CN104633840B - 空调系统的控制方法及空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空调系统的控制方法及空调系统。本发明提供了一种空调系统的控制方法包括以下步骤：S10，空调系统的机组切换到压缩机双缸运行状态；S20，控制压缩机运行频率为F；S30，以预设的时间周期循环，循环测得室内环境温度T_环及用户设置的温度目标T_设；S41，若T_环与T_设之间的差距大于预设值T，则压缩机的运行频率F=A(T_环‑T_设)+B+E；S42，若T_环与T_设之间的差距小于或等于预设值T，则压缩机的运行频率Fn=Fn‑1[D+C(Tn‑Tn‑1)]/D。本发明扩大了系统制冷/制热量调节范围，提高能效和舒适性。

Description

空调系统的控制方法及空调系统

技术领域

本发明涉及空调领域，具体而言，涉及一种空调系统的控制方法及空调系统。

背景技术

现有的空调器普遍存在以下情况：由于室内外温度或者多联机的室内机运行数量的不同，导致同一套空调系统在不同情况下可能会处于不同的运行负荷条件中。而只有空调输出的制冷/制热量和室内环境热负荷达到平衡的时候才可以将室内温度稳定在用户设定的目标温度上。因此空调系统的制冷/制热量根据环境热负荷进行调节是稳定室内温度的必要条件。

针对以上情况，现有的空调器的普遍做法是：

（1）、定频机组压缩机运行到室内温度达到目标设定温度时停机，在室内温度超出设定温度一定范围时再开机。

（2）、变频机组当室内环境温度接近目标设定温度的时候压缩机进行降频控制，最终通过一系列的降频、升频调整使得空调器制冷/制热量和环境热负荷达到平衡，将环境温度控制在目标设定温度上。

现有技术存在的不足之处：

（1）、定频机组在设定温度点附近的开停机操作会造成室内温度在目标温度附近上下波动，无法稳定控制在距离目标温度较小的范围内，舒适性差，而且压缩机的开停会使得耗能增加，整体能效下降。

（2）、变频机组通过转速可调虽然在大部分情况下可以将环境温度控制在距离目标温度较小范围内，但是当环境热负荷很小的时候，会出现压缩机降频到压缩机设计最小频率时空调系统的制冷/制热量依然大于环境热负荷的情况，这个时候就只有采取和定频机一样的方案，进行压缩机开停机控制来使得环境温度达到设定温度，而压缩机一旦进行开停控制，能效会下降，舒适性会变差。

（3）、变频压缩机都存在其最佳转速范围，当压缩机频率过低而超出其最佳转转速范围的时候电机效率会下降，因此当环境热负荷非常小的时候，为了保证空调系统制冷/制热量和环境热负荷平衡，压缩机频率可能会远小于其最佳运行范围，使得电机效率下降，造成能效下降。

发明内容

本发明旨在提供一种空调系统的控制方法及空调系统，以解决现有技术中的空调系统进行压缩机的开停操作使得耗能增加，整体能效下降，变频空调系统当环境热负荷非常小的时候，压缩机频率可能会远小于其最佳运行范围，使得电机效率下降，造成能效下降的技术问题。

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的控制方法，空调系统的压缩机为双缸或双缸以上的变频压缩机，包括以下步骤：S10，空调系统的机组切换到压缩机双缸运行状态；S20，控制压缩机运行频率为F；S30，以预设的时间周期循环，循环测得室内环境温度T_环并获得用户设置的温度目标T_设；S41，若T_环与T_设之间的差距大于预设值T，则压缩机的运行频率F=A(T_环-T_设)+B+E，其中，A、B、E为预设常量；S42，若T_环与T_设之间的差距小于或等于预设值T，则压缩机的运行频率Fn=Fn-1[D+C(Tn-Tn-1)]/D，其中Fn表示第n个检测周期的压缩机运行频率；Fn-1表示第n-1个检测周期压缩机运行频率，C、D为预设常量，Tn表示第n次检测的室内环境温度，T_n-1表示第n-1次检测的室内环境温度。

进一步地，当压缩机处于双缸运行状态的时候，当F<Z时，空调系统的机组切换成压缩机单缸运行状态，单缸运行时的压缩机频率f=GF，其中，F为压缩机双缸运行频率，f为压缩机单缸运行频率，Z、G为预设常数。

