CN107514767A - 一种提高制冷系统能效的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高制冷系统能效的装置，包括蒸发器、冷凝器，压缩机，电控部分，传感器装置，还包括定时器装置、冷媒流速检测装置和制冷功率驱动模块，所述的传感器装置用于检测温度；定时器装置记录制冷系统的启动时间和循环周期；冷媒流速检测装置检测出冷媒的流速；从而计算出管路的长度；制冷功率驱动模块基于室内盘管温度值以及室外温度和/或室内温度的输入量驱动制冷系统的压缩机运行；压缩机运行频率基于室外温差最佳的驱动曲线下的驱动频率驱动。本发明还提供了提高制冷系统能效的方法。本发明可以较为准确地制冷系统的管路长度，并根据管路长度确定合适的冷媒数量，便于维修和保养制冷系统。

Description

一种提高制冷系统能效的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种提高空调制冷系统能效的装置和方法，特别涉及一种提高多室内机单元的制冷能效的空调系统的装置和方法，属于空调技术领域。

背景技术

空调作为制冷或制热设备已经成为了人们生活的一部分，提高人们生活的舒适性，但空调里面的冷媒是一定的，如果在流动时管路的长度发生了变化，而不能据此调整到最佳的驱动能效下驱动，必将耗费较多的电能，且也不能达到理想的效果。

目前，市场上的多联机空调，在制冷制热时，为防止冷媒偏流，采用了新的技术方案，这样就可以提高系统的制冷制热效果。

以前的技术方案都是直接将温度传感器检测的量进行简单处理后，作为输入变量，通过MCU的处理后，作为输出控制量驱动压缩机运行。不过该种调节方法没有考虑到管路的实际长度对系统的影响，也没有根据管路的长度来精确控制制冷系统的压缩机最佳能效比下运行，致使空调或者多联机系统中能效不高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种如何计算出管路的实际长度，并根据管路的长度来精确控制制冷系统的运行，并使空调系统或者多联机系统的效果更理想的技术方案。

本发明是这样实现的：

一种提高制冷系统能效的装置，包括蒸发器、冷凝器，压缩机，电控部分，传感器装置，还包括定时器装置、冷媒流速检测装置和制冷功率驱动模块，所述的传感器装置用于检测出室内的初始环境温度TS0和盘管温度、压缩机排气温度，并存储在系统中；定时器装置记录制冷系统的启动时间和循环周期；冷媒流速检测装置检测出冷媒的流速；从而计算出管路的长度L，即L＝v*t，v为冷媒的平均流速，t为冷媒的一个循环周期；制冷功率驱动模块基于室内盘管温度值以及室外温度和/或室内温度的输入量驱动制冷系统的压缩机运行；压缩机运行频率基于室外温差最佳的驱动曲线下的驱动频率驱动。

更进一步的方案是：还包括运行频率修订模块，运行频率修订模块能够根据制冷系统的管路长度修订压缩机的运行频率。

更进一步的方案是：所述运行频率修订模块始终在最佳能效比的曲线下驱动压缩机的运行频率。

更进一步的方案是：还包括冷媒流量检测装置，冷媒流量检测装置为电子膨胀阀装置；

由于制冷系统是一个封闭运行的系统，冷媒的流动的一个循环需要一个时间过程t，才能从压缩机出口，回到压缩机的入口，该时间长度t＝f(Z,DK,L),即该时间t与压缩机的运行频率Z，电子膨胀阀的开度DK，管路的长度L有关。

更进一步的方案是：

根据电机的绕组温度，排气口和压缩机的运转频率Z，计算出管路的长度；

具体为：冷媒在系统运行时，经过压缩机、蒸发器进行循环，在压缩机频率Z一定，且电子膨胀阀开度DK一定的情况下，经过时间t完成一个循环，经过N个这样的循环，压缩机的入口温度稳定在设定的环境温度附近，压缩机电机的内部温度和出口温度维持在80℃，此时，冷媒流动的长度L_总＝N*L，

L_总与时间t有关，如果知道了时间t，且知道了N，就能计算出管路的长度L。

更进一步的方案是：

在系统中储存一个tw值，DK，Z的关系表，并随时以秒级别进行采样或者高于秒级别的精度采样，采集压缩机系统的排气温度，根据制冷系统运行的计时器T，确定时间t后，压缩机的排气温度稳定在一定温度值后，确定管路长度。

更进一步的方案是：

初始的室内的盘管的温度可以随时采集，当冷媒系统运行时即开机时，记下时刻点t0并开始计时，当冷媒达到蒸发器时，蒸发器的盘管温度会骤然下降，并记下此时刻点t1，t1-t0等于冷媒的一个循环过程t。

更进一步的方案是：

确定这个时间长度t，即冷媒系统运行时即开机时记下时刻点t0并开始计时，并记录下压缩机的排气温度tp1和时刻ty1，当冷媒达到蒸发器时，蒸发器的盘管温度会骤然下降，并记下此时刻点t1，冷媒继续流经管路并返回压缩机的进气口，经过压缩后并再次记录下压缩机的排气温度tp2和时刻ty2，tp2与tp1有一个差值，第一次循环过程比较容易确定，ty2-t0较为精确等于冷媒的一个循环过程的时间长度t。

