＜1℃ 的累积时间≥35min且{ TH07≤C*（TH01-α）且TH07≤-5℃}的持续时间＜3min，则接着计时、直到且{ TH07≤C*（TH01-α）且TH07≤-5℃}的持续时间≥3min。

如果是首次进入除霜，满足除霜条件①、除霜条件②、除霜条件③中的任一条即可进入除霜准备阶段；如果不是首次进入除霜，满足除霜条件②、除霜条件③、除霜条件④和除霜条件⑤中的任一条即可进入除霜准备阶段。

所述步骤B中的设定频率为32Hz～40Hz。

所述步骤B中的四通阀获得掉电信号切换端口指的是：四通阀内部的压缩机排气端口连通制冷蒸发端口且冷凝端口连通吸气端口变换为压缩机排气端口连通冷凝端口且制冷蒸发端口连通吸气端口。

所述步骤D中的设定步长为板换输入侧电动球阀的阀体总步数的30%～70%。

所述步骤D中的设定步长为板换输入侧电动球阀的阀体总步数的40%～55%。

所述步骤F中的板换输入侧电动球阀、板换输出侧电动球阀和室内机电子膨胀阀动作到位指的是板换输入侧电动球阀完全关闭、板换输出侧电动球阀完全关闭、室内机电子膨胀阀的开度≥63%。

所述步骤F中的除霜运行状态时，两联供机组的冷媒流动路径为：压缩机→压缩机排气管道→四通阀的压缩机排气端口至冷凝端口→冷凝管道→室外换热器→室内机电子膨胀阀→室内机→制冷蒸发管道及其上的室内机电动球阀→四通阀的制冷蒸发端口至吸气端口→吸气管道→气液分离器→压缩机。

该控制方法的除霜结束条件为：

①、除霜运行状态最少运行3min后，检测到除霜点温度TH07＞12℃；

②、除霜运行状态的时间不低于10min；

③、除霜运行状态开始后经过2min判断，如排温＞105℃；

满足以上任一除霜结束条件时，则除霜结束。

本发明相比现有技术有如下优点：

本发明的控制方法通过改变冷媒流动路径，使得除霜时液态冷媒不再走板式换热器进行换热、避免板式换热器的冻坏风险，且此时板式换热器的水侧正常循环、室内温度不会因除霜显著下降，使得用户体验不会产生明显变化。

本发明的控制方法能够通过室内机将位于房间顶部的低品质热能带走、用于室外机的除霜，从而有效利用无法起到采暖作用的低品质热能。

本发明的控制方法通过对阀组切换的顺序进行限定，从而在除霜前能够有效的使得低压作用于室内机侧，使得板式换热器处低压可以保证在7bar以上、对应于R410a冷媒可以保证板式换热器处在四通阀切换瞬间不会有低压区域，故不会导致板式换热器侧冷媒温度低于0℃，不会出现结冰现象；除霜结束后，通过该方法顺序，能够有效将除霜时导入室内机的冷媒抽至室外换热器以及板式换热器侧，对除霜结束后的制热循环，保证充足的冷媒循环量。

附图说明

附图1为本发明的利用低品质热量除霜保护板换防冻的两联供机组控制方法流程图；

附图2为本发明的两联供机组运行状态时的冷媒流动路径示意图；

附图3为本发明的两联供机组除霜状态时的冷媒流动路径示意图。

其中：1—压缩机；2—油分离器；3—压缩管路截止阀；4—高压传感器；5—四通阀；6—压缩机排气管道；7—制冷蒸发管道；8—冷凝管道；9—吸气管道；10—吸气温度传感器；11—室外换热器；12—制热电子膨胀阀；13—冷媒散热器；14—过滤器；15—室内机管路截止阀；16—室内机；17—室内机电子膨胀阀；18—板式换热器；19—终端设备；20—室内机电动球阀；21—板换输入管道；22—板换输入侧电动球阀；23—板换输出侧电动球阀；24—板换输出管道；25—气液分离器；26—排气阀；27—泄压阀；28—室外机风扇。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

