[发明专利]基于热膨胀和热能除霜的空气能热水器除霜方法

说明书

本发明公开了一种基于热膨胀和热能除霜的空气能热水器除霜方法，包括以下步骤：S1：结霜程度的检测；S2：除霜控制：通过获取所述S1给出的结霜程度，在判定为结霜时控制盘型铜管上的热膨胀单元和加热单元进行除霜；所述的热膨胀单元为电热材料和热膨胀材料复合组成，所述电热材料嵌入热膨胀材料的内部；热膨胀单元紧贴或者缠绕在盘型铜管上；所述加热单元包括紧贴或者缠绕在盘型铜管上的发热材料。本发明通过检测结霜程度的结果，将热膨胀除霜和热融霜有效结合，能有效提高除霜效果，加快除霜过程，减小除霜能耗，还能消除水温/室温大幅度下降，提高空气能热水器整体性能。

技术领域

本发明涉及空气能热泵领域，特别涉及一种基于热膨胀和热能除霜的空气能热水器除霜方法。

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。

目前，常规的是通过温度传感器检测到蒸发换热器盘管温度很低时，通过控制四通阀的工作模态，改变冷媒流动方向，使空气源热泵系统中的冷媒在流经冷媒水换热器时进行吸热，并在流经室外换热器时进行放热，从而达到去除室外换热器上结霜的目的，但是该方式存在以下问题：一方面，由于该方案需要从室内/热水箱中吸收大量的热量进行除霜，导致室内/水箱温度大幅下降，影响了用户体验；另一方面，需要复杂增加四通阀和切换控制算法，增加了压缩机系统的复杂性和成本。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于热膨胀和热能除霜的空气能热水器除霜方法。本发明通过检测结霜程度的结果，将热膨胀除霜和热融霜有效结合，能有效提高除霜效果，加快除霜过程，减小除霜能耗，还能消除水温/室温大幅度下降，提高空气能热水器整体性能。

本发明的技术方案：基于热膨胀和热能除霜的空气能热水器除霜方法，包括以下步骤：

S1：结霜程度的检测；

S2：除霜控制：通过获取所述S1给出的结霜程度，在判定为结霜时控制盘型铜管上的热膨胀单元和加热单元进行除霜；

所述的热膨胀单元为电热材料和热膨胀材料复合组成，所述电热材料嵌入热膨胀材料的内部；热膨胀单元紧贴或者缠绕在盘型铜管上；

所述加热单元包括紧贴或者缠绕在盘型铜管上的发热材料。

前述的基于热膨胀和热能除霜的空气能热水器除霜方法中，所述步骤S1中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，并定义每次结霜预测算法执行时均需对每个参数采样n个数据，采样周期为T_s；

③对出风口处温度和压缩机功率P_comp采样n个数据，分别记为：和依据空气热交换功率得到：其中：C(T_amb,H_amb)为空气比热容，ρ(T_amb,H_amb)为空气密度，n_fan和S_fan分别为蒸发器风扇转速和截面积，默认为常数；依据公式得到：{λ(1),…,λ(n)}；其中：λ为空气能热水器吸热效能系数；