制冷剂流量控制方法及系统与流程

本发明涉及空调控制领域，特别涉及一种变频热泵空调低温制热时制冷剂流量的控制。

背景技术：

目前变频热泵空调低温制热时膨胀阀流量控制过于粗糙，一种是室外换热器在整个结霜过程中膨胀阀设为固定开度，在开始结霜初期，膨胀阀设为固定开度时通过的制冷剂流量可以满足室外换热器匹配要求，制冷剂能够完全蒸发，但在低温制热结霜过程中随着霜层的增加，室外换热器换热能力逐渐下降，固定的制冷剂流量就无法完全蒸发，导致制冷剂和换热能力越来越不匹配，使换热能力衰减迅速，恶化了变频热泵空调的使用效果；一种是在低温结霜过程中让膨胀阀固定时间调整一次，但这种固定时间调整在实际结霜过程中也不能完全匹配好制冷剂流量，这是因为刚开始结霜时霜层很薄，蒸发的制冷剂就需要多一点，调整的频次就需要慢一点，而随着霜层增厚，蒸发温度持续降低，蒸发的制冷剂就需要少一点，就需要更快的调整频次减少制冷剂流量才能匹配换热器的换热能力。因此目前以上两种方式均不能在结霜过程合理匹配制冷剂流量，导致空调膨胀阀控制制冷剂的流量的方式在整个结霜过程和系统非稳态特性不匹配，从而带来系统结霜过快、频繁除霜或换热能力不足。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：克服变频热泵空调低温制热时制冷剂流量控制方法与室外换热器换热能力不匹配带来的换热能力不足的问题，提出一种制冷剂流量控制方法及系统。

本发明解决上述技术问题，采用的技术方案是：

制冷剂流量控制方法，包括如下步骤：

s1、开始制热后，判断室外换热器是否达到除霜控制的条件，若达到则进入步骤s2；

s2、进行除霜操作，除霜结束后，控制膨胀阀恢复到初始开度，开始计时结霜时间和除霜后运行时长，进入步骤s3；

s3、当结霜时间到达预设结霜时间，则进入步骤s4；

s4、开始计时调阀时间，当调阀时间到达预设调阀时间，控制膨胀阀的开度减少预设开度间隔，将预设调阀时间减少除霜后运行时长除以预设系数作为新的预设调阀时间；

s5、判断室外换热器是否达到除霜控制的条件，若是则进入步骤s2，否则进入步骤s4。

进一步的，所述步骤s4还包括：

若调阀时间到达预设调阀时间，判断膨胀阀的开度减预设开度间隔是否小于等于预设下限开度，若是，则膨胀阀的开度维持不变；否则，控制膨胀阀的开度减少预设开度间隔，将预设调阀时间减少除霜后运行时长除以预设系数作为新的预设调阀时间。

优选的，所述预设结霜时间为5～25分钟；和/或，当预设下限开度存在时，所述预设下限开度为初始开度的1/2～4/5；和/或，所述预设系数为60；和/或，所述预设调阀时间为25～100秒；和/或，所述预设开度间隔为1～10步。

进一步优选的，所述预设结霜时间为10分钟；和/或，所述预设下限开度为初始开度的3/4；和/或，所述预设调阀时间为35秒，和/或，所述预设开度间隔为1步。

制冷剂流量控制系统，包括除霜模块，还包括计时模块和膨胀阀控制模块，所述除霜模块用于检测室外换热器是否达到除霜控制的条件，若达到则进行除霜，除霜结束后通知计时模块；

计时模块用于根据除霜模块的通知开始计时结霜时间和除霜后运行时长，根据膨胀阀控制模块的通知开始计时调阀时间；

膨胀阀控制模块用于当结霜时间到达预设结霜时间后，通知计时模块开始计时调阀时间，若调阀时间到达预设调阀时间，则控制膨胀阀的开度减少预设开度间隔，将预设调阀时间减少除霜后运行时长除以预设系数作为新的预设调阀时间，继续进行上述操作直至室外换热器达到除霜控制的条件。

进一步的，所述膨胀阀控制模块还包括调阀开度判断单元，所述膨胀阀控制模块还包括调阀开度判断单元，所述调阀开度判断单元用于当调阀时间到达预设调阀时间时，判断膨胀阀的开度减预设开度间隔是否小于等于预设下限开度，若是，则膨胀阀的开度维持不变；否则，控制膨胀阀的开度减少预设开度间隔，将预设调阀时间减少除霜后运行时长除以预设系数作为新的预设调阀时间。

