基于换热系统的控制方法
技术领域
本发明涉及空调技术领域，特别是涉及一种基于换热系统的控制方法。
背景技术
制冷空调的制冷量需求远远大于制热量需求，制冷制热还都有能效要求。轨道空调使用变频压缩机来应对不同工况的需求，然而在名义制热时，实测制热量偏大，而能效偏低。如进一步降低压缩机频率来提高能效也不能满足，而且伴随着压缩机频率过低导致系统制冷剂流量太低导致回油困难，结霜周期快，频繁除霜等问题。
除霜过程中会较明显的能力衰减以及除霜过程中空调对室内制热的贡献为0，这也会降低平均制热量。由于传统空调一般是以制冷逆流设计，所以在制热时一般为逆流结霜在出风侧。那么当除霜时，由于风向没变，室外风机的翅片上的霜只能靠热量融化除去，时间较长。
发明内容
本发明提供的一种基于换热系统的控制方法，用于解决现有技术中室外风机的翅片上的霜只能靠热量融化除去，时间较长的技术问题。
本发明采用如下技术方案：
一种基于换热系统的控制方法，包括以下步骤：
控制换热系统进入制热且室外风机正转，并在室外换热器的盘管温度大于或等于tc1时将室外风机反转；
室外风机反转时，当室外换热器的盘管温度小于或等于tc2时，将室外风机停机然后再正转，其中，tc2小于tc1。
在其中一个实施例中，所述室外风机正转时，控制室外风机的正转时间大于或等于T1；室外风机反转时，控制室外风机的反转时间大于或等于T2。
在其中一个实施例中，还包括以下步骤：
当室外换热器的盘管小于或等于tc3时，室外风机停转，送风机不停，所述换热系统打到制冷模式除霜，tc3小于tc2。
在其中一个实施例中，所述盘管温度上升到tc4或室外风机的除霜时间达到T3，所述换热系统退出除霜模式。
在其中一个实施例中，环境温度为Te，当Te大于5度时，所述T1为5min，所述T2为30min，所述tc1为3℃，所述tc2为1℃，所述tc3为-3℃。
在其中一个实施例中，环境温度为Te，当0＜Te≤5时，所述T1为5min，所述T2为25min，所述tc1为1℃，所述tc2为-1℃，所述tc3为-5℃。
在其中一个实施例中，环境温度为Te，当-5＜Te≤0时，所述T1为5min，所述T2为20min，所述tc1为-4℃，所述tc2为-6℃，所述tc3为-10℃。
在其中一个实施例中，环境温度为Te，当Te≤-5时，所述T1为5min，所述T2为15min，所述tc1为15℃，所述tc2为-7℃，所述tc3为-13℃。
在其中一个实施例中，所述换热系统包括压缩机、四通阀、室内换热器、室外换热器以及节流元件，所述节流元件设置在所述室内换热器与所述室外换热器之间，所述压缩机、所述室外换热器以及所述室内换热器通过所述四通阀形成回路，所述四通阀切换所述回路内的冷媒流向。
在其中一个实施例中，所述换热系统还包括控制单元，所述控制单元包括控制模块、温度检测模块以及时间模块，所述温度检测模块用于检测室外换热器的盘管的温度信号并将对应的温度信号传输至所述控制模块，所述控制模块接受所述温度信号，依据所述温度信号以及时间模块的时间信号控制所述室外风机转动。
与现有技术相比，本发明提供的基于换热系统的控制方法，具有如下优点：
换热系统制热时，控制室外风机正反转，室外风机平均功率降低，在满足制热量要求的基础上节能，并满足能效要求。另外在系统需要除霜时，换热系统处于制热工况时不变，室外风机停机再反转，将霜吹落，尽可能减少甚至消除传统除霜时间。
附图说明
以下附图仅用于使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，并非是对本发明的限制，本领域技术人员可以根据本发明的技术方案获得其它附图。
图1为本发明提供的一实施例的换热系统的结构示意图；
图2为换热系统的控制系统框图；
图3是一种基于换热系统的控制方法的流程图；
图4是一种基于换热系统的控制方法的逻辑图。
标号说明：
100、换热系统；10、储液罐；20、压缩机；30、四通阀；31、第一阀口；32、第二阀口；33、第三阀口；34、第四阀口；40、室内换热器；50、室外换热器；51、室外风机；60、节流元件；70、控制单元；71、控制模块；72、温度检测模块；73、时间模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了更好地描述和说明本申请的实施例，可参考一幅或多幅附图，但用于描述附图的附加细节或示例不应当被认为是对本申请的发明创造、目前所描述的实施例或优选方式中任何一者的范围的限制。
需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，作为本发明提供一种换热系统100，所述换热系统100能够有效控制目标环境的温度，其利用自身制冷或制热能力为目标环境供冷或供热，从而使得处于目标环境的对象处于适宜的目标温度范围内。
