本发明专利技术公开了一种空气能热水器高效除霜装置及方法，其中，除霜装置包括冷媒回路切换单元和热膨胀单元，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、换热器、储液罐、膨胀阀和过滤器；其中，所述四通阀、气液分离器与压缩机依次连接形成闭合回路；所述四通阀、换热器、储液罐、膨胀阀、过滤器和蒸发器依次连接形成闭合回路；除霜方法包括以下步骤：结霜程度的检测、控制执行除霜。本发明专利技术能够保证空气能热水器的效能和用户使用的舒适程度，还能够防止空气能热水器在结霜状态下长时间使用而导致的寿命与可靠性大幅度下降的情况出现。降的情况出现。降的情况出现。
【技术实现步骤摘要】
一种空气能热水器高效除霜装置及方法
[0001]本专利技术涉及空气能热泵领域，特别涉及一种空气能热水器高效除霜装置及方法。
技术介绍
[0002]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。
[0003]结霜是空气能热水器面临的一个严重问题，一方面，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、可靠的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。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于，提供一种空气能热水器高效除霜装置及方法。本专利技术可以有效提高除霜效果，加快除霜过程，减小除霜能耗以及消除水温/室温大幅度下降，提高空气能热水器整体性能。
[0005]本专利技术的技术方案：一种空气能热水器高效除霜装置，包括冷媒回路切换单元和热膨胀单元，其中：
[0006]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、换热器、储液罐、膨胀阀和过滤器；其中，所述四通阀、气液分离器与压缩机依次连接形成闭合回路；所述四通阀、换热器、储液罐、膨胀阀、过滤器和蒸发器依次连接形成闭合回路；
[0007]所述热膨胀单元包括设置在所述蒸发器的铜管上的热膨胀材料，所述热膨胀材料内部嵌设有电热材料。
[0008]前述的一种空气能热水器高效除霜装置中，所述热膨胀材料粘贴或者缠绕在蒸发器的铜管表面。
[0009]根据上述的空气能热水器高效除霜装置的除霜方法，包括以下步骤：
[0010]S1：结霜程度的检测：对需要检测的所述压缩机的运行功率和冷媒气体压力进行采样，再对压缩机的运行功率和冷媒气体压力进行模糊化得到模糊化变量，再对所述模糊化变量进行模糊推理得到模糊推理结果，再对所述模糊推理结果进行解模糊，进而判定空气能热水器的蒸发器上的铜管是否结霜以及结霜程度；
[0011]S2：控制执行除霜，通过获取所述S1给出的结霜程度，在判定为结霜时执行包括以下步骤进行除霜：
[0012]S2.1：热膨胀除霜：调节所述电热材料流过的电流，使所述热膨胀材料吸收热量而产生膨胀形变，使附着在所述蒸发器的铜管上的冰霜受到巨大的应力而破裂，加快后续热除霜过程；
[0013]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裂的冰霜吸收，吸热之后的破碎的冰霜会加速融化。
[0014]前述的空气能热水器高效除霜方法中，所述S1中的结霜程度检测方法包括以下步骤：
[0015](1)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；
[0016](2)以此时刻开始每隔ΔT时间执行一次结霜预测算法，并且每次预测算法执行时均需对所述压缩机的功率P
comp
和冷媒高压气体压力P
press
(也就是压缩机的出口压力)采样并得到n个数据，采样周期为T
s
；
[0017](3)采样的所述压缩机的功率P
comp
和冷媒高压气体压力P
press
的n个数据，分别记为：{P
comp
(1),P
comp
(2),
…
,P
comp
(n)}和{P
press
(1),P
press
(2),
…
,P
press
(n)}，计算所述压缩机功率为{P
comp
(1),P
comp
(2),
…
,P
comp
(n)}时，正常未结霜工作情况下的冷媒高压气体压力得到P
comp
与在正常未结霜工作情况下的关系；
[0018](4)计算比值{λ(1),λ(2),
…
,λ(n)}，满足：计算{λ(1),λ(2),
…
,λ(n)}的标准方差s，并判断s≤θ是否成立，如果是，进入步骤(5)；否则，返回步骤(2)，其中θ为人为设定大于零的数；
[0019](5)计算{λ(1),λ(2),
…
,λ(n)}的平均值并对进行模糊化得到模糊化变量；
[0020](6)将所述模糊化变量作为模糊规则的输入，完成模糊推理，得到模糊推理结果；
