CN102032648A - 多联空调系统制热时冷媒流量的控制方法 - Google Patents

多联空调系统制热时冷媒流量的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多联空调系统制热时冷媒流量的控制方法，通过调节关机室内机中电子膨胀阀的开度来控制系统中的冷媒流量，包括以下步骤：a、空调系统进入制热运行模式；b、根据系统的冷凝压力和蒸发压力执行，关阀或开阀操作；c、根据压缩机排气温度执行开阀操作；d、根据冷凝压力换算冷凝饱和温度或者根据开机室内机的盘管温度、关机室内机的盘管温度、关机室内机中热交换器的出口温度和关机室内机中热交换器的入口温度，执行关阀或开阀操作。本发明的冷媒动态平衡控制策略，可以根据系统运行情况自动调节关机室内机中的电子膨胀阀的开度，避免了由于膨胀阀开启偏差过大导致的能源浪费和制热效果下降的问题，改善了空调系统的制热性能。

Description

多联空调系统制热时冷媒流量的控制方法
技术领域
本发明属于空调系统技术领域，具体地说，是涉及一种在多联空调系统运行在制热模式时对其系统中的冷媒流量进行控制的方法。
背景技术
多联空调机在制热时要求关机的室内机保持一定的冷媒流量，以避免冷媒在关机的室内机中过多积聚，引起系统循环冷媒量不足。现有的多联空调系统在制热时，关机的室内机一般采用将其内部的电子膨胀阀开到固定开度的方式来确保冷媒在系统中循环。而对于现有的电子膨胀阀生产技术来说，无法保证电子膨胀阀在某一开度准确开启，开启偏差为±20步左右。比如目前总量程为480步的电子膨胀阀，若厂家提供的开启步数为40步，开启偏差为±20步，则这一类型的电子膨胀阀有的可能在从全关向开启方向走过20步时就已开启；而有的可能要走过60步才能开启。因此，若采用固定开度的控制策略，为了确保每一台关机室内机中的电子膨胀阀都能开启，就必须将开启步数设定在60步。这样一来，会导致偏下差的关机室内机膨胀阀(即20步就能开启的电子膨胀阀)的实际开度过大，该关机的室内机旁通大量冷媒造成能源浪费，同时降低开机室内机的制热效果。同样的，对于偏上差的关机室内机膨胀阀(即走过60步才能开启的电子膨胀阀)，会导致其实际开度过小，从而使大量冷媒积聚在该室内机中，致使系统循环冷媒量不足，引起开机的室内机制热效果差，能效下降。
发明内容
本发明为了弥补膨胀阀制造技术上的不足，避免膨胀阀开启误差对空调制热性能的影响，提出了一种多联空调系统制热时冷媒流量的控制方法，采用动态冷媒平衡技术，保证多联空调机在制热时，关机室内机的膨胀阀开启到合理开度，从而降低关机室内机的额外损耗，改善制热性能，调节系统冷媒的循环量。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种多联空调系统制热时冷媒流量的控制方法，通过调节关机室内机中电子膨胀阀的开度来控制系统中的冷媒流量，包括以下步骤：
a、空调系统进入制热运行模式；
b、检测系统的冷凝压力和蒸发压力是否正常，若正常，则执行后续步骤；若压力过高，则执行关阀操作；若压力过低，则执行开阀操作；
c、检测压缩机排气温度是否过高，若是，则执行开阀操作；否则，执行后续步骤；
d、根据冷凝压力换算冷凝饱和温度或者检测开机室内机的盘管温度，并记为Tc，分别检测关机室内机的盘管温度Tm、关机室内机中热交换器的出口温度To和关机室内机中热交换器的入口温度Tg；当Tc-Tm＜T1时，若Tg-To＞T2，则执行开阀操作；若Tg-To＜T 3，则执行关阀操作；当Tc-Tm≥T1时，则执行开阀操作；
其中，所述关阀操作为控制关机室内机中的电子膨胀阀向关闭的方向调节设定步数；所述开阀操作为控制关机室内机中的电子膨胀阀向开启的方向调节设定步数；所述T1在[3℃，8℃]的范围内取值，T2＝3℃，T3＝1℃。
进一步的，在所述步骤b、c、d中，若发生了开阀操作或者关阀操作的情况，则在开阀操作或者关阀操作执行完毕后，返回步骤b。
又进一步的，所述步骤b、c、d的执行周期为t2秒，即每t2秒执行一次所述的步骤b、c、d。所述t 2可以在[60，240]的范围内取值。
优选的，所述设定步数优选在[1，4]的范围内取值，即电子膨胀阀每次动作1步、2步、3步或者4步。
再进一步的，在所述步骤b中，若冷凝压力＞3.2MPa且蒸发压力＞1.2MPa，则判定系统压力过高；若冷凝压力＜2.6MPa且蒸发压力＜0.5MPa，则判定系统压力过低；其余情况判定为压力正常。
