一种不停机化霜方法
技术领域
本发明涉及一种不停机化霜方法，适用于冷暖变频空调。
背景技术
图1为冷暖变频空调的原理图。1号箭头表示制冷模式时制冷剂循环路径，2号箭头表示制热模式时制冷剂循环路径，通过控制四通阀换向实现制热模式与制冷模式的切换。
制冷模式中，压缩机开始工作时，低温、低压的制冷剂被压缩机吸入，在压缩机气缸内被压缩成高温、高压的过热气体后排出到冷凝器中。高温、高压的制冷剂气体通过冷凝器散热，温度不断下降，逐渐被冷却为常温、高压的饱和蒸气，并进一步冷却为饱和的液体。经冷凝后的制冷剂饱和液体经节流降压后，在蒸发器内开始吸热汽化，降低蒸发器及其周围的温度，使制冷剂变成低温、低压的气体。
制热模式中，冷凝器和蒸发器的功能对换。在制热模式中，冷凝器盘管容易结霜，甚至形成冰覆盖在盘管表面，影响换热器(冷凝器和蒸发器的统称)换热，降低换热效率，甚至冻裂盘管，影响产品性能，降低产品使用舒适性。
针对上述问题，当前的化霜方法主要有两种：
一、采用旁通支路不停机化霜。缺点：需增加电路结构，增加了空调成本，在当前大宗商品原材料价格上涨背景下，该方案削弱了空调的成本竞争优势。
二、停机除霜。停机除霜是通过四通阀转换制冷剂的流向，由制热模式转为制冷模式，将压缩机输出的高温高压制冷剂输送到室外机结霜的热交换器中，使得室外机上的霜层融化。由于涉及操作四通阀换向，行业的惯常手段都是先关闭压缩机，这也是停机除霜方案中“停机”一词的由来。该方案的缺点：其运行频率先降到0Hz，四通阀完成切换后，再由0Hz开始上升，由于频率越低，制冷/制热量就越低，化霜效果也就越差。所以，停机除霜方案化霜时间较长，制热性能系数COP(全称：Coefficient Of Performance)较小。
总体而言，现有除霜方案，要么需额外增加部件增加空调成本，要么化霜时间长，COP较小。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不增加空调的硬件成本，又能缩短化霜时间提升COP的不停机化霜方法。
本发明通过如下技术方案实现其发明目的：一种不停机化霜方法，用于冷暖变频空调的化霜控制，其包括如下步骤：
制热过程中，满足化霜条件时，先对压缩机降频，达到切换频率FrqDefPre时，FrqDefPre＞0，控制四通阀换向，将空调由制热模式转为制冷模式，然后提升压缩机频率到化霜频率FrqDefRun并运行一段时间，直到化霜完毕。
本发明通过调整控制逻辑，在压缩机频率降到一定值FrqDefPre还未触及0Hz时就操作四通阀完成制热到制冷模式的切换。由于切换为制冷模式的过程中，未经历FrqDefPre→0Hz和0Hz→FrqDefPre的过程，压缩机在整个过程中不仅持续运行，而且始终运行在大于FrqDefPre的较高频率段，所以可有效缩短化霜时间比((化霜时间/压缩机制热运行时间)*100％)，提升COP。
本方案的优点是：在不增加样机成本基础上实现了含化霜周期的制热性能系数COP的提升；缺点是：切换频率FrqDefPre设计和验证时间比较长。相比较而言，切换频率FrqDefPre较低，以有利于四通阀换向，化霜频率FrqDefRun较高，以确保化霜期间冷凝器化霜干净。一般情况下，FrqDefPre取值在30Hz～40Hz之间，FrqDefRun取值在80Hz～90Hz之间。
在由制冷模式切换回制热模式时，本发明优选如下方案进一步缩短化霜时间比，提升COP：
化霜完毕后，再次降频到切换频率FrqDefPre，并再次控制四通阀换向，回到制热模式，完成一个完整的化霜周期。
本发明中化霜条件涉及的参数包括压缩机运行时间t、外机冷凝器盘管或冷凝器出口温度TC和室外环境温度Ta，要求同时满足：t≥t设定值、Tc≤Tc设定值、Tc-Ta≥T温差设定值。
同时满足上述三个条件才进入化霜程序。t用于判断运行时间是否合理，避免频繁化霜；Tc和Tc-Ta用于判断冷凝器表面结霜是否严重。
本发明化霜条件中的阈值建议设定如下：
t设定值＝30min；Tc设定值＝1℃；T温差设定值＝2℃。
