一种除霜控制方法及空气源热泵系统技术方案

本发明专利技术公开了一种除霜控制方法及空气源热泵系统，所述方法包括以下步骤：（1）、检测蒸发器进风口处空气的相对湿度φ，并根据所述空气的相对湿度φ确定温度检测周期T；（2）、以温度检测周期T为周期检测靠近蒸发器冷媒入口位置处的空气温度Ts，将不同两时刻所检测的空气温度Ts求差值计算；（3）、若步骤（2）中的温度差值不小于第一设定阈值，则系统进入除霜过程，否则，系统运行制热过程。本除霜控制方法的除霜判断机理是基于蒸发器结霜过程霜层的生长特点和分布规律，判断准确，不会出现现有的双温度传感器法在寒冷干燥环境下频繁出现误除霜的现象，大大提高了系统运行的能效比和可靠性。

A defrosting control method and air source heat pump system

【技术实现步骤摘要】
一种除霜控制方法及空气源热泵系统
本专利技术涉及一种除霜控制
，具体地说，是涉及一种除霜控制方法及热泵热水器。
技术介绍
空气源热泵在冬季供热运行时，室外换热器通常要发生结霜现象，当霜层达到一定厚度时，需要对换热器进行除霜，目前应用最为广泛的除霜方法是室内/室外双温度－时间法，该方法简单、廉价、容易实施，但其应用在寒冷干燥工况（如华北地区）下，却经常出现误除霜事故，研究表明，在该工况下，“无霜除霜”事故占总除霜次数的比例高达70%，致使系统的有效供热量大幅损失，COP大幅下降，而且威胁机组的安全运行，系统运行的可靠性大大降低，还有一些其它除霜方法，如温度－湿度－时间、空气侧压差、风机电流－蒸发温度、激光测霜、光电耦合及转换方法等，这些方法由于不易实行、造价过高等原因导致其在实践中难以应用，所以研发简单可靠、成本低、无论什么环境都能实现“按需除霜”的除霜方法是非常有必要的，是空气源热泵高效可靠运行的重要保证。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有空气源热泵进入除霜条件判断不准确，容易出现误除霜故障，导致能量损失，同时威胁机组安全运行的技术问题，提出了一种除霜控制方法，可以解决上述问题。为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种除霜控制方法，包括以下步骤：（1）、检测蒸发器进风口处空气的相对湿度φ，并根据所述相对湿度φ确定温度检测周期T；（2）、以温度检测周期T为周期检测靠近蒸发器冷媒入口位置处的空气温度Ts，将不同两时刻所检测的空气温度Ts求差值计算；（3）、若步骤（2）中的温度差值不小于第一设定阈值，则执行除霜控制逻辑，否则，不执行除霜控制逻辑。进一步的，步骤（1）中根据所述相对湿度φ确定温度检测周期T的方法为：当相对湿度φ＜m1时，温度检测周期T取值0，即不检测空气温度Ts，当m1≦φ＜m2时，温度检测周期T取值t1，当m2≦φ＜m3时，温度检测周期T取值t2，当m3≦φ＜m4时，温度检测周期T取值t3，当φ≥m4时，温度检测周期T取值t4；其中，0＜m1＜m2＜m3＜m4＜1，t1＞t2＞t3＞t4＞0。进一步的，步骤（1）之前，还包括对系统运行时间计时的步骤，步骤（3）中，若步骤（2）中的温度差值不小于第一设定阈值且系统运行时间不小于第一设定时间，则执行除霜控制逻辑。进一步的，步骤（3）之后还包括判断当前空气温度Ts的步骤，当Ts满足一定条件时，系统才能进入除霜过程，否则，系统运行制热过程，若当前空气温度Ts大于第一设定温度且小于第二设定温度，则系统进入除霜过程，其中，第一设定温度小于第二设定温度。进一步的，若当前空气温度Ts大于第三设定温度且当小于第四设定温度，系统进入除霜过程,则压缩机停止运行，蒸发器的风扇正常运行，其中，第三设定温度大于第一设定温度且小于第四设定温度。进一步的，系统的除霜过程为逆循环除霜方式或热气旁通除霜方式时，还包括判断当前空气温度Ts的步骤，若当前空气温度Ts大于第五设定温度，则系统除霜过程结束，恢复正常的制热过程，其中，第五设定温度大于0。进一步的，步骤（3）中系统进入除霜过程之后的第三设定时间内，还包括计算当前空气温度Ts变化率的步骤，若当前空气温度Ts变化率大于第二设定阈值，则系统退出除霜过程。进一步的，当系统的除霜过程为逆循环除霜方式之外的其他除霜方式时，步骤（3）中进入除霜过程之后还包括对除霜时长进行计时的步骤，若除霜时长不小于第二设定时间，则系统退出除霜过程。进一步的，用于检测空气温度Ts的温度传感器设置于靠近蒸发器冷媒入口位置处的相邻两翅片之间。本专利技术同时提出了一种热泵系统，包括压缩机、蒸发器，所述蒸发器包括与所述压缩机连通的盘管以及与所述盘管固定的翅片，还包括第一温度传感器和湿度传感器，所述第一温度传感器设置于当制热模式时靠近蒸发器冷媒入口位置处，位于相邻两翅片之间，且所述第一温度传感器与所述翅片以及盘管均存在间隙，所述湿度传感器设置于所述蒸发器的进风口处，所述热泵系统按照前面任一条所记载的除霜控制方法进行除霜控制。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是：本专利技术的除霜控制方法，通过检测靠近蒸发器冷媒入口位置处的空气温度Ts，在系统制热运行时，该位置处最后结霜，因此正常情况下该位置处接近于环境温度，不同两时刻的空气温度差值变化不大，当不同两时刻空气温度Ts之间的差值超过一定限值时，说明该位置出现了结霜，进而判断出整个翅片已经结满霜，故系统进入除霜过程，本除霜控制方法的除霜判断机理是基于蒸发器结霜过程霜层的生长特点和分布规律，并结合空气的相对湿度，判断准确，能够实现“按需除霜”，不会出现现有的双温度传感器法在寒冷干燥环境下频繁出现误除霜的现象，大大提高了系统的能效比和运行的可靠性。与其它激光探测、光电转换除霜方法相比，本专利技术结构简单，成本低，非常容易与现有的热泵系统结合推广使用。结合附图阅读本专利技术实施方式的详细描述后，本专利技术的其他特点和优点将变得更加清楚。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术所提出的除霜控制方法的一种实施例流程图；图2是本专利技术所提出的热泵系统的一种实施例原理图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。实施例一，空气源热泵在冬季环境温度较低工况下制热运行时，蒸发器的翅片管表面通常都会结霜，在结霜过程中，翅片管表面霜层的分布情况与其表面的温度有关，而翅片管表面的温度与管里低温冷媒的流动换热特性有关。研究表明，低温冷媒在管内流动时，由于管壁摩擦阻力的存在，冷媒的压力会逐渐下降，理论上，紊流时摩阻压降与流体速度的平方成正比，所以冷媒流速的变化对摩阻压降的影响非常大，而冷媒流速的变化与冷媒的气液比例有关，液体所占的比例越大（质量越大），冷媒流速越小（通常在0.5-1.0m/s之间），随着液态冷媒的吸热汽化，气体所占的比例逐渐增大，流速逐渐增加（通常在2.0m/s以上），冷媒的压力降逐渐增加，即冷媒的蒸发温度逐渐下降，对应于翅片管表面的温度也较低，越容易结霜，所以一般冷媒（液态）进口处所对应的翅片管温度较高，往往最后结霜，冷媒（气态）出口处所对应的翅片管温度较低，往往最先结霜因此，本实施例通过检测靠近蒸发器冷媒入口位置处相邻两翅片之间的空气温度Ts，当该位置处未结霜时，所检测到的温度为环境温度，不同两时刻的温度差值变化不大（不超过1℃），当该位置处发生结霜被霜层完全覆盖和堵塞时，所检测的是霜层的温度，而霜层的温度介于盘管表面的温度环境温度之间（环境温度与盘管表面的温度之差约为7~12℃），且更接近于盘管温度，由于前一时刻检测到的温度值为环境温度，后一时刻检测到的温度值为霜层的温度，两个时刻所检测的温度值之差较大，约5~10℃，因此本方案中通过判断不同两时刻的空气温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种除霜控制方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、检测蒸发器进风口处空气的相对湿度φ，并根据所述相对湿度φ确定温度检测周期T；（2）、以温度检测周期T为周期检测靠近蒸发器冷媒入口位置处的空气温度Ts，将不同两时刻所检测的空气温度Ts求差值计算；（3）、若步骤（2）中的差值不小于第一设定阈值，则系统进入除霜过程，否则，系统运行制热过程。

