摘 要：随着科技的发展和人们生活水平的提高，空调已成为人们生活中不可缺少一部份。然而，传统的空调系统在智能控制调控方面还存在一些问题，如目前市面上已有一些空调产品使用底盘电加热，空调热泵在低温工况运行或机组在化霜过程中，空调外机冷凝器会产生水和冰水混合物，在自重作用下顺着翅片流到外机底盘，使外机底部结冰无法通过排水口流出，引起水或冰水混合物堆积。长时间运行后，结冰越来越厚，最终影响外机换热效果，特别在低温高湿环境中，结冰速度较快，导致外机漏水客户投诉。本文提出一种空调智能调节底盘电加热输出功率控制方案，解决电加热能耗利用率最大化，提高空调产品质量可靠性。 关键词：空调器；底盘电加热；化冰；系统
1 前言
现有技术中，底盘电加热在出厂时就固定功率或多档位控制，使用继电器做为开关控制量，只根据外环温度或底温温度来判断底盘电加热的启停条件，控制逻辑不智能。电加热选用按固定功率发热，存在缺陷：达到预设低温环境下，底盘无水或少量水时，电加热开启会出现干烧且
浪费电能。当水量或冰水混合物较多时，由于发热功率受限，加热速度与产生冰水混合的速度，如外风机转动时，会吸入雪花掉落在底盘等因素，也会导致排水口堵塞。电加热功率型号选小了，达不到熔冰效果，选大了浪费电能，存在干烧风险。
2 实现方法分析
2.1 技术难点
在目前空调上已有底盘电加热控制方案，但在设计产品时已根据底盘大小选择固定功率电加热功率类型，电加热功率按需求制定尺寸设计。机组处于热泵运行或化霜过程中，通过检测空调室外温度是否低于预设温度条件进行控制开启或关闭。此控制方式简单，不能根据室外环温、冷凝水温度、室外湿度、机组运行能力等条件来计算结冰情况，调节电加热的输出功率，不能实时根据实际运行情况及工况来控制熔冰效果，电加热功率型号选小了，无法有效熔冰，选大了浪费电能。 针对上述缺陷，提出一种智能调节电加热输出功率控制方案，解决电加热能耗利用率最大化。以压缩机状态为首要条件，再根据室外环境、室外湿度、冷凝水湿、机组能力条件，综
合计算输出功率或关闭电加热，达到有效熔冰作用同时达到节能目的，有效杜绝底盘排水口因冰块或冰水混合堵塞。
2.2 具体实施方案
从所周知通用的电功率计算公式：P=U²/R,公式中P—功率单位“W”，U-电压单位：V，R-内阻单位：Ω; 从式中可知，增大功率功率，可从一下方面考虑:
（１）减小Ｒ:电压不变的情况下，改变电加热内阻来调节输出功率，这是目前市场的通用做法
（２）增大Ｕ: 内阻相对固定的情况下，调节输出电压Ｕ从而改变电加热输出功率。
电加热的内阻在生产时已确定，所以本发明方案选择调节控制电压U来调节功率。
通过实验数据论证得出以下函数得到计算公式：
U=f(A,B,C,D)=(β*B-α*A-δ*C)*θ*D
式中A—室外环温℃；B—室外湿度%；C—冷凝水温度℃；D—当前运行频率Hz；
α—外环系数；β—湿度系数；δ—冷凝水系数；θ—频率系数；
通过实验数据分析并按相关性拟合出关系系数：
α=f(A);α∈[0,10]
β=f(B);β∈[0,10]
δ=f(C);δ∈[0,10]
θ=f(D);θ∈[0,10]
（3）这些条件的关系系数根据熔冰情况，调节各条件系数来微调电加热输出功率，出厂会预设默认值。也可在工程安装根据特殊情况进行微调，直至达到符合工程需求为止。
（4）通过证明，室外环境温度越低，湿度越大，机组运行频率越大，产生的冷凝水越多，结冰速度越快，从而需要调节电加热输出功越大，反之输出功率越小。
2.2.1 计算公式认证示例：
当A—室外环温-5℃；B—室外湿度70%；C—冷凝水温度-5℃；D—当前运行频率50Hz；
α—外环系数0.5；β—湿度系数1.5；δ—冷凝水系数0.5；θ—频率系数1，选择电加热内阻为500欧姆Ω。代入公式计算得出需要电加热输出功率为55W。
通过公式：P=U²/R得出：55*500=27500，调节输出电压为166V ，从而控制器的MCU控制电加热的输出电压，达到调节功率目的。
2.2.2 通过公式计算得出输出功率技术要求：
（1）计算功率小于15W时，关闭电加热。
（2）根据机组容量大小选择电加热最大功率型号。
