CN104006489A - 空调系统及其空调控制装置和制冷方法 - Google Patents

空调系统及其空调控制装置和制冷方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种空调系统及其空调控制装置和制冷方法，所述装置包括：第一温度检测单元，检测室外温度并输出；水温调节单元，与第一温度检测单元电连接，用于确定出从第一温度检测单元接收的室外温度所在的温度区间；并从调节数据表中查找出与确定出的温度区间相对应的水温调节值进行输出；空调PID控制单元，与水温调节单元电连接，用于将从水温调节单元接收的水温调节值与冷冻水出水温度标定值相加后，得到当前的冷冻水出水温度设定值；并周期性地根据冷冻水的实际出水温度与当前的冷冻水出水温度设定值，对制冷压缩机的扬程进行控制。从而，通过对冷冻水出水温度标定值的调整可避免制冷压缩机出现喘振现象，并提高了空调系统的能效比。

Description

空调系统及其空调控制装置和制冷方法
技术领域
本发明涉及空调技术，尤其涉及一种空调系统及其空调控制装置和制冷方法。
背景技术
随着生活水平的不断提高，人们对室内环境的舒适度的要求也越来越高。空调可以通过对室内环境进行调节来满足人体舒适的要求。
通常，空调系统由制冷压缩机系统、冷冻水循环系统、冷却水循环系统、风机盘管系统等组成，例如图1示出了空调系统的示意图。制冷压缩机系统通常包括制冷压缩机(或制冷压缩机组)、蒸发器和冷凝器。
在制冷工况下的一个制冷循环中，制冷压缩机系统中的制冷压缩机将制冷剂(如R134a、R22等)压缩成液态后送入蒸发器中，冷冻水循环系统中的冷冻泵将常温水泵入蒸发器中与制冷剂进行间接热交换，这样常温水变为低温冷冻水。
冷冻水循环系统将冷冻水供给到风机盘管系统的冷却盘管中，冷却盘管吸收周围的空气热量产生低温空气，并由风机吹送到用户的房间内，从而达到降温的目的。
此外，蒸发器中的制冷剂与冷冻水循环系统中的水进行间接热交换后，变为气态进入冷凝器中与冷却水循环系统中的水进行间接热交换，这样降温后的气态制冷剂再回流到制冷压缩机组，以进行下一个制冷循环。其中，技术人员通常将冷冻水循环系统中的水在蒸发器中进行热交换后流出时的温度称为冷冻水出水温度，并且冷冻水出水温度通常是预先设定的固定值，例如通常将冷冻水出水温度设定为7℃。
本发明的发明人发现，在实际应用中，用户设定了所需求的房间内温度后，若室外温度较高，空调系统中制冷剂的冷凝温度也较高，使得空调系统中制冷剂的冷凝压力也较高，空调系统的制冷压缩机为完成制冷循环，需要提供较高的杨程以克服较高的冷凝压力。然而，这种通过提高制冷压缩机的杨程来克较高的冷凝器压力的方式，容易使得制冷压缩机因杨程过高而出现喘振，造成制冷压缩机的寿命减短；而且，这种情况下制冷压缩机的输入功率较大，而制冷量却并不容易达到期望值，仍然不能满足用户的制冷需求，却使得空调系统的能效比较低，造成了电能浪费。
因此，有必要提供一种在室外温度较高时，能够很好地避免制冷压缩机出现喘振现象，又能保证空调系统的能效比也较高的空调系统。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种空调系统及其空调控制装置和制冷方法，用以更好地避免制冷压缩机出现喘振，并提高空调系统的能效比。
本发明提供一种空调系统的空调控制装置，包括：
第一温度检测单元，用于检测室外温度并输出；
水温调节单元，与所述第一温度检测单元电连接，用于接收第一温度检测单元检测的室外温度后，根据预先划分的温度区间确定出接收到的室外温度所在的温度区间；并从调节数据表中查找出与确定出的温度区间相对应的水温调节值进行输出；
空调PID控制单元，与所述水温调节单元电连接，用于接收所述水温调节单元输出的水温调节值后，将冷冻水出水温度标定值与所述水温调节值相加后，得到当前的冷冻水出水温度设定值；以及
所述空调PID控制单元还用于周期性地根据所述空调系统中的冷冻水的实际出水温度与当前的冷冻水出水温度设定值，对所述空调系统中的制冷压缩机的扬程进行控制。
较佳地，所述空调控制装置还包括：
与所述空调PID控制单元电连接的第二温度检测单元，用于检测所述空调系统中的冷冻水的实际出水温度向所述空调PID控制单元输出；以及
