专利名称：热泵除霜控制的制作方法
背景技术：
本发明一般地涉及热泵系统室外盘管的除霜，更具体地说涉及一种用于适时起动室外盘管除霜操作的装置和方法。
气源热泵系统经常遇到的问题之一是在加热运转过程中，室外盘管在一定的室外环境条件下容易积霜。室外盘管的积霜产生一种隔离作用，这种作用减少了通过盘管流动的致冷剂与周围介质之间的热传递。相应地，当室外盘管上积霜后，热泵系统将损失热容量而整个系统的运转效率将降低。因此希望在出现积霜并影响热泵效率之前就起动除霜。由于制冷系统的逆运转，室外盘管的每次除霜都是从将要加热的环境中去除热量，故也希望在出现积霜之前，不要不必要地起动室外盘管的除霜。
已采用不同类型的除霜起动系统以及时起动除霜操作。这些系统包括对热泵系统所经历的某些温度条件的监控。通常将这些温度条件与某些预定的极限值加以比较。这些预定的极限值通常是固定的，而不考虑热泵运转方式的改变。
本发明的一个目的是只在进行某些温度测量并在对于传感的温度条件的适当阈值与实时计算比较后才起动除霜操作。
本发明的另一个目的是对除霜操作的起动进行控制，以使除霜循环次数最少，但在现有技术中，由于仅将温度状况与并不精确反映何时应除霜的预定阈值相比较而过早起动除霜而引起除霜循环次数增多。
本发明的上述和其它目的通过提供一用于热泵系统的编程计算机控制实现，该系统仅在已作为在实时基础上将某个传感温度采用的合适阈值进行计算的一个结果而使除霜变得必要时才起动除霜操作。该编程计算机控制首先计算热泵系统的室内盘管的温度与由热泵系统所加热的房间或空间的室内空气温度之间的当前温度差。并检查计算出的当前温度差是否高于任何以前计算出的、可能在以前的室外盘管除霜后出现的这两个测量温度的最大温度差。当它超过任何以前计算出的最大温度差时，该当前计算温度差成为最大温度差。
应当注意，上述计算消除了任何室内空气对室内盘管温度的影响。在此，例如由于室内空气流使盘管所经历的任何温降可为零，这是因为室内空气温度和盘管温度两者都将下降。
也应当注意，上述与室内盘管温度和室内空气温度之间的差值有关的计算最好在已经符合某些标准的热泵系统的某些其它参数下修整。具体地，与室内盘管相关的室内风扇在预定的一段时间内不得改变速度，且在该段时间内压缩机和室外风扇仍保持运行。
接下来，室内盘管温度和室内空气温度的当前最大温度差与这两个温度的当前实际差值之间的差由一编程计算机计算。这两个先前计算的温度差值之间的差最终将与一允许差值极限比较，该极限值是这两个先前计算温度差值之间所允许的。
根据本发明，所允许的允许差值极限本身是最大温度差的函数。由于最大温度差的当前值是连续计算的，所以也可连续地计算允许差的生成极限值。
根据本发明，较佳地，只有当室内盘管和室内空气的当前最大温度差与当前所测得的这两个温度值的实际差超出此允许差值的计算极限时，再起动室外盘管的除霜操作。然而，起动室外盘管除霜最好再遵守某些进一步的参数，如热泵压缩机的总运行时间和实际室外盘管温度。
用于计算前述限值的数学关系最好通过对具有要加以控制的特定热泵系统的特性的一热泵系统的运转进行观察导得。这些观察包括在预定的一组条件(如室外温度、室内温度和风扇速度)下起动一热泵系统的加热运转以及注意整个过程中的室内盘管温度和室内空气温度。在由于冰霜积结在室外盘管而引起温度下降之前，室内盘管温度将从室温上升到一最大值。当与上述所注意到的室内盘管温度变化比较时，室内温度将上升到较恒定值。这些温度之间的最大温度差将在室内盘管温度开始下降之前发生。该热泵系统将连续运行，同时注意室内盘管和室内空气温度。在某个点处，室内盘管的温度将大大下降，表明室外盘管已积霜到循环致冷剂向室内盘管的热传递大大削弱的程度。可注意室内盘管温度和室内温度的最大记录差以及当室外盘管发生基本积霜时这些温度之间的差值之间的差将是不得超过的允许差值。
注意到的不得超过的允许差值和最大温度差将在最大注意温度差和所测得的温度差与最大温度差的相应的注意允许差值的图中成为一点。已经发现可允许差值与最大温度差之间最终形成的数学关系为非线性关系。在对热泵系统进行编程计算机控制过程中为便于计算，最好将该非线性关系简化为一系列线性关系。
附图简单说明本发明的其它目的和优点将通过以下结合附图所作的具体说明而变得显而易见，其中
图1为包括有一编程计算机控制的一热泵系统的示意图；图2表示在一具体加热情况下由图1的热泵系统产生的室内加热盘管温度和室内空气温度的温度曲线；
图3表示加热循环过程中这些温度中的最大差和将作为最大温度差函数变化的温度当前差之间的可允许差值是如何作为最大温度差函数变化的；图4表示热泵系统在整个系统通电后进行计算机控制的过程；图5A至5D表示在开始室外盘管除霜过程中需由用于热泵系统的计算机控制加以实施的步骤顺序。
