CN107120799B

CN107120799B - 一种水系统多联机控制方法及系统

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Publication number: CN107120799B
Application number: CN201710368756.5A
Authority: CN
Inventors: 禚百田; 时斌; 程绍江; 张锐钢; 邵文俊
Original assignee: Qingdao Haier Air Conditioning Electric Co Ltd
Current assignee: Qingdao Haier Air Conditioning Electric Co Ltd; Haier Smart Home Co Ltd
Priority date: 2017-05-23
Filing date: 2017-05-23
Publication date: 2020-07-07
Anticipated expiration: 2037-05-23
Also published as: CN107120799A

Abstract

本发明公开了一种水系统多联机控制方法及系统，计算所有开机室内机的总匹数；每隔设定时间，计算所有开机室内机的平均温差；计算平均温差的差值；计算设定温度修正值；计算目标设定水温；根据目标设定水温调整压缩机运行；本发明通过开机室内机的设定环境温度、实际环境温度、能力匹数来修正用户设定水温，根据目标设定水温调整压缩机运行，加快了制冷/制热速度，快速提升了制冷/制热效果，解决了现有技术中制冷/制热速度慢的问题；当室内机的实际环境温度未达到设定环境温度时，修正用户设定水温，加快制冷/制热速度，快速提高制冷/制热效果；当室内机的实际环境温度达到设定环境温度时，修正用户设定水温，避免能源浪费，实现节能环保。

Description

一种水系统多联机控制方法及系统

技术领域

本发明属于空调技术领域，具体地说，是涉及一种水系统多联机控制方法和系统。

背景技术

水系统多联机组中，设定水温是用户通过水温控制器设定的温度。每个室内机组可以单独设定室内温度。

在压缩机能力调节过程中，通常是根据设定水温和实际水温之间的温差来调整压缩机负荷，实际水温未达到设定水温时，压缩机负荷增加、频率上升；实际水温达到设定水温后，压缩机负荷减少、频率下降直至停机。由于水温变化严重滞后于房间温度变化，这种方法不能实时调节用户真正的环境，影响了系统调节的速度，制冷/制热速度慢，空调效果提升慢并浪费能源。

发明内容

本发明提供了一种水系统多联机控制方法，加快了制冷/制热速度。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种水系统多联机控制方法，所述多联机包括室外机和多个室内机，所述室外机的出水管分别与每个所述的室内机的进水管连接，所述室外机的进水管分别与每个所述的室内机的出水管连接；所述控制方法包括：

(1)计算所有开机室内机的总匹数

其中i＝1,2,3,...,N；N为开机室内机的数量；HPi为第i台开机室内机的能力匹数；

(2)每隔设定时间，计算所有开机室内机的平均温差

其中，Tsi为第i台开机室内机的设定环境温度，Tai为第i台开机室内机的实际环境温度；

(3)计算平均温差的差值ΔΔTdiff＝当前计算出的平均温差ΔTdiff减去上一次计算出的平均温差；

(4)计算设定温度修正值ΔTw＝(ΔTdiff·x+ΔΔTdiff·y)·z；其中x、y、z为修正系数，通过预设的查找表获得；

(5)计算目标设定水温Twsys＝Twuser+ΔTw，其中，Twuser为用户设定水温；

(6)根据目标设定水温调整压缩机运行。

进一步的，通过预设的查找表获得修正系数x、y、z的值，具体包括：

计算所有开机室内机的平均设定温度

根据Tavg、Twuser查找预设的平均设定温度-用户设定水温-修正系数查找表，获得x、y、z的值。

又进一步的，在根据Tavg、Twuser查找预设的平均设定温度-用户设定水温-修正系数查找表，获得x、y、z的值的过程中：若在查找表中没有该Tavg、Twuser对应的x、y、z值，则通过二分法利用查找表中已有的数据计算出该Tavg、Twuser对应的x、y、z值。

