CN115307340A - 空气源热泵机组及其除霜控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及空调除霜技术领域，具体提供一种空气源热泵机组及其除霜控制方法。旨在解决现有空气源热泵机组的除霜控制方法难以及时准确地判断出机组进入除霜模式的最佳时机的问题。为此，本发明的空气源热泵机组包括冷媒循环回路以及设置在冷媒循环回路上的室外换热器，室外换热器附近设置有室外换热风机，除霜控制方法包括：在空气源热泵机组处于运行状态时，获取室外换热器的出风侧的多处采样点的风速；计算室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值；根据室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值，选择性地控制空气源热泵机组进入除霜模式，以使空气源热泵机组不仅能够有效适应不同的自然条件，而且还能够有效实现精准除霜。
Description
技术领域
本发明涉及空调除霜技术领域，具体提供一种空气源热泵机组及其除霜控制方法。
背景技术
在碳达峰、碳中和的战略背景下，空气源热泵机组得到越来越广泛的使用。空气源热泵机组包括室内机、室外机以及连接在室内机与室外机之间的冷媒循环回路，冷媒通过冷媒循环回路在室外机与室内机之间不断换热，从而改变室温。在冬季时，空气源热泵机组运行制热工况，室外机的换热器与室外冷空气进行换热，当冷媒的蒸发温度低于零度时就会使空气中的水蒸气在室外换热器的表面结冰，此过程就是结霜，特别是在室外环境具有较高湿度的情况下，室外换热器很容易产生结霜现象，并且随着结霜的不断进行，室外换热器的换热效率也会急剧下降，进而导致整个空气源热泵机组的制热量不断衰减。因此，在空气源热泵机组运行制热工况时就需要时常监测室外换热器是否已经产生结霜现象，并且还需要选取合适时机进入除霜模式，以便避免不必要的能量损耗。
现有空气源热泵机组为了准确获取室外换热器的结霜情况往往都是通过在空气源热泵机组上增设很多传感器，然后根据这些传感器的测量数据来判断室外机的结霜情况。具体而言，现有很多空气源热泵机组通过测量室外换热器的盘管温度和室外环境的温度或湿度来判断室外换热器的结霜情况。这种判断方式虽然能够在普通天气下及时准确地判断出室外换热器的结霜情况，但是，在某些极端天气下，如暴雪等天气，室外气温急剧下降且湿度急剧上升，室外换热器的结霜速度也会随之大幅加快，在此情形下，这种判断方式就很难及时判断出室外换热器是否已经需要进行除霜，从而导致空气源热泵机组不能及时进入除霜模式，进而导致空气源热泵机组的运行效率降低等问题。
相应地，本领域需要一种新的空气源热泵机组及其除霜控制方法来解决上述技术问题。
发明内容
本发明旨在解决上述技术问题，即，解决现有空气源热泵机组的除霜控制方法难以及时准确地判断出机组进入除霜模式的最佳时机的问题。
在第一方面，本发明提供一种用于空气源热泵机组的除霜控制方法，所述空气源热泵机组包括冷媒循环回路以及设置在所述冷媒循环回路上的室外换热器，所述室外换热器附近设置有室外换热风机，所述除霜控制方法包括：
在所述空气源热泵机组处于运行状态时，获取所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速；
计算所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值；
根据所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值，选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式。
在上述除霜控制方法的优选技术方案中，“根据所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值，选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式”的步骤具体包括：
将所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值与预设风速进行比较；
根据所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值和所述预设风速的比较结果，选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式。
在上述除霜控制方法的优选技术方案中，“根据所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值和所述预设风速的比较结果，选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式”的步骤具体包括：
如果所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值小于或等于所述预设风速，则进一步多次获取所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速；
根据进一步多次获取到的所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速，选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式。
在上述除霜控制方法的优选技术方案中，“进一步多次获取所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速”的步骤具体包括：