较佳实施例描述参照图1，一热泵系统包括一室内盘管10和一室外盘管12，其间装有一压缩机14和一可逆阀16。装在室内盘管与室外盘管之间的还有作为设置可逆阀16的结果允许致冷剂沿两个方向流动的一对双通膨胀阀18和20。较佳地为所有前述零件均以传统方式运转，以使热泵系统在冷却模式中对室内空间提供冷却，而在加热模式中对室内空间提供加热。
室内风扇22在室内盘管10上方提供一空气流动，而室外风扇24则在室外盘管12上方提供一空气流动。室内风扇22系由一风扇马达26驱动，而室外风扇24则由一风扇马达28驱动。较佳地为在一具体实施例中，室内风扇马达可具有至少两个恒定的驱动速度。这些驱动速度最好由一通过继电器驱动装置控制风扇马达26的控制处理器30控制。风扇马达28最好通过继电器驱动装置R1加以控制。可逆阀16也可由通过继电器线路R3操纵的控制处理器30加以控制。压缩机14简单地由通过与压缩机马达32连接的继电器线路R2作用的控制处理器30加以控制。控制处理器30还通过继电电路R5进一步控制室内风扇盘管10的电加热件33。将可认识到，加热件33是一辅助加热单元的一部分，其一般由该控制处理器30在需要对正由热泵系统加热的室内环境进行辅助加热时启动。
参见控制处理器30，应注意该控制处理器从一与室外盘管12相连的热敏电阻34接受室外盘管温度。该控制处理器30也从一热敏电阻36接受室内盘管温度以及从一热敏电阻38接受室内空气温度。
较佳地为控制处理器30在由热敏电阻34和36指示的某些温度条件时工作以开始一除霜动作。为使控制处理器30对产生需要加以除霜的具体温度条件进行检测，必须对通常由热敏电阻36提供的室内盘管温度和室内空气温度进行具体计算。由控制处理器进行的具体计算系根据对于将要描述的图1的热泵系统的具本设计较佳地进行的一系列试验。
参照图2，该图表为图1的热泵系统的室内盘管温度变化情况，用以表示一给定加热循环。该加热循环在用于热泵系统的一组给定的环境条件和一组给定的系统条件下出现。该环境条件包括具体的室外和开始时的室内空气温度。该系统条件包括具体的风扇速度设置和系统中致冷剂的具体数量。该室内盘管温度和室内温度系通过热敏电阻36和38以一定时间间隔加以测量。在某些点处，室内盘管的温度Tic和室内温度Tr将达到一在时间tl处出现的由ΔTMAX指出的最高温度差。加热循环将继续到tl以外，同时，由于室外温度较冷和在该较冷的室外温度处的水分数量而开始在室外盘管上积霜，室内盘管的温度Tic下降。在某些时间点tf处，室外盘管上已大量积霜，从而引起室内盘管的温度大大下降。室内盘管温度的这种下降是由于作为积霜的室外盘管的蒸发器效率损失而引起循环致冷剂的热传递能力下降产生的。tl处出现的室内盘管最高温度与tf处出现的室内盘管温度的差值即为除霜温度差ΔTd。将可注意到，温度差ΔTd也基本上确定室内盘管和室内空气温度在时间tf时的实际差ΔTR可相对ΔTMAX下降多少，这是因为室内空气温度不会在时间tl和tf之间显著地变化。
按照本发明，对于具体的加热运行，须注意时间tf处的除霜温度差ΔTd和tl处的TMAX值。应当理解，对于另一组特定的环境条件和另一组特定的系统条件，将引起另外的加热运行。对于某个这种运行，将注意除霜温度差ΔTd和室内盘管最高温度差ΔTMAX。ΔTd和ΔTMAX的所有注意到的值以后将被用作如图3的图表中的数据点，以限定ΔTd和TMAX之间的关系。
参照图3，通过由具体设计的热泵系统的加热试验产生的各种数据点划出的曲线看起来是非线性的。最好将该曲线断成两个线性段，第一个线性段的斜率为S1并在ΔTK的TMAX处结束，而第二个线性段的斜率为S2并在同一点开始。可将两个线性段表示如下对于TMAX≤ΔTK,ΔTd=S1*ΔTMAX-C1对于TMAX≤ΔTK,ΔTd=S2*ΔTMAX-C2C1和C2为当ΔTMAX对于相应的线性段等于零时的ΔTd坐标值。应当理解，ΔTK,S1,S2,C1和C2将取决于所试验的热泵系统的具体设计。对此，热泵系统的每一种设计都将具有特定尺寸的零部件如风扇、马达、盘管配置和压缩机，从而产生各自相应的图2和3以及各自的ΔTK,S1,S2,C1和C2值。如以后将具体说明的那样，对于具体设计的热泵系统导出的线性关系将被控制处理器30用于确定何时开始该系统室外盘管12的除霜。