优选的，所述设定时间为10秒～30秒。

一种水系统多联机控制系统，包括：获取模块，用于获取开机室内机的实际环境温度、设定环境温度、能力匹数；总匹数计算模块，用于计算所有开机室内机的总匹数

其中i＝1,2,3,...,N；N为开机室内机的数量；HPi为第i台开机室内机的能力匹数；平均温差计算模块，用于每隔设定时间，计算所有开机室内机的平均温差

其中，Tsi为第i台开机室内机的设定环境温度，Tai为第i台开机室内机的实际环境温度；平均温差的差值计算模块，用于计算平均温差的差值ΔΔTdiff＝当前计算出的平均温差ΔTdiff减去上一次计算出的平均温差；查表模块，用于查找预设的查找表，获得修正系数x、y、z；修正值计算模块，用于计算设定温度修正值ΔTw＝(ΔTdiff·x+ΔΔTdiff·y)·z；水温计算模块，用于计算目标设定水温Twsys＝Twuser+ΔTw，其中，Twuser为用户设定水温；调整模块，用于根据目标设定水温调整压缩机运行。

进一步的，所述查表模块具体用于：计算所有开机室内机的平均设定温度

又进一步的，所述查表模块还用于：若在查找表中没有该Tavg、Twuser对应的x、y、z值，则通过二分法利用查找表中已有的数据计算出该Tavg、Twuser对应的x、y、z值。

优选的，所述设定时间为10秒～30秒。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的水系统多联机控制方法及系统，计算所有开机室内机的总匹数SumHP；每隔设定时间，计算所有开机室内机的平均温差ΔTdiff；计算平均温差的差值ΔΔTdiff；计算设定温度修正值ΔTw；计算目标设定水温Twsys；根据目标设定水温调整压缩机运行；因此，本发明的水系统多联机控制方法，通过开机室内机的设定环境温度、实际环境温度、能力匹数来修正用户设定水温，根据获得的目标设定水温调整压缩机运行，加快了制冷/制热速度，快速提升了制冷/制热效果，解决了现有技术中制冷/制热速度慢的问题。本发明的水系统多联机控制方法，当室内机的实际环境温度未达到设定环境温度时，通过修正用户设定水温，加快制冷/制热速度，快速提高制冷/制热效果；当室内机的实际环境温度达到设定环境温度时，通过修正用户设定水温，避免能源浪费，实现节能环保。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是水系统多联机的结构框图；

图2是本发明所提出的水系统多联机控制方法的一个实施例的流程图；

图3是本发明所提出的水系统多联机控制系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

水系统多联机包括室外机和多个室内机，室外机的出水管分别与每个室内机的进水管连接，室外机的进水管分别与每个室内机的出水管连接，参见图1所示；室外机的出水管流出的水分别进入每个室内机的进水管，在室内机内进行换热后，经室内机的出水管流出，进入室外机的进水管，完成一个循环。

本实施例的水系统多联机控制方法，主要包括下述步骤，参见图2所示。

步骤S1：计算所有开机室内机的总匹数

其中i＝1,2,3,...,N；N为开机室内机的数量；HPi为第i台开机室内机的能力匹数。

第1台开机室内机的能力匹数HP1，第2台开机室内机的能力匹数HP2，第3台开机室内机的能力匹数HP3，……，第N台开机室内机的能力匹数HPN，然后累加计算，获得总匹数SumHP。

步骤S2：每隔设定时间，计算所有开机室内机的平均温差

其中，Tsi为第i台开机室内机的设定环境温度，Tai为第i台开机室内机的实际环境温度。

多联机中包含了多台室内机，每台室内机的能力匹数是根据用户的房间面积、自然条件等因素选择的。室外机控制整个多联机的运行，有关平均温差等的计算，需要从整体上把室内机的能力匹数影响因素考虑进去，贴近用户的实际运行环境，提高控制准确性。

具体来说，获得第1台开机室内机的设定环境温度Ts1、实际环境温度Ta1，获得第2台开机室内机的设定环境温度Ts2、实际环境温度Ta2，获得第3台开机室内机的设定环境温度Ts3、实际环境温度Ta3，……，获得第N台开机室内机的设定环境温度TsN、实际环境温度TaN；然后进行计算，获得ΔTdiff。

步骤S3：计算平均温差的差值ΔΔTdiff。

平均温差的差值ΔΔTdiff＝当前计算出的平均温差ΔTdiff减去上一次计算出的平均温差。即平均温差的差值ΔΔTdiff，表示平均温差的增长值，可能为正值、负值或0。

