DE102021122987A1

DE102021122987A1 - Kühl- und Heizvorrichtung und Enteisungsbetriebsverfahren hierfür

Info

Publication number: DE102021122987A1
Application number: DE102021122987.1A
Authority: DE
Inventors: Hwan Seok Cho; Hyun Joo Chang
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2020-12-09
Filing date: 2021-09-06
Publication date: 2022-06-09
Also published as: KR20220081612A; KR102538640B1

Abstract

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Kühl- und Heizvorrichtung und ein Enteisungsbetriebsverfahren davon. Die Kühl- und Heizvorrichtung verringert eine Enteisungsbetriebsfrequenz eines Kompressors zu einem speziellen Zeitpunkt eines Enteisungsbetriebs, um eine schnelle Zunahme des Drucks und Stroms des Kompressors zu verhindern. Schlussfolgernd kann der Enteisungsbetrieb zuverlässig durchgeführt werden und ein unnötiger Leistungsverbrauch kann vermieden werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Hier werden eine Kühl- und Heizvorrichtung und ein Enteisungsbetriebsverfahren hierfür offenbart.
HINTERGRUND
Kühl- und Heizvorrichtungen vom Wärmepumpentyp bezeichnen eine Vorrichtung, die Wasser, das durch eine Wasserzufuhrquelle zugeführt wird, als Ergebnis eines Wärmeaustauschs zwischen Kühlmitteln und Luft oder Wasser auf der Basis eines Wärmepumpenzyklus erwärmt oder kühlt. Unter Verwendung des erwärmten oder gekühlten Wassers kühlen oder erwärmen die Kühl- und Heizvorrichtungen vom Wärmepumpentyp einen Innenraum. Außerdem führen die Kühl- und Heizvorrichtungen vom Wärmepumpentyp direkt das erwärmte Wasser zu einem Benutzer zu, der das erwärmte Wasser verwenden will.
1 ist eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration einer Wärmepumpe des Standes der Technik zeigt, die einen Wärmepumpenzyklusbetrieb durchführt. Die Bezugszeichen in 1 sind nur Komponenten in 1 gegeben. Mit Bezug auf 1 umfasst eine Wärmepumpe des Standes der Technik einen Kompressor 11, ein Vierwege-Ventil 12, einen Außenwärmetauscher 13, ein Außengebläse 14, einen Innenwärmetauscher 15, ein Innengebläse 16 und ein Expansionsventil 17.
Der Kompressor 11 komprimiert und zirkuliert Kühlmittel. Das Vierwege-Ventil 12 kehrt eine Strömung von Kühlmitteln in einer Vorwärtsrichtung oder einer Rückwärtsrichtung um. Der Außenwärmetauscher 13 wird während eines Kühlprozesses als Kondensator und während eines Heizprozesses als Verdampfer verwendet. Das Außengebläse 14 bläst Luft um den Außenwärmetauscher 13 in einen Außenraum. Der Innenwärmetauscher 15 wird während eines Kühlprozesses als Verdampfer und während eines Heizprozesses als Kondensator verwendet. Das Innengebläse 16 bläst Luft um den Innenwärmetauscher 15 in einen Innenraum. Das Expansionsventil 17 ist zwischen dem Außenwärmetauscher 13 und dem Innenwärmetauscher 15 angeordnet und ändert Kühlmittel in Kühlgase mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck.
Betriebe der Wärmepumpe mit der obigen Konfiguration werden wie folgt beschrieben.
Während eines Kühlbetriebs der Wärmepumpe sollen Kühlgase, die aus dem Kompressor 11 ausgelassen werden, durch das Vierwege-Ventil 12 in den Außenwärmetauscher 13 eingeführt werden und durch das Expansionsventil 17 in Kühlmittel mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck geändert und in den Innenwärmetauscher eingeführt werden. Die Kühlgase, die im Innenwärmetauscher 15 verdampft werden, tauschen Wärme mit der Innenluft aus und werden durch das Vierwege-Ventil 12 in den Kompressor 11 gesaugt und zirkulieren.
Während eines Heizbetriebs der Wärmepumpe werden Kühlgase, die aus dem Kompressor 11 ausgelassen werden, durch das Vierwege-Ventil 12 in den Innenwärmetauscher 15 eingeführt und kondensiert, um Wärme mit der Innenluft auszutauschen. Dann werden die Kühlmittel, die durch den Innenwärmetauscher 15 hindurchgegangen sind, durch das Expansionsventil 17 in Kühlmittel mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck geändert und werden verdampft, während sie durch den Außenwärmetauscher 13 hindurchgehen. Die verdampften Kühlgase werden durch das Vierwege-Ventil 12 in den Kompressor 21 gesaugt und zirkulieren.
Bei einer niedrigen Außentemperatur liegt eine Temperatur der Oberfläche des Außenwärmetauschers 13, der während des Heizbetriebs als Verdampfer verwendet wird, unter null. Folglich haftet Feuchtigkeit, die in der Außenluft enthalten ist, an der kalten Oberfläche des Außenwärmetauschers 13, blockiert einen Kanal des Außengebläses 14 und verursacht eine Verschlechterung der Wärmeaustauschleistung des Außenwärmetauschers 13, was zu einer signifikanten Verringerung der Heizleistung der Wärmepumpe führt.
Um das Problem zu lösen, führt die Wärmepumpe einen Enteisungsbetrieb durch. Der Enteisungsbetriebs ist ein Betrieb der Wärmepumpe, der durchgeführt wird, um Frost, der am Außenwärmetauscher 13 haftet, unter Verwendung des Außenwärmetauschers 13 als Kondensator zu schmelzen.
Insbesondere wird in einem vorgegebenen Heizbetriebszeitabschnitt der Heizbetrieb durchgeführt und dann wird der Enteisungsbetrieb durchgeführt, und nachdem der Enteisungsbetrieb endet, wird der Heizbetrieb erneut durchgeführt. In diesem Fall wird der Enteisungsbetrieb durchgeführt, wenn eine Temperatur, die durch einen Rohrtemperatursensor 18 erfasst wird, der an der Oberfläche des Außenwärmetauschers 13 angebracht ist, eine bestimmte Temperatur oder geringer ist.
Während des Enteisungsbetriebs stoppen das Innengebläse 16 und das Außengebläse 14 und die Wärmepumpe zirkuliert Kühlmittel in einem Kühlbetriebszyklus. Heiße Kühlgase, die aus dem Kompressor 11 ausgelassen werden, werden in den Außenwärmetauscher 13 eingeführt und entfernen Frost, der an der Oberfläche des Außenwärmetauschers 13 haftet.
Der Kompressor wird für einen Enteisungsbetrieb unter Verwendung einer festen Enteisungsbetriebsfrequenz angetrieben. In diesem Fall nimmt der Druck des Kompressors in einer speziellen Situation schnell zu und folglich nimmt der Strom des Kompressors zu. Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe (AWHP) weist ein Kühlmittelzirkulationsrohr auf, dessen Oberflächenbereich geringer ist als jener eines Kühlmittelzirkulationsrohrs einer Luft-Luft-Wärmepumpe (AAHP). Folglich nimmt der Druck eines Kompressors in der AWHP weiter zu als jener eines Kompressors in der AAHP. Folglich wird ein Enteisungsbetrieb des Kompressors in der AWHP nicht zuverlässig durchgeführt und verbraucht unnötig Leistung.
Als Stand der Technik sind ein Heißwasserzirkulationssystem, das einer Wärmepumpe zugeordnet ist, und ein Verfahren seiner Steuerung im koreanischen Patent Nr. 10-1329509 (veröffentlicht am 07. Nov. 2013) offenbart.