在预设时长内，多次获取所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速；
“根据进一步多次获取到的所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速，选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式”的步骤具体包括：
根据在所述预设时长内多次获取到的所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速，进一步选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式。
在上述除霜控制方法的优选技术方案中，“根据在所述预设时长内多次获取到的所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速，进一步选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式”的步骤具体包括：
计算在所述预设时长内多次获取到的所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值；
将在所述预设时长内多次获取到的所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值与所述预设风速进行比较；
根据所述预设时长内多次获取到的所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值和所述预设风速的比较结果，进一步选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式。
在上述除霜控制方法的优选技术方案中，“根据所述预设时长内多次获取到的所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值和所述预设风速的比较结果，进一步选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式”的步骤包括：
如果所述预设时长内多次获取到的所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值小于或等于所述预设风速，则控制所述空气源热泵机组进入除霜模式。
在上述除霜控制方法的优选技术方案中，“根据所述预设时长内多次获取到的所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值和所述预设风速的比较结果，进一步选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式”的步骤还包括：
如果所述预设时长内多次获取到的所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值大于所述预设风速，则不控制所述空气源热泵机组进入除霜模式。
在上述除霜控制方法的优选技术方案中，“根据所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值和所述预设风速的比较结果，选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式”的步骤具体包括：
如果所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值大于所述预设风速，则不控制所述空气源热泵机组进入除霜模式。
在上述除霜控制方法的优选技术方案中，在“将所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值与预设风速进行比较”的步骤之前，所述除霜控制方法还包括：
获取所述室外换热风机的当前风速；
根据所述室外换热风机的当前风速，确定所述预设风速。
在第二方面，本发明还提供一种空气源热泵机组，所述空气源热泵机组包括控制器，所述控制器配置成能够执行上述任一项优选技术方案中所述的除霜控制方法。
在采用上述技术方案的情况下，本发明的空气源热泵机组包括冷媒循环回路以及设置在所述冷媒循环回路上的室外换热器，所述室外换热器附近设置有室外换热风机，本发明的用于空气源热泵机组的除霜控制方法包括：在所述空气源热泵机组处于运行状态时，获取所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速；计算所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值；根据所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值，选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式。基于上述控制方式，本发明的除霜控制方法无论在何种室外环境下均能够及时准确地判断出所述室外换热器的结霜情况，以便有效减少无霜冻情况下误除霜以及已经产生霜冻而未及时除霜的问题，基于此，机组不仅能够有效适应不同的自然条件，而且还能够有效实现精准除霜，以使所述空气源热泵机组能够及时进入除霜模式，从而有效保证所述空气源热泵机组的换热效率，并且有效提升所述空气源热泵机组的运行寿命和热效率。
附图说明
下面结合附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：
图1是本发明的空气源热泵机组的室外机的内部结构示意图；
图2是多个采样点在室外换热器上的分布图；
图3是本发明的除霜控制方法的主要步骤流程图；
图4是本发明的除霜控制方法的优选实施例的具体步骤流程图；
