專利名稱：一種氣源熱泵熱氣除霜方法
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熱 氣除霜設(shè)備及其控制方法。
背景技術(shù)：
空氣源熱泵在低溫氣候運行時，溫度和濕度達到一定條件，就會在蒸發(fā) 器表面產(chǎn)生結(jié)霜，隨著時間的推移，若不將霜層除去，結(jié)霜會越來越厚，以 致逐漸影響熱泵的制熱性能，直至無法進行制熱工作。
結(jié)霜會令到蒸發(fā)器的換熱性能下降，增加制熱的能量消耗，所以當結(jié)霜 到一定程度時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)熱氣除霜控制常用的辦法是設(shè)定一個固定的制熱運行周期，在運行周期結(jié) 束后進入除霜，直至達到除霜退出條件(例如蒸發(fā)器的盤管溫度回升至設(shè)定 值)之后再重新進入制熱運行周期。
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，則除霜的時機和耗時的選擇上，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組不致因結(jié)霜增厚而導(dǎo) 致無法制熱工作，但會消耗過多的能量在除霜動作上，浪費能源；如果制熱
時間過長而遲遲不進行除霜，則有可能因結(jié)霜過厚導(dǎo)致低壓保護而跳閘，或 者過厚的霜層影響蒸發(fā)器換熱，進而影響性能。顯然，傳統(tǒng)方法固定的制熱 運行周期無法準確反映蒸發(fā)器的結(jié)霜情況，例如環(huán)境溫度低濕度大的時候， 一個運行周期之后蒸發(fā)器的結(jié)霜情況已經(jīng)嚴重超出預(yù)期，過厚的霜層影響了
制熱的性能，就會造成不必要的能耗；又例如環(huán)境的濕度低， 一個運行周期之后蒸發(fā)器結(jié)霜很少，這時候進入除霜的話并不必要，同樣會造成能源浪費。 如何動態(tài)地調(diào)整運行周期以達到準確判斷結(jié)霜的程度，在合適的時候進
行除霜，使系統(tǒng)運行更加節(jié)能，是除霜控制系統(tǒng)需要努力改進的方向。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，本發(fā)明的目的是要提供一種氣源熱泵熱氣除 霜方法，該方法具有如下優(yōu)點能夠根據(jù)環(huán)境情況自動調(diào)整制熱運行周期和 除霜時機以及除霜耗時，進而獲得最佳的能效比。
為此，本發(fā)明的技術(shù)解決方案之一是一種氣源熱泵熱氣除霜方法，該氣 源熱泵包括控制器、壓縮機、蒸發(fā)器、膨脹閥、冷凝器、循環(huán)泵以及電控閥， 該壓縮機的進口連通著所述蒸發(fā)器的冷媒端口 Al，而壓縮機的出口連通著所
述電控閥的端口 Cl和冷凝器的冷媒端口 Bl，而該電控閥的另外端口 C2連通 著所述蒸發(fā)器的另一冷媒端口 A2，所述冷凝器另外冷媒端口 B2和蒸發(fā)器的 冷媒端口 A2通過所述膨脹閥相互連通，所述控制器分別連接著電控閥、壓縮 機、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 控閥、壓縮機、蒸發(fā)器、循環(huán)泵有序地動作，往復(fù)交替地進行如下的順序步
驟制熱、開閥停止制熱、除霜、關(guān)閥，而所述熱氣除霜方法包括如下步驟
A)所述控制器記錄上一輪制熱步驟的時間Tl和緊接的除霜步驟耗時t; B) 采用實驗所得的最佳除霜耗時b，進行計算后設(shè)定下一輪制熱步驟的時間T2。 本發(fā)明的熱泵除霜方法，采用制熱步驟時間Tl和緊接的除霜步驟耗時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b作為標準；
因為最佳除霜耗時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)化地算出接下來準備進行的最佳制熱步驟時間T2。如此反復(fù)進行，使得每 次新的待行制熱步驟時間T2都基本保持在最佳除霜耗時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行周期和除霜耗時 代入預(yù)先設(shè)定好的函數(shù)內(nèi)并計算出下一個制熱運行周期，使制熱運行周期能 夠根據(jù)實際工況進行調(diào)整，使每次結(jié)霜的程度達到預(yù)期最優(yōu)化的效果?？墒?制熱的能效比達到優(yōu)化設(shè)計，節(jié)約能源。
經(jīng)過在溫度為rC、相對濕度為83%以及溫度為6"、相對濕度為60%的
變動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
所述步驟B中，所述最佳除霜耗時b是通過如下步驟C而獲得啟動所
