CN101893309B - 变频空调节能运转的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变频空调节能运转的控制方法，采用本发明的节能运转的控制方法，通过测试得到额定工况下不同频率段的制冷量/制热量，以及不同工况下的制冷量/制热量和输入功率的修正值，设定目标温度，计算出不同的目标K3’下，室外机的耗电量和达到设定温度的时间t2，最终找出满足t2＜t1(t1为允许达到设定温度的最长时间)，耗电量最少的最佳目标K3’，进而得到变频压缩机节能运转频率f。使用该方法空调进入节能模式后在满足用户舒适性要求下，耗电量少，从而提高了变频空调器的能效。

Description

变频空调节能运转的控制方法
技术领域：
本发明涉及空调领域，具体讲是一种变频空调节能运转的控制方法。
背景技术：
随着低碳环保理念的不断普及，变频空调因节能高效、环保舒适得到众多消费者青睐，所以变频空调的销量逐年增加。根据国家标准要求，目前市场上销售的空调器需要标注能效等级，作为空调重要的性能指标，指导消费者选购空调器。标准规定的空调能效是在焓差试验室按照标准要求，在标准规定工况和方法测试得到的，虽然比较接近空调的实际使用情况，但是因变频空调的使用环境和用户设定习惯的不同，变频空调的实际能效还是有一定差异。
发明内容：
本发明要解决的技术问题，是提供一种在不同使用能提高变频空调使用能效的变频空调节能运转的控制方法。本发明要解决的技术问题是，克服以上变频空调因使用环境和用户设定习惯的不同导致的能效差异，当用户设定节能模式后，给用户提供一种在不同环境温度、设定温度情况下，尽最大可能发挥空调能效的节能控制方法。
本发明的技术解决方案是，是提供一种变频空调节能运转的控制方法，所述的节能运转的控制方法是基于空调节能模式来实现的，它包括以下步骤：
(1)、制冷时，测试变频空调器在额定工况下不同频率段的制冷量和输入功率，并计算实际制冷量与额定制冷量的比值K3；或
制热时，测试变频空调器在额定工况下不同频率段的制热量和输入功率，并计算实际制热量与额定制热量的比值K3；
K3表示变频空调的实际输出能力与额定输出能力的比值；
(2)、制冷时，测试变频空调器在不同工况下的制冷量和输入功率，计算出室外干球温度与室内干/湿球温度对制冷量的修正系数K1和室外干球温度与室内干/湿球温度对输入功率的修正系数K2；或
制热时，测试变频空调器在不同工况下的制热量和输入功率，计算出室外干球温度与室内干/湿球温度对制热量的修正系数K1和室外干球温度与室内干/湿球温度对输入功率的修正系数K2；
(3)、设定变频空调器的目标温度Tset，并使空调进入节能模式运转。
(4)、每隔dt时间测试室内环境温度变化，得出空调进入节能模式后不同采样时间的差值Ei，Ei为当前温差，Ei＝当前环境温度Ta-设定温度Tset，dt为采样周期。
(5)根据变频空调器的模拟负荷模型，性能参数表、室外干球温度与室内干/湿球温度对制冷量修正系数K1或功耗修正系数K2，得到不同的目标K3’，并且计算出在不同目标K3’下运行时间和耗电量，得出达到设定温度的时间t2以及达到设定温度室外机的总耗电量，并设定最长允许的达到设定温度的时间t1，最终选择出满足t2＜t1、耗电量最少的最佳目标K3’，根据选定的目标K3’得到相应的变频压缩机的运转频率f。
步骤(5)中的PI计算模型：变频空调实际输出能力为K3”＝DQi＝A1[Ei-1×dt+A2×(Ei-1-Ei)×dt]，A1＝0.2，A2＝20，Ei为当前温差＝当前环境温度Ta-设定温度Tset；Ei-1为上次温差＝上次环境温度Ta’-设定温度Tset；dt为采样周期。
随着变频空调器的运行环境的变化，最佳目标K3’、耗电量和达到设定温度的时间会发生变化，将该变化反馈给空调控制器，重新选择最佳目标K3’，实现闭环控制。
采用以上结构后与现有技术相比，本发明具有以下优点：采用本发明的节能运转的控制方法，通过测试得到额定工况下不同频率段的制冷量/制热量，以及不同工况下的制冷量/制热量和输入功率的修正值，设定目标温度，计算出不同的目标K3’下，室外机的耗电量和达到设定温度的时间t2，最终找出满足t2＜t1(t1为允许达到设定温度的最长时间)，耗电量最少的最佳目标K3’，进而得到变频压缩机节能运转频率f。使用该方法空调进入节能模式后在满足用户舒适性要求下，耗电量少，从而提高了变频空调器的能效。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
本发明的变频空调节能运转的控制方法，它按以下步骤顺序进行：
步骤(1)、制冷时，测试变频空调器在额定工况下不同频率段的制冷量和输入功率，并计算实际制冷量与额定制冷量的比值K3；或
