基于压电形变和热能除霜的空气能热水器除霜方法技术

本发明专利技术公开了一种基于压电形变和热能除霜的空气能热水器除霜方法，包括以下步骤：S1：结霜程度的检测；S2：除霜控制：通过获取所述S1给出的结霜程度，在判定为结霜时控制盘型铜管上的压电除霜单元和加热除霜单元进行除霜；所述的压电除霜单元是压电材料组成，紧贴或者缠绕在盘型铜管上；所述加热单元是紧贴或者缠绕在盘型铜管上的发热材料。本发明专利技术通过检测结霜程度的结果，将压电形变除霜和热能除霜有效结合，能有效提高除霜效果，加快除霜过程，减小除霜能耗，还能消除水温/室温大幅度下降，提高空气能热水器整体性能。气能热水器整体性能。气能热水器整体性能。

【技术实现步骤摘要】
基于压电形变和热能除霜的空气能热水器除霜方法


[0001]本专利技术涉及空气能热泵领域，特别涉及一种基于压电形变和热能 除霜的空气能热水器除霜方法。

技术介绍

[0002]空气能热水器因其具有高效、节能、环保的优势，广泛应用于家 庭、企事业单位及小区楼栋的热水供应及冬季室内取暖。然而，在冬 季使用过程中，由于室外温度较低，蒸发器换热装置铜管会结霜。结 霜是空气能热水器面临的一个严重问题，一方面，结霜不仅影响空气 能热水器的效能和用户使用舒适度；另一方面，空气能热水器在结霜 状态长时间运行会导致寿命及可靠性大大降低。所以，快速、可靠地 对空气能热水器进行除霜有利于提高热水器的制热量和效率，确保系 统稳定运行。
[0003]目前，常规的是通过温度传感器检测到蒸发换热器盘管温度很低 时，通过控制四通阀的工作模态，改变冷媒流动方向，使空气源热泵 系统中的冷媒在流经冷媒水换热器时进行吸热，并在流经室外换热器 时进行放热，从而达到去除室外换热器上结霜的目的，但是该方式存 在以下问题：一方面，由于该方案需要从室内/热水箱中吸收大量的 热量进行除霜，导致室内/水箱温度大幅下降，影响了用户体验；另 一方面，需要复杂增加四通阀和切换控制算法，增加了压缩机系统的 复杂性和成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，提供一种基于压电形变和热能除霜的空气能 热水器除霜方法。本专利技术通过检测结霜程度的结果，将压电形变除霜 和热能除霜有效结合，能有效提高除霜效果，加快除霜过程，减小除 霜能耗，还能消除水温/室温大幅度下降，提高空气能热水器整体性 能。
[0005]本专利技术的技术方案：基于压电形变和热能除霜的空气能热水器除 霜方法，包括以下步骤：
[0006]S1：结霜程度的检测；
[0007]S2：除霜控制：通过获取所述S1给出的结霜程度，在判定为结 霜时控制盘型铜管上的压电除霜单元和加热除霜单元进行除霜；
[0008]所述的压电除霜单元是压电材料组成，紧贴或者缠绕在盘型铜管 上；
[0009]所述加热单元是紧贴或者缠绕在盘型铜管上的发热材料。
[0010]2、根据权利要求1所述的基于压电形变和热能除霜的空气能热 水器除霜方法，其特征在于：所述步骤S1中结霜程度的检测方法包 括以下步骤：
[0011]①
通过天气信息获取当天环境温度T
amb
、环境相对湿度H
amb
，确 定空气能热水器当前处于结霜运行范围；
[0012]②
每隔ΔT时间的执行一次结霜程度预测算法，每次分别获取出 风口处温度出风口处相对湿度风扇运行转速n
fan
、风扇截 面积S
fan
和压缩机的功率P
comp
；依
据公式分别计算风扇出口的空气流 量质量m
air
＝ρ(T
amb
,H
amb
)
×
Q
air
、空气热交换量 平均热交换量压缩机的平 均功率和压缩机平均吸热效能
[0013]③
将与临界结霜条件下吸热效能阈值σ比较，确定空气能热 水器是否处于结霜低效运行范围；如果是，进入步骤
④
；否则，退出；
[0014]④
将代入结霜程度α与吸热效能之间的预测函数曲线 得出结霜程度
[0015]⑤
计算相对湿度变化率
[0016]⑥
将λ
H
代入结霜程度α与相对湿度变化率λ
H
之间的预测函数曲 线得出结霜程度α(λ
H
)；
[0017]⑦
计算α(λ
H
)和的平均值并求解偏移程度 [0018]⑧
判断偏移程度是否不大于设定阈值ζ，如果是，则结霜程 度并退出程序；否则，进入步骤
⑨
；
[0019]⑨
取最大结霜程度判断是为保证空气能 热水器在最大结霜情况下仍能可靠工作，并退出程序。