换热系统100包括压缩机20、四通阀30、室内换热器40、室外换热器50以及节流元件60，所述节流元件60设置在所述室内换热器40与所述室外换热器50之间，所述压缩机20、所述室外换热器50以及所述室内换热器40通过所述四通阀30形成回路，所述四通阀30切换所述回路内的冷媒流向。冷媒是换热回路内用以循环流动并改变环境温度的中间介质，其中，压缩机20用以压缩低压气态冷媒成为高压气态冷媒，节流元件60用以节流降压以使高压液态冷媒变成低压液态冷媒，室外换热器50用以使冷媒与经过室外换热器50的换热介质比如空气进行热交换，四通阀30用以切换冷媒的流向以实现制冷或制热换热回路的切换。
其中，四通阀30开设有第一阀口31、第二阀口32、第三阀口33以及第四阀口34，第一阀口31与压缩机20连接，第二阀口32与室内换热器40连接，第三阀口33与储液罐10连接，第四阀口与室外换热器50连接。换热系统100的制冷时：第一阀口31与第四阀口34相连通，第二阀口32与第三阀口33相连通。换热系统100的制热时：第一阀口31与第二阀口32相连通，第三阀口33与第四阀口34相连通。
换热系统100的制热循环原理如下：冷媒从储液罐10内被压缩机20吸入，并输送到四通阀30的第一阀口31，然后从第二阀口32流入到室内换热器40内，通过节流元件60进入到室外换热器50，然后进入到四通阀30的第四阀口34，最后通过四通阀30的第三阀口33流入到储液罐10，此时，换热系统100达到制热的目的；低压气态冷媒再次进入压缩机20以形成下一个制热循环。
换热系统100的制冷循环原理如下：冷媒从储液罐10内被压缩机20吸入，并输送到四通阀30的第一阀口31，然后从第四阀口34流入到室外换热器50内，通过节流元件60进入到室内换热器40，然后进入到四通阀30的第二阀口32，最后通过四通阀30的第三阀口33流入到储液罐10，此时，换热系统100达到制冷的目的；低压气态冷媒再次进入压缩机20以形成下一个制冷循环。
压缩机20包括电动机(图未示)、曲轴(图未示)、连杆(图未示)、活塞(图未示)、气缸(图未示)、进气管(图未示)、排气管(图未示)等部件，压缩机20的压缩过程如下：由电动机直接驱动压缩机20，使曲轴产生旋转运动，带动连杆使活塞产生往复运动，引起气缸容积变化。由於气缸内压力的变化，通过进气阀使低压气态冷媒进入气缸，在压缩行程中，由于气缸容积的缩小，压缩低压气态冷媒成为高压气态冷媒。
其中，换热系统100中的压缩机20可以是往复式或者旋转式压缩机，只要能实现压缩冷媒的目的即可
在其中一个实施例中，压缩机20的进气管端还连接有储液罐10，储液罐10用于分离进入压缩机20的气液混合物，防止液体进入压缩机20避免液体对压缩机20造成损伤。
在其中一个实施例中，节流元件60为双向节流元件。双向节流元件用以实现换热系统100中双向节流降压的目的。不管在制冷的换热回路还是在制热的换热回路下，冷媒经节流元件60后都可以实现调节流量的目的。
在其中一个实施例中，节流元件60为电子膨胀阀，该电子膨胀阀安装于室内换热器40和室外换热器50之间。电子膨胀阀包括感应元件(图未示)、电控元件(图未示)、阀针组件(图未示)及阀体(图未示)，电控单元通过感应元件传输的电信号以调节阀针组件的开度，进而达到调节冷媒流量的目的。电子膨胀阀的节流降压过程如下：高压液态冷媒通过电子膨胀阀节流成为低压的气液态混合的冷媒，然后再流向室内换热器40或室外换热器50。采用电子膨胀阀作为节流元件60可以加强对冷媒流量的控制精确度。
在本实施例中，电子膨胀阀可以采用电磁式电子膨胀阀或者电动式电子膨胀阀，只要能实现节流降压的目的即可。
其中，室内换热器40可以是水冷式、空气冷却式、水和空气混合冷却式等各种类型的室内换热器40，只要能实现将冷媒从气态转变成液态(制热时相反)的过程即可。
室内换热器40在制冷状态下，低压液态的冷凝液体通过室内换热器40，与换热介质进行热交换，汽化吸热形成低压气态冷媒，汽化过程吸热，再由贯流风扇将冷却后的空气吹出，从而达到制冷的效果。换热系统的制热状态的过程与上述制冷状态的过程相反。
在本实施例中，室内换热器40和室外换热器50分别是一个换热系统100的制冷状态下改变冷媒状态的两个相反过程的装置，在换热系统100的制热状态的过程中，室内换热器40也作为冷凝器，且室外换热器50也作为蒸发器使用，因此，室内换热器40和室外换热器50均为换热系统100中的换热设备，
进一步地，如图2所示，所述换热系统100还包括控制单元70，所述控制单元70包括控制模块71、温度检测模块72以及时间模块73，所述温度检测模块72用于检测室外换热器50的盘管的温度信号并将对应的温度信号传输至所述控制模块71，所述控制模块71接受所述温度信号，依据所述温度信号以及时间模块73的时间信号控制所述室外风机51转动。
