CN104534623B - 空调系统和空调系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空调系统和空调系统的控制方法。空调系统包括并联设置的多个空调机组，每个空调机组均包括串联设置的压缩机、冷凝器和蒸发器，每个空调机组还包括与蒸发器对应设置的蒸发器风机，且蒸发器风机的转速可调节，空调系统还包括：冷却塔，冷却塔与多个空调机组的冷凝器的进出水口均相连通；用于检测冷凝器的进水温度的温度检测部，温度检测部设置在冷却塔与冷凝器连接的管路上；控制部，温度检测部、压缩机与控制部电连接，控制部用于接收温度检测部发送的温度检测信号并根据温度检测信号控制每个压缩机的启停状态、并调节每个蒸发器风机的转速。本发明中的空调系统能够有效避免能耗过高、能源浪费、提高了空调机组的能效。

Description

空调系统和空调系统的控制方法

技术领域

本发明涉及换热设备技术领域，具体而言，涉及一种空调系统和空调系统的控制方法。

背景技术

现有技术中的水冷冷风型空调机组内的蒸发器风机为定速风机，也就是该蒸发器风机的转速定频且不可调速，因此，不论空调机组处于何种工况、负载的情况下，蒸发器风机都会满载运行，从而极易造成空调机组能效差的问题。

特别是在空调机组在负载为50％和25％负荷工况下运行时，由于蒸发器风机满载运行，因而造成了空调机组的能效低、能源浪费等问题。

除此之外，冷却塔风机在空调机组工作的过程也持续运行。即使室外温度较低时，冷却塔已经通过自然对流完全能够满足冷凝放热要求的情况下，冷却塔风机也会持续运行，从而造成空调系统能耗增加，能源浪费。

根据国标GB/T17758-2010《单元式空气调节机》对能效IPLV(综合部分负荷性能系数)定义：IPLV＝2.3％×A+41.5％×B+46.1％×C+10.1％×D可知，B、C两点的占比为87.6％，说明机组实际在50～75％负荷下运行的时间超过了85％以上，所以提升该部分负荷下的空调机组的性能尤其重要。

其中，A：100％的负荷点时的EER，W/W；B：75％的负荷点时的EER，W/W；C：50％的负荷点时的EER，W/W；D：25％的负荷点时的EER，W/W。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种空调系统和空调系统的控制方法，以解决现有技术中空调机组运行功耗大、能源浪费、能效低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种空调系统，包括并联设置的多个空调机组，每个空调机组均包括串联设置的压缩机、冷凝器和蒸发器，每个空调机组还包括与蒸发器对应设置的蒸发器风机，且蒸发器风机的转速可调节，空调系统还包括：冷却塔，冷却塔与多个空调机组的冷凝器的进出水口均相连通；用于检测冷凝器的进水温度的温度检测部，温度检测部设置在冷却塔与冷凝器连接的管路上；控制部，温度检测部、压缩机与控制部电连接，控制部用于接收温度检测部发送的温度检测信号并根据温度检测信号控制每个压缩机的启停状态、并调节每个蒸发器风机的转速。

进一步地，蒸发器风机的电机是按固定频率调节的电机。

进一步地，冷却塔还包括冷却塔风机，冷却塔风机与控制部电连接，控制部根据温度检测信号控制冷却塔风机的启停状态。

进一步地，在控制部内预设有四个温度范围区间，将温度检测信号的温度值与四个温度范围区间相比较，确定温度检测信号所处的温度范围区间，并根据温度范围区间确定空调系统要执行的工作模式。

进一步地，在控制部内，四个温度范围区间与空调系统的四个能效区间一一对应，四个能效区间与空调系统的四种工作模式一一对应。

根据本发明的另一方面，提供了一种空调系统的控制方法，包括：步骤S1：获取空调系统中的冷凝器的进水温度；步骤S2：根据冷凝器的进水温度，控制空调系统中的蒸发器风机的转速、和/或压缩机的启停状态、和/或冷却塔风机的启停状态。

