一种除霜状态下的热水控制方法及空调系统与流程

1.本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种除霜状态下的热水控制方法及空调系统。


背景技术：

2.居民用电系统中，热水器和空调两项需求在能耗中占据着较大的比例，正常情况下二者之间往往相互独立运行，缺乏有效的耦合，浪费能源。因此，目前市场上开始出现将热水器与空调相结合的新型空调系统。使用时空调主机中的冷媒和来自水泵的水在板式换热器中进行换热，可将水进行加热。加热水时，空调主机运行模式为制热，当室外环境温度低、湿度大，主机翅片会结霜，降低换热性能，现有空调会转换模式：制热
→
制冷进行融霜，在制冷融霜过程中，进入板式换热器中的冷媒温度过低，导致经过板式换热器后的水温过低，达不到用户对热水的需求。
3.因此，如何保证在空调主机除霜状态下，水温仍能达到用户设定的温度是本领域亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在提出一种除霜状态下的热水控制方法及空调系统，以解决现有技术中空调主机除霜时热水达不到用户需求的问题。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种除霜状态下的热水控制方法，所述除霜状态下的热水控制方法包括：
7.在空调主机运行除霜模式且冷媒温度t3低于第一预设值ta时，根据冷媒温度t3调节压缩机频率；
8.根据板式换热器出口水温t2与设定温度t
设
，控制电加热装置的启停；
9.电加热装置开启后根据电加热装置出水温度t1与设定温度t
设
的关系调节电加热装置的功率大小。本发明根据板式换热器的出口水温与用户设定温度t
设
的关系，控制电加热装置的启停，不影响空调主机的换向除霜，且及时开启电加热装置，对水温起到补偿调节的作用，调节水温符合用户要求，电加热装置开启后根据出水温度t1与用户设定温度之间的关系缓慢调节电加热装置的高低变化，对出水温度起到精确调节的作用，充分满足用户需求。
10.进一步的，在冷媒温度t3低于第一预设值ta时，降低压缩机频率f，以升高板式换热器的冷媒入口温度。
11.进一步的，压缩机频率f＝f0×
(1-t3/ta)。
12.进一步的，在压缩机频率f降低以后，冷媒温度t3升高，在冷媒温度t3升高至第二预设值tb以上时，压缩机以当前频率运行，并根据板式换热器出口水温t2与设定温度t
设
，控制电加热装置的启停。
13.进一步的，在板式换热器出口水温t2低于设定温度t
设
时，电加热装置以初始功率
p1持续运行第一预设时间t1后，根据电加热装置出水温度t1与设定温度t
设
的关系调节电加热装置的功率大小；在板式换热器出口水温t2不低于设定温度t
设
时，不开启电加热装置。
14.进一步的，根据电加热装置出水温度t1与设定温度t
设
的关系调节电加热装置的功率大小的过程包括：
15.电加热装置的出水温度t1满足用户设定温度t
设
要求时，电加热装置保持当前功率p1运行；
16.在电加热装置的出水温度t1不超过用户设定温度t
设
，以δp的速率增加电加热装置的功率。
17.进一步的，第二预设时间t2内以δp的速率增加电加热装置的功率，控制电加热装置的功率保持当前功率p2持续运行第三预设时间t3。
18.进一步的，在电加热装置的功率保持当前功率p2持续运行第三预设时间t3后，在出水温度t1超过用户设定温度t
设
、且出水温度t1与设定温度t
设
的差值大于预设差值δt时，降低电加热装置的功率；在出水温度t1处于：t
设
≤t1≤t
设
+δt时，保持电加热功率继续以当前功率运行。
19.进一步的，降低电加热装置功率的过程包括：
20.控制电加热装置的功率在第二时间区间h2内降低到pb，保持当前功率pb运行第三时间区间h3；同时持续检测出水温度t1，在出水温度t1仍大于t
设
+δt时，控制电加热装置的功率循环降低，直至出水温度t1处于t
设
与t
设
+δt之间。
21.相对于现有技术，本发明所述的除霜状态下的热水控制方法具有以下优势：