参照图4，在对热泵系统进行任何除霜控制之前先由控制处理器30进行一系列预置工作。这些预置工作包括将继电器R1至R4设定到一关闭状态，从而将有关的各种热泵系统零部件放置在一适当的预置状态。这是在步骤40中完成的。处理器单元随后进入步骤42并对将在除霜逻辑内采用的若干软件变量进行预置。若干定时器被打开，以便为变量TM_DFDET和TM_DFSET连续提供定时。最后，处理器单元在步骤46中将一变量OLD_FNSPD设定为与一当前的风扇转速变量CUR_FNSPD相等。应当理解，以上步骤仅出现在处理器单元被驱动以开始控制热泵系统时。
现参照图5A，由控制处理器30进行以便及时开始室外盘管12除霜的过程是通过步骤50开始的，其中对压缩机继电器R2是否通电进行询问。由于该继电器将预置设定为断开，控制处理器30将进入步骤52并询问变量“WAS_ON”是否等于真。由于WAS_ON是伪，则处理器将沿一“否”通道进入步骤54。该处理器接着在步骤54中将询问在步骤56中将变量“WAS_ON”设定在等于伪之前压缩机继电器R2是否通电。在下一步骤58中将询问IN_DEFROST是否等于真。由于IN_DEFROST在驱动时预置设定为等于伪，控制处理器将进入步骤60并询问是否已选择加热模式。在这方面，较佳地为一与控制处理器30相连的控制面板或其它通讯装置将已指示图1的热泵系统是否打算采用加热运转模式。如果未选择加热模式，处理器将沿一“否”通道进入图5C中的步骤62，并将变量TM_ACC_CMPON设定为等于零。处理器在步骤64中还将变量MAX_TEMP设定为等于零，并在步骤66中还将变量TM_DFDEL设定为等于零。控制处理器继续从步骤66进入步骤68并再次询问压缩机继电器R2是否通电。如果压缩机继电器R2未通电，则处理器从步骤68进入步骤70并将TM_DFDEL设定为零。接着在步骤72中询问IN_DEFROST是否等于真。由于这个变量预置时是伪，故处理器30将进入一出口步骤74。
较佳地为控制处理器30跟随一由图5A-5D的具体逻辑方框图的出口执行用于控制热泵系统的各种过程。控制处理器30的处理速度将使控制处理器能在几毫秒中返回以执行图5A的逻辑。如果由热敏电阻测得的室内空气温度低于设定的所需温度，则较佳地为在某点处选择一加热模式后通过控制处理器30开始加热。在加热进行过程中，控制处理器30最好使室内和室外风扇22、24以及压缩机马达32接通。并将可逆阀16设置为使致冷剂从压缩机流动到室内盘管10并因此而流动到室外盘管12。
参照步骤50，控制处理器将随着加热的开始再次询问压缩机继电器R2是否通电。当要求加热时，较佳地为压缩机继电器R2已由处理器触发。控制处理器将注意与步骤50中出现的同样的情况并进入步骤76以询问变量WAS_ON是否为伪。由于该变量当前为伪，处理器将进入步骤78并关闭与TM_CMPON和TM_ACC_CMPON相连的定时器。处理器接着将询问压缩机继电器R2是否通电，并由于压缩机继电器R2现为通电而进入步骤80。这将引起变量WAS_ON在步骤80中设定为等于真。处理器将如前所述通过步骤58和60。由于已选择加热模式，处理器将从步骤60进入步骤81并询问定时变量TM_DFSET是否大于6秒钟。由于这个变量预置为零，处理器将进入图5C中的步骤66并将定时变量TM_DFDEL设定为等于零。处理器接着将在步骤68中询问压缩机继电器R2是否通电。作为加热指令的反应，由于压缩机继电器已由控制处理器驱动，故处理器将进入步骤82。
参照步骤82，处理器询问室外风扇继电器是否通电。如果热泵系统与加热要求相对应，则室外风扇继电器R1通常将通电。这将使控制处理器沿“是”通道进入步骤84，其中将室内风扇速度读出。较佳地为当已开始加热而使风扇速度不为零时，室内风扇已被驱动。作为已通过其它控制软件对速度作过命令的控制处理器的一个结果，该控制处理器内能提供该风扇速度。将该风扇速度设定为等于变量CUR_FNSPD并在步骤86中与表示为OLD_FNSPD的老风扇速度的目前值相比较。由于后一个变量预置为零，控制处理器将从步骤86进入步骤88并将老风扇速度变量设定为等于当前风扇速度的数值。控制处理器在步骤72中再次询问IN_DEFROST是否等于真之前，先在步骤70中将定时变量TM_DFSET设定为等于真。由于IN_DEFROST是伪，控制处理器将沿“否”通道由步骤72进入出口步骤74。
