一种除霜判断方法
【专利摘要】一种除霜判断方法，步骤如下：选取温差起始点：计算温差平均值，计算温差变化率，如果k1次的温差变化率之和大于第一设定阈值或者小于第二设定阈值时，则重新计算温差起始点，否则开始判断是否结霜；对蒸发器温度和室外环境温度连续采集k2次，如果k2次的温差变化率中超过设定比例的温差变化率大于结霜判断阈值时，判断是否需要除霜，否则重新计算温差起始点；对蒸发器温度和室外环境温度连续采集k3次，如果连续k3次的温差变化率都小于标准温差变化率，则认为霜层已累计得比较厚，进入除霜步骤，否则返回继续计算。本发明方法可以剔除系统工作状态改变时造成的波动干扰，准确地对除霜条件进行判断。
【专利说明】
一种除霜判断方法
技术领域
[0001] 本发明属于空调技术领域，特别设及一种空调的除霜判断方法。
【背景技术】
[0002] 冬季时，空调系统用于热累工况，室外侧的换热器起到蒸发器，溫度较低，当室外 溫度在(TC左右时蒸发器最容易结霜。如果不及时除霜，会导致蒸发器换热效果差，系统能 效比降低，还可能造成回液等问题，因此需要进行及时除霜。
[0003] 目前常用的除霜判断方式有:定时除霜、通过蒸发盘管溫度判断除霜、通过蒸发盘 管与室外溫度的差值判断除霜等。通过溫度或溫差判断是否结霜都是静态的判断方式，没 有考虑到随着环境溫度、湿度，W及热累运行状态的不同，具体的溫度或者溫差判断数值也 会发生变化的情况，容易造成误判，导致误除霜等情况的发生。
[0004] 为了解决W上问题，公开号为CN103925675A的中国发明专利申请公开了一种空调 进入除霜模式的判断方法，通过室外风机电流值的变化趋势来判断是否进入除霜模式，然 而由于电流波动较大，且一定程度上受周围溫湿度的影响，室外风机电流值的变化趋势不 明显，而且该判断方法不适用于风机调速的情况。
[0005] 公开号为CN104791954A的中国发明专利申请公开了一种空调除霜判断的控制方 法，根据冷凝器盘管溫度的下降速度控制化霜模式的运行。但是当遇到雷阵雨等恶略天气， 或者环境溫度波动较大的场合，即便不结霜，盘管溫度也会随之波动，从而存在误判的情 况;而且，盘管溫度会随着压缩机变频、风机调速而大幅波动，使盘管溫度变化率达到除霜 条件，造成误判。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种通过蒸发器溫度和室外环境溫度之间的差值的变化趋 势来判断是否要除霜的方法，可W排除空调工作状态改变所造成的干扰。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：
[000引一种除霜判断方法，包括W下步骤:当空调开始运行，并建立起溫度场后，
[0009] 步骤1、选取溫差起始点；
[0010] 步骤1-1、计算溫差平均值;分别对蒸发器溫度值和室外环境溫度值进行m次采集， 每采集一次溫度就计算一次两者间的溫度差，得到m个溫度差，计算采集周期内的溫差平均 值：
[0011]
[001 ^ 式中的m为计算溫差平均值时溫度采集的次数，dTm_l，dTm_2，…，肌111_111分别为每 一次溫度采集时的蒸发器溫度与室外环境溫度的差值；
[0013] 将采集周期内的溫差平均值肌m作为溫差起始点；
[0014] 步骤1-2、计算溫差变化率;分别对蒸发器溫度值和室外环境溫度值进行连续kl次 采集，计算每一次溫度采集时的溫差变化率；
[0015] 第n次溫度采集时的溫差变化璋
[0016] 式中的5为变化率系数，dTn_n为第n次溫度采集时蒸发器与室外环境的溫度差， 肌m为溫差起始点，T为溫度采样周期；
[0017] 步骤1-3、计算kl次溫差变化率之和，如果kl次的溫差变化率之和大于第一设定阔 值Rlu或者小于第二设定阔值R1加寸，返回步骤1-1重新计算溫差起始点；若溫差变化率之和 不满足上述条件，执行步骤2;
[0018] 步骤2、结霜判断；
[0019] 步骤2-1、对蒸发器溫度和室外环境溫度连续采集k2次，计算每一次溫度采集时的 溫差变化率；
[0020] 步骤2-2、如果k2次的溫差变化率中超过设定比例的溫差变化率大于结霜判断阔 值R2时，进入步骤3，否则认为没有结霜，返回步骤1-1;
[0021] 步骤3、除霜判断；
[0022] 步骤3-1、对蒸发器溫度和室外环境溫度连续采集k3次，计算每一次溫度采集时的 溫差变化率；
