一种不停机化霜方法与流程

1.本发明涉及一种不停机化霜方法，适用于冷暖变频空调。


背景技术：

2.图1为冷暖变频空调的原理图。1号箭头表示制冷模式时制冷剂循环路径，2号箭头表示制热模式时制冷剂循环路径，通过控制四通阀换向实现制热模式与制冷模式的切换。
3.制冷模式中，压缩机开始工作时，低温、低压的制冷剂被压缩机吸入，在压缩机气缸内被压缩成高温、高压的过热气体后排出到冷凝器中。高温、高压的制冷剂气体通过冷凝器散热，温度不断下降，逐渐被冷却为常温、高压的饱和蒸气，并进一步冷却为饱和的液体。经冷凝后的制冷剂饱和液体经节流降压后，在蒸发器内开始吸热汽化，降低蒸发器及其周围的温度，使制冷剂变成低温、低压的气体。
4.制热模式中，冷凝器和蒸发器的功能对换。在制热模式中，冷凝器盘管容易结霜，甚至形成冰覆盖在盘管表面，影响换热器(冷凝器和蒸发器的统称)换热，降低换热效率，甚至冻裂盘管，影响产品性能，降低产品使用舒适性。
5.针对上述问题，当前的化霜方法主要有两种：
6.一、采用旁通支路不停机化霜。缺点：需增加电路结构，增加了空调成本，在当前大宗商品原材料价格上涨背景下，该方案削弱了空调的成本竞争优势。
7.二、停机除霜。停机除霜是通过四通阀转换制冷剂的流向，由制热模式转为制冷模式，将压缩机输出的高温高压制冷剂输送到室外机结霜的热交换器中，使得室外机上的霜层融化。由于涉及操作四通阀换向，行业的惯常手段都是先关闭压缩机，这也是停机除霜方案中“停机”一词的由来。该方案的缺点：其运行频率先降到0hz，四通阀完成切换后，再由0hz开始上升，由于频率越低，制冷/制热量就越低，化霜效果也就越差。所以，停机除霜方案化霜时间较长，制热性能系数cop(全称：coefficient of performance)较小。
8.总体而言，现有除霜方案，要么需额外增加部件增加空调成本，要么化霜时间长，cop较小。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供一种不增加空调的硬件成本，又能缩短化霜时间提升cop的不停机化霜方法。
10.本发明通过如下技术方案实现其发明目的：一种不停机化霜方法，用于冷暖变频空调的化霜控制，其包括如下步骤：
11.制热过程中，满足化霜条件时，先对压缩机降频，达到切换频率frqdefpre时，frqdefpre＞0，控制四通阀换向，将空调由制热模式转为制冷模式，然后提升压缩机频率到化霜频率frqdefrun并运行一段时间，直到化霜完毕。
12.本发明通过调整控制逻辑，在压缩机频率降到一定值frqdefpre还未触及0hz时就操作四通阀完成制热到制冷模式的切换。由于切换为制冷模式的过程中，未经历frqdefpre
→
0hz和0hz
→
frqdefpre的过程，压缩机在整个过程中不仅持续运行，而且始终运行在大于frqdefpre的较高频率段，所以可有效缩短化霜时间比((化霜时间/压缩机制热运行时间)*100％)，提升cop。
13.本方案的优点是：在不增加样机成本基础上实现了含化霜周期的制热性能系数cop的提升；缺点是：切换频率frqdefpre设计和验证时间比较长。相比较而言，切换频率frqdefpre较低，以有利于四通阀换向，化霜频率frqdefrun较高，以确保化霜期间冷凝器化霜干净。一般情况下，frqdefpre取值在30hz～40hz之间，frqdefrun取值在80hz～90hz之间。
14.在由制冷模式切换回制热模式时，本发明优选如下方案进一步缩短化霜时间比，提升cop：
15.化霜完毕后，再次降频到切换频率frqdefpre，并再次控制四通阀换向，回到制热模式，完成一个完整的化霜周期。
16.本发明中化霜条件涉及的参数包括压缩机运行时间t、外机冷凝器盘管或冷凝器出口温度t
c
和室外环境温度ta，要求同时满足：t≥t
设定值
、tc≤tc
设定值
、tc
‑
ta≥t
温差设定值
。
17.同时满足上述三个条件才进入化霜程序。t用于判断运行时间是否合理，避免频繁化霜；tc和tc
‑
ta用于判断冷凝器表面结霜是否严重。
18.本发明化霜条件中的阈值建议设定如下：
19.t
设定值
＝30min；tc
设定值
＝1℃；t
温差设定值
＝2℃。
20.另外，本发明推荐通过监测外机冷凝器盘管或冷凝器出口温度t