述氣源熱泵在設(shè)定工況下進行不同制熱周期Ts的運行，記錄每個制熱運行周 期Ts后的除霜耗時ts，然后計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為最佳除霜耗時b。所述最佳除霜耗時b對應(yīng)最佳結(jié)霜 厚度，也對應(yīng)最佳的制熱能效比。
通過大量上述的實驗，反復(fù)對比來獲取最佳的霜層厚度并在此時進行除 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)整制熱運行周期和除霜時間的長短，進
而獲得最佳的能效比。這就是我們的開發(fā)這個能除霜技術(shù)的出發(fā)思路。
作為本發(fā)明較佳的除霜時機確定方法。所述步驟B中，所述計算的公式 為T2=Tl + tXb。
為進一步增加本發(fā)明方法在傳統(tǒng)機型上的實用型，所述開閥停止制熱步 驟中，所述壓縮機持續(xù)運轉(zhuǎn)，所述控制器停止所述蒸發(fā)器風機和循環(huán)泵，開 始除霜運轉(zhuǎn)；所述關(guān)閥步驟中，所述壓縮機持續(xù)運轉(zhuǎn)，所述控制器啟動所述所述蒸發(fā)器風機和循環(huán)泵，開始制熱運轉(zhuǎn)。
所述開閥停止制熱步驟中，所述控制器控制所述電控閥，使得壓縮機的 出口直接連通蒸發(fā)器的冷媒端口 A2。
述關(guān)閥步驟中，所述控制器控制所述電控閥，使得壓縮機的出口斷開與
冷凝器的冷媒端口 A2的連通。
為增加和確保本發(fā)明方法的控制精度，所述T1、 t、 b的計時單位精確到秒。
為了更有效確保本發(fā)明方法的推廣應(yīng)用，所述步驟c在每種型號的氣源
熱泵出廠之前進行并完成。
為從硬件裝置上使得本發(fā)明方法更加穩(wěn)定、有效、靈活、實用，所述控
制器包括單片機MCU，所述最佳除霜耗時b設(shè)定后存儲在所述控制器的單片 機MCU的存儲器中。
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。


圖1為本發(fā)明熱泵熱氣除霜裝置實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2、 3分別為本發(fā)明熱泵熱氣除霜方法的效果示意圖。 圖4、 5分別為傳統(tǒng)熱泵熱氣除霜方法的效果示意圖。
具體實施方式
熱泵除霜裝置實施例
如圖1，所示為本發(fā)明熱泵熱氣除霜裝置實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。其包括。 該氣源熱泵包括控制器(未示出)、壓縮機、蒸發(fā)器、膨脹閥、冷凝器、循環(huán) 泵以及電控閥，所述控制器包括單片機MCU，所述最佳除霜耗時b設(shè)定后存 儲在所述控制器的單片機MCU的存儲器中。該壓縮機的進口連通著所述蒸發(fā)器的冷媒端口 Al，而壓縮機的出口連通 著所述電控閥的端口 Cl和冷凝器的冷媒端口 Bl，而該電控閥的另外端口 C2
連通著所述蒸發(fā)器的另一冷媒端口 A2，所述冷凝器另外冷媒端口 B2和蒸發(fā) 器的冷媒端口 A2通過所述膨脹閥相互連通，所述控制器分別連接著電控閥、
壓縮機、蒸發(fā)器、循環(huán)泵的開關(guān)電路(未詳示)，所述除霜方法包括控制
器控制著所述電控閥、壓縮機、蒸發(fā)器、循環(huán)泵有序地動作，往復(fù)交替地進
行如下的順序步驟制熱、開閥停止制熱、除霜、關(guān)閥，
所述開閥停止制熱步驟中，所述控制器控制所述電控閥，使得壓縮機的
出口直接連通蒸發(fā)器的冷媒端口 A2，所述壓縮機持續(xù)運轉(zhuǎn)，所述控制器停止 所述蒸發(fā)器風機和循環(huán)泵，開始除霜運轉(zhuǎn)，冷媒流向如虛線箭頭所示；所述 關(guān)閥歩驟中，所述控制器控制所述電控閥，使得壓縮機的出口斷開與冷凝器 的冷媒端口 A2的連通，所述壓縮機持續(xù)運轉(zhuǎn)，所述控制器啟動所述所述蒸發(fā) 器風機和循環(huán)泵，開始制熱運轉(zhuǎn)，冷媒流向如實線箭頭所示。 熱泵除霜方法實施例
如圖2、 3，所示分別為本發(fā)明熱泵熱氣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b=3分鐘 =180秒。圖2為環(huán)境氣溫從6°C (相對濕度60%)下降到1°C (相對濕度83%) 情況，除霜時間由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行周期縮短為38分鐘。圖3為環(huán)境氣溫從rc (相對濕
度83%)上升到6。C (相對濕度60%)情況，根據(jù)公式4/3*50=66.6=67分鐘， 除霜時間由4分鐘上升到3分鐘，智能除霜控制將制熱運行周期延長為67 分鐘，經(jīng)過逐輪調(diào)整，可以使得除霜運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)制熱時間。圖4、 5分別為傳統(tǒng)熱泵熱氣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)同樣進行初始取值。由圖4、 5可見無
