專利名稱：用于除霜停止反饋的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及熱泵領域，具體而言，涉及固定速度的不需要導管的分體熱泵單元。
背景技術：
熱泵系統(tǒng)采用制冷劑在循環(huán)回路的較熱的一側與該循環(huán)回路的較涼的一側之間傳遞熱能。在所述回路的較熱一側壓縮制冷劑，此處壓縮機將提高制冷劑的溫度。在所述回路的較涼一側制冷劑蒸發(fā)，此處允許制冷劑膨脹，從而導致溫度下降。由于制冷劑分別與室內和室外介質之間溫度的差異，熱能在所述回路的一側被加入制冷劑，而在另一側從制冷劑中釋放出來，從而將室外介質作為熱能源或散熱劑。在空氣-水熱泵的情況下，室外空氣被用作熱能源，而水被用作散熱劑。
該過程可以反向，從而熱泵既可以用來加熱，也可以用來制冷。住宅的加熱和制冷單元是雙向的，因為采用適當?shù)拈y或控制裝置可以選擇制冷劑通過室內和室外熱交換器的方向，從而使得室內熱交換器位于制冷劑循環(huán)回路熱的一側用于加熱，和在涼的一側用于制冷。有一個循環(huán)風扇使室內空氣拂過室內熱交換器的表面，并通過導管進入室內空間。返回導管從室內空間吸收空氣，并將該空氣帶回室內熱交換器。另一個風扇同樣使環(huán)境空氣拂過室外熱交換器，向戶外空氣釋放熱量，或者從中吸收可以吸收的熱量。
這些類型的熱泵只有當制冷劑與相應的熱交換器表面的空氣之間存在足夠的溫度差，從而能夠維持熱能交換時才能工作。就加熱而言，如果空氣與制冷劑之間的溫度差使得可以獲得的熱能大于操作壓縮機和相應的風扇所需的電能，那么該熱泵系統(tǒng)才是有效的。就制冷而言，即使在熱天，空氣與制冷劑之間的溫度差通常也是足夠的。
在某些工作條件下，在熱泵的線圈上會形成霜。形成霜的速度與周圍環(huán)境的溫度和濕度比有很大關系。線圈結霜會導致線圈效率降低，同時影響單元的總體性能(熱容量和性能系數(shù)(COP))。必須經(jīng)常對線圈進行除霜，以提高單元的效率。在大部分情況下，除霜是通過制冷劑循環(huán)反向來實現(xiàn)的。線圈除霜所占的時間降低了單元的總體效率，因為單元中提供期望熱量的熱的制冷劑在線圈除霜期間實際是被冷卻了。
在室外單元上沒有電子控制裝置板的固定速度的無導管分體熱泵單元中，消除運行期間在室外熱交換器上積累的霜的除霜操作要求室外單元的反饋來停止除霜操作。
參考
圖1，在除霜停止檢測反饋的現(xiàn)有技術中，需要一個低電壓傳感器10用于室外熱交換器的溫度檢測。這就需要兩條低壓安裝線14、16來將傳感器10連接到室內電子控制器12。
參考圖2，當采用高壓溫控開關18檢測室外熱交換器的溫度時，需要附加的高壓安裝線20用于到室內電子控制器12的反饋。
參考圖3，采用無室外傳感器除霜算法的系統(tǒng)在室內電子控制器12上包括電流變換器22，用來測量通過壓縮機24的電流，從而檢測除霜停止點。當熱泵單元太大，使得不能在室內電子控制器12上使用功率繼電器時，使用磁接觸器26來打開和關閉壓縮機24。因此，在室內電子控制器12上需要輔助的高壓安裝線28使得壓縮機電流流過電流變換器回路。
發(fā)明概述簡單而言，熱泵系統(tǒng)包括室內單元、室外單元、以及包括在該室外單元中的壓縮機、室外風扇、和換向閥。在室外單元上加一個溫控開關，其一端連接到一個壓縮機或磁接觸器的高壓線，另一端連接到一個室外風扇或換向閥的高壓線。當該溫控開關的另一端連接到室外風扇時，室內單元內的一個信號采集電路連接到室外風扇的高壓線，而當溫控開關的另一端連接到換向閥時，室內單元內的該信號采集電路連接到換向閥的高壓線。當除霜操作應當停止時，該溫控開關向電子控制板發(fā)送一個信號。
