CN107906686B - 空调风机转速控制方法及空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调风机转速控制方法及空调系统。该空调风机转速控制方法包括：检测空调的回风温度和送风温度；计算回风温度与送风温度的差值，以得到实时回送风温差；获取设定回送风温差，其中，设定回送风温差为设定的回风温度与送风温度的差值；以及根据实时回送风温差与设定回送风温差的差值调节空调风机的转速。通过本发明，风机能够根据实时回送风温差与设定回送风温差的差值调节转速，快速响应房间负荷的变化，及时输出合适的制冷量和制热量。

Description

空调风机转速控制方法及空调系统

技术领域

本发明涉及空调技术领域，更具体地，涉及一种空调风机转速控制方法及空调系统。

背景技术

风量是影响空调设备整机性能的重要因素，通过调整风机转速来改变风量，在空调设备上较为常见。目前，空调系统可以根据检测到的环境温度与设定温度之间的差值范围，也可根据室内环境温度与出风温度差值所属的预置温度区间调节风机转速，简单地将风机转速分了几档，以达到风量调节的目的，但这种调节方式不是非常灵活，当房间内的负荷快速变化时，会造成空调设备冷量或热量输出不能及时与房间内的冷、热负荷匹配，在温湿度控制精度要求高的场所，这种控制方式的局限性表现得就比较明显。

针对相关技术中空调设备冷量或热量输出不能及时与房间内的冷、热负荷匹配的问题，目前尚未提出有效地解决方案。

发明内容

本发明提供了一种空调风机转速控制方法及空调系统，以至少解决现有技术中空调设备冷量或热量输出不能及时与房间内的冷、热负荷匹配的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明实施例的一个方面，本发明提供了一种空调风机转速控制方法，该方法包括：检测空调的回风温度和送风温度；计算所述回风温度与所述送风温度的差值，以得到实时回送风温差；获取设定回送风温差，其中，所述设定回送风温差为设定的所述回风温度与所述送风温度的差值；以及根据所述实时回送风温差与所述设定回送风温差的差值调节所述空调风机的转速。

进一步地，所述设定回送风温差为预先设定的固定值。

进一步地，所述设定回送风温差为根据所述空调的运行状态所变化的变化值。

进一步地，获取设定回送风温差的步骤包括：检测所述空调的预定组件是否运行于最大工作能力状态；计算当前的目标温度与预设的所述目标温度的差值，其中，所述目标温度为所述送风温度、所述回风温度或环境温度；当所述空调的预定组件已运行于最大工作能力状态且当前的所述目标温度与预设的所述目标温度的差值大于或等于第一阈值时，将当前的所述设定回送风温差减小第二阈值；当所述空调的预定组件还未运行于最大工作能力状态或当前的所述目标温度与预设的所述目标温度的差值小于第一阈值时，将当前的所述设定回送风温差增大第三阈值。

进一步地，检测所述空调的预定组件是否运行于最大工作能力状态包括：检测所述空调的水阀是否处于最大开度。

进一步地，检测所述空调的预定组件是否运行于最大工作能力状态包括：检测所述空调的压缩机频率是否已处于最大值。

进一步地，获取设定回送风温差的步骤还包括：判断所述空调是否处于防送风温度超限的运行状态；其中，当所述空调处于防送风温度超限的运行状态且当前的所述目标温度与预设的所述目标温度的差值大于或等于第一阈值时，将当前的所述设定回送风温差减小第二阈值；当所述空调的预定组件还未运行于最大工作能力状态且所述空调不处于防送风温度超限的运行状态，或当前的所述目标温度与预设的所述目标温度的差值小于第一阈值时，将当前的所述设定回送风温差增大第三阈值。