再次参照图5A，较佳地为下一次执行除霜逻辑将再次使处理器询问压缩机是否通电。由于压缩机继电器现为通电，故处理器进入步骤76询问“WAS_ON”的状态。由于这个变量现在是真，控制处理器将进入步骤54，其中压缩机继电器R2再次通电，从而使处理器通过步骤80,58和60而进入步骤81。参照步骤81，应当注意处理器正在检查“TM_DFSET”的时间计数是否大于6秒钟。较佳地为一旦在步骤88中将老风扇速度设定为等于当前风扇速度，该变量将已开始增加时间计数。在除霜逻辑的每个连续执行过程中，只要压缩机继电器R2保持通电，室外风扇保持通电，室内风扇速度不变，则该变量将继续增加时间。以这种方式，TM_DFSET中反应的时间计数将是以上三个条件即压缩机、室外风扇和室内风扇状态保持不变的时间数量的一个度量。从而，控制处理器30在热泵系统上加上一等级的一致性，使其运转时这些部件至少60秒钟无任何变化。
当由TM_DFSET保持的时间计数达到一大于60秒钟的数值时，控制处理器将从步骤81进入图5A中的步骤90并读出由热敏电阻36提供的室内盘管温度以及由热敏电阻38所提供的室内空气温度。这些数值将储存为T_ICOIL和T_ROOM_AIR。控制处理器将进入步骤92以计算储存成这些各自变量的这些所测温度的差值。接下来在步骤94中检查所计算出的测量温度中的差DELTA是否小于零。在此值小于零的情况下，在前进到步骤98之前在步骤96中，控制处理器将其设定成等于零，在步骤98中作出所测温度差DELTA是否大于变量MAX_DELTA的值的询问。可以认识到，当控制处理器随着已选择加热模式而首先起动加热时，MAX_DELTA的数值将为零。这将使控制处理器在步骤100中将MAX_DELTA设定为等于DETLA的当前数值。也可以认识到，由于控制处理器因室内盘管温度上升而重复地执行除霜逻辑并遇到一上升的DELTA，控制处理器大多将继续将MAX_DELTA调节为等于当前计算出的DELTA。
当步骤92测量出的温度差小于MAX_的当前存储值时，或者当温度差的当前测量值等于步骤100中的MAX_DELTA时，控制处理器从步骤102前进到另一步骤98。
参照步骤102，控制处理器计算MAX_DELTA的当前值和DELTA的当前值之间的差。当DELTA的当前值小于MAX_DELTA时，步骤102中变量DELTA_DIEF的值将非零。因此，控制处理器将前进到步骤104询问MAX_DELTA是否小于或等于TK。将要记住，作为试验和测算热泵系统特性的结果，在图3中可达到。将可理解，在具有不同系统值、如风扇速度、风扇尺寸或压缩机尺寸的一个不同的热泵结构被测试时以及在最大差值和当前温度差值之间的极限可允许差值产生时，此值可变化。
当MAX_DELTA小于或等于ΔTK时，控制处理器前进到步骤106询问电加热件33是否打开。将可认识到，当热泵系统不能到正在加热的内室提供所需量的热量时，热泵系统经常具有第二热源或辅助热源。图1的热泵系统就包括这样一个加热件以致需要步骤106的特定询问。当电加热件33没有打开或者一电加热件不存在时，控制处理器将从步骤106前进到步骤108并且计算DEFORST_DELTA的一个值。将可理解到，在此步骤中DEFORST_DELTA是图3中的变量ΔTd。可认识到，DEFORST_DELTA和MAX_DELTA之间的数学关系是ΔTMAX小于或等于ΔTK时从图3中导出的ΔTd与ΔTMAX的线性关系。当然，此关系可在试验一个不同的热泵系统时以及当确定ΔTd相对ΔTMAX的适当关系时改变。再参见图106，当存在一个电加热件时并且其打开时，控制处理器前进到步骤110以计算一除霜差值。可以注意到，在步骤110中除霜差值比步骤108中计算出的低两度。这一特定的关系可以通过对图1的热泵系统的适当试验以及注意当辅助加热件打开时室外盘管上的积霜特性而形成。
再参见步骤104，当MAX_DELTA的值不小于或等于ΔTK时，控制处理器将沿着否路径前进到步骤112，询问电加热件33或热泵系统所带的另一个辅助加热器是否打开。控制处理器将前进到步骤114，计算一个电加热器未打开或不存在时的DEFORST_DELTA适当值，或者前进到步骤116计算一个电加热器未打开或不存在时的DEFORST_DELTA适当值。将可认识到，在步骤114所关注的计算是在ΔTMAX大于ΔTK时在图3中的ΔTd对ΔTMAX的线性关系。而且还可认识到，在步骤116所计算的值反映了当一个电加热器存在并打开时的积霜差值的可允许值。处理器从已经计算DEFORST_DELTA的适当值的任一步骤108、110、114或116前进到步骤118，其时作出计算值是否小于二的询问。当计算值小于二时，控制处理器在步骤120中将其调整到等于二。控制处理器随后将直接进入步骤122。将可注意到，当DEFORST_DELTA等于或大于二时，处理器也已经过否路径从步骤118前进到步骤122。
