CN103851743A - 空调器恒温除湿控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调器恒温除湿控制方法及系统。其中方法包括：在预设的时间阈值内，计算环境温度偏差值，判断环境温度偏差值是否在预设的环境温度合理范围内，若是，则控制压缩机的频率不变；若否，则重新判断当前环境温度平均值比较上一次计算的环境温度平均值是变大，还是变小，若判断结果为变大，则控制提高压缩机的运行频率，直至监测的环境温度偏差值处于预设的环境温度合理范围内；若判断结果为变小，则控制降低压缩机的运行频率，直至监测的环境温度偏差值处于预设的环境温度合理范围内。本发明提供的空调器恒温除湿控制方法及系统，解决了低温除湿效果不佳的难题并保证了保证用户使用舒适性。

Description

空调器恒温除湿控制方法及系统

技术领域

本发明涉及空调器设备技术领域，特别是涉及一种空调器恒温除湿控制方法及系统。

背景技术

目前变频空调被广泛应用在各种场合，同时在为满足人体舒适性要求，空调器在制冷或制热的同时，可能还需要具备除湿的功能，在我国长江中下游及珠三角等地区用户在梅雨潮湿季节，在室内温度低于16℃情况下依然有除湿的需求，但是现有的变频机在低温情况下，不能发挥出良好的除湿功能，并存在以下三方面的问题：

1、目前变频机在室内温度低于16℃情况下不能除湿(目前技术不能满足可靠性要求)；

2、目前变频机在16℃≤室内温度≤20℃低温范围内虽然可以除湿，但是目前除湿方式会带来温降，不能做到恒温除湿，用户舒适性差；

3、湿度在40%~60%范围内人体感觉舒适性好，目前的除湿方式会一直除湿，湿度会低于40%，用户舒适性差。

因此对于现有技术，在空调器在低环境温度启动时，如何克服现有技术在低温除湿时带来温降，不能做到恒温除湿且用户舒适性体验差的缺陷是个亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种空调器恒温除湿控制方法及系统，用以解决现有技术在低温除湿时带来温降，不能做到恒温除湿且用户舒适性体验差的问题。

基于上述问题，本发明提供的一种空调器恒温除湿控制系统，用于控制空调器上的压缩机和电加热装置，所述控制系统包括控制主板、温度传感器及多个环境感温包；

所述控制主板分别与所述压缩机、电加热装置、温度传感器以及多个环境感温包电连接；所述控制主板用于对所述空调器上的压缩机和电加热装置执行控制操作；

所述控制主板包括信号处理模块和恒温除湿处理模块，其中：

所述信号处理模块，用于在获取到执行恒温除湿操作的控制信号后，开始计时，并启动压缩机执行制冷除湿操作及电加热装置执行加热操作；

所述恒温除湿处理模块，用于在预设的时间阈值内，实时接收所述多个环境感温包监测的环境温度和温度传感器检测的管内温度，并计算环境温度偏差值，判断所述环境温度偏差值是否在预设的环境温度合理范围内，若是，则控制压缩机的频率不变；若否，则重新判断当前环境温度平均值比较上一次计算的环境温度平均值是变大，还是变小，若判断结果为变大，则控制提高压缩机的运行频率，直至监测的环境温度偏差值处于所述预设的环境温度合理范围内；若判断结果为变小，则控制降低压缩机的运行频率，直至监测的环境温度偏差值处于所述预设的环境温度合理范围内。

较佳地，作为一种可实施方式，所述控制主板还包括判断处理模块，其中：

所述判断处理模块，用于在执行恒温除湿操作处理达到预设的时间阈值后，判断管温偏差值是否大于或等于预设的管温阈值，若是，则控制压缩机停机；若否，则返回所述恒温除湿处理模块继续执行相应的恒温除湿操作。

