一种冷风机分区分级除霜系统及方法

本发明涉及冷库冷风机除霜技术，特别是一种冷风机分区分级除霜系统及方法。

背景技术：

1、冷库是应用制冷设备制造特定的低温环境，用来加工和贮存食品、工业原料、生物制品以及医药等物资的专用建筑物。在“双碳”大背景下，随着冷库规模的急剧增长,冷库建筑高能耗成为了一个不可忽视的问题。冷风机的运行与除霜是冷库高能耗主要因素之一，且占冷库中所有能源消耗的约70%。

2、目前对冷库制冷系统的冷风机进行除霜通常用电加热除霜的方式，或者是基于温差变化的分级除霜，然而传统的电加热除霜的时间比较长，冷风机每平方换热面积约配到40到100w 的电加热管，通常耗能也较高；由于电加热除霜库温温升较大，导致基于温差变化的分级除霜效果欠佳。制冷系统中冷风机在运行时常伴随翅片表面形成厚重冰霜现象的发生，冰层逐渐变厚使得冷风机翅片与空气间换热过程的总热阻大大增加，冷风机能耗也就随之急剧增加。传统的电加热除霜是将电加热安装在冷风机中的电热管，对翅片管进行整体除霜，但在重力的作用下，冷风机化霜水在垂直高度方向上由上而下逐渐增多，且集中冷风机内部的下方，这就造成对冷风机下部管壁除霜不完整或其他区域除霜过饱和，从而使得除霜效果不佳且能源浪费较多。因此，如何实现高效化霜的同时降低能耗是能够进行改善的。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种冷风机分区分级除霜系统及方法，通过对冷风机内部空间进行分区，根据实际结霜不均匀性，设计系统实现分区除霜且根据不同霜层的厚度，改变电加热输入的功率，实现分区分级除霜。

2、本发明的技术方案是：一种冷风机分区分级除霜系统，包括冷风机、除霜控制器组件、电加热除霜管组件和压力传感器组件。

3、所述冷风机包括外壳、内壳、换热管、翅片和轴流风机；冷风机外壳与内壳之间是中空的，冷风机内壳内的中空部分分为上、中和下三个区域；换热管从冷风机外接入，穿过冷风机外壳、内壳和翅片；轴流风机安装在冷风机的前端。

4、所述除霜控制器组件包括三个结构相同除霜控制器，除霜控制器包括两个压力信号接入端、控制器、变压器、外接电源输入端；所述两个压力信号接入端与控制器的输入端连接，控制器的输出端与变压器的输入端连接，变压器的输出端与电加热除霜管组件连接；变压器与外接电源输入端连接并接收控制器输出的不同级别的除霜输出功率，对应输出不同的电压至电加热除霜管组件；所述内壳内上、中和下每个区域均设置有一个除霜控制器，该除霜控制器固定安装于冷风机外壳与内壳的中间位置。

5、所述电加热除霜管组件包括六根电加热除霜管，内壳内上、中和下每个区域均固定安装有两根电加热除霜管，电加热除霜管与除霜控制器中变压器的输出端连接，并穿过冷风机内壳与翅片。

6、所述压力传感器组件包括六个压力传感器，内壳内上、中和下每个区域的中心位置对应安装有两个压力传感器，压力传感器安装在冷风机的进风口端和出风口端，每个区域内的两个压力传感器的信号输出端分别传输至除霜控制器组件相对应的压力信号接入端。

7、本发明进一步的技术方案是：所述控制器内预先设置有三级压力差值，并根据该三级压力差值对应三种不同的除霜输出功率，控制器实时计算两个压力信号接入端的差值大小，按照差值与预先设置的三级压力差值的大小比较分别对应一级、二级和三级除霜输出功率。