其中，控制模块71为单片机、PLC或FPGA等，可以理解的是，处理单元为本领域技术人员理解的能够完成上述功能的电子器件，本实施例不做具体限定。以避免公开不充分的问题。
同样的，温度检测模块72的型号可以为DS18B21，时间模块73为计时器，可以理解的是，温度检测模块72以及时间模块73为本领域技术人员理解的能够完成上述功能的电子器件，本实施例不做具体限定。以避免公开不充分的问题。
进一步地，如图3所示，一种基于换热系统100的控制方法，包括以下步骤：
控制换热系统100进入制热且室外风机51正转，并在室外换热器50的盘管温度大于或等于tc1时将室外风机51反转；
室外风机51反转时，当室外换热器50的盘管温度小于或等于tc2时，将室外风机51停机然后再正转，其中，tc2小于tc1；
可以理解的是，换热系统100进入制热时，室外风机51正转，判断室外换热器50的盘管(图未示)温度是否小于或等于tc1；如果达到要求，将室外风机51反转，降低室外换热器50的风量，换热系统100功率也相应降低，风向相反；如果没有达到第一预设要求，室外风机51继续正转。
当换热系统100进入制热工况后，判断室外换热器50的盘管温度小于或等于tc2是否达到要求；如果达到要求，室外风机51停5S-10S，然后室外风机51开始正转；如果没有达到要求，室外风机51继续反转。
进一步地，所述室外风机51正转时，控制室外风机51的正转时间大于或等于T1；室外风机51反转时，控制室外风机51的反转时间大于或等于T2。
可以理解的是，换热系统100进入制热时，室外风机51正转，判断室外风机51运行周期小于或等T1和室外换热器50的盘管(图未示)温度是否小于或等于tc1；如果达到要求，将室外风机51反转，降低室外换热器50的风量，换热系统100功率也相应降低，风向相反；如果没有达到第一预设要求，室外风机51继续正转。
当换热系统100进入制热工况后，判断室外风机51运行时间周期大于或等于T2和室外换热器50的盘管温度小于或等于tc2是否达到要求；如果达到要求，室外风机51停5S-10S，然后室外风机51开始正转；如果没有达到要求，室外风机51继续反转。
其中，室外风机51运行时间周期T1及T2由时间模块73检测，室外换热器50的盘管温度tc1及tc2分别由温度检测模块72检测，然后将检测到的数据信号发送到控制模块71，控制模块71对数据信号进行处理并根据处理后的数据信号对室外风机51进行控制。
换热系统100制热时，控制室外风机51正反转，室外风机51平均功率降低，在满足制热量要求的基础上节能，并满足能效要求。另外在换热系统100需要除霜时，换热系统100处于制热工况时不变，室外风机51停机再反转，将霜尽可能吹落，尽可能减少甚至消除传统除霜时间。
进一步地，如图3所示，所述当空调制热时，还包括以下步骤：
当室外换热器50的盘管小于或等于tc3时，室外风机51停转，送风机不停，所述换热系统100打到制冷模式除霜，tc3小于tc2。
可以理解的是，对室外换热器50的盘管温度监测，并判断盘管的温度是否小于或等于tc3；如果小于或等于tc3，室外风机51停转，送风机不停，所述换热系统100打到制冷模式除霜；如果大于tc3，室外风机51持续正转。
通过调节四通阀30，使换热系统100打到制冷模式除霜，所述盘管温度上升到tc4或室外风机51运行时间周期达到T3，所述换热系统100退出除霜模式。
其中，盘管的温度由温度检测模块72，然后将检测到的数据信号发送到控制模块71，控制模块71对数据信号进行处理并根据处理后的数据信号对室外风机51进行控制。
在本实施方式中，所述tc4为6℃-10℃，所述T3为450S-500S。优选地，所述tc4为8℃，所述T3为480S。
下表为应用于换热系统100的各参数预设值：
执行其他项目时根据具体情况进行调整，就不一一进行阐述。
对比试验验证例：
从上表可以看出：室外风机51反转时功率变小，换热系统100的能效比COP由此提升。
(1)名义制热时，实测名义制热量和能效均达到了技术规格书的需求，而室外风机51的功率降低到原来的72.7％，实现节能效果。
(2)名义制热时，冷凝风向相反，此时制热时候室内换热器40为逆流，换热效果更好，能效进一步提高，所需要的冷凝风量更小。
(3)名义制热时，室外风机51反向运行，冷凝水、结霜在出风侧，具有方向性，将室外风机51停机反转，此时出风侧变成了进风侧，结霜侧接触的风温升高，则可用风温将冷凝水和方向性的霜尽可能吹落和融化。
(4)实测正转压缩机38Hz，名义制热工况，制热量21.13kW，能效比2.13，反转制热量24.35kW，能效比2.48。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