较佳地，作为一种可实施方式，

较佳地，作为一种可实施方式，所述环境温度偏差值：ΔT₁=T_{环境温度平均值}-T_{用户设定温度}；

其中：ΔT₁为环境温度偏差值，T_{环境温度平均值}为计算的多个环境感温包监测室内环境温度的平均值或计算的多个环境感温包监测空调器进风口温度的平均值，T_{用户设定温度}为用户设定的温度；

所述预设的环境温度合理范围为：－0.5~＋0.5摄氏度；

所述管温偏差值：ΔT₂=T_{环境温度平均值}-T_室内管温，其中：ΔT₂为管温偏差值，T_室内管温为温度传感器监测的内机管内温度；

所述管温阈值为10-15摄氏度。

较佳地，作为一种可实施方式，所述环境温度偏差值：ΔT₁=T_环境温度-T_{用户设定温度}；

其中：ΔT₁为环境温度偏差值，T_环境温度为环境感温包监测空调器进风口的温度值，T_{用户设定温度}为用户设定的温度；

所述预设的环境温度合理范围为：－0.5~＋0.5摄氏度；

所述管温偏差值：ΔT₂=T_环境温度-T_室内管温，其中：ΔT₂为管温偏差值，T_室内管温为温度传感器监测的内机管内温度；

所述管温阈值为10-15摄氏度。

较佳地，作为一种可实施方式，所述管温阈值为12摄氏度。

较佳地，作为一种可实施方式，所述预设的时间阈值为0.5-1.5小时。

较佳地，作为一种可实施方式，所述预设的时间阈值为1小时。

相应地，本发明还提供了一种空调器恒温除湿控制方法，包括如下步骤：

步骤S10、控制主板在获取到执行恒温除湿操作的控制信号后，开始计时，并启动压缩机执行制冷除湿操作及电加热装置执行加热操作；

步骤S20、在预设的时间阈值内，实时接收所述多个环境感温包监测的环境温度和温度传感器检测的管内温度，并计算环境温度偏差值，判断所述环境温度偏差值是否在预设的环境温度合理范围内，若是，则控制压缩机的频率不变；若否，则重新判断当前环境温度平均值比较上一次计算的环境温度平均值是变大，还是变小，若判断结果为变大，则控制提高压缩机的运行频率，直至监测的环境温度偏差值处于所述预设的环境温度合理范围内；若判断结果为变小，则控制降低压缩机的运行频率，直至监测的环境温度偏差值处于所述预设的环境温度合理范围内。

较佳地，作为一种可实施方式，在所述步骤S20之后还包括如下步骤：

步骤S30、在执行恒温除湿操作处理达到预设的时间阈值后，判断管温偏差值是否大于或等于预设的管温阈值，若是，则控制压缩机停机；若否，则返回步骤S20继续执行相应的恒温除湿操作。

本发明的有益效果包括：

本发明提供的一种空调器恒温除湿控制方法及装置。其中方法包括：在预设的时间阈值内，计算环境温度偏差值，判断环境温度偏差值是否在预设的环境温度合理范围内，若是，则控制压缩机的频率不变；若否，则重新判断当前环境温度平均值比较上一次计算的环境温度平均值是变大，还是变小，若判断结果为变大，则控制提高压缩机的运行频率，直至监测的环境温度偏差值处于预设的环境温度合理范围内；若判断结果为变小，则控制降低压缩机的运行频率，直至监测的环境温度偏差值处于预设的环境温度合理范围内。

通过控制压缩机频率运行范围(控制制冷冷负荷输出大小)，决定系统制冷量输出，可以做到恒温除湿效果。通过内机管温和环温的变化规律，可智能判断湿度大小，当湿度低，人体感受差时，可智能退出除湿控制，智能判断退出除湿要求即可增加用户舒适性，同时也实现节能要求。本发明提供的空调器恒温除湿控制方法及系统，在室内低温情况下，实现恒温除湿功能，同时保证用户使用舒适性。

