专利名称：智能风冷热泵化霜控制方法
智能风冷热泵化霜控制方法技术领域
本发明属于空调技术领域。具体地说是一种智能风冷热泵化霜控制方法。
技术背景
风冷热泵机组在冬季运行中，当室外换热器盘管温度低于露点温度时其表面产 生冷凝水，冷凝水一旦低于o°c (根据地区大气压力值变化会有所不同)就结霜。如 果换热器盘管表面因温度过低而结霜，势必降低热交换的效率。虽然结霜时冷凝水结成 了冰，潜热的交换总量还是相等的，但结在盘管上的冰层不仅会减小换热面积，而且会 降低可通过的风量。随着结霜的增厚，空气和盘管热交换效率，也就是空气和制冷剂热 交换效率会越来越差。霜层还增加了空气通过翅片的阻力，改变了盘管的几何形状，最 终降低了机组的风量。这是一个恶性循环，一旦盘管上结霜，换热面积减小，风量降 低，而系统的蒸发在继续，所以需要的热交换只能靠降低蒸发温度来维持，而降低了蒸 发温度，会进一步降低盘管表面温度，加大空气进出口之间温度值，最终增加了霜层的 厚度，严重时导致盘管冻结，使机组无法运行。
理论研究和实验均表明，对换热器表面喷镀高疏水性镀层，降低其与水蒸气表 面能，增大接触角，对抑制结霜是有效的。此外，为抑制结霜，可对流入换热器的湿空 气进行净化处理，有条件时可增大风速，使气相中形成的冰晶或过冷水滴尽快通过换热 器壁面；但这些措施还是不能完全解决换热器在低温环境下结霜带来的负面影响，还需 要更好的方法来除去霜层。目前行业内常用的除霜方法不外乎电加热法、热气除霜法、 换向法、热水除霜法几种。而换向法因其不需要增加任何辅助设备，只需在需要化霜时 让四通换向法换向即可，而且化霜效果相对较好，因而受到行业内的推崇和普遍使用。
根据有关文献摘录，结果发现除霜损失约占热泵总能耗损失的10.2%，而由于 除霜控制方法问题，大约27%的除霜功能是在翅片表面结霜不严重，不需要除霜的情况 下进入除霜循环的，目前常用的一些方法或多或少都存在一些问题，如发生多余的一些 除霜动作，或需要除霜时不能及时发出信号等弊病存在。目前较广泛使用确定除霜时刻 的方法有以下几种第一类只简单控制时间；第二类以盘管出风温度作为控制指标；第 三类以压差作为控制量；第四类以风机电流作为指标；第五类以盘管内制冷剂流速来判 断；第六类以室外室外换热器盘管温度及压缩机运行时间作为判断标准。从节能原则、 不同地区气候条件的差异性、机组成本以及其他因素考虑只有第六类方法比较成熟且易 被业内接受而被普遍使用。而这类方法由于受压缩机运行时间和室外换热器盘管温度的 双向限制仍会出现机组不该除霜而进入除霜，需要除霜反而推迟进入除霜；如在空气含 湿量很大的环境中，当换热器表面霜层很厚，已严重影响风量及换热效果，急需要化霜 时，但压缩机运行时间没有到设定时间，机组仍在较低的蒸发温度下运行，不仅影响了 机组制热效果且能耗很大；又如在低温环境，空气含湿量比较小的情况下，即使换热器 表面不结霜，当压缩机运行时间到了也必须进入化霜周期，所以大大缩减了机组正常制 热运行时间，能耗增加，制热效果受到影响。发明内容
本发明提供一种智能风冷热泵化霜控制方法，根据热泵机组的运行原理，制定 化霜条件和控制方法，延长机组冬季制热运行时间，减少除霜次数和除霜损失，而且使 机组性能和可靠性得到提高。
热泵机组的运行原理是在压缩机制热运行的初始阶段，热泵系统还不稳定， 室外盘管温度尚是一个逐步降低的过程，外环境温度与室外盘管温度之差也在逐步变 大，而当机组运行稳定后、室外盘管没有结霜的情况下，室外环境温度与室外盘管温度 之间将会保持一个相对稳定的温度差值，即使是室外环境温度由于气候的原因发生改 变，室外盘管温度也会随着室外环境温度的升高或降低也相应升高或降低，它们之间的 温度差值不会发生大的变化，只有在盘管表面结霜并达到一定厚度导致盘管换热效果变 差，室外盘管温度才会进一步降低，室外环境温度与室外盘管温度之间的温度差值才会 再有较大的变化，并将随着盘管表面霜层厚度的增加将逐渐变大。