如图2-3所示：该两联供机组包括压缩机1、油分离器2、压缩管路截止阀3、高压传感器4、四通阀5、压缩机排气管道6、制冷蒸发管道7、冷凝管道8、吸气管道9、吸气温度传感器10、室外换热器11、制热电子膨胀阀12、冷媒散热器13、过滤器14、室内机管路截止阀15、室内机16、室内机电子膨胀阀17、板式换热器18、终端设备19、室内机电动球阀20、板换输入管道21、板换输入侧电动球阀22、板换输出侧电动球阀23、板换输出管道24、气液分离器25和室外机风扇28，其中压缩机1通过压缩机排气管道6与四通阀5的压缩机排气端口相连接、在压缩机排气管道6上依次设有油分离器2，在油分离器2和四通阀5之间的压缩机排气管道6上依次设有压缩管路截止阀3和高压传感器4；四通阀5的制冷蒸发端口通过带有室内机电动球阀20的制冷蒸发管道7与室内机16的一端相连接，且室内机16的另一端通过带有室内机电子膨胀阀17和室内机管路截止阀15的管路与过滤器14的一端相连接、过滤器14的另一端通过管路与冷媒散热器13的一端相连接、冷媒散热器13的另一端通过带有制热电子膨胀阀12的管路与室外换热器11的一端相连接，室外换热器11的另一端通过冷凝管道8与四通阀5的冷凝端口相连接；四通阀5的吸气端口通过带有吸气温度传感器10的吸气管道9与气液分离器25相连接且气液分离器25通过管道连接压缩机1；板式换热器18通过带有板换输入侧电动球阀22的板换输入管道21连接四通阀5的制冷蒸发端口和室内机电动球阀20之间的制冷蒸发管道7、板式换热器18通过带有板换输出侧电动球阀23的板换输出管道24连接室内机管路截止阀15和过滤器14之间的管路；终端设备19可为地暖或散热片等终端；板式换热器18与终端设备19之间的管道上设置带排气阀26和泄压阀27的分支管。

如图2-3所示，四通阀5的四个端口分别为：压缩机排气端口D、制冷蒸发端口E、冷凝端口C、吸气端口S。

如图1所示，一种利用低品质热量除霜保护板换防冻的两联供机组控制方法，该控制方法步骤如下：A、机组满足除霜条件，控制器发出信号，机组进入除霜准备阶段；B、除霜准备阶段，压缩机降频至设定频率（32Hz～40Hz，优选40Hz，因为该频率高低压差较低，不易出现切换失败的情况）时，四通阀5获得掉电信号切换端口、使得压缩机排气端口D连通冷凝端口C且制冷蒸发端口E连通吸气端口S；C、开始逐步关闭板换输入侧电动球阀22； D、当板换输入侧电动球阀22关闭至阀体总步数的30%～70%时（优选40%～55%）、向控制器反馈；E、开始关闭板换输出侧电动球阀23且同时开启室内机电子膨胀阀17； F、待板换输入侧电动球阀22、板换输出侧电动球阀23和室内机电子膨胀阀17动作到位之后，机组进入除霜运行状态，此时两联供机组的冷媒流动路径为：压缩机1→压缩机排气管道6→四通阀5的压缩机排气端口D至冷凝端口C→冷凝管道8→室外换热器11→室内机电子膨胀阀17→室内机16→制冷蒸发管道7及其上的室内机电动球阀20→四通阀5的制冷蒸发端口E至吸气端口S→吸气管道9→气液分离器25→压缩机1。

步骤A中的除霜条件包括：①、TH07≤C*（TH01-α）and持续不低于10min；②、TH07＜1℃ 的累积时间≥35min且{ TH07≤C*（TH01-α）且TH07≤-5℃}的持续时间≥3min；③、TH01＜-5℃且TH07＜1℃，每360min强制除霜一次；④、TH01≥12℃且TH07≥-5℃，持续240min强制除霜一次（应对缺冷媒或者室外换热器堵塞）；⑤、当排气侧的室外机高压传感器监测到高压低于19bar且持续时间不低于50min；上述除霜条件①-⑤中：TH01为室外环境温度；TH07为除霜点温度，由室外换热器11最下方设置的专用温度传感器检测；C为除霜温度系数，室外环境温度TH01<0℃时、C=0.8，室外环境温度TH01≥0℃时、C=0.6；α为除霜温度调整值，MIDα=13、HIGHα=15、LOWα=11，本申请选用α=13。在除霜条件②中，当TH07＜1℃ 的累积时间≥35min且{ TH07≤C*（TH01-α）且TH07≤-5℃}的持续时间＜3min，则接着计时、直到且{ TH07≤C*（TH01-α）且TH07≤-5℃}的持续时间≥3min。