附图标记：11、室外换热器；12、室外换热风机；13、出风格栅；101、采样点。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。例如，本发明中的空气源热泵机组既可以是家用型，也可以是商用型，这都不是限制性的。这种有关应用对象的改变并不偏离本发明的基本原理，属于本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的优选实施方式的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”等表示连接关系的术语应作广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的相连，因此不能理解为对本发明的限制。换言之，对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，尽管本申请中按照特定顺序描述了本发明的控制方法的各个步骤，但是这些顺序并不是限制性的，在不偏离本发明的基本原理的前提下，本领域技术人员可以按照不同的顺序来执行所述步骤。
具体地，本发明的空气源热泵机组包括室内机、室外机以及设置在所述室内机和所述室外机之间的冷媒循环回路，所述冷媒循环回路中流通有用于在室内和室外进行循环换热的冷媒，所述冷媒循环回路上设置有室内换热器、压缩机、四通阀、室外换热器和电子膨胀阀；所述室内换热器设置在所述室内机中，并且所述室内换热器的附近设置有室内换热风机，所述室外换热器设置在所述室外机中，并且所述室外换热器的附近设置有室外换热风机，冷媒通过所述冷媒循环回路在所述室内换热器和所述室外换热器之间不断循环流通以实现换热，所述四通阀换向时能够控制所述冷媒循环回路中的冷媒逆循环，以使所述空气源热泵机组在制冷工况和制热工况之间转换。需要说明的是，本发明不对所述空气源热泵机组的具体结构作任何限制，本领域技术人员可以根据实际使用需求自行设定；例如，所述室内换热器和所述室外换热器的具体类型，以及所述室内换热风机和所述室外换热风机的具体类型等。
进一步地，所述空气源热泵机组还包括控制器和多个风速检测器，所述风速检测器能够检测所述室外换热器的出风侧的风速，所述控制器能够获取所述风速检测器的检测结果，并且还能够控制所述空气源热泵机组的运行模式等，这都不是限制性的。本领域技术人员能够理解的是，本发明不对所述控制器的具体结构和型号作任何限制，并且所述控制器既可以是所述空气源热泵机组原有的控制器，也可以是为执行本发明的除霜控制方法单独设置的控制器，本领域技术人员可以根据实际使用需求自行设定所述控制器的结构和型号。
接着参阅图1和2，如图1和2所示，室外换热风机12设置于室外换热器11和出风格栅13之间，图1中的箭头所示的方向即为出风方向。参阅图1中的方位，作为一种优选设置方式，多个风速检测器设置在室外换热器11的出风侧(即左侧面)上，即靠近室外换热风机12的一侧；如图2所示，在本优选实施例中，室外换热器11的端面形状为长方形，室外换热器11上设置有五个采样点101，其中一个采样点设置在室外换热器11的中部，其余四个采样点分别设置在室外换热器11的四个角上，并且每个采样点上均设置有一个风速检测器，以便检测五个采样点的风速。
需要说明的是，虽然本优选实施例中所述的室外换热器11上设置有五个采样点，但这种设置数量和设置方式并不是限制性的，本领域技术人员可以根据实际使用需求自行设定。但是，作为一种优选的设置方式，多个采样点可以设置成包括中部采样点以及环绕中部采样点设置的周边采样点，以便最大程度地保证数据采集的全面性，进而有效保证判断的精准性。
接着参阅图3，图3是本发明的除霜控制方法的主要步骤流程图。如图1所示，基于上述实施例中所述的空气源热泵机组，本发明的控制方法主要包括下列步骤：
S1：在空气源热泵机组处于运行状态时，获取室外换热器的出风侧的五处采样点的风速；
S2：计算室外换热器的出风侧的五处采样点的风速的平均值；
S3：根据室外换热器的出风侧的五处采样点的风速的平均值，选择性地控制空气源热泵机组进入除霜模式。
进一步地，在步骤S1中，在所述空气源热泵机组处于运行状态时，所述控制器能够通过设置在五个采样点101上的风速检测器获取室外换热器11的出风侧的五处采样点101处的风速，以便进行后续判断。需要说明的是，虽然本优选实施例中采用了五个采样点101处的风速共同进行判断，但这并不是限制性的，本领域技术人员可以根据实际使用需求自行设定采样点101的个数。
接着，在步骤S2中，基于步骤S1采集的风速信息，计算室外换热器11的出风侧的五处采样点101的风速的平均值，以便有效保证数据采集的准确性，进而有效保证判断结果的准确性。最后，在步骤S3中，所述控制器能够根据室外换热器11的出风侧的五处采样点101的风速的平均值选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式。
需要说明的是，本发明不对上述具体控制方式作任何限制，本领域技术人员可以根据实际使用需求自行设定。另外，本发明不对所述空气源热泵机组进行除霜模式时进行的具体操作进行任何限制，本领域技术人员可以根据实际使用需求自行设定，只要能够实现相应的除霜效果即可。
接着参阅图2，图2是本发明的除霜控制方法的优选实施例的具体步骤流程图。如图2所示，基于上述实施例中所述的空气源热泵机组，本发明的优选实施例的除霜控制方法的包括下列步骤：
S101：在空气源热泵机组处于运行状态时，获取室外换热器的出风侧的五处采样点的风速；
S102：计算室外换热器的出风侧的五处采样点的风速的平均值，记作第一平均值；
S103：判断第一平均值是否小于或等于预设风速；如果否，则执行步骤S104；如果是，则执行步骤S105；
S104：不控制空气源热泵机组进入除霜模式；
