[发明专利]一种空气能热水器智能除霜装置及方法

说明书

本发明公开了一种空气能热水器智能除霜装置及方法，除霜装置包括振动除霜单元和冷媒回路切换单元，其中：所述冷媒回路切换单元包括蒸发器、四通阀、气液分离器、压缩机、热交换器、储液罐、膨胀阀和过滤器，其中：所述四通阀、气液分离器和压缩机连接形成闭合回路，所述四通阀、热交换器、储液罐、膨胀阀、过滤器和蒸发器连接形成闭合回路；除霜方法包括以下步骤：结霜程度的检测；控制执行除霜。本发明可以加速除霜过程，保证空气能热水器的效能和用户使用舒适度，还防止空气能热水器在结霜状态下长时间使用而缩短使用寿命以及可靠性降低的问题出现。

技术领域

本发明涉及空气能热泵领域，特别涉及一种空气能热水器智能除霜装置及方法。

背景技术

空气能热水器因其具有高效、节能、环保的优势，广泛应用于家庭、企事业单位及小区楼栋的热水供应及冬季室内取暖。然而，在冬季使用过程中，由于室外温度较低，蒸发器换热装置铜管会结霜。

结霜是空气能热水器面临的一个严重问题，一方面，结霜不仅影响空气能热水器的效能和用户使用舒适度；另一方面，空气能热水器在结霜状态长时间运行会导致寿命及可靠性大大降低。

所以，快速、可靠地对空气能热水器进行除霜有利于提高热水器的制热量和效率，确保系统稳定运行。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种空气能热水器智能除霜装置及方法。本发明具有除霜速度快、效果好、能耗低和水温下降幅度小的特点。

本发明的技术方案：一种空气能热水器智能除霜装置，包括振动除霜单元和冷媒回路切换单元，其中：

所述冷媒回路切换单元包括蒸发器、四通阀、气液分离器、压缩机、热交换器、储液罐、膨胀阀和过滤器，其中：所述四通阀、气液分离器和压缩机连接形成闭合回路，所述四通阀、热交换器、储液罐、膨胀阀、过滤器和蒸发器连接形成闭合回路；

所述振动除霜单元包括多个规定在蒸发器的铜管上的电振动器。

一种智能除霜方法，应用于前述的空气能热水器智能除霜装置，包括以下步骤：

S1：结霜程度的检测，对需要检测的所述压缩机的功率和冷媒高压气体压力进行采样，并通过气体压力值的比值系数的减小程度来判定空气能热水器蒸发器结霜程度；

S2：控制执行除霜，通过获取所述S1给出的结霜程度，在判定为结霜时包括以下步骤执行除霜：

S2.1：振动除霜：驱动所述电振动器对所述蒸发器的铜管施加振动，使附着在所述铜管上的冰霜因受到巨大振动而破碎，加速除霜过程；

S2.2：切换冷媒回路工作模式：所述四通阀切换工作模态实现冷媒从热交换器中吸收水的热能，在所述蒸发器的铜管上释放热量，产生的热量迅速被附着在所述铜管上的已经破碎的冰霜吸收，吸热之后的破碎冰霜会加速融化。

前述的智能除霜方法中，所述S1中的结霜程度的检测方法包括以下步骤：

（1）通过天气信息获取当天环境温度T_amb、环境相对湿度H_amb，确定空气能热水器当前处于结霜运行边界范围；

（2）以此时刻开始每隔△T时间执行一次结霜程度预测算法，并且每次结霜预测算法执行时均需对压缩机的功率和冷媒高压气体压力（压缩机的出口压力）采样并得到n个数据，采样周期为T_s；

（3）采样压缩机的功率和冷媒高压气体压力的n个数据，分别记为：和,计算所述压缩机功率为时，正常未结霜工作情况下的冷媒高压气体压力，得到与在正常未结霜工作情况下的关系；

（4）计算比值，满足：，获取数组的最小值和最大值：和，求取等间隔量，并建立数组，其中：，，以为自变量离散数值，为应变量离散数值，使用插值算法，获得对应的序列；