参见步骤122，作出在步骤102中所计算的热泵系统的最大温度差和热泵系统的当前测量温度差之间的计算差值是否大于计算DEFORST_DELTA的询问。可认识到，在步骤122所作的询问对于当前测量温度差值是否已经减小到一个值的是一个必需的检查，即该值可使测量温度差大于由MAX_DELTA值所确定的最大温度差值以下的DEFORST_DELTA。可以认识到，当前测量温度差值一般没有减小到这样一个值，因为室外盘管一般没有遭受显著积霜。在此情况下，控制处理器将连续实行步骤122外的否路径并且经过步骤66、68、82、84、86、72和74前进，并且最后重复执行图5A-5D的除霜逻辑。当已经满足加热命令时，控制处理器将关闭压缩机继电器R2，从而终止加热的特定时间段。当此发生时，控制处理器将注意压缩机继电器R2在除霜逻辑的下一次执行中关闭。这将促使处理器注意在步骤52“WAS_ON”是是时需要执行步骤123，其时存储在“TM_CMPON”和TM_ACC_CMPON中的时间计数关闭，从而将这些变量保持在一个特定的时间计数。控制处理器在步骤123重新将时间计数TM_CMPON设定成等于零。然而，控制处理器不再重新设定存储在TM_ACC_CMPON中的时间计数。以此方式，每次压缩机在步骤50被注意到打开或关闭时，变量TM_ACC_CMPON都连续地增长。
可认识到，控制处理器将连续地及时执行图5A-5D中的除霜逻辑。而且，将执行步骤50、76、54、80、58、60和81，随后当命令加热时退出除霜逻辑。这将是连续的，直到在步骤68、82、84和86中所需的热泵系统状态已经满足时。此时，控制处理器将再次前进以计算室内盘管和室内空气温度的差值，随后进行MAX_DELTA、DEFROST_DELTA、DELTA_DIFF的各种计算。这将前进到步骤122，其时作出当前测量温度差值DELTA是否已经减小到一个值，即该值可使测量温度差大于由MAX_DELTA值所确定的最大温度差值以下的DEFORST_DELTA。当此情况发生时，控制处理器将假定室外盘管12已经遭受需要除霜操作的显著积霜。
参见步骤122，当DELTA_DIFF值大于DEFROST_DELTA的计算值时，控制处理器将前进到步骤124，并且询问TM_DFDEL的时间值是否大于60秒。此变量将已开始从控制处理器从步骤122进入步骤124之前即发生的先前完成的除霜逻辑的秒钟运行计数。直到此变量表明大于60秒的值时，控制处理器将沿否路径从步骤124退出进入步骤68，随后一般经过步骤82、84、86和72前进，因而沿步骤72外的否路径退出步骤74。再参见步骤124，当控制处理器已经数次循环过除霜逻辑以在TM_DFDEL中建立起大于60秒的时间时，控制处理器将前进到步骤126。参见步骤126，作出由TM CMPON所代表的时间值是否大于十五分钟的询问。将记住，此特定的时间变量是在控制处理器已经注意到表明压缩机14刚打开的“WAS_ON”变量是否的之后在步骤78中打开的。此有效地表明由TM_CMPON所记录的时间是从最近大部分由控制处理器激发的压缩机打开的时间总量的表示。只要自其大部分最近激发的压缩机打开时间总量小于或等于十五分钟，控制处理器将沿步骤126外的否路径前进并且如前所述的执行步骤68、82、84、86、72和74。当自最新被激发的压缩机打开时间总量超过十五分钟时，控制处理器将沿是路径从步骤126前进到步骤128以询问由变量TM_ACC_CMPON由表示的时间是否大于三十分钟。参见步骤62，将可注意到，当加热模式未在步骤60选定时，定量变量TM_ACCC_MPON设定成等于零。也可注意到，定时变量TM_ACC_CMPON也在变量IN_DEFROST在步骤58中为真的任何时间时设定为等于零。如下文中将详细讨论的，变量IN_DEFROST仅在室外盘管的除霜过程中是真。因而可在除霜操作之后使变量TM_ACC_CMPON作时间增长。参见步骤50、76和78，当压缩机继电器刚打开就将所带的定时器在步骤78中打开时，变量TM_ACC_CMPON可作时间增长。由TM_ACC_CMPON所记录的时间将连续增长，直到压缩机如步骤50和52中所关注的关闭。当此发生时，控制处理器将前进到步骤123，并且关闭由TM_CMPON和TM_ACC_CMPON所记录的时间。由TM_ACC_CMPON增长的时间将仅保持其当前值。因而当压缩机继电器R2再次打开时，变量TM_ACC_CMPON将增长更远的时间，直到已经发生除霜操作或者一个加热模式已经重选。可认识到，在某一点时，除霜操作之后的压缩机打开时间总量将已达到三十分钟。