【技术特征摘要】
1.一种除霜控制方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、检测蒸发器进风口处空气的相对湿度φ，并根据所述相对湿度φ确定温度检测周期T；（2）、以温度检测周期T为周期检测靠近蒸发器冷媒入口位置处的空气温度Ts，将不同两时刻所检测的空气温度Ts求差值计算；（3）、若步骤（2）中的差值不小于第一设定阈值，则系统进入除霜过程，否则，系统运行制热过程。2.根据权利要求1所述的除霜控制方法，其特征在于，步骤（1）中根据所述空气的相对湿度φ确定温度检测周期T的方法为：当相对湿度φ＜m1时，温度检测周期T取值0，即不检测空气温度Ts，当m1≦φ＜m2时，温度检测周期T取值t1，当m2≦φ＜m3时，温度检测周期T取值t2，当m3≦φ＜m4时，温度检测周期T取值t3，当φ≥m4时，温度检测周期T取值t4；其中，0＜m1＜m2＜m3＜m4＜1，t1＞t2＞t3＞t4＞0。3.根据权利要求1所述的除霜控制方法，其特征在于，步骤（1）之前，还包括对系统运行时间计时的步骤，步骤（3）中，若步骤（2）中的温度差值不小于第一设定阈值且系统运行时间不小于第一设定时间，则系统进入除霜过程。4.根据权利要求1所述的除霜控制方法，其特征在于，步骤（3）中还包括判断当前空气温度Ts的步骤，当Ts同时满足一定条件时，系统才能进入除霜过程，否则，系统运行制热过程，若当前空气温度Ts大于第一设定温度且小于第二设定温度，则系统进入除霜过程，其中，第一设定温度小于第二设定温度。5.根据权利要求4所述的除霜控制方法，其特征在于，若当前空气温度Ts大于第三设定温度且小于第四设...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵洪运，高本法，庄长宇，蒋建平，彭海燕，
申请(专利权)人：青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37