多联机热泵机组及其化霜过程平衡水温的控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种多联机热泵机组及其化霜过程平衡水温的控制方法。

背景技术

热泵空调器是一种利用热泵技术将低位热源的热能转移到高位热源的设备。热泵空调器的主要工作原理是利用卡诺循环原理，通过将热量从低温热源传递到高温热源，同时对高温热源进行冷却，实现对低位热源的热能提取。在热泵空调器中，低位热源是室外环境，高位热源是室内环境。热泵空调器通过吸收室外的热量，将其转移到室内，同时将室内的热量和湿气排出室外，实现室内温度和湿度的调节。

热泵空调器主要由以下几个部分组成：压缩机，它通过压缩制冷剂来提高制冷剂的压力和温度。制冷剂在经过压缩后，会变成高温高压的气态，然后进入冷凝器进行冷却；冷凝器，热泵空调器中的散热部件，它通过将制冷剂中的热量传递给室外环境，使制冷剂变成液态；液态制冷剂经过节流阀降压后，进入蒸发器；节流阀，作用是将冷凝后的制冷剂进行降压，使其转变为低温低压的液态制冷剂，节流阀能够控制制冷剂的温度和湿度；蒸发器，热泵空调器中的吸热部件，它通过吸收室内或室外环境的热量，使制冷剂变成气态，气态制冷剂再返回压缩机循环；和控制系统，热泵空调器的指挥中心，它通过对各个部件的运行进行控制，实现室内温度和湿度的调节。

热泵空调器具有以下优点：

节能，热泵空调器能够将室外的热量转移到室内，从而减少了对电能的消耗。与传统的空调器相比，热泵空调器具有更高的能效比（COP），能够实现更节能的运行。

适应性强，热泵空调器能够在不同的气候条件下运行，因此具有更强的适应性。无论是南方还是北方，无论是夏季还是冬季，热泵空调器都能够实现有效的温度调节。

目前热泵空调器在北方地区冬季供暖时，室外翅片换热器容易出现结霜的情况，这将严重影响其换热效率，导致机组制热能力下降。因此必须频繁地给机组进行化霜。常规的化霜操作是通过四通阀换向将制热运行切换为制冷运行，使压缩机排出的高温高压气体进入室外换热器使其翅片升温融化表面的冰霜，待化霜结束后再通过四通阀换向，切换成制热运行。由于化霜期间，出水温度会出现下降，影响室内的舒适性，为了避免机组进入化霜出现水温大幅度降低的情况，一般会限制同时进入化霜的机组的数量，但这种方法仍然避免不了在机组进入化霜时水温向下波动的问题，到夜晚时这种情况将出现的更加频繁，严重影响到用户体验。

发明内容

本发明提出一种多联机热泵机组及其化霜过程平衡水温的控制方法，以解决现有多联机热泵机组在低温制热情况下机组频繁化霜导致的水温周期性波动大的技术问题。

本发明采用的技术方案是，提出一种多联机热泵机组化霜过程平衡水温的控制方法，包括：当任一热泵机组的控制板检测到满足化霜条件时向多联机的主控板发送化霜请求，所述多连接主控板接收所有热泵机组控制板发送的数据，比较请求化霜的热泵机组的制热累计运行时间，并向制热运行累计时间最长的热泵机组发送允许化霜标志，同时向其他热泵机组发送化霜增频标志。

所述化霜条件是：翅片换热器上的温度小于等于化霜设定温度，且与本机组上次化霜的间隔时间大于一设定间隔时间。

进一步地，所述主控板发送允许化霜标志的时间需与上一次发出允许化霜标志的时间间隔一段第一设定时间。

进一步地，进入化霜的热泵机组控制板检测一段时间t内水温的变化值，当水温下降累计超过第一设定温度时，化霜频率降低F

进一步地，当化霜增频标志发送的时间达到第二设定时间时，所述多联机的主控板发出清除化霜增频标志。

进一步地，满足化霜条件且执行化霜增频的热泵机组收到清除化霜增频标志后，判断其运行频率是否大于化霜频率，若是，则降低至化霜频率，若否，则维持当前频率运行。

进一步地，执行化霜的热泵机组在化霜过程中不执行温度点停机操作。

进一步地，未进入化霜的热泵机组控制板接收到化霜增频标志后，频率增大F

进一步地，在化霜增频控制阶段，未执行化霜的热泵机组执行温度点停机动作。

进一步地，当热泵机组的控制板未检测到有热泵机组正在执行化霜操作，则进入化霜增频的热泵机组退出化霜增频操作，按照热泵机组的水温需求调节频率大小。

本发明还提出一种多联机热泵机组，所述多联机热泵机组化霜时，采用上述的多联热泵机组平衡水温的控制方法。

本发明提出的技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、当多台热泵机组存在化霜需求时，主控制板选择对化霜最严重的热泵机组进行化霜，避免造成多联机的效率下降，能耗增大。