再参见步骤128，当压缩机打开的累积时间总量超过三十分钟时，控制处理器将前进到一步骤134以从热敏电阻34中读取室外盘管温度并且将此值存储在变量T_OCOIL。控制处理器接下来将在步骤136中询问存储在变量T_OCOIL中的室外盘管温度值是否小于摄氏负二度。当室外盘管温度不小于摄氏负二度时，控制处理器就直接进到步骤68，然后如上所述地前进以退出步骤74。再参见步骤136，当室外盘管温度小于摄氏负二度时，控制处理器将前进到步骤140以将变量IN_DEFROST设定为等于真。控制处理器将从步骤140进入步骤82，并且询问室外风扇继电器R1是否打开。当室外风扇继电器R1打开时，控制处理器将沿是路径进到步骤84并且读取室内风扇速度且将此值存储在CUR_FNSPD中。接下来，处理器将步骤86中将CUR_FNSPD与OLD_FNSPD的值进行比较。如果需要的话在步骤88中，在处理器于步骤70中将TM_DFSET设定为等于零且前进到步骤72之前，CUR_FNSPD将被设定为等于OLD_FNSPD的值。由于IN_DEFROST现在为真，控制处理器将沿步骤72外的是路径前进到步骤142中的除霜程序。将可认识到除霜程序将包括将继电器R3设定为换向阀16将使风扇盘管10和12之间的致冷剂流方向改变。除霜程序也将继电器R1设定为使室外风扇24关闭。当风扇24关闭时致冷剂流接着反向将使室外盘管从致冷剂中吸收热量，从而开始除去积在盘管上的冰霜。控制处理器将从步骤142前进到步骤144，并且询问由热敏电阻34测得的室外盘管温度是否已上升到大于摄氏18度。将可认识到，室外盘管将花费一些时间以上升到摄氏18度。这将促使每次执行图5A-5原除霜逻辑时，处理器沿着步骤58外的是路径前进。控制处理器将从步骤58前进到步骤62和64，并且连接地将总的累积打开时间变量TM_ACC_CMPON和MAX_DELTA设定为等于零。在步骤66中也将TM_DFDEL设定为等于零。只要控制处理器正在实行室外盘管12的除霜，这就可有效地使所有这些变量初始化。控制处理器在已经将上述变量设定为等于零之后前进到步骤68、82、84、86和72以再次实行除霜程序。参见步骤144，当室外盘管温度上升到大于18摄氏度时，控制处理器将前进到步骤146并且在退出步骤74的除霜逻辑之前，将变量IN_DEFROST设定为等于伪。将可注意到，接下来执行的除霜控制逻辑将促使控制处理器再次经历步骤58并且关注IN_DEFROST不再为真。控制处理器将从步骤58前进到步骤60，只要连续选择加热模式。如前所述，处理器将沿否路径退出步骤81，直到压缩机、室外风扇和室内风扇的速度已令人满意。可认识到，当压缩机继电器R2打开时，TM_ACC_CMPON和MAX_DELTA的值现在可以增长非零的值。当由TM_DFSET所代表的时间大于60秒时，最大差值将开始增长一温度值，当压缩机继电器和室外风扇已经打开以及室内风扇速度已经不在连续的逻辑执行之间改变时就发生这情况。如前所述的，当TM_DFSET超过60秒时，DEFROST_DELTA的计算也开始再次进行。当检查步骤124、126和128的不同时间值时，然后就将决定室内盘管的最大温度差和室内盘管减室内空气温度的测量温度差之间的差值与DEFROST_DELTA的比较值。
将可认识到，当TM_DFDEL的进一步检查和由TM_CMPON和TM_ACC_CMPON所代表的压缩机时间表时已经过适当时间时，就将启动除霜循环。一旦满足所有这些条件，变量IN_DEFROST将再次被设定为是以使处理器启动除霜程序。
虽然已经结合一较佳实施例对本发明进行了描述，但本技术领域中的普通技术人员可以理解，只要不脱离本发明范围还可对其作出多种变化。例如，在步骤108、110、114和116中的DEFROST_DELTA的线性计算可由DEFROST_DELTA和变量MAX_DELTA之间的非线性关系的除霜差值的适当计算替代。这种计算实际上更贴近在图3中确定ΔTd与ΔTMAX关系的数学曲线。也可认识到，图3的数学曲线可以在分析一个具有不同的压缩机风扇和其它热泵特性的不同热泵系统时改变。这种热泵系统可以被简单地测试并且如图2和3所讨论的确定适当关系。鉴于上述原因，所以本发明本发明并不仅限于所揭示的具体实施例，而是包含落入下文所附的权利要求书范围中的所有实施例。
权利要求