其中，所述冷凝压力为室外机中压缩机的出口压力，所述蒸发压力为压缩机的吸气口压力。
在所述步骤c中，若压缩机排气温度大于90℃，则判定压缩机排气温度过高。
在所述步骤d中，所述开机室内机的盘管温度Tc为多联空调系统中所有处于开机状态的室内机中盘管温度的平均值；所述关机室内机的盘管温度Tm为多联空调系统中所有处于关机状态的室内机中盘管温度的平均值；所述关机室内机中热交换器的出口温度To为多联空调系统中所有处于关机状态的室内机中热交换器的出口温度平均值；所述关机室内机中热交换器的入口温度Tg为多联空调系统中所有处于关机状态的室内机中热交换器的入口温度平均值。
在所述步骤a中，空调系统在进入制热运行模式后，待系统运行稳定后再执行后续步骤。
更进一步的，所述电子膨胀阀的调节范围是n2～n3；其中，n2＝L-ΔL；n3＝L+ΔL；L为电子膨胀阀厂家提供的开启步数，ΔL为电子膨胀阀厂家提供的开启偏差。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明在多联空调系统中采用冷媒动态平衡控制策略，可以根据系统运行情况自动调节关机室内机中的电子膨胀阀的开度，避免了由于膨胀阀开启偏差过大导致的能源浪费和制热效果下降的问题，改善了空调系统的制热性能。
结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是多联空调系统的整体架构示意图；
图2是本发明所提出的多联空调系统制热时的冷媒流量控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。
对于目前的多联式空调系统来说，一般都包括制冷(热)循环系统，如图1所示，主要包括设置于室外机中的压缩机、热交换器和四通阀SF1、设置于室内机中的热交换器和电子膨胀阀PF1、以及连接在室内机与室外机之间的液管和气管。当空调系统运行在制冷模式时，室内机中的热交换器可以称之为蒸发器，室外机中的热交换器可以称之为冷凝器；而空调系统运行在制热模式时，则室内机中的热交换器称之为冷凝器，室外机中的热交换器称之为蒸发器。本发明仅以制热循环系统为例进行说明，其工作过程为：
空调系统制热时，气态的冷媒被室外机中的压缩机加压，变成高温高压的气体，经四通阀SF1进入室内机的热交换器(此时为冷凝器)中。高温高压的气态冷媒在冷凝器中与室内空气进行热交换，被冷却成中温高压的液体。室内空气吸收热量后，室内温度升高，达到制热效果。由冷凝器出来的中温高压的液态冷媒经过节流装置减压降温，比如经图1所示的电子膨胀阀PF1、PF2和节流毛细管L1～L4进行节流减压降温，从而使得液态冷媒的温度和压力均下降到原来的低温低压状态，然后传输至室外机中的热交换器(此时为蒸发器)中，与室外空气进行热交换。液态冷媒在室外机蒸发器中被蒸发气化吸热，成为气体，同时吸取室外空气的热量，使室外空气变得更冷。成为气态的冷媒再次进入压缩机开始下一个循环。
在多联空调系统中，一台室外机需要连接多台室内机。在空调系统制热运行时，某些室内机可能处于关机状态。若采用固定开度的控制策略控制关机室内机中的电子膨胀阀开启到固定开度，由于电子膨胀阀开启偏差过大，会产生实际开度过大或者过小的问题，从而导致制热开机的室内机制热效果下降，造成能源浪费。
为了解决上述问题，本发明提出了一种动态调节冷媒流量的控制策略，在空调系统制热运行的过程中，根据系统运行情况自动调节关机室内机中电子膨胀阀的开度，以改善空调系统的制热性能。
下面通过一个具体的实施例来详细阐述本发明所提出的冷媒流量控制方法的具体设计过程。
实施例一，本实施例的冷媒流量控制方法是根据多联空调系统的实际运行情况，通过自动调节系统中处于关机状态室内机中的电子膨胀阀的实际开度来完成对冷媒流量的动态控制，其软件程序运行在制热工作模式下关机的室内机中。在多联空调系统进入制热运行模式后，各室内机中的主控板首先检查自身是否保持关机状态，若是，则执行下述的冷媒流量控制流程：
S201、判断室外机是否已经完成制热开机，运行在制热工作模式下；若是，则执行后续步骤；否则，维持室内机中的电子膨胀阀的当前开度，重复执行本步骤。
在本实施例中，当空调系统制热开机后，最好等待系统稳定运行后再执行后续步骤。一般来讲，可以在系统制热开机后等待其运行10分钟以后再执行后续步骤，以确保空调系统已进入稳定运行状态。
S202、检测系统的冷凝压力和蒸发压力，若压力过高，则执行关阀操作，并返回步骤S201；否则，执行后续步骤。