22.空调在执行换向除霜、板式换热器中的冷媒温度较低时，根据板式换热器的出口水温与用户设定温度t
设
的关系，控制电加热装置的启停，不影响空调主机的换向除霜，且及时开启电加热装置，从水源或接近水源的位置提高水温，电加热装置开启后根据出水温度t1与用户设定温度之间的关系缓慢调节电加热装置的高低变化，控制出水温度满足用户需求。
23.本发明还提供了一种空调系统，能够执行上述所述的除霜状态下的热水控制方法，所述空调系统包括空调主机、板式换热系统、水泵和电加热装置，在所述板式换热器的进水端设置有水泵，在所述板式换热器的出水管路上设置有电加热装置，在所述板式换热器的进入管路上设置有第三温度传感器，所述第三温度传感器设置在所述板式换热器的冷媒入口或靠近入口的位置，在所述板式换热器与所述电加热装置之间的出水管路上设置有第二温度传感器，所述第二温度传感器设置在靠近所述板式换热器出水口的位置，在所述电加热装置的出水端还设置有出水温度传感器。
24.所述空调系统与上述除霜状态下的热水控制方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
25.图1为本发明实施例所述的空调系统结构示意图；
26.图2为本发明实施例所述的电加热功率增加曲线图；
27.图3为本发明实施例所述的电加热功率降低曲线图；
28.图4为本发明实施例所述的除霜状态下的热水控制方法流程图。
29.附图标记说明：
30.100-空调主机，101-进入管路，102-排出管路，103-第三温度传感器，200-水泵，300-板式换热器，301-出水管路，302-第二温度传感器，303-进水管路，400-电加热装置，401-出水温度传感器
具体实施方式
31.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
32.如图所示，本实施例提供了一种除霜状态下的热水控制方法，用于空调系统中板式换热器的防冻控制，具体的，所述控制方法包括以下步骤：
33.s100、在空调主机运行除霜模式且冷媒温度t3低于第一预设值ta时，根据冷媒温度t3调节压缩机频率；
34.具体的，当空调主机运行除霜模式时，空调换向制冷，此时空调主机的压缩机以初始频率f0运行，进入板式换热器中的冷媒温度t3较低，影响经过板式换热器的水温进一步降低，且板式换热器具有冻裂的风险。所述第一预设值ta根据不会导致板式换热器冻裂的冷媒温度设定。优选的，第一预设值ta设置为3～10℃，更优选的，第一预设值ta设置为5℃。当冷媒温度t3低于第一预设值ta时，说明板式换热器的冷媒入口处温度较低，此时通过降低压缩机频率f，以升高板式换热器的冷媒入口温度，进而降低板式换热器冻裂风险，同时尽可能提高流经板式换热器后的水温。
35.其中压缩机频率f＝f0×
(1-t3/ta)。在压缩机频率f开始降低以后，随着冷媒温度t3的升高，压缩机频率f越来越小。在降低压缩机频率的过程中，持续检测冷媒温度t3，此时冷媒温度t3逐渐升高，在冷媒温度t3升高至第二预设值tb以上时，说明板式换热器已不存在冻裂风险，且冷媒温度不会影响空调主机的正常除霜，此时压缩机以当前频率运行，同时执行步骤s200。
36.在冷媒温度t3升高的过程中，当冷媒温度t3未达到第二预设值tb、但压缩机频率f降低至最小运行频率f
min
以下时，控制空调主机停机，此时仅执行步骤s200，通过电加热装置控制热水的温度。
37.进一步的，tb＞ta，tb与ta的差值设置在3～5℃。
38.s200、根据板式换热器出口水温t2与设定温度t
设
，控制电加热装置的启停；
39.在板式换热器出口水温t2低于设定温度t
设
时，说明板式换热器出口水温t2较低，此时需开启电加热装置，电加热装置以初始功率p1持续运行第一预设时间t1后，根据最终电加热装置的出水温度高低调节电加热的功率。
40.在板式换热器出口水温t2不低于设定温度t
设
时，说明经板式换热器换热后的水温能够满足用户需求，此时不需要开启电加热装置。