[0023] 步骤3-2、如果连续k3次的溫差变化率都小于标准溫差变化率R3,则进入除霜步 骤，否则返回步骤3-1。
[0024] 更具体的，所述步骤2-2中的设定比例为80%。
[0025] 更具体的，所述步骤2-2中的结霜判断阔值R2大于0。
[0026] 更具体的，所述步骤3-2中的标准溫差变化率R3大于0且小于结霜判断阔值R2。
[0027] 更具体的，所述步骤3-2中的标准溫差变化率R3 = R2/2。
[0028] 更具体的，所述步骤3-2中的标准溫差变化率R3为溫差-时间曲线的斜率开始下降 之后、霜层结满之前的斜率值。
[0029] 更具体的，所述步骤1-3中的第一设定阔值为正常结霜时溫差变化速率的正整数 倍，第二设定阔值为正常结霜时溫差变化速率的负整数倍。
[0030] 由W上技术方案可知，本发明通过溫差起始点选取步骤剔除系统工作状态改变时 造成的波动干扰，保证溫差起始点没有选在溫差随时间波动曲线的波谷或波峰，通过溫差 变化率来判断空调系统是否结霜W及是否开始结霜，滤除了空调运行过程中工作状态改变 造成的波动所带来的干扰，可W更准确判断出是否要进行除霜。
【附图说明】
[0031] 图1为工况不变的情况下结霜过程中蒸发器和室外溫度的差值随时间变化的曲线 图；
[0032] 图2为空调运行状态改变时结霜过程中蒸发器和室外溫度的差值随时间变化的曲 线图；
[0033] 图3为本发明方法的流程图。
[0034] W下结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细地说明。
【具体实施方式】
[0035] 热累工况下，空调在使用过程中，蒸发器的溫度与室外环境溫度会存在一个溫度 差dT，理论上如果蒸发器没有结霜，溫度差dT不会具有增加的趋势。但随着结霜过程的进 行，蒸发器的散热情况会越来越差，蒸发器和室外环境之间的溫度差dT就会越来越大，如图 1所示，结霜过程中溫度差dT会随时间会缓慢增加，曲线具有一个上升的趋势，即曲线的斜 率始终是一个正值，发明人研究发现，如果曲线斜率累计一段时间大于一个设定阔值时便 可判定结霜。
[0036] 发明人在试验过程中同时发现，如果空调系统处于不同的工作状态时，如压缩机 变频、风机调速等，溫度差dT随时间变化的曲线也会发生波动。如图2所示，溫度差dT波动 时，曲线的斜率也随之波动，斜率时大时小，时正时负，会形成波峰或波谷，从而影响判断。 但即便溫度差dT随时间存在波动，曲线的大体趋势并没有变，即溫度差dT仍是波动上升的， 本发明的目的就是要滤除空调运行过程中工作状态改变造成的波动所带来的干扰，提供一 种可W准确判断出是否要进行除霜的判断方法。
[0037] 参照图3,图3为本发明方法的流程图，本发明的除霜判断方法的包括W下步骤:当 空调开始运行，并建立起溫度场后，
[0038] 步骤1、选取溫差起始点；
[0039] 步骤1-1、计算溫差平均值;分别对蒸发器溫度值和室外环境溫度值进行m次采集， 每采集一次溫度就计算一次两者间的溫度差，得到m个溫度差:dTm_l，dTm_2，…，dTm_m，计 算溫差平均值:进一步的，计算溫差平均值时采样持续的时间尽量接近于与系统蒸发器溫 度波动一个周期所用的时间；
[0040]
[0041] 式中的m为计算溫差平均值时溫度采样的次数，dTm_l，dTm_2，…，肌111_111分别为每 一次溫度采集时的蒸发器溫度与室外环境溫度的差值；
[0042] 将溫差平均值肌m作为溫差起始点；
[0043] -般而言，即使制冷系统的所有机械部件运动状态都不发生变化，整个系统的压 力、溫度场也不可能十分平稳，会因为系统特性和压缩机、风机等部件的机械特性而发生周 期性的波动，再加上压缩机的变频、风机的调速等因素，系统必然会存在一定的波动，而且 溫度场、压力场都具有滞后性，因此上述因素引起的系统波动并不会很剧烈;根据实际测试 经验，系统波动一个周期所需的最短时间一般在十秒至几十秒数量级范围W内，例如本发 明中测试得到的系统压力、溫度场波动一个周期的时间大约为18s左右，因此本实施例的采 样持续的时间定为18s，根据香浓定理，采样周期（即连续两次采样间的时间间隔)小于系统 波动周期的一半时，采样值才能正确反映出系统波动，因此本申请的采样周期优选的为《 系统波动周期的一半，本实施例中的溫度采样周期T为5s;
