СПОСОБ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕГО И НАРУЖНОГО БЛОКОВ КОНДИЦИОНЕРА ВОЗДУХА
METHOD FOR CLEANING INDOOR AND OUTDOOR AIR CONDITIONER UNITS

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к кондиционерам воздуха и, в частности, к способу очистки внутреннего и наружного блоков кондиционера воздуха.
Предшествующий уровень техники
Чтобы обеспечить полный теплообмен кондиционера воздуха, ребро теплообменника кондиционера воздуха часто проектируют состоящим из множества слоев компактных листов, причем зазор между листами составляет всего 1-2 мм, а на ребро теплообменника наносят различные элементы рельефа или трещины, чтобы увеличить площадь теплообмена. Когда кондиционер работает, через теплообменник проходит множество потоков воздуха для выполнения теплообмена. Различная пыль и загрязнения в воздухе прилипают к теплообменнику; это влияет на эффективность теплообменника, ускоряет рост бактерий, придает специфический запах кондиционеру и даже влияет на здоровье пользователя. В это время теплообменники кондиционеров необходимо чистить.
В настоящее время наружный блок очищается через длительные интервалы времени или не очищается вовсе. При ручной очистке теплообменник сложно очистить, поскольку он расположен близко к стене. В результате теплообменник очищается не полностью. Очистка теплообменника посторонним предметом может привести к выпадению листов ребер, что дополнительно снижает эффективность теплообменника и сокращает его срок службы.
В известном уровне техники теплообменник очищают путем его обмерзания и оттаивания. Однако, когда самостоятельная очистка внутреннего или наружного теплообменника включена, температура и давление испарения во время самостоятельной очистки низкие. Поэтому разница между высоким и низким давлением в кондиционере чрезмерна, а компрессор испытывает сильное напряжение при переключении четырехходового клапана. Поэтому работа кондиционера оказывается нестабильной.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Объектом данного изобретения является создание способа очистки внутреннего и наружного блоков кондиционера. Данный способ позволяет избегать чрезмерной разницы между высоким и низким давлением в кондиционере во время переключения самоочистки внутреннего и наружного теплообменника кондиционера, что гарантирует стабильную и надежную работу кондиционера.
Согласно одному из аспектов данного изобретения, предлагается способ очистки внутреннего и наружного блоков кондиционера, включающий:
управление подлежащим очистке теплообменником для входа в режим самоочистки;
регулирование рабочей частоты кондиционера, степени открытия дроссельного устройства и скорости соответствующего вентилятора подлежащего очистке теплообменника, а также поддержание температуры испарения подлежащего очистке теплообменника в заданном диапазоне, чтобы поверхность подлежащего очистке теплообменника обмерзла;
поддержание подлежащего очистке теплообменника в состоянии обмерзания в течение промежутка времени t1;
определение соответствия разности давлений между высоким и низким давлениями кондиционера заданному условию;
выполнение, в случае, если разность давлений между высоким и низким давлениями кондиционера соответствует заданному условию, управления четырехходовым клапаном для изменения направления, чтобы выполнить переключение оттаивания на внутренний и наружный теплообменники, и
выполнение, в случае, если разность давлений между высоким и низким давлениями кондиционера не соответствует заданному условию, регулирования рабочего параметра кондиционера таким образом, чтобы разность давлений между высоким и низким давлениями кондиционера соответствовала заданному условию, а затем выполнение управления четырехходовым клапаном для изменения направления, чтобы выполнить переключение оттаивания на внутренний и наружный теплообменники.
Желательно, что разность давлений между высоким и низким давлениями кондиционера для соблюдения заданного условия определяют, если удовлетворены следующие условия:
если значение В находится в диапазоне 20÷40; или
Pi/Po≤A (Pi>Ро); или
Po/Pi≤А (когда Ро>Pi),
где Ti - температура испарения, То - температура конденсации, Pi - давление насыщенного пара при испарении, соответствующее температуре Ti, Ро - давление насыщенного пара при конденсации, соответствующее температуре То, а значение А находится в диапазоне 1,1÷3.
