一种热泵制冷防冻方法、装置及控制系统与流程

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1.本发明涉及热泵控制技术领域，尤其涉及一种热泵制冷防冻方法、装置及控制系统。

背景技术：

2.目前解决风冷热泵机组防冻控制的方法通常是通过系统压力和温度来综合判断，例如，通过测试板式换热器出水温度和压缩机吸气压力，当板式换热器的出水温度低于限定值，同时吸气压力对应的蒸发温度也低于限定值时，停机处理，即两个条件均满足时停机；虽然此方案能实现防冻保护的目的，但仍然存在以下问题：影响出水温度的因素比较多，诸如进水温度、水流量、冷媒侧换热量(温度和流量)，并且应用场景不但有制冷模式，还有系统化霜的情况，停机固然能起到保护作用，但会造成功能中断，影响系统进一步的功能，如化霜中途中断，霜未化完，再制热时，系统制热能力低、能效低，更容易频繁化霜等；达到设定压力即停机的功能，会造成机组频繁停机，从而影响机组的正常运行。

技术实现要素：

3.本发明提供了一种热泵制冷防冻方法、装置及控制系统，以解决热泵机组在开机制冷过程中机组无法判定蒸发温度，导致机组运行或者缺冷媒时冻坏换热器的技术问题。
4.根据本发明的一方面，提供了一种热泵制冷防冻方法，包括：
5.在制冷模式下，每隔预置第一时间间隔检测制冷盘管温度；
6.根据所述制冷盘管温度分别对电子膨胀阀的开度以及压缩机频率进行调节；
7.若所述制冷盘管温度持续预置第一时间后依旧小于第一预置温度，则停止压缩机运行，并报故障。
8.可选的，所述根据所
9.述制冷盘管温度分别对电子膨胀阀的开度以及压缩机频率进行调节，包括：
10.若检测到所述制冷盘管温度处于预置第一温度区间，则不在关小电子膨胀阀的开度；
11.若检测到所述制冷盘管温度处于预置第二温度区间，则将电子膨胀阀的开度开大预设第一开度，且不在控制压缩机频率升高；
12.若检测到所述制冷盘管温度小于第一预置温度，则将电子膨胀阀的开度开大预设第二开度，且不在控制压缩机频率升高，所述预置第一温度区间中的温度数值大于所述预置第二温度区间内的温度数值，所述预置第二温度区间内的温度数值大于所述第一预置温度。
13.可选的，在所述在制冷模式下，定时检测制冷盘管温度，之前包括：
14.控制压缩机启动制冷模式并持续运行预置第二时间。
15.可选的，在所述若所述制冷盘管温度持续预置第一时间后依旧小于第一预置温度，则停止压缩机运行，并报故障，之后还包括：
16.若检测到持续预置第三时间内，所述制冷盘管温度大于等于第二预置温度，则再次启动压缩机。
17.可选的，在所述若检测到持续预置第三时间内，所述制冷盘管温度大于等于第二预置温度，则再次启动压缩机，之后还包括：
18.若预置第四时间内报故障的次数大于预置故障阈值，则停止压缩机运行，且压缩机不在重新启动。
19.根据本发明的另一方面，提供了一种热泵制冷防冻装置，包括：
20.检测单元，用于在制冷模式下，每隔预置第一时间间隔检测制冷盘管温度；
21.第一调节单元，用于根据所述制冷盘管温度分别对电子膨胀阀的开度以及压缩机频率进行调节；
22.上报单元，用于若所述制冷盘管温度持续预置第一时间后依旧小于第一预置温度，则停止压缩机运行，并报故障。
23.可选的，所述第一调节单元还包括：
24.所述第二调节单元，用于当检测到所述制冷盘管温度处于预置第一温度区间，则不在关小电子膨胀阀的开度；
25.所述第三调节单元，用于当检测到所述制冷盘管温度处于预置第二温度区间，则将电子膨胀阀的开度开大预设第一开度，且不在控制压缩机频率升高；