2、当有热泵机组化霜时，其他热泵机组升频，使供水前后水温变化保持平稳，减少热泵机组化霜对室内温度的影响。

附图说明

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，其中：

图1是多联机热泵机组的系统示意图；

图2是本发明化霜时平衡水温平衡控制方法的逻辑示意图；

图3是多联机主控板的控制流程图；

图4是热泵机组控制板的控制流程图；

图5是进入化霜阶段的热泵机组的控制流程图；

图6是未进入化霜阶段的热泵机组的控制流程图；

图7是热泵机组监控主控板发送指令的流程图。

其中：

标号1-4表示热泵机组；

标号5表示多联机的主控板；

标号6表示主供水管；

标号7表示主回水管；

Ts1-第一设定时间；

Ts2-第二设定时间；

Tt1-第一设定温度；

Tt2-第二设定温度；

Tt3-第三设定温度；

D1-化霜增频调节的时间设定值。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。应当理解，以下具体实施例仅用以解释本发明，并不对本发明构成限制。

本说明书中所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图对本发明进行限制。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的保护范围。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备本说明书中未做详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为本说明书的一部分。在本说明书中任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不构成对本发明的限制。

为了便于描述，说明书中使用的位置描述术语，如“在……之上”、“在……左方”，“在……前面”等，仅用来描述图中所示实施例某一部件与其他部件的空间位置关系，当该部件放置的位置不同时，相对位置会发生变化，因此针对附图实施例的位置关系不应当对本发明构成限制。

此外，需要说明的是，说明书中使用“第一”、“第二”等词语仅仅是为了对相似部件进行区别，并不存在先后的顺序，因此不能理解为对本发明保护范围构成限制。

多联机风冷热泵机组是一种高效、环保、节能的制冷和供暖设备，广泛应用于商业和民用建筑中。该机组结合了制冷、供暖和热水供应等多种功能，能够同时满足不同区域、不同季节对温度的不同需求。

多联机风冷热泵机组包括多台相互并联设置的风冷热泵机组，各机组的供回水管与主供回水管连通，向室内供冷或供热。多联机风冷热泵机组能根据室内冷热负荷控制热泵机组的开启数量，灵活性好，能效比高。

图1是多联机热泵机组一实施例的系统示意图，该实施例中包括四台相互并联的热泵机组1-4，这四台热泵机组的供水管与主供水管6连通，回水管与主回水管7连通，可向建筑内提供空调所需的冷冻水或热水。各热泵机组的回水管上设有控制阀，当室内负荷变化时，可通过主控板5调整热泵机组的开启数量。

通常热泵机组的室外换热器采用翅片换热器。在北方地区冬季采暖时室外翅片换热器容易出现结霜的情况，这将严重影响其换热效率，导致热泵机组制热能力下降。常规的化霜方法是通过四通换向阀将热泵机组由制热运行切换为制冷运行，使压缩机排出的高温高压气体进入室外翅片换热器，使翅片升温融化表面的冰霜，待化霜结束后再通过四通阀换向，将热泵机组切换成制热运行。这种化霜模式在化霜期间，供水温度会下降，导致室内温度波动，影响用户体验。

为解决上述技术问题，本发明提出一种热泵机组化霜过程平衡水温的控制方法，该方法的构思是：当任一热泵机组需要化霜时，提高其他热泵机组压缩机运行的频率，提高供水温度，使热泵机组化霜前后水温变化保持平稳，减少热泵机组化霜对室内温度的影响。

本发明采用的热泵机组化霜过程平衡水温的控制方法包括：

当多联机热泵机组的主控板检测到有机组发送化霜请求时，比较发送化霜请求的热泵机组制热累计运行时间的长短，向制热累计时间最长的热泵机组发送化霜允许指令，同时向其他热泵机组发送化霜增频指令，接收到化霜允许指令的机组进入化霜操作，未收到化霜允许指令的机组，包括发出化霜请求的热泵机组和未发出化霜请求的热泵机组均执行化霜增频操作，确保主供水管温度在化霜期间水温变化平稳，持续满足用户的制热需求。

图2是本发明提出的化霜过程平衡水温控制方法的逻辑示意图，包括以下步骤：

当任一热泵机组的控制板检测到满足化霜条件时向多联机的主控板发送化霜请求；

多联机的主控板接收所有热泵机组控制板发送的数据，并比较请求化霜的热泵机组的制热累计运行时间；

多联机的主控板向制热累计运行时间最长的热泵机组发送允许化霜标志，同时向其他的热泵机组发送化霜增频标志。

所述化霜条件是：热泵机组翅片换热器上的温度小于等于化霜设定温度，且与本机组上次化霜的间隔时间大于设定间隔时间。

在本发明提出的化霜过程平衡水温控制方法中，其他热泵机组增频导致的供水温度提高很好地平衡了化霜机组制冷导致的供水温度下降，而且只允许一台累计制热时间最长、结霜最严重的热泵机组化霜，对整个系统的供水温度影响降到了最低。