步骤S4：计算设定温度修正值ΔTw。

ΔTw＝(ΔTdiff·x+ΔΔTdiff·y)·z；其中x、y、z为修正系数，通过预设的查找表获得。

x表示平均温差ΔTdiff的线性值，是对平均温差ΔTdiff的直观表示，表示距离目标理想值(当实际环境温度达到设定环境温度时，ΔTdiff为0，即目标理想值为0)还有多大差距。y表示多联机在按照目标理想值调整过程中的调整速度，影响到多联机稳定的时间。z表示将室内机的平均温差ΔTdiff换算成室外机可调整的水温度差ΔTw的转换系数。x、y、z的选择，受用户的房间温度需求和用户设定水温影响，根据实验情况，这三个参数动态调整。

步骤S5：计算目标设定水温Twsys。

Twsys＝Twuser+ΔTw，其中，Twuser为用户设定水温。用户设定水温即为用户设定的室内机进水管的目标水温，也即室外机出水管的目标水温。

通过△Tw对用户设定水温Twuser进行修正，修正为目标设定水温Twsys，即改变了室外机出水管的目标水温。

△Tw代表了当前多联机调整的方向。在制冷工况下：当△Tw<0时，说明用户房间内的负荷比较大，需要快速制冷，因此目标设定水温要低于用户设定水温，以尽快满足用户的需求；当△Tw＝0时，按照用户设定水温进行正常调节；当△Tw>0时，表明多联机整体已满足用户需要，用户负荷下降，考虑节能，升高目标设定水温。在制热工况下：当△Tw<0时，说明用户房间内的环境温度比较高，负荷比较小，多联机整体已满足用户需要，因此目标设定水温要低于用户设定水温，以实现节能；当△Tw＝0时，按照用户设定水温进行正常调节；当△Tw>0时，表明用户房间内的负荷比较大，需要快速制热，升高目标设定水温，以尽快满足用户的需求。

步骤S6：根据目标设定水温调整压缩机运行。

根据目标设定水温Twsys，调整压缩机的运行，以使得室外机出水管的温度尽快达到Twsys。

本实施例的水系统多联机控制方法，计算所有开机室内机的总匹数SumHP；每隔设定时间，计算所有开机室内机的平均温差ΔTdiff；计算平均温差的差值ΔΔTdiff；计算设定温度修正值ΔTw；计算目标设定水温Twsys；根据目标设定水温调整压缩机运行；因此，本实施例的水系统多联机控制方法，通过开机室内机的设定环境温度、实际环境温度、能力匹数来修正用户设定水温，根据获得的目标设定水温调整压缩机运行，加快了制冷/制热速度，快速提升了制冷/制热效果，解决了现有技术中制冷/制热速度慢的问题。

本实施例的控制方法，当室内机的实际环境温度未达到设定环境温度时，通过修正用户设定水温，加快制冷/制热速度，快速提高制冷/制热效果；当室内机的实际环境温度达到设定环境温度时，通过修正用户设定水温，避免能源浪费，实现节能环保。

在本实施例中，每隔设定时间，计算平均温差ΔTdiff、平均温差的差值ΔΔTdiff、设定温度修正值ΔTw、目标设定水温Twsys，即每隔设定时间对用户设定水温修正一次。在本实施例中，设定时间为10秒～30秒，对用户设定水温的修正频次合理，既加快了制冷/制热速度、提高制冷/制热效果，又避免频繁修正导致的多联机性能不稳。

在本实施例中，通过预设的查找表获得修正系数x、y、z的值，具体包括下述步骤：

S41：计算所有开机室内机的平均设定温度

S42：根据Tavg、Twuser查找预设的平均设定温度-用户设定水温-修正系数查找表，获得x、y、z的值。

若在查找表中没有该Tavg、Twuser对应的x、y、z值，则通过二分法利用查找表中已有的数据计算出该Tavg、Twuser对应的x、y、z值；该方法简单方便、提高了查找表的适用范围，便于获得不同Tavg、Twuser对应的x、y、z值。

下面，以制冷工况为例，开机的室内机数量N＝4，用户设定水温Twuser＝15℃，时刻3、时刻2、时刻1依次间隔设定时间(如10秒)为例，对多联机控制方法的具体步骤进行详细的描述。