进一步地，步骤S1包括：步骤S11：控制温度检测部检测空调系统中的冷凝器的进水温度；步骤S12：接收来自温度检测部的温度检测信号。

进一步地，步骤S2包括：步骤S21：将温度检测信号的温度值与控制部内预设的四个温度范围区间相比较，确定温度检测信号所处的温度范围区间；步骤S22：根据温度范围区间确定空调系统要执行的工作模式。

进一步地，在步骤S21中，四个温度范围区间与空调系统的四个能效区间一一对应，四个能效区间与空调系统的四种工作模式一一对应。

进一步地，在步骤S21中，四个能效区间包括由高到低依次分布的百分之百能效区间、百分之七十五能效区间、百分之五十能效区间和百分之二十五能效区间；四个温度范围区间包括由高到低依次分布的第一温度区间、第二温度区间、第三温度区间和第四温度区间；四种工作模式包括第一工作模式、第二工作模式、第三工作模式和第四工作模式；其中，百分之百能效区间、第一温度区间和第一工作模式相对应；百分之七十五能效区间、第二温度区间和第二工作模式相对应；之五十能效区间、第三温度区间和第三工作模式相对应；百分之二十五能效区间、第四温度区间和第四工作模式相对应。

进一步地，第一温度区间大于27摄氏度；第二温度区间为(24.5，27]摄氏度；第三温度区间为[21，24.5]摄氏度；第四温度区间为小于21摄氏度。

进一步地，在第一工作模式下，N个压缩机全部开启，N个蒸发器风机以额定转速运行，冷却塔风机保持运行状态，其中N≥1；和/或在第二工作模式下，N个压缩机中的M个压缩机开启，N个蒸发器风机以额定转速的百分之七十五的转速运行，冷却塔风机保持运行状态，其中M≥1，且N≥M，当N＝1时M＝1，当N>1时和/或在第三工作模式下，N个压缩机中的P个压缩机开启，冷却塔风机保持运行状态，其中P≥1，且N≥P，当N＝1时P＝1且蒸发器风机以额定转速的百分之七十五的转速运行，当N>1时且蒸发器风机以额定转速的百分之五十的转速运行；和/或在第四工作模式下，N个压缩机中的Q个压缩机开启，冷却塔风机停止运行，其中Q≥1，且N≥Q，当N＝1时Q＝1且蒸发器风机以额定转速的百分之五十的转速运行，当N＝2时Q＝1且蒸发器风机以额定转速的百分之三十五的转速运行，当N＝3时Q＝1且蒸发器风机以额定转速的百分之三十的转速运行，当N>3时且蒸发器风机以额定转速的百分之二十五的转速运行。

进一步地，当N＝3时，在第一工作模式下，3个压缩机全部开启，3个蒸发器风机以额定转速运行，冷却塔风机保持运行状态；在第二工作模式下，仅2个压缩机开启，仅2个蒸发器风机以额定转速的百分之七十五的转速运行，冷却塔风机保持运行状态；在第三工作模式下，仅1个压缩机开启，冷却塔风机保持运行状态，仅1个蒸发器风机以额定转速的百分之五十的转速运行；在第四工作模式下，仅1个压缩机开启，冷却塔风机停止运行，仅1个蒸发器风机以额定转速的百分之三十的转速运行。

进一步地，当N＝4时，在第一工作模式下，4个压缩机全部开启，4个蒸发器风机以额定转速运行，冷却塔风机保持运行状态；在第二工作模式下，仅3个压缩机开启，仅3个蒸发器风机以额定转速的百分之七十五的转速运行，冷却塔风机保持运行状态；在第三工作模式下，仅2个压缩机开启，冷却塔风机保持运行状态，仅2个蒸发器风机以额定转速的百分之五十的转速运行；和/或在第四工作模式下，仅1个压缩机开启，冷却塔风机停止运行，仅1个蒸发器风机以额定转速的百分之二十五的转速运行。