根據(jù)本發(fā)明一個實施例，一個熱泵系統(tǒng)包括室內單元和室外單元，以及包括在該室外單元中的壓縮機、室外風扇、和換向閥；在室外單元中的一個溫控開關；該溫控開關的第一端連接到壓縮機和磁接觸器之一的高壓線，該溫控開關的第二端連接到室外風扇和換向閥之一的高壓線；當該溫控開關的第二端連接到室外風扇時，室內單元內的一個信號采集電路連接到室外風扇的高壓線，而當溫控開關的第二端連接到換向閥時，室內單元內的該信號采集電路連接到換向閥的高壓線。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，用于在具有一個室內單元和一個室外單元的熱泵系統(tǒng)中停止除霜操作的方法包括以下步驟在室外單元中，把一個溫控開關的第一端連接到壓縮機和磁接觸器之一的高壓線，把該溫控開關的第二端連接到室外風扇和換向閥之一的高壓線；在室內單元中，當溫控開關的第二端連接到室外風扇時，把一個信號采集電路連接到室外風扇的高壓線，而當溫控開關的第二端連接到換向閥時，把該信號采集電路連接到換向閥的高壓線；以及當一旦達到一個預定溫度，溫控開關被激活時，停止除霜操作。
附圖簡述圖1示出一種裝備有根據(jù)現(xiàn)有技術的除霜停止檢測反饋的系統(tǒng)；圖2示出一種裝備有根據(jù)現(xiàn)有技術的除霜停止檢測反饋的系統(tǒng)；圖3示出一種裝備有根據(jù)現(xiàn)有技術的除霜停止檢測反饋的系統(tǒng)；圖4示出一種裝備有根據(jù)本發(fā)明一個實施例的除霜停止反饋的系統(tǒng)；圖5示出一種裝備有根據(jù)本發(fā)明一個實施例的除霜停止反饋的系統(tǒng)；圖6示出用于圖4和5所示實施例的除霜停止的方法。
優(yōu)選實施例詳述參考圖4，熱泵系統(tǒng)30包括室外單元32和室內單元34。除霜操作的啟動是由以常規(guī)輸入為基礎的溫度差計算公式?jīng)Q定的。一旦正常的除霜周期開始，反向閥36的狀態(tài)就變?yōu)镺FF，室外風扇38停止工作，而壓縮機40工作。然后，室外線圈溫度升高，使得在該室外線圈上積累的霜融化并掉落。但是，當霜被完全融化后，室外線圈的溫度會太熱，引起壓縮機40的過載保護(OLP)動作，將壓縮機電源切斷。一旦OLP動作，需要幾十分鐘壓縮機40才會再次啟動。本發(fā)明通過采用一個溫控開關防止了壓縮機40的OLP動作。當該溫控開關指示室外線圈的溫度達到預定溫度，最好是15-40攝氏度時，發(fā)信號給室內電子控制器42，以切斷壓縮機40的電源。
繼電器K1控制壓縮機40，繼電器K2控制室外風扇38，而繼電器K3控制反向閥36。變壓器54是降壓變壓器，用于獲得室內電子控制器42所用的低壓電源。
高壓溫控開關44和電阻46在室外單元32中串聯(lián)在壓縮機40和室外風扇38的高壓線之間，或者是如連接49所示，串聯(lián)在壓縮機40和反向閥36的高壓線之間。溫控開關44檢測室外熱交換器上的溫度。然后，信號采集電路48通過室外風扇38的高壓線接收來自溫控開關44的信號，或者信號采集電路48’通過反向閥36的高壓線接收來自溫控開關44的信號。信號采集電路48最好包括電阻50，將光耦52連接到室外風扇38的高壓線。從光耦52獲得一個輸入信號，該輸入信號輸入室內電子控制器42。光耦52將該信號從高壓變?yōu)榈蛪盒盘枴．敎乜亻_關44用連接49連接時，用信號采集電路48’代替信號采集電路48，該信號采集電路48’與信號采集電路48相同。因此，信號采集電路48’連接到反向閥36的高壓線，而不是室外風扇38的高壓線。
這樣，室內單元34和室外單元32之間原來已有的用于壓縮機40和室外風扇38(或反向閥36)的線路連接的導線被用來完成反饋回路，而信號采集電路48將信號從高壓變?yōu)榈蛪?，供電子控制?2使用。因此，不需要用于該反饋的另外的安裝線。