表一：制冷工况下的平均设定温度-用户设定水温-修正系数查找表。

Tavg	Twuser＝10℃	Twuser＝14℃	Twuser＝18℃	Twuser＝22℃	Twuser＝26℃
						16	2.8/1.5/1.9	2.3/0.8/1.7	1.8/0.7/1.6	1.4/0.6/1.5	1.2/0.5/1.0
18	2.5/1.2/2.1	2.1/0.7/1.6	1.7/0.6/1.4	1.2/0.5/1.3	1.0/0.3/0.8
						20	2.3/0.9/1.9	2.0/0.6/1.5	1.5/0.5/1.3	1.0/0.4/1.1	0.8/0.3/0.8
22	2.0/0.8/1.7	1.8/0.5/1.4	1.3/0.4/1.1	0.8/0.3/0.9	0.6/0.2/0.6
						24	1.8/0.6/1.5	1.5/0.4/1.3	1.0/0.3/0.8	0.5/0.2/0.6	0.3/0.1/0.3
26	1.4/0.5/1.1	1.1/0.3/0.9	0.6/0.2/0.4	0.2/0.1/0.2	0.1/0.0/0.1

表二：

表三：

一、计算平均设定温度Tavg。

二、时刻1时：

(1)计算平均温差ΔTdiff。

在时刻1时，前一次△Tdiff＝0。

(2)由于在表一中并没有Tavg＝20.5、Twuser＝15对应的x、y、z值，因此通过二分法计算出Tavg＝20.5、Twuser＝15对应的x、y、z值。

已知(X1,Y1)、(X2,Y2)、Y3，由两点成一线，根据二分法原理

求解X3，即

(21)计算Tavg＝20、Twuser＝15对应的x、y、z值。

查找表一，得知：

Tavg＝20、Twuser＝14时，x、y、z分别为2.0、0.6、1.5；

Tavg＝20、Twuser＝18时，x、y、z分别为1.5、0.5、1.3。

根据二分法，分别计算Tavg＝20、Twuser＝15对应的x、y、z值：

x＝2.0+(1.5-2.0)/(18-14)*(15-14)＝1.875；

y＝0.6+(0.5-0.6)/(18-14)*(15-14)＝0.575；

z＝1.5+(1.3-1.5)/(18-14)*(15-14)＝1.45。

由此获得Tavg＝20、Twuser＝15时，x、y、z分别为1.875、0.575、1.45。

(22)计算Tavg＝22、Twuser＝15对应的x、y、z值。

查找表一，得知：

Tavg＝22，Twuser＝14时，x、y、z分别为1.8、0.5、1.4；

Tavg＝22，Twuser＝18时，x、y、z分别为1.3、0.4、1.1。

根据二分法，分别计算Tavg＝22、Twuser＝15对应的x、y、z值：

x＝1.8+(1.3-1.8)/(18-14)*(15-14)＝1.675；

y＝0.5+(0.4-0.5)/(18-14)*(15-14)＝0.475；

z＝1.4+(1.1-1.4)/(18-14)*(15-14)＝1.325。

由此获得Tavg＝22、Twuser＝15时，x、y、z分别为1.675、0.475、1.325。

(23)计算Tavg＝20.5、Twuser＝15对应的x、y、z值。

根据上述步骤，可知：

Tavg＝20、Twuser＝15时，x、y、z分别为1.875、0.575、1.45；

Tavg＝22、Twuser＝15时，x、y、z分别为1.675、0.475、1.325。

根据二分法，分别计算Tavg＝20.5、Twuser＝15对应的x、y、z值：

x＝1.875+(1.675-1.875)/(22-20)*(20.5-20)＝1.825；

y＝0.575+(0.475-0.575)/(22-20)*(20.5-20)＝0.55；

z＝1.45+(1.325-1.45)/(22-20)*(20.5-20)＝1.419。

由此获得Tavg＝20.5、Twuser＝15时，x、y、z分别为1.825、0.55、1.419。

(3)计算设定温度修正值△Tw，修正用户设定水温Twuser：

△Tw＝((-1.625*1.825+(-1.625-0)*0.55))*1.419＝-5.5。

Twsys＝Twuser+△Tw＝15-5.5＝9.5。