应用本发明的技术方案，多个空调机组并联设置，每个空调机组均包括串联设置的压缩机、冷凝器和蒸发器，每个空调机组还包括与蒸发器对应设置的蒸发器风机，且蒸发器风机的转速可调节，冷却塔与多个空调机组的冷凝器的进出水口均相连通，温度检测部设置在冷却塔与冷凝器连接的管路上用于检测冷凝器的进水温度，温度检测部、压缩机与控制部电连接，控制部用于接收温度检测部发送的温度检测信号并根据温度检测信号控制每个压缩机的启停状态、并调节每个蒸发器风机的转速。由于设置有温度检测部，因而通过检测冷凝器的进水温度，可以间接反映空调机组的负载情况，从而根据负载情况调节压缩机的启停状态和蒸发器风机的转速，从而有效避免能耗过高、能源浪费、提高了空调机组的能效，进而保证了空调系统的运行可靠性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明中的空调系统的结构示意图；以及

图2示出了本发明中的控制方法的流程图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、压缩机；20、冷凝器；30、蒸发器风机；40、冷却塔；50、蒸发器；60、电子膨胀阀；70、水泵。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了解决现有技术中空调机组运行功耗大、能源浪费、能效低的问题，本发明提供了一种空调机组。

如图1和图2所示，空调系统包括并联设置的多个空调机组，每个空调机组均包括串联设置的压缩机10、冷凝器20和蒸发器50，每个空调机组还包括与蒸发器50对应设置的蒸发器风机30，且蒸发器风机30的转速可调节，空调系统还包括冷却塔40、控制部和用于检测冷凝器20的进水温度的温度检测部，冷却塔40与多个空调机组的冷凝器20的进出水口均相连通，温度检测部设置在冷却塔40与冷凝器20连接的管路上，温度检测部、压缩机10与控制部电连接，控制部用于接收温度检测部发送的温度检测信号并根据温度检测信号控制每个压缩机10的启停状态、并调节每个蒸发器风机30的转速。

由于设置有温度检测部，因而通过检测冷凝器20的进水温度，可以间接反映空调机组的负载情况，从而根据负载情况调节压缩机10的启停状态和蒸发器风机30的转速，从而有效避免能耗过高、能源浪费、提高了空调机组的能效，进而保证了空调系统的运行可靠性。

本发明中的蒸发器风机30的电机是按固定频率调节的电机。由于蒸发器风机30的电机是按固定频率调节的电机，因而当电机调速后，该电机具有运行稳定性好、可靠性高的特点，保证了蒸发器风机30的运转可靠性。

本发明中的空调机组还包括电子膨胀阀60，电子膨胀阀60设置在蒸发器50与冷凝器20相连通的管路上，其中，蒸发器风机30与蒸发器50对应设置，电子膨胀阀60用于调节蒸发器50与冷凝器20之间的流量。

本发明中的冷却塔40还包括冷却塔风机，冷却塔风机与控制部电连接，控制部根据温度检测信号控制冷却塔风机的启停状态。由于可根据冷凝器20的进水温度值改变冷却塔风机的启停状态，因而在低负载的情况下，冷却塔40通过自然对流完全能够满足冷凝放热要求，此时可将冷却塔风机停机，从而有效避免能源浪费、提高系统能效。

在控制部内预设有四个温度范围区间，将温度检测信号的温度值与四个温度范围区间相比较，确定温度检测信号所处的温度范围区间，并根据温度范围区间确定空调系统要执行的工作模式。

并且在控制部内，四个温度范围区间与空调系统的四个能效区间一一对应，四个能效区间与空调系统的四种工作模式一一对应。通过温度检测部检测到的温度值，可以确定该温度落入的温度范围区间，进而执行与该温度范围区间相对应的工作模式，从而使空调系统具有能耗可控的特点，避免了能源浪费的问题。

