CN109269052B - 空调系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空调系统及其控制方法，其中，空调系统包括室内机；压缩机，所述压缩机中设有多个独立工作的气缸，多个所述气缸中的至少两个具有不同工作容积；和控制部件，用于根据当前室内机的负荷需求确定各个所述气缸是否运行。此种空调系统能够使压缩机在变容调节时具备更多的输出档位，以在实际使用过程中更好地满足室内机的容量调节需求，从而提高空调系统在低负荷下的能效，降低耗电量。

Description

空调系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种空调系统及其控制方法。

背景技术

目前市场上的多联机，根据统计用户大多数时间都只单开一台内机，而多联机为了满足多台内机同时工作的需求，压缩机本身的最小输出较大，这就使得多联机在低负荷下能效较低，在通常情况下使用非常耗电。

为了解决此问题，目前空调系统中使用了能够变频变容的压缩机，在变频压缩机的基础上增加变容量技术，拓宽了压缩机的输出范围。现有的压缩机由于受到压缩机本体的结构限制，且从便于控制和制造的角度考虑，一般只具有两个档位的工作容积调节。此种压缩机在实际使用过程中仍不能满足冷量调节的需求。

发明内容

本发明的目的是提出一种空调系统及其控制方法，能够更好地满足空调系统在使用过程中的调节需求。

根据本发明的一方面，提出一种空调系统，包括：

室内机；

压缩机，压缩机中设有多个独立工作的气缸，多个气缸中的至少两个具有不同工作容积；和

控制部件，用于根据当前室内机的负荷需求确定各个气缸是否运行。

进一步地，室内机设有多个，负荷需求为各个开启的室内机的容量之和。

进一步地，气缸包括第一气缸和第二气缸，控制部件能够使第一气缸单独运行、第二气缸单独运行或者第一气缸和第二气缸同时运行。

进一步地，第一气缸具有第一工作容积，第二气缸具有第二工作容积，第一工作容积小于第二工作容积；

控制部件用于在负荷需求不超过第一阈值的情况下使第一气缸单独运行，在负荷需求处于第一阈值和第二阈值之间的情况下使第二气缸单独运行，并在负荷需求不小于第二阈值的情况下使第一气缸和第二气缸同时运行；其中，第一阈值小于第二阈值。

进一步地，控制部件还用于在压缩机按确定出的气缸运行之后，根据负荷需求调节压缩机的运行频率。

进一步地，在制冷工况下，控制部件用于根据冷媒蒸发温度区间调节压缩机的运行频率；或者在制热工况下，控制部件用于根据冷媒冷凝温度区间调节压缩机的运行频率。

根据本发明的另一方面，提出一种基于上述实施例空调系统的控制方法，包括：

计算当前室内机的负荷需求；

根据负荷需求确定各个气缸是否运行。

进一步地，室内机设有多个，计算当前开启的室内机的负荷需求的步骤具体包括：

获取各个开启的室内机的容量；

将各个开启的室内机的容量之和作为负荷需求。

进一步地，气缸包括第一气缸和第二气缸，第一气缸具有第一工作容积，第二气缸具有第二工作容积，第一工作容积小于第二工作容积；根据负荷需求确定各个气缸是否运行的步骤具体包括：

判断负荷需求与第一阈值和第二阈值的关系，第一阈值小于第二阈值；

如果负荷需求不超过第一阈值，则使第一气缸单独运行；如果负荷需求处于第一阈值和第二阈值之间，则使第二气缸单独运行；如果负荷需求不小于第二阈值，则使第一气缸和第二气缸同时运行。

进一步地，在压缩机按确定出的气缸运行之后，还包括：

根据负荷需求调节压缩机的运行频率。

进一步地，根据负荷需求调节压缩机的运行频率的步骤具体包括：

在制冷工况下，根据冷媒蒸发温度区间调节压缩机的运行频率；或者

在制热工况下，根据冷媒冷凝温度区间调节压缩机的运行频率。

基于上述技术方案，本发明实施例的空调系统，在压缩机中设置多个独立工作的气缸，且多个气缸中的至少两个具有不同工作容积，控制部件能够根据当前室内机的负荷需求确定各个气缸是否运行，以实现压缩机的变容调节。此种空调系统能够使压缩机在变容调节时具备更多的输出档位，以在实际使用过程中更好地满足室内机的容量调节需求，从而提高了空调系统在不同负荷下的能效，降低耗电量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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为本发明空调控制方法的一个实施例的流程示意图；