在上述除霜条件中，如果是首次进入除霜，满足除霜条件①、除霜条件②、除霜条件③中的任一条即可进入除霜准备阶段；如果不是首次进入除霜，满足除霜条件②、除霜条件③、除霜条件④和除霜条件⑤中的任一条即可进入除霜准备阶段。

在利用低品质热量除霜保护板换防冻的两联供机组控制方法中，该控制方法的除霜结束条件为：①、除霜运行状态最少运行3min后，检测到除霜点温度TH07＞12℃；②、除霜运行状态的时间不低于10min；③、除霜运行状态开始后经过2min判断，如排温＞105℃（排温过高防止保护需要退出）；满足以上任一除霜结束条件时，则除霜结束。

下面以22.4kW的地暖两联供为例，来进一步说明本发明提供的一种利用低品质热量除霜保护板换防冻的两联供机组控制方法。

如图2所示的冷媒流动路径示意图，如两联供机组的终端设备19为地暖，则当两联供机组正常运行时，室内机电动球阀20关闭、板换输入侧电动球阀22开启以提供通路作用、板换输出侧电动球阀23开启以提供通路作用、制热电子膨胀阀12开启以提供节流作用、室内机电子膨胀阀17关闭，板式换热器18的水侧此时流通进入采暖地暖模式；此时冷媒流动路径为：压缩机1→油分离器2→压缩机排气管道6→四通阀5的压缩机排气端口D至制冷蒸发端口E→制冷蒸发管道7→板换输入管道21及其上的板换输入侧电动球阀22→板式换热器18→板换输出管道24及其上的板换输出侧电动球阀23→过滤器14→冷媒散热器13→制热电子膨胀阀12→室外换热器11→冷凝管道8→四通阀5的冷凝端口C至吸气端口S→吸气管道9→气液分离器25→压缩机1（冷媒流动路径如图2所示）。

如图3所示的冷媒流动路径示意图，当两联供机组由运行状态切换为除霜状态时，四通阀5内部的压缩机排气端口D连通制冷蒸发端口E且冷凝端口C连通吸气端口S变换为压缩机排气端口D连通冷凝端口C且制冷蒸发端口E连通吸气端口S时，此时室内机电动球阀20开启且逐步关闭板换输入侧电动球阀22，当板换输入侧电动球阀22关闭至阀体总步数的30%～70%时（优选：40%～55%）、开始关闭板换输出侧电动球阀23且同时开启室内机电子膨胀阀17，室外换热器11旁侧的室外机风扇28停止运行且板式换热器18与终端设备19之间的管道内介质正常循环，板式换热器18的温度不会因除霜显著下降、且除霜时液态冷媒不再走板式换热器18进行换热、板式换热器18无冻坏风险，待阀组动作完毕、则两联供机组进入除霜运行状态，此时的冷媒流动路径为：压缩机1→油分离器2→压缩机排气管道6→四通阀5的压缩机排气端口D至冷凝端口C→冷凝管道8→室外换热器11→制热电子膨胀阀12→冷媒散热器13→过滤器14→室内机电子膨胀阀17→室内机16→制冷蒸发管道7及其上的室内机电动球阀20→四通阀5的制冷蒸发端口E至吸气端口S→吸气管道9→气液分离器25→压缩机1（冷媒流动路径如图3所示）。

当两联供机组解除除霜状态时，即除霜结束后、阀体全部开始动作。室内机电动球阀20由开启状态转至关闭、同时板换输入侧电动球阀22和板换输出侧电动球阀23开启、室内机电子膨胀阀17关闭，待上述阀组动作到位的同时四通阀5进行切换、使得四通阀5内部的压缩机排气端口连通制冷蒸发端口且冷凝端口连通吸气端口，此时冷媒流动路径为：压缩机1→油分离器2→压缩机排气管道6→四通阀5的压缩机排气端口D至制冷蒸发端口E→制冷蒸发管道7→板换输入管道21及其上的板换输入侧电动球阀22→板式换热器18→板换输出管道24及其上的板换输出侧电动球阀23→过滤器14→冷媒散热器13→制热电子膨胀阀12→室外换热器11→冷凝管道8→四通阀5的冷凝端口C至吸气端口S→吸气管道9→气液分离器25→压缩机1（冷媒流动路径如图2所示）。