8、本发明再进一步的技术方案是：所述一级除霜的输出功率大于二级除霜的输出功率，二级除霜的输出功率大于三级除霜的输出功率。

9、本发明更进一步的技术方案是：所述压力传感器距前后翅片的距离都为3-5cm。

10、本发明提供的另一技术方案是：基于前述一种冷风机分区分级除霜系统的方法，包括如下步骤，

11、a、启动冷风机使其正常工作，内壳内上、中和下三个区域中的压力传感器实时测量冷风机不同区域的进出口压力值，并将测量到的压力值传输至对应的除霜控制器中。

12、b、每个除霜控制器计算其对应区域进出口的压力值之差，并与除霜控制器预设的压差值进行比较。

13、c、当某区域除霜控制器计算的进出口压力值之差达到预设压差值，控制该区域内的两根电加热除霜管开始工作，对冷风机中该区域内进行除霜。

14、d、在除霜过程中，根据计算出的压力值之差与预设压差值的实时大小，进行三级除霜，直至压力恢复到设置值除霜结束。

15、d-1、首先进行一级除霜，即电加热除霜管在一级除霜的输出功率下工作。

16、d-2、冷风机的制冷功能关闭，轴流风机间歇式运行，压力传感器实时测量并传输测量到的压力值，当压差信号降低到二级除霜设定压差值时，除霜控制器改变电加热除霜管的输出功率大小为二级除霜的输出功率，电加热除霜管继续工作。

17、d-3、继续除霜，当压差信号降低到三级除霜设定压差值时，除霜控制器改变电加热除霜管的电源电压大小为三级除霜的输出功率，电加热除霜管继续工作。

18、d-4、继续除霜，当压差信号降低到冷风机正常运行工况的设定值时，除霜控制器的断开外接电源输入端，冷风机的制冷功能开启，冷风机继续给冷库进行换热降温。

19、本发明与现有技术相比具有如下特点：

20、本发明通过将冷风机内部空间划分为上、中、下三个区域，每个区域独立安装压力传感器以及电加热管，在除霜过程中根据不同区域结霜快慢不同，进行分区除霜，解决了电加热能耗大的问题，同时实现了除霜过程的自动化，降低了人工成本。

21、2、本发明通过在除霜过程中设置轴流风机间歇式工作，压力传感器将霜层厚度变化通过压差信号传入除霜控制器，除霜控制器根据压差大小分级输出不同的电加热除霜功率，从而实现精准除霜和解决传统电加热除霜升温快的问题。

22、以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。

技术特征：

1.一种冷风机分区分级除霜系统，其特征是：包括冷风机、除霜控制器组件、电加热除霜管组件和压力传感器组件；

2.如权利要求1所述的一种冷风机分区分级除霜系统，其特征是：所述控制器内预先设置有三级压力差值，并根据该三级压力差值对应三种不同的除霜输出功率，控制器实时计算两个压力信号接入端的差值大小，按照差值与预先设置的三级压力差值的大小比较分别对应一级、二级和三级除霜输出功率。

3.如权利要求1所述的一种冷风机分区分级除霜系统，其特征是：所述一级除霜的输出功率大于二级除霜的输出功率，二级除霜的输出功率大于三级除霜的输出功率。

4.如权利要求1所述的一种冷风机分区分级除霜系统，其特征是：所述压力传感器距前后翅片的距离都为3-5cm。

5.基于权利要求1或2或3或4所述的一种冷风机分区分级除霜系统的方法，其特征是：包括如下步骤，

技术总结一种冷风机分区分级除霜系统及方法，包括冷风机、除霜控制器组件、电加热除霜管组件和压力传感器组件。冷风机内壳内的中空部分分为上、中和下三个区域。除霜控制器组件除霜控制器，除霜控制器包括两个压力信号接入端、控制器、变压器、外接电源输入端。内壳内上、中和下每个区域均设置有一个除霜控制器、两根电加热除霜管和两个压力传感器，每个区域内的两个压力传感器的信号输出端分别传输至除霜控制器组件相对应的压力信号接入端。根据压力传感器组件的实时差值大小，除霜控制器输出不同的除霜功率控制电加热除霜管进行除霜。本发明通过分区除霜，提高了能源利用率，降低了能耗；并根据压差大小分级除霜，从而精准除霜节约能耗。技术研发人员：谢东,蒋李强,唐辉煌受保护的技术使用者：南华大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5