[0044] 步骤1-2、计算溫差变化率;分别对蒸发器溫度值和室外环境溫度值进行连续kl次 采集，计算每一次溫度采集时的溫差变化率；
[0045] 第n次溫度采集时的溫差变化率
[0046] 式中的0为变化率系数，其可根据实际情况进行调整，dTn_n为第n次溫度采集时蒸 发器与室外环境的溫度差，cTTm为溫差起始点，T为溫度采样周期，本步骤中的n = l，…，kl;
[0047] 变化率系数3起到斜率值放大的作用，由于溫度变化往往是一个较为缓慢的过程， 且空间越大变化就越缓慢，因此曲线斜率往往很小，例如本申请实施例在试验过程中测得 的曲线斜率值为1(T2数量级，为了便于运算，通过变化率系数对斜率进行放大处理，对斜率 进行放大处理是指将斜率值乘W-个系数(变化率系数)使其变为带符号的整型数据类型， 根据测试经验，斜率乘W变化率系数3后在0~100W内较为合适，本实施例的变化率系数a 为250，但对于不同的应用场合，可通过多次测试，根据具体的采集数据对变化率系数进行 调整；
[0048] 步骤1-3、计算kl次溫差变化率之和，如果kl次的溫差变化率之和大于第一设定阔 值Rlu或者小于第二设定阔值R1加寸，认为溫差起始点刚好取在的波谷或者波峰附近，无法 充分说明蒸发器结霜，返回步骤1-1重新计算溫差起始点;若溫差变化率之和不满足上述条 件，则认为溫差起始点选取有效，执行步骤2;
[0049] kl为计算溫差变化率时的溫度采样次数，本实施例中，采样持续时间为18s，采样 周期为5s，贝化1 = 18/5>3，第一设定阔值Rlu和第二设定阔值R1 d的取值取决于kl、变化率 系数W及蒸发器溫度的波动幅度，第一设定阔值和第二设定阔值与正常结霜时溫差变化速 率有关，第一设定阔值一般为正常结霜时溫差变化速率的正整数倍，第二设定阔值一般为 正常结霜时溫差变化速率的负整数倍，正常结霜时溫差变化率是根据实测数据W及0计算 得到，不同地区、不同设备都略有差异，根据本实施例试验所测数据，前3次的溫差变化率为 正常结霜时溫差变化速率的30倍W上，其绝对值远大于正常结霜时的溫差变化速率，贝化lu 的取值为正常结霜时溫差变化率计算值的30倍左右，Rid的取值为正常结霜时溫差变化率 计算值的-30倍左右，Rid也可取在0附近，或直接取0,对于不同的应用场合，系统自然波动 频率、幅度不尽相同，压缩机频率、风机转速、EEV开度等变化策略不尽相同，变化率系数取 值也有所不同，kl、Rlu、Rld需反复测试确定；
[0050] 若溫差起始点取在波峰，则采样持续时间算得的溫差变化率应远大于正常结霜时 的溫差变化速率，为了避免误差、巧合等不确定因素造成的误判，本发明通过溫差斜率之和 来判定溫差起始点是否取得合适；
[0051] 步骤2、结霜判断；
[0052] 步骤2-1、对蒸发器溫度和室外环境溫度连续采集k2次，计算每一次溫度采集时的 溫差变化率，溫差变化率的计算公式与步骤1-2的相同，本步骤中的n = l，…，k2，k2为结霜 判断时的溫度采样次数;为了保证在满足结霜调节的情况下，结霜判断时的采样持续时间 应满足该时间段内蒸发器有霜层形成并有所增长，同时又不能结满而影响设备换热效率， 采样持续时间可为2~5分钟，本实施例结霜判断时的采样持续时间为3分钟，贝化2 = 3min/ 5s = 36 次；
[0053] 步骤2-2、如果k2次的溫差变化率中超过设定比例的溫差变化率大于结霜判断阔 值R2时，认为空调正在结霜，进入步骤3,否则认为没有结霜，返回步骤1-1;本实施例中的设 定比例为80 %，即当k2次的溫差变化率中有80 % W上的溫差变化率大于结霜判断阔值R2 时，则认为空调正在结霜；
[0054] 结霜判断阔值R2为正常结霜时的溫差变化速率，其也为经验值，正常结霜时的溫 差变化速率是在相同的空调结构、相同的使用环境下，观察蒸发器什么时候结霜，在结霜的 时候测得一个溫差变化率，结霜判断阔值R2大于0，本实施例中R2为2，结霜判断阔值R2也随 着系统波动特性、控制策略W及变化率系数取值的不同而不同，R2可为0.1~1摄氏度/min;
[0055] 步骤3、除霜判断；随着霜层厚度的增加，溫差变化率会越来越接近0,通过对每一 次溫度采集得到的溫差变化率与标准溫差变化率进行对比，判断是否开始除霜；
