专利名称：空调机及其除霜方法
技术领域：
本发明涉及空调机装置，更具体地说，涉及一种自动控制除霜过程的空调机及其除霜方法。
国内现有的热泵型空调普遍采用室外单感温头判断的除霜方式。这种方案主要是根据室外盘管感温头的两个单一温度值，判断进入和退出除霜的时刻，并不智能。由于这种定温除霜方式，未充分考虑到室内外环境条件变化时制冷系统运行的差异性，因此很容易产生误判断，出现除霜不净、无霜除霜等问题；而且，在环境温度低于设定除霜进入温度时，定温除霜方式的空调机将无法正常运行。
也有采用室内双感温头判断的除霜方法。当超过某些计算条件时启动除霜操作。这些条件包括对于两个测量温度的最大温度差和这些测量温度的当前差值之间的所允许的差值极限。两个测量温度是室内盘管温度和由室内盘管所加热的室内空气温度。但该种方案利用室内的检温元件，对于因室外环境温度变化或者结霜原因而引起的室内负荷的变化不能做出很好的辨识，会产生误判断的现象；另外，利用室内两个感温头去间接判断室外换热器除霜干净与否，存在着不稳定因素，也可能产生误判断。
本发明的目的在于提供一种可自动控制除霜过程的空调机及其除霜方法，克服了现有技术的上述缺陷，可以使热泵型空调在不同的地区和各种气候条件下都能准确、迅速、高效地完成除霜，大大改善其低温制热运行性能，实现空调对环境的自适应性，满足不同地区用户在不同气候条件下的热舒适性要求。
为了实现上述目的，构造一种空调机，包括中央控制单元；可对压缩机运行时间和除霜运行时间进行计时的计时器；其特征在于，所述空调机还包括检测空调机室外换热器的管道温度的室外换热器温度感温头；检测室外空气温度的室外环境温度感温头，所述中央控制单元通过检测到的室外换热器温度与室外环境温度之间的变化关系，并结合压缩机运行时间和除霜运行时间，判断室外机上的积霜和除霜情况，并控制进入或退出除霜运行。
一种空调机的自适应除霜方法，其特征在于，空调机的中央控制单元通过检测到的室外换热器温度与室外环境温度之间的差值，并结合压缩机运行时间和除霜运行时间，按以下步骤判断室外机上的积霜和除霜情况并控制进入或退出除霜运行(1)制热运行开始，计时器对压缩机的运行时间进行计时，当制热时间达到Tm1时，测定室外换热器的温度和室外环境温度，算出两者之间的温差值，并作为标准温差值保存；(2)制热时间等于或大于Tm2时，动态测量室外换热器的温度和室外环境温度，算出两者之间的动态温差值；(3)当所述动态温差值不小于预定温差控制值与所述标准温差值之和时，进入除霜运行，计时器对除霜运行时间进行计时；(4)当除霜运行时间未超过预定最大除霜时间时，如果室外换热器的温度低于预定的除霜结束温度，则保持除霜运行和计时；如果室外换热器的温度等于或大于预定的除霜结束温度，则判断是否需要进行参数调整并结束除霜运行；(5)如果除霜运行超过预定最大除霜时间，则判断是否需要进行参数调整并结束除霜运行，其中，所述Tm1为测取标准温度差值的时刻，即空调进入稳定运行并处于最佳热泵状态的时刻；所述Tm2为热泵工况最短制热运行时间。
按照本发明提供的空调机的自适应除霜方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，如果除霜运行时间大于或等于预定除霜过早判断时间则结束除霜运行并进入下一周期制热运行；否则进行参数调整后再结束除霜运行并进入下一周期制热运行。其中，参数调整的过程如下将所述参数调整中将温差控制值乘以第一调整系数或加上第二调整系数，如果其结果不小于温差控制值的上限值，则取该上限值为当前温差控制值然后结束除霜运行并进入下一周期制热运行；否则直接结束除霜运行并进入下一周期制热运行。其中，所述第一调整系数的数值范围在1-3之间，第二调整系数的数值范围在0-10℃之间。
按照本发明提供的空调机的自适应除霜方法，其特征在于，在所述步骤(5)中，如果室外换热器的温度高于预定的除霜不净判断温度则结束除霜运行并进入下一周期制热运行；否则进行参数调整后再结束除霜运行并进入下一周期制热运行。其中，参数调整的过程如下将温差控制值乘以第三调整系数或减去第四调整系数，如果其结果不大于温差控制值的下限值，则取该下限值为当前温差控制值然后结束除霜运行并进入下一周期制热运行；否则直接结束除霜运行并进入下一周期制热运行。其中，所述第三调整系数的数值范围在0-1之间，第四调整系数的数值范围在0-5℃之间。