1．一种控制一热泵系统启动除霜操作的方法，包括以下步骤关注热泵系统的室内盘管温度和正由热泵系统加热的室内空气温度之间的温度差；计算所关注的温度差和先前室外盘管除霜操作之后已经发生在室内盘管温度和室内空气温度之间的最大温度差值之间的任意差值；计算用于所关注的温度差和室内盘管温度和室内空气温度之间的关注最大温度差之间差值的极限，所述极限建立起用于可能启动热泵系统室外盘管除霜的一个阈值，所述极限是作为所关注的最大温度差值的函数计算出的；以及决定热泵系统的室外盘管除霜操作是否应当启动，即当室内盘管温度和室内空气温度的所关注最大温度差超过建立可能启动除霜操作的计算极限时。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述关注热泵系统室内盘管温度和室内空气温度之间温度差的步骤、计算所关注的温度差和已经关注的最大温度差之间的任何差值的步骤以及计算所关注的温度差和所关注的最大温度差之间的差值极限的步骤在决定室内盘管温度和室内空气温度之间计算差值和所关注的最大温度差值超过建立起可能启动除霜阀值的计算极限时至少重复一次，以在前进到室外盘管的任一除霜操作之前，确定计算差值连续地超过计算极限。
3．如权利要求2所述的方法，其特征在于，决定室外盘管的除霜操作是否应启动的步骤进一步包括决定压缩机是否已经连续打开一段预定的时间；以及进一步决定是否只有在压缩机已经连续打开一段预定时间后再启动操作除霜操作。
4．如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述进一步决定是否应当启动除霜操作的步骤包括决定压缩机是否自热泵系统的室外盘管的先前除霜之后已经打开一段预定的积累时间的步骤。
5．如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述决定压缩机是否已打开一段预定的累积时间的步骤还包括下列步骤监测压缩机在先前除霜操作终止之后的打开时间；将当前监测到的任何开动时间递增地加到在先前的除霜动作后先前监测到的压缩机开动时间的总量上，以产生压缩机当前开动时间的总量；对压缩机当前开动时间的总量与第二段预定时间进行比较；以及进一步确定在当前开动时间的总量因热泵系统的室外盘管除霜而超过预定累计时间时是否应开始一除霜动作。
6．如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所关注的温度差和室内盘管温度和室内温度之间的先前任何关注的最大温度差之间的差值极限，该极限建立起可能启动室外盘管除霜操作的一个阈值的步骤还包括下列步骤检查一个辅助加热器是否打开；以及当该辅助加热器打开时，计算所关注的温度差和室内盘管温度和室内温度之间的先前任何关注的最大温度差之间的差值的一个第一极限，该极限建立起可能启动室外盘管除霜操作的一个阈值，以及计算用于当辅助加热器关闭时，建立起可能启动室外盘管除霜的一个阈值的差值的一个第二极限。
7．如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所关注的温度差和室内盘管温度和室内温度之间的先前任何关注的最大温度差之间的差值极限，该极限建立起可能启动室外盘管除霜操作的一个阈值的步骤还包括下列步骤关注室内盘管和室内空气温度之间最大温度差的当前值；以及根据建立起用于可能启动室外盘管除霜操作的一个阈值的差值极限和用于最大温度差值的当前值的最大温度差值之间的确定关系，计算所关注的温度差和室内盘管温度和室内温度之间的先前任何关注的最大温度差之间的差值极限，该极限建立起可能启动室外盘管除霜操作的一个阈值。
8．如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述作为所关注的最大温度差值的函数所计算的极限系来自于对一在各种不同的系统和环境下运转的相同设计的热泵进行观察，并在每个这种观察运转过程中出现的室外盘管基本结霜时注意该系统的最大室内盘管温度和由注意到的最大室内盘管温度的下降，从而在注意到的最大室内盘管温度与由注意到的最大室内盘管温度的下降之间建立一种关系。
9．如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所关注的温度差和所关注的最大温度差之间任何差值的步骤包括如下步骤决定室内盘管温度和室内空气温度所关注的温度差值是否超过室外盘管先前除霜之后已出现的任何先前所关注的室内盘管温度和室内空气温度之间的最大差值；以及当所关注的差值超过在室外盘管先前除霜之后先前所关注的室内盘管温度和室内空气温度的最大差值时，将所关注的差值存储为室内盘管温度和室内空气温度的最大差值。
10．如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤检查在室内盘管所具有的一个室内风扇速度已保持恒定并且热泵系统中的一个压缩机和室外盘管所具有的一个风扇保持打开时，是否已经过预定时间；以及当已经过预定时间时，前进到关注热泵系统的室内盘管温度与正由热泵系统加热的室内空气温度之间的温度差的步骤。