制热时，测试变频空调器在额定工况下不同频率段的制热量和输入功率，并计算实际制热量与额定制热量的比值K3；
K3表示变频空调的实际输出能力与额定输出能力的比值；
所述额定工况这里指室外干球温度35℃，室外湿球温度24℃，室内干球温度27℃，室内湿球温度19℃。K3随着变频空调压缩机的运转频率的变化而变化，压缩机的运转频率越高K3越大，压缩机的运转频率越低K3越小；变频空调制冷时，则测试制冷量，制热时，则测试制热量；另外，根据制冷量/制热量和输入功率的值，可以计算出能效比，所述的能效比是制冷量/制热量与输入功率的比值，得出如下表1的制冷工况下的性能参数表。
  制冷量   K3   输入功率   能效比
  4480   1.39   2165   2.07
  4160   1.3   1700   2.45
  3840   1.2   1082   3.55
  3520   1.1   964   3.65
  3200   1   842   3.80
  2880   0.9   686   4.20
  2560   0.8   557   4.60
  2240   0.7   462   4.85
  1920   0.6   407   4.72
  1600   0.5   299   5.35
表1额定工况下制冷运转的性能参数表
步骤(2)、制冷时，测试变频空调器在不同工况下的制冷量和输入功率，计算出室外干球温度与室内干/湿球温度对制冷量的修正系数K1和室外干球温度与室内干/湿球温度对输入功率的修正系数K2；或
制热时，测试变频空调器在不同工况下的制热量和输入功率，计算出室外干球温度与室内干/湿球温度对制热量的修正系数K1和室外干球温度与室内干/湿球温度对输入功率的修正系数K2；
所述的不同工况是指不同的室内外环境温度下的运行状况；制冷模式下，由于不同的室外干球温度和室内干/湿球温度，即不同的环境温度下，对变频空调器的制冷量和输入功率有所影响，通过测试，得出制冷工况下表2室外干球温度与室内干/湿球温度对制冷量修正系数K1或功率修正系数K2对照表。
Figure GSB00000826406100031
Figure GSB00000826406100041
表2室外干球温度与室内干/湿球温度对制冷量修正系数K1或功率修正系数K2对照表
根据室外干球温度与室内干/湿球温度对制冷量的修正系数K1和室外干球温度与室内干/湿球温度对输入功率的修正系数K2可以计算出当前工况下的性能参数，即制冷量、K3、输入功率、能效比。如当前工况室外干球温度35℃，与室内干/湿球温度为29℃/21℃，通过表2可以计算出表3当前工况制冷运转的性能参数表。
  制冷量   K3   输入功率   能效比
  4749   1.5   2187   2.17
  4410   1.4   1717   2.57
  4070   1.3   1093   3.73
  3731   1.2   974   3.83
  3392   1.1   851   3.99
  3053   1.0   693   4.41
  2714   0.8   562   4.83
  2374   0.7   466   5.09
  2035   0.6   411   4.95
  1696   0.5   302   5.61
表3当前工况下制冷运转的性能参数表
步骤(3)、设定变频空调器的目标温度Tset，并使空调进入节能模式运转。
步骤(4)、每隔dt时间测试室内环境温度变化，得出空调进入节能模式后不同采样时间的差值，Ei为当前温差，Ei＝当前环境温度Ta-设定温度Tset，dt为采样周期。
步骤(5)、根据变频空调器的模拟负荷模型，性能参数表、室外干球温度与室内干/湿球温度对制冷量修正系数K1或功耗修正系数K2，得到不同的目标K3’，并且计算出在不同目标K3’下运行时间和耗电量，得出达到设定温度的时间t2以及达到设定温度室外机的总耗电量，并设定最长允许的达到设定温度的时间t1，最终选择出满足t2＜t1、耗电量最少的最佳目标K3’，根据选定的目标K3’得到相应的变频压缩机的运转频率f。所述的性能参数表是指步骤(1)和(2)测得的性能参数组成的。
步骤(5)中的PI计算模型：变频空调实际输出能力为K3”＝DQi＝A1[Ei-1×dt+A2×(Ei-1-Ei)×dt]，A1＝0.2，A2＝20，Ei为当前温差＝当前环境温度Ta-设定温度Tset；Ei-1为上次温差＝上次环境温度Ta’-设定温度Tset；dt为采样周期。
所述的目标K3’是指目标输出能力与额定输出能力的比值，即目标制冷量/制热量与额定制冷量/制热量的比值。