在本实施例中，所述冷凝压力可以通过检测室外机中压缩机的出口压力获得。具体来讲，可以利用设置在压缩机排气管路上的高压传感器PH来采集压缩机的排气压力，如图1所示，并定时地反馈给室内机主板上的控制器，以完成对冷凝压力的检测。
所述蒸发压力可以通过检测室外机中压缩机的吸气口压力来获得，具体来讲，可以利用设置在压缩机吸气管路上的低压传感器PL来采集压缩机的吸气压力，如图1所示，并定时地反馈给室内机主板上的控制器，以完成对蒸发压力的检测。
在本实施例中，若检测到冷凝压力＞3.2MPa，同时蒸发压力＞1.2MPa，则判定系统压力过高，关机的室内机进行关阀操作，将多余的冷媒收集在关机的室内机中，以降低系统压力，保证系统正常运行。
在本实施例中，所述关阀操作是指控制关机室内机中的电子膨胀阀向关闭的方向调节设定步数n1，下同。所述n1可以根据电子膨胀阀的特性具体选择，比如在1步至4步中选择合适的步数。对于总步数为480步的电子膨胀阀来说，优选设定n1＝4，即每执行一次关阀操作，就控制电子膨胀阀向关闭的方向走过4步。当然，本实施例并不仅限于以上举例。
S203、检测系统的冷凝压力和蒸发压力是否过低，若压力过低，则执行开阀操作，并返回步骤S201；否则，执行后续步骤。
在本实施例中，冷凝压力和蒸发压力的检测可以采用步骤S202中所描述的方法，若检测到冷凝压力＜2.6MPa，同时蒸发压力＜0.5MPa，则判定系统压力过低。此时，控制关机室内机中的电子膨胀阀进行开阀操作，释放积聚在关机室内机中的冷媒，以保证系统正常运行。
在本实施例中，所述开阀操作是指控制关机室内机中的电子膨胀阀向开启的方向调节设定步数n1，即每执行一次开阀操作，就控制电子膨胀阀向开启的方向走过n1步。下同。
若检测到的系统冷凝压力和蒸发压力均不满足步骤S202和S203所设定的判断条件，则认为系统压力正常，维持关机室内机中电子膨胀阀的当前开度，进入下述的温度调节过程。
S204、检测压缩机排气温度是否过高，若是，则执行开阀操作，并返回步骤S201；否则，执行后续步骤。
在本实施例中，可以通过设置在室外机压缩机排气管路上的排气温度传感器TP来检测压缩机的排气温度，如图1所示。若压缩机排气温度大于90℃，则判定压缩机的排气温度过高，执行开阀操作。
S205、根据冷凝压力换算冷凝饱和温度(或者检测开机室内机的盘管温度)，并记为Tc，检测关机室内机的盘管温度Tm；若Tc-Tm＜T1，则跳转至步骤S206；若Tc-Tm≥T1时，则执行开阀操作，并返回步骤S201。
在本实施例中，通过冷凝压力换算冷凝饱和温度的方法是目前空调领域的公知方法，本实施例在此不作具体说明。当然，也可以采用开机室内机的盘管温度代替冷凝饱和温度参与条件判断。
在这里，所述开机室内机的盘管温度Tc优选采用对所有开机室内机的盘管温度求平均值的方式确定。同理，所述关机室内机的盘管温度Tm优选采用对所有关机室内机的盘管温度求平均值的方式确定。
所述T1可以由技术人员根据空调系统的具体情况结合其实践经验确定，本实施例推荐在3～8℃的范围内取值，优选将TI设定为5℃。
S206、检测关机室内机中热交换器的出口温度To和关机室内机中热交换器的入口温度Tg；
若Tg-To＞T2，则执行开阀操作，并返回步骤S201；
若T3≤Tg-To≤T2，则维持关机室内机中电子膨胀阀的当前开度，并返回步骤S201；
若Tg-To＜T3，则执行关阀操作，并返回步骤S201。
在本实施例中，可以利用安装在室内机中热交换器出口处的温度传感器TA和安装在室内机热交换器入口处的温度传感器TB采样获得。本实施例优选采用多联空调系统中所有处于关机状态的室内机中热交换器的出口温度的平均值作为所述热交换器的出口温度To；所述关机室内机中热交换器的入口温度Tg优选采用对多联空调系统中所有处于关机状态的室内机中热交换器的入口温度求平均值的方式来确定。
在本实施例中，所述T2、T3可以由技术人员根据空调系统的具体情况结合其实践经验确定，本实施例优选将T2设定为3℃；将T3设定为1℃。
在本实施例中，优选根据电子膨胀阀的动作速度以及系统动作后的稳定时间来设定上述冷媒流量控制流程(即步骤S201至S206)的执行周期t2，即每个t2秒周期内仅执行一次上述的冷媒流量控制流程。所述t2优选在1分钟至4分钟的范围内取值，本实施例优选将执行周期设定为4分钟，以确保系统的稳定运行。