附图说明

图1为本发明空调器恒温除湿控制系统一具体实施例的系统结构示意图；

图2为图1中本发明空调器恒温除湿控制系统中控制主板一具体实施例的结构示意图；

图3为本发明空调器恒温除湿控制方法一具体实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明空调器恒温除湿控制方法及系统具体实施方式进行说明。

本发明实施例提供的一种空调器恒温除湿控制系统1，如图1所示，用于控制空调器上的压缩机10和电加热装置20，所述控制系统1包括控制主板30、温度传感器40及多个环境感温包50，所述控制主板30分别与所述压缩机10、电加热装置20、温度传感器40以及多个环境感温包50电连接，所述控制主板30用于对所述空调器上的压缩机和电加热装置执行控制操作，所述控制主板30包括信号处理模块301和恒温除湿处理模块302，如图2所示，其中：

所述信号处理模块301，用于在获取到执行恒温除湿操作的控制信号后，开始计时，并启动压缩机执行制冷除湿操作及电加热装置执行加热操作；

所述恒温除湿处理模块302，用于在预设的时间阈值内，实时接收所述多个环境感温包监测的环境温度，并计算环境温度偏差值，判断所述环境温度偏差值是否在预设的环境温度合理范围内，若是，则控制压缩机的频率不变；若否，则重新判断当前环境温度平均值比较上一次计算的环境温度平均值是变大，还是变小，若判断结果为变大，则控制提高压缩机的运行频率，直至监测的环境温度偏差值处于所述预设的环境温度合理范围内；若判断结果为变小，则控制降低压缩机的运行频率，直至监测的环境温度偏差值处于所述预设的环境温度合理范围内。

较佳地，作为一种可实施方式，所述控制主板30还包括判断处理模块303，其中：

所述判断处理模块303，用于在执行恒温除湿操作处理达到预设的时间阈值后，判断管温偏差值是否大于或等于预设的管温阈值，若是，则控制压缩机停机；若否，则返回所述恒温除湿处理模块继续执行相应的恒温除湿操作。

较佳地，作为一种可实施方式，所述环境温度偏差值：ΔT₁＝T_{环境温度平均值}-T_{用户设定温度}，其中：ΔT₁为环境温度偏差值，T_{环境温度平均值}为计算的多个环境感温包监测室内环境温度的平均值，T_{用户设定温度}为用户设定的温度；

所述预设的环境温度合理范围为：－0.5~＋0.5摄氏度（℃）；

所述管温偏差值：ΔT₂＝T_{室内环境温度平均值}-T_室内管温，其中：ΔT₂为管温偏差值，T_室内管温为温度传感器监测的内机管内温度（内机管内温度为蒸发器进液管或出液管内的温度，优选为蒸发器中部的温度）；

所述管温阈值为10-15摄氏度，优选为12摄氏度。

较佳地，作为一种可实施方式，所述预设的时间阈值为0.5-1.5小时（h），优选为1小时（h）。

在本发明实施例中，控制系统通过设置在室内不同空间位置的环境感温包或设置在空调器进风口处（蒸发器进风口）不同位置的环境感温包来检测环境温度值，环境感温包的测量温度精度为0.1℃。在监测得到多个感温温度后，需要计算环境温度的平均值（T_{环境温度平均值}）。

在本发明实施例中，所述控制主板主要由DSP微处理器(Digital SignalProcessing，DSP)集成电路控制的。较佳地，在所述集成电路（控制主板）上集成有“DSP”芯片，所述集成电路上还集成有及满足本发明实施例各个模块功能的相关电路、器件（例如：存储器、输入输出（I/O）等器件），参见图2，图2示意了控制主板上DSP微处理器的结构。所述控制主板主要用于启动时的判断及控制处理。

本领域技术人员应该可以理解，开发人员可以利用汇编语言或C语言进行DSP功能开发，或通过相关软件（例如：MATLAB6.5版本（Release13））来实现配置参数（例如：预设的时间阈值或预设的环境温度合理范围）的设置并通过执行程序来实现启动控制的自动处理操作。开发人员将程序烧到DSP芯片之后，将相关电路及DSP集成到控制主板上实现完整控制电路。