更进一步的方案是：

L_平均＝L_总/N＝L_总/(tyn/t)，tyn为压缩机排气温度比较稳定的时刻点。

本发明还提供了一种提高制冷系统能效的方法，包括如下的步骤：

步骤一：记录盘管温度变化值TZ0-TZ1和/或压缩机排气温度变化值TS0-TS1；

步骤二：定时器记录下相应的时刻值，计算t；

步骤三：计算管路的长度L；

步骤四、运行频率修订模块根据制冷系统的管路长度修订压缩机的运行频率，并始终在最佳能效比的曲线下驱动压缩机的运行频率。

本发明采用的装置和方法，可以较为准确地制冷系统的管路长度，并根据管路长度确定合适的冷媒数量，便于维修和保养制冷系统。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

为使压缩机能在最佳驱动曲线下运行，就需要适时根据室内外温差，或者室外温度或者室内温度来修改驱动频率。而目前的压缩机运行频率都是基于室内盘管温度的温度值作为输入量来控制，而不能随着外部环境温度的变化去调整或修正压缩机的运行频率。而且，当管路发生的变化，也没有考虑到管路的实际长度对系统的影响，也没有根据管路的长度来精确控制制冷系统的压缩机最佳能效比下运行，致使空调或者多联机系统中能效不高。

本发明实施例，提供的一种提高制冷系统能效的装置，包括蒸发器、冷凝器，压缩机，电控部分，传感器装置，其特征在于：还包括制冷功率驱动模块、定时器装置，其中所述的传感器装置用于检测出室内的初始环境温度TS0和盘管温度，压缩机排气温度，并存储在系统中；所述的定时器装置记录制冷系统的启动时间和循环周期，并能计算出管路的长度L,即L＝v*t，v为冷媒的平均流速，t为冷媒的一个循环周期；制冷功率驱动模块基于室内盘管温度值以及室外温度和/或室内温度的输入量驱动制冷系统的压缩机运行；压缩机运行频率基于室外温差最佳的驱动曲线下的驱动频率驱动。

由于制冷系统是一个封闭运行的系统，冷媒的流动的一个循环需要一个时间过程t，才能从压缩机出口，回到压缩机的入口。该时间长度t＝f(Z,DK,L),即该时间t与压缩机的运行频率Z，电子膨胀阀的开度DK，管路的长度L有关。为此，可以根据电机的绕组温度，排气口和压缩机的运转频率Z，计算出管路的长度。

进一步地，所述的一种提高制冷系统能效的装置，还包括运行频率修订模块，该运行频率修订模块能够根据制冷系统的管路长度修订运行频率。

进一步地，所述的一种提高制冷系统能效的装置，还包括运行频率修订模块，该运行频率修订模块始终在最佳能效比的曲线下驱动运行频率。

本发明实施例的一种提高制冷系统能效的装置，能够根据制冷系统是一个封闭的特征，修正管路的长度并据此驱动压缩机的运行频率。因为，冷媒的流动的一个循环需要一个时间过程t，才能从压缩机出口，回到压缩机的入口，该时间长度t＝f(Z,DK,L),即该时间t与压缩机的运行频率Z，电子膨胀阀的开度DK，管路的长度L有关。

本发明实施例的一种提高制冷系统能效的装置，还包括电子膨胀阀，电子膨胀阀根据压缩机的运行频率以及制冷量调整DK值；还能够根据电机的绕组温度，排气口和压缩机的运转频率Z，L为修正后管路的总长度(L_总)，其中运行频率z与最佳运行驱动曲线下运行，并能根据室外温度进行修正；

L总＝与时间t有关，如果知道了时间t，且知道了N，就能计算出管路的长度L。

本发明实施例的一种提高制冷系统能效的装置，可以在系统中储存一个tw值，DK，Z的关系表，经过一段时间后采集室外温度，根据室外温度修正储存的关心表。

本发明实施例的一种提高制冷系统能效的装置，可以将初始的室内的盘管的温度随时采集，当冷媒系统运行时(开机时)记下时刻点t0并开始计时，当冷媒达到蒸发器时，蒸发器的盘管温度会骤然下降(如从室温30度，下降到15度)，并记下此时刻点t1，t1-t0等于冷媒的一个循环过程。

本发明实施例的一种提高制冷系统能效的装置，是这样来确定这个时间长度t，即冷媒系统运行时(开机时)记下时刻点t0并开始计时，并记录下压缩机的排气温度tp1和时刻ty1，当冷媒达到蒸发器时，蒸发器的盘管温度会骤然下降(如从室温30度，下降到15度)，并记下此时刻点t1，冷媒继续流经管路并返回压缩机的进气口，经过压缩后并再次记录下压缩机的排气温度tp2和时刻ty2，tp2与tp1有一个差值，第一次循环过程比较容易确定，ty2-t0等于冷媒的一个循环过程的时间长度t。