本发明中的空调系统还包括水泵70，水泵70设置在冷凝器20的进水管路上，用于保证冷却塔40与水泵70之间水的流动可靠性。

本发明还提供了一种空调系统的控制方法。如图2所示，控制方法包括步骤S1和步骤S2，其中，步骤S1：获取空调系统中的冷凝器20的进水温度；步骤S2：根据冷凝器20的进水温度，控制空调系统中的蒸发器风机30的转速、和/或压缩机10的启停状态、和/或冷却塔风机的启停状态。

具体而言，步骤S1包括步骤S11和步骤S12，其中，步骤S11：控制温度检测部检测空调系统中的冷凝器20的进水温度；步骤S12：接收来自温度检测部的温度检测信号。

优选地，步骤S2包括步骤S21和步骤S22，其中，步骤S21：将温度检测信号的温度值与控制部内预设的四个温度范围区间相比较，确定温度检测信号所处的温度范围区间；步骤S22：根据温度范围区间确定空调系统要执行的工作模式。

为了保证空调系统的控制可靠性，在步骤S21中，四个温度范围区间与空调系统的四个能效区间一一对应，四个能效区间与空调系统的四种工作模式一一对应。

由于根据空调系统的能效情况对应设置与该能效相匹配的控制方法，也就是空调系统的工作模式，从而保证了空调系统的工作可靠性、稳定性，避免了能源的浪费，降低了空调系统的功耗。

为了进一步提高空调系统的能效，在步骤S21中，四个能效区间包括由高到低依次分布的百分之百能效区间、百分之七十五能效区间、百分之五十能效区间和百分之二十五能效区间；四个温度范围区间包括由高到低依次分布的第一温度区间、第二温度区间、第三温度区间和第四温度区间；四种工作模式包括第一工作模式、第二工作模式、第三工作模式和第四工作模式；其中，百分之百能效区间、第一温度区间和第一工作模式相对应；百分之七十五能效区间、第二温度区间和第二工作模式相对应；百分之五十能效区间、第三温度区间和第三工作模式相对应；百分之二十五能效区间、第四温度区间和第四工作模式相对应。

经过长期实验和本领域技术人员的经验，将四个温度范围区间划分如下：第一温度区间大于27摄氏度；第二温度区间为(24.5，27]摄氏度；第三温度区间为[21，24.5]摄氏度；第四温度区间为小于21摄氏度。当温度传感器检测到的冷凝器20的进水温度值落入上述某一个温度范围区间内，此时就按照与该温度范围区间相对应的工作模式对空调系统进行调节。

在本发明中，在第一工作模式下，N个压缩机10全部开启，N个蒸发器风机30以额定转速运行，冷却塔风机保持运行状态，其中N≥1；和/或在第二工作模式下，N个压缩机10中的M个压缩机10开启，N个蒸发器风机30以额定转速的百分之七十五的转速运行，冷却塔风机保持运行状态，其中M≥1，且N≥M，当N＝1时M＝1，当N>1时和/或在第三工作模式下，N个压缩机10中的P个压缩机10开启，冷却塔风机保持运行状态，其中P≥1，且N≥P，当N＝1时P＝1且蒸发器风机30以额定转速的百分之七十五的转速运行，当N>1时且蒸发器风机30以额定转速的百分之五十的转速运行；和/或在第四工作模式下，N个压缩机10中的Q个压缩机10开启，冷却塔风机停止运行，其中Q≥1，且N≥Q，当N＝1时Q＝1且蒸发器风机30以额定转速的百分之五十的转速运行，当N＝2时Q＝1且蒸发器风机30以额定转速的百分之三十五的转速运行，当N＝3时Q＝1且蒸发器风机30以额定转速的百分之三十的转速运行，当N>3时且蒸发器风机30以额定转速的百分之二十五的转速运行。

在一个优选的实施方式中，当N＝3时，在第一工作模式下，3个压缩机10全部开启，3个蒸发器风机30以额定转速运行，冷却塔风机保持运行状态；在第二工作模式下，仅2个压缩机10开启，仅2个蒸发器风机30以额定转速的百分之七十五的转速运行，冷却塔风机保持运行状态；在第三工作模式下，仅1个压缩机10开启，冷却塔风机保持运行状态，仅1个蒸发器风机30以额定转速的百分之五十的转速运行；在第四工作模式下，仅1个压缩机10开启，冷却塔风机停止运行，仅1个蒸发器风机30以额定转速的百分之三十的转速运行。

