CN107529609B - 热泵***及其控制方法、空调 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热泵***的控制方法、热泵***、超低温空气源热泵机组及空调。该控制方法适于应用场景的室外环境温度较低的设备中，热泵***具有制热模式和化霜模式，控制方法包括：若所述热泵***同时满足如下条件：常规化霜条件；当前环境温度高于化霜无效温度，则控制所述热泵***进入化霜模式，否则保持当前的运行模式不变。本发明提供的热泵***的控制方法中，当检测到环境温度低于化霜无效温度时，即使满足常规化霜条件也不进行化霜，避免因化霜时间过长而影响热泵***的制热，提高用户的使用舒适度。

Description

热泵***及其控制方法、空调

技术领域

本发明涉及热泵领域，具体涉及一种热泵***的控制方法、采用该控制方法的热泵***以及具有该热泵***的超低温空气源热泵机组以及多联式空调机组。

背景技术

热泵(Heat Pump)是一种将低位热源的热能转移到高位热源的装置，也是全世界倍受关注的新能源技术。热泵通常是先从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，然后再向人们提供可被利用的高品位热能。当热泵***在运行制热模式时，在室外温度较低的情况下，室外换热器的表面温度会达到零度以下，导致室外换热器的表面发生结霜，较厚的霜层会导致空气流动受阻，从而影响热泵***的制热能力，因此需要对室外换热器进行化霜，通常情况下采用四通阀换向的方式使得室外换热器与室内换热器的冷媒流向改变，从而实现对室外换热器的化霜。

当热泵***的室外换热器工作在超低温环境中时，由于环境温度过低，导致热泵***的化霜时间很长，严重影响热泵***的使用舒适度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种在超低温环境下避免化霜时间过长、保证热泵***的使用舒适度的热泵***的控制方法、采用该控制方法的热泵***以及具有该热泵***的超低温空气源热泵机组、空调。

为达到上述目的，一方面，本发明采用以下技术方案：

一种热泵***的控制方法，适于应用场景的室外环境温度较低的设备中，所述热泵***具有制热模式和化霜模式，所述控制方法包括：若所述热泵***同时满足如下条件：

常规化霜条件；

当前环境温度高于化霜无效温度，

则控制所述热泵***进入化霜模式，否则保持当前的运行模式不变。

优选地，所述化霜无效温度为-22℃至-28℃，优选为-25℃。

优选地，所述常规化霜条件包括：所述热泵***进入制热模式后开始计时，所述热泵***中的压缩机的累计运行时间大于第一预定时间。

优选地，所述第一预定时间为3至5小时，优选为4小时。

优选地，在所述热泵***运行化霜模式的过程中，若满足条件：当前环境温度低于强制退出温度，和/或，当前化霜温度大于设定化霜温度阈值，和/或，累计化霜时间大于第二预定时间，则所述热泵***退出化霜模式。

优选地，所述强制退出温度为-25℃至-31℃，优选为-28℃，

和/或，

所述化霜温度阈值为5℃至11℃，优选为8℃，

和/或，

所述第二预定时间为5至15min，优选为10min。

优选地，所述控制方法包括步骤：

步骤S002、判断热泵***是否满足常规化霜条件，若是，则进行步骤S003，否则继续进行热泵***是否满足常规化霜条件的判断；

步骤S003、判断当前环境温度是否高于化霜无效温度，若是，则进行步骤S005，否则继续进行当前环境温度是否高于化霜无效温度的判断或者返回步骤S002；

步骤S005、热泵***进入化霜模式。

优选地，在一天的预定时间段内默认当前环境温度高于化霜无效温度，在一天的其他时间段内，对当前环境温度与化霜无效温度进行比较；

和/或，

在一年的预定月份内默认当前环境温度高于化霜无效温度，在一年的其他月份内，对当前环境温度与化霜无效温度进行比较。

优选地，所述预定时间段包括凌晨12点之上午8点，和/或，晚上8点至凌晨12点；

和/或，

所述预定月份包括1至3月，和/或，10月至12月。

另一方面，本发明采用以下技术方案：

一种热泵***，采用如上所述的控制方法。

优选地，所述热泵***的冷媒流路上设置有压缩机、室外换热器和室内换热器，所述室外换热器上设置有用于检测所述热泵***的化霜温度的温度检测装置。

优选地，所述热泵***为超低温空气源热泵***。

再一方面，本发明采用以下技术方案：

一种空调，包括如上所述的热泵***。

本发明提供的热泵***的控制方法中，当检测到环境温度低于化霜无效温度时，即使满足常规化霜条件也不进行化霜，避免因化霜时间过长而影响热泵***的制热，提高用户的使用舒适度。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出本发明具体实施方式提供的热泵***的结构示意图；