[0056] 步骤3-1、对蒸发器溫度和室外环境溫度连续采集k3次，计算每一次溫度采集时的 溫差变化率，溫差变化率的计算公式与步骤1-2的相同，本步骤中的n = l，…，k3，k3为除霜 判断时的溫度采样次数;除霜判断时采样持续时间的选取要能够充分反映出溫差变化率确 实有所下降，但又不能太长而对蒸发器散热造成长时间影响，本实施例的除霜判断时的采 样持续时间为2min;
[0057] 步骤3-2、判断是否连续k3次的溫差变化率都小于标准溫差变化率R3,如果是则认 为霜层已累计得比较厚，进入除霜步骤，否则返回步骤3-1继续计算。
[0058] 由于霜层逐渐增厚，溫差变化率会随之下降，因此R3必然小于R2,同时，为保证霜 层完全结满之前进入除霜，R3也应该大于0,标准溫差变化率具体取值可进行实际测试情 况，观察结霜情况，取溫差-时间曲线的斜率开始下降之后、霜层结满之前的斜率值作为R3， 或者根据R2值通过简单计算求得R3,例如R3 = R2/2。
[0059] 本发明方法中的通过溫差变化率来判断空调系统是否结霜W及是否开始结霜，通 过溫差起始点选取步骤剔除系统工作状态改变时造成的波动干扰，保证溫差起始点没有选 在溫差随时间波动曲线的波谷或波峰，从而可W准确地对除霜条件进行判断。
[0060] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对运些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可W在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的 最宽范围。
【主权项】
1. 一种除霜判断方法，其特征在于，包括以下步骤：当空调开始运行，并建立起温度场 后， 步骤1、选取温差起始点； 步骤1-1、计算温差平均值;分别对蒸发器温度值和室外环境温度值进行m次采集，每采 集一次温度就计算一次两者间的温度差，得到m个温度差，计算采集周期内的温差平均值：式中的m为计算温差平均值时温度采样的次数，dTm_l，dTm_2，…，dTm_m分别为每一次 温度采集时的蒸发器温度与室外环境温度的差值； 将温差平均值dTm作为温差起始点； 步骤1-2、计算温差变化率;分别对蒸发器温度值和室外环境温度值进行连续kl次采 集，计算每一次温度采集时的温差变化率； 第n次温度采集时的温差式中的0为变化率系数，dTn_n为第n次温度采集时蒸发器与室外环境的温度差，dTm为 温差起始点，T为温度采样周期； 步骤1-3、计算kl次温差变化率之和，如果kl次的温差变化率之和大于第一设定阈值 Rlu或者小于第二设定阈值Rid时，返回步骤1-1重新计算温差起始点；若温差变化率之和不 满足上述条件，执行步骤2; 步骤2、结霜判断； 步骤2-1、对蒸发器温度和室外环境温度连续采集k2次，计算每一次温度采集时的温差 变化率； 步骤2-2、如果k2次的温差变化率中超过设定比例的温差变化率大于结霜判断阈值R2 时，进入步骤3，否则返回步骤1-1; 步骤3、除霜判断； 步骤3-1、对蒸发器温度和室外环境温度连续采集k3次，计算每一次温度采集时的温差 变化率； 步骤3-2、如果连续k3次的温差变化率都小于标准温差变化率R3,则进入除霜步骤，否 则返回步骤3-1。2. 根据权利要求1所述的除霜判断方法，其特征在于：所述步骤2-2中的设定比例为 80% 〇3. 根据权利要求1所述的除霜判断方法，其特征在于:所述步骤2-2中的结霜判断阈值 R2大于0。4. 根据权利要求1所述的除霜判断方法，其特征在于:所述步骤3-2中的标准温差变化 率R3大于0且小于结霜判断阈值R2。5. 根据权利要求1或4所述的除霜判断方法，其特征在于:所述步骤3-2中的标准温差变 化率 R3 = R2/2。6. 根据权利要求1或4所述的除霜判断方法，其特征在于:所述步骤3-2中的标准温差变 化率R3为温差-时间曲线的斜率开始下降之后、霜层结满之前的斜率值。7.根据权利要求1所述的除霜判断方法，其特征在于:所述步骤1-3中的第一设定阈值 为正常结霜时温差变化速率的正整数倍，第二设定阈值为正常结霜时温差变化速率的负整 数倍。
【文档编号】F24F11/00GK106052021SQ201610369719
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】石健, 冯德树, 刘威
【申请人】深圳市英维克科技股份有限公司