任一台热泵机组的控制板检测到该热泵机组满足化霜条件时，向多联机的主控板发送化霜请求，主控板接收所有热泵机组控制板发送的数据，将所有请求化霜的热泵机组的制热累计运行时间进行比较，获取制热累计运行时间最长的热泵机组，并向该热泵机组的控制板发送化霜允许标志（化霜指令），同时向所有已开机的热泵机组控制板发送化霜增频标志（增频指令），包括满足化霜条件但没有收到化霜指令的热泵机组和不满足化霜要求的热泵机组。此时，收到化霜允许标志的热泵机组执行化霜操作，无化霜需求的热泵机组的控制板接收到化霜增频标志后执行一次升频动作，未接收到化霜允许标志但存在化霜需求的热泵机组也执行一次增频动作。

需要注意的是，主控板发出不同的化霜允许标志信号需间隔一段第一设定时间Ts1，也就是说，不能同时指令两台以上的热泵机组化霜，原因是多台热泵机组同时进入化霜会导致主供水管出水温度降低过快，造成室内温度波动较大。

主控板在发出制热增频指令一段第二设定时间Ts2后，向所有的热泵机组发出清除化霜增频标志，此时无化霜需求的热泵机组的控制板按照正常的逻辑控制压缩机的频率；已向主控板发出化霜请求但未收到化霜允许指令，执行化霜增频的热泵机组在收到清除化霜增频标志后，判断当前运行频率是否大于化霜频率，如是，降低至化霜频率运行，为后续启动化霜操作做准备；如否，则维持当前频率运行。

图3是多联机主控板的控制流程图，包括以下步骤：

判断是否收到热泵机组的化霜请求，如否，则清除对应热泵机组的化霜允许标志；如是，则判断已发出的化霜允许标志的时间间隔是否大于第一设定时间Ts1，如否，则维持当前状态，暂不进入化霜程序；如是，则执行下面步骤；

比较发出化霜请求的热泵机组的制热累计运行时间，并向制热累计时间最长的热泵机组发出化霜允许标志，向其他热泵机组发出化霜增频标志；

判断化霜增频标志发送的时间是否达到第二设定时间Ts2，如是，则向化霜增频的热泵机组发出清除化霜增频标志；如否，则维持化霜增频状态。

图4是热泵机组控制板的控制流程图，包括以下步骤：

各热泵机组判断是否满足化霜进入条件，如否，则进一步判断是否收到化霜增频标志，如是，则执行化霜增频操作，如否，则维持当前状态；如满足化霜进入条件，则执行下面步骤；

向多联机主控板发送化霜请求，并等待主控板反馈的信息，判断是否收到主控板发出的化霜允许标志，如是，则执行化霜操作；如否，则执行化霜增频操作；

当满足化霜条件但执行化霜增频的热泵机组接收到主控板发出的化霜增频清除标志时，判断当前运行频率是否大于化霜频率，如是，则降低至化霜频率；如否，则保持当前频率运行。

如图5所示，进入化霜的热泵机组控制如下：

检测一段时间t内水温的变化值；

判断当前水温下降温度是否超过第三设定温度Tt3，如是，则退出化霜操作；如否，则判断当前水温下降温度是否超过第二设定温度Tt2，如是，则控制热泵机组化霜退出温度降低Tf1；如否，则判断当前水温下降温度是否超过第一设定温度Tt1，如是，则控制降低化霜频率F

在化霜过程中的热泵机组不执行温度点停机动作，温度点停机动作是指满足温度需求时机组执行停机动作，即关闭负载。

未化霜的控制板接收到主控板发送的化霜增频标志后，频率立即增大F

图6是未进入化霜阶段的热泵机组的控制流程图，包括以下步骤：

控制板接收到化霜增频标志后，控制频率增大F

判断是否收到主控板发出的清除化霜增频标志（化霜增频调节的时间达到设定值D1），如是，则按照热泵机组的水温需求调节频率大小；如否，则维持频率增大F

主控板会将化霜允许标志信号发送给所有热泵机组的控制板，控制板根据接收到的主控板发送的信息判断是否有热泵机组正在执行化霜，若存在热泵机组正在化霜则未化霜的所有热泵机组维持化霜增频状态，若未检测到由热泵机组正在执行化霜动作，则进入化霜增频的热泵机组退出化霜增频状态，按正常的逻辑控制，即按照热泵机组的水温需求调节频率大小。

图7是未化霜热泵机组监控主控板发送指令的流程图，包括以下步骤：

未化霜的热泵机组控制板监控是否有热泵机组正在执行化霜操作，如有，则执行化霜增频操作；如无，则按正常逻辑控制，按照热泵机组的水温需求调节频率大小。

综上所述，本发明提出的多联机热泵机组化霜过程平衡水温的控制方法按照制热累计运行时间长短决定热泵机组进入化霜的顺序，即优先控制制热持续运行时间最长的热泵机组进入化霜，并且当一台热泵机组进入化霜操作时，其余未化霜的热泵机组执行一次升频操作，不仅能使化霜最严重的热泵机组无需等待，快速进行化霜，而且通过提高不化霜的热泵机组的运行频率，使整个系统的供水温保持平稳，避免了室内温度的波动，提高了用户的舒适性。

以上所述仅为本发明的具体实施方式。应当指出的是，凡在本发明构思的精神和框架内所做出的任何修改、等同替换和变化，都应包含在本发明的保护范围之内。