图2示出本发明具体实施方式提供的热泵***的控制方法流程图之一；

图3示出本发明具体实施方式提供的热泵***的控制方法流程图之二。

图中，1、压缩机；2、四通阀；3、室外换热器；4、电子膨胀阀；5、第一阀门；6、第二阀门；7、气液分离器；8、化霜感温包；9、室外环境感温包。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

本申请提供了一种热泵***的控制方法，图1示出一种典型的热泵***的结构，如图1所示，热泵***包括压缩机1、四通阀2、室外换热器3、电子膨胀阀4、室内换热器(图中未示出)，电子膨胀阀4与室内换热器之间的管路上设置有第一阀门5，室内换热器与四通阀2之间设置有第二阀门6，压缩机1的进气口处还设置有气液分离器7。热泵***具有制热模式和化霜模式，当热泵***运行制热模式时，压缩机1吸收由室外换热器3经气液分离器7过来的低温低压冷媒并压缩为高温高压的气态冷媒，该高温高压的气态冷媒经第二阀门6进入室内换热器进行冷凝放热加热室内环境，放热后的冷媒变为液体并经第一阀门5和电子膨胀阀4节流后进入室外换热器3吸热蒸发为气体，并再次被压缩机1吸入压缩，如此循环完成持续的制热。当热泵***运行化霜模式时，四通,2换向，将室内换热器和室外换热器3中的冷媒流向改变，此时由室内换热器吸热蒸发的低温低压冷媒气体经第二阀门6和气液分离器7被压缩机1吸入压缩为高温高压的冷媒气体，该高温高压的冷媒气体进入室外换热器3进行冷凝放热，对室外换热器3表面的霜层进行融化，冷凝下来的液态冷媒经电子膨胀阀4和第一阀门5进入室内换热器进行蒸发吸热，吸热后再次被压缩机1吸入进行压缩，如此循环实现对室外换热器3的化霜。

在现有的热泵***控制方法中，热泵***在运行化霜模式时，当检测到室外换热器3的管温达到预定温度时，才判定为化霜完成，当热泵***的室外换热器3所处的环境温度很低时，冷媒在室内换热器处吸收的热量难以将室外换热器3的管温升高到预定温度，导致热泵***的化霜时间很长，由于在化霜期间实际上是在对室内环境进行制冷，长时间的化霜过程严重影响了室内用户的舒适度。针对这一问题，本申请发现，当室外环境温度很低，例如低于化霜无效温度时，室外的空气湿度较低，室外换热器3的结霜量很小，对室外换热器3的换热能力影响较小，因此在这种情况下，室外换热器3无需进行化霜，另外，在室外环境温度能够达到-25℃的地区，由于纬度较高，其昼夜温差高达10℃以上，可利用该特点对现有的热泵***的控制方法进行优化，即，当外部环境温度较高时，可以控制热泵***进行正常化霜，当外部环境温度较低时，则只允许热泵***运行制热模式而不运行化霜模式。基于此，本申请提出了一种热泵***的控制方法，若热泵***同时满足如下条件：

常规化霜条件，

当前环境温度高于化霜无效温度，

则控制热泵***进入化霜模式，否则保持当前的运行模式不变。

其中的常规化霜条件可由热泵***的具体应用场景以及实际需求进行设置，可参考现有的热泵***进入化霜模式的条件，例如，在一个具体的实施例中，常规化霜条件包括：热泵***进入制热模式后开始计时，压缩机1的累计运行时间大于第一预定时间。可以理解的是，此处的热泵***进入制热模式可以是由前一次的化霜模式切换至制热模式，也可以是热泵***开机启动并进入制热模式。第一预定时间可根据具体情况进行设定，例如可以为3至5小时，进一步优选为4小时。