Когда разность давлений между высоким и низким давлениями кондиционера не соответствует заданному условию, желательно, чтобы этап регулирования рабочего параметра кондиционера таким образом, чтобы разность давлений между высоким и низким давлениями кондиционера соответствовала заданному условию, включал в себя как минимум одно из следующих действий:
увеличение скорости внутреннего и наружного вентиляторов и увеличение внутреннего и наружного объемных расходов воздуха;
уменьшение частоты компрессора до H1 и поддержание ее в течение промежутка времени t2; и
установка степени открытия дроссельного устройства на максимум.
Если до запуска самоочистки при выполнении самоочистки кондиционера он находился в рабочем режиме охлаждения или осушения, желательно при выполнении самоочистки кондиционера сначала выполнить самоочистку внутреннего теплообменника; а если перед запуском самоочистки кондиционер находился в рабочем режиме нагрева, желательно сначала выполнить самоочистку наружного теплообменника.
Желательно, чтобы этап, позволяющий поверхности подлежащего очистке теплообменника обмерзнуть, включал: после перехода подлежащего очистке теплообменника в режим обмерзания выполнение управления соответствующим вентилятором подлежащего очистке теплообменника для запуска на промежуток времени t3, чтобы позволить поверхности подлежащего очистке теплообменника покрыться пленкой воды; а затем выполнение отключения вентилятора.
Желательно, чтобы время запуска вентилятора вычислялось по следующей формуле:
,
где Q - скрытое количество теплоты для обмерзания подлежащего очистке теплообменника на этапе запуска соответствующего вентилятора; k2 - скрытая удельная теплота испарения при температуре выпускного воздуховода, a m - масса воды для подлежащего очистке теплообменника, который нужно покрыть пленкой воды.
Желательно, чтобы скрытое количество теплоты для обмерзания Q вычислялось по следующей формуле:
Q=k2*q*(W1-W2)/V(1+W3),
где q - объемный расход воздуха в зоне действия соответствующего вентилятора подлежащего очистке теплообменника, W1 - абсолютная влажность во впускном воздуховоде, W2 - абсолютная влажность в выпускном воздуховоде, W3 - относительная влажность в выпускном воздуховоде, V - удельный объем влажного воздуха в выпускном воздуховоде.
Желательно, чтобы массу воды m вычисляли по следующей формуле:
m=ρ*V1=ρ*L*W*H*n*2*h1*k1,
где L - длина пластины радиатора, W - ширина пластины радиатора, Н - высота пластины радиатора, n - количество пластин в радиаторе, h1 - толщина водяной пленки, k1 - коэффициент запаса, а ρ - плотность воды.
Желательно, чтобы объемный расход воздуха q вычисляли по следующей формуле:
q=k3*N+С,
где k3 и С - постоянные параметры конструкций различных моделей и выпускных воздуховодов, а N - соответствующая скорость вентилятора подлежащего очистке теплообменника.
Желательно, чтобы способ очистки внутреннего и наружного блоков кондиционера, после пребывания подлежащего очистке теплообменника в состоянии обмерзания в течение промежутка времени t1 и до определения соответствия разности давлений между высоким и низким давлениями кондиционера заданному условию, включал:
выполнение остановки компрессора и
поддержание соответствующего вентилятора подлежащего очистке теплообменника в рабочем режиме, чтобы выполнить процесс оттаивания.
Желательно, чтобы способ очистки внутреннего и наружного блоков кондиционера после пребывания подлежащего очистке теплообменника в состоянии обмерзания в течение промежутка времени t1, и до определения соответствия разности давлений между высоким и низким давлениями кондиционера заданному условию, включал:
выполнение остановки компрессора и
управление соответствующим вентилятором подлежащего очистке теплообменника для остановки работы, а после поддержания этого состояния в течение промежутка времени t4 запуск соответствующего вентилятора подлежащего очистке теплообменника в рабочем режиме, чтобы перейти к процессу оттаивания.