图2为本发明空调控制方法的另一个实施例的流程示意图；

图3为本发明空调控制方法的再一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

以下详细说明本发明。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本发明中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

对于传统的变容压缩机，一种是从便于制造和控制的角度采用等容量缸，等容量缸在总容量一定的情况下，只能实现两个档位调节，且最小工作容积受到限制，在空调系统低负荷工作下压缩机仍处于较大的输出功率，降低了空调系统在低负荷下的能效。另一种是采用采用大小缸，但是从运行转速稳定性和减小振动的角度考虑，只有小缸单独运行和大小缸同时运行这两种变容调节方式，因而也难以满足室内机的容量调节需求，从而降低了空调系统的能效。

为此，本发明提供了一种空调系统，在一个示意性的实施例中，包括室内机、室外机、压缩机和控制部件。其中，压缩机中设有多个气缸，多个气缸可独立工作，且多个气缸中的至少两个具有不同工作容积。控制部件用于根据当前室内机的负荷需求确定各个气缸是否运行，即压缩机中气缸的运行形式，以便对压缩机进行变容调节控制，尽量使压缩机的当前输出与室内机的负荷需求相匹配，在满足负荷需求的基础上减小压缩机输出能力的过盈量。

本发明该实施例的空调系统的工作容积至少具备三个调节档位，与等容量缸的方案相比，能够使压缩机在最大工作容积一定的情况下，在变容调节时具备更多的输出档位，可减小工作容积调节下限，相当于进一步拓宽了压缩机的输出范围。与只有小缸单独运行和大小缸同时运行的方案相比，在最小工作容积和最大工作容积之间增加了中间调节档位，可更好地与室内机的负荷需求相匹配。基于此种压缩机控制方式，可通过优化压缩机驱动调节技术提高其运转稳定性。

因此，本发明的空调系统在使用过程中能够根据室内机的实际负荷需求选择合适的压缩机输出，以更好地满足室内机的容量调节需求，从而提高空调系统在不同负荷下的能效，达到降低功率，提高压缩机和空调系统工作效率的目的。此种控制方式可同时适用于制冷和制热工况。

在一些实施例中，空调系统为多联机，室内机设有多个，室内机的负荷需求与室内机的开启数量和每个室内机的容量大小相关，控制部件用于根据当前开启的室内机的负荷需求确定气缸的运行形式。容量是室内机在单位时间或一段时间通过换热所消耗掉目标空间热量的能量值。在制冷工况下，室内机的容量即为冷量。

具体地，室内机的负荷需求为各个开启的室内机的容量之和。室内机的负荷需求用Q表示，单个室内机的容量用L表示，单位均为KW，Q＝L1+L2+…+Ln。

由于多联机为了满足多台内机同时工作的需求，压缩机本身设计的最小输出较大，而用户在大多数时间都只单开一台内机，这就使得多联机在低负荷下存在压缩机的功率浪费，整体能效较低。本发明的空调系统可在变容调节时具备更多的输出档位，与等容量压缩机相比，可减小工作容积调节下限，拓宽了压缩机的输出范围，使多联机在低负荷下运行时可充分利用压缩机的输出功率，提高多联机工作能效。此种结构对于多联机尤其使用。

可选地，室内机也可设置一个，控制部件用于根据该室内机的负荷需求确定气缸的运行形式。此时负荷需求主要取决于该室内机在目标调节温度下的容量需求。

在一些实施例中，气缸包括第一气缸和第二气缸，第一气缸和第二气缸具有不同的工作容积，控制部件能够根据当前室内机的负荷需求，使第一气缸单独运行、第二气缸单独运行或者第一气缸和第二气缸同时运行。由此，气缸具备三个工作容积调节档位。第一气缸和第二气缸可独立控制和工作，使压缩机可根据实际负荷需求灵活地进行变容调节。