进一步地，空调处于制热运行模式时，当所述空调的预定组件已运行于最大工作能力状态且当前的所述目标温度低于预设的所述目标温度第一阈值或以上时，将当前的所述设定回送风温差减小第二阈值，当所述空调的预定组件还未运行于最大工作能力状态或当前的所述目标温度低于预设的所述目标温度第一阈值以下时，将当前的所述设定回送风温差增大第三阈值；空调处于制冷运行模式时，当所述空调的预定组件已运行于最大工作能力状态且当前的所述目标温度高于预设的所述目标温度第一阈值或以上时，将当前的所述设定回送风温差减小第二阈值，当所述空调的预定组件还未运行于最大工作能力状态或当前的所述目标温度高于预设的所述目标温度第一阈值以下时，将当前的所述设定回送风温差增大第三阈值。

进一步地，该方法还包括：在所述空调开机运行后的预定时间段内，控制所述空调风机按照预定转速运行；以及在所述空调开机运行所述预定时间段后，控制所述空调风机按照调节后的转速运行。

为解决上述技术问题，根据本发明实施例的一个方面，本发明提供了一种空调系统，包括：风机本体；电机，与所述风机本体相连接；电机调速装置，与所述电机相连接，用于调节所述电机的转速；控制器，与所述电机调速装置相连接，被配置为执行本发明提供的任意一种所述空调风机转速控制方法。

在本发明中，空调设备风机使用了转速可调的电机，风机能够实时回送风温差与设定回送风温差的差值调节转速，快速响应房间负荷的变化，及时输出合适的制冷量和制热量。这种风机转速控制方法调节迅速灵活，使风机能根据负荷动态变化及时调整转速，能在制冷时快速消除房间余热，在制热时快速增加房间热量，缩短了温控调节时间，达到快速制冷和提高温控精度的目的。

附图说明

图1为本发明实施例1空调风机转速控制方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例2空调风机转速控制方法的步骤流程图；

图3为本发明实施例3空调风机转速控制方法的步骤流程图；

图4为本发明实施例4空调风机转速控制方法的步骤流程图；

图5为本发明实施例7空调系统的原理框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

实施例1

本发明实施例1提供了一种空调风机转速控制方法，图1为本发明实施例1空调风机转速控制方法的步骤流程图，如图1所示，该控制方法包括如下的步骤S101至步骤S104。

步骤S101：检测空调的回风温度和送风温度。

具体地，在空调的回风口设置感温包，通过获取回风口的感温包的温度以检测空调的回风温度，在空调的送风口设置感温包，通过获取送风口的感温包的温度以检测空调的送风温度。

对于回风口设置多个感温包的情况，回风温度为回风口所有感温包的温度的平均值；对于送风口设置多个感温包的情况，送风温度为送风口所有感温包的温度的平均值。

步骤S102：计算回风温度与送风温度的差值，以得到实时回送风温差。

将通过步骤S101检测到的回风温度和送风温度相减，得到的差值为实时回送风温差。

步骤S103：获取设定回送风温差。

其中，设定回送风温差为设定的回风温度与设定的送风温度的差值，该差值可以为设定的固定值，该步骤获取到的设定回送风温度为定值，或者，也可以为根据设定的规则进行变化的变化值，例如，实时检测空调的运行状态，根据运行状态按照设定的规则对设定回送风温差进行调整，该步骤获取到的设定回送风温度为根据运行状态进行变化的值。

步骤S104：根据实时回送风温差与设定回送风温差的差值调节空调风机的转速。

在该实施例中，空调设备风机使用了转速可调的电机，风机能够实时回送风温差与设定回送风温差的差值调节转速，快速响应房间负荷的变化，及时输出合适的制冷量和制热量。这种风机转速控制方法调节迅速灵活，使风机能根据负荷动态变化及时调整转速，能在制冷时快速消除房间余热，在制热时快速增加房间热量，缩短了温控调节时间，达到快速制冷和提高温控精度的目的。

优选地，在步骤S104中，可采用PID控制方法(比例-积分-微分控制方法)，以实时回送风温差与设定回送风温差的差值为目标调节量，调节空调风机转速。

优选地，每次空调开机后，先在预定时间段内，控制空调风机按照预定转速运行，运行该预定时间段后，采用上述的步骤S101至步骤S104对风机转速进行控制，以使空调风机按照调节后的转速运行。

