專利名稱：一種氣源熱泵逆向除霜方法
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、 Bl，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Tl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?？墒?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rC、相對(duì)濕度為83。/。以及溫度為6。C、相對(duì)濕度為60%的
變動(dòng)情況下測試比較證明傳統(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)歩驟C而獲得啟
動(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=Tl + tXb。
為進(jìn)一步增加機(jī)器運(yùn)行的穩(wěn)定性、減少逆向切換閥門帶來的沖擊，所述 停機(jī)切閥步驟中，所述循環(huán)泵持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，所述控制器先停止所述蒸發(fā)器風(fēng)機(jī) 且暫停壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，至所述四通閥切換完成，開啟壓縮機(jī)除霜運(yùn)轉(zhuǎn)；所述再停機(jī)切閥步驟中，所述循環(huán)泵持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，所述控制器先暫停壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)， 至所述四通閥切換完成，先啟動(dòng)所述所述蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)，短時(shí)后啟動(dòng)壓縮機(jī)制 熱運(yùn)轉(zhuǎn)。
為進(jìn)一步增加本發(fā)明方法在傳統(tǒng)機(jī)型上的實(shí)用型，所述停機(jī)切閥步驟中， 所述控制器控制所述電控四通閥，使得壓縮機(jī)的出口直接連通蒸發(fā)器冷媒端
口 Al，使得冷凝器的冷媒端口 Bl直接連通壓縮機(jī)的進(jìn)口。
所述再停機(jī)切閥步驟中，所述控制器控制所述電控四通閥，使得壓縮機(jī) 的出口直接連通冷凝器的冷媒端口 Bl，使得蒸發(fā)器冷媒端口 Al直接連通壓 縮機(jī)的進(jìn)口。
為增加和確保本發(fā)明方法的控制精度，所述T1、 t、 b的計(jì)時(shí)單位精確到秒。
為了更有效確保本發(fā)明方法的推廣應(yīng)用，所述步驟C在每種型號(hào)的氣源 熱泵出廠之前進(jìn)行并完成。
為從硬件裝置上使得本發(fā)明方法更加穩(wěn)定、有效、靈活、實(shí)用，所述控 制器包括單片機(jī)MCU，所述最佳除霜耗時(shí)b設(shè)定后存儲(chǔ)在所述控制器的單片 機(jī)MCU的存儲(chǔ)器中。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1為本發(fā)明熱泵逆向除霜裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2、 3分別為本發(fā)明熱泵逆向除霜方法的效果示意圖。 圖4、 5分別為傳統(tǒng)熱泵逆向除霜方法的效果示意圖。
具體實(shí)施方式
逆向除霜裝置實(shí)施例如圖1，所示為本發(fā)明逆向除霜裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。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、 Bl，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，其特征在于所述逆向除霜方法包括 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。所述控 制器包括單片機(jī)MCU，所述最佳除霜耗時(shí)b設(shè)定后存儲(chǔ)在所述控制器的單片
機(jī)MCU的存儲(chǔ)器中。
所述停機(jī)切閥步驟中，所述循環(huán)泵持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，所述控制器先停止所述蒸 發(fā)器風(fēng)機(jī)且暫停壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，所述控制器控制所述電控四通閥，使得壓縮
機(jī)的出口直接連通蒸發(fā)器冷媒端口 Al，使得冷凝器的冷媒端口 Bl直接連通 壓縮機(jī)的進(jìn)口，至所述四通闊切換完成，開啟壓縮機(jī)除霜運(yùn)轉(zhuǎn)，冷媒流向如 虛線箭頭所示；所述再停機(jī)切閥步驟中，所述循環(huán)泵持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，所述控制器 先暫停壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，所述控制器控制所述電控四通閥，使得壓縮機(jī)的出口 直接連通冷凝器的冷媒端口 Bl，使得蒸發(fā)器冷媒端口 Al直接連通壓縮機(jī)的 進(jìn)口，至所述四通閥切換完成，先啟動(dòng)所述所述蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)，短時(shí)后啟動(dòng)壓 縮機(jī)制熱運(yùn)轉(zhuǎn)，冷媒流向如實(shí)線箭頭所示。 逆向除霜方法裝置實(shí)施例