26.所述第四调节单元，用于当检测到所述制冷盘管温度小于第一预置温度，则将电子膨胀阀的开度开大预设第二开度，且不在控制压缩机频率升高。
27.可选的，还包括：
28.控制单元，用于控制压缩机启动制冷模式并持续运行预置第二时间。
29.可选的，还包括：
30.启动单元，用于若检测到持续预置第三时间内，所述制冷盘管温度大于等于第二预置温度，则再次启动压缩机。
31.根据本发明的另一方面，提供了一种热泵控制系统，包括控制模块以及与所述控制模块相连的压缩机，电子膨胀阀以及制冷盘管温度检测计；
32.所述制冷盘管温度检测计用于检测制冷盘管的温度；
33.所述控制模块用于执行热泵制冷防冻方法。
34.本发明通过定时监测制冷盘管的温度来对电子膨胀阀的开度以及压缩机频率进行调节，从而控制冷媒的输出温度，从而能够避免长时间的低温导致换热板冻坏的情况出现；另外，当连续多次控制电子膨胀阀的开度以及压缩机频率后，制冷盘管温度持续预置第一时间后依旧小于第一预置温度时，则说明缺少冷媒或者换热器已经损坏，此时需要报故障并停止压缩机运行。
35.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于
本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1是根据本发明实施例一提供的一种热泵制冷防冻方法的流程图；
38.图2是根据本发明实施例二所提供的一种热泵制冷防冻方法的流程图；
39.图3是根据本发明实施例二所使用的一种热泵机组的系统结构图；
40.图4是根据本发明实施例三提供的一种热泵制冷防冻装置的结构示意图；
41.图5是根据本发明实施例四提供的一种热泵控制系统的系统架构图；
42.附图标记：压缩机-1；高压开关-2；低压开关-3；四通阀-4；蒸发器-5；风机-6；电子膨胀阀-7；制冷盘管探头-8；换热器-9；控制模块-10，制冷盘管温度检测计-11。
具体实施方式
43.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
44.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
45.实施例一
46.图1为本发明实施例一提供了一种热泵制冷防冻方法的流程图，该方法可以由热泵制冷防冻装置来执行，该热泵制冷防冻装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该热泵制冷防冻装置可配置于热泵机组中。如图1所示，该方法包括：
47.101、在制冷模式下，每隔预置第一时间间隔检测制冷盘管温度；
48.其中，热泵机组在制冷模式开启时，此时高温高压的冷媒气体通过膨胀阀后输出低温低压的冷媒至制冷盘管中，因此，本发明可以每隔预置第一时间间隔检测制冷盘管温度以实时监测输出冷媒的温度，根据制冷盘管温度作出对应的调控，以避免换热板被冻坏。具体的，预置第一时间间隔可以根据需要进行设定，例如设定为30秒或者一分钟。
49.102、根据制冷盘管温度分别对电子膨胀阀的开度以及压缩机频率进行调节；
50.为控制制冷盘管的温度，可以采用控制电子膨胀阀的开度以及压缩机频率的方式，使输入到制冷盘管中的冷媒的温度提高。其中，通过开大电子膨胀阀的开度的方式可以起到减小输出冷媒的温度；通过控制压缩机频率可以对冷媒的输出量进行控制。
51.103、若制冷盘管温度持续预置第一时间后依旧小于第一预置温度，则停止压缩机运行，并报故障。
52.当连续多次控制电子膨胀阀的开度以及压缩机频率后，制冷盘管的温度任然持续