Способ очистки внутреннего и наружного блока кондиционера в соответствии с настоящим изобретением позволяет регулировать рабочую частоту кондиционера, степень открытия дроссельного устройства и скорость соответствующего вентилятора подлежащего очистке теплообменника, чтобы гарантировать, что теплообменник в состоянии очистки сможет быстро и равномерно обмерзнуть, тем самым увеличивая эффективность оттаивания теплообменника. В то же время способ позволяет удалять, за счет обмерзания поверхности теплообменника, пыль с поверхности теплообменника, а затем выполнять очистку путем оттаивания; это может улучшить эффективность очистки теплообменника. В то же время, во время процесса оттаивания управление изменением направления четырехходового клапана может происходить путем определения соответствия разности давлений между высоким и низким давлениями кондиционера заданному условию. Следовательно, данный способ позволяет избегать сильной нагрузки на компрессор из-за чрезмерной разницы между высоким и низким давлением в кондиционере во время переключения самоочистки внутреннего и наружного теплообменников кондиционера, что гарантирует стабильную и надежную работу кондиционера.
Следует понимать, что общее описание выше и подробное описание ниже даны только в целях иллюстрации и объяснения и не ограничивают настоящее изобретение.
Прилагаемый чертеж, составляющий часть данной заявки, иллюстрирует примеры осуществления настоящего изобретения и, вместе с описанием, служит для объяснения принципов настоящего изобретения.
На ФИГ. 1 показана принципиальная блок-схема способа очистки внутреннего и наружного блоков кондиционера согласно примеру осуществления данного изобретения.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Следующее описание и сопроводительный чертеж полностью иллюстрируют конкретные решения по реализации настоящего изобретения, чтобы человек, сведущий в определенной области техники, смог воплотить их в жизнь. Прочие решения по реализации могут включать в себя изменения конструкции, логики, электрических параметров, процесса и прочего. Примеры осуществления представляют собой лишь возможные вариации. Если иное указано явно, отдельные детали и функции не обязательны, а порядок работы может быть изменен. Детали и отличительные признаки некоторых решений по реализации составлять часть деталей и отличительных признаков других решений по реализации или заменять их. Объем решений по реализации настоящего изобретения включает в себя весь объем формулы изобретения и все достижимые эквиваленты формулы изобретения. В данном документе решения по реализации могут по отдельности или вместе именоваться термином «изобретение»; это сделано лишь в целях удобства. Кроме того, если раскрывается несколько изобретений, это автоматически не ограничивает объема заявки по любому отдельному изобретению или концепции изобретения. В данной спецификации относительные термины, такие как первый и второй, использованы только с целью отличить один элемент или действие от другого элемента или действия, и они не требуют и не подразумевают, что между этими элементами или действиями существует фактическая взаимосвязь или последовательность. Кроме того, термины «включает», «состоит» или любые их варианты призваны описывать неисключительное включение. Поэтому в контексте процесса, способа или устройства, которое включает в себя ряд элементов, процесс, способ или устройство не только включает в себя такие элементы, но также включает в себя прочие элементы, не указанные явно, или может включать в себя неотъемлемые элементы процесса, способа или устройства. Если не указано иное, элемент, ограниченный словом «включает…», не исключает других таких же элементов, существующих в процессе, способе или устройстве, которое включает этот элемент. Примеры осуществления в данном описании описаны постепенным образом, одинаковые или похожие детали в примерах осуществления в этих примерах, а каждый пример осуществления делает упор на отличиях от других примеров осуществления. Способ и изделие, раскрытые в примерах осуществления, соответствуют способу, раскрытому в этих примерах осуществления, и поэтому раскрыты только вкратце, возможны ссылки на описание способа для соответствующей части.
Применительно к ФИГ. 1, согласно примерам осуществления данного изобретения, способ очистки внутреннего и наружного блоков кондиционера включает:
управление подлежащим очистке теплообменником для входа в режим самоочистки;
регулирование рабочей частоты кондиционера, степени открытия дроссельного устройства и скорости соответствующего вентилятора подлежащего очистке теплообменника, а также поддержание температуры испарения подлежащего очистке теплообменника в заданном диапазоне, чтобы поверхность подлежащего очистке теплообменника обмерзла;
поддержание подлежащего очистке теплообменника в состоянии обмерзания в течение промежутка времени t1;
определение соответствия разности давлений между высоким и низким давлениями кондиционера заданному условию;
выполнение в случае, если разность давлений между высоким и низким давлениями кондиционера соответствует заданному условию, управления четырехходовым клапаном для изменения направления, чтобы выполнить переключение оттаивания на внутренний и наружный теплообменники; и
выполнение в случае, если разность давлений между высоким и низким давлениями кондиционера не соответствует заданному условию, регулирования рабочего параметра кондиционера таким образом, чтобы разность давлений между высоким и низким давлениями кондиционера соответствовала заданному условию, а затем выполнение управления четырехходовым клапаном для изменения направления, чтобы выполнить переключение оттаивания на внутренний и наружный теплообменники. Если t1 здесь равно, например, 8 мин, диапазон его значений может составлять 5-15 мин.