如圖2、 3，所示分別為本發(fā)明熱泵逆向除霜方法的效果示意圖，本發(fā)明 熱泵除霜方法設(shè)定參數(shù)如下初始制熱周期50分鐘，最佳除霜耗時(shí)b二3分鐘 =180秒。圖2為環(huán)境氣溫從6°C (相對(duì)濕度60%)下降到1°C (相對(duì)濕度83%)情況，除霜時(shí)間由3分鐘上升到4分鐘，根據(jù)公式3/4*50=37.5=38分鐘，智
能除霜控制將制熱運(yùn)行周期縮短為38分鐘。圖3為環(huán)境氣溫從rc (相對(duì)濕
度83%)上升到6。C (相對(duì)濕度60%)情況，根據(jù)公式4/3*50=66.6=67分鐘， 除霜時(shí)間由4分鐘上升到3分鐘，智能除霜控制將制熱運(yùn)行周期延長為67 分鐘，經(jīng)過逐輪調(diào)整，可以使得除霜運(yùn)行周期始終等于或接近b值。表明本 發(fā)明方法控制本發(fā)明氣源熱泵隨著溫度/濕度變化靈活調(diào)節(jié)制熱時(shí)間。
圖4、 5分別為傳統(tǒng)熱泵逆向除霜方法的效果示意圖，為便于比較，傳統(tǒng) 熱泵除霜參數(shù)按照本發(fā)明方法的參數(shù)同樣進(jìn)行初始取值。由圖4、 5可見無 論環(huán)境氣溫從6i:(相對(duì)濕度60%)下降到rC (相對(duì)濕度83%)，或者，環(huán)境 氣溫從rC (相對(duì)濕度83%)上升到6'C (相對(duì)濕度60%)情況，始終保持制 熱周期50分鐘，但除霜時(shí)間變化很大，而本發(fā)明能夠根據(jù)環(huán)境工況的變化對(duì)
制熱周期進(jìn)行相應(yīng)的縮短或者延長。兩相計(jì)算后證明本發(fā)明熱泵除霜方法
較傳統(tǒng)熱泵除霜方法的除霜能效比高出10-12%。
權(quán)利要求
1、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，其特征在于所述逆向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，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。
2、 如權(quán)利要求l所述的氣源熱泵逆向除霜方法，其特征在于所述步驟 B中，所述最佳除霜耗時(shí)b是通過如下實(shí)驗(yàn)步驟C而獲得啟動(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。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的氣源熱泵逆向除霜方法，其特征在于所述最佳除霜耗時(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。
4、 如權(quán)利要求l所述的氣源熱泵逆向除霜方法，其特征在于所述步驟 B中，所述計(jì)算的公式為T2=Tl+tXb。
5、 如權(quán)利要求l所述的氣源熱泵逆向除霜方法，其特征在于所述停機(jī)切閥步驟中，所述循環(huán)泵持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，所述控制器先停止所述蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)且暫停壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，至所述四通閥切換完成，開啟壓縮機(jī)除霜運(yùn)轉(zhuǎn)；所述再停 機(jī)切閥步驟中，所述循環(huán)泵持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，所述控制器先暫停壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，至 所述四通閥切換完成，先啟動(dòng)所述所述蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)，短時(shí)后啟動(dòng)壓縮機(jī)制熱 運(yùn)轉(zhuǎn)。
6、 如權(quán)利要求l所述的氣源熱泵逆向除霜方法，其特征在于所述停機(jī) 切閥步驟中，所述控制器控制所述電控四通閥，使得壓縮機(jī)的出口直接連通蒸發(fā)器冷媒端口 Al，使得冷凝器的冷媒端口 Bl直接連通壓縮機(jī)的進(jìn)口。
7、 如權(quán)利要求l所述的氣源熱泵逆向除霜方法，其特征在于所述再停 機(jī)切閥步驟中，所述控制器控制所述電控四通閥，使得壓縮機(jī)的出口直接連通冷凝器的冷媒端口 Bl，使得蒸發(fā)器冷媒端口 Al直接連通壓縮機(jī)的進(jìn)口。
8、 如權(quán)利要求l所述的氣源熱泵逆向除霜方法，其特征在于所述T1、t、 b的計(jì)時(shí)單位精確到秒。
9、 如權(quán)利要求2所述的氣源熱泵逆向除霜方法，其特征在于所述步驟c在每種型號(hào)的氣源熱泵出廠之前進(jìn)行并完成。
10、 如權(quán)利要求2所述的氣源熱泵逆向除霜方法，其特征在于所述控制器包括單片機(jī)MCU，所述最佳除霜耗時(shí)b設(shè)定后存儲(chǔ)在所述控制器的單片 機(jī)MCU的存儲(chǔ)器中。
全文摘要
本發(fā)明涉及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，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)明氣源熱泵逆向除霜方法能夠根據(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。
文檔編號(hào)F25B47/02GK101430154SQ20081021728
公開日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月11日
發(fā)明者粱守棋 申請(qǐng)人:深圳市協(xié)誠機(jī)電設(shè)備工程有限公司