实施例2

本发明实施例2在上述实施例1的基础上，提供了一种优选的空调风机转速控制方法，相关描述可参考上述实施例1，图2为本发明实施例2空调风机转速控制方法的步骤流程图，在该实施例中，设定回送风温差在初始设定值的基础上，根据空调的运行参数实时进行调整，具体地，如图2所示，该控制方法包括如下的步骤S201至步骤S207。

步骤S201：检测空调的回风温度和送风温度。

步骤S202：计算回风温度与送风温度的差值，以得到实时回送风温差。

步骤S203：检测空调的预定组件是否运行于最大工作能力状态。

其中，该预定组件为空调系统中，制约空调调温工作能力的主要组件，当该预定组件运行于最大工作能力状态后，无法再通过调整该预定组件的工作能力达到增加空调调温工作能力。

其中，对于风机盘管及类似末端机型的空调，该预定组件为水阀，在该步骤中，检测水阀是否已处于最大开度；对于使用压缩机为动力源的蒸汽压缩式空调设备，该预定组件为压缩机，在该步骤中，检测压缩机的运行频率已处于最大值。

此外，如果风机盘管及类似末端空调设备水阀为多个时，该步骤中检测所有水阀的开度，并且以所有水阀是否达到最大开度来判断是否需要调整送回风温差设定值；如果蒸气压缩式空调设备的压缩机数量为多台时，该步骤中检测所有压缩机的频率，以所有压缩机是否达到最大运行频率来判断是否需要调整送回风温差设定值。

步骤S204：计算当前的目标温度与目标温度的设定值的差值。

其中，目标温度为送风温度、回风温度或环境温度，若目标温度为送风温度时，该步骤中当前的目标温度为步骤S201中检测到的送风温度；若目标温度为回风温度时，该步骤中当前的目标温度为步骤S201中检测到的回风温度；若目标温度为环境温度时，在该步骤S204之前，还包括获取环境温度的步骤。

目标温度的设定值为空调调节温度的设定目标，例如，设定环境温度为26度，或设定送风温度为25度等。

步骤S205：当空调的预定组件已运行于最大工作能力状态且当前的目标温度与目标温度的设定值的差值大于或等于第一阈值时，将当前的设定回送风温差减小第二阈值。

当空调的预定组件已运行于最大工作能力状态，表明通过调节空调的预定组件已无法达到增加空调调温能力的目的，但是，当前的目标温度与目标温度的设定值的差值仍然处于大于或等于第一阈值的状态，也即，当前的目标温度距离达到目标温度的设定值仍然较远，此时，将当前的设定回送风温差减小第二阈值，也即，增加实时回送风温差与设定回送风温差的差值，从而增大风机转速提升的幅度，通过增大风机转速来达到快速增加空调调温能力的目的。

步骤S206：当空调的预定组件还未运行于最大工作能力状态或当前的目标温度与目标温度的设定值的差值小于第一阈值时，将当前的设定回送风温差增大第三阈值。

当空调的预定组件还未达到最大工作能力状态，表明还可通过调节空调的预定组件达到增加空调调温能力的目的，或者，当前的目标温度与目标温度的设定值的差值已经小于第一阈值的状态，也即，当前的目标温度距离已经快要达到目标温度的设定值，此时，将当前的设定回送风温差增大第二阈值，也即，降低实时回送风温差与设定回送风温差的差值，从而减小风机转速提升的幅度，减小风机能耗。

步骤S207：根据实时回送风温差与设定回送风温差的差值调节空调风机的转速。

采用该实施例，通过对比当前回送风温差与实时计算得到的设定回送风温差的差值为偏差值进行PID调节，而且根据采集的当前目标温度与目标温度设定值作对比，调整实时计算的设定回送风温差调整风机转速提升的幅度，使得冷热量与风量输出更匹配，控制效果更好。