Способ очистки внутреннего и наружного блоков кондиционера в соответствии с настоящим изобретением позволяет регулировать рабочую частоту кондиционера, степень открытия дроссельного устройства и скорость соответствующего вентилятора подлежащего очистке теплообменника, чтобы гарантировать, что теплообменник в состоянии очистки сможет быстро и равномерно обмерзнуть, тем самым увеличится эффективность оттаивания теплообменника. В то же время способ позволяет путем обмораживания поверхности теплообменника, удалять пыль с поверхности теплообменника, а затем выполнять очистку путем оттаивания; это может улучшить эффективность очистки теплообменника. В то же время во время процесса оттаивания управление изменением направления четырехходового клапана может происходить путем определения соответствия разности давлений между высоким и низким давлениями кондиционера заданному условию. Следовательно, данный способ позволяет избегать сильной нагрузки на компрессор из-за чрезмерной разницы между высоким и низким давлением в кондиционере во время переключения процесса самоочистки между внутренним и наружным теплообменниками кондиционера, что гарантирует стабильную и надежную работу кондиционера.
Кондиционер получает сигнал перехода к самоочистке, причем сигналом может быть суммарный промежуток времени работы или сигнал принудительного перехода. После перехода в режим самоочистки температура испарения подлежащего очистке теплообменника поддерживается на постоянном уровне или в диапазоне путем регулировки частоты кондиционера, степени открытия дроссельного устройства и скорости соответствующего вентилятора подлежащего очистке теплообменника. В данном диапазоне поверхность подлежащего очистке теплообменника может быстро обмерзнуть. После выполнения цикла самоочистки подлежащего очистке теплообменника определяется, соответствует ли разность давлений высокого и низкого давлений кондиционера разности давлений, допустимой при изменении направления четырехходового клапана. Если разность давлений высокого и низкого давлений кондиционера соответствует разности давлений, допустимой при изменении направления четырехходового клапана, происходит управление четырехходовым клапаном для изменения направления, чтобы выполнить переключение оттаивания на внутренний и наружный теплообменники; а если разность давлений высокого и низкого давлений кондиционера не соответствует разности давлений, допустимой при изменении направления четырехходового клапана, рабочий параметр кондиционера регулируется, чтобы разность давлений высокого и низкого давлений кондиционера соответствовала разности давлений, допустимой при изменении направления четырехходового клапана, и происходит управление четырехходовым клапаном для изменения направления, чтобы выполнить переключение оттаивания на внутренний и наружный теплообменники. Поскольку четырехходовой клапан кондиционера меняет направление, замерзшая вода на обмерзшем теплообменнике быстро тает, в результате чего достигается цель очистки теплообменника. После того, как четырехходовой клапан кондиционера изменил направление, вся система переходит к процессу очистки другого теплообменника.
Согласно способу очистки внутреннего и наружного блоков кондиционера настоящего изобретения, определяют разность давлений между высоким и низким давлениями кондиционера для соблюдения заданного условия, если удовлетворены следующие условия:
если значение В находится в диапазоне 20-40; или
Pi/Po≤A (Pi>Ро); или
Po/Pi≤А (когда Pi>Ро),
где Ti - температура испарения, То - температура конденсации, Pi - давление насыщенного пара при испарении, соответствующее температуре Ti, Ро - давление насыщенного пара при конденсации, соответствующее температуре То, а значение А находится в диапазоне 1,1÷3; при этом
значение В желательно равно 30; а значение А желательно равно 2.