本发明通过室外两个感温头检测室外换热器和室外环境温度，利用特定的算法，使能够智能判断除霜的进入和退出时刻，并能根据系统运行状况和环境温度的变化对控制参数进行自我修正，实现准确、高效的除霜。选取与结霜状况关系最密切的参数判断除霜的进入和除霜结束时刻，特定的算法更具有参数自动修正功能，确保除霜干净、迅速。
本发明将通过优选的实施例并结合附图加以说明，其中
图1是现有空调机中制热运行时的循环路线图；图2是现有空调机中制冷运行时的循环路线图；图3是根据本发明的空调机除霜运行的流程图。
参照附图，以下将详细描述本发明的具体实施方案。
如图3为本发明空调机除霜装置运行程序的流程图，其中符号B1至B16表示其各个步骤；T1代表室外环境温度；T2代表室外换热器盘管的温度；X1为温差控制值，其大小与温度及相对湿度有关，初始输入值无严格要求；A为X1的上限值；B为X1的下限值；C1代表除霜结束的室外换热器管温条件；C2代表除霜不净的判断温度；Tm1为测取标准温度差值ΔT标的时刻，即空调进入稳定运行并处于最佳热泵状态的时刻；Tm2为热泵工况最短制热运行时间；Tm3为热泵工况最大除霜时间；Tm4为热泵工况除霜过早判断时间。
为了检测室外换热器上的积霜情况，通过室外换热器温度T2、室外环境温度T1、温差控制值X1、以及压缩机的制热运行时间来确定除霜条件。
步骤B1，制热运行开始，如图1所示，制热运行时的循环路线为压缩机1—四通阀4—室内换热器2—毛细管5—毛细管7—室外换热器3—四通阀4—压缩机1。制热运行开始后，控制单元的计时器程序自动清零并开始计算压缩机的运行时间。空调机进入稳定运行并处于准最佳热泵状态时，即为测取标准温度差ΔT标的时刻Tm1。其中室外换热器的温度T2由室外管温测定装置测定；室外空气温度T1由室外环境温度测定装置测定。随后，计算出室外换热器温度T2和室外环境温度T1之间的温差值ΔT＝T1-T2，并作为标准温差参考值ΔT标保存。
步骤B2，如果制热时间超过预设的热泵工况最短制热运行时间Tm2，流程进入步骤B3；否则回到步骤B2继续对制热时间进行计时。
在步骤B3中，再次测定室外换热器的温度T2和室外环境温度T1，并计算其温差值，得到动态的温差值ΔT。
步骤B4，将温差值ΔT与预定的一个温差控制值X1和步骤B1所存标准温差参考值ΔT标之和(ΔT标+X1)比较，若小于此和值，流程返回到步骤B3，即再次动态的温差值ΔT；若大于或等于此和值，则确定为结霜条件，即这时在室外机上的积霜已达一定程度。为了执行空调机的除霜运行，流程进入步骤B5。
在步骤B5中，除霜运行开始，控制单元将计时器清零并开始计算除霜时间。压缩机、风机关，四通阀切换；稍后，压缩机启动。如图2所示，制冷剂的流动按制冷周期运行如下压缩机1—四通阀4—室外换热器3—单向阀6—毛细管5—室内换热器2—四通阀4—压缩机1。室外换热器3开始得到加热，进行除霜运行，使得室外换热器3上的积霜被清除，步骤B6，如果除霜时间没有超过预定热泵工况最大除霜时间Tm3，则进入步骤B7再进行条件判断；否则进入步骤B8。
在步骤B7中，当室外换热器的温度T2等于或大于预定除霜结束温度条件C1，则流程进入B13；否则返回步骤B6继续计时。
在步骤B13中，若除霜时间不小于预定热泵工况除霜过早判断时间Tm4，则转到步骤B12；否则进入参数自动修正步骤B14，修正温差控制值X1，使其乘上第一调整系数E1(1-3之间，可取2)或加上第二调整系数E2(0℃-10℃之间，可取6℃)后进入步骤B15。
在步骤B15中，为使温差控制值X1可收敛，设定X1的上限A，若温差控制值X1大于或等于其上限A，则进入步骤B16，不管X1为何值均取值为其上限A，然后再进入步骤B12；否则直接进入步骤B12。
另一支路，在步骤B8中，将室外换热器管温T2与除霜不净判断温度C2比较，若T2大于C2，则流程跳到步骤B12；否则进入步骤B9，修正温差控制值X1，使其乘上第三调整系数F1(在0～1之间，此处可取0.3)或减去第四调整系数F2(0℃-5℃之间，可取3℃)后进入步骤B10。
进入步骤B10，如果修正后的最大温差控制值X1不大于其下限B，则进入步骤B11，取X1＝B后再进入步骤B12；否则直接进入步骤B12。