优选的，所述预设结霜时间为5～25分钟；和/或，当预设下限开度存在时，所述预设下限开度为初始开度的1/2～4/5；和/或，所述预设系数为60；和/或，所述预设调阀时间为25～100秒；和/或，所述预设开度间隔为1～10步。

进一步优选的，所述预设结霜时间为10分钟；和/或，所述预设下限开度为初始开度的3/4；和/或，所述预设调阀时间为35秒，和/或，所述预设开度间隔为1步。

本发明的有益效果是：

1)通过让变频热泵空调低温制热结霜过程中的制冷剂流量根据除霜后运行时长逐渐加快膨胀阀调节频次，实现对结霜过程室外换热器换热能力的动态匹配，解决了现有技术中固定时间调整膨胀阀开度因制冷剂和换热能力不匹配导致的空调性能恶化的问题，使空调的低温制热能力有显著的提升，提高使用效果；

2)还通过根据不同系统的换热特性预设稳定时间、初始调整频次、频次调整算法，解决了方案在变频热泵空调产品低温制热过程的实际应用问题，提高了产品的实际制热能力，延长了结霜周期，减少了除霜的噪音污染，从而大幅改善了消费者的舒适性。

附图说明

图1为本发明实施例的方法流程图；

图2为本发明实施例的系统结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及如下实施例对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示，制冷剂流量控制方法，包括如下步骤：

s1、开始制热后，判断室外换热器是否达到除霜控制的条件，若达到则进入步骤s2；

s2、进行除霜操作，除霜结束后，控制膨胀阀恢复到初始开度，开始计时结霜时间和除霜后运行时长，进入步骤s3；

s3、当结霜时间到达预设结霜时间，则进入步骤s4；

s4、开始计时调阀时间，当调阀时间到达预设调阀时间，控制膨胀阀的开度减少预设开度间隔，将预设调阀时间减少除霜后运行时长除以预设系数作为新的预设调阀时间；

s5、判断室外换热器是否达到除霜控制的条件，若是则进入步骤s2，否则进入步骤s4。

也就是说首次除霜后才开始后续的膨胀阀的控制，如此可保证膨胀阀的控制是在需要除霜的环境下运行的，通过控制膨胀阀的开度来控制制冷剂的流量，上述膨胀阀可为电子膨胀阀。由于低温制热时，室外的换热器因制冷剂蒸发温度低于0度，会逐渐在换热器表面形成霜层，时间越久霜层越厚，这会严重影响系统通风和换热以及空调可靠性，因此当达到一定程度空调会进入除霜控制。判断是否达到除霜控制的条件可通过对室外大气温度和蒸发温度等环境参数进行检测和对比，此为属于现有技术，在此不作赘述。上述初始开度为满足系统结霜初始阶段换热负荷的膨胀阀开度。上述结霜时间为结霜初期的预估时间，结霜初期采用初始开度通过的制冷剂流量就能满足换热器的匹配需求。上述调阀时间达到预设调阀时间为对应膨胀阀关阀所间隔的时间，其中预设调阀时间每次控制膨胀阀的开度后会减少除霜后运行时长除以预设系数，因此该控制下调阀时间随着空调除霜后运行时间的增加会越来越短，能更好的匹配换热器在结霜过程的换热能力。由于经过上述结霜初期后，随着霜层的增加，换热器换热能力逐渐下降，设定的随着空调除霜后运行时间而动态加快的膨胀阀调整时间就是为了逐步降低制冷剂流量以匹配蒸发器的换热能力，防止空调性能恶化。上述开始计时对于后续的循环来说代表重新开始计时。

为了保障空调的可靠性和性能，上述步骤s4还可包括：

若调阀时间到达预设调阀时间，判断膨胀阀的开度减预设开度间隔是否小于等于预设下限开度，若是，则膨胀阀的开度维持不变；否则，控制膨胀阀的开度减少预设开度间隔，将预设调阀时间减少除霜后运行时长除以预设系数作为新的预设调阀时间。