进一步地，本发明实施例中的空调器恒温除湿控制系统采用的控制主板也可以使用微控制单元(Micro Control Unit，MCU)集成电路控制。较佳地，所述集成电路上集成有“AT89C51”单片机，本发明实施例不局限于使用上述芯片，关于上述芯片的选择属于本领域技术人员能够理解的公知常识，本发明实施例对此不再赘述。

较佳地，作为另一种可实施方式，所述环境温度偏差值：ΔT₁=T_环境温度-T_{用户设定温度}；

其中：ΔT₁为环境温度偏差值，T_环境温度为环境感温包监测空调器进风口的温度值，T_{用户设定温度}为用户设定的温度；

所述预设的环境温度合理范围为：－0.5~＋0.5摄氏度；

所述管温偏差值：ΔT₂＝T_环境温度-T_室内管温，其中：ΔT₂为管温偏差值，T_室内管温为温度传感器监测的内机管内温度；

所述管温阈值为10-15摄氏度。

所述管温阈值为10-15摄氏度，优选为12摄氏度。

在本发明实施例中，所述预设的时间阈值为0.5-1.5小时（h），优选为1小时（h）。

在本发明实施例中，控制系统通过设置在空调器进风口处（蒸发器进风口）的环境感温包来检测环境温度值（即为T_环境温度），环境感温包的测量温度精度为0.1℃，在本发明实施例中的其他特征与上述实施例相同，在此不进行赘述。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种空调器恒温除湿控制方法，由于此方法解决问题的原理与前述一种空调器恒温除湿控制系统的各功能相似，因此，此方法的实施可以通过前述系统具体功能实现，重复之处不再赘述。

相应地，本发明实施例还提供了一种空调器恒温除湿控制方法，所述控制方法通过所述空调器恒温除湿控制系统来实现，如图3所示，所述控制方法包括如下步骤：

步骤S10、控制主板在获取到执行恒温除湿操作的控制信号后，开始计时，并启动压缩机执行制冷除湿操作及电加热装置执行加热操作；

步骤S20、在预设的时间阈值内，实时接收所述多个环境感温包监测的环境温度，并计算环境温度偏差值，判断所述环境温度偏差值是否在预设的环境温度合理范围内，若是，则执行步骤S201；若否，则跳转执行步骤S202；

步骤S201、控制压缩机的频率不变；

步骤S202、重新判断当前环境温度平均值比较上一次计算的环境温度平均值是变大，还是变小；若判断结果为变大，则执行步骤S203；若判断结果为变小，则跳转执行步骤S204；

步骤S203、控制提高压缩机的运行频率，直至监测的环境温度偏差值处于所述预设的环境温度合理范围内；

步骤S204、控制降低压缩机的运行频率，直至监测的环境温度偏差值处于所述预设的环境温度合理范围内。

较佳地，作为一种可实施方式，在所述步骤S201、S203或S204之后还包括如下步骤：

步骤S30、在执行恒温除湿操作处理达到预设的时间阈值后，判断管温偏差值是否大于或等于预设的管温阈值，若是，则执行步骤S40；若否，则返回步骤S20继续执行相应的恒温除湿操作。

步骤S40、控制压缩机停机。

在本发明实施例中，在步骤S 10中，空调器进入恒温除湿模式后（即控制主板获取到执行恒温除湿操作的控制信号后），压缩机开启运行制冷除湿功能，为保持恒温，辅助电加热装置启动运行；