c
判断是否化霜完毕，具体条件设置如下：当tc上升到15℃时，即退出化霜。
21.有益效果：
22.本发明仅通过优化控制逻辑，控制空调在频率下降到frqdefpre还未触及0hz时就进行模式的切换，省去制热到制冷模式切换时空调频率由frqdefpre
→
0hz和0hz
→
frqdefpre的过程，从而在不增加样机成本基础上实现了含化霜周期的制热性能系数cop的提升；
23.在制冷模式转回制热模式时，同样通过控制空调在频率降为ohz前提前切换，进一步缩短空调的化霜时间比，从而进一步提升cop。
附图说明
24.图1为冷暖变频空调的原理图；
25.图2为本发明具体实施例的不停机化霜方法的控制流程图；
26.图3为不停机化霜和停机化霜频率的变化情况。
具体实施方式
27.下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
28.一种适用于冷暖变频空调的不停机化霜方法，其控制流程图如图2所示，其包括如下步骤：
29.1)空调制热模式运行时，对压缩机连续运行时间t、冷凝器盘管或冷凝器出口温度tc和室外环境温差进行监控。
30.2)满足化霜条件时进入化霜周期
31.本实施例中设置三个化霜条件：
32.条件1：压缩机连续运行时间t≥30min；
33.条件2：冷凝器出口tc≤1℃；
34.条件3：室外环境温度ta与冷凝器出口温度tc的差值≥2℃；
35.同时满足条件1、条件2和条件3时进入化霜；在化霜过程中，当tc上升到15℃时，即退出化霜，进入下一个周期。
36.t用于判断运行时间是否合理，避免频繁化霜；tc和tc
‑
ta用于判断冷凝器表面结霜是否严重。
37.3)进入化霜周期后，先对压缩机降频，降低到切换频率frqdefpre时，控制四通阀换向，使空调由制热模式转为制冷模式，冷凝器开始化霜，然后提升压缩机频率到化霜频率frqdefrun并运行一段时间，直到冷凝器出口温度tc达到设定值如≥15℃时，结束化霜。
38.上述步骤是基于正常情况下空调的运行频率大于切换频率frqdefpre的情况。frqdefpre＞0，也即空调在切换为制冷模式的过程中，压缩机在整个过程中不仅持续运行，而且始终运行在大于frqdefpre的较高频率段，未经历frqdefpre
→
0hz和0hz
→
frqdefpre的过程，可有效缩短化霜时间比，提升cop。
39.切换频率frqdefpre通过预设和验证确定。切换频率frqdefpre越低，越有利于四通阀换向，越高，越有利于缩短化霜时间比，提升cop。实际情况下，更为推荐在保证四通阀能切换成功的前提下，选取较高值。与切换频率frqdefpre相比，化霜频率frqdefrun较高，以确保化霜期间冷凝器化霜干净。一般情况下，frqdefpre取值在30hz～40hz之间，frqdefrun取值在80hz～90hz之间。
40.4)退出化霜后，将压缩机频率再次降到切换频率frqdefpre，并再次控制四通阀换向，回到制热模式，完成一个完整的化霜周期。
41.该步骤同步骤3)一样，四通阀均在频率下降到frqdefpre还未到达0hz时就进行模式的切换，均省去frqdefpre
→
0hz和0hz
→
frqdefpre的过程，可进一步缩短化霜时间比，提升cop。
42.图3为不停机化霜和停机化霜频率的变化情况，可以明确看到，不停机化霜时，未经过frqdefpre
→
0hz和0hz
→
frqdefpre的过程。图中y坐标折算成频率时，需除以60s。
43.表1是型号为asw
‑
h12d4的空调不停机化霜和停机化霜的运行数据对照表。1#、2#分别表示1号样机和2号样机的数据。
44.表1
[0045][0046]
由上表可知：不停机化霜，化霜时间缩短约52％，化霜时间比降低约22％((12.1
‑
9.9)/9.9*100％)，cop提升约1％。
[0047]
在含化霜周期的cop实验中，当cop已经调整确定后，再要提高1％是非常困难的，一般都需要增加成本来加大换热器才能实现。cop＝被测机能力/被测机功率，从表1可以看出，虽然不停机化霜方案的功率有所升高，但是被测机能力上升更为明显，达4.2％以上，在其作用下，cop最终还是得到了比较明显的提高。