表4为变频空调器模拟负荷模型，根据变频空调器模拟负荷模型，采用PI计算模型计算出实际K3”＝DQi＝A1[Ei-1×dt+A2×(Ei-1-Ei)×dt]，A1＝0.2，A2＝20，Ei为当前温差＝当前环境温度Ta-设定温度Tset；Ei-1为上次温差＝上次环境温度Ta’-设定温度Tset；dt为采样周期，该PI计算模型是根据试验测试得到的。
 模拟项目   参数   单位
 房间面积   14   m2
 选型室外温度   35   ℃
 室内温度   24   ℃
 房间内设备负荷   2000   W
 房间墙体热负荷   1200   W
 层高   2.2   m
 选型能力   3200   W
 房间传热系数当量   109.0909   W/℃
 空气摩尔定压热容   29.1   J/MOL*K
 摩尔体积   0.022414   M^3/MOL
房间每变化1℃的热量变化 39987.33 j
表4变频空调器模拟负荷模型
表5给出一个具体的不同的目标K3’下空调运行状态的例子，可以计算出开机1小时内不同的目标K3’下，室外机的耗电量和达到设定温度的时间t2，得出最佳目标K3’＝1.2。
Figure GSB00000826406100051
表5空调开机1小时内的运转状态
步骤(5)中的PI计算模型：变频空调实际输出能力为K3”＝DQi＝A1[Ei-1×dt+A2×(Ei-1-Ei)×dt]，A1＝0.2，A2＝20，Ei为当前温差＝当前环境温度Ta-设定温度Tset；Ei-1为上次温差＝上次环境温度Ta’-设定温度Tset；dt为采样周期；A1、A2为选定参数。
随着变频空调器的运行环境的变化，实际输出能力K3”、耗电量和达到设定温度的时间会发生变化，将该变化反馈给空调的控制器，重新选择最佳目标K3’，实现闭环控制。
控制器根据用户设定的运转模式选择合适的目标K3’。若空调运转在非节能模式，目标K3’＝1.5，满足用户迅速达到设定温度的要求。若空调运转在节能模式，目标K3’＝1.2，在满足用户舒适性要求的前提下，可以实现节能30W。
根据对用户使用习惯的统计，一般家用空调器在一年中运转10个月，每个月运转20天，每天开机3次。若采用节能模式一台DLR-32W/DCZ大约可节省电量30*3*20*10＝18000W，约为18KW。

Claims (3)

1.一种变频空调节能运转的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、制冷时，测试变频空调器在额定工况下不同频率段的制冷量和输入功率，并计算实际制冷量与额定制冷量的比值K3；或
制热时，测试变频空调器在额定工况下不同频率段的制热量和输入功率，并计算实际制热量与额定制热量的比值K3；
K3表示变频空调的实际输出能力与额定输出能力的比值；
(2)、制冷时，测试变频空调器在不同工况下的制冷量和输入功率，计算出室外干球温度与室内干/湿球温度对制冷量的修正系数K1和室外干球温度与室内干/湿球温度对输入功率的修正系数K2；或
制热时，测试变频空调器在不同工况下的制热量和输入功率，计算出室外干球温度与室内干/湿球温度对制热量的修正系数K1和室外干球温度与室内干/湿球温度对输入功率的修正系数K2；
(3)、设定变频空调器的目标温度Tset，并使空调进入节能模式运转。
(4)、每隔dt时间测试室内环境温度变化，得出空调进入节能模式后不同采样时间的差值Ei，Ei为当前温差，Ei＝当前环境温度Ta-设定温度Tset，dt为采样周期。
(5)根据变频空调器的模拟负荷模型，性能参数表、室外干球温度与室内干/湿球温度对制冷量修正系数K1或功耗修正系数K2，得到不同的目标K3’，并且计算出在不同目标K3’下运行时间和耗电量，得出达到设定温度的时间t2以及达到设定温度室外机的总耗电量，并设定最长允许的达到设定温度的时间t1，最终选择出满足t2＜t1、耗电量最少的最佳目标K3’，根据选定的目标K3’得到相应的变频压缩机的运转频率f。
2.根据权利要求1所述的变频空调节能运转的控制方法，其特征在于：步骤(5)中的PI计算模型：变频空调实际输出能力为K3”＝DQi＝A1[Ei-1×dt+A2×(Ei-1-Ei)×dt]，A1＝0.2，A2＝20，Ei为当前温差＝当前环境温度Ta-设定温度Tset；Ei-1为上次温差＝上次环境温度Ta’-设定温度Tset；dt为采样周期。
3.根据权利要求1所述的变频空调节能运转的控制方法，其特征在于：随着变频空调器的运行环境的变化，最佳目标K3’、耗电量和达到设定温度的时间会发生变化，将该变化反馈给空调控制器，重新选择最佳目标K3’，实现闭环控制。
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