ZUSAMMENFASSUNG
Technisches Problem
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühl- und Heizvorrichtung und ein Enteisungsbetriebsverfahren davon zu schaffen, die einen Enteisungsbetrieb zuverlässig durchführen können.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühl- und Heizvorrichtung und ein Enteisungsbetriebsverfahren davon zu schaffen, die einen unnötigen Leistungsverbrauch vermeiden können.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühl- und Heizvorrichtung und ein Enteisungsbetriebsverfahren davon zu schaffen, die eine schnelle Erhöhung des Stroms eines Kompressors ohne Verlängern der Zeit, die es dauert, um einen Enteisungsbetrieb durchzuführen, verhindern können.
Aspekte gemäß der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die Obigen begrenzt und andere Aspekte und Vorteile, die vorstehend nicht erwähnt sind, können aus der folgenden Beschreibung deutlich verstanden werden und können aus hier dargelegten Ausführungsformen deutlicher verstanden werden.
Technische Lösung
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
In einer Kühl- und Heizvorrichtung und einem Enteisungsbetriebsverfahren davon in einer Ausführungsform kann eine Enteisungsbetriebsfrequenz eines Kompressors zu einem speziellen Zeitpunkt eines Enteisungsbetriebs abnehmen, wodurch eine schnelle Zunahme des Drucks und Stroms des Kompressors verhindert wird.
In der Kühl- und Heizvorrichtung und einem Enteisungsbetriebsverfahren davon in einer Ausführungsform kann ein Zeitpunkt zum Ändern einer Enteisungsbetriebsfrequenz auf der Basis einer Temperatur eines Außenwärmetauschers bestimmt werden und ein Kompressor kann ab dem Zeitpunkt zum Ändern einer Enteisungsbetriebsfrequenz mit einer niedrigen Enteisungsbetriebsfrequenz angetrieben werden.
Die Kühl- und Heizvorrichtung in einer Ausführungsform kann einen Kompressor, der dazu konfiguriert ist, Kühlmittel zu komprimieren, einen Außenwärmetauscher, der dazu konfiguriert ist, Wärme zwischen Außenluft und Kühlmitteln auszutauschen, einen Expansionsteil, der dazu konfiguriert ist, die Kühlmittel zu expandieren, einen Innenwärmetauscher, der dazu konfiguriert ist, Wärme zwischen Innenluft oder Wasser und den Kühlmitteln auszutauschen, und eine Steuereinheit, die dazu konfiguriert ist, eine Betriebsfrequenz des Kompressors in Abhängigkeit von einem Betriebsmodus der Kühl- und Heizvorrichtung zu steuern, umfassen, wobei die Steuereinheit eine Enteisungsbetriebsfrequenz des Kompressors zu einem ersten Zeitpunkt eines Enteisungsbetriebs auf der Basis einer Temperatur des Außenwärmetauschers während des Enteisungsbetriebs der Kühl- und Heizvorrichtung verringert.
In diesem Fall kann die Steuereinheit einen Zeitpunkt, zu dem eine Temperatur des Außenwärmetauschers eine vorgegebene kritische Temperatur erreicht, als ersten Zeitpunkt des Enteisungsbetriebs bestimmen. Alternativ kann die Steuereinheit einen Zeitpunkt, zu dem ein Gradient einer Temperatur des Außenwärmetauschers ein positiver Gradient ist und eine Temperatur des Außenwärmetauschers eine vorgegebene kritische Temperatur erreicht, als ersten Zeitpunkt des Enteisungsbetriebs bestimmen. Die kritische Temperatur kann 2 °C oder größer sein.
Die Steuereinheit kann dazu konfiguriert sein, eine Enteisungsbetriebsfrequenz des Kompressors zu einem Zeitpunkt auf eine erste Enteisungsbetriebsfrequenz zu setzen, zu dem der Enteisungsbetrieb startet, und die Enteisungsbetriebsfrequenz des Kompressors zum ersten Zeitpunkt des Enteisungsbetriebs von der ersten Enteisungsbetriebsfrequenz auf eine zweite Enteisungsbetriebsfrequenz zu ändern. Die zweite Enteisungsbetriebsfrequenz kann geringer sein als die erste Enteisungsbetriebsfrequenz.
Die zweite Enteisungsbetriebsfrequenz kann auf der Basis einer Kapazität des Außenwärmetauschers bestimmt werden. Alternativ kann die zweite Enteisungsbetriebsfrequenz die Hälfte der ersten Enteisungsbetriebsfrequenz sein.
Der Kompressor kann mit der zweiten Enteisungsbetriebsfrequenz ab dem ersten Zeitpunkt des Enteisungsbetriebs angetrieben werden. Alternativ kann der Kompressor mit der zweiten Enteisungsbetriebsfrequenz ab einem zweiten Zeitpunkt des Enteisungsbetriebs angetrieben werden, der nach dem ersten Zeitpunkt des Enteisungsbetriebs liegt, und in einem Zeitabschnitt zwischen dem ersten Zeitpunkt des Enteisungsbetriebs und dem zweiten Zeitpunkt des Enteisungsbetriebs kann der Kompressor mit einer Enteisungsbetriebsfrequenz angetrieben werden, die fortlaufend von der ersten Enteisungsbetriebsfrequenz abnimmt.
Wenn eine Temperatur des Außenwärmetauschers in einem vorgegebenen kritischen Temperaturabschnitt innerhalb eines Bereichs von vorgegebenen kritischen Temperaturen gehalten wird, kann die Steuereinheit den Kompressor derart steuern, dass der Kompressor den Enteisungsbetrieb beendet.
Als Steuerverfahren einer Kühl- und Heizvorrichtung in einer Ausführungsform kann ein Enteisungsbetriebsverfahren der Kühl- und Heizvorrichtung mit einem Kompressor, der dazu konfiguriert ist, Kühlmittel zu komprimieren, einem Außenwärmetauscher, der dazu konfiguriert ist, Wärme zwischen Außenluft und Kühlmitteln auszutauschen, einem Sensor, der dazu konfiguriert ist, eine Temperatur des Außenwärmetauschers zu messen, einem Expansionsteil, der dazu konfiguriert ist, die Kühlmittel zu expandieren, einem Innenwärmetauscher, der dazu konfiguriert ist, Wärme zwischen Innenluft oder Wasser und den Kühlmitteln auszutauschen, und einer Steuereinheit, die dazu konfiguriert ist, eine Betriebsfrequenz des Kompressors in Abhängigkeit von einem Betriebsmodus der Kühl- und Heizvorrichtung zu steuern, umfassen, dass der Kompressor mit einer ersten Enteisungsbetriebsfrequenz arbeitet, der Sensor eine Temperatur des Außenwärmetauschers misst, die Steuereinheit einen Zeitpunkt zum Ändern einer Enteisungsbetriebsfrequenz des Kompressors auf der Basis der gemessenen Temperatur des Außenwärmetauschers bestimmt und der Kompressor mit einer Enteisungsbetriebsfrequenz, die geringer ist als die erste Enteisungsbetriebsfrequenz, in einem Zeitabschnitt nach dem Zeitpunkt zum Ändern einer Enteisungsbetriebsfrequenz arbeitet.
Vorteilhafte Wirkung
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann eine schnelle Zunahme des Drucks eines Kompressors während eines Enteisungsbetriebs verhindert werden, wodurch ein zuverlässiger Enteisungsbetrieb sichergestellt wird.
Gemäß der Offenbarung kann eine schnelle Zunahme des Stroms des Kompressors während des Enteisungsbetriebs verhindert werden, wodurch eine Verringerung des Leistungsverbrauchs sichergestellt wird.
Spezielle Effekte werden zusammen mit den vorstehend beschriebenen Effekten im Abschnitt der ausführlichen Beschreibung beschrieben.