进一步地，第一气缸具有第一工作容积，第二气缸具有第二工作容积，第一工作容积小于第二工作容积。控制部件用于在负荷需求不超过第一阈值Q1的情况下使第一气缸单独运行，在负荷需求处于第一阈值Q1和第二阈值Q2之间的情况下使第二气缸单独运行，并在负荷需求不小于第二阈值Q2的情况下使第一气缸和第二气缸同时运行；其中，第一阈值Q1小于第二阈值Q2。负荷需求决定了气缸的运行形式，是某一缸单独运行还是双缸同时运行。

在一个具体的控制实例中，当负荷需求Q≤Q1时，第一气缸单独运行；当负荷需求Q1＜Q＜Q2时，第二气缸单独运行；当负荷需求Q≥Q2时，第一气缸和第二气缸同时运行。例如，Q1的取值范围0＜Q1＜3，Q2的取值范围Q2＞5。

在一些实施例中，控制部件还用于在压缩机按确定出的气缸运行之后，根据负荷需求调节压缩机的运行频率。负荷需求越大，压缩机的运行频率越大，负荷需求越小，压缩机的运行频率越小。

该实施例相当于先根据负荷需求调节气缸的工作容积对压缩机输出进行粗范围调节，再根据负荷需求调节压缩机运行频率对其输出进行细调节。通过变容和变频率综合调节，可根据实际负荷需求调节压缩机的功率输出，实现空调系统的最优能效控制，更加舒适和省电。

在制冷工况下，控制部件用于根据冷媒蒸发温度区间调节压缩机的运行频率，冷媒蒸发温度为低压冷媒饱和压力对应的温度Te，Te可控制在(0，10℃)之间；或者在制热工况下，控制部件用于根据冷媒冷凝温度区间调节压缩机的运行频率，冷媒冷凝温度为高压冷媒饱和压力对应的温度Tc，Tc可控制在(40℃，50℃)之间。冷媒蒸发温度区间和冷凝温度区间也分别决定了室内机制冷和制热时的出风温度，也就是房间的制冷和制热效果。

本发明提出了一种空调控制方法，下面的步骤都可由控制部件执行。在一个示意性的实施例中，如图1所示的流程示意图，该控制方法包括：

步骤101、计算当前室内机的负荷需求；

步骤102、根据负荷需求确定各个气缸是否运行。

本发明该实施例的控制方法能够使压缩机在变容调节时具备更多的输出档位，以根据室内机的实际负荷需求选择合适的压缩机输出，以更好地满足室内机的容量调节需求，从而提高空调系统在不同负荷下的能效，达到降低功率，提高压缩机和空调系统工作效率的目的。此种控制方式可同时适用于制冷和制热工况。

在一些实施例中，室内机设有多个，步骤101计算当前开启的室内机的负荷需求的步骤具体包括：

步骤101A、获取各个开启的室内机的容量；

步骤101B、将各个开启的室内机的容量之和作为负荷需求。步骤101A和101B在图中未示出。

本发明的控制方法可在变容调节时具备更多的输出档位，减小工作容积调节下限，拓宽了压缩机的输出范围，使多联机在低负荷下运行时可充分利用压缩机的输出功率，提高多联机工作能效。此种结构对于多联机尤其使用。

在一些实施例中，气缸包括第一气缸和第二气缸，第一气缸具有第一工作容积，第二气缸具有第二工作容积，第一工作容积小于第二工作容积；如图3所示的流程示意图，步骤102根据负荷需求确定各个气缸是否运行的步骤具体包括：

步骤102A、判断负荷需求与第一阈值和第二阈值的关系，第一阈值小于第二阈值，如果负荷需求不超过第一阈值Q1，则执行步骤102B；如果负荷需求处于第一阈值和第二阈值之间，则执行步骤102C；如果负荷需求不小于第二阈值，则执行步骤102D；