进一步地，当压缩机处于单缸运行状态的时候，当F>Z+H时，空调系统的机组切换成压缩机双缸运行状态，其中，Z、H为预设常数。

进一步地，室内环境温度T_环由在室内机的进风口处设置的感温包检测或由室内机手操器感温包检测或由遥控器感温包检测。

进一步地，常数Z为压缩机最低运行频率。

进一步地，常数G*（Z+H）为压缩机单缸运行的最大频率。

根据本发明的另一方面，提供了一种空调系统，空调系统的压缩机为双缸或双缸以上的变频压缩机，其特征在于，空调系统采取如上述的控制方法进行控制。

进一步地，包括双缸变容压缩机，双缸变容压缩机具有上气缸吸气口，下气缸吸气口和排气口；空调系统还包括电磁阀，电磁阀一端连接双缸变容压缩机的排气口，另一端分别连接单向阀和双缸变容压缩机的下气缸吸气口，单向阀的一端连接电磁阀，另一端接入气液分离器的内腔。

进一步地，空调系统双缸运行的状态为空调系统双缸运行的状态为：电磁阀掉电，下气缸吸气口和气液分离器连通。

进一步地，空调系统单缸运行的状态为空调系统单缸运行的状态为：电磁阀上电，排气口和下气缸吸气口连通。

进一步地，还包括，毛细管，与单向阀并联。

应用本发明的技术方案，实时监控室内环境温度和设定温度，当环境温度与设定温度的差值小于预设值时，则压缩机相对上一次检测周期的运行频率，稳定地周期降频；当大于预设值时，则压缩机以线性函数降频运行。从而扩大系统制冷/制热量调节范围，提高能效和舒适性。

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示出了本发明一个实施例的空调系统的控制方法的控制流程图；

图2示出了本发明一个实施例的空调系统的结构示意图；

图3示出了本发明的空调系统中采用的高压二通阀的结构示意图；以及

图4示出了本发明的空调系统中采用的低压二通阀的结构示意图。

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。

本发明是利用带有汽液分离器的双缸或双缸以上的变频压缩机结合变容技术来扩大系统制冷/制热量的调节范围，并在一定范围内保证压缩机电机效率，从而提高整体能效和舒适性。

本发明的空调系统及控制方法如下设置：

1、在室内机进风口设定环境感温包，每过t1秒检测室内环境温度T_环，其中Tn表示第n次检测的室内环境温度，T_n-1表示第n-1次检测的室内环境温度。

此处作为实施方式举例，在室内机的进风口处设置感温包检测实时室内实际环境温度。作为其他实施方式，也可以是室内机手操器感温包检测到的室内实际环境温度，也可以是遥控器感温包上检测的室内实际环境温度，不管是设置在哪个地方的感温包，只要是能实时检测到实际室内环境温度即可。

2、实时检测用户设定制冷/制热需要达到的室内环境温度T_设（手操器或遥控器设定的目标温度，也就是用户需要房间温度控制在多少度）。

3、设定压缩机最低运行频率Z和最高运行频率Y，这是根据空调系统的不同可以分别设置的常量，例如1≤Z≤40，70≤Y≤150。

4、本发明为双缸，F为压缩机双缸运行频率，f为压缩机单缸运行频率，通常Z≤F≤Y，Z≤f≤G（Z+H）。

5、设置一些与空调机组构造相关的常量或者变量：t1、t2、A、B、C、D、E、G、H、T。（这些量值可以根据空调系统的不同而分别设置不同的常量或者变量值）。

例如，40≤t1≤1000，40≤t2≤1000，-100≤A≤100，1≤B≤100，-10000≤C≤10000，1≤D≤10000，1≤E≤50，1≤G≤5，1≤H≤10，1≤T≤5。

其中制冷模式下A、C为正值，制热模式下A、C为负值。

具体地，其中t1和t2是预设时间，根据空调系统的不同而定不同的时间值，可由实验确定；A、B、C、D、E、G、H是预设的常数，根据压缩机以及空调系统的不同而设不同的值，具体可以由实验确定；T是预设的实际环境温度和目标环境温度的差值目标值，该差值目标值用于确定室内环境温度是否达到用户需求的环境温度，该数值作为压缩机频率控制方式切换的依据，G（Z+H）为压缩机单缸运行的最大频率。