電阻46和50最好是額定負載5W的30K電阻。因為電阻46的阻值達幾十千歐，所以，即使通過該電阻46向壓縮機40和室外風扇38提供電源，它們也不能工作。
參考圖5，示出熱泵系統(tǒng)30’，該系統(tǒng)與圖3所示現(xiàn)有技術系統(tǒng)類似。當溫控開關44連接在磁接觸器56的高壓線與室外風扇38的高壓線之間時，采用信號采集電路48。當溫控開關44連接在磁接觸器56的高壓線與反向閥36的高壓線之間時，采用信號采集電路48’。
參考圖6，利用上述設備完成除霜操作的方法如下。除霜操作從步驟60開始。在除霜操作過程中，室外風扇38在步驟62通過繼電器K2被關閉，而反向閥36是在步驟64被關閉，即反向閥36處于冷卻位置，這一步通常是通過關閉繼電器K3而完成的。如步驟66所示，只有壓縮機40在工作，即K1閉合。當壓縮機40運行時，溫控開關44根據(jù)室外熱交換器的溫度變化而啟動。如果在步驟68沒有從溫控開關44接收到輸入信號，在步驟66壓縮機保持工作。當從溫控開關44接收到輸入信號時，即溫控開關44啟動，則如上所述，該啟動作為所述輸入信號被傳遞到室內電子控制器42。室內電子控制器42根據(jù)該反饋信號在步驟70停止除霜操作。
盡管以上參考一個具體的優(yōu)選實施例和附圖對本發(fā)明進行了描述，但是本領域中的普通技術人員應當理解，本發(fā)明不限于該優(yōu)選實施例，可以對其進行各種改動而不會超出所附權利要求定義的本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.包括一個室內單元和一個室外單元的一種熱泵系統(tǒng)，包括所述室外單元中的壓縮機、室外風扇、和反向閥；所述室外單元中的溫控開關；所述溫控開關的第一端連接到壓縮機和磁接觸器之一的高壓線，而所述溫控開關的第二端連接到室外風扇和反向閥之一的高壓線；以及在所述室內單元中的信號采集電路，當所述溫控開關的第二端連接到所述室外風扇時，該信號采集電路連接到所述室外風扇的高壓線，而當所述溫控開關的第二端連接到所述反向閥時，該信號采集電路連接到所述反向閥的高壓線。
2.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，還包括停止裝置，用于停止所述室外單元的除霜操作，其中一旦達到一個預定溫度，所述溫控開關就啟動，給所述停止裝置發(fā)信號，使其結束所述除霜操作。
3.用于在具有一個室內單元和一個室外單元的熱泵系統(tǒng)中停止除霜操作的方法，包括以下步驟在所述室外單元中，把一個溫控開關的第一端連接到壓縮機和磁接觸器之一的高壓線之間，把所述溫控開關的第二端連接到室外風扇和換向閥之一的高壓線；在所述室內單元中，當所述溫控開關的第二端連接到所述室外風扇時，把一個信號采集電路連接到所述室外風扇的高壓線，而當所述溫控開關的第二端連接到所述換向閥時，把該信號采集電路連接到所述換向閥的高壓線；以及一旦達到一個預定溫度，溫控開關被激活時，停止所述除霜操作。
全文摘要
熱泵系統(tǒng)包括室內單元、室外單元、以及包括在該帶室外單元中的壓縮機、室外風扇、和換向閥。在室外單元上加一個溫控開關,其一端連接到一個壓縮機或磁接觸器的高壓線,另一端連接到一個室外風扇或換向閥的高壓線。當該溫控開關的另一端連接到室外風扇時,室內單元內的一個信號采集電路連接到室外風扇的高壓線,而當溫控開關的另一端連接到換向閥時,室內單元內的該信號采集電路連接到換向閥的高壓線。當除霜操作應當停止時,該溫控開關向電子控制板發(fā)送一個信號。
文檔編號F25B47/02GK1423100SQ0215438
公開日2003年6月11日 申請日期2002年12月4日 優(yōu)先權日2001年12月5日
發(fā)明者D·J·尹 申請人:開利公司