预置第一时间后依旧小于第一预置温度时，说明缺少冷媒或者换热器已经损坏，此时需要报故障并停止压缩机运行。具体的，预置第一时间可以根据控制电子膨胀阀的开度以及压缩机频率的次数进行确定，例如每10秒控制一次电子膨胀阀的开度以及压缩机频率，重复12次后制冷盘管温度依旧持续在第一预置温度时即可报故障。第一预置温度可以根据需要进行设置，例如可以设置为零摄氏度或者2摄氏度。
53.本发明通过定时监测制冷盘管的温度来对电子膨胀阀的开度以及压缩机频率进行调节，从而控制冷媒的输出温度，从而能够避免长时间的低温导致换热板冻坏的情况出现；另外，当连续多次控制电子膨胀阀的开度以及压缩机频率后，制冷盘管温度持续预置第一时间后依旧小于第一预置温度时，则说明缺少冷媒或者换热器已经损坏，此时需要报故障并停止压缩机运行。
54.实施例二
55.图2为本发明实施例二提供的一种热泵制冷防冻方法的流程图。如图2所示，该方法包括：
56.201、控制压缩机启动制冷模式并持续运行预置第二时间；
57.其中，在制冷模式开启后，可以将压缩机稳定运行一段时间，待热泵机组运行稳定后，此时制冷盘管中的温度趋于平稳，就可以对制冷盘管的温度进行采集。具体的，预置第二时间可以是至少2分钟，实际可以设置为3-5分钟。
58.202、在制冷模式下，每隔预置第一时间间隔检测制冷盘管温度；
59.其中，热泵机组在制冷模式开启时，此时高温高压的冷媒气体通过膨胀阀后输出低温低压的冷媒至制冷盘管中，因此，本发明可以每隔预置第一时间间隔检测制冷盘管温度以实时监测输出冷媒的温度，根据制冷盘管温度作出对应的调控，以避免换热板被冻坏。具体的，预置第一时间间隔可以根据需要进行设定，例如设定为10秒，20秒或者30秒。
60.203、若检测到制冷盘管温度处于预置第一温度区间，则不在关小电子膨胀阀的开度；
61.需要说明的是，预置第一温度区间中的温度数值大于预置第二温度区间内的温度数值，预置第二温度区间内的温度数值大于第一预置温度。具体的，可以将预置第一温度区间设置为(3,5]摄氏度，预置第二温度区间设置为(2,3]摄氏度，第一预置温度设置为2摄氏度。当然，也可以根据实际需要进行设置，例如将预置第一温度区间在原来温度区间的基础上升高1-2摄氏度，预置第二温度区间和第一预置温度也可以做相应的改变。当检测到制冷盘管温度处于预置第一温度区间时，此时制冷盘管的温度已经到达耐受阈值，此时可以不在关小电子膨胀阀的开度，以避免输入到制冷盘管中的冷媒温度继续降低。
62.204、若检测到制冷盘管温度处于预置第二温度区间，则将电子膨胀阀的开度开大预设第一开度，且不在控制压缩机频率升高；
63.由于预置第一温度区间已经是制冷盘管的达耐受阈值，而预置第二温度区间内的温度数值小于预置第一温度区间中的温度数值，那么当检测到制冷盘管温度处于预置第二温度区间时，一方面可以控制电子膨胀阀的开度开大预设第一开度，使得输入到制冷盘管中的冷媒温度提高，以避免制冷盘管被冻坏，另一方面不在控制压缩机频率升高，避免产生过量的冷媒气体到蒸发器中，并在蒸发器中换热后经过电子膨胀阀流入到制冷盘管中。
64.预置第一时间间隔后，若检测到制冷盘管温度仍处于预置第二温度区间，则继续
将电子膨胀阀的开度开大预设第一开度，且不在控制压缩机频率升高。即本发明可以每隔第一时间间隔检测一次制冷盘管温度，并根据检测到的制冷盘管温度对电子膨胀阀和压缩机控制控制一次。需要说明的是，预设第一开度可以设置为5p，即每一次制冷盘管温度处于预置第二温度区间时，都可以将电子膨胀阀的开度开大5p，具体的预设第一开度可以根据实际需求进行设置。另外，电子膨胀阀的最大开度为480p，即当电子膨胀阀开度为480p时不在开大电子膨胀阀。
