[發(fā)明專利]一種氣源熱泵逆向除霜方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810217281.0
• 申請(qǐng)日: 2008-11-11
• 公開（公告）號(hào): CN101430154A
• 公開（公告）日: 2009-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 粱守棋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市協(xié)誠(chéng)機(jī)電設(shè)備工程有限公司
• 主分類號(hào): F25B47/02
• 分類號(hào): F25B47/02;F25B49/02;F25B13/00;F25B30/06
• 代理公司: 深圳市永杰專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 陳小耕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種熱泵設(shè)備，更具體地說，本發(fā)明涉及一種氣源熱泵的逆向除霜設(shè)備及其控制方法。

背景技術(shù)

空氣源熱泵在低溫氣候運(yùn)行時(shí)，溫度和濕度達(dá)到一定條件，就會(huì)在蒸發(fā)器表面產(chǎn)生結(jié)霜，隨著時(shí)間的推移，若不將霜層除去，結(jié)霜會(huì)越來越厚，以致逐漸影響熱泵的制熱性能，直至無法進(jìn)行制熱工作。

結(jié)霜會(huì)令到蒸發(fā)器的換熱性能下降，增加制熱的能量消耗，所以當(dāng)結(jié)霜到一定程度時(shí)需要額外消耗能量將蒸發(fā)器的霜層除去，再恢復(fù)制熱。目前傳統(tǒng)逆向除霜控制常用的辦法是設(shè)定一個(gè)固定的制熱運(yùn)行周期，在運(yùn)行周期結(jié)束后進(jìn)入除霜，直至達(dá)到除霜退出條件(例如蒸發(fā)器的盤管溫度回升至設(shè)定值)之后再重新進(jìn)入制熱運(yùn)行周期。

但由于熱泵的結(jié)霜程度受到環(huán)境氣溫、環(huán)境濕度等等因數(shù)的影響，且如果考慮到除霜的能效比，則除霜的時(shí)機(jī)和耗時(shí)的選擇上，就可能出現(xiàn)如下問題：如果過早、過頻繁的除霜，雖然可以保證熱泵機(jī)組不致因結(jié)霜增厚而導(dǎo)致無法制熱工作，但會(huì)消耗過多的能量在除霜?jiǎng)幼魃希速M(fèi)能源；如果制熱時(shí)間過長(zhǎng)而遲遲不進(jìn)行除霜，則有可能因結(jié)霜過厚導(dǎo)致低壓保護(hù)而跳閘，或者過厚的霜層影響蒸發(fā)器換熱，進(jìn)而影響性能。顯然，傳統(tǒng)方法固定的制熱運(yùn)行周期無法準(zhǔn)確反映蒸發(fā)器的結(jié)霜情況，例如環(huán)境溫度低濕度大的時(shí)候，一個(gè)運(yùn)行周期之后蒸發(fā)器的結(jié)霜情況已經(jīng)嚴(yán)重超出預(yù)期，過厚的霜層影響了制熱的性能，就會(huì)造成不必要的能耗；又例如環(huán)境的濕度低，一個(gè)運(yùn)行周期之后蒸發(fā)器結(jié)霜很少，這時(shí)候進(jìn)入除霜的話并不必要，同樣會(huì)造成能源浪費(fèi)。

如何動(dòng)態(tài)地調(diào)整運(yùn)行周期以達(dá)到準(zhǔn)確判斷結(jié)霜的程度，在合適的時(shí)候進(jìn)行除霜，使系統(tǒng)運(yùn)行更加節(jié)能，是除霜控制系統(tǒng)需要努力改進(jìn)的方向。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是要提供一種氣源熱泵逆向除霜方法，該方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：能夠根據(jù)環(huán)境情況自動(dòng)調(diào)整制熱運(yùn)行周期和除霜時(shí)機(jī)以及除霜耗時(shí)，進(jìn)而獲得最佳的能效比。

