冷凝器和蒸发器等数学模型构建的空气源热累模型能够模拟 系统参数随时间的变化，如：压缩机功率、系统制热量、蒸发压力/溫度、冷凝压力/溫度、霜 层质量、霜层高度、空气流量……机组模型将检测到的翅片管换热器进口空气溫度和湿度 W及冷凝器热水侧进口溫度和流量作为运行工况值，其中空气初始流量已预先设定在模型 中；将检测到的翅片管换热器蒸发压力/溫度W及冷凝器冷凝压力/溫度作为运行状态值， 机组结霜模型根据运行工况值和运行状态值进行结霜模拟。 阳化5] 在机组结霜模型中，当霜层厚度达到翅片管换热器翅片间距的一半时，程序会自 动终止运行，可得到该工况下机组最长结霜时间（如150min)，由该结霜时间依次向前推 5min，得到其他九组结霜时间（145min、HOmin……105min)，机组结霜模型运行到设定的结 霜时间，将该时刻的霜层质量、霜层高度、蒸发压力/溫度、冷凝压力/溫度、热水侧进口溫 度和流量传输给机组除霜模型进行模拟计算。在机组除霜模型中，当翅片管换热器底部翅 片溫度达到设定值时，会自动终止运行，即认为机组除霜完成。机组除霜模型能够把除霜结 束时蒸发压力/溫度、冷凝压力/溫度W及热水侧进口溫度和流量传输给机组结霜模型，机 组结霜模型再次运行一定时间（可设为IOmin)停止运行。机组结霜/除霜模型完成结霜、 除霜和恢复过程，能够输出压缩机功率、系统制热量、结霜时间、除霜时间。恢复时间是机组 在恢复过程中系统制热量对时间的积分等于系统制热量在除霜过程中对除霜时间的积分 时，即认为机组恢复到了除霜前状态，此时机组所用时间为恢复时间。由OPc定义公式计 算上述工况下不同运行周期的OPc值，取其最大值所对应的结霜时间，该结霜时间即为该 工况下机组最佳结霜时间。对机组制热运行时间进行计时，判断计时是否达到机组最佳结 霜时间，若未达到，则再次检测运行工况和运行状态值，基于上次结霜运行状态参数进行模 拟计算机组所测工况下的最佳结霜时间；若计时到达机组最佳结霜时间，则机组启动除霜。 机组在除霜过程中，通过检测翅片管换热器底部翅片溫度，当翅片溫度达到设定值时，机组 停止除霜，恢复到制热模式。
[0056]图3为空气源热累除霜控制流程图，在步骤1中，机组启动制热模式，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，将检测值输送到步骤2,将空气溫度和湿度W及热水侧进口溫度和流量作为机 组模型运行工况初始值，其中空气流量初始值预先设定在模型中，将翅片管换热器蒸发压 力/溫度和冷凝器冷凝压力/溫度作为机组模型运行状态初始值，机组模型进行不同运行 周期的结霜/除霜模拟。
[0057] 在步骤3中，由步骤2机组模型模拟得到不同运行周期的压缩机功率、系统制热 量、结霜时间、除霜时间、系统恢复除霜前状态所用时间，计算出机组在该工况下不同运行 周期的性能系数COP。。COP。随不同运行周期的变化存在一个峰值，即所计算不同运行周期 性能系数中存在一个最大值，且该最大值不在最小运行周期和最大运行周期取得，取最大 COP。值所对应的结霜时间，该结霜时间即为该工况下机组最佳结霜时间，现将COP。定义公 式表示如下：
[0059] 其中，q。为系统制热量，W为压缩机功率，Tfr、Tdfr、Tre。、T。。为机组结霜时间、除霜 时间、恢复除霜前状态所用时间、运行周期。由COP。定义式可知，在某一工况下，机组不同 运行周期，其周期性能系数不同，且COP。随结霜时间变化过程中，存在一峰值，而系统主要 参数在此时变化较大，此时启动除霜，不仅避免机组运行工况恶化，而且保证机组运行效率 最大化。取峰值所对应的结霜时间，该结霜时间即为机组在该工况下最佳结霜时间。
[0060] 进入步骤4,重新检测翅片管换热器蒸发压力/溫度、进口空气溫度和湿度W及冷 凝器冷凝压力/溫度、热水侧进口溫度和流量，基于上次结霜运行状态参数，机组再次进行 模拟计算，得出所检测工况下机组最佳结霜时间，并替换掉上次计算得到的机组最佳结霜 时间，故在机组控制器中仅有一个机组最佳结霜时间。通过实时检测机组运行工况和运行 状态，并模拟计算所检测工况下机组最佳结霜时间，实时更新机组最佳结霜时间，使得机组 能够适应任何工况运行。