在另一个优选的实施方式中，当N＝4时，在第一工作模式下，4个压缩机10全部开启，4个蒸发器风机30以额定转速运行，冷却塔风机保持运行状态；在第二工作模式下，仅3个压缩机10开启，仅3个蒸发器风机30以额定转速的百分之七十五的转速运行，冷却塔风机保持运行状态；在第三工作模式下，仅2个压缩机10开启，冷却塔风机保持运行状态，仅2个蒸发器风机30以额定转速的百分之五十的转速运行；和/或在第四工作模式下，仅1个压缩机10开启，冷却塔风机停止运行，仅1个蒸发器风机30以额定转速的百分之二十五的转速运行。

本发明中的空调机组、空调系统在低负荷工况时，可以通过调节蒸发器风机30的转速而调节风量，从而能够有效提高空调系统在低负荷工况时的能效。

同时，本发明中的空调系统具有压缩机10、蒸发器风机30、冷却塔风机联合控制的特点。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1.本发明中的控制方法能够提高空调系统在部分负荷工况时的能效EER，从而提高整机的IPLV；

2.在低环境温度工况时，关闭冷却塔风机，通过自然换热，降低系统能耗；

3.本发明中的空调系统运行可靠性好。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种空调系统，其特征在于，包括并联设置的多个空调机组，每个所述空调机组均包括串联设置的压缩机(10)、冷凝器(20)和蒸发器(50)，每个所述空调机组还包括与所述蒸发器(50)对应设置的蒸发器风机(30)，且所述蒸发器风机(30)的转速可调节，所述空调系统还包括：

冷却塔(40)，所述冷却塔(40)与多个所述空调机组的所述冷凝器(20)的进出水口均相连通；

用于检测所述冷凝器(20)的进水温度的温度检测部，所述温度检测部设置在所述冷却塔(40)与所述冷凝器(20)连接的管路上；

控制部，所述温度检测部、所述压缩机(10)与所述控制部电连接，所述控制部用于接收所述温度检测部发送的温度检测信号并根据所述温度检测信号控制每个所述压缩机(10)的启停状态、并调节每个所述蒸发器风机(30)的转速；在所述控制部内预设有四个温度范围区间，将所述温度检测信号的温度值与四个所述温度范围区间相比较，确定所述温度检测信号所处的所述温度范围区间，并根据所述温度范围区间确定所述空调系统要执行的工作模式，在所述控制部内，所述四个温度范围区间与所述空调系统的四个能效区间一一对应，所述四个能效区间与所述空调系统的四种工作模式一一对应。

2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述蒸发器风机(30)的电机是按固定频率调节的电机。

3.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述冷却塔(40)还包括冷却塔风机，所述冷却塔风机与所述控制部电连接，所述控制部根据所述温度检测信号控制所述冷却塔风机的启停状态。

4.一种空调系统的控制方法，其特征在于，包括：

步骤S1：获取空调系统中的冷凝器(20)的进水温度；

步骤S2：根据所述冷凝器(20)的进水温度，控制所述空调系统中的蒸发器风机(30)的转速、和/或压缩机(10)的启停状态、和/或冷却塔风机的启停状态；所述步骤S1包括：步骤S11：控制温度检测部检测所述空调系统中的所述冷凝器(20)的进水温度；步骤S12：接收来自所述温度检测部的温度检测信号；所述步骤S2包括：步骤S21：将所述温度检测信号的温度值与控制部内预设的四个温度范围区间相比较，确定所述温度检测信号所处的所述温度范围区间；步骤S22：根据所述温度范围区间确定所述空调系统要执行的工作模式；在所述步骤S21中，四个所述温度范围区间与所述空调系统的四个能效区间一一对应，四个所述能效区间与所述空调系统的四种工作模式一一对应。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，在所述步骤S21中，