为了进一步确保在上述冷媒流量调节过程中，关机室内机中的电子膨胀阀能够准确开启，本实施例对电子膨胀阀的调节范围进行设定，即限制在n2～n3步长的范围内。其中，n2＝L-ΔL；n3＝L+ΔL；L为电子膨胀阀厂家提供的开启步数，ΔL为电子膨胀阀厂家提供的开启偏差。对于开启步数设定在40步(即L＝40)，开启偏差为±20步(即ΔL＝20)的电子膨胀阀来说，即可将电子膨胀阀的调节范围设定在20～60步，在执行上述冷媒流量调节过程中，关机室内机中的电子膨胀阀只能在该范围内动态调节。
当然，以上所述仅是本发明的一种优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多联空调系统制热时冷媒流量的控制方法，通过调节关机室内机中电子膨胀阀的开度来控制系统中的冷媒流量，包括以下步骤：
a、空调系统进入制热运行模式；
b、检测系统的冷凝压力和蒸发压力是否正常，若正常，则执行后续步骤；若压力过高，则执行关阀操作；若压力过低，则执行开阀操作；
c、检测压缩机排气温度是否过高，若是，则执行开阀操作；否则，执行后续步骤；
d、根据冷凝压力换算冷凝饱和温度或者检测开机室内机的盘管温度，并记为Tc，分别检测关机室内机的盘管温度Tm、关机室内机中热交换器的出口温度To和关机室内机中热交换器的入口温度Tg；当Tc-Tm＜T1时，若Tg-To＞T2，则执行开阀操作；若Tg-To＜T3，则执行关阀操作；当Tc-Tm≥T1时，则执行开阀操作；
其中，所述关阀操作为控制关机室内机中的电子膨胀阀向关闭的方向调节设定步数；所述开阀操作为控制关机室内机中的电子膨胀阀向开启的方向调节设定步数；所述T1在[3℃，8℃]的范围内取值，T2＝3℃，T3＝1℃。
2.根据权利要求1所述的多联空调系统制热时冷媒流量的控制方法，其特征在于：在所述步骤b、c、d中，若发生了开阀操作或者关阀操作的情况，则在开阀操作或者关阀操作执行完毕后，返回步骤b。
3.根据权利要求2所述的多联空调系统制热时冷媒流量的控制方法，其特征在于：所述步骤b、c、d的执行周期为t2秒，所述t2在[60，240]的范围内取值。
4.根据权利要求1所述的多联空调系统制热时冷媒流量的控制方法，其特征在于：所述设定步数在[1，4]的范围内取值。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的多联空调系统制热时冷媒流量的控制方法，其特征在于：在所述步骤b中，若冷凝压力＞3.2MPa且蒸发压力＞1.2MPa，则判定系统压力过高；若冷凝压力＜2.6MPa且蒸发压力＜0.5MPa，则判定系统压力过低；其余情况判定为压力正常。
6.根据权利要求5所述的多联空调系统制热时冷媒流量的控制方法，其特征在于：所述冷凝压力为室外机中压缩机的出口压力，所述蒸发压力为压缩机的吸气口压力。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的多联空调系统制热时冷媒流量的控制方法，其特征在于：在所述步骤c中，若压缩机排气温度大于90℃，则判定压缩机排气温度过高。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的多联空调系统制热时冷媒流量的控制方法，其特征在于：在所述步骤d中，所述开机室内机的盘管温度Tc为多联空调系统中所有处于开机状态的室内机中盘管温度的平均值；所述关机室内机的盘管温度Tm为多联空调系统中所有处于关机状态的室内机中盘管温度的平均值；所述关机室内机中热交换器的出口温度To为多联空调系统中所有处于关机状态的室内机中热交换器的出口温度平均值；所述关机室内机中热交换器的入口温度Tg为多联空调系统中所有处于关机状态的室内机中热交换器的入口温度平均值。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的多联空调系统制热时冷媒流量的控制方法，其特征在于：在所述步骤a中，空调系统在进入制热运行模式后，待系统运行稳定后再执行后续步骤。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的多联空调系统制热时冷媒流量的控制方法，其特征在于：所述电子膨胀阀的调节范围是n2～n3；其中，n2＝L-ΔL；n 3＝L+ΔL；L为电子膨胀阀厂家提供的开启步数，ΔL为电子膨胀阀厂家提供的开启偏差。
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