所述空调PID控制单元具体用于接收所述第二温度检测单元输出的冷冻水的实际出水温度，并周期性地将接收到的冷冻水的实际出水温度与当前的冷冻水出水温度设定值进行比较；若接收的冷冻水的实际出水温度高于当前的冷冻水出水温度设定值，则控制所述空调系统的制冷压缩机的扬程减小；若接收的冷冻水的实际出水温度低于当前的冷冻水出水温度设定值，则控制所述制冷压缩机的扬程增大。
其中，所述水温调节值在0～3℃的范围内。
所述室外温度具体为室外露点温度。
本发明还提供了一种空调系统，包括：制冷压缩机、蒸发器、冷凝器，其特征在于，还包括：
空调控制装置，用于检测室外温度；并根据预先划分的温度区间确定出检测的室外温度所在的温度区间后，从调节数据表中查找出与确定出的温度区间相对应的水温调节值；将冷冻水出水温度标定值与查找出的水温调节值相加后，得到当前的冷冻水出水温度设定值；以及
所述空调控制装置还用于周期性地根据所述空调系统中的冷冻水的实际出水温度与当前的冷冻水出水温度设定值，对所述制冷压缩机的扬程进行控制。
较佳地，所述空调控制装置具体用于检测所述空调系统中的冷冻水的实际出水温度，并周期性地将检测到的冷冻水的实际出水温度与当前的冷冻水出水温度设定值进行比较；若检测到的冷冻水的实际出水温度高于当前的冷冻水出水温度设定值，则控制所述制冷压缩机的扬程减小；若检测到的冷冻水的实际出水温度低于当前的冷冻水出水温度设定值，则控制所述制冷压缩机的扬程增大。
其中，所述空调控制装置具体包括：
第一温度检测单元，用于检测室外温度并输出；
水温调节单元，与所述第一温度检测单元电连接，用于接收第一温度检测单元输出的室外温度后，根据预先划分的温度区间确定出接收到的室外温度所在的温度区间；并从所述调节数据表中查找出与确定出的温度区间相对应的水温调节值进行输出；
空调PID控制单元，与所述水温调节单元电连接，用于接收所述水温调节单元输出的水温调节值后，将冷冻水出水温度标定值与所述水温调节值相加后，得到当前的冷冻水出水温度设定值；以及
所述空调PID控制单元还用于周期性地根据所述空调系统中的冷冻水的实际出水温度与当前的冷冻水出水温度设定值，对所述空调系统中的制冷压缩机的扬程进行控制。
其中，所述水温调节值在0～3℃的范围内；所述室外温度具体为室外露点温度。
本发明还提供了一种空调系统的制冷方法，包括：
周期性地根据所述空调系统中的冷冻水的实际出水温度与当前的冷冻水出水温度设定值，对所述空调系统中的制冷压缩机的扬程进行控制；其中，当前的冷冻水出水温度设定值是根据如下方法设置的：
对室外温度进行检测后，根据预先划分的温度区间确定出检测的室外温度所在的温度区间；
从调节数据表中查找出与确定出的温度区间相对应的水温调节值；
将冷冻水出水温度标定值与查找出的水温调节值相加后，得到当前的冷冻水出水温度设定值。
较佳地，所述周期性地根据所述空调系统中的冷冻水的实际出水温度与当前的冷冻水出水温度设定值，对所述空调系统中的制冷压缩机的扬程进行控制，具体包括：
检测所述空调系统中的冷冻水的实际出水温度，并周期性地将检测到的冷冻水的实际出水温度与当前的冷冻水出水温度设定值进行比较；若检测到的冷冻水的实际出水温度高于当前的冷冻水出水温度设定值，则控制所述制冷压缩机的扬程减小；若检测到的冷冻水的实际出水温度低于当前的冷冻水出水温度设定值，则控制所述制冷压缩机的扬程增大。
本发明的技术方案中，由于在空调系统中设置了一个空调控制装置，在室外温度较高时，空调控制装置主动调节冷冻水出水温度升高适当值，来避免制冷压缩机出现喘振现象；而且，在室外温度较高时，主动调节冷冻水出水温度升高适当值，可适当降低制冷压缩机的输入功率，而制冷量可基本达到现有技术中通过提高制冷压缩机的杨程来克服蒸发压力升高时的制冷量，从而尽量在不影响用户的制冷需求的情况下，提高空调系统的能效比，避免电能浪费。
附图说明
图1为现有技术的空调系统的示意图；
图2为本发明实施例的空调系统中的空调控制装置的内部结构框图；
图3为本发明实施例的设置冷冻水出水温度设定值的方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