本发明的控制方法通过改变冷媒流动路径，使得除霜时液态冷媒不再走板式换热器18进行换热、避免板式换热器18的冻坏风险，且此时板式换热器18的水侧正常循环、室内温度不会因除霜显著下降，使得用户体验不会产生明显变化。同时在冬季制热期间，因热空气向上的原因，房间屋顶常集聚一些低品质的热能，这一部分的热量并不能起到采暖的作用；而室内机16正好位于房顶处，除霜时，室内机16处于低温状态，恰好能将这一部分能量低品室内机16的热能带走，用于室外换热器11的除霜，很好的利用屋顶集聚的低品质热能。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (7)

1.一种利用低品质热量除霜保护板换防冻的两联供机组控制方法，其特征在于：该控制方法步骤如下：

A、机组满足除霜条件，控制器发出信号，机组进入除霜准备阶段；

B、除霜准备阶段，压缩机降频至设定频率时，四通阀获得掉电信号切换端口；

C、开始逐步关闭板换输入侧电动球阀；

D、当板换输入侧电动球阀关闭至设定步长时、向控制器反馈；

E、开始关闭板换输出侧电动球阀且同时开启室内机电子膨胀阀；

F、待板换输入侧电动球阀、板换输出侧电动球阀和室内机电子膨胀阀动作到位之后，机组进入除霜运行状态；

所述步骤A中的除霜条件包括：

①、TH07≤C*（TH01-α）and持续不低于10min；

②、TH07＜1℃ 的累积时间≥35min且{ TH07≤C*（TH01-α）且TH07≤-5℃}的持续时间≥3min；

③、TH01＜-5℃且TH07＜1℃，每360min强制除霜一次；

④、TH01≥12℃且TH07≥-5℃，持续240min强制除霜一次；

⑤、当排气侧的室外机高压传感器监测到高压低于19bar且持续时间不低于50min；

上述除霜条件①-⑤中：TH01为室外环境温度；TH07为除霜点温度，由室外换热器最下方设置的专用温度传感器检测；C为除霜温度系数，室外环境温度TH01<0℃时、C=0.8，室外环境温度TH01≥0℃时、C=0.6；α为除霜温度调整值，MIDα=13、HIGHα=15、LOWα=11；

除霜条件②中，当TH07＜1℃ 的累积时间≥35min且{ TH07≤C*（TH01-α）且TH07≤-5℃}的持续时间＜3min，则接着计时、直到且{ TH07≤C*（TH01-α）且TH07≤-5℃}的持续时间≥3min；

如果是首次进入除霜，满足除霜条件①、除霜条件②、除霜条件③中的任一条即可进入除霜准备阶段；如果不是首次进入除霜，满足除霜条件②、除霜条件③、除霜条件④和除霜条件⑤中的任一条即可进入除霜准备阶段。

2.根据权利要求1所述的利用低品质热量除霜保护板换防冻的两联供机组控制方法，其特征在于：所述步骤B中的设定频率为32Hz～40Hz。

3.根据权利要求1所述的利用低品质热量除霜保护板换防冻的两联供机组控制方法，其特征在于：所述步骤B中的四通阀获得掉电信号切换端口指的是：四通阀内部的压缩机排气端口连通制冷蒸发端口且冷凝端口连通吸气端口变换为压缩机排气端口连通冷凝端口且制冷蒸发端口连通吸气端口。

4.根据权利要求1所述的利用低品质热量除霜保护板换防冻的两联供机组控制方法，其特征在于：所述步骤D中的设定步长为板换输入侧电动球阀的阀体总步数的30%～70%。

5.根据权利要求4所述的利用低品质热量除霜保护板换防冻的两联供机组控制方法，其特征在于：所述步骤D中的设定步长为板换输入侧电动球阀的阀体总步数的40%～55%。

6.根据权利要求1所述的利用低品质热量除霜保护板换防冻的两联供机组控制方法，其特征在于：所述步骤F中的除霜运行状态时，两联供机组的冷媒流动路径为：压缩机→压缩机排气管道→四通阀的压缩机排气端口至冷凝端口→冷凝管道→室外换热器→室内机电子膨胀阀→室内机→制冷蒸发管道及其上的室内机电动球阀→四通阀的制冷蒸发端口至吸气端口→吸气管道→气液分离器→压缩机。

7.根据权利要求1-6任一所述的利用低品质热量除霜保护板换防冻的两联供机组控制方法，其特征在于：该控制方法的除霜结束条件为：

①、除霜运行状态最少运行3min后，检测到除霜点温度TH07＞12℃；

②、除霜运行状态的时间不低于10min；

③、除霜运行状态开始后经过2min判断，如排温＞105℃；

满足以上任一除霜结束条件时，则除霜结束。