[0021](7)依据重心法对所述模糊推理结果解模糊化，得出空气能热水器结霜程度α。
[0022]前述的空气能热水器高效除霜方法中，所述S2中的控制执行除霜工作包括以下步骤：
[0023](1)调用结霜程度预测算法子程序，并判断是否结霜，如果是，进入步骤(2)；否则，程序退出；
[0024](2)获取所述结霜程度α，依据δ＝s(α)，计算出结霜程度为α时所述热膨胀单元所需产生的膨胀形变δ，依据I＝g(δ)，计算热膨胀单元产生膨胀形变δ时所需流过所述热膨胀单元的电流设定值I
set
；
[0025](3)控制所述四通阀由制热模式切换到除霜模式，并依据除霜模式下所述压缩机的功率P
comp
与结霜程度α之间的数学关系P
comp
＝D_frost(α)，获得压缩机的运行功率设定值实现快速可靠除霜；
[0026](4)将I
set
和分别作为所述热膨胀单元的控制电源输出电流设定值和所述压缩机的运行功率设定值，并对所述热膨胀单元与压缩机进行控制；
[0027](5)驱动所述热膨胀单元、四通阀及压缩机进行除霜工作；
[0028](6)程序退出。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0030]1、本专利技术通过调节所述热膨胀单元中的电热材料流过的电流，致使热膨胀材料吸收热量而产生较大的膨胀形变，使附着在所述盘型铜管上的冰霜受到巨大的应力而破裂，加快后续热除霜过程，能够保证空气能热水器的效能和用户使用的舒适程度，还能够防止
空气能热水器在结霜状态下长时间使用而导致的寿命与可靠性大幅度下降的情况出现。
[0031]2、本专利技术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，在室外蒸发器的所述盘型铜管上释放热量，产生的热量迅速被附着在所述盘型铜管上的已经破碎的冰霜吸收，与热膨胀除霜相配合，能够进一步加快对冰霜的融化去除，从而进一步提高了空气能热水器的使用能效，保证用户的体验舒适度，还能够进一步延长空气能热水器的使用寿命。
附图说明
[0032]图1是本专利技术的空气能热水器冷媒回路结构图；
[0033]图2是本专利技术蒸发本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种空气能热水器高效除霜装置，其特征在于：包括冷媒回路切换单元和热膨胀单元，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、换热器、储液罐、膨胀阀和过滤器；其中，所述四通阀、气液分离器与压缩机依次连接形成闭合回路；所述四通阀、换热器、储液罐、膨胀阀、过滤器和蒸发器依次连接形成闭合回路；所述热膨胀单元包括设置在所述蒸发器的铜管上的热膨胀材料，所述热膨胀材料内部嵌设有电热材料。2.根据权利要求1所述的一种空气能热水器高效除霜装置，其特征在于：所述热膨胀材料粘贴或者缠绕在蒸发器的铜管表面。3.根据权利要求1或2所述的空气能热水器高效除霜装置的除霜方法，其特征在于，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运行功率和冷媒气体压力进行采样，再对压缩机的运行功率和冷媒气体压力进行模糊化得到模糊化变量，再对所述模糊化变量进行模糊推理得到模糊推理结果，再对所述模糊推理结果进行解模糊，进而判定空气能热水器的蒸发器上的铜管是否结霜以及结霜程度；S2：控制执行除霜，通过获取所述S1给出的结霜程度，在判定为结霜时执行包括以下步骤进行除霜：S2.1：热膨胀除霜：调节所述电热材料流过的电流，使所述热膨胀材料吸收热量而产生膨胀形变，使附着在所述蒸发器的铜管上的冰霜受到巨大的应力而破裂，加快后续热除霜过程；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裂的冰霜吸收，吸热之后的破碎的冰霜会加速融化。4.根据权利要求3所述的一种空气能热水器高效除霜方法，其特征在于：所述S1中的结霜程度检测方法包括以下步骤：(1)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ΔT时间执行一次结霜预测算法，并且每次预测算法执行时均需对所述压缩机的功率P
comp
和冷媒高压气体压力P
press
采样并得到n个数据，采样周期为T
s
；(3)采样的所述压缩机的功率P
comp
和冷媒高压气体压力P
press
的n个数据，分别记为：{P
comp
(1),P...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋洋洋，赵波，黄友正，
申请(专利权)人：浙江乾丰智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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