為此，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種氣源熱泵逆向除霜方法，該氣源熱泵包括控制器、壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、膨脹閥、冷凝器及其循環(huán)泵，在該壓縮機(jī)的出口與進(jìn)口之間串連有電控四通閥，而該電控四通閥的另外兩個(gè)接口分別連接著所述冷凝器、蒸發(fā)器的冷媒端口A1、B1，所述冷凝器、蒸發(fā)器的另外冷媒端口A2、B2通過所述膨脹閥相互連通，所述控制器分別連接著電控四通閥、壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、循環(huán)泵的開關(guān)電路，所述除霜方法包括：控制器控制著所述電控四通閥、壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、循環(huán)泵有序地動(dòng)作，往復(fù)交替地進(jìn)行如下的順序步驟：制熱、停機(jī)切閥、除霜、再停機(jī)切閥，而所述逆向除霜方法還包括如下步驟：A)所述控制器記錄上一輪制熱步驟的時(shí)間T1和緊接的除霜步驟耗時(shí)t；B)采用實(shí)驗(yàn)所得的最佳除霜耗時(shí)b，進(jìn)行計(jì)算后設(shè)定下一輪制熱步驟的時(shí)間T2。

本發(fā)明的熱泵除霜方法，采用制熱步驟時(shí)間T1和緊接的除霜步驟耗時(shí)t的歷史數(shù)據(jù)作為參考數(shù)據(jù)，利用設(shè)定工況下測(cè)得的最佳除霜耗時(shí)b作為標(biāo)準(zhǔn)；因?yàn)樽罴殉臅r(shí)b的測(cè)定是根據(jù)微觀的最佳結(jié)霜厚度而決定的，因此可以優(yōu)化地算出接下來準(zhǔn)備進(jìn)行的最佳制熱步驟時(shí)間T2。如此反復(fù)進(jìn)行，使得每次新的待行制熱步驟時(shí)間T2都基本保持在最佳除霜耗時(shí)b或附近。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明熱泵除霜控制方法通過將最近一次制熱運(yùn)行周期和除霜耗時(shí)代入預(yù)先設(shè)定好的函數(shù)內(nèi)并計(jì)算出下一個(gè)制熱運(yùn)行周期，使制熱運(yùn)行周期能夠根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行調(diào)整，使每次結(jié)霜的程度達(dá)到預(yù)期最優(yōu)化的效果。可使制熱的能效比達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)，節(jié)約能源。

經(jīng)過在溫度為1℃、相對(duì)濕度為83％以及溫度為6℃、相對(duì)濕度為60％的變動(dòng)情況下測(cè)試比較證明：傳統(tǒng)除霜的能效比為2.5以下，而本發(fā)明方法的除霜的能效比不低于2.8，本發(fā)明方法的除霜節(jié)能效果明顯。

本發(fā)明除霜方法還包括如下具體改進(jìn)：

所述步驟B中，所述最佳除霜耗時(shí)b是通過如下實(shí)驗(yàn)步驟C而獲得：?jiǎn)?dòng)所述氣源熱泵在設(shè)定工況下進(jìn)行不同制熱周期Ts的運(yùn)行，記錄每個(gè)制熱運(yùn)行周期Ts后的除霜耗時(shí)ts，然后計(jì)算所述氣源熱泵相應(yīng)的能效比，從中選取能效比最高的除霜耗時(shí)為最佳除霜耗時(shí)b。所述最佳除霜耗時(shí)b對(duì)應(yīng)最佳結(jié)霜厚度，也對(duì)應(yīng)最佳的制熱能效比。

通過大量上述的實(shí)驗(yàn)，反復(fù)對(duì)比來獲取最佳的霜層厚度并在此時(shí)進(jìn)行除霜，以獲得最佳的能效比。同樣地，在獲得最佳的霜層厚度之后，我們推理得出在除霜功率大致不變的情況下，除霜時(shí)間也就是霜層厚度的反映，加上PID控制手段，本發(fā)明可以合理地調(diào)整制熱運(yùn)行周期和除霜時(shí)間的長(zhǎng)短，進(jìn)而獲得最佳的能效比。這就是我們的開發(fā)這個(gè)能除霜技術(shù)的出發(fā)思路。

作為本發(fā)明較佳的除霜時(shí)機(jī)確定方法，所述步驟B中，所述計(jì)算的公式為：T2＝T1÷t×b。