上述预设下限开度是为了避免膨胀阀随结霜时间推移一直关阀至关闭状态从而影响空调性能和可靠性而设置的，因此达到下限开度膨胀阀就不用向下调整了。

作为优选，上述预设结霜时间可为5～25分钟；和/或，当预设下限开度存在时，上述预设下限开度可为初始开度的1/2～4/5；例如初始开度为200步，则下限开度可选范围为100到160步；和/或，上述预设系数可为60；和/或，上述预设调阀时间可为25～100秒；和/或，上述预设开度间隔可为1～10步。其中，预设开始间隔中的1步对应其最小动作范围，比如膨胀阀全部打开的开度是500步，则1步则代表的就是1/500的开度。

经过实际试验后得出的参数的优选，上述预设结霜时间可为10分钟；和/或，上述预设下限开度可为初始开度的3/4；和/或，上述预设调阀时间为35秒，和/或，上述预设开度间隔为1步。

如图2所示，制冷剂流量控制系统，包括除霜模块，还包括计时模块和膨胀阀控制模块，上述除霜模块用于检测室外换热器是否达到除霜控制的条件，若达到则进行除霜，除霜结束后通知计时模块；

计时模块用于根据除霜模块的通知开始计时结霜时间和除霜后运行时长，根据膨胀阀控制模块的通知开始计时调阀时间；

膨胀阀控制模块用于当结霜时间到达预设结霜时间后，通知计时模块开始计时调阀时间，若调阀时间到达预设调阀时间，则控制膨胀阀的开度减少预设开度间隔，将预设调阀时间减少除霜后运行时长除以预设系数作为新的预设调阀时间，继续进行上述操作直至室外换热器达到除霜控制的条件。

也就是说首次除霜后才开始后续的膨胀阀的控制，如此可保证膨胀阀的控制是在需要除霜的环境下运行的，通过控制膨胀阀的开度来控制制冷剂的流量，上述膨胀阀可为电子膨胀阀。由于低温制热时，室外的换热器因制冷剂蒸发温度低于0度，会逐渐在换热器表面形成霜层，时间越久霜层越厚，这会严重影响系统通风和换热以及空调可靠性，因此当达到一定程度空调会进入除霜控制。除霜模块中判断是否达到除霜控制的条件可通过对室外大气温度和蒸发温度等环境参数进行检测和对比，此为属于现有技术，在此不作赘述。上述初始开度为满足系统结霜初始阶段换热负荷的膨胀阀开度。上述结霜时间为结霜初期的预估时间，结霜初期采用初始开度通过的制冷剂流量就能满足换热器的匹配需求。上述调阀时间达到预设调阀时间为对应膨胀阀关阀所间隔的时间，其中预设调阀时间每次控制膨胀阀的开度后会减少除霜后运行时长除以预设系数，因此该控制下调阀时间随着空调除霜后运行时间的增加会越来越短，能更好的匹配换热器在结霜过程的换热能力。由于经过上述结霜初期后，随着霜层的增加，换热器换热能力逐渐下降，设定的随着空调除霜后运行时间而动态加快的膨胀阀调整时间就是为了逐步降低制冷剂流量以匹配蒸发器的换热能力，防止空调性能恶化。

为了保障空调的可靠性和性能，上述膨胀阀控制模块还可包括调阀开度判断单元，上述调阀开度判断单元用于当调阀时间到达预设调阀时间时，判断膨胀阀的开度减预设开度间隔是否小于等于预设下限开度，若是，则膨胀阀的开度维持不变；否则，控制膨胀阀的开度减少预设开度间隔，将预设调阀时间减少除霜后运行时长除以预设系数作为新的预设调阀时间。

上述预设下限开度是为了避免膨胀阀随结霜时间推移一直关阀至关闭状态从而影响空调性能和可靠性而设置的，因此达到下限开度膨胀阀就不用向下调整了。

作为优选，上述预设结霜时间可为5～25分钟；和/或，当预设下限开度存在时，上述预设下限开度可为初始开度的1/2～4/5；例如初始开度为200步，则下限开度可选范围为100到160步；和/或，上述预设系数可为60；和/或，上述预设调阀时间可为25～100秒；和/或，上述预设开度间隔可为1～10步。其中，预设开始间隔中的1步对应其最小动作范围，比如膨胀阀全部打开的开度是500步，则1步则代表的就是1/500的开度。

经过实际试验后得出的参数的优选，上述预设结霜时间可为10分钟；和/或，上述预设下限开度可为初始开度的3/4；和/或，上述预设调阀时间为35秒，和/或，上述预设开度间隔为1步。