优选地，对于某些场合，基于对环境内设置的特殊设备的保护，该类场合中环境温度不可低于某温度值或者不可高于某温度值，因而，在该类场合，空调设置有防送风温度超限的运行状态，对于该类空调，获取设定回送风温差的步骤还包括：判断空调是否处于防送风温度超限的运行状态，与上述步骤S2505并列，当空调处于防送风温度超限的运行状态且当前的目标温度与目标温度的设定值的差值大于或等于第一阈值时，将当前的设定回送风温差减小第二阈值。在步骤S206中，当空调的预定组件还未运行于最大工作能力状态且空调不处于防送风温度超限的运行状态，或当前的目标温度与目标温度的设定值的差值小于第一阈值时，将当前的设定回送风温差增大第三阈值。

采用该优选实施例，对于设置有防送风温度超限的运行状态的空调，也能够调整实时计算的设定回送风温差，调整风机转速提升的幅度，使得冷热量与风量输出更匹配。

实施例3

本发明实施例3在上述实施例1和实施例2的基础上，提供了一种优选的空调风机转速控制方法，相关描述可参考上述实施例1和实施例2，图3为本发明实施例3空调风机转速控制方法的步骤流程图，如图3所示，在空调处于制冷的模式下，该控制方法包括如下的步骤。

该实施例提供了一种风机盘管及类似末端机型的空调设备使用自动调整回送风温差设定值的方法来控制风机转速的方法，在该实施例中，机组开机后，风机以某一转速开始运行a分钟(a≥0)后，由回、送风感温装置测定空调设备的回风温度和送风温度，空调机组根据机组自身的运行状态确定是否要改变风机转速，具体地：

1)当水阀已处于最大开度或机组处于防送风温度过低运行状态时，若感温装置测得的当前目标温度Ta≥目标温度设定值Tb+b℃，则回送风温差的计算设定值△Tset在当前计算值基础上-c℃，其中，减小后的最小值为0℃，其中，b和c为经验值，依据空调的工作参数以及安装位置等进行设置。

2)当水阀未达到最大开度且不处于防送风温度过低运行状态时，或当前目标温度Ta＜目标温度设定值Tb+b℃，则△Tset在当前计算值的基础上+d℃，其中，增大后的最大值为初始默认的回送风温差设定值。

在每个调整周期内，对水阀的开度进行一次检测，对机组是否处于防出风温度过低运行状态进行一次判断，对当前目标温度与目标温度的设定值的大小关系进行依次判断，最后根据上述各种判断结果调节一次回送风温差的设定值，在调整后，判断是否关机，若没有关机，则进入一个新的调整周期，否则机组关机。

在该实施例中，通过上述控制方法，及时调整风机盘管及类似设备的风机转速，以改变风量进而改变冷量的输出。

实施例4

本发明实施例4在上述实施例1和实施例2的基础上，提供了一种优选的空调风机转速控制方法，相关描述可参考上述实施例1和实施例2，图4为本发明实施例4空调风机转速控制方法的步骤流程图，如图4所示，在空调处于制冷的模式下，该控制方法包括如下的步骤。

该实施例提供了一种以压缩机为动力源的蒸气压缩式空调设备，使用自动调整回送风温差设定值的方法来控制风机转速的方法，在该实施例中，机组开机后，风机以某一转速开始运行a分钟(a≥0)后，由回、送风感温装置测定空调设备的回风温度和送风温度，空调机组根据机组自身的运行状态确定是否要改变风机转速，具体地：

1)当压缩机运行频率已达最大值或机组处于防送风温度过低运行状态时，若感温装置测得的当前目标温度Ta≥目标温度设定值Tb+b℃，则回送风温差的计算设定值△Tset在当前计算值基础上-c℃其中，减小后的最小值为0℃。

2)当压缩机运行频率未达最大值且不处于防送风温度过低运行状态时，或当前目标温度Ta＜目标温度设定值Tb+b℃，则△Tset在当前计算值的基础上+d℃，其中，增大后的最大值为初始默认的回送风温差设定值。