本发明是以如下技术方案实现的一种智能风冷热泵化霜控制方法，其特征 是通过对机组的有关参数检测设定化霜控制参数进行化霜；有关参数包括压缩机运 行时间t、室外环境温度办、室外盘管温度Tc;控制参数有压缩机不稳定运行时间ts、 盘管结霜温度Ts、允许结霜厚度温差Δ Ts ；计算参数有室外环境温度与室外盘管温度 之差ΔΤ、盘管初始结霜温差Δ Ttl ；以室外盘管温度Τ。低于设定的盘管结霜温度Ts作为 盘管开始结霜的判定依据，以室外环境温度与盘管表面温度之间的温度差值Δ T相对于 动态保存的盘管初始结霜温差Δ T0的增加量作为盘管表面霜层厚度的检测依据，并将其 与设定的允许结霜厚度温差Δ Ts进行比较，当ΔΤ^Δ^+ΔΤ；，即判定盘管表面结霜 并且霜层达到规定的厚度并已影响热泵的制热效果，这时就结束制热并开始进行除霜；化霜控制方法为以压缩机运行时间t大于设定的不稳定运行时间^作为机组结束初 始运行阶段稳定制热的判定依据；在空调器开机制热运行后，即压缩机运行初始阶段， 以当前时刻的室外环境温度rTa与盘管温度Tc之间的温度差值Δ T作为盘管初始结霜温差 Δ T0,即t$ts，则Δ Ttl=AT,作为判断盘管结霜的依据并记录瞬间的室外环境温度与 室外换热器盘管温度差值作为盘管初始结霜温差；此后对室外环境温度与室外换热器盘 管温度差值作动态记录和判断，当差值与之前记录的盘管初始结霜温差的差值大于设定 的允许结霜厚度温差值后，且满足压缩机运行时间大于设定的压缩机不稳定运行时间， 空调器进入化霜模式，即在压缩机结束初始运行阶段开始稳定制热后，以盘管开始结霜 前最后一刻的的室外环境温度与盘管表面温度之间的温度差值Δ T作为盘管初始结霜温 差，SP t > ts，且 Tc 2 Ts,则Δ T0 = Δ Ts。
本发明的有益效果是实现了有霜必化、无霜不化；减少压缩机除霜的次数， 缩减每次压缩机除霜的时间，减少不必要的除霜周期，让机组制热运行周期发挥到极 致，大大的提高了制冷设备的使用效率，它还可以使得制冷系统工作温度更加稳定，减 少四通阀换向次数，从而达到节电、延长设备使用寿命的效果。
图1是本发明当压缩机运行时间小于设定的压缩机不稳定运行时间时，控制系统控制流程示意图；图2是本发明当压缩机运行时间大于设定的压缩机不稳定运行时间时，但室外盘管 温度大于盘管结霜温度时，控制系统控制流程示意图；图3是本发明当压缩机运行时间大于设定的压缩机不稳定运行时间，且室外盘管 温度小于盘管结霜温度，另满足动态记录的室外环境温度与室外盘管温度之差与已记录 的盘管初始结霜温差的差值大于设定的允许结霜厚度温差值时，控制系统控制流程示意 图。
图中t------压缩机运行时间；Ta——室外环境温度； Tc——室外盘管温度；ts------压缩机不稳定运行时间；Ts——盘管结霜温度；Δ Ts一一允许结霜厚度温差；ΔT------室外环境温度与室外盘管温度之差。
具体实施方式
机组开机运行后，检测压缩机运行时间t、室外环境温度办、室外盘管温度Tc; 控制参数有压缩机不稳定运行时间ts、盘管结霜温度Ts、允许结霜厚度温差Δ Ts;计算 参数有室外环境温度与室外盘管温度之差Δ Τ、盘管初始结霜温差ATc^
(1)如图1所示，当tSts，则Δ Τ。=Δ T，系统不进入化霜；(2)如图2所示，当t>ts，且TC2TS，则ΔΤ。=ΔΤ，系统不进入化霜；(3)如图3所示，当t>ts，且Tc<Ts，ΔΤ>ΔΤΚ+ΔΤ0,系统进入化霜。