Figurenliste
Die begleitenden Zeichnungen bilden einen Teil der Patentbeschreibung, stellen eine oder mehrere Ausführungsformen in der Offenbarung dar und erläutern zusammen mit der Patentbeschreibung die Offenbarung; es zeigen:

1 eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration einer Wärmepumpe des Standes der Technik darstellt, die einen Wärmepumpenzyklusbetrieb durchführt;
2 eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration eines Wärmepumpenverzahnungsheißwasserzirkulationssystems in einer Ausführungsform darstellt;
3 eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration einer Inneneinheit darstellt, die ein Wärmepumpenverzahnungsheißwasserzirkulationssystem bildet;
4 eine konzeptionelle Ansicht, die eine Konfiguration einer Kühl- und Heizvorrichtung vom Wärmepumpentyp, die dazu konfiguriert ist, einen Enteisungsbetrieb durchzuführen, in einer Ausführungsform darstellt;
5 einen Ablaufplan, der ein Enteisungsbetriebsverfahren der Kühl- und Heizvorrichtung vom Wärmepumpentyp in einer Ausführungsform zeigt; und
6 und 7 Graphen eines Betriebs eines Kompressors in einer Ausführungsform.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorstehend beschriebenen Aspekte, Merkmale und Vorteile werden nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen speziell beschrieben, so dass ein Fachmann auf dem Gebiet, das die vorliegende Offenbarung betrifft, leicht die technische Idee der Offenbarung implementieren kann. In der Offenbarung wird auf eine ausführliche Beschreibung von bekannten Technologien in Bezug auf die Offenbarung verzichtet, wenn erachtet wird, dass sie den Kern der Offenbarung unnötig unklar macht. Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen gemäß der Offenbarung speziell mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen können identische Bezugszeichen identische oder ähnliche Komponenten bezeichnen.
Wenn eine Komponente als mit einer anderen Komponente „verbunden“, „gekoppelt“ oder „verbunden“ beschrieben wird, kann eine Komponente mit einer anderen Komponente direkt verbunden, gekoppelt oder verbunden sein. Es soll jedoch auch selbstverständlich sein, dass eine zusätzliche Komponente zwischen die zwei Komponenten „eingefügt“ sein kann oder die zwei Komponenten durch eine zusätzliche Komponente „verbunden“, „gekoppelt“ oder „verbunden“ sein können.
Die Singularformen „ein“, „eine“ und „der“, die hier verwendet werden, sollen ebenso die Pluralformen einschließen, wenn nicht explizit anders angegeben. Ferner sollte selbstverständlich sein, dass die Begriffe „umfassen“ oder „aufweisen“ oder dergleichen, die hier dargelegt sind, nicht als notwendigerweise alle angegebenen Komponenten oder Schritte umfassend interpretiert werden, sondern als einige der angegebenen Komponenten oder Schritte ausschließend interpretiert werden können oder als zusätzliche Komponenten oder Schritte umfassend interpretiert werden können.
Nachstehend eine Kühl- und Heizvorrichtung und ein Enteisungsbetriebsverfahren in mehreren Ausführungsformen.
Kühl- und Heizvorrichtungen können eine Vorrichtung bezeichnen, die Kühlen oder Heizen unter Verwendung von Verdampfungswärme durchführt, die erzeugt wird, wenn ein Kühlmittel in einem Verdampfer verdampft. Unter den Kühl- und Heizvorrichtungen kann eine Kühl- und Heizvorrichtung vom Wärmepumpentyp eine Vorrichtung bezeichnen, die Wasser als Ergebnis eines Wärmeaustauschs zwischen Kühlmitteln und Luft oder Wasser auf der Basis eines Wärmepumpenzyklus erwärmt oder kühlt.
Außerdem kann ein Wärmepumpenverzahnungsheißwasserzirkulationssystem ein System bezeichnen, in dem eine Kühl- und Heizvorrichtung vom Wärmepumpentyp und eine Heißwasserzirkulationseinheit gekoppelt sind, um Heizen durchzuführen, während Heißwasser zugeführt wird. Die Kühl- und Heizvorrichtung vom Wärmepumpentyp kann eine Kühl- und Heizvorrichtung unter Verwendung einer Luft-Wasser-Wärmepumpe (AWHP) sein, in der Luft und Wasser Wärme austauschen.
Für die Zweckmäßigkeit der Beschreibung werden die Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung auf der Basis des Wärmepumpenverzahnungsheißwasserzirkulationssystems beschrieben. Die Ausführungsformen sind jedoch nicht begrenzt und der Gegenstand in der Offenbarung kann auf alle Typen von Kühl- und Heizvorrichtungen unter Verwendung von Verdampfungswärme angewendet werden.
2 ist eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration eines Wärmepumpenverzahnungsheißwasserzirkulationssystems in einer Ausführungsform zeigt. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration einer Inneneinheit zeigt, die ein Wärmepumpenverzahnungsheißwasserzirkulationssystem bildet.
Mit Bezug auf 2 und 3 kann das Wärmepumpenverzahnungsheißwasserzirkulationssystem 1 in einer Ausführungsform eine Außeneinheit 2, die einen Wärmepumpenkühlmittelzyklus implementiert, eine Inneneinheit 3, die Wärme mit einem Kühlmittel austauscht, das Phasenübergänge gemäß dem Wärmepumpenkühlmittelzyklus erfährt, um Wasser zu heizen, und eine Heißwasserzufuhreinheit 4, die mit einem Abschnitt der Inneneinheit 3 in einer wärmeaustauschfähigen Weise verbunden ist und Heißwasser zuführt, und eine Heizeinheit 5, die zu einem Wasserrohr ausgebildet ist, das von der Inneneinheit 3 ausgedehnt ist, umfassen. Die Außeneinheit 2 und die Inneneinheit 3 können die Kühl- und Heizvorrichtung vom Wärmepumpentyp bilden.
Nachstehend wird eine Konfiguration des Wärmepumpenverzahnungsheißwasserzirkulationssystems 1, das in einem Heizmodus arbeitet, beschrieben.
Die Außeneinheit 2 kann einen Kompressor 21, ein Vierwege-Ventil 22, einen Außenwärmetauscher 23 und einen Expansionsteil 24 umfassen.
Der Kompressor 21 kann Kühlmittel mit hoher Temperatur und hohem Druck komprimieren. Das Vierwege-Ventil 22 kann eine Richtung der Strömung von Kühlmitteln einstellen, die aus dem Kompressor 21 ausgelassen werden. Während eines Heizbetriebs kann das Vierwege-Ventil 22 Kühlmittel zu einem Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 31 zuführen. Der Expansionsteil 24 kann Kühlmittel, die durch den Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 31 hindurchgegangen sind, mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck expandieren. Der Außenwärmetauscher 23 kann ermöglichen, dass die Kühlmittel, die durch den Expansionsteil 24 hindurchgegangen sind, Wärme mit Außenluft austauschen.
Die Inneneinheit 3 kann einen Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 31, einen Strömungsschalter 32, einen Expansionstank 33, einen Wassersammeltank 34 und eine Wasserpumpe 36 umfassen.
Der Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 31 kann ermöglichen, dass Kühlmittel, die gemäß dem Wärmepumpenkühlmittelzyklus strömen, Wärme mit Wasser austauschen, das entlang des Wasserrohrs strömt. Das Wasserrohr kann in einer Weise installiert sein, dass es sich zu einer Auslassseite des Wasser-Kühlmittel-Wärmetauschers 31 erstreckt. Wasser, das im Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 31 gespeichert ist, kann durch einen Heißwasserzufuhrprozess oder einen Heizprozess lauwarm werden. Der Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 31 kann einem Innenwärmetauscher entsprechen.
Der Strömungsschalter 32 kann am Wasserrohr montiert sein und eine Strömung von Wasser detektieren.
Der Expansionstank 33 kann ein Wasservolumen puffern, wenn das Volumen des Wassers, das erwärmt wird, während es durch den Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 31 hindurchgeht, auf ein zweckmäßiges Niveau oder darüber expandiert. Der Expansionstank 33 kann mit Stickstoffgasen gefüllt sein.