参见图1所示，本发明的控制方法如下：

机组开机运行，电磁阀掉电切换到压缩机双缸运行状态，运行频率F=A(T_环-T_设)+B，持续运行t1秒后检测|T_环-T_设|；

（1）、若|T_环-T_设|≤T，则Fn=Fn_-1[D+C(Tn-Tn_-1)]/D，其中Fn表示第n个检测周期的压缩机运行频率；Fn_-1表示第n-1个检测周期压缩机运行频率；

（2）、若|T_环-T_设|>T，则F=A(T_环-T_设)+B+E，过t2时间后再次检测|T_环-T_设|重复以上判断以上是压缩机双缸运行频率计算方法，

（3）、当压缩机处于双缸运行的时候，当计算得到的F<Z时，电磁阀上电，切换成压缩机单缸运转，且单缸运转的时候压缩机频率f=GF，其中F依然按照以上（1）、（2）的方法计算；

（4）、当压缩机处于单缸运转的时候，当计算得到的F>Z+H时，电磁阀掉电，切换成压缩机双缸运转，压缩机运行频率按照F计算值来运行。

也就是说，本发明不断实时监控室内环境温度和设定温度，当环境温度与设定温度的差值小于预设值时，则压缩机相对上一次检测周期的运行频率，稳定地自动降频；当大于预设值时，则压缩机以某一线性函数降频运行。另一方面，当系统发现运行频率低于压缩机最低运行频率时，自动将双缸运行状态切换为单缸运行状态，由于压缩机经过变容后采用单缸运行，其制冷/制热量可以适应很小的热负荷，以避免出现开停控制和频率过低。当运行频率高于某预设值时，再切换为双缸运行状态。

参见图2所示，本发明的空调系统，包括双缸变容压缩机30，双缸变容压缩机30引出三路：上气缸吸气口，下气缸吸气口和排气口。双缸变容压缩机30、第一热交换器10、节流组件40和第二热交换器20连接成回路，还包括四通阀60、电磁阀70、单向阀50。第一换热器10和第二换热器20通过四通阀60选择性连通双缸变容压缩机30，电磁阀70一端连接双缸变容压缩机30的排气口，另一端分别连接单向阀50和双缸变容压缩机30的下气缸吸气口，单向阀50的一端连接电磁阀70，另一端接入气液分离器80内腔，单向阀50的允许流向为从气液分离器80到下气缸吸气口。气液分离器80的内腔还连接上气缸吸气口。

本发明的空调系统运行中，当电磁阀上电的时候，电磁阀管路打开，压缩机排气口和压缩机下气缸吸气口连通，压缩机此时单缸运行（下转子空转）；当电磁阀掉电的时候，电磁阀管路关闭，压缩机下气缸吸气口和气液分离器内腔连通，系统回气同时进入上气缸和下气缸，压缩机此时双缸运行。（该实施例中为常闭电磁阀，若是常开电磁阀则上电和掉电正好相反。）

优选地，还设置有毛细管，与单向阀并联。空调系统由单缸运行状态切换为双缸运行状态时，下气缸处于高压状态，通过毛细管加快高低压之间的平衡。

另外，本发明所提到的电磁阀还可以利用其他的具备同等功能的阀来替代。例如可以用二通阀来替代电磁阀。通用的二通阀有高压式二通阀71（结构参见图3）和低压式二通阀72（结构参见图4）两种，其中高压式二通阀有A、B、C、D四个接口，低压式二通阀有A、B、C三个接口。