以上控制逻辑针对当室外换热器盘管温度低于露点温度时其表面产生冷凝水， 冷凝水一旦低于o°c (根据地区大气压力值变化会有所不同)就结霜的特性，在某一时刻 记录盘管初始结霜温差Δ T0作为原始参照数据，然后根据前后数据的温差变化判断是否 进入化霜；相比原有根据室外换热器盘管温度和压缩机运行时间来控制进入化霜时刻更 智能，避免了需化霜而不进入化霜的弊病；在低温环境，空气含湿量比较小的情况下， 换热器表面反而不容易结霜，此时可以长时间制热运行，而不是压缩机运行到设定定时 间就进入除霜了；实现了有霜必化、无霜不化；减少压缩机除霜的次数，缩减每次压缩 机除霜的时间，减少不必要的除霜周期，让机组制热运行周期发挥到极致，大大的提高 了制冷设备的使用效率，它还可以使得制冷系统工作温度更加稳定，减少四通阀换向次 数，从而达到节电、延长设备使用寿命的效果。
通过这样的化霜控制方法，不仅简单易行，而且可以很好的节约能源，克服了 传统化霜控制技术的缺点，很好的控制化霜。
权利要求
1.一种智能风冷热泵化霜控制方法，其特征是通过对机组的有关参数检测设定化 霜控制参数进行化霜；有关参数包括压缩机运行时间(t)、室外环境温度(Ta)、 室外盘管温度(Tc)；控制参数有压缩机不稳定运行时间(ts)、盘管结霜温度(Ts)、允许结霜厚度温差(ATs)；计算参数有室外环境温度与室外盘管温度之差 (ΔΤ)、盘管初始结霜温差(ΔΤ。)；以室外盘管温度(T。)低于设定的盘管结霜温 度(Ts)作为盘管开始结霜的判定依据，以室外环境温度与盘管表面温度之间的温度差 值(ΔΤ)相对于动态保存的盘管初始结霜温差(ATtl)的增加量作为盘管表面霜层厚 度的检测依据，并将其与设定的允许结霜厚度温差(ATs)进行比较，当ΔΤ2ΔΤ。+ ATs,即判定盘管表面结霜并且霜层达到规定的厚度并已影响热泵的制热效果，这时就 结束制热并开始进行除霜；化霜控制方法为以压缩机运行时间(t)大于设定的不稳定运行时间(ts)作为机 组结束初始运行阶段稳定制热的判定依据；在空调器开机制热运行后，即压缩机运行初 始阶段，以当前时刻的室外环境温度Ta与盘管温度Tc之间的温度差值(ΔΤ)作为盘管 初始结霜温差(ATtl)，BPt<ts,则Δ Ttl=A Τ;此后对室外环境温度与室外换热器盘 管温度差值作动态记录和判断，当差值与之前记录的盘管初始结霜温差的差值大于设定 的允许结霜厚度温差值后，且满足压缩机运行时间大于设定的压缩机不稳定运行时间， 空调器进入化霜模式，即在压缩机结束初始运行阶段开始稳定制热后，以盘管开始结霜 前最后一刻的的室外环境温度与盘管表面温度之间的温度差值(ΔΤ)作为盘管初始结霜 温差，即 t > ts，且 Tc 2 Ts,则Δ T0 =Δ Ts。
2.根据权利要求1所述的所述的智能风冷热泵化霜控制方法，其特征是室外盘管 温度(T。)是直接测量的盘管中部温度，或是制冷剂运行压力下对应的饱和温度。
全文摘要
本发明公开了一种智能风冷热泵化霜控制方法；属制冷空调领域。在空调器开机制热运行后，控制器检测室外环境温度与室外换热器盘管温度，当室外换热器盘管温度小于设定的盘管结霜温度，作为判断盘管结霜的依据并记录瞬间的室外环境温度与室外换热器盘管温度差值作为盘管初始结霜温差；此后对室外环境温度与室外换热器盘管温度差值作动态记录和判断，当差值与之前记录的盘管初始结霜温差的差值大于设定的允许结霜厚度温差值后，且满足压缩机运行时间大于设定的压缩机不稳定运行时间，空调器进入化霜模式；有益效果是实现有霜必化、无霜不化；减少了压缩机除霜次数和每次除霜时间，减少不必要的除霜周期，节电、延长设备使用寿命的效果。
文档编号F25B47/02GK102022872SQ20101057266
公开日2011年4月20日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年12月3日
发明者唐钧, 庆成义, 徐松, 施长青, 陈昭辉 申请人:劳特斯空调(江苏)有限公司