本实用新型属于制冷系统除霜领域，具体涉及一种用于冷库的除霜控制系统。
背景技术：
目前，普通冷藏库的库温通常在0～‐40℃左右，冷藏库的系统蒸发温度更低，库内蒸发器表面的温度低于环境温度，造成蒸发排管及翅片表面形成颗粒状的冰晶一"霜层"。现有的与除霜有关的研究主要集中在：多样化的除霜方式，也就是用各种方法去除掉已有的霜层。但对除霜的时机没有准确的控制，往往造成经验除霜和假除霜，而这些程序化的定时除霜方式，由于除霜时机的不准确性，会造成整体运行效率变低，并且会造成很大浪费。人们凭借经验确定除霜时间间隔，这个间隔时间总是确定在“霜厚了就要除霜”或者“到了一定时间就要除霜”这种感性的认识基础上，会造成实际运行中，需要除霜时，系统不除霜；反而不需要除霜时，程序化的过程又会命令除霜。带来的结果就是，系统长时间不能在最佳状态运行，蒸发器的换热效果也很不理想。
实际上，在霜层形成初期,结霜对传热有一定的好处,这是因为霜层使得翅片间距及排管间距变小,进而空气流速增大,同时粘附在翅片及排管周围的冰晶相对增大了和空气的接触面积，增强了传热，此时的霜层称为有利霜，这个阶段，库内蒸发器的实时换热量是增加的。
但是，随着霜层厚度的增加,霜层的绝热效果逐渐起主要作用,会导致传热效果下降，此时的霜层称为有害霜，有害霜层的增加会使库内蒸发器的实时换热量迅速降低，这时的霜层将大大影响制冷剂的蒸发吸热,降低制冷循环的效率，增加能耗，甚至不制冷，严重影响库内的食品和物料的保鲜和卫生条件。
因此，在冷库技术领域，如何找准除霜时机，使得冷库内蒸发器一直具有较佳地制冷效果，以合理有效的解决蒸发器表面的有害霜层问题已迫在眉睫。
技术实现要素：
本实用新型提供一种冷库除霜控制系统，以准确判断除霜时机，避免了有害霜对蒸发器的影响，结构简单、操作方便、节能高效。
具体方案如下：
一种冷库除霜控制系统，所述冷库包括室内蒸发器，压缩机，室外冷凝器和节流装置以及连接管道，其特征在于，所述冷库除霜控制系统包括：
温度检测模块，用于检测所述室内蒸发器、室外冷凝器的进出口温度；
流速检测模块，用于检测所述室内蒸发器、室外冷凝器、节流装置以及连接管道的流速；
电流电压检测模块，用于检测所述压缩机的输入电压U和输入电流I；
处理模块，与所述温度检测模块、流速检测模块以及电流电压检测模块电连接，用于根据所述温度检测模块检测的室内蒸发器的进出口温度，计算所述室内蒸发器的初始换热量Q0；并根据所述温度检测模块检测的室外冷凝器的进出口温度和所述流速检测模块获得的流速，以及所述电流电压检测模块检测的输入电压U和输入电流I，计算所述室内蒸发器的实际换热量Q1；
判断模块，与所述处理模块电连接，实时判断所述实际换热量Q1是否小于所述初始换热量Q0；且当所述处理模块输出的所述室内蒸发器的实际换热量Q1小于所述初始换热量Q0时，控制所述冷库进行除霜操作。
可选地，所述处理模块中，
所述的初始换热量Q0＝KA(t2-t1)；其中，t2为室内蒸发器的出口温度，t1为室内蒸发器的进口温度，K为所述室内蒸发器的传热系数，A为室内蒸发器的换热面积；
所述的实际换热量Q1＝Wy-Wl-WJ-Wg-EZ；其中，
y为压缩机的输入能量；Wy＝ηUI，η为压缩机的能量转换效率；
Wl为室外冷凝器的能量损失；其中，t6为室外冷凝器的出口温度，t5为室外冷凝器的进口温度，vc为室外冷凝器的流速，L为室外冷凝器的传热系数，AL为室外冷凝器的换热面积，λ为室外换热器管子的导热系数,LL为室外冷凝器管子的总长，DL为室外冷凝器管子的外径，g为重力加速度；
Wl为节流装置的能量损失；其中，ζ为管子的阻碍系数，vj为节流装置的流速；
Wg为沿程管道的能量损失；其中vg为连接管道的流速，λg为所述连接管道管子的导热系数,Lg为管子的总长，Dg为管子的外径；
Ez为蒸发器内的沿程阻力损失；其中ve为室内蒸发器的流速，λz为室内蒸发器管子的导热系数,Lz为室内蒸发器管子的总长，Dz为室内蒸发器管子的外径。
可选地，将每次除霜操作结束时，根据所述温度检测模块检测的所述室内蒸发器的进出口温度计算出的换热量作为所述初始换热量Q0。