65.205、若检测到制冷盘管温度小于第一预置温度，则将电子膨胀阀的开度开大预设第二开度，且不在控制压缩机频率升高；
66.由于预置第一温度区间已经是制冷盘管的达耐受阈值，而预置第二温度区间内的温度数值小于预置第一温度区间中的温度数值，预置第二温度区间内的温度数值大于第一预置温度，因此，当检测到制冷盘管温度小于第一预置温度，需要进一步将电子膨胀阀的开度开大，例如可以将预设第二开度设置为10p，即每一次制冷盘管温度小于第一预置温度时，都可以将电子膨胀阀的开度开大10p，且不在控制压缩机频率升高。具体的，预设第二开度可以根据实际需求进行设置。
67.预置第一时间间隔后，若检测到制冷盘管温度仍小于第一预置温度时，则继续将电子膨胀阀的开度开大预设第二开度，且不在控制压缩机频率升高。若多次测量制冷盘管的温度都小于第一预置温度，即制冷旁观温度长时间处于第一预置温度以下，则说明热泵机组出现故障。
68.206、若制冷盘管温度持续预置第一时间后依旧小于第一预置温度，则停止压缩机运行，并报故障；
69.多次测量制冷盘管的温度都小于第一预置温度，即制冷旁观温度长时间处于第一预置温度以下，则说明热泵机组出现故障。即当制冷盘管温度持续预置第一时间后依旧小于第一预置温度，可以停止压缩机运行，并报故障。预置第一时间可以设置为预置第一时间间隔的倍数，例如，若预置第一时间间隔为10秒，那么预置第一时间可以设置为120秒或者160秒，当然也可以根据经验数据进行设置。具体的故障原因可以是缺少冷媒或者是换热板损坏。
70.在一种具体的实施方式中，当检测到制冷盘管的温度持续预置第二时间后依旧大于第三预置温度时，可以再次开启热泵机组运行。例如，当持续60秒内检测到制冷盘管的温度都大于8摄氏度时，可以再次开启热泵机组。
71.207、若预置第四时间内报故障的次数大于预置故障阈值，则停止压缩机运行，且压缩机不在重新启动。
72.当预置第四时间内报故障的次数大于预置故障阈值，即用户在预置第四时间内未能及时修理故障，那么可以停止压缩机运行，且压缩机不在重新启动。此时，需要用户关闭电源后重新开启热泵系统后，压缩机才能再次启动。其中，预置第四时间内可以设置为30分钟或者一小时，或者其他大于等于30分钟的数值。预置故障阈值可以设置为2次或者3次，或者其他大于2次的数值。
73.在一种具体的实施方式中，若制冷盘管的温度大于制冷盘管的耐受阈值时，例如制冷盘管的温度大于5摄氏度时，此时热泵机组正常运行，可以不用调节压缩机频率以及电子膨胀阀开度。
74.在一种具体的实施方式中，本发明的热泵机组的结构示意图如图3所示，图3中包括：
75.压缩机1，分别与压缩机1的高压输出口和低压输出口连通的四通阀4的第一连通口和第二输出口，四通阀4的第三输出口与蒸发器5的输入口连通，风机6与蒸发器5对应设置，蒸发器5的输出口连通电子膨胀阀7的一端，电子膨胀阀7的另一端与换热器9中的制冷盘管连通，制冷盘管的一端设置有制冷盘管探头8；换热器9的输出口与四通阀4的第四连通口连通；采用高压开关2控制高压输出口的通断，采用低压开关3控制低压输出口的通断。
76.当低温低压的冷媒进入到压缩机后，被压缩机压缩成高温高压的气体，高温高压气体经过四通阀流入到蒸发器中，高温高压的冷媒气体在蒸发器与风机吹入的风进行热交换，之后中温高压的冷媒蒸汽经过电子膨胀阀输出高速低温低压冷媒进入到换热器中，冷媒在换热器中冷凝成气液混合体，气液混合体的冷媒再次进入经过四通阀流入到压缩机中，完成冷媒的在热泵机组中的循环。