Der Wassersammeltank 34 kann Wasser sammeln, das durch den Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 31 hindurchgegangen ist. Ein Endabschnitt des Wasserrohrs kann in den Wassersammeltank 34 eingesetzt sein. Der Wassersammeltank 34 kann mit einer Hilfsheizeinrichtung 35 darin versehen sein, und kann während eines Enteisungsbetriebs oder, wenn eine Saugwärmeeinheit durch den Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 31 geringer ist als eine erforderliche Wärmeeinheit, selektiv arbeiten. Eine Entlüftung 343 kann an einer Oberseite des Wassersammeltanks 34 ausgebildet sein, um überhitzte Luft im Wassersammeltank 34 auszulassen. Der Wassersammeltank 35 kann mit einem Druckmesser 341 und einem Entlastungsventil 342 auf irgendeiner Seite davon versehen sein, um den Druck im Wassersammeltank 35 korrekt einzustellen.
Die Wasserpumpe 36 kann an einem bestimmten Punkt eines Wasserrohrs auf der Auslassseite des Wassersammeltanks 34 angeordnet sein. Die Wasserpumpe 36 kann Wasser, das durch das Wasserrohr ausgelassen wird, das von der Auslassseite des Wassersammeltanks 34 ausgedehnt ist, pumpen, um das Wasser zur Heißwasserzufuhreinheit 4 und zur Heizeinheit 5 zuzuführen.
Ein Kanalumlenkventil 71, das dazu konfiguriert ist, eine Richtung der Strömung von Wasser zu steuern, kann an einem bestimmten Punkt angeordnet sein, der von der Wasserpumpe 36 in der Richtung der Strömung von Wasser beabstandet ist. Das Kanalumlenkventil 71 kann ein Dreiwege-Ventil sein, das ermöglicht, dass Wasser, das durch die Wasserpumpe 36 gepumpt wird, zur Heißwasserzufuhreinheit 4 oder zur Heizeinheit 5 strömt. Ein Heißwasserzufuhrrohr 48, das zur Heißwasserzufuhreinheit ausgedehnt ist, und ein Heizrohr 53, das zur Heizeinheit 5 ausgedehnt ist, können jeweils mit der Auslassseite des Kanalumlenkventils 71 verbinden.
Die Heißwasserzufuhreinheit 4 kann Wasser, das für Arbeit erforderlich ist, wie z. B. Waschen eines Gesichts oder Geschirrspülen und dergleichen, heizen, um das geheizte Wasser zu einem Benutzer zuzuführen. Die Heißwasserzufuhreinheit 4 kann einen Heißwassertank 41, eine Hilfsheizeinrichtung 42, einen Wärmespeicher 43, eine Hilfspumpe 44 und ein Hilfsrohr 47 umfassen. Außerdem können ein Wassereinlass 411, durch den kaltes Wasser eingeführt wird, und ein Wasserauslass 412, durch den geheiztes Wasser ausgelassen wird, auf einer Seite der Heißwasserzufuhreinheit 4 angeordnet sein. Geräte in einem Heim wie z. B. eine Dusche 45, ein Befeuchter 46 und dergleichen können mit dem Wasserauslass 412 verbinden.
Der Heißwassertank 41 kann Wasser, das von außen zugeführt wird, speichern. Die Hilfsheizeinrichtung 42 und der Wärmespeicher 43 können im Heißwassertank 41 angeordnet sein und können Wasser, das im Heißwassertank 41 gespeichert ist, erwärmen. Das heißt, ein Abschnitt des Heißwasserzufuhrrohrs 48, der vom Kanalumlenkventil 71 ausgedehnt ist, kann in den Heißwassertank 41 eingesetzt sein, um Wasser zu erwärmen, das im Heißwassertank 41 gespeichert ist. In einigen Fällen können die Hilfsheizeinrichtung 42 und der Wärmespeicher 43 zusammenwirken, um zusätzliche Wärme zu dem Wasser zuzuführen, das im Heißwassertank 41 gespeichert ist.
Eine Hilfspumpe 44, die dazu konfiguriert ist, eine Strömungsgeschwindigkeit in einem geschlossenen Kreislauf des Hilfsrohrs zu steuern, und ein Umkehrventil VA zum Steuern einer Richtung der Strömung von Wasser im Hilfsrohr 47 können am Hilfsrohr 47 montiert sein.
Die Heizeinheit 5 kann eine Bodenheizeinheit 51 und eine Luftheizeinheit 52 umfassen.
Die Bodenheizeinheit 51 kann in einer Weise ausgebildet sein, dass ein Abschnitt des Heizrohrs 53 in den Boden eines Innenraums vergraben ist. Die Bodenheizeinheit 51 kann in den Boden eines Innenraums in Form einer Mäanderlinie vergraben sein.
Die Luftheizeinheit 52 kann von einem bestimmten Punkt des Heizrohrs 53 abzweigen und mit der Bodenheizeinheit 51 parallel geschaltet sein. Die Luftheizeinheit 52 kann eine Ventilatorkonvektoreinheit oder ein Kühler und dergleichen sein. Ein Abschnitt des Luftheizrohrs 54, der vom Heizrohr 53 abzweigt, kann als Mittel zum Wärmeaustausch der Luftheizeinheit 52 dienen.
Kanalumlenkventile 55, 56 wie z. B. ein Dreiwege-Ventil können an dem Punkt angeordnet sein, von dem das Luftheizrohr 54 abzweigt. Folglich können Kühlmittel, die entlang des Heizrohrs 53 strömen, in einer Weise strömen, dass die Kühlmittel in die Bodenheizeinheit 51 und die Luftheizeinheit 52 oder nur in irgendeiner Richtung abzweigen.
Außerdem können ein erster und ein zweiter Temperatursensor TH1, TH2 jeweils an Kühlmittelrohren auf Einlass- und Auslassseiten des Wasser-Kühlmittel-Wärmetauschers 31 montiert sein, ein dritter und ein vierter Temperatursensor TH3, TH4 können jeweils an Wasserrohren auf den Einlass- und Auslassseiten des Wasser-Kühlmittel-Wärmetauschers 31 montiert sein, ein fünfter Temperatursensor TH5, der dazu konfiguriert ist, eine Temperatur von Wasser zu messen, kann auf einer Seite des Wassersammeltanks 34 montiert sein, ein sechster Temperatursensor TH6, der dazu konfiguriert ist, eine Temperatur von Wasser zu messen, kann auf einer Seite des Heißwassertanks 41 montiert sein, und ein siebter Temperatursensor TH7, der dazu konfiguriert ist, eine Temperatur von Wasser zu messen, kann auf irgendeiner Seite des Hilfsrohrs 47 montiert sein.
Nachstehend wird eine Strömung von Wasser im Wärmepumpenverzahnungsheißwasserzirkulationssystem 1 in Abhängigkeit von einem Betriebsmodus beschrieben.
In einem Heizmodus kann Wasser zum Heizrohr 53 durch das Kanalumlenkventil 71 strömen. Folglich kann das Wasser entlang eines geschlossenen Kreislaufs A strömen, der den Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 31, den Wassersammeltank 34, die Wasserpumpe 36, das Kanalumlenkventil 71 und das Heizrohr 53 verbindet. Das Wasser, das entlang des Heizrohrs 53 strömt, kann zur Luftheizeinheit 52 oder zur Bodenheizeinheit 51 strömen.
In einem Heißwasserzufuhrmodus kann Wasser durch das Kanalumlenkventil 71 zum Heißwasserzufuhrrohr 48 strömen. Folglich kann das Wasser entlang eines geschlossenen Kreislaufs B strömen, der den Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 31, den Wassersammeltank 34, die Wasserpumpe 36, das Kanalumlenkventil 71 und das Heißwasserzufuhrrohr 48 verbindet. Während der Zirkulation kann kaltes Wasser, das in den Wassereinlass 411 des Heißwassertanks 41 eingeführt wird, erwärmt werden, durch den Wasserauslass 412 nach außen ausgelassen werden und dann zum Benutzer zugeführt werden.