在步骤S20中，恒温以用户设定温度值（T_{用户设定温度}）为目标，监测环境温度偏差值ΔT₁，当所述环境温度偏差值ΔT₁在预设的环境温度合理范围内（－0.5~＋0.5摄氏度），控制主板不执行控制操作；当所述环境温度偏差值ΔT₁超出预设的环境温度合理范围后，判断当前环境温度平均值T_{室内环境温度平均值}比较上一次计算的环境温度平均值是变大还是变小了；

a、当检测环境温度升温时，则控制提高压缩机运行频率，通过提升制冷量来降低室内温度，保持恒温（控制主板可以通过变频器调频控制压缩机）；

b、当检测到环境温度降温时，则控制降低压缩机运行频率，通过降低制冷量来提高室内温度，保持恒温；

c、如果检测环境温度保持不变，则维持当前运行方式。

在步骤S30中，当进入恒温除湿运行一段时间后，判断环温与管温差值ΔT₂：

如果差值大（ΔT₂＜A℃），说明室内环境湿度仍未低于目标湿度值；

如果差值大（ΔT₂≥A℃），说明室内环境湿度低，已达到除湿的目标。考虑为节能目的，空调器控制停止压缩机继续运行。

在步骤S30中，经过1h除湿后，对于大部分情况，室内湿度已经降低，但是不排除部分用户在使用时，房间没有关闭等情况，那么运行1h，湿度还是比较高的，还是有除湿需求的，因而需要增加重新判断的环节。另外，通过暖通空调计算，家用空调所对应的使用房间面积，1h时间内，如果房间密闭，是可以将湿度除到人体比较舒适的程度。因此，在恒温除湿1h后，再检测室内管温偏差值△T2。

本领域技术人员应该可以理解，空调制冷，约70%的耗功用于制冷温降(显热换热，可使管温温度降低)，约30%的耗功用于制冷除湿(潜热换热，不能使管温温度降低)，如果湿度比较大，则部分能量用于除湿，管温与环温温差小，如果湿度已经降低，则全部能量都用于制冷温降，管温与环温的温差变大。其中，通过计算的所述管温偏差值反映了湿度的大小。利用上述实验理论，通过计算管温偏差值：ΔT₂＝T_{环境温度平均值-}T_室内管温对于除湿变化的判断和后续处理具有重要意义。因为，环境温度平均值一定大于室内管温，所以管温偏差值一定为正数。

对于“温差很大，湿度就很低；温差很小，湿度就很高。”的理论作出详细解释，下面对提供的实验数据加以说明，当室内15℃，室外11℃；室内不同湿度时内管温变化的比较：

RH95%：=15-9.86=5.14℃

RH80%：=15-7.03=7.97℃

RH60%：=15-4.17=10.83℃

RH40%：=15-3.14=11.86℃。

通过利用内机管温（室内管温）和环温（环境温度）的变化规律可智能判断湿度大小，当湿度低，人体感受差时，可智能退出除湿控制，智能判断退出除湿要求即可增加用户舒适性，同时也实现节能要求。这样空调器将湿度控制在40%~60%范围内，可保证人体感觉舒适性好，提高使用舒适度。

本发明实施的实质是：恒温需要保证空调输出的热负荷(电加热做功)与冷负荷相等(空调制冷)，进入除湿后，热负荷输出不变，通过调整冷负荷的输出(调整压缩机运行频率，频率高，输出冷负荷高，频率低，输出冷负荷低)来保证恒温。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种空调器恒温除湿控制系统，用于控制空调器上的压缩机和电加热装置，其特征在于：

所述控制系统包括控制主板、温度传感器及多个环境感温包；

所述控制主板分别与所述压缩机、电加热装置、温度传感器以及多个环境感温包电连接；所述控制主板用于对所述空调器上的压缩机和电加热装置执行控制操作；

所述控制主板包括信号处理模块和恒温除湿处理模块，其中：

所述信号处理模块，用于在获取到执行恒温除湿操作的控制信号后，开始计时，并启动压缩机执行制冷除湿操作及电加热装置执行加热操作；

所述恒温除湿处理模块，用于在预设的时间阈值内，实时接收所述多个环境感温包监测的环境温度和温度传感器检测的管内温度，并计算环境温度偏差值，判断所述环境温度偏差值是否在预设的环境温度合理范围内，若是，则控制压缩机的频率不变；若否，则重新判断当前环境温度平均值比较上一次计算的环境温度平均值是变大，还是变小，若判断结果为变大，则控制提高压缩机的运行频率，直至监测的环境温度偏差值处于所述预设的环境温度合理范围内；若判断结果为变小，则控制降低压缩机的运行频率，直至监测的环境温度偏差值处于所述预设的环境温度合理范围内。