Когда разность давлений между высоким и низким давлениями кондиционера не соответствует вышеупомянутому заданному условию, этап регулирования рабочего параметра кондиционера таким образом, чтобы разность давлений между высоким и низким давлениями кондиционера соответствовала вышеупомянутому заданному условию, включает в себя как минимум одно из следующих действий:
увеличение скорости внутреннего и наружного вентиляторов и увеличение внутреннего и наружного объемного расходов воздуха;
уменьшение частоты компрессора до H1 и поддержание ее в течение промежутка времени t2; и
установка степени открытия дроссельного устройства на максимум.
H1 представляет собой минимальную рабочую частоту компрессора, при которой разность давлений между высоким и низким давлениями кондиционера соответствует вышеупомянутому заданному условию; t2 представляет собой время сохранения данной рабочей частоты компрессора и наличия возможности растопить воду, замерзшую на подлежащем очистке теплообменнике, и t2 равно, например, 5 мин.
Во время регулирования разности давлений между высоким и низким давлениями кондиционера только одно из вышеупомянутых действий может выполняться для того, чтобы разность давлений между высоким и низким давлениями кондиционера соответствовала вышеупомянутому заданному условию. Если это не так, любое действие из других действий может дополнительно выполняться, чтобы разность давлений между высоким и низким давлениями кондиционера соответствовала вышеупомянутому заданному условию. Если это не так, оставшееся действие может дополнительно выполняться, чтобы разность давлений между высоким и низким давлениями кондиционера соответствовала вышеупомянутому заданному условию. Любые два из вышеупомянутых трех действий могут выполняться одновременно, или вышеупомянутые три действия могут также выполняться одновременно, пока разность давлений между высоким и низким давлениями кондиционера не станет соответствовать вышеупомянутому заданному условию.
Что качается вышеупомянутых трех действий по регулированию рабочего параметра кондиционера, можно сделать так, чтобы разность давлений между высоким и низким давлениями кондиционера соответствовала вышеупомянутому заданному условию, путем выполнения регулирования с использованием любого действия; а время на то, чтобы разность давлений между высоким и низким давлениями кондиционера стала соответствовать вышеупомянутому заданному условию, можно сократить путем регулирования с использованием нескольких действий.
Согласно способу очистки внутреннего и наружного блоков кондиционера настоящего изобретения, если при выполнении самоочистки кондиционера он функционирует в рабочем режиме охлаждения или осушения до запуска самоочистки, желательно сначала выполнять самоочистку внутреннего теплообменника; а если кондиционер находится в рабочем режиме нагрева до запуска самоочистки, желательно сначала выполнять самоочистку наружного теплообменника, чтобы сократить время очистки. Когда кондиционер находится в рабочем режиме охлаждения или осушки, внутренний теплообменник, по сути, используется как испаритель, находится в состоянии поглощения тепла, а температура его поверхности низкая. Поэтому для прямого выполнения самоочистки внутреннего теплообменника требуется лишь небольшая охлаждающая способность. Аналогично, когда кондиционер находится в рабочем режиме нагрева, наружный теплообменник используется как испаритель, поглощает внешнюю энергию, а температура его поверхности низкая. При выполнении самоочистки наружного теплообменника требуется лишь небольшая охлаждающая способность. Следовательно, порядок самоочистки теплообменников можно рационально изменять путем использования эксплуатационных особенностей кондиционера, чтобы самоочистка теплообменников смогла стать более экономной и энергоэффективной.
Согласно способу очистки внутреннего и наружного блоков кондиционера настоящего изобретения, этап, позволяющий поверхности подлежащего очистке теплообменника обмерзнуть, включает: после перехода подлежащего очистке теплообменника в режим обмерзания управление соответствующим вентилятором подлежащего очистке теплообменника для запуска на промежуток времени t3, чтобы позволить поверхности подлежащего очистке теплообменника покрыться пленкой воды; а затем отключение вентилятора.
Время запуска вентилятора рассчитывается по следующей формуле:
t=Q/(k2*m),
где Q - скрытое количество теплоты для обмерзания подлежащего очистке теплообменника на этапе запуска соответствующего вентилятора; k2 - скрытая удельная теплота испарения в единицу времени при температуре выпускного воздуховода, a m - масса воды для подлежащего очистке теплообменника, который нужно покрыть пленкой воды.