77.本发明通过定时采集制冷盘管温度，并设置多个温度区间，根据制冷盘管的温度所在的温度区间对压缩机的频率以及膨胀阀的开度进行调节，从而能够避免长时间的低温导致换热板冻坏的情况出现；另外，当连续多次控制电子膨胀阀的开度以及压缩机频率后，制冷盘管温度持续预置第一时间后依旧小于第一预置温度时，则说明缺少冷媒或者换热器已经损坏，此时需要报故障并停止压缩机运行。
78.实施例三
79.图4为本发明实施例三提供的一种热泵制冷防冻装置的结构示意图。
80.如图4所示，该装置包括：
81.检测单元301，用于在制冷模式下，每隔预置第一时间间隔检测制冷盘管温度；
82.第一调节单元302，用于根据制冷盘管温度分别对电子膨胀阀的开度以及压缩机频率进行调节；
83.上报单元303，用于若制冷盘管温度持续预置第一时间后依旧小于第一预置温度，则停止压缩机运行，并报故障。
84.在一种具体的实施方式中，还包括：
85.控制单元，用于控制压缩机启动制冷模式并持续运行预置第二时间。
86.在一种具体的实施方式中，还包括：
87.启动单元，用于若检测到持续预置第三时间内，所述制冷盘管温度大于等于第二预置温度，则再次启动压缩机。
88.本发明实施例所提供的一种热泵制冷防冻装置可执行本发明任意实施例所提供的一种热泵制冷防冻方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
89.实施例四
90.图5示出了可以用来实施本发明的实施例的热泵控制系统的结构示意图。热泵控制系统包括控制模块10以及与控制模块10相连的压缩机1，电子膨胀阀7以及制冷盘管温度检测计11；
91.制冷盘管温度检测计11用于检测制冷盘管的温度；
92.控制模块10用于执行本发明任意实施例所提供的一种热泵制冷防冻方法。
93.其中控制模块10包括处理器，以及与处理器通信连接的存储器，如只读存储器
(rom)、随机访问存储器(ram)等，其中，存储器存储有可被至少一个控制模块执行的计算机程序，控制模块可以根据存储在只读存储器(rom)中的计算机程序或者从存储单元加载到随机访问存储器(ram)中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在ram中，还可存储控制模块操作所需的各种程序和数据。
94.处理器可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器的一些示例包括但不限于中央处理单元、各种专用的人工智能(ai)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(dsp)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器执行上文所描述的热泵制冷防冻方法。
95.另外，压缩机1可以是转子压缩机，用于将冷媒压缩成高温高压的气体，再输入到蒸发器5中，冷媒在蒸发器5中完成热交换，压缩机1可以直接受控制模块10控制。
96.电子膨胀阀7的开度可以由控制模块10控制，通过控制电子膨胀阀7的开度从而控制进入到制冷盘管后液液混合态冷媒的温度。
97.制冷盘管温度检测计11可以设置在制冷盘管探头8上，直接测量制冷盘管的温度，并将温度事实上报给控制模块10，以便起到监测制冷盘管温度的作用。
98.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
99.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

技术特征：