在每个调整周期内，对压缩机的运行频率进行一次检测，对机组是否处于防出风温度过低运行状态进行一次判断，对当前目标温度与目标温度的设定值的大小关系进行依次判断，最后根据上述各种判断结果调节一次回送风温差的设定值，在调整后，判断是否关机，若没有关机，则进入一个新的调整周期，否则机组关机。

在该实施例中，通过上述控制方法，及时调整蒸气压缩式空调设备的风机转速，以改变风量进而改变冷量的输出。

实施例5

本发明实施例5在上述实施例1和实施例2的基础上，提供了一种优选的空调风机转速控制方法，相关描述可参考上述实施例1和实施例2，同时，该实施例是针对空调处于制热的模式下的控制方法，具体如下。

该实施例提供了一种风机盘管及类似末端机型的空调设备使用自动调整回送风温差设定值的方法来控制风机转速的方法，在该实施例中，机组开机后，风机以某一转速开始运行a分钟(a≥0)后，由回、送风感温装置测定空调设备的回风温度和送风温度，空调机组根据机组自身的运行状态确定是否要改变风机转速，具体地：

1)当水阀已处于最大开度或机组处于防送风温度过高运行状态时，若感温装置测得的当前目标温度Ta≤目标温度设定值Tb+b℃，则回送风温差的计算设定值△Tset在当前计算值基础上-c℃，其中，减小后的最小值为0℃，其中，b和c为经验值，依据空调的工作参数以及安装位置等进行设置。

2)当水阀未达到最大开度且不处于防送风温度过高运行状态时，或当前目标温度Ta>目标温度设定值Tb+b℃，则△Tset在当前计算值的基础上+d℃，其中，增大后的最大值为初始默认的回送风温差设定值。

在每个调整周期内，对水阀的开度进行一次检测，对机组是否处于防出风温度过高运行状态进行一次判断，对当前目标温度与目标温度的设定值的大小关系进行依次判断，最后根据上述各种判断结果调节一次回送风温差的设定值，在调整后，判断是否关机，若没有关机，则进入一个新的调整周期，否则机组关机。

在该实施例中，通过上述控制方法，及时调整风机盘管及类似设备的风机转速，以改变风量进而改变热量的输出。

实施例6

本发明实施例6在上述实施例1和实施例2的基础上，提供了一种优选的空调风机转速控制方法，相关描述可参考上述实施例1和实施例2，同时，该实施例是针对空调处于制热的模式下的控制方法，具体如下。

该实施例提供了一种以压缩机为动力源的蒸气压缩式空调设备，使用自动调整回送风温差设定值的方法来控制风机转速的方法，在该实施例中，机组开机后，风机以某一转速开始运行a分钟(a≥0)后，由回、送风感温装置测定空调设备的回风温度和送风温度，空调机组根据机组自身的运行状态确定是否要改变风机转速，具体地：

1)当压缩机运行频率已达最大值或机组处于防送风温度过高运行状态时，若感温装置测得的当前目标温度Ta≤目标温度设定值Tb+b℃，则回送风温差的计算设定值△Tset在当前计算值基础上-c℃其中，减小后的最小值为0℃。

2)当压缩机运行频率未达最大值且不处于防送风温度过低运行状态时，或当前目标温度Ta>目标温度设定值Tb+b℃，则△Tset在当前计算值的基础上+d℃，其中，增大后的最大值为初始默认的回送风温差设定值。

在每个调整周期内，对压缩机的运行频率进行一次检测，对机组是否处于防出风温度过高运行状态进行一次判断，对当前目标温度与目标温度的设定值的大小关系进行依次判断，最后根据上述各种判断结果调节一次回送风温差的设定值，在调整后，判断是否关机，若没有关机，则进入一个新的调整周期，否则机组关机。

在该实施例中，通过上述控制方法，及时调整蒸气压缩式空调设备的风机转速，以改变风量进而改变热量的输出。

实施例7

图5本发明实施例7空调系统的结构示意图，如图5所示，该空调系统包括风机本体10、电机20、电机调速装置30和控制器40。

其中，电机20与风机本体10相连接，电机调速装置30，与电机20相连接，用于调节电机20的转速，控制器40，与电机调速装置30相连接，被配置为执行上述任意一种空调风机转速控制方法。