三、为方便对比，在时刻2、时刻3时，假定用户设定的参数不变，与时刻1时相同，如用户设定水温Twuser不变。

时刻2时：

△Tdiff＝((18-20)*2+(22-22)*3+(20-19.4)*1+(21-20.5)*2)/(2+3+1+2)＝-0.3；

△Tw＝((-0.3*1.825+(-0.3-(-1.625))*0.55))*1.419＝0.3；

Twsys＝15+0.3＝15.3。

时刻3时：

△Tdiff＝((18-19.2)*2+(22-21.3)*3+(20-19)*1+(21-20)*2)/(2+3+1+2)＝0.338；

△Tw＝((0.338*1.825+(0.338-(-0.3))*0.55))*1.419＝1.4；

Twsys＝15+1.4＝16.4。

△Tw代表了当前多联机调整的方向，当△Tw<0时，说明用户房间内的负荷比较大，需要快速制冷，目标设定水温要低于用户设定水温，以尽快满足用户的需求；当△Tw＝0时，按照用户设定水温进行正常调节；当△Tw>0时，表明多联机整体已满足用户需要，用户负荷下降，考虑节能，升高目标设定水温。

从表三中可以看出：

在时刻1，多联机整体上未满足用户需求，目标设定水温Twsys(9.5)<用户设定水温Twuser(15℃)，即通过降低目标水温，快速提升多联机整体性能，尽快满足用户需求。

在时刻2，由于在时刻1时降低了目标水温进行了快速制冷，制冷效果明显改善，从整体上看基本满足用户需求，从节能的角度出发，需要重新调整目标水温，Twsys上升为15.3，这个温度与用户最开始设定的初始水温Twuser(15℃)接近，多联机逐渐趋于稳定。

在时刻3，如果房间负荷下降，系统整体上已超过用户需求，Twsys(16.4)>Twuser(15℃)，提高目标水温，实现节能目的并保持系统稳定，控制在用户需求范围之内。

本实施例还提出了一种水系统多联机控制系统，包括获取模块、总匹数计算模块、平均温差计算模块、平均温差的差值计算模块、查表模块、修正值计算模块、水温计算模块、调整模块等，参见图3所示。

获取模块，用于获取开机室内机的实际环境温度、设定环境温度、能力匹数。

总匹数计算模块，用于计算所有开机室内机的总匹数

平均温差计算模块，用于每隔设定时间，计算所有开机室内机的平均温差

其中，Tsi为第i台开机室内机的设定环境温度，Tai为第i台开机室内机的实际环境温度。所述设定时间为10秒～30秒。

平均温差的差值计算模块，用于计算平均温差的差值ΔΔTdiff＝当前计算出的平均温差ΔTdiff减去上一次计算出的平均温差。

查表模块，用于查找预设的查找表，获得修正系数x、y、z。所述查表模块具体用于：计算所有开机室内机的平均设定温度

根据Tavg、Twuser查找预设的平均设定温度-用户设定水温-修正系数查找表，获得x、y、z的值。所述查表模块还用于：若在查找表中没有该Tavg、Twuser对应的x、y、z值，则通过二分法利用查找表中已有的数据计算出该Tavg、Twuser对应的x、y、z值。

修正值计算模块，用于计算设定温度修正值ΔTw＝(ΔTdiff·x+ΔΔTdiff·y)·z。

水温计算模块，用于计算目标设定水温Twsys＝Twuser+ΔTw，其中，Twuser为用户设定水温。

调整模块，用于根据目标设定水温调整压缩机运行。

具体的水系统多联机控制系统的工作过程，已经在上述多联机控制方法中详述，此处不予赘述。

本实施例的水系统多联机控制系统，计算所有开机室内机的总匹数SumHP；每隔设定时间，计算所有开机室内机的平均温差ΔTdiff；计算平均温差的差值ΔΔTdiff；计算设定温度修正值ΔTw；计算目标设定水温Twsys；根据目标设定水温调整压缩机运行；因此，本实施例的水系统多联机控制方法，通过开机室内机的设定环境温度、实际环境温度、能力匹数来修正用户设定水温，根据获得的目标设定水温调整压缩机运行，加快了制冷/制热速度，快速提升了制冷/制热效果，解决了现有技术中制冷/制热速度慢的问题。

本实施例的控制系统，当室内机的实际环境温度未达到设定环境温度时，通过修正用户设定水温，加快制冷/制热速度，快速提高制冷/制热效果；当室内机的实际环境温度达到设定环境温度时，通过修正用户设定水温，避免能源浪费，实现节能环保。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。