1.一种热泵制冷防冻方法，其特征在于，包括：在制冷模式下，每隔预置第一时间间隔检测制冷盘管温度；根据所述制冷盘管温度分别对电子膨胀阀的开度以及压缩机频率进行调节；若所述制冷盘管温度持续预置第一时间后依旧小于第一预置温度，则停止压缩机运行，并报故障。2.根据权利要求1所述的热泵制冷防冻方法，其特征在于，所述根据所述制冷盘管温度分别对电子膨胀阀的开度以及压缩机频率进行调节，包括：若检测到所述制冷盘管温度处于预置第一温度区间，则不在关小电子膨胀阀的开度；若检测到所述制冷盘管温度处于预置第二温度区间，则将电子膨胀阀的开度开大预设第一开度，且不在控制压缩机频率升高；若检测到所述制冷盘管温度小于第一预置温度，则将电子膨胀阀的开度开大预设第二开度，且不在控制压缩机频率升高，所述预置第一温度区间中的温度数值大于所述预置第二温度区间内的温度数值，所述预置第二温度区间内的温度数值大于所述第一预置温度。3.根据权利要求1-2任一项所述的热泵制冷防冻方法，其特征在于，在所述在制冷模式下，定时检测制冷盘管温度，之前包括：控制压缩机启动制冷模式并持续运行预置第二时间。4.根据权利要求1-2任一项所述的热泵制冷防冻方法，其特征在于，在所述若所述制冷盘管温度持续预置第一时间后依旧小于第一预置温度，则停止压缩机运行，并报故障，之后还包括：若检测到持续预置第三时间内，所述制冷盘管温度大于等于第二预置温度，则再次启动压缩机。5.根据权利要求4所述的热泵制冷防冻方法，其特征在于，在所述若检测到持续预置第三时间内，所述制冷盘管温度大于等于第二预置温度，则再次启动压缩机，之后还包括：若预置第四时间内报故障的次数大于预置故障阈值，则停止压缩机运行，且压缩机不在重新启动。6.一种热泵制冷防冻装置，其特征在于，包括：检测单元，用于在制冷模式下，每隔预置第一时间间隔检测制冷盘管温度；第一调节单元，用于根据所述制冷盘管温度分别对电子膨胀阀的开度以及压缩机频率进行调节；上报单元，用于若所述制冷盘管温度持续预置第一时间后依旧小于第一预置温度，则停止压缩机运行，并报故障。7.根据权利要求6所述得热泵制冷防冻装置，其特征在于，所述第一调节单元还包括：所述第二调节单元，用于当检测到所述制冷盘管温度处于预置第一温度区间，则不在关小电子膨胀阀的开度；所述第三调节单元，用于当检测到所述制冷盘管温度处于预置第二温度区间，则将电子膨胀阀的开度开大预设第一开度，且不在控制压缩机频率升高；所述第四调节单元，用于当检测到所述制冷盘管温度小于第一预置温度，则将电子膨胀阀的开度开大预设第二开度，且不在控制压缩机频率升高。8.根据权利要求6-7任一项所述得热泵制冷防冻装置，其特征在于，还包括：
控制单元，用于控制压缩机启动制冷模式并持续运行预置第二时间。9.根据权利要求6-7任一项所述得热泵制冷防冻装置，其特征在于，还包括：启动单元，用于若检测到持续预置第三时间内，所述制冷盘管温度大于等于第二预置温度，则再次启动压缩机。10.一种热泵控制系统，其特征在于，包括控制模块以及与所述控制模块相连的压缩机，电子膨胀阀以及制冷盘管温度检测计；所述制冷盘管温度检测计用于检测制冷盘管的温度；所述控制模块用于执行权利要求1-5任一项所述的热泵制冷防冻方法。

技术总结

本发明公开了一种热泵制冷防冻方法、装置及控制系统，方法包括在制冷模式下，每隔预置第一时间间隔检测制冷盘管温度；根据制冷盘管温度分别对电子膨胀阀的开度以及压缩机频率进行调节；若制冷盘管温度持续预置第一时间后依旧小于第一预置温度，则停止压缩机运行，并报故障。本发明解决热泵机组在开机制冷过程中机组无法判定蒸发温度，导致机组运行或者缺冷媒时冻坏换热器的技术问题。媒时冻坏换热器的技术问题。媒时冻坏换热器的技术问题。