11．如权利要求10所述的方法，其特征在于，检查在室内盘管所具有的一个室内风扇速度已保持恒定并且热泵系统中的一个压缩机和室外盘管所具有的一个风扇保持打开时，是否已经过预定时间的步骤还包括如下步骤建立对必须经历的预定时间期间的计数，在该期间室内风扇速度需保持恒定而压缩机和室外盘管所具有的风扇需保持打开；以及当室内风扇速度改变，压缩机关闭或室外盘管所具有的风扇关闭时将预定时间期间的计数清零。
12．如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述关注热泵系统一个室内盘管的温度和正由热泵系统加热的房间温度之间的温度差的步骤还包括下列步骤重复读取热泵系统的室内盘管温度和正由热泵系统加热的房间空气温度；重复计算读出温度之间的差值，以重复确定室内盘管温度和所关注正由热泵系统加热的室内空气温度之间的温度差；以及至少重复确定室内盘管温度和室内空气温度之间的差值的某一些。
13．如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括关注两个温度的重复计算差值中的室内盘管温度和正由热泵系统加热的室内温度之间的最大温度差。
14．一种用于对热泵除霜启动进行控制的系统，所述系统包括一用于对热泵室内盘管的温度进行传感的传感器；一用于传感正由热泵加热的空间温度的传感器；一用于对热泵室外盘管进行除霜的装置；以及用于从所述传感器重复地读出传感到的室内盘管温度以确定自从该盘管上次除霜以来由所述传感器曾经读出的最大室内盘管温度的计算机装置，所述计算机装置还可运行以重复确定自最新的一次室外盘管除霜操作以来已经出现的两个读取温度中的最大温度差，所述计算机装置还可运行以计算并且随后将两个读取温度和两个读取温度中的最新差值与两个读取温度中的所决定的最大温差和两个温度中的最新温度之间的差值有关的极限进行比较，从而当在两个读出温度中的确定最大温度差和最新差值超过可允许极值时，并且当计算机装置已注意到热泵的一个特定部件已经运行了一段预定时间时，所述计算机装置可运行以将一除霜信号传递到所述装置以对室外盘管进行除霜。
15．如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述计算机装置运行以计算与随后在两个读取温度中的确定最大温度差和最新差值之间的差值有关的可允许极限，所述可允许极限可作为在两个读取温度中的确定最大计算差值的值的函数。
16．如权利要求15所述的系统，其特征在于，在将除霜信号传递到对室外盘管除霜的所述装置之前，所述计算机装置运行以通过至少另一个连续的读取室内盘管的传感温度和空间的传感温度，在然后在两个读取温度中的确定最大温度差和读取温度之间的最新差值之间的计算差值之后，确定超过可允许极限，该极限是两个读取温度中的确定最大差值和连续读取的温度中的差值的最终计算差值，表明最终计算差值也超过可允许极限。
17．如权利要求14所述的系统，其特征在于，已经运行的正被关注的热泵特定部件是热泵中的一个压缩机。
18．如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述除霜装置包括在热泵中的一个换向阀以使热泵中致冷剂流反向。
19．如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述热泵包括一具有室内盘管的室内风扇和具有室外盘管的室外风扇，其中所述计算机装置运行以证明在前进到重复读取室内盘管的传感温度和正由热泵加热的空间的传感温度之前风扇运行状态仍未改变。
20．如权利要求14所述的系统，其特征在于，还包括用于传感室外盘管附近的温度的传感器，并且其中所述计算机装置运行以根据从所述用于传感室外盘管附近温度的传感器的温度读数值，以控制将除霜信号传递到用于使室外盘管除霜的装置中。
全文摘要
一种用于热泵系统的除霜控制,当超过某些计算条件是启动除霜操作。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。两个测量温度是热泵的室内盘管温度和由室内盘管所加热的室内空气温度。
文档编号F25B47/02GK1217781SQ98800142
公开日1999年5月26日 申请日期1998年1月20日 优先权日1997年2月14日
发明者郭志超, 罗伯特·P·杜兰, 凯文·A·金伯利, 凯文·F·杜德雷, 汤姆斯·R·菲利浦斯 申请人:运载器有限公司