Wenn die Außeneinheit 2 in einem Wärmepumpenkühlmittelzyklus für eine lange Zeitdauer in einem Zustand arbeitet, in dem eine Außentemperatur niedrig ist, kann Frost auf einer Oberfläche des Außenwärmetauschers 23 gefrieren. Aufgrund des gefrorenen Frosts kann sich die Heizeffizienz einer Wärmepumpe signifikant verschlechtern. Wenn eine Temperatur des Außenwärmetauschers 23 auf eine vorgegebene Temperatur oder weniger abfällt, kann folglich das Wärmepumpenverzahnungsheißwasserzirkulationssystem 1 einen Enteisungsbetrieb durchführen.
Der Enteisungsbetrieb kann ein Betrieb sein, der durchgeführt wird, nachdem der Heizbetrieb endet, und als Ergebnis der Vollendung des Enteisungsbetriebs kann der nächste Heizbetrieb durchgeführt werden. Im Enteisungsbetrieb kann eine Betätigung des Vierwege-Ventils 22 zu einem Kühlbetrieb umgekehrt sein, so dass Kühlmittel in einem Kühlbetriebszyklus zirkulieren. In diesem Fall kann der Außenwärmetauscher 23 als Kondensator verwendet werden, und heiße Kühlmittel, die aus dem Kompressor 21 ausgelassen werden, können Frost entfernen, der an der Oberfläche des Außenwärmetauschers 23 haftet.
Nachstehend wird ein Enteisungsbetrieb der Kühl- und Heizvorrichtung vom Wärmepumpentyp mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen speziell beschrieben.
4 ist eine konzeptionelle Ansicht, die eine Konfiguration einer Kühl- und Heizvorrichtung vom Wärmepumpentyp, die dazu konfiguriert ist, einen Enteisungsbetrieb durchzuführen, in einer Ausführungsform zeigt.
Die Kühl- und Heizvorrichtung vom Wärmepumpentyp, die mit Bezug auf 4 beschrieben wird, kann eine Kühl- und Heizvorrichtung auf der Basis der vorstehend beschriebenen AWHP sein, ist jedoch nicht begrenzt. Der Gegenstand in der Offenbarung kann auch auf eine Kühl- und Heizvorrichtung auf der Basis einer Luft-Luft-Wärmepumpe (AAHP) angewendet werden.
Mit Bezug auf 4 kann die Kühl- und Heizvorrichtung vom Wärmepumpentyp einen Kompressor 21, ein Vierwege-Ventil 22, einen Außenwärmetauscher 23, einen Expansionsteil 24, einen Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 31, ein Außengebläse 61, einen Temperatursensor 62 und eine Steuereinheit 63 (Micom, Mikrocomputer) umfassen.
Die Betriebe des Kompressors 21, des Vierwege-Ventils 22, des Außenwärmetauschers 23, des Expansionsteils 24 und des Wasser-Kühlmittel-Wärmetauschers 31 sind vorstehend speziell beschrieben. Folglich wird auf eine Beschreibung in Bezug auf dies verzichtet.
Das Außengebläse 61 kann nahe dem Außenwärmetauscher 23 angeordnet sein.
Das Außengebläse 61 kann Luft um den Außenwärmetauscher 23 zu einem Außenraum blasen.
Der Temperatursensor 62 kann eine Temperatur eines Rohrs messen, das den Außenwärmetauscher 23 bildet.
Ein einzelner Temperatursensor 62 kann an einer Oberfläche des Rohrs des Außenwärmetauschers 23 angebracht sein. Die durch den Temperatursensor 62 gemessene Temperatur kann zur Steuereinheit 63 geliefert werden.
Die Steuereinheit 63 kann Betriebe von Komponenten der Kühl- und Heizvorrichtung vom Wärmepumpentyp steuern und kann eine Vorrichtung auf Prozessorbasis sein, die einen Betriebsmodus der Kühl- und Heizvorrichtung vom Wärmepumpentyp steuert. Der Prozessor kann eine oder mehrere einer Zentraleinheit (CPU), eines Anwendungsprozessors oder eines Kommunikationsprozessors umfassen.
Insbesondere kann die Steuereinheit 63 eine Enteisungsbetriebsfrequenz des Kompressors 21 während eines Enteisungsbetriebs festlegen und kann auf der Basis der festgelegten Enteisungsbetriebsfrequenz den Kompressor 21 antreiben. In diesem Fall kann die Enteisungsbetriebsfrequenz des Kompressors 21 auf der Basis der Temperatur des Außenwärmetauschers 23, die durch den Temperatursensor 62 gemessen wird, festgelegt werden.
In einer Ausführungsform kann die Steuereinheit 63 den Kompressor 21 derart antreiben, dass die Enteisungsbetriebsfrequenz während des Enteisungsbetriebs der Kühl- und Heizvorrichtung vom Wärmepumpentyp abnimmt. Mit anderen Worten, die Steuereinheit 63 kann die Enteisungsbetriebsfrequenz des Kompressors 21 zu einem ersten Zeitpunkt des Enteisungsbetriebs verringern. In diesem Fall kann die Temperatur des Außenwärmetauschers 23, die durch den Temperatursensor 62 gemessen wird, verwendet werden.
Nachstehend werden Prozesse des Enteisungsbetriebs der Kühl- und Heizvorrichtung vom Wärmepumpentyp mit Bezug auf 5 speziell beschrieben.
5 ist ein Ablaufplan, der ein Enteisungsbetriebsverfahren der Kühl- und Heizvorrichtung vom Wärmepumpentyp in einer Ausführungsform zeigt.
Es soll angenommen werden, dass der Enteisungsbetrieb startet, wenn die Temperatur des Außenwärmetauschers 23 auf eine vorgegebene Temperatur oder weniger abfällt, und dass der Temperatursensor 62 eine Temperatur der Oberfläche des Außenwärmetauschers 23 in allen Betriebsmodi der Kühl- und Heizvorrichtung vom Wärmepumpentyp misst.
Nachstehend wird jeder Schritt der Prozesse des Enteisungsbetriebs beschrieben.
In Schritt 10 (S10) werden das Vierwege-Ventil 22 und das Außengebläse 61 ausgeschaltet.
In Schritt 20 (S20) wird bestimmt, ob die aktuelle Enteisungsbetriebszeit in einem Antriebsaufrechterhaltungsabschnitt enthalten ist.
Der Antriebsaufrechterhaltungsabschnitt kann einen Zeitabschnitt bezeichnen, in dem für die Zuverlässigkeit des Kompressors 21 eine bestimmte Enteisungsbetriebsfrequenz vorübergehend aufrechterhalten wird und dann erhöht wird. Im Betriebshaltezeitabschnitt kann eine Enteisungsbetriebshaltefrequenz des Kompressors 21 fortlaufend zunehmen.
Wenn die aktuelle Enteisungsbetriebszeit im Betriebshaltezeitabschnitt enthalten ist, kann der Kompressor 21 in Schritt 30 (S30) mit der Enteisungsbetriebshaltefrequenz angetrieben werden.
Wenn die aktuelle Enteisungsbetriebszeit nicht im Betriebshaltezeitabschnitt enthalten ist, kann der Kompressor 21 in Schritt 40 (S40) mit einer ersten vorgegebenen Enteisungsbetriebsfrequenz angetrieben werden. Die erste Enteisungsbetriebsfrequenz kann 80 Hz sein.
In Schritt 50 (S50) bestimmt die Steuereinheit 63, ob eine Temperatur des Außenwärmetauschers 23 eine Bedingung zum Beenden des Enteisungsbetriebs erfüllt.
Die Bedingung zum Beenden des Enteisungsbetriebs ist eine vorher definierte Bedingung und wird in Abhängigkeit davon bestimmt, ob eine Temperatur des Außenwärmetauschers 23 innerhalb eines Bereichs von vorgegebenen kritischen Temperaturen in einem vorgegebenen kritischen Zeitabschnitt gehalten wird. Der Bereich von kritischen Temperaturen kann beispielsweise 12 bis 15 °C sein und der kritische Zeitabschnitt kann 20 Sekunden sein.