2.根据权利要求1所述的空调器恒温除湿控制系统，其特征在于，所述控制主板还包括判断处理模块，其中：

所述判断处理模块，用于在执行恒温除湿操作处理达到预设的时间阈值后，判断管温偏差值是否大于或等于预设的管温阈值，若是，则控制压缩机停机；若否，则返回所述恒温除湿处理模块继续执行相应的恒温除湿操作。

3.根据权利要求2所述的空调器恒温除湿控制系统，其特征在于，所述环境温度偏差值：ΔT₁=T_{环境温度平均值}-T_{用户设定温度}；

其中：ΔT₁为环境温度偏差值，T_{环境温度平均值}为计算的多个环境感温包监测室内环境温度的平均值，T_{用户设定温度}为用户设定的温度；

所述预设的环境温度合理范围为：－0.5~＋0.5摄氏度；

所述管温偏差值：ΔT₂=T_{环境温度平均值}-T_室内管温，其中：ΔT₂为管温偏差值，T_室内管温为温度传感器监测的内机管内温度；

所述管温阈值为10-15摄氏度。

4.根据权利要求2所述的空调器恒温除湿控制系统，其特征在于，所述环境温度偏差值：ΔT₁=T_环境温度-T_{用户设定温度}；

其中：ΔT₁为环境温度偏差值，T_环境温度为环境感温包监测空调器进风口的温度值，T_{用户设定温度}为用户设定的温度；

所述预设的环境温度合理范围为：－0.5~＋0.5摄氏度；

所述管温偏差值：ΔT₂=T_环境温度-T_室内管温，其中：ΔT₂为管温偏差值，T_室内管温为温度传感器监测的内机管内温度；

所述管温阈值为10-15摄氏度。

5.根据权利要求3或者4所述的空调器恒温除湿控制系统，其特征在于，所述管温阈值为12摄氏度。

6.根据权利要求1所述的空调器恒温除湿控制系统，其特征在于，所述预设的时间阈值为0.5-1.5小时。

7.根据权利要求6所述的空调器恒温除湿控制系统，其特征在于，所述预设的时间阈值为1小时。

8.一种空调器恒温除湿控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S10、控制主板在获取到执行恒温除湿操作的控制信号后，开始计时，并启动压缩机执行制冷除湿操作及电加热装置执行加热操作；

步骤S20、在预设的时间阈值内，实时接收所述多个环境感温包监测的环境温度和温度传感器检测的管内温度，并计算环境温度偏差值，判断所述环境温度偏差值是否在预设的环境温度合理范围内，若是，则控制压缩机的频率不变；若否，则重新判断当前环境温度平均值比较上一次计算的环境温度平均值是变大，还是变小，若判断结果为变大，则控制提高压缩机的运行频率，直至监测的环境温度偏差值处于所述预设的环境温度合理范围内；若判断结果为变小，则控制降低压缩机的运行频率，直至监测的环境温度偏差值处于所述预设的环境温度合理范围内。

9.根据权利要求8所述的空调器恒温除湿控制方法，其特征在于，在所述步骤S20之后还包括如下步骤：

步骤S30、在执行恒温除湿操作处理达到预设的时间阈值后，判断管温偏差值是否大于或等于预设的管温阈值，若是，则控制压缩机停机；若否，则返回步骤S20继续执行相应的恒温除湿操作。

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