S105：在预设时长内，多次获取室外换热器的出风侧的五处采样点的风速；
S106：计算在预设时长内多次获取到的室外换热器的出风侧的五处采样点的风速的平均值，记为第二平均值；
S107：判断第二平均值是否小于或等于预设风速；如果否，则执行步骤S104；如果是，则执行步骤S108；
S108：控制空气源热泵机组进入除霜模式。
进一步地，在步骤S101中，在所述空气源热泵机组处于运行状态时，所述控制器能够通过设置在五个采样点101上的风速检测器获取室外换热器11的出风侧的五处采样点101处的风速，以便进行后续判断。需要说明的是，虽然本优选实施例中采用了五个采样点101处的风速共同进行判断，但这并不是限制性的，本领域技术人员可以根据实际使用需求自行设定采样点101的个数。
进一步地，在步骤S102中，基于在步骤S101中采集的五个采样点的风速信息，计算室外换热器11的出风侧的五处采样点101的风速的平均值，记为第一平均值，以便有效保证数据采集的准确性，进而有效保证判断结果的准确性。具体而言，在本优选实施例中，将室外换热器11的出风侧的五处采样点101的风速的平均值与预设风速进行比较，即将步骤S102中计算出的第一平均值与所述预设风速进行比较，并根据比较结果，选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式。
需要说明的是，本发明不对所述预设风速的具体取值作任何限制，本领域技术人员可以根据实际使用需求自行设定。作为一种优选设置方式，所述预设风速的确定方式为：获取室外换热风机12的当前风速，即未被外物遮挡时的风速，并根据室外换热风机12的当前风速确定所述预设风速；在不同的风机风速下对应的结霜风速也不相同，因而本申请将所述预设风速设定为与室外换热风机12的当前风速呈正比关系的变量值，即室外换热风机12的当前风速越大，所述预设风速就越大，室外换热风机12的当前风速越小，所述预设风速就越小，这种具体对应关系在出厂前测试完成并输入至所述控制器中即可直接使用，只要风速检测器采集到的风速小于或等于所述预设风速时则说明室外换热器11需要进行除霜即可。
接着，基于步骤S103的判断结果，如果室外换热器11的出风侧的五处采样点101的风速的平均值大于所述预设风速，即第一平均值大于所述预设风速，则执行步骤S104，即不控制所述空气源热泵机组进入除霜模式。同时，如果室外换热器11的出风侧的五处采样点101的风速的平均值小于或等于所述预设风速，则进一步多次获取室外换热器11的出风侧的五处采样点101的风速，并且根据进一步多次获取到的室外换热器11的出风侧的五处采样点101的风速选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式。
作为一种优选控制方式，执行步骤S105，在所述预设时长内，多次获取室外换热器11的出风侧的五处采样点101的风速；需要说明的是，本发明不对所述预设时长的具体取值以及在所述预设时长内获取风速的具体次数作任何限制，本领域技术人员可以根据实际使用需求自行设定；优选地，所述预设时长为30秒，以便在有效保证判断准确性的基础上，还能够有效兼顾响应速度。
接着，执行步骤S106，计算在所述预设时长内多次获取到的室外换热器11的出风侧的五处采样点101的风速的平均值，即，计算多次采集到的五个采样点101的多个风速值的平均值，记为第二平均值，以便最大程度地保证数据采集的准确性，进而有效保证判断结果的准确性。具体而言，在本优选实施例中，将在所述预设时长内多次采集到的室外换热器11的出风侧的五处采样点101的风速的平均值与所述预设风速进行比较，即将步骤S106中计算出的第二平均值与所述预设风速进行比较，并根据比较结果，选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式。
最后，基于步骤S103的判断结果，如果所述预设时长内多次获取到的室外换热器11的出风侧的五处采样点101的风速的平均值小于或等于所述预设风速，则执行步骤S108，即控制所述空气源热泵机组进入除霜模式。如果所述预设时长内多次获取到的室外换热器11的出风侧的五处采样点101的风速的平均值大于所述预设风速，则执行步骤S104，即不控制所述空气源热泵机组进入除霜模式。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于空气源热泵机组的除霜控制方法，所述空气源热泵机组包括冷媒循环回路以及设置在所述冷媒循环回路上的室外换热器，所述室外换热器附近设置有室外换热风机，其特征在于，所述除霜控制方法包括：
在所述空气源热泵机组处于运行状态时，获取所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速；
计算所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值；
根据所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值，选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式。
2.根据权利要求1所述的除霜控制方法，其特征在于，“根据所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值，选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式”的步骤具体包括：
将所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值与预设风速进行比较；
