一种以空气源热泵综合性能最佳为目标的除霜控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及空气源热累技术领域，具体是一种W空气源热累综合性能最佳为目标 的除霜控制方法。
【背景技术】
[0002] 空气源热累在冬季制热运行时，室外换热器产生结霜现象。随着翅片管表面霜层 厚度不断增加，空气流通面积减小，导致空气流动阻力增大。同时，霜层增大了空气与翅片 管换热器的换热热阻，使热累性能衰减，甚至导致热累不能正常工作。因此，热累需适时除 霜，W保证热累正常运行。
[0003] 目前空气源热累空调器采用定时除霜或根据环境溫度和翅片管换热器溫度进行 除霜，定时除霜存在无霜除霜、延迟除霜和除霜不净等问题，严重影响空调舒适性，减少机 组使用寿命；根据环境溫度和翅片管换热器管壁溫度进行除霜，虽在一定环境工况，该方法 具有较高正确率。随着环境工况的变化，当环境溫度较低且湿度也较低时，测量管壁溫度达 到设定的除霜溫度，而此时并未降到空气露点溫度，翅片上几乎未结霜，此时进行除霜，导 致机组误除霜，造成能源浪费，影响空调舒适性。
【发明内容】
[0004] 技术问题：本发明提供一种能够解决空气源热累在冬季运行时，除霜控制存在误 判或延判的问题，优化运行工况、提高运行效率和室内舒适度的W空气源热累综合性能最 佳为目标的除霜控制方法。
[0005] 技术方案：本发明的W空气源热累综合性能最佳为目标的除霜控制方法，包括W 下步骤：
[0006] 1)检测机组制热模式下翅片管换热器的蒸发压力/溫度、进口空气溫度和湿度， W及冷凝器的冷凝压力/溫度和热水侧进口溫度和流量；
[0007] 2)根据所述步骤1)检测到的参数值输入空气源热累结霜/除霜模型，模拟计算运 行不同结霜时间后空气源热累系统的性能参数W及W各结霜时间截止点为除霜起点的除 霜性能参数和机组恢复至除霜前状态时的性能参数；
[0008] 3)计算机组不同运行周期性能系数C0P。，取其最大值对应的结霜时间，作为该工 况下机组最佳结霜时间，所述运行周期由结霜时间、除霜时间和恢复时间构成；
[0009] 4)再次检测翅片管换热器的蒸发压力/溫度、进口空气溫度和湿度，W及冷凝器 的冷凝压力/溫度、热水侧进口溫度和流量，基于所述步骤2)得到的参数，再次计算机组不 同运行周期性能系数C0P。，取其最大值对应的结霜时间，替换更新上次计算得到的机组最 佳结霜时间；
[0010] 5)判断机组在当前周期内累计制热运行时间是否达到最佳结霜时间，若达到最佳 结霜时间，则机组启动除霜并进入步骤6);否则，返回步骤4);
[0011] 6)检测翅片管换热器的底部翅片溫度，在其达到设定值后，机组停止除霜，恢复制 热模式。
[0012] 进一步的，本发明方法中，步骤3)中根据下式计算机组不同运行周期性能系数 COPc:
[0014] 其中，q。为系统制热量，W为压缩机功率，Tfr、Tdfr、Tree、Tcyc分别为机组结霜时间、 除霜时间、恢复除霜前状态所用时间、机组运行周期。
[0015] 进一步的，本发明方法中，机组恢复除霜前状态所用时间为：从机组除霜结束时， 至冷凝器热水侧制热能量等于除霜时从热水侧吸热能量时所用时间。
[0016] 进一步的，本发明方法中，步骤2)中，运行不同结霜时间后空气源热累系统的性 能参数包括压缩机功率、系统制热量、霜层高度、霜层厚度、空气流量，除霜性能参数包括 压缩机功率、系统制热量，机组恢复至除霜前状态时的性能参数包括压缩机功率、系统制热 量。
[0017] 进一步的，本发明方法中，步骤4)中，基于再次检测到的翅片管换热器蒸发压力/ 溫度及空气进口溫度和湿度、冷凝器压力/溫度及热水侧溫度和流量，W及步骤2)得到的 运行不同结霜时间后空气源热累系统的性能系数，计算该工况下机组最佳结霜时间。
[0018] 本发明能够准确判定机组翅片管换热器结霜状态，并实时检测机组运行工况，更 新机组最佳结霜时间，使得机组运行效率最大化。
[0019] 有益效果：本发明与现有技术相比，具有W下优点：