可选地，所述冷库除霜控制系统还包括：霜层厚度检测模块，与所述处理模块、判断模块电连接，用于实时检测所述室内蒸发器的霜层厚度；存储模块，与所述霜层厚度检测模块电连接，用于存储每次进行除霜操作时，所述霜层厚度检测模块检测的霜层厚度。
可选地，所述室内蒸发器的盘管外壁缠绕设置一组或多组碳纤维发热线，所述判断模块进行除霜操作时，控制所述一组或多组碳纤维发热线工作。现有的冷库除霜方式多为热氨或者热氟融霜形式，不可避免的要增加管件和设备，造成系统管路复杂，同时除霜时间和周期较长，影响冷库的储藏效果，本实用新型采用在盘管外缠绕碳纤维发热线的形式，使碳纤维发热线与蒸发器盘管直接接触，利用碳纤维的高性能导热效果，由此显著提高除霜效果，缩短除霜周期。
本实用新型的有益效果
1、实时监测冷库系统各部件的工作参数，通过处理模块实时计算室内蒸发器的实际换热量，当实际换热量小于初始换热量时，认为有害霜层开始出现，此时开启除霜，既可以避免有害霜层的持续加厚，又可以使得室内蒸发器达到最佳工作状态。
2、根据压缩机、室外冷凝器、节流装置、连接管道的实际能量损失和沿程阻力损失，来计算室内蒸发器的实际换热量，可使得计算结果更符合冷库实际需求，达到更精准地控制效果。
3、当开启除霜操作时，存储并记录霜层厚度，更便于操作人员了解和统计霜层厚度的临界值，即所述霜层厚度阈值，多次除霜操作后，操作人员直接将霜层厚度阈值作为判断基准，以准确把握除霜时机，由此可使得操作和控制更加精准、简单、便利。
4、采用除霜结束时，室内蒸发器的换热量作为初始换热量，即最佳换热量，进一步提高了控制的精确性和实用性。
5、采用碳纤维发热线与室内蒸发器盘管直接缠绕接触，以进行除霜的形式，相比于现有的热氨或者热氟融霜形式，具有更大的换热面积，结合碳纤维发热线的高性能导热效果，可显著提高除霜效果，缩短除霜周期。
本实用新型能够正确区分蒸发器表面的有利霜层和有害霜层，达到高效利用蒸发器的目的，提高冷库的制冷效率，避免因除霜造成库内或环境温度的波动，对贮藏物品造成不必要的损坏，进而保证冷库的保冷效果，提高库内食品的保鲜程度，延长食品储藏期限，具有较高的市场应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型冷库系统的结构示意图
图2为本实用新型冷库除霜控制系统示意图
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图以及具体的实施方式，对本实用新型的冷库除霜控制系统和方法进行详细地介绍说明。
如图1、2所示，本实用新型所述冷库系统包括室内蒸发器201，压缩机202，室外冷凝器203、节流装置204和连接管道；所述冷库除霜控制系统包括温度检测模块、流速检测模块、电压电流检测模块、处理模块和判断模块。
其中，温度检测模块用于检测室内蒸发器201和室外冷凝器203的进出口温度，本实施例中，温度检测模块分别连接设于室内蒸发器201进口的嵌入式热电偶1和出口处的嵌入式热电偶2；以及设于室外冷凝器203的进口处的嵌入式热电偶5和出口处的嵌入式热电偶6；
流速检测模块用于检测室内蒸发器201、室外冷凝器203、节流装置204和连接管道的流速，本实施例中，流速检测模块分别连接设于室外冷凝器进出口的电子流速器7和8、设于节流装置进出口的电子流速计9和10、设于室内蒸发器进出口的电子流速计11和12；
电压电流检测模块用于检测压缩机的实施输入电压U和输入电流I，本实施例中，电压电流检测模块连接设于压缩机处的电子电流电压计3。
处理模块与温度检测模块、流速检测模块以及电流电压检测模块电连接，用于根据所述温度检测模块检测的室内蒸发器的进出口温度，计算所述室内蒸发器201的初始换热量Q0；并根据所述温度检测模块检测的室外冷凝器的进出口温度和所述流速检测模块获得的流速，以及所述电流电压检测模块检测的输入电压U和输入电流I，计算所述室内蒸发器的实际换热量Q1；
判断模块，与所述处理模块电连接，实时判断所述实际换热量Q1是否小于所述初始换热量Q0；且当所述处理模块输出的所述室内蒸发器的实际换热量Q1小于所述初始换热量Q0时，进行除霜操作。