本申请使用的“模块”、“系统”等术语旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如，模块可以是，但并不仅限于：处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说，计算设备上运行的应用程序和此计算设备都可以是模块。一个或多个模块可以位于执行中的一个进程和/或线程内，一个模块也可以位于一台计算机上和/或分布于两台或更多台计算机之间。
本发明的发明人对空调的工作原理进行研究发现，提高空调系统中制冷剂的蒸发温度，可提高空调系统的蒸发压力(空调系统中的制冷剂的一个蒸发温度对应一个蒸发压力)。这样，在制冷压缩机的压缩比固定的情况下，蒸发压力的提高可在一定程度上克服冷凝压力的提高。而且，本发明的发明人还发现，提高冷冻水出水温度可提高空调系统中制冷剂的蒸发温度。
因此，本发明的发明人考虑到，可在空调系统中设置一个空调控制装置，通过空调控制装置检测室外温度，在室外温度较高时，主动调节冷冻水出水温度升高适当值，提高空调系统中制冷剂的蒸发温度，进而提高了蒸发压力来克服因室外温度升高造成的冷凝压力的升高，从而避免制冷压缩机出现喘振现象；而且，在室外温度较高时，主动调节冷冻水出水温度升高适当值，可适当降低制冷压缩机的输入功率，而制冷量可基本达到现有技术中通过提高制冷压缩机的杨程来克服蒸发压力升高时的制冷量，从而尽量在不影响用户的制冷需求的情况下，提高空调系统的能效比，避免电能浪费。
下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。本发明实施例提供的空调系统包括：制冷压缩机、蒸发器、冷凝器，以及空调控制装置。
其中，本发明的空调系统中的制冷压缩机、蒸发器、冷凝器分别与现有技术中的制冷压缩机、蒸发器、冷凝器的工作原理相同，此处不再赘述。
空调控制装置用于检测室外温度；并根据预先划分的温度区间确定出检测的室外温度所在的温度区间后，从调节数据表中查找出与确定出的温度区间相对应的水温调节值；将冷冻水出水温度标定值与查找出的水温调节值相加后，得到当前的冷冻水出水温度设定值。并且，空调控制装置还周期性地根据空调系统中的冷冻水的实际出水温度与当前的冷冻水出水温度设定值，对所述制冷压缩机的扬程进行控制；具体地，空调控制装置检测空调系统中的冷冻水的实际出水温度，并周期性地将检测到的冷冻水的实际出水温度与当前的冷冻水出水温度设定值进行比较；若检测到的冷冻水的实际出水温度高于当前的冷冻水出水温度设定值，则控制制冷压缩机的扬程减小；若检测到的冷冻水的实际出水温度低于当前的冷冻水出水温度设定值，则控制制冷压缩机的扬程增大。
如图2所示，上述的空调系统的空调控制装置具体包括：第一温度检测单元201、水温调节单元202、空调PID控制单元203。
第一温度检测单元201用于检测室外温度，并将检测的室外温度输出到水温调节单元202。
水温调节单元202与第一温度检测单元电连接，用于接收第一温度检测单元201输出的室外温度后，根据预先划分的温度区间确定出接收到的室外温度所在的温度区间；并从调节数据表中查找出与确定出的温度区间相对应的水温调节值，将查找到的水温调节值输出到空调PID控制单元203。进一步，还可以设定一个室外温度阈值，当水温调节单元202判断出从第一温度检测单元201接收的室外温度大于设定的室外温度阈值后，确定出接收到的室外温度所在的温度区间；或者，在调节数据表中将不大于设定的室外温度阈值的温度区间所对应的水温调节值设定为0℃。在实际应用中，这种划分温度区间的方式可以避免因室外温度变化较小而频繁调节冷冻水出水温度设定值的问题，可以保证空调控制装置的稳定性。
空调PID控制单元203与水温调节单元202电连接，用于接收水温调节单元202输出的水温调节值后，将冷冻水出水温度标定值与水温调节单元202输出的水温调节值相加后，得到当前的冷冻水出水温度设定值。并且，空调PID控制单元203还用于周期性地根据空调系统中的冷冻水的实际出水温度与当前的冷冻水出水温度设定值，对空调系统中的制冷压缩机的扬程进行控制。
进一步，上述的空调系统的控制装置还可包括：第二温度检测单元204。
第二温度检测单元204与空调PID控制单元203电连接，用于检测空调系统中的冷冻水的实际出水温度向空调PID控制单元203输出。