[0020]4、根据权利要求2所述的基于压电形变和热能除霜的空气能热 水器除霜方法，其特征在于：所述S2中的除霜控制方法包括以下步 骤：
[0021]①
获取结霜程度α；依据δ＝s(α)和F＝f(α)，计算出结霜程度为α 时压电材料所需产生的形变δ和频率F；依据计算产生形 变δ和频率F时需施加给出压电材料的电压依据I
hot
＝h(α)，计算 出结霜程度为α时加热单元对应的电流值I
hot
；
[0022]②
将和I
hot
分别作为压电除霜单元控制电源输出参考值和加热 除霜单元电源输出电流参考值，并对其进行控制；
[0023]③
驱动压电除霜单元和加热除霜单元进行除霜；
[0024]④
完成后退出。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0026]1、本专利技术通过对空气能热水器结霜程度进行确定，将压电形变 除霜和热能除霜
有效结合，能有效提高除霜效果，加快除霜过程，减 小除霜能耗，还能消除水温/室温大幅度下降，提高空气能热水器整 体性能。
[0027]2、本专利技术通过具体的结霜程度检测方法，能准确可靠的获得盘 型铜管上是否有结霜以及结霜程度，从而提高除霜的效果，简化除霜 装置的结果，降低成本。
[0028]3、本专利技术具有除霜速度快、效果好、能耗低、智能化程度高等 优点。
附图说明
[0029]图1是本专利技术的流程示意图；
[0030]图2是本专利技术的结霜程度预测算法流程图；
[0031]图3是本专利技术的压电除霜单元和加热除霜单元的结构示意图；
[0032]图4是本专利技术的压电除霜单元和加热除霜单元的另一结构示意 图；
[0033]图5是图4的侧视图；
[0034]图6是的函数曲线示意图；
[0035]图7是的函数曲线示意图。
具体实施方式
[0036]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明，但并不作为对 本专利技术限制的依据。
[0037]实施例：基于压电形变和热能除霜的空气能热水器除霜方法，如 图1所示，包括以下步骤：
[0038]S1：结霜程度的检测；
[0039]S2：除霜控制：通过获取所述S1给出的结霜程度，在判定为结 霜时控制盘型铜管上的压电除霜单元和加热除霜单元进行除霜；实现 对附着在室外蒸发器铜管上的冰霜进行压电应力破冰和热熔冰，加快 除霜速度和减小除霜能耗。
[0040]所述的压电除霜单元是压电材料组成，紧贴或者缠绕在盘型铜管 上；
[0041]所述加热单元是紧贴或者缠绕在盘型铜管上的发热材料。
[0042]压电除霜单元主要基于逆压电应力原理，通过控制压电材料两端 电压的幅值和频率，调节材料的应变幅度和频率，对附着的冰霜施加 应力，达到将冰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于压电形变和热能除霜的空气能热水器除霜方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：结霜程度的检测；S2：除霜控制：通过获取所述S1给出的结霜程度，在判定为结霜时控制盘型铜管上的压电除霜单元和加热除霜单元进行除霜；所述的压电除霜单元是压电材料组成，紧贴或者缠绕在盘型铜管上；所述加热单元是紧贴或者缠绕在盘型铜管上的发热材料。2.根据权利要求1所述的基于压电形变和热能除霜的空气能热水器除霜方法，其特征在于：所述步骤S1中结霜程度的检测方法包括以下步骤：
①
通过天气信息获取当天环境温度T
amb
、环境相对湿度H
amb
，确定空气能热水器当前处于结霜运行范围；
②
每隔ΔT时间的执行一次结霜程度预测算法，每次分别获取出风口处温度出风口处相对湿度风扇运行转速n
fan
、风扇截面积S
fan
和压缩机的功率P
comp
；依据公式分别计算风扇出口的空气流量质量m
air
＝ρ(T
amb
,H
amb
)
×
Q
air
、空气热交换量平均热交换量压缩机的平均功率和压缩机平均吸热效能
③
将与临界结霜条件下吸热效能阈值σ比较，确定空气能热水器是否处于结霜低效运行范围；如果是，进入步骤
④
；否则，退出；
④
...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵波，黄友正，宋洋洋，
申请(专利权)人：浙江乾丰智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：