在步骤B12中，退出除霜运行，压缩机关闭，稍后四通阀切换到制热状态，然后压缩机打开，由此将制冷剂的流向改变为如图1所示的制热周期。同时，流程返回到步骤B1，并重复运行。
如上所述，判断除霜进入和退出的参数在每一个制热运行与除霜周期中都会视具体情况进行自我修正，能正确判断室外机的结霜情况，准确进入除霜，而且可控制除霜仅仅在有积霜的情况下才进行，除霜干净后迅速退出除霜运行，转入制热运行。这样，实质地促进了制热运行的效率。
权利要求
1.一种空调机，包括中央控制单元；可对压缩机运行时间和除霜运行时间进行计时的计时器；其特征在于，所述空调机还包括检测空调机室外换热器的管道温度的室外换热器温度感温头；检测室外空气温度的室外环境温度感温头，所述中央控制单元通过检测到的室外换热器温度与室外环境温度之间的变化关系，并结合压缩机运行时间和除霜运行时间，判断室外机上积霜和除霜的情况并控制进入或退出除霜运行。
2.一种空调机的自适应除霜方法，其特征在于，空调机的中央控制单元通过检测到的室外换热器温度与室外环境温度之间的变化关系，并结合压缩机运行时间和除霜运行时间，按以下步骤判断室外机上的积霜和除霜情况并控制进入或退出除霜运行(1)制热运行开始，计时器对压缩机的运行时间进行计时，当制热时间达到Tm1时，测定室外换热器的温度和室外环境温度，算出两者之间的温差值，并作为标准温差值保存；(2)制热时间等于或大于Tm2时，动态测量室外换热器的温度和室外环境温度，算出两者之间的动态温差值；(3)当所述动态温差值不小于预定温差控制值与所述标准温差值之和时，进入除霜运行，计时器对除霜运行时间进行计时；(4)当除霜运行时间未超过预定最大除霜时间时，如果室外换热器的温度低于预定的除霜结束温度，则保持除霜运行和计时；如果室外换热器的温度等于或大于预定的除霜结束温度，则判断是否需要进行参数调整并结束除霜运行；(5)如果除霜运行超过预定最大除霜时间，则判断是否需要进行参数调整并结束除霜运行，其中，所述Tm1为测取标准温度差值的时刻，即空调进入稳定运行并处于最佳热泵状态的时刻；所述Tm2为热泵工况最短制热运行时间。
3.根据权利要求2所述的空调机的自适应除霜方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，如果除霜运行时间等于或大于预定除霜过早判断时间则结束除霜运行并进入下一周期制热运行；否则进行参数调整后再结束除霜运行并进入下一周期制热运行。
4.根据权利要求3所述的空调机的自适应除霜方法，其特征在于，在所述参数调整中，将温差控制值乘以第一调整系数或加上第二调整参数，如果其结果不小于温差控制值的上限值，则取该上限值为当前温差控制值然后结束除霜运行并进入下一周期制热运行；否则直接结束除霜运行并进入下一周期制热运行。
5.根据权利要求4所述的空调机的自适应除霜方法，其特征在于，所述第一调整系数的数值范围在1-5之间，第二调整系数的数值范围在0℃-10℃之间。
6.根据权利要求2所述的空调机的自适应除霜方法，其特征在于在所述步骤(5)中，如果室外换热器的温度高于预定的除霜不净判断温度则结束除霜运行并进入下一周期制热运行；否则进行参数调整后再结束除霜运行并进入下一周期制热运行。
7.根据权利要求6所述的空调机的自适应除霜方法，其特征在于，在所述参数调整中，将温差控制值乘以第三调整系数或减去第四调整参数，如果其结果不大于温差控制值的下限值，则取该下限值为当前温差控制值然后结束除霜运行并进入下一周期制热运行；否则直接结束除霜运行并进入下一周期制热运行。
8.根据权利要求7所述的空调机的自适应除霜方法，其特征在于，所述第三调整系数的数值范围在0-1之间，第四调整系数的数值范围在0℃-5℃之间。
全文摘要
一种自动控制除霜过程的空调机及其除霜方法,在制热运行时,根据空调机运行工况的变化,采用室外双感温头,即用于检测室外环境温度和用于检测室外换热器盘管温度的两个感温头,利用特定的算法,智能判断进入和退出除霜的条件,并可根据系统运行状况和环境条件的变化对控制参数进行自我修正,可在各种气候条件下都能准确、高效地完成除霜。
文档编号F24F13/22GK1381698SQ0111464
公开日2002年11月27日 申请日期2001年4月18日 优先权日2001年4月18日
发明者薛勍, 顾中平, 高日新, 李卫华, 邱华强 申请人:广东科龙电器股份有限公司