其中的化霜无效温度，即室外换热器4所处的环境温度在等于或低于化霜无效温度时，即使热泵***进入化霜模式实际也无法达到化霜效果或者化霜的时间会很长，例如化霜的时间为半小时以上，化霜无效温度可根据实际需要以及热泵***的实际应用场景进行设定，优选地，化霜无效温度为-22℃至-28℃，进一步优选为-25℃。为避免误操作，当环境温度高于化霜无效温度并持续一定的时间例如持续20s才判定为当前环境温度高于化霜无效温度。

进一步具体地，对是否进入化霜模式所要满足的两个条件的判断顺序不做限制，优选地，如图2所示，按如下步骤进行判断：

步骤S002、判断热泵***是否满足常规化霜条件，若是，则进行步骤S003，否则继续进行热泵***是否满足常规化霜条件的判断；

步骤S003、判断当前环境温度是否高于化霜无效温度，若是，则进行步骤S005，否则继续进行当前环境温度是否高于化霜无效温度的判断或者返回步骤S002；

步骤S005、热泵***进入化霜模式。

优选地，为了避免在室外环境温度较高时热泵***仍然要做上述复杂的判断过程，而增加对热泵***控制部分的耗损，在步骤S002之前执行如下步骤：

步骤S001、判断当前环境温度是否低于环境温度阈值，若是，则进行所述步骤S002，否则进行步骤S004；

步骤S004、判断热泵***是否满足常规化霜条件，若是，则进行所述步骤S005，否则继续进行是否满足常规化霜条件的判断。

即，当室外环境温度较高时，省去步骤S003的判断，只要热泵***满足常规化霜条件即可进入化霜模式。

其中的环境温度阈值可以设置为-17℃至-23℃，进一步优选为-20℃。

在替代的实施例中，一天中的预定时间段内和/或一年中的预定月份内，默认当前环境温度高于化霜无效温度，即无需进行当前环境温度与化霜无效温度大小的判断，只要满足常规化霜条件，控制***就进入化霜模式，而在一天中的其他时间段和/或一年中的其他月份，则需要进行当前环境温度是否高于化霜无效温度的判断，例如进行上述的步骤S002、步骤S003和步骤S005的判断过程。其中，一天中的预定时间段、一年中的预定月份可根据实际的地理位置进行设定，例如，预定时间段包括凌晨12点之上午8点，和/或，晚上8点至凌晨12点。预定月份包括1至3月，和/或，10月至12月。

进一步地，在现有的控制方法中，当室外环境温度很低时，存在着化霜时间较长、影响室内用户舒适度的问题，本申请的控制方法对现有的退出化霜的控制部分也进行了优化，具体地，在室外换热器3上设置有用于检测热泵***的化霜温度的温度检测装置，例如为如图1中所示的化霜感温包8，此处的化霜温度即指的是在热泵***处于化霜模式时，室外换热器的管温，另外，还设置有用于检测室外环境温度的温度检测装置，例如为如图1中所示的室外环境感温包9。在热泵***运行化霜模式的过程中，若满足条件：当前环境温度低于强制退出温度，和/或，当前化霜温度大于设定化霜温度阈值，和/或，累计化霜时间大于第二预定时间，则强制热泵***退出化霜模式。通过增加不同的限定条件，能够对是否退出化霜模式进行综合判断，有效缩减化霜时间，避免化霜时间过长导致室内温度降低而影响用户的舒适度。

优选地，当满足上述条件中的任一个条件时即控制热泵***退出化霜模式，保证热泵***能够及时退出化霜模式，避免化霜时间过长。

为避免误操作，当环境温度低于强制退出温度并持续一定的时间例如20s时才判定为当前环境温度低于强制退出温度，类似地，当前化霜温度大于设定化霜温度阈值并持续一定的时间才判定为当前化霜温度大于设定化霜温度阈值。

其中，由于在热泵***运行化霜模式时，室外环境有可能会逐渐降低，当室外环境温度过低时化霜效果会大大削弱，则无需再继续运行化霜模式，基于此，设置强制退出温度，当环境温度低于强制退出温度时，强制热泵***退出化霜模式。强制退出温度例如为-25℃至-31℃，进一步优选为-28℃。