（3）输出电压为整数，计算出小数点按整数控制输出，最大控制为市电电压220V。
（4）空调底盘无冷凝水时，关闭电加热。
2.2.3 控制系统流程图：
2.3 检测模块
控制模块包含：温湿度检测模块，水感应检测模块，机组频率检测模块，电压输出控制模块。
(1)温湿度检测模块：检测室外环境温度和湿度。
(2)水感应检测模块：检测底盘是否有水或冰水混合物等导电液体，同时具备检测水温。
(3)机组频率检测模块：检测机组运行频率。
(4)电压输出控制模块：调节电加热负载的电压。
2.4 调节过程
检测模块分别采集到数据后，通过数据传输到控制器的MCU处理器，通过程序设定逻辑公式运算，最后控制电加热输出电压，从而调节输出功率。
当机组在化霜过程中会产生比正常运行时产在生冷凝水或冰水混合物多，MCU处理器检测到机组进入化霜功能后，控制电加热最大功率输出，防止掉落冰水混合物堵塞排水口，化霜结束后按正常计算功率输出。
当电加热按计算结果运行预设时间后，检测排水口的冷凝水温是否达到预设温度（默认5度），自动调各检测模块的增大或减小系数，优先节冷凝水系数“δ”→ 湿度系数“β”→ 外环系
数“α”→ 频率系数“θ”。每次调节1个单位系数，在预设周期后重新检测排水口的冷凝水温是否在达到预设温度，依次循环检测条件进行逻辑运算控制。当判断电加热输出功率不再下降或上升，维持状态满足预设时间，把调节后的所有系数写入MCU处并记忆，后续在此工况运行状态下，按调节后的系数进行控制输了电加热功率。
有无冷凝水检测方法：电加热开启预设时间后，水感应检测模块自动检测排水口处理是否有水流出，同时检测温度。在连续检测预设时间无水时，则关闭底盘电加热。
防止检测模块被冻住或其它外界原因无法检测时，机组在运行且电加热关闭状态下，检测到室外环境低于预设温度（默认0度），湿度低于预设湿度（默认50%），连续预设时间后，强制开启电加热按默认功率30W输出重新检测冷凝水运行一段时间后：
执行1：当检测模块到水流出后，说明检测模块或底盘存在冰块，此时每分钟增加1W功率直至最大功率。
执行2：当检测模块没有检测到水，说明检测模块或底盘无冰块，此时关闭电加热。
3 结论
综上所述，底盘电加热达到室外预设环境则开启，当底盘无水或少量水时，电加热开启比较浪费电能，也可能出现干烧导致空调部件损坏等风险。当水量或冰水混合物较多时，由于发热功率受限，加热速度较慢，也会导致排水口堵塞。电加热的能耗利用率不能达到最大化，底盘电加热有效智能化冰及达到节能效果。
解决了空调器外机运行参数及底盘结冰情况实时调节电加热功率，达到智能熔冰和降低能耗目的。使电加热电能利用率最大化，提高智能熔冰效果同时降低能耗。
参考文献：
[1] 基于PID算法的电加热炉温度控制系统设计[J]. 赵治月.沧州师范学院学报, 2016, 032(001):59-63.
[2]基于西门子PID＿temp的汽车内饰液压机电加热控制系统设计[J].谭波,吴艳芳.锻压装备与制造技术.2020(01)
[3]基于C51单片机的电加热炉温度控制系统设计[J]. 陈强. 电子世界, 2018, 000(021):184-185.
[4] 一种基于PLC智能控制的智能焊接方法. 徐振家.中国专利:CN115722835A,2023-03-03
[5] 智能控制超高压磨粒流发生器. 刘俊;王皓阳.中国专利:CN115816311A,2023-03-21
[6] 智能控制超高压磨粒流发生器. 刘俊;王皓阳.中国专利:CN218875102U,2023-04-18
[7] 一种基于智能控制的PCB分板机高精度分割方法及系统. 陈兵.中国专利:CN116175669A,2023-05-30
[8] 一种本征安全的二维智能控制弧压调高器. 李亚荣;于国华;费继友;李萍.中国专利:CN102744506B,2014-04-23
[9] 一种智能控制药材当归完整横断面的切片装置. 黄青松;吴以恒.中国专利:CN215511306U,2022-01-14
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议