41.进一步的，设定温度t
设
由用户根据实际需要设置。
42.s300、电加热装置开启后根据电加热装置出水温度t1与设定温度t
设
的关系调节电加热装置的功率大小。
43.电加热装置开启后，对经板式换热器排出的水进行加热，最终从电加热装置的出水口排出，当电加热装置的出水温度t1不满足用户设定温度t
设
要求时，说明出水温度较低，
需要增加电加热装置的功率；当电加热装置的出水温度t1满足用户设定温度t
设
要求时，说明电加热装置以当前功率运行时，出水温度即可达标，此时电加热装置保持当前功率p1运行即可。
44.在本实施方式中，在电加热装置的出水温度t1不超过用户设定温度t
设
时，以δp的速率增加电加热装置的功率，同时持续该增加速率第二预设时间t2。优选的，第二预设时间t2内电加热装置的功率增加速率δp为10～50w/s，更优选的，功率增加速率δp为30w/s。
45.更进一步的，电加热装置的功率增加的过程中，出水温度t1会逐渐增加，但是电加热装置的功率对出水温度t1的影响具有滞后性，因此当电加热装置的功率增加第二预设之间t2后，控制电加热装置的功率保持当前功率p2持续运行第三预设时间t3，以防止电加热装置的功率增加过多，因滞后性导致短时间后的出水温度t1过高，充分避免频繁控制电加热装置功率升降。
46.在电加热装置的功率保持当前功率p2持续运行第三预设时间t3后，在出水温度t1超过用户设定温度t
设
、且出水温度t1与设定温度t
设
的差值大于预设差值δt时，说明出水温度t1远超过用户设定温度t
设
，电加热装置的功率投入过高，需降低电加热装置的功率以提升用户舒适度。进一步的，预设差值δt根据实际环境条件设置，优选的δt为1～5℃，更优选的，δt为2℃。
47.在电加热装置的功率保持当前功率持续运行第三预设时间t3后，在出水温度t1处于：t
设
≤t1≤t
设
+δt时，出水温度t1满足用户设定温度t
设
，电加热装置的功率投入适当，保持电加热功率继续以当前功率运行即可。
48.在电加热装置的功率保持当前功率持续运行第三预设时间t3后，出水温度t1仍不超过用户设定温度t
设
时，继续增加电加热功率，并控制电加热装置的功率按照图2所示曲线调整增加，即以增加-平稳的趋势循环直至出水温度t1处于：t
设
≤t1≤t
设
+δt。
49.具体地，在电加热装置的功率保持当前功率持续运行第三预设时间t3后，在出水温度t1超过用户设定温度t
设
、且出水温度t1与设定温度t
设
的预设差值为δt时，降低电加热装置的功率。
50.降低电加热装置功率的具体调节过程包括：
51.假设当前电加热装置的功率为pa，控制电加热装置的功率pa在a2-a1的第二时间区间h2内降低到pb，保持当前功率pb运行a3-a2的第三时间区间h3。电加热装置的功率降低的过程中，出水温度t1会逐渐缓慢降低，但是电加热装置的功率对出水温度t1的影响具有滞后性，因此当电加热装置的功率在a2-a1的时间区间内降低后，控制电加热装置的功率保持当前功率pb持续运行a3-a2时间，以防止电加热装置的功率降低过多，因滞后性导致短时间后的出水温度t1过低，充分避免频繁控制电加热装置功率升降。
52.在电加热装置的功率保持当前功率pb运行第三时间区间h3后，在出水温度t1超过用户设定温度t
设
、且出水温度t1与设定温度t
设
的差值大于预设差值δt时，说明出水温度t1远超过用户设定温度t
设
，电加热装置的功率仍旧过高，需继续降低电加热装置的功率，并控制电加热装置的功率按照图3所示曲线调整降低。
53.在电加热装置的功率保持当前功率pb运行第三时间区间h3时间后，在出水温度t1处于：t
设
≤t1≤t
设
+δt时，出水温度t1满足用户设定温度t
设
，电加热装置的功率投入适当，保持电加热功率继续以当前功率运行即可。
54.在电加热装置的功率保持当前功率pb运行第三时间区间h3时间后，出水温度t1又降低至用户设定温度t
设
以下时，说明电加热装置的功率降低过多，增加电加热装置功率的步骤。