相应地，空调PID控制单元203具体用于接收第二温度检测单元204输出的冷冻水的实际出水温度，并周期性地将接收到的冷冻水的实际出水温度与当前的冷冻水出水温度设定值进行比较；若接收的冷冻水的实际出水温度高于当前的冷冻水出水温度设定值，则控制空调系统的制冷压缩机的扬程减小；若接收的冷冻水的实际出水温度低于当前的冷冻水出水温度设定值，则控制制冷压缩机的扬程增大；若接收的冷冻水的实际出水温度等于当前的冷冻水出水温度设定值，则控制制冷压缩机的扬程不变。
其中，空调PID控制单元203中包括PID(proportion、integration、differentiation，比例、积分、微分)控制器，PID控制器为本领域技术人员所熟知，此处不再赘述。
上述的调节数据表具体可以为本领域技术人员经过多次试验测量确定出来的。较佳地，本领域技术人员经过测试，确定出水温调节值可以在0～3℃的范围内时，既可以较好地避免制冷压缩机的喘振现象，又可以保证较好地制冷效果，以避免对用户造成较大影响。
而且，上述检测的室外温度具体可以为室外露点温度或者室外环境温度。其中，室外露点温度可以较好地反映出室外空气的焓值，当室外露点温度较高时，空气焓值较大，导致在冷凝器中带走制冷剂的热量的冷却水进入冷却塔后，散热效果较差，使得空调系统中的制冷剂的冷凝温度较高。也就是，室外露点温度较高时，空调系统中的制冷剂的冷凝温度也较高，室外露点温度的变化可以较好地反映出冷凝温度的变化。
基于上述的空调系统，本发明实施例的空调系统的制冷方法具体为：空调控制装置周期性地根据空调系统中的冷冻水的实际出水温度与当前的冷冻水出水温度设定值，对空调系统中的制冷压缩机的扬程进行控制。这样，制冷压缩机在空调控制装置的控制下，与蒸发器和冷凝器等配合可以实现制冷。
其中，当前的冷冻水出水温度设定值的设置方法的流程，如图3所示，包括如下步骤：
S301：对室外温度进行检测后，根据预先划分的温度区间确定出检测的室外温度所在的温度区间。
例如，当检测的室外温度为室外露点温度时，基于室外露点温度的调节数据表可如下表1所示：
表1
温度区间/℃ 水温调节值/℃
(0，20] 0
(20，23] 1
(23，26] 2
(26，29] 3
S302：从调节数据表中查找出与确定出的温度区间相对应的水温调节值。
S303：将冷冻水出水温度标定值与查找出的水温调节值相加后，得到当前的冷冻水出水温度设定值。
例如，通常将空调系统的冷冻水出水温度标定值设置为7℃；这样，如表1所示，室外露点温度为21℃时，可确定出水温调节值为1℃，这样，得到的当前的冷冻水出水温度设定值为8℃。
综上所述，本发明的技术方案中，由于在空调系统中设置了一个空调控制装置，在室外温度较高时，空调控制装置主动调节冷冻水出水温度升高适当值，来避免制冷压缩机出现喘振现象；而且，在室外温度较高时，主动调节冷冻水出水温度升高适当值，可适当降低制冷压缩机的输入功率，而制冷量可基本达到现有技术中通过提高制冷压缩机的杨程来克服蒸发压力升高时的制冷量，从而尽量在不影响用户的制冷需求的情况下，提高空调系统的能效比，避免电能浪费。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，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，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种空调系统的空调控制装置，其特征在于，包括：
第一温度检测单元，用于检测室外温度并输出；
水温调节单元，与所述第一温度检测单元电连接，用于接收第一温度检测单元输出的室外温度后，根据预先划分的温度区间确定出接收到的室外温度所在的温度区间；并从调节数据表中查找出与确定出的温度区间相对应的水温调节值进行输出；
空调PID控制单元，与所述水温调节单元电连接，用于接收所述水温调节单元输出的水温调节值后，将冷冻水出水温度标定值与所述水温调节值相加后，得到当前的冷冻水出水温度设定值；以及
所述空调PID控制单元还用于周期性地根据所述空调系统中的冷冻水的实际出水温度与当前的冷冻水出水温度设定值，对所述空调系统中的制冷压缩机的扬程进行控制。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