另外，本发明推荐通过监测外机冷凝器盘管或冷凝器出口温度TC判断是否化霜完毕，具体条件设置如下：当Tc上升到15℃时，即退出化霜。
有益效果：
本发明仅通过优化控制逻辑，控制空调在频率下降到FrqDefPre还未触及0Hz时就进行模式的切换，省去制热到制冷模式切换时空调频率由FrqDefPre→0Hz和0Hz→FrqDefPre的过程，从而在不增加样机成本基础上实现了含化霜周期的制热性能系数COP的提升；
在制冷模式转回制热模式时，同样通过控制空调在频率降为OHz前提前切换，进一步缩短空调的化霜时间比，从而进一步提升COP。
附图说明
图1为冷暖变频空调的原理图；
图2为本发明具体实施例的不停机化霜方法的控制流程图；
图3为不停机化霜和停机化霜频率的变化情况。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
一种适用于冷暖变频空调的不停机化霜方法，其控制流程图如图2所示，其包括如下步骤：
1)空调制热模式运行时，对压缩机连续运行时间t、冷凝器盘管或冷凝器出口温度Tc和室外环境温差进行监控。
2)满足化霜条件时进入化霜周期
本实施例中设置三个化霜条件：
条件1：压缩机连续运行时间t≥30min；
条件2：冷凝器出口Tc≤1℃；
条件3：室外环境温度Ta与冷凝器出口温度Tc的差值≥2℃；
同时满足条件1、条件2和条件3时进入化霜；在化霜过程中，当Tc上升到15℃时，即退出化霜，进入下一个周期。
t用于判断运行时间是否合理，避免频繁化霜；Tc和Tc-Ta用于判断冷凝器表面结霜是否严重。
3)进入化霜周期后，先对压缩机降频，降低到切换频率FrqDefPre时，控制四通阀换向，使空调由制热模式转为制冷模式，冷凝器开始化霜，然后提升压缩机频率到化霜频率FrqDefRun并运行一段时间，直到冷凝器出口温度Tc达到设定值如≥15℃时，结束化霜。
上述步骤是基于正常情况下空调的运行频率大于切换频率FrqDefPre的情况。FrqDefPre＞0，也即空调在切换为制冷模式的过程中，压缩机在整个过程中不仅持续运行，而且始终运行在大于FrqDefPre的较高频率段，未经历FrqDefPre→0Hz和0Hz→FrqDefPre的过程，可有效缩短化霜时间比，提升COP。
切换频率FrqDefPre通过预设和验证确定。切换频率FrqDefPre越低，越有利于四通阀换向，越高，越有利于缩短化霜时间比，提升COP。实际情况下，更为推荐在保证四通阀能切换成功的前提下，选取较高值。与切换频率FrqDefPre相比，化霜频率FrqDefRun较高，以确保化霜期间冷凝器化霜干净。一般情况下，FrqDefPre取值在30Hz～40Hz之间，FrqDefRun取值在80Hz～90Hz之间。
4)退出化霜后，将压缩机频率再次降到切换频率FrqDefPre，并再次控制四通阀换向，回到制热模式，完成一个完整的化霜周期。
该步骤同步骤3)一样，四通阀均在频率下降到FrqDefPre还未到达0Hz时就进行模式的切换，均省去FrqDefPre→0Hz和0Hz→FrqDefPre的过程，可进一步缩短化霜时间比，提升COP。
图3为不停机化霜和停机化霜频率的变化情况，可以明确看到，不停机化霜时，未经过FrqDefPre→0Hz和0Hz→FrqDefPre的过程。图中y坐标折算成频率时，需除以60s。
表1是型号为ASW-H12D4的空调不停机化霜和停机化霜的运行数据对照表。1#、2#分别表示1号样机和2号样机的数据。
表1
由上表可知：不停机化霜，化霜时间缩短约52％，化霜时间比降低约22％((12.1-9.9)/9.9*100％)，COP提升约1％。
在含化霜周期的COP实验中，当COP已经调整确定后，再要提高1％是非常困难的，一般都需要增加成本来加大换热器才能实现。COP＝被测机能力/被测机功率，从表1可以看出，虽然不停机化霜方案的功率有所升高，但是被测机能力上升更为明显，达4.2％以上，在其作用下，COP最终还是得到了比较明显的提高。