[0020] 1.本发明利用空气源热累结霜/除霜模型，对机组运行状态进行模拟，能够实现 对机组翅片管换热器结霜状况的预测，避免"无霜除霜"、"有霜不除"等误除霜操作，提高了 室内舒适度。
[0021] 2.本发明提出了一个机组运行周期性能评价系数C0P。，W机组综合性能最佳为目 标，由该评价系数得出机组最佳结霜时间，机组在该时刻启动除霜能够避免运行工况恶化， 保证较高运行效率。
[0022] 3.本发明机组模型由检测值进行模拟计算时，基于上次检测工况机组模拟结果的 相关参数，如：空气流量、霜层质量和高度W及压缩机功率和系统制热量等值，由现检测空 气溫度和湿度W及热水侧进口溫度和流量等机组运行工况，翅片管换热器蒸发压力/溫度 和冷凝器冷凝压力/溫度等机组运行状态对进行模拟，更为准确地模拟机组运行状态，精 确地计算出该工况下最佳结霜时间。
[0023] 4.本发明实时检测机组运行工况和运行状态，模拟计算出机组在现检测工况下最 佳结霜时间，并替换上次检测工况下模拟计算出的机组最佳结霜时间，W机组现运行工况 下作出除霜判断，提高了机组对工况变化的适应性。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明空气源热累除霜控制测点布置图。
[00巧]图2为本发明空气源热累控制器工作流程示意图。
[00%] 图3为本发明空气源热累除霜控制流程图。 W27] 图中有：1.压缩机；2.四通阀；3.套管式换热器；4.热力膨胀阀点翅片管换热 器；6.风机；7.控制器；8.溫湿度传感器；9.第一溫度传感器；10.第二溫度传感器；11.流 量传感器；12.第=溫度传感器；13.第四溫度传感器；14.第一压力传感器；15.第二压力 传感器；I.结霜过程；II.除霜过程；III.恢复过程。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。
[0029] 图1为空气源热累除霜控制测点布置图，在翅片管换热器5空气进口处布置溫湿 度传感器8,实时检测进口空气溫度和湿度；在翅片管换热器5底部翅片上布置第一溫度传 感器9,检测翅片管换热器翅片溫度，在除霜过程中，当翅片溫度达到设定值时，机组停止除 霜；在套管式冷凝器3热水侧进口处布置第二溫度传感器10和流量传感器11，实时检测热 水侧进口溫度和流量；在套管式换热器3出口布置第一压力传感器14和第=溫度传感器 12;在翅片管换热器5进口处布置第四溫度传感器13和第二压力传感器15,实时检测机组 运行状态。
[0030] 图2为空气源热累控制器工作流程示意图，其中机组结霜/除霜模型分别由压缩 机、节流阀、蒸发器、冷凝器等部件数学模型构建而成，现分别将各部件数学模型列出如下。
[0031] 压缩机数学模型：
[0032] 压缩机功率为
[0034] 压缩机排气溫度为
[0036] 节流阀数学模型：
[0037] 节流阀制冷剂流量为
[0039] 蒸发器数学模型：
[0040] 蒸发器结霜模型，空气侧空气与霜层之间进行显热和潜热交换， 阳 041 ]Q=haAt(Tai-Tf)+hmAtisv(dai-dao)
[0042] 制冷剂侧分为单相区和两相区，对于单相区，制冷剂侧对流换热系数为
[0044] 对于两相区，制冷剂侧沸腾换热系数为
[0046] 蒸发器除霜模型，制冷剂侧仍分为单相区和两相区，对于单相区，制冷剂侧对流换 热系数公式采用结霜模型中单相区制冷剂侧换热系数公式。对于两相区，制冷侧对流换热 系数为
[0048] 冷凝器数学模型：
[0049] 冷凝器结霜模型，制冷剂侧分为过热单相区、两相区和过冷单相区，过热单相区制 冷剂换热系数为蒸发器结霜模型中单相区制冷剂侧换热系数；两相区制冷剂侧换热系数为 蒸发器除霜模型中两相区制冷剂侧换热系数，过冷单相区制冷剂侧换热系数为 阳化0] Nu= 0. 036Re°'6sspr°'33
[0051] 冷凝器除霜模型，制冷剂侧同蒸发器结霜模型制冷剂侧。
[0052] 冷凝器为制冷剂/水换热形式时，水侧换热系数为
[0053] Niiw= 0. 2121Rew°'7Sprw〇'33
[0054] 由压缩机、节流阀、