Wenn die Temperatur des Außenwärmetauschers 23 die Bedingung zum Beenden des Enteisungsbetriebs erfüllt, endet der Enteisungsbetrieb und ein Heizbetrieb startet in Schritt 60 (S60).
Wenn beispielsweise die Temperatur des Außenwärmetauschers 23 auf 12 bis 15 °C für 20 Sekunden oder mehr gehalten wird, kann der Enteisungsbetrieb enden.
Wenn dagegen die Temperatur des Außenwärmetauschers 23 die Bedingung zum Beenden des Enteisungsbetriebs nicht erfüllt, kann die Steuereinheit 63 in Schritt 70 (S70) bestimmen, ob die Temperatur des Außenwärmetauschers 23 eine Bedingung zum Ändern der Enteisungsbetriebsfrequenz erfüllt.
Das heißt, der Kompressor 21 kann mit der ersten vorgegebenen Enteisungsbetriebsfrequenz unter der Steuerung der Steuereinheit 63 angetrieben werden und Schritt 70 (S70) umfasst das Bestimmen eines ersten Zeitpunkts zum Ändern der Enteisungsbetriebsfrequenz auf der Basis der Temperatur des Außenwärmetauschers 23.
Die Bedingung zum Ändern der Enteisungsbetriebsfrequenz ist eine vorher definierte Bedingung. In einer Ausführungsform kann die Bedingung zum Ändern der Enteisungsbetriebsfrequenz in Abhängigkeit davon bestimmt werden, ob eine aktuelle Temperatur des Außenwärmetauschers 23 eine vorgegebene kritische Temperatur erreicht. Das heißt, die Bedingung zum Ändern der Enteisungsbetriebsfrequenz kann als Bedingung definiert sein, für die die aktuelle Temperatur des Außenwärmetauschers 23 die vorgegebene kritische Temperatur oder größer ist.
In einer anderen Ausführungsform kann die Bedingung zum Ändern der Enteisungsbetriebsfrequenz in Abhängigkeit davon bestimmt werden, ob die aktuelle Temperatur des Außenwärmetauschers 23 die vorgegebene kritische Temperatur erreicht, während ein Gradient der aktuellen Temperatur des Außenwärmetauschers 23 ein positiver Gradient ist. Das heißt, die Bedingung zum Ändern der Enteisungsbetriebsfrequenz kann als Bedingung definiert werden, für die die aktuelle Temperatur des Außenwärmetauschers 23 die vorgegebene kritische Temperatur oder größer ist und der Gradient der aktuellen Temperatur des Außenwärmetauschers 23 ein positiver Gradient ist.
Die vorgegebene kritische Temperatur kann eine Temperatur sein, die etwas höher ist als ein Schmelzpunkt von Eis. Die kritische Temperatur kann beispielsweise 2 °C oder größer sein.
Wenn die Temperatur des Außenwärmetauschers 23 die Bedingung zum Ändern der Enteisungsbetriebsfrequenz nicht erfüllt, wird Schritt 20 (S20) erneut durchgeführt.
In einem Beispiel kann, wenn die aktuelle Temperatur des Außenwärmetauschers 23 geringer als 2 °C ist oder wenn die aktuelle Temperatur des Außenwärmetauschers 23 2 °C oder größer ist, aber der Gradient der aktuellen Temperatur des Außenwärmetauschers 23 ein negativer Gradient ist, die Steuereinheit 63 die Enteisungsbetriebsfrequenz als erste Enteisungsbetriebsfrequenz oder Enteisungsbetriebshaltefrequenz bestimmen.
Wenn die Temperatur des Außenwärmetauschers 23 die Bedingung zum Ändern der Enteisungsbetriebsfrequenz erfüllt, kann der Kompressor 21 in Schritt 80 (S80) mit einer zweiten Enteisungsbetriebsfrequenz angetrieben werden. Das heißt, in Schritt 80 (S80) ändert die Steuereinheit 63 die Enteisungsbetriebsfrequenz von der ersten Enteisungsbetriebsfrequenz auf die zweite Enteisungsbetriebsfrequenz und steuert den Kompressor 21 derart, dass der Kompressor 21 mit der zweiten Enteisungsbetriebsfrequenz angetrieben wird. Dann wird Schritt 50 (S50) erneut durchgeführt.
Die zweite Enteisungsbetriebsfrequenz ist geringer als die erste Enteisungsbetriebsfrequenz. Das heißt, Schritt 80 (S80) umfasst das Verringern der Enteisungsbetriebsfrequenz zum ersten Zeitpunkt auf der Basis der Temperatur des Außenwärmetauschers 23 des Kompressors 21 und das Antreiben des Kompressors 21 mit der verringerten Enteisungsbetriebsfrequenz.
In einem Beispiel kann, wenn die aktuelle Temperatur des Außenwärmetauschers 23 2 °C oder größer ist und der Gradient der aktuellen Temperatur des Außenwärmetauschers 23 ein positiver Gradient ist, die Steuereinheit 63 die Enteisungsbetriebsfrequenz von der ersten Enteisungsbetriebsfrequenz auf die zweite Enteisungsbetriebsfrequenz ändern.
Der Gegenstand in der Offenbarung kann auf alle Kühl- und Heizvorrichtungen angewendet werden. In diesem Fall kann ein Verhältnis der ersten Enteisungsbetriebsfrequenz zur zweiten Enteisungsbetriebsfrequenz auf der Basis einer Kapazität des Außenwärmetauschers 23 bestimmt werden.
Insbesondere kann eine Beziehung zwischen der ersten Enteisungsbetriebsfrequenz und der zweiten Enteisungsbetriebsfrequenz wie in der nachstehenden Gleichung 1 ausgedrückt werden. $ƒ_{c o m p 1} = A \times ƒ_{c o m p 2}$
Hier bezeichnet f_comp1 die erste Enteisungsbetriebsfrequenz, ƒ_comp2 bezeichnet die zweite Enteisungsbetriebsfrequenz und A bezeichnet ein vorgegebenes Verhältnis. A kann eine reelle Zahl größer als 0 und kleiner als 1 sein.
In diesem Fall kann eine Kapazität des Außenwärmetauschers 23 zu A proportional sein. Das heißt, wenn die Kapazität des Außenwärmetauschers 23 groß ist, nimmt ein Wert von A zu, und wenn die Kapazität des Außenwärmetauschers 23 klein ist, nimmt der Wert von A ab.
Als Ergebnis einer durch den Anmelder durchgeführten Forschung kann die zweite Enteisungsbetriebsfrequenz die Hälfte der ersten Enteisungsbetriebsfrequenz sein. Das heißt, ein Verhältnis (A) der ersten Enteisungsbetriebsfrequenz zur zweiten Enteisungsbetriebsfrequenz kann 1/2 sein.
In einer Ausführungsform kann der Kompressor 21 ab dem ersten Zeitpunkt des Enteisungsbetriebs mit der zweiten Enteisungsbetriebsfrequenz angetrieben werden. Das heißt, der Kompressor 21 kann vor dem ersten Zeitpunkt mit der ersten Enteisungsbetriebsfrequenz angetrieben werden und nach dem ersten Zeitpunkt mit der zweiten Enteisungsbetriebsfrequenz angetrieben werden.
In einer anderen Ausführungsform kann der Kompressor 21 mit einer Enteisungsbetriebsfrequenz, die von der ersten Enteisungsbetriebsfrequenz fortlaufend abnimmt, ab dem ersten Zeitpunkt des Enteisungsbetriebs angetrieben werden, und mit der zweiten Enteisungsbetriebsfrequenz zum zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt angetrieben werden. Das heißt, ab dem Zeitpunkt (dem ersten Zeitpunkt) zum Ändern einer Enteisungsbetriebsfrequenz bis zum zweiten Zeitpunkt des Enteisungsbetriebs kann der Kompressor 21 mit der Enteisungsbetriebsfrequenz angetrieben werden, die fortlaufend von der ersten Enteisungsbetriebsfrequenz abnimmt, und ab dem zweiten Zeitpunkt des Enteisungsbetriebs kann der Kompressor 21 mit der zweiten Enteisungsbetriebsfrequenz angetrieben werden, wie in 7 dargestellt.