在本发明中还可以用二通阀替换电磁阀的方案，例如：

将高压式二通阀A接口连接可变容压缩机排气侧，B接口连接单向阀和压缩机下吸气口，C接口连接可变容压缩机吸气侧，D接口连接可变容压缩机排气侧。

将高压式二通阀A接口连接单向阀和压缩机下吸气口，B接口连接可变容压缩机排气侧，C接口连接可变容压缩机吸气侧，D接口连接可变容压缩机排气侧。

将高压式二通阀A接口连接可变容压缩机排气侧，B接口连接单向阀和压缩机下吸气口，C接口连接可变容压缩机排气侧，D接口连接可变容压缩机吸气侧。

将高压式二通阀A接口连接单向阀和压缩机下吸气口，B接口连接可变容压缩机排气侧，C接口连接可变容压缩机排气侧，D接口连接可变容压缩机吸气侧。

将低压式二通阀A接口连接可变容压缩机排气侧，B接口连接单向阀和压缩机下吸气口，C接口接可变容压缩机吸气侧。

将低压式二通阀A接口连接单向阀和压缩机下吸气口，B接口连接可变容压缩机排气侧，C接口接可变容压缩机吸气侧。

将低压式二通阀A接口连接可变容压缩机排气侧，B接口连接单向阀和压缩机下吸气口，C接口接可变容压缩机排气侧。

将低压式二通阀A接口连接单向阀和压缩机下吸气口，B接口连接可变容压缩机排气侧，C接口接可变容压缩机排气侧。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：

1、扩大系统制冷/制热量调节范围，提高能效和舒适性。

2、在一定范围内保证压缩机电机效率，提高能效。

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 (11)

1.一种空调系统的控制方法，所述空调系统的压缩机为双缸或双缸以上的变频压缩机，其特征在于，包括以下步骤：

S10，空调系统的机组开始运行；

S20，控制压缩机的运行频率为F；

S30，以预设的时间周期循环，循环测得室内环境温度T_环并获得用户设置的温度目标T_设；

S41，若T_环与T_设之间的差距大于预设值T，则压缩机的运行频率F＝A(T_环-T_设)+B+E，其中，A、B、E为预设常量；

S42，若T_环与T_设之间的差距小于或等于预设值T，则压缩机的运行频率Fn＝Fn-1[D+C(Tn-Tn-1)]/D，其中Fn表示第n个检测周期的压缩机运行频率；Fn-1表示第n-1个检测周期压缩机运行频率，C、D为预设常量，Tn表示第n次检测的室内环境温度，T_n-1表示第n-1次检测的室内环境温度。

2.根据权利要求1所述的空调系统的控制方法，其特征在于，当压缩机处于双缸运行状态的时候，当F<Z时，空调系统的机组切换成压缩机单缸运行状态，单缸运行时的压缩机频率f＝GF，其中，F为压缩机双缸运行频率，f为压缩机单缸运行频率，Z、G为预设的常数。

3.根据权利要求2所述的空调系统的控制方法，其特征在于，当压缩机处于单缸运行状态时，当F>Z+H，空调系统的机组切换成压缩机双缸运行状态，其中，Z、H为预设常数。

4.根据权利要求1所述的空调系统的控制方法，其特征在于，所述室内环境温度T_环由在室内机的进风口处设置的感温包检测或由室内机手操器感温包检测或由遥控器感温包检测。

5.根据权利要求2所述的空调系统的控制方法，其特征在于，常数Z为压缩机最低运行频率。

6.根据权利要求3所述的空调系统的控制方法，其特征在于，常数G*(Z+H)为压缩机单缸运行的最大频率。

7.一种空调系统，所述空调系统的压缩机为双缸或双缸以上的变频压缩机，其特征在于，所述空调系统采取如权利要求1至6中任意一项所述的控制方法进行控制。

8.根据权利要求7所述的空调系统，其特征在于，包括双缸变容压缩机(30)，所述双缸变容压缩机(30)具有上气缸吸气口，下气缸吸气口和排气口；所述空调系统还包括电磁阀(70)，所述电磁阀(70)一端连接所述双缸变容压缩机(30)的排气口，另一端分别连接单向阀(50)和所述双缸变容压缩机(30)的下气缸吸气口，所述单向阀(50)的一端连接所述电磁阀(70)，另一端接入气液分离器的内腔。

9.根据权利要求8所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统双缸运行的状态为：所述电磁阀(70)管路关闭，所述下气缸吸气口和所述气液分离器连通。

10.根据权利要求8所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统单缸运行的状态为：所述电磁阀(70)管路连通，所述排气口和所述下气缸吸气口连通。

11.根据权利要求8所述的空调系统，其特征在于，还包括，毛细管，与所述单向阀(50)并联。