[0061] 在步骤5中，通过对机组制热运行时间的计时，判断机组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)。
[0062] 在步骤6中，通过检测到翅片管换热器底部翅片溫度，在其达到设定值后，机组停 止除霜，恢复制热模式。
[0063] 上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可W做出若干改进和等同替换，运些对本发明 权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种以空气源热栗综合性能最佳为目标的除霜控制方法，其特征在于，该方法包括 以下步骤： 1) 检测机组制热模式下翅片管换热器的蒸发压力/温度、进口空气温度和湿度，以及 冷凝器的冷凝压力/温度和热水侧进口温度和流量； 2) 根据所述步骤1)检测到的参数值输入空气源热栗结霜/除霜模型，模拟计算运行不 同结霜时间后空气源热栗系统的性能参数以及以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； 3) 计算机组不同运行周期性能系数COP。，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； 4) 再次检测翅片管换热器的蒸发压力/温度、进口空气温度和湿度，以及冷凝器的冷 凝压力/温度、热水侧进口温度和流量，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COP。，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； 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); 6) 检测翅片管换热器的底部翅片温度，在其达到设定值后，机组停止除霜，恢复制热模 式。2. 根据权利要求1所述的以空气源热栗综合性能最佳为目标的除霜控制方法，其特征 在于：步骤3)中根据下式计算机组不同运行周期性能系数COP。：其中，q。为系统制热量，w为压缩机功率，TTdft、Tra。、I；y。分别为机组结霜时间、除霜 时间、机组恢复至除霜前状态所用时间、机组运行周期。3. 根据权利要求2所述的以空气源热栗综合性能最佳为目标的除霜控制方法，其特征 在于：所述机组恢复至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。4. 根据权利要求1、2或3所述的以空气源热栗综合性能最佳为目标的除霜控制方法， 其特征在于：所述步骤2)中，运行不同结霜时间后空气源热栗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。5. 根据权利要求1、2或3所述的以空气源热栗综合性能最佳为目标的除霜控制方法， 其特征在于：所述步骤4)中，基于再次检测到的翅片管换热器蒸发压力/温度及空气进口 温度和湿度、冷凝器压力/温度及热水侧进口温度和流量，以及步骤2)得到的运行不同结 霜时间后空气源热栗系统的性能系数，计算该工况下机组最佳结霜时间。
【专利摘要】本发明提供一种以空气源热泵综合性能最佳为目标的除霜控制方法，包括：机组启动时，检测翅片管换热器蒸发压力/温度及进口空气温度和湿度、冷凝器冷凝压力/温度及热水侧进口温度和流量，由机组模型模拟计算不同运行周期的性能参数，并由计算出的不同运行周期性能评价系数COPc最大值得到该工况下机组最佳结霜时间，当机组制热运行到最佳结霜时间时，启动除霜；通过检测翅片管换热器底部翅片温度，当其达到设定值时，机组停止除霜，恢复制热模式。该除霜控制方法通过实时检测机组运行工况和运行状态，由机组模型能够准确地判断翅片管换热器霜层生长状况，并更新机组最佳结霜时间，使机组能够适应任何工况下高效运行。
【IPC分类】F25B49/02, F25B47/02
【公开号】CN105387665
【申请号】CN201510827952
【发明人】梁彩华, 杨明涛, 汪峰, 张小松
【申请人】东南大学
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年11月25日