Nachstehend wird der Enteisungsbetrieb der Kühl- und Heizvorrichtung vom Wärmepumpentyp gemäß der Offenbarung speziell auf der Basis der obigen Beschreibung beschrieben.
Gewöhnlich kann der Kompressor 21 mit einer festen Enteisungsbetriebsfrequenz angetrieben werden. Außerdem ist eine Temperatur des Außenwärmetauschers 23 nicht gleichmäßig und während des Enteisungsbetriebs kann Frost in bestimmten Bereichen entfernt werden, während Frost in anderen Bereichen belassen werden kann. Folglich kann der Kompressor 21 für eine vorgegebene Zeitdauer angetrieben werden, um Frost vom ganzen Bereich des Außenwärmetauschers 23 zu entfernen.
Wenn sich Frost in den meisten Bereichen des Außenwärmetauschers 23 befindet, nimmt der Druck des Kompressors 21 nicht zu. Wenn jedoch Frost nur in einigen Bereichen belassen ist, kann der Druck des Kompressors 21, der mit einer festen Enteisungsbetriebsfrequenz angetrieben wird, schnell zunehmen. Wenn der Druck des Kompressors 21 zunimmt, kann der Strom des Kompressors 21 auch zunehmen. Folglich kann der Kompressor 21 übermäßig angetrieben werden und ein unnötiger Leistungsverbrauch kann verursacht werden. Insbesondere kann in einer Kühl- und Heizvorrichtung auf AWHP-Basis ein Gradient eines zunehmenden Drucks des Kompressors 21 steil sein, da ein Oberflächenbereich eines Kühlmittelzirkulationsrohrs schmal ist.
6 zeigt einen Graphen eines Betriebs des Kompressors 21, der mit einer festen Enteisungsbetriebsfrequenz arbeitet. Hier bezeichnet A eine Enteisungsbetriebsfrequenz des Kompressors 21, B bezeichnet einen Eingangsstrom des Kompressors 21, C bezeichnet einen Ausgangsstrom des Kompressors 21, D bezeichnet einen hohen Druck des Kompressors 21 bzw. E bezeichnet einen niedrigeren Druck des Kompressors 21.
Mit Bezug auf 6 nehmen der Druck und der Strom des Kompressors 21 in einem letzteren Zeitabschnitt des Enteisungsbetriebs schnell zu.
Um das obige Problem zu lösen, kann die Kühl- und Heizvorrichtung vom Wärmepumpentyp in einer Ausführungsform die Enteisungsbetriebsfrequenz zum ersten Zeitpunkt des Enteisungsbetriebs auf der Basis einer Temperatur des Außenwärmetauschers 23 verringern .
Insbesondere kann in einem anfänglichen Zeitabschnitt des Enteisungsbetriebs die Steuereinheit 63 den Kompressor 21 mit der ersten Enteisungsbetriebsfrequenz antreiben. Außerdem kann die Steuereinheit 63 die Temperatur des Außenwärmetauschers 23 in Echtzeit messen, um den ersten Zeitpunkt des Enteisungsbetriebs zu bestimmen, der ein Zeitpunkt ist, zu dem der Druck und der Strom des Kompressors 21 aufgrund von Frost, der nur in einigen Bereichen belassen ist, schnell zunehmen.
Hier kann der erste Zeitpunkt einen Zeitpunkt, zu dem die Temperatur des Außenwärmetauschers 23 eine kritische Temperatur (z. B. 2 °C) erreicht, oder einen Zeitpunkt, zu dem ein Gradient der Temperatur des Außenwärmetauschers 23 ein positiver Gradient ist, und die Temperatur des Außenwärmetauschers 23 die kritische Temperatur (z. B. 2 °C) erreicht, bezeichnen.
Dann kann die Steuereinheit 63 zum bestimmten ersten Zeitpunkt die Enteisungsbetriebsfrequenz von der ersten Enteisungsbetriebsfrequenz auf die zweite Enteisungsbetriebsfrequenz ändern. Außerdem kann die Steuereinheit 63 den Kompressor 21 ab dem ersten Zeitpunkt mit der zweiten Enteisungsbetriebsfrequenz antreiben. Alternativ kann die Steuereinheit 63 den Kompressor 21 mit der Enteisungsbetriebsfrequenz, die fortlaufend abnimmt, ab dem ersten Zeitpunkt antreiben und schließlich den Kompressor 21 mit der zweiten Enteisungsbetriebsfrequenz antreiben.
7 zeigt einen Graphen eines Betriebs des Kompressors 21, der mit der Enteisungsbetriebsfrequenz angetrieben wird, die ab dem ersten Zeitpunkt abnimmt. Hier bezeichnet A eine Enteisungsbetriebsfrequenz des Kompressors 21, B bezeichnet einen Eingangsstrom des Kompressors 21, C bezeichnet einen Ausgangsstrom des Kompressors 21, D bezeichnet einen hohen Druck des Kompressors 21 bzw. E bezeichnet einen niedrigeren Druck des Kompressors 21.
Im Vergleich zwischen 6 und 7 nimmt der hohe Druck des Kompressors 21 auf 6,1 % ab, der Eingangsstrom des Kompressors 21 nimmt auf 67,9 % ab und der Ausgangsstrom des Kompressors 21 nimmt auf 28,6 % ab. Das heißt, im letzteren Zeitabschnitt des Enteisungsbetriebs kann eine schnelle Zunahme des Drucks und des Stroms des Kompressors 21 verhindert werden.
Zusammengefasst können die Kühl- und Heizvorrichtung vom Wärmepumpentyp und das Enteisungsbetriebsverfahren davon in einer Ausführungsform helfen, eine schnelle Zunahme des Drucks und des Stroms des Kompressors durch Verringern der Enteisungsbetriebsfrequenz des Kompressors zu einem speziellen Zeitpunkt des Enteisungsbetriebs zu verhindern. Folglich kann der Enteisungsbetrieb zuverlässig durchgeführt werden und ein unnötiger Leistungsverbrauch kann vermieden werden.
Die Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung können in Form von Programmbefehlen implementiert werden, die durch eine Vielfalt von Computereinrichtungen ausgeführt werden sollen, so dass sie auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet sind. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann Programmbefehle, Dateien, Datenstrukturen und dergleichen unabhängig oder eine Kombination davon umfassen. Die auf dem Medium aufgezeichneten Programmbefehle können für den Gegenstand in der Offenbarung speziell ausgelegt und konfiguriert sein oder die Programmbefehle, die einem Fachmann auf dem Gebiet in Bezug auf Computer-Software-Programme gut bekannt sind, können verwendet werden. Die Beispiele von computerlesbaren Aufzeichnungsmedien umfassen magnetische Medien wie z. B. Festplatten, Disketten und ein Magnetband, optische Medien wie z. B. CD-ROMs und DVDs, magnetooptische Medien wie z. B. flexible optische Platten und Hardware-Einrichtungen, die dazu konfiguriert sind, die Programmbefehle zu speichern und durchzuführen, wie z. B. einen Festwertspeicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Flash-Speicher und dergleichen. Die Beispiele von Programmbefehlen umfassen nicht nur Maschinensprachcodes, die durch einen Kompilierer erzeugt werden, sondern auch Sprachcodes hoher Ebene, die durch den Computer durch einen Interpreter ausgeführt werden. Die vorstehend beschriebenen Hardware-Einrichtungen können dazu konfiguriert sein, als eines oder mehrere von Software-Modulen zum Durchführen der Betriebe der Ausführungsformen zu arbeiten, und umgekehrt.