步骤102B、使第一气缸单独运行；

步骤102C、使第二气缸单独运行；

步骤102D、使第一气缸和第二气缸同时运行。

在一些实施例中，如图2所示的流程示意图，在压缩机按确定出的气缸运行之后，本发明的空调系统控制方法还包括：

步骤103、根据负荷需求调节压缩机的运行频率，包括运行频率的升高、降低或保持不变。负荷需求越大，压缩机的运行频率越大，负荷需求越小，压缩机的运行频率越小。

该实施例相当于先根据负荷需求调节气缸的工作容积对压缩机输出进行粗范围调节，再根据负荷需求调节压缩机运行频率对其输出进行细调节。通过变容和变频率综合调节，可根据实际负荷需求调节压缩机的功率输出，实现空调系统的最优能效控制，更加舒适和省电。

进一步地，步骤103根据负荷需求调节压缩机的运行频率的步骤具体包括：

在制冷工况下，根据冷媒蒸发温度区间调节压缩机的运行频率；或者

在制热工况下，根据冷媒冷凝温度区间调节压缩机的运行频率。

以上对本发明所提供的一种空调系统及其控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种空调系统，其特征在于，包括：

室内机；

压缩机，所述压缩机中设有多个独立工作的气缸，多个所述气缸中的至少两个具有不同工作容积；和

控制部件，用于根据当前室内机的负荷需求确定各个所述气缸是否运行；

其中，多个气缸包括第一气缸和第二气缸，所述控制部件能够使第一气缸单独运行、第二气缸单独运行或者第一气缸和第二气缸同时运行；所述第一气缸具有第一工作容积，所述第二气缸具有第二工作容积，所述第一工作容积小于所述第二工作容积；

所述控制部件用于在所述负荷需求不超过第一阈值的情况下使所述第一气缸单独运行，在所述负荷需求处于第一阈值和第二阈值之间的情况下使所述第二气缸单独运行，并在所述负荷需求不小于第二阈值的情况下使所述第一气缸和第二气缸同时运行；其中，所述第一阈值小于所述第二阈值。

2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述室内机设有多个，所述负荷需求为各个开启的室内机的容量之和。

3.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述控制部件还用于在所述压缩机按确定出的气缸运行之后，根据所述负荷需求调节所述压缩机的运行频率。

4.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，

在制冷工况下，所述控制部件用于根据冷媒蒸发温度区间调节所述压缩机的运行频率；或者

在制热工况下，所述控制部件用于根据冷媒冷凝温度区间调节所述压缩机的运行频率。

5.一种基于权利要求1～4任一所述空调系统的控制方法，其特征在于，包括：

计算当前室内机的负荷需求；

根据所述负荷需求确定各个所述气缸是否运行；

其中，所述气缸包括第一气缸和第二气缸，所述第一气缸具有第一工作容积，所述第二气缸具有第二工作容积，所述第一工作容积小于所述第二工作容积；根据所述负荷需求确定各个所述气缸是否运行的步骤具体包括：

判断所述负荷需求与第一阈值和第二阈值的关系，所述第一阈值小于所述第二阈值；

如果所述负荷需求不超过第一阈值，则使所述第一气缸单独运行；如果所述负荷需求处于第一阈值和第二阈值之间，则使所述第二气缸单独运行；如果所述负荷需求不小于第二阈值，则使所述第一气缸和第二气缸同时运行。

6.根据权利要求5所述的空调系统控制方法，其特征在于，所述室内机设有多个，计算当前开启的室内机的负荷需求的步骤具体包括：

获取各个开启的室内机的容量；

将各个开启的室内机的容量之和作为所述负荷需求。

7.根据权利要求5所述的空调系统控制方法，其特征在于，在所述压缩机按确定出的所述气缸运行之后，还包括：

根据所述负荷需求调节所述压缩机的运行频率。

8.根据权利要求7所述的空调系统控制方法，其特征在于，根据所述负荷需求调节所述压缩机的运行频率的步骤具体包括：

在制冷工况下，根据冷媒蒸发温度区间调节所述压缩机的运行频率；或者

在制热工况下，根据冷媒冷凝温度区间调节所述压缩机的运行频率。