与所述空调PID控制单元电连接的第二温度检测单元，用于检测所述空调系统中的冷冻水的实际出水温度向所述空调PID控制单元输出；以及
所述空调PID控制单元具体用于接收所述第二温度检测单元输出的冷冻水的实际出水温度，并周期性地将接收到的冷冻水的实际出水温度与当前的冷冻水出水温度设定值进行比较；若接收的冷冻水的实际出水温度高于当前的冷冻水出水温度设定值，则控制所述空调系统的制冷压缩机的扬程减小；若接收的冷冻水的实际出水温度低于当前的冷冻水出水温度设定值，则控制所述制冷压缩机的扬程增大。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述水温调节值在0～3℃的范围内。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述室外温度具体为室外露点温度。
5.一种空调系统，包括：制冷压缩机、蒸发器、冷凝器，其特征在于，还包括：
空调控制装置，用于检测室外温度；并根据预先划分的温度区间确定出检测的室外温度所在的温度区间后，从调节数据表中查找出与确定出的温度区间相对应的水温调节值；将冷冻水出水温度标定值与查找出的水温调节值相加后，得到当前的冷冻水出水温度设定值；以及
所述空调控制装置还用于周期性地根据所述空调系统中的冷冻水的实际出水温度与当前的冷冻水出水温度设定值，对所述制冷压缩机的扬程进行控制。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述空调控制装置具体用于检测所述空调系统中的冷冻水的实际出水温度，并周期性地将检测到的冷冻水的实际出水温度与当前的冷冻水出水温度设定值进行比较；若检测到的冷冻水的实际出水温度高于当前的冷冻水出水温度设定值，则控制所述制冷压缩机的扬程减小；若检测到的冷冻水的实际出水温度低于当前的冷冻水出水温度设定值，则控制所述制冷压缩机的扬程增大。
7.如权利要求5或6所述的系统，其特征在于，所述空调控制装置具体包括：
第一温度检测单元，用于检测室外温度并输出；
水温调节单元，与所述第一温度检测单元电连接，用于接收第一温度检测单元输出的室外温度后，根据预先划分的温度区间确定出接收到的室外温度所在的温度区间；并从所述调节数据表中查找出与确定出的温度区间相对应的水温调节值进行输出；
空调PID控制单元，与所述水温调节单元电连接，用于接收所述水温调节单元输出的水温调节值后，将冷冻水出水温度标定值与所述水温调节值相加后，得到当前的冷冻水出水温度设定值；以及
所述空调PID控制单元还用于周期性地根据所述空调系统中的冷冻水的实际出水温度与当前的冷冻水出水温度设定值，对所述空调系统中的制冷压缩机的扬程进行控制。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述水温调节值在0～3℃的范围内；所述室外温度具体为室外露点温度。
9.一种空调系统的制冷方法，其特征在于，包括：
周期性地根据所述空调系统中的冷冻水的实际出水温度与当前的冷冻水出水温度设定值，对所述空调系统中的制冷压缩机的扬程进行控制；其中，当前的冷冻水出水温度设定值是根据如下方法设置的：
对室外温度进行检测后，根据预先划分的温度区间确定出检测的室外温度所在的温度区间；
从调节数据表中查找出与确定出的温度区间相对应的水温调节值；
将冷冻水出水温度标定值与查找出的水温调节值相加后，得到当前的冷冻水出水温度设定值。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述周期性地根据所述空调系统中的冷冻水的实际出水温度与当前的冷冻水出水温度设定值，对所述空调系统中的制冷压缩机的扬程进行控制，具体包括：
检测所述空调系统中的冷冻水的实际出水温度，并周期性地将检测到的冷冻水的实际出水温度与当前的冷冻水出水温度设定值进行比较；若检测到的冷冻水的实际出水温度高于当前的冷冻水出水温度设定值，则控制所述制冷压缩机的扬程减小；若检测到的冷冻水的实际出水温度低于当前的冷冻水出水温度设定值，则控制所述制冷压缩机的扬程增大。
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