根据所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值和所述预设风速的比较结果，选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式。
3.根据权利要求2所述的除霜控制方法，其特征在于，“根据所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值和所述预设风速的比较结果，选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式”的步骤具体包括：
如果所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值小于或等于所述预设风速，则进一步多次获取所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速；
根据进一步多次获取到的所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速，选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式。
4.根据权利要求3所述的除霜控制方法，其特征在于，“进一步多次获取所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速”的步骤具体包括：
在预设时长内，多次获取所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速；
“根据进一步多次获取到的所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速，选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式”的步骤具体包括：
根据在所述预设时长内多次获取到的所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速，进一步选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式。
5.根据权利要求4所述的除霜控制方法，其特征在于，“根据在所述预设时长内多次获取到的所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速，进一步选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式”的步骤具体包括：
计算在所述预设时长内多次获取到的所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值；
将在所述预设时长内多次获取到的所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值与所述预设风速进行比较；
根据所述预设时长内多次获取到的所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值和所述预设风速的比较结果，进一步选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式。
6.根据权利要求5所述的除霜控制方法，其特征在于，“根据所述预设时长内多次获取到的所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值和所述预设风速的比较结果，进一步选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式”的步骤包括：
如果所述预设时长内多次获取到的所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值小于或等于所述预设风速，则控制所述空气源热泵机组进入除霜模式。
7.根据权利要求5所述的除霜控制方法，其特征在于，“根据所述预设时长内多次获取到的所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值和所述预设风速的比较结果，进一步选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式”的步骤还包括：
如果所述预设时长内多次获取到的所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值大于所述预设风速，则不控制所述空气源热泵机组进入除霜模式。
8.根据权利要求2所述的除霜控制方法，其特征在于，“根据所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值和所述预设风速的比较结果，选择性地控制所述空气源热泵机组进入除霜模式”的步骤具体包括：
如果所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值大于所述预设风速，则不控制所述空气源热泵机组进入除霜模式。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的除霜控制方法，其特征在于，在“将所述室外换热器的出风侧的多处采样点的风速的平均值与预设风速进行比较”的步骤之前，所述除霜控制方法还包括：
获取所述室外换热风机的当前风速；
根据所述室外换热风机的当前风速，确定所述预设风速。
10.一种空气源热泵机组，其特征在于，所述空气源热泵机组包括控制器，所述控制器配置成能够执行权利要求1至9中任一项所述的除霜控制方法。
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