[发明专利]一种热泵热水器的除霜系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于热泵热水器技术领域，具体涉及一种热泵热水器的除霜系统及其控制方法。

背景技术

空气源热泵热水器是利用热泵的工作原理,工质从环境空气中吸收低温位的热量来制取生活热水的热泵装置。热泵热水器具有使用安全、节能、运行费用低等优点。但是，空气源热泵热水器也存在着低温环境下制热量衰减和结霜问题，影响了它的推广使用。在冬季室外气温过低时，热泵系统蒸发温度过低，极易在蒸发器表面结霜。结霜不仅增大了空气的阻力，减少了空气流量，而且增大了室外侧空气与制冷剂的传热热阻，降低了换热效果，导致系统制热量明显减小、COP急剧下降，甚至不能正常启动。因此，热泵热水器需要及时的除霜。目前热泵热水器主要的除霜方式包括：逆向循环除霜，电加热除霜，热气旁通除霜等。四通阀逆向循环除霜时会影响到空气源热泵热水器的供水，即在除霜期间，无法提供有效水温的热水，同时经过除霜后，原有的热水温度会降低，并且，四通阀频繁换向会影响其可靠性及寿命。电热融霜即通过电加热的方式融霜，这种方法简单易行，但却是以消耗高品位的电能为代价的，不符合热泵环保节能的理念。热气旁通除霜时，简单的旁通回路可能产生压缩机液击现象，同时，在除霜过程中，因压缩机的排气量减少，会影响加热热水的效果，无法满足正常热水量的需求，并且除霜时间较长。

目前常用的热泵热水器除霜的控制方法是时间-温度法，通过蒸发器换热管表面温度、除霜时间和除霜周期来综合判断控制除霜的开始和结束。但是这种方式对传感器的安装位置依赖性较强，常见的中部安装容易造成除霜结束不准确，除霜不净。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种热泵热水器的除霜系统及其控制方法，能够解决除霜过程中水温低，除霜时间长，除霜效率低、控制除霜开始和结束的判断不准确等问题。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种热泵热水器的除霜系统，包括依次连接的压缩机1、冷凝器2、节流元件3、储液器4、蒸发器5和气液分离器6，气液分离器6也和压缩机1连接；所述储液器4内焊接有第一电加热管8，第一电加热管8和置于储液器4内的第一温控器9串联后和控制器7连接，所述气液分离器6内焊接有第二电加热管10，第二电加热管10和置于气液分离器6内的第二温控器11串联后和控制器7连接，所述压缩机1的排气管管壁布置有压缩机排气温度传感器13，所述蒸发器5出口管路内部布置有蒸发器出口温度传感器12，所述冷凝器2中布置有与水接触的水温传感器14，所述压缩机排气温度传感器13、蒸发器出口温度传感器12和水温传感器14均与控制器7连接，所述节流元件3也与控制器7连接。

所述控制器7具有计时器的功能。

上述除霜系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤1：热泵热水器正常运行时，压缩机1启动，控制器7开始对压缩机1的运行时间进行计时，当控制器7检测到压缩机1的运行时间t₁≥t₂，t₂为设定的除霜周期，范围为60～300min，或者当控制器检测到压缩机1的排气温度T₁与水温T₂的差值ΔT₁≤T₃，T₃为设定除霜温度差值，范围为3～30℃，进入除霜过程；

步骤2：除霜时，控制器7接通储液器4底部的第一电加热管8，同时控制器7开始对除霜时间进行计时t₃；第一电加热管8将热量传递给储液器4内的制冷剂，从而提升制冷剂温度到0℃以上，制冷剂流入蒸发器5内的换热管后，通过传导和对流的方式把热量传递给换热管管壁及肋片，从而使管壁及肋片表面的霜层吸收热量，从霜层的内部开始融化除霜；在除霜过程中，当控制器7检测到压缩机1排气温度T₁下降值ΔT₂≥T₄时，T₄为设定值，范围为10～30℃，控制器7接通气液分离器6中第二电加热管10的电路，使气液分离器6中的制冷剂液体蒸发为气体，被压缩机1吸入，第二电加热管10加热的同时，控制器7调整节流元件3的开度，控制制冷剂的流量；