論環(huán)境氣溫從6。C (相對濕度60%)下降到rC (相對濕度83%)，或者，環(huán)境 氣溫從TC (相對濕度83%)上升到6"C (相對濕度60%)情況，始終保持制 熱周期50分鐘，但除霜時間變化很大，而本發(fā)明能夠根據(jù)環(huán)境工況的變化對
制熱周期進行相應(yīng)的縮短或者延長。兩相計算后證明本發(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、一種氣源熱泵熱氣除霜方法，該氣源熱泵包括控制器、壓縮機、蒸發(fā)器、膨脹閥、冷凝器、循環(huán)泵以及電控閥，該壓縮機的進口連通著所述蒸發(fā)器的冷媒端口A1，而壓縮機的出口連通著所述電控閥的端口C1和冷凝器的冷媒端口B1，而該電控閥的另外端口C2連通著所述蒸發(fā)器的另一冷媒端口A2，所述冷凝器另外冷媒端口B2和蒸發(fā)器的冷媒端口A2通過所述膨脹閥相互連通，所述控制器分別連接著電控閥、壓縮機、蒸發(fā)器、循環(huán)泵的開關(guān)電路，其特征在于所述熱氣除霜方法包括控制器控制著所述電控閥、壓縮機、蒸發(fā)器、循環(huán)泵有序地動作，往復(fù)交替地進行如下的順序步驟制熱、開閥停止制熱、除霜、關(guān)閥，所述熱氣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間T1和緊接的除霜步驟耗時t；B)采用實驗所得的最佳除霜耗時b，進行計算后設(shè)定下一輪制熱步驟的時間T2。
2、 如權(quán)利要求1所述的氣源熱泵熱氣除霜方法，其特征在于所述步驟 B中，所述最佳除霜耗時b是通過如下步驟C而獲得啟動所述氣源熱泵在設(shè)定工況下進行不同制熱周期Ts的運行，記錄每個制熱運行周期Ts后的除霜耗時ts，然后計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為最佳除霜耗時b。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的氣源熱泵熱氣除霜方法，其特征在于所述最佳除霜耗時b對應(yīng)最佳結(jié)霜厚度，也對應(yīng)最佳的制熱能效比。
4、 如權(quán)利要求1所述的氣源熱泵熱氣除霜方法，其特征在于所述歩驟B中，所述計算的公式為T2=Tl + tXb。
5、 如權(quán)利要求1所述的氣源熱泵熱氣除霜方法，其特征在于所述開閥停止制熱步驟中，所述壓縮機持續(xù)運轉(zhuǎn)，所述控制器停止所述蒸發(fā)器風機和循環(huán)泵，開始除霜運轉(zhuǎn)；所述關(guān)閥步驟中，所述壓縮機持續(xù)運轉(zhuǎn)，所述控制 器啟動所述所述蒸發(fā)器風機和循環(huán)泵，開始制熱運轉(zhuǎn)。
6、 如權(quán)利要求1所述的氣源熱泵熱氣除霜方法，其特征在于所述開閥 停止制熱步驟中，所述控制器控制所述電控閥，使得壓縮機的出口直接連通 蒸發(fā)器的冷媒端口 A2。
7、 如權(quán)利要求1所述的氣源熱泵熱氣除霜方法，其特征在于所述關(guān)閥 步驟中，所述控制器控制所述電控閥，使得壓縮機的出口斷開與冷凝器的冷媒端口 A2的連通。
8、 如權(quán)利要求1所述的氣源熱泵熱氣除霜方法，其特征在于所述T1、t、 b的計時單位精確到秒。
9、 如權(quán)利要求2所述的氣源熱泵熱氣除霜方法，其特征在于所述步驟c在每種型號的氣源熱泵出廠之前進行并完成。
10、 如權(quán)利要求2所述的氣源熱泵熱氣除霜方法，其特征在于所述控制器包括單片機MCU，所述最佳除霜耗時b設(shè)定后存儲在所述控制器的單片 機MCU的存儲器中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣源熱泵熱氣除霜方法，該氣源熱泵包括控制器、壓縮機、蒸發(fā)器、膨脹閥、冷凝器、循環(huán)泵以及電控閥，所述除霜方法包括控制器控制著所述電控閥、壓縮機、蒸發(fā)器、循環(huán)泵有序地動作，往復(fù)交替地進行如下的順序步驟制熱、開閥停止制熱、除霜、關(guān)閥，而所述熱氣除霜方法包括如下步驟A)所述控制器記錄上一輪制熱步驟的時間T1和緊接的除霜步驟耗時t；B)采用實驗所得的最佳除霜耗時b，進行計算后設(shè)定下一輪制熱步驟的時間T2。針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，本發(fā)明熱泵熱氣除霜方法能夠根據(jù)環(huán)境情況自動調(diào)整制熱運行周期和除霜時機以及除霜耗時，進而獲得最佳的能效比。
文檔編號F25B13/00GK101430155SQ20081021728
公開日2009年5月13日 申請日期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 申請人:深圳市協(xié)誠機電設(shè)備工程有限公司