55.本发明提供的除霜状态下的热水控制方法，使得空调在执行换向除霜、板式换热器中的冷媒温度较低时，根据板式换热器的出口水温与用户设定温度t
设
的关系，控制电加热装置的启停，不影响空调主机的换向除霜，且及时开启电加热装置，从水源或接近水源的位置提高水温，电加热装置开启后根据出水温度t1与用户设定温度之间的关系缓慢调节电加热装置的高低变化，控制出水温度满足用户需求。
56.在本发明的实施方式中，控制空调停机后，运行常规的不换向除霜的除霜控制方法。
57.作为本发明实施例的一部分，所述除霜状态下的热水控制方法具体包括如下流程：
58.s101、空调主机运行换向除霜模式，压缩机初始运行频率为f0；
59.s102、判断冷媒温度t3是否小于第一预设值ta，若是，执行步骤s104，降低压缩机频率，若否，则执行步骤s103，压缩机以当前频率运行；
60.s103、压缩机以当前频率运行；
61.s104、降低压缩机频率，并持续检测冷媒温度t3；
62.s105、判断冷媒温度t3是否超过第二预设值tb，若是，则根据板式换热器出口水温t2与设定温度t
设
，控制电加热装置的启停；若否，则获取压缩机当前频率，并执行步骤s106；
63.s106、判断压缩机当前频率f是否低于最小频率f
min
，若是，空调主机停机，同时根据板式换热器出口水温t2与设定温度t
设
，控制电加热装置的启停；
64.s201、判断出口水温t2是否小于设定温度t
设
，若是，执行步骤s203，若否，执行步骤s202，电加热保持关闭；
65.s203、开启电加热，电加热以功率p1运行，同时持续获取出水温度t1；
66.s301、判断电加热装置的出水温度t1是否小于用户设定温度t
设
，若是，则增加电加热装置的功率，并执行步骤s302，若否，则保持当前功率继续运行；
67.s302、在第二预设时间t2内，以δp的速率增加电加热装置的功率至p2，控制电加热装置的功率保持当前功率p2持续运行第三预设时间t3，同时持续检测出水温度t1；
68.s303、判断电加热装置的出水温度t1是否大于t
设
+δt，若是，执行步骤s305，若否，则执行步骤s304；
69.s304、判断电加热装置的出水温度t1是否处于t
设
与t
设
+δt之间，若是，则以当前频率继续运行，正常提供热水；若否，则说明出水温度t1又降低至用户设定温度t
设
以下，返回步骤s302；
70.s305、控制电加热装置的功率pa在第二时间区间h2内降低到pb，保持当前功率pb运行第三时间区间h3，同时持续检测出水温度t1，在出水温度t1仍大于t
设
+δt时，控制电加热装置的功率按照图3所示曲线调整降低，同时循环检测，直至控制出水温度t1处于t
设
与t
设
+δt之间。
71.作为本发明实施例的一部分，还提供了一种空调系统，能够执行上述所述的除霜状态下的热水控制方法，所述空调系统包括空调主机100、板式换热系统300、水泵200和电
加热装置400，空调主机100通过冷媒管路与板式换热器300连接，空调主机100内的冷媒能够通过冷媒进入管路101进入板式换热器300、且与板式换热器300中的水换热后冷媒通过冷媒排出管路102再返回空调主机。
72.在板式换热器300的进水端设置有水泵200，水泵200控制流经板式换热器300的水流量，在板式换热器300的出水管路301上设置有电加热装置400，从板式换热器300排出的水进一步经过电加热装置400进行加热。
73.在板式换热器300的进入管路101上设置有第三温度传感器103，第三温度传感器103设置在板式换热器300的冷媒入口或靠近入口的位置，用于检测板式换热器300冷媒入口的温度。在板式换热器300与电加热装置400之间的出水管路301上设置有第二温度传感器302，第二温度传感器302设置在靠近板式换热器300出水口的位置。
74.在电加热装置400的出水端还设置有出水温度传感器401，用于检测经电加热装置400加热后的出水温度。
75.虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。