该实施例提供的空调系统具备上述任意一种空调风机转速控制方法相应的效果，在此不再赘述。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种空调风机转速控制方法，其特征在于，包括：

检测空调的回风温度和送风温度；

计算所述回风温度与所述送风温度的差值，以得到实时回送风温差；

获取设定回送风温差，其中，所述设定回送风温差为设定的所述回风温度与所述送风温度的差值；以及

根据所述实时回送风温差与所述设定回送风温差的差值调节所述空调风机的转速，

所述设定回送风温差为设定的回风温度与设定的送风温度的差值，该差值为设定的固定值，或者，为根据设定的规则进行变化的变化值，当所述设定回送风温差为根据所述空调的运行状态所变化的变化值时，获取设定回送风温差的步骤包括：

检测所述空调的预定组件是否运行于最大工作能力状态；

计算当前的目标温度与预设的所述目标温度的差值，其中，所述目标温度为所述送风温度、所述回风温度或环境温度；

当所述空调的预定组件已运行于最大工作能力状态且当前的所述目标温度与预设的所述目标温度的差值大于或等于第一阈值时，将当前的所述设定回送风温差减小第二阈值；

当所述空调的预定组件还未运行于最大工作能力状态或当前的所述目标温度与预设的所述目标温度的差值小于第一阈值时，将当前的所述设定回送风温差增大第三阈值。

2.根据权利要求1所述的空调风机转速控制方法，其特征在于，所述设定回送风温差为预先设定的固定值。

3.根据权利要求1所述的空调风机转速控制方法，其特征在于，检测所述空调的预定组件是否运行于最大工作能力状态包括：

检测所述空调的水阀是否处于最大开度。

4.根据权利要求1所述的空调风机转速控制方法，其特征在于，检测所述空调的预定组件是否运行于最大工作能力状态包括：

检测所述空调的压缩机频率是否已处于最大值。

5.根据权利要求1所述的空调风机转速控制方法，其特征在于，获取设定回送风温差的步骤还包括：

判断所述空调是否处于防送风温度超限的运行状态；

其中，当所述空调处于防送风温度超限的运行状态且当前的所述目标温度与预设的所述目标温度的差值大于或等于第一阈值时，将当前的所述设定回送风温差减小第二阈值；

当所述空调的预定组件还未运行于最大工作能力状态且所述空调不处于防送风温度超限的运行状态，或当前的所述目标温度与预设的所述目标温度的差值小于第一阈值时，将当前的所述设定回送风温差增大第三阈值。

6.根据权利要求1所述的空调风机转速控制方法，其特征在于，

空调处于制热运行模式时，当所述空调的预定组件已运行于最大工作能力状态且当前的所述目标温度低于预设的所述目标温度第一阈值或以上时，将当前的所述设定回送风温差减小第二阈值，当所述空调的预定组件还未运行于最大工作能力状态或当前的所述目标温度低于预设的所述目标温度第一阈值以下时，将当前的所述设定回送风温差增大第三阈值；

空调处于制冷运行模式时，当所述空调的预定组件已运行于最大工作能力状态且当前的所述目标温度高于预设的所述目标温度第一阈值或以上时，将当前的所述设定回送风温差减小第二阈值，当所述空调的预定组件还未运行于最大工作能力状态或当前的所述目标温度高于预设的所述目标温度第一阈值以下时，将当前的所述设定回送风温差增大第三阈值。

7.根据权利要求1所述的空调风机转速控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述空调开机运行后的预定时间段内，控制所述空调风机按照预定转速运行；以及

在所述空调开机运行所述预定时间段后，控制所述空调风机按照调节后的转速运行。

8.一种空调系统，其特征在于，包括：

风机本体；

电机，与所述风机本体相连接；

电机调速装置，与所述电机相连接，用于调节所述电机的转速；

控制器，与所述电机调速装置相连接，被配置为执行权利要求1至7中任一项所述空调风机转速控制方法。