Скрытое количество теплоты для обмерзания Q рассчитывается по следующей формуле:
Q=k2*q*(W1-W2)/V(1+W3),
где q - объемный расход воздуха в зоне действия соответствующего вентилятора подлежащего очистке теплообменника, W1 - абсолютная влажность во впускном воздуховоде, W2 - абсолютная влажность в выпускном воздуховоде, W3 - относительная влажность в выпускном воздуховоде, V - удельный объем влажного воздуха в выпускном воздуховоде.
W1 представляет собой абсолютную влажность во впускном воздуховоде на стороне вентилятора, соответствующего подлежащему очистке теплообменнику; W2 представляет собой абсолютную влажность в выпускном воздуховоде на стороне вентилятора, соответствующего подлежащему очистке теплообменнику; W3 представляет собой относительную влажность в выпускном воздуховоде на стороне вентилятора, соответствующего подлежащему очистке теплообменнику; и V - удельный объем влажного воздуха в выпускном воздуховоде на стороне вентилятора, соответствующего подлежащему очистке теплообменнику.
Масса воды m рассчитывается по следующей формуле:
m=ρ*V1=ρ*L*W*H*n*2*h1*k1,
где L - длина пластины радиатора, W - ширина пластины радиатора, Н - высота пластины радиатора, n - количество пластин в радиаторе, h1 - толщина водяной пленки, k1 - коэффициент запаса, а ρ - плотность воды.
Здесь значение k1 может равняться 1, 2; a h1, например, равно 200 нм.
Объемный расход воздуха q рассчитывается по следующей формуле:
q=k3*N+С,
где k3 и С - постоянные параметры конструкций различных моделей и выпускных воздуховодов, а N - скорость соответствующего вентилятора подлежащего очистке теплообменника.
k3 и С - постоянные параметры конструкций различных моделей и выпускных воздуховодов на стороне вентилятора, соответствующего подлежащему очистке теплообменнику.
Желательно, чтобы поверхность внутреннего теплообменника была покрыта слоем гидрофильного покрытия, что упрощает образование водяной пленки на поверхности внутреннего теплообменника и гарантирует, что водяная пленка равномерно покрывает поверхность теплообменника.
Согласно способу очистки внутреннего и наружного блоков кондиционера настоящего изобретения, после пребывания подлежащего очистке теплообменника в состоянии обмерзания в течение промежутка времени t1, и до определения соответствия разности давлений между высоким и низким давлениями кондиционера заданному условию, способ очистки внутреннего и наружного блоков кондиционера также включает:
выполнение остановки компрессора; и
поддержание соответствующего вентилятора подлежащего очистке теплообменника в рабочем режиме, чтобы выполнить процесс оттаивания.
Остановка работы компрессора перед тем, как изменить направление четырехходового клапана, может обеспечить быстрое таяние замерзшей воды на поверхностях теплообменников и позволяет разности давлений между высоким и низким давлениями кондиционера быстро достичь разности давлений, соответствующей заданному условию.
Согласно способу очистки внутреннего и наружного блоков кондиционера настоящего изобретения, после пребывания подлежащего очистке теплообменника в состоянии обмерзания в течение промежутка времени t1, и до определения соответствия разности давлений между высоким и низким давлениями кондиционера заданному условию, способ очистки внутреннего и наружного блоков кондиционера также включает:
выполнение остановки компрессора; и
управление соответствующим вентилятором подлежащего очистке теплообменника для остановки работы, а после поддержания этого состояния в течение промежутка времени t4 запуск соответствующего вентилятора подлежащего очистке теплообменника в рабочем режиме, чтобы перейти к процессу оттаивания. В данном документе промежуток времени t4 составляет, например, 5 мин.
Остановка работы компрессора, а затем управление соответствующим вентилятором подлежащего очистке теплообменника для остановки его работы и поддержания этого состояния в течение некоторого времени могут обеспечить более полное таяние замерзшей воды на поверхностях теплообменников.
Следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается блок-схемой и конструкциями, описанными выше и показанными на приложенном чертеже, и в данное изобретение можно внести множество модификаций и изменений. Объем настоящего изобретения определяется только приложенной формулой изобретения.