管路的长度L,即L＝v*t，v为冷媒的平均流速，t为冷媒的一个循环周期。

其中L_平均＝L_总/N＝L_总/(tyn/t)，tyn为压缩机排气温度比较稳定的时刻点。

本发明实施例提供的一种提高制冷系统能效的方法，包括如下的步骤：

步骤一：记录盘管温度变化值TZ0-TZ1和/或压缩机排气温度变化值TS0-TS1；

步骤二：定时器记录下相应的时刻值，计算t；

步骤三：计算管路的长度L；

步骤四、运行频率修订模块根据制冷系统的管路长度修订压缩机的运行频率，并始终在最佳能效比的曲线下驱动压缩机的运行频率。

管路的长度L可以通过这个公式计算，即L＝v*t，v为冷媒的平均流速，t为冷媒的一个循环周期。

该时间长度t＝f(Z,DK,L)的函数,即该时间t与压缩机的运行频率Z，电子膨胀阀的开度DK，管路的长度L有关。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (10)

1.一种提高制冷系统能效的装置，包括蒸发器、冷凝器，压缩机，电控部分，传感器装置，其特征在于：还包括定时器装置、冷媒流速检测装置和制冷功率驱动模块，所述的传感器装置用于检测出室内的初始环境温度TS0和盘管温度、压缩机排气温度，并存储在系统中；定时器装置记录制冷系统的启动时间和循环周期；冷媒流速检测装置检测出冷媒的流速；从而计算出管路的长度L，即L＝v*t，v为冷媒的平均流速，t为冷媒的一个循环周期；制冷功率驱动模块基于室内盘管温度值以及室外温度和/或室内温度的输入量驱动制冷系统的压缩机运行；压缩机运行频率基于室外温差最佳的驱动曲线下的驱动频率驱动。

2.如权利要求1所述的提高制冷系统能效的装置，其特征在于：还包括运行频率修订模块，运行频率修订模块能够根据制冷系统的管路长度修订压缩机的运行频率。

3.如权利要求2所述的提高制冷系统能效的装置，其特征在于：所述运行频率修订模块始终在最佳能效比的曲线下驱动压缩机的运行频率。

4.根据权利要求1所述提高制冷系统能效的装置，其特征在于：还包括冷媒流量检测装置，冷媒流量检测装置为电子膨胀阀装置；

由于制冷系统是一个封闭运行的系统，冷媒的流动的一个循环需要一个时间过程t，才能从压缩机出口，回到压缩机的入口，该时间长度t＝f(Z,DK,L),即该时间t与压缩机的运行频率Z，电子膨胀阀的开度DK，管路的长度L有关。

5.如权利要求4所述的提高制冷系统能效的装置，其特征在于：根据电机的绕组温度，排气口和压缩机的运转频率Z，计算出管路的长度；

具体为：冷媒在系统运行时，经过压缩机、蒸发器进行循环，在压缩机频率Z一定，且电子膨胀阀开度DK一定的情况下，经过时间t完成一个循环，经过N个这样的循环，压缩机的入口温度稳定在设定的环境温度附近，压缩机电机的内部温度和出口温度维持在80℃，此时，冷媒流动的长度L_总＝N*L，

L_总与时间t有关，如果知道了时间t，且知道了N，就能计算出管路的长度L。

6.如权利要求5所述的提高制冷系统能效的装置，其特征在于：

在系统中储存一个tw值，DK，Z的关系表，并随时以秒级别进行采样或者高于秒级别的精度采样，采集压缩机系统的排气温度，根据制冷系统运行的计时器T，确定时间t后，压缩机的排气温度稳定在一定温度值后，确定管路长度。

7.如权利要求1至6任一权利要求所述的提高制冷系统能效的装置，其特征在于：初始的室内的盘管的温度可以随时采集，当冷媒系统运行时即开机时，记下时刻点t0并开始计时，当冷媒达到蒸发器时，蒸发器的盘管温度会骤然下降，并记下此时刻点t1，t1-t0等于冷媒的一个循环过程t。

8.如权利要求1至6任一权利要求所述的提高制冷系统能效的装置，其特征在于：确定这个时间长度t，即冷媒系统运行时即开机时记下时刻点t0并开始计时，并记录下压缩机的排气温度tp1和时刻ty1，当冷媒达到蒸发器时，蒸发器的盘管温度会骤然下降，并记下此时刻点t1，冷媒继续流经管路并返回压缩机的进气口，经过压缩后并再次记录下压缩机的排气温度tp2和时刻ty2，tp2与tp1有一个差值，第一次循环过程比较容易确定，ty2-t0较为精确等于冷媒的一个循环过程的时间长度t。

9.如权利要求8所述的提高制冷系统能效的装置，其特征在于：L_平均＝L_总/N＝L_总/(tyn/t)，tyn为压缩机排气温度比较稳定的时刻点。

10.一种提高制冷系统能效的方法，其特征在于：包括如下的步骤：

步骤一：记录盘管温度变化值TZ0-TZ1和/或压缩机排气温度变化值TS0-TS1；

步骤二：定时器记录下相应的时刻值，计算t；

步骤三：计算管路的长度L；

步骤四、运行频率修订模块根据制冷系统的管路长度修订压缩机的运行频率，并始终在最佳能效比的曲线下驱动压缩机的运行频率。