本实施例中，处理模块中，计算初始换热量和实际换热量的计算公式为：
初始换热量Q0＝KA(t2-t1)；其中，t2为室内蒸发器的出口温度，t1为室内蒸发器的进口温度，K为所述室内蒸发器的传热系数，A为室内蒸发器的换热面积；
所述的实际换热量Q1＝Wy-Wl-WJ-Wg-EZ；其中，
Wy为压缩机的输入能量；Wy＝ηUI，η为压缩机的能量转换效率；
Wl为室外冷凝器的能量损失；其中，t6为室外冷凝器的出口温度，t5为室外冷凝器的进口温度，vc为室外冷凝器的流速，L为室外冷凝器的传热系数，AL为室外冷凝器的换热面积，λ为室外换热器管子的导热系数,LL为室外冷凝器管子的总长，DL为室外冷凝器管子的外径，g为重力加速度；
Wl为节流装置的能量损失；其中，ζ为管子的阻碍系数，vj为节流装置的流速；
Wg为沿程管道的能量损失；其中vg为连接管道的流速，λg为所述连接管道管子的导热系数,Lg为管子的总长，Dg为管子的外径；
Ez为蒸发器内的沿程阻力损失；其中ve为室内蒸发器的流速，λz为室内蒸发器管子的导热系数,Lz为室内蒸发器管子的总长，Dz为室内蒸发器管子的外径。
上述计算参数中除了温度和流速为所述控制系统实时测得的数据外，其余参数均为已知。
本实施例中，将每次除霜操作结束时，根据所述温度检测模块检测的所述室内蒸发器的进出口温度计算出的换热量作为所述初始换热量Q0。将除霜后的室内蒸发器换热量作为初始换热量，也即室内蒸发器的最佳换热量，可进一步提高控制效果。
本实施例中，霜层厚度检测模块具体为霜层厚度检测仪4，其固定安装在蒸发器盘管表面，可直接测量霜层厚度。除霜过程中，操作人员可通过霜层厚度检测仪4实时了解霜层厚度，存储开启除霜时对应的霜层厚度，便于操作人员了解霜层厚度的临界值，以便后期进一步研发和提高冷库除霜效率。
本实施例中，室内蒸发器201的盘管外壁缠绕设置多组碳纤维发热线13，判断模块进行除霜操作时，控制多组碳纤维发热线13工作。碳纤维发热线是采用新型发热材料碳纤维长丝和阻燃型纺织纤维、经纬编织而成，是一种新型的高性能纤维增强材料，利用远红外辐射加热的原理，可适应各种高低温场合。相比于现有的热氨或者热氟融霜形式，碳纤维发热线直接缠绕在盘管外壁，使得换热面积更大，结合碳纤维发热线的高性能导热效果，可显著提高除霜效果，缩短除霜周期，高效、节能、操作简单。
实际应用中，以某一小型中温冷藏库为例,该冷库包括一间冷冻间，冷库容积60m3，温度控制在‐18℃～‐20℃，采用比泽尔半封闭式压缩机，允许电压380V～420V，输入功率4.68KW，制冷量7.78KW。采用每次除霜结束时，室内蒸发器的换热量作为初始换热量。此时，冷库除霜控制系统的工作流程为：
温度检测模块检测到除霜结束时，室内蒸发器的进口温度为‐23℃，出口温度为‐19℃，处理模块计算出初始换热量Q0为7.16kW；处理模块再实时根据温度检测模块、流速检测模块和电流电压检测模块检测出的数据，计算室内蒸发器的实际换热量Q1，判断模块实时判断Q1是否小于7.16KW，当实际换热量Q1小于7.16KW时，系统的能效比达到1.60，运行经济性较好，此时霜层厚度检测模块检测到的蒸发器表面的霜层厚度为1.86mm，存储模块存储该霜层厚度，并认为蒸发器表面的有利霜层达到最优，继续增加霜层，将大大影响蒸发器的换热效果，因此，控制碳纤维发热线工作，以进行除霜操作。
本实用新型提出的冷库除霜控制系统能够正确区分蒸发器表面的有利霜层和有害霜层，达到高效利用蒸发器的目的，提高冷库的制冷效率，避免因除霜造成库内或环境温度的波动，对贮藏物品造成不必要的损坏，进而保证冷库的保冷效果，提高库内食品的保鲜程度，延长食品储藏期限，具有较高的市场应用前景。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本实用新型的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本实用新型不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。