Die Komponenten und Merkmale und dergleichen sind vorstehend mit Bezug auf die Ausführungsformen und begleitenden Zeichnungen für ein besseres Verständnis des Gegenstandes in der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Die Offenbarung soll jedoch nicht die hier dargelegten Ausführungsformen begrenzen. Die Ausführungsformen können in verschiedenen Weisen durch einen Fachmann auf dem Gebiet innerhalb des technischen Schutzbereichs der Offenbarung modifiziert und geändert werden. Daher sollte die technische Idee der Offenbarung nicht als durch die Ausführungsformen hier begrenzt aufgefasst werden, und Äquivalente und Modifikationen, die von den Schutzbereichen der Ansprüche entnommen sind, sollten in der technischen Idee der Offenbarung enthalten sein.

Claims

Kühl- und Heizvorrichtung, die umfasst: einen Kompressor (21), der dazu konfiguriert ist, Kühlmittel zu komprimieren; einen Außenwärmetauscher (23), der dazu konfiguriert ist, Wärme zwischen Außenluft und Kühlmitteln auszutauschen; einen Expansionsteil (24), der dazu konfiguriert ist, die Kühlmittel zu expandieren; einen Innenwärmetauscher (31), der dazu konfiguriert ist, Wärme zwischen Innenluft oder Wasser und den Kühlmitteln auszutauschen; und eine Steuereinheit (63), die dazu konfiguriert ist, eine Betriebsfrequenz des Kompressors (21) zu einem ersten Zeitpunkt während eines Enteisungsbetriebs auf der Basis einer Temperatur des Außenwärmetauschers (23) zu verringern.
Kühl- und Heizvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (63) dazu konfiguriert ist, einen Zeitpunkt als ersten Zeitpunkt des Enteisungsbetriebs zu bestimmen, zu dem eine Temperatur des Außenwärmetauschers (23) eine vorgegebene kritische Temperatur erreicht, wobei die Steuereinheit (63) dazu konfiguriert ist, die Enteisungsbetriebsfrequenz des Kompressors (21) zum bestimmten Zeitpunkt während des Enteisungsbetriebs der Kühl- und Heizvorrichtung zu verringern.
Kühl- und Heizvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (63) dazu konfiguriert ist, einen Zeitpunkt, zu dem ein Gradient einer Temperatur des Außenwärmetauschers ein positiver Gradient ist, und eine Temperatur des Außenwärmetauschers eine vorgegebene kritische Temperatur erreicht, als ersten Zeitpunkt des Enteisungsbetriebs zu bestimmen.
Kühl- und Heizvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die kritische Temperatur 2 °C oder größer ist.
Kühl- und Heizvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (63) dazu konfiguriert ist, eine Enteisungsbetriebsfrequenz des Kompressors (21) auf eine erste Enteisungsbetriebsfrequenz zu einem Zeitpunkt zu setzen, zu dem der Enteisungsbetrieb startet, wobei die Steuereinheit (63) dazu konfiguriert ist, die Enteisungsbetriebsfrequenz des Kompressors (21) zum ersten Zeitpunkt des Enteisungsbetriebs von der ersten Enteisungsbetriebsfrequenz auf eine zweite Enteisungsbetriebsfrequenz zu ändern, wobei vorzugsweise die zweite Enteisungsbetriebsfrequenz geringer ist als die erste Enteisungsbetriebsfrequenz.
Kühl- und Heizvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die zweite Enteisungsbetriebsfrequenz auf der Basis einer Kapazität des Außenwärmetauschers (23) bestimmt wird.
Kühl- und Heizvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die zweite Enteisungsbetriebsfrequenz die Hälfte der ersten Enteisungsbetriebsfrequenz ist.
Kühl- und Heizvorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, wobei der Kompressor (21) mit der zweiten Enteisungsbetriebsfrequenz ab einem zweiten Zeitpunkt des Enteisungsbetriebs angetrieben wird, der nach dem ersten Zeitpunkt des Enteisungsbetriebs liegt, und wobei in einem Zeitabschnitt zwischen dem ersten Zeitpunkt des Enteisungsbetriebs und dem zweiten Zeitpunkt des Enteisungsbetriebs der Kompressor (21) mit einer Enteisungsbetriebsfrequenz angetrieben wird, die fortlaufend von der ersten Enteisungsbetriebsfrequenz abnimmt.
Kühl- und Heizvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Kompressor (21) ab dem ersten Zeitpunkt des Enteisungsbetriebs mit der zweiten Enteisungsbetriebsfrequenz angetrieben wird.
Kühl- und Heizvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei, wenn eine Temperatur des Außenwärmetauschers (23) in einem vorgegebenen kritischen Zeitabschnitts innerhalb eines Bereichs von vorgegebenen kritischen Temperaturen gehalten wird, die Steuereinheit (63) dazu konfiguriert ist, den Kompressor (23) derart zu steuern, dass der Kompressor (23) den Enteisungsbetrieb beendet.
Kühl- und Heizvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die ferner umfasst: mindestens einen Sensor (62), der dazu konfiguriert ist, eine Temperatur des Außenwärmetauschers (23) zu messen und dieselbe zur Steuereinheit (63) zu übertragen.
Enteisungsbetriebsverfahren einer Kühl- und Heizvorrichtung mit einem Kompressor (21), der dazu konfiguriert ist, Kühlmittel zu komprimieren, einem Außenwärmetauscher (23), der dazu konfiguriert ist, Wärme zwischen Außenluft und Kühlmitteln auszutauschen, mindestens einem Sensor (62), der dazu konfiguriert ist, eine Temperatur des Außenwärmetauschers (23) zu messen, einem Expansionsteil (23), der dazu konfiguriert ist, die Kühlmittel zu expandieren, einem Innenwärmetauscher (31), der dazu konfiguriert ist, Wärme zwischen Innenluft oder Wasser und den Kühlmitteln auszutauschen, und einer Steuereinheit (63), die dazu konfiguriert ist, eine Betriebsfrequenz des Kompressors (21) in Abhängigkeit von einem Betriebsmodus der Kühl- und Heizvorrichtung zu steuern, wobei das Verfahren umfasst: Antreiben des Kompressors (21) mit einer ersten Enteisungsbetriebsfrequenz; Messen einer Temperatur des Außenwärmetauschers (23) durch den mindestens einen Sensor (62); Bestimmen eines Zeitpunkts zum Ändern einer Enteisungsbetriebsfrequenz des Kompressors auf der Basis der gemessenen Temperatur des Außenwärmetauschers (23) durch die Steuereinheit (63).
Enteisungsbetriebsverfahren nach Anspruch 12, das ferner das Antreiben des Kompressors (21) mit einer Enteisungsbetriebsfrequenz, die geringer ist als die erste Enteisungsbetriebsfrequenz, in einem Zeitabschnitt nach dem Zeitpunkt zum Ändern einer Enteisungsbetriebsfrequenz umfasst.
Enteisungsbetriebsverfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei das Bestimmen des Zeitpunkts zum Ändern einer Enteisungsbetriebsfrequenz des Kompressors (21) das Bestimmen eines Zeitpunkts, zu dem ein Gradient des Außenwärmetauschers (23) ein positiver Gradient ist und eine Temperatur des Außenwärmetauschers eine vorgegebene kritische Temperatur erreicht, als Zeitpunkt zum Ändern einer Enteisungsbetriebsfrequenz umfasst.
Enteisungsbetriebsverfahren nach Anspruch 12, 13 oder 14, wobei das Antreiben des Kompressors (21) mit einer Enteisungsbetriebsfrequenz umfasst: Antreiben des Kompressors (21) mit einer Enteisungsbetriebsfrequenz, die fortlaufend von der ersten Enteisungsbetriebsfrequenz abnimmt, ab dem Zeitpunkt zum Ändern einer Enteisungsbetriebsfrequenz bis zu einem zweiten Zeitpunkt des Enteisungsbetriebs und/oder Antreiben des Kompressors (21) mit einer zweiten Enteisungsbetriebsfrequenz, die geringer ist als die erste Enteisungsbetriebsfrequenz, ab dem zweiten Zeitpunkt des Enteisungsbetriebs.