四个所述能效区间包括由高到低依次分布的百分之百能效区间、百分之七十五能效区间、百分之五十能效区间和百分之二十五能效区间；

四个所述温度范围区间包括由高到低依次分布的第一温度区间、第二温度区间、第三温度区间和第四温度区间；

四种所述工作模式包括第一工作模式、第二工作模式、第三工作模式和第四工作模式；其中，

所述百分之百能效区间、所述第一温度区间和所述第一工作模式相对应；

所述百分之七十五能效区间、所述第二温度区间和所述第二工作模式相对应；

所述百分之五十能效区间、所述第三温度区间和所述第三工作模式相对应；

所述百分之二十五能效区间、所述第四温度区间和所述第四工作模式相对应。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，

所述第一温度区间大于27摄氏度；

所述第二温度区间为(24.5，27]摄氏度；

所述第三温度区间为[21，24.5]摄氏度；

所述第四温度区间为小于21摄氏度。

7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，

在所述第一工作模式下，N个所述压缩机(10)全部开启，N个所述蒸发器风机(30)以额定转速运行，冷却塔风机保持运行状态，其中N≥1；和/或

在所述第二工作模式下，N个所述压缩机(10)中的M个所述压缩机(10)开启，N个所述蒸发器风机(30)以额定转速的百分之七十五的转速运行，所述冷却塔风机保持运行状态，其中M≥1，且N≥M，当N＝1时M＝1，当N>1时和/或

在所述第三工作模式下，N个所述压缩机(10)中的P个所述压缩机(10)开启，所述冷却塔风机保持运行状态，其中P≥1，且N≥P，当N＝1时P＝1且所述蒸发器风机(30)以额定转速的百分之七十五的转速运行，当N>1时且所述蒸发器风机(30)以额定转速的百分之五十的转速运行；和/或

在所述第四工作模式下，N个所述压缩机(10)中的Q个所述压缩机(10)开启，所述冷却塔风机停止运行，其中Q≥1，且N≥Q，当N＝1时Q＝1且所述蒸发器风机(30)以额定转速的百分之五十的转速运行，当N＝2时Q＝1且所述蒸发器风机(30)以额定转速的百分之三十五的转速运行，当N＝3时Q＝1且所述蒸发器风机(30)以额定转速的百分之三十的转速运行，当N>3时且所述蒸发器风机(30)以额定转速的百分之二十五的转速运行。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，当N＝3时，

在所述第一工作模式下，3个所述压缩机(10)全部开启，3个所述蒸发器风机(30)以额定转速运行，冷却塔风机保持运行状态；

在所述第二工作模式下，仅2个所述压缩机(10)开启，仅2个所述蒸发器风机(30)以额定转速的百分之七十五的转速运行，所述冷却塔风机保持运行状态；

在所述第三工作模式下，仅1个所述压缩机(10)开启，所述冷却塔风机保持运行状态，仅1个所述蒸发器风机(30)以额定转速的百分之五十的转速运行；

在所述第四工作模式下，仅1个所述压缩机(10)开启，所述冷却塔风机停止运行，仅1个所述蒸发器风机(30)以额定转速的百分之三十的转速运行。

9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，当N＝4时，

在所述第一工作模式下，4个所述压缩机(10)全部开启，4个所述蒸发器风机(30)以额定转速运行，冷却塔风机保持运行状态；

在所述第二工作模式下，仅3个所述压缩机(10)开启，仅3个所述蒸发器风机(30)以额定转速的百分之七十五的转速运行，所述冷却塔风机保持运行状态；

在所述第三工作模式下，仅2个所述压缩机(10)开启，所述冷却塔风机保持运行状态，仅2个所述蒸发器风机(30)以额定转速的百分之五十的转速运行；和/或

在所述第四工作模式下，仅1个所述压缩机(10)开启，所述冷却塔风机停止运行，仅1个所述蒸发器风机(30)以额定转速的百分之二十五的转速运行。