另外，当化霜温度高于设定化霜温度阈值时，说明已经达到很好的化霜效果，也无需再进行化霜。进一步地，化霜时间超过第二预定时间时，也控制热泵***强制退出化霜模式，避免因室内长时间制冷而影响室内用户的舒适度。化霜温度阈值例如为5℃至11℃，进一步优选为8℃。第二预定时间例如为5至15min，进一步优选为10min。

下面给出一个具体的热泵***控制方法的实施例，热泵***的控制部分内预存有第一预定时间ΔT_累、化霜无效温度t_外0、强制退出温度t_外1、化霜温度阈值t_化1，当室外环境温度低于-20℃时，如图3所示，热泵***进入如下判断逻辑：

步骤S101、上次化霜结束后重新开始记录的压缩机运行时间ΔT；

步骤S102、判断ΔT是否大于ΔT_累，若是，则进行步骤S103，否则继续判断；

步骤S103、判断当前环境温度t_外环是否大于t_外0，若是，进行步骤S104，否则返回步骤S102或继续进行当前环境温度t_外环是否大于t_外0的判断；

步骤S104、热泵***进入化霜模式；

步骤S105、判断当前环境温度t_外环是否小于t_外1，若是，则进行步骤S108，否则进行步骤S106；

步骤S106、判断当前化霜温度t_化是否大于t_化1，若是，则进行步骤S108，否则进行步骤S107；

步骤S107、判断累计化霜时间ΔT_化是否大于10min，若是，则进行步骤S108，否则返回步骤S106；

步骤S108、热泵***推出化霜模式并返回步骤S101。

本申请提供的热泵***的控制方法可应用于任意采用热泵实现换热的设备中，尤其是应用场景的室外环境温度较低的设备中。

本申请还提供了一种超低温空气源热泵机组，此处的超低温通常理解为低于-25℃，采用上述热泵***控制方法，避免在超低温环境下化霜时间过长、保证热泵***的使用舒适度。

本申请还提供了一种空调，尤其是多联式空调机组(即一拖多空调机组)，采用上述热泵***控制方法，避免在超低温环境下化霜时间过长、保证热泵***的使用舒适度。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种热泵***的控制方法，适于应用场景的室外环境温度较低的设备中，所述热泵***具有制热模式和化霜模式，其特征在于，所述控制方法包括：若所述热泵***同时满足如下条件：

常规化霜条件；

当前环境温度高于化霜无效温度，

则控制所述热泵***进入化霜模式，否则保持当前的运行模式不变。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述化霜无效温度为-22℃至-28℃。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述化霜无效温度为-25℃。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述常规化霜条件包括：所述热泵***进入制热模式后开始计时，所述热泵***中的压缩机的累计运行时间大于第一预定时间。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述第一预定时间为3至5小时。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述第一预定时间为4小时。

7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述热泵***运行化霜模式的过程中，若满足条件：当前环境温度低于强制退出温度，和/或，当前化霜温度大于设定化霜温度阈值，和/或，累计化霜时间大于第二预定时间，则所述热泵***退出化霜模式。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述强制退出温度为-25℃至-31℃，

和/或，

所述化霜温度阈值为5℃至11℃，

和/或，

所述第二预定时间为5至15min。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述强制退出温度为-28℃；和/或，

所述化霜温度阈值为8℃；和/或，

所述第二预定时间为10min。

10.根据权利要求1至9之一所述的控制方法，其特征在于，在一天的预定时间段内默认当前环境温度高于化霜无效温度，在一天的其他时间段内，对当前环境温度与化霜无效温度进行比较；

和/或，

在一年的预定月份内默认当前环境温度高于化霜无效温度，在一年的其他月份内，对当前环境温度与化霜无效温度进行比较。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述预定时间段包括凌晨12点之上午8点，和/或，晚上8点至凌晨12点；

和/或，

所述预定月份包括1至3月，和/或，10月至12月。

12.一种热泵***，其特征在于，采用如权利要求1至11之一所述的控制方法。

13.根据权利要求12所述的热泵***，其特征在于，所述热泵***的冷媒流路上设置有压缩机、室外换热器和室内换热器，所述室外换热器上设置有用于检测所述热泵***的化霜温度的温度检测装置。

14.根据权利要求12或13所述的热泵***，其特征在于，所述热泵***为超低温空气源热泵***。

15.一种空调，其特征在于，包括如权利要求12至14之一所述的热泵***。