CN110715474A - 运行控制方法、压缩空气换热系统以及存储介质 - Google Patents

运行控制方法、压缩空气换热系统以及存储介质 Download PDF

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杜顺开
徐振坤
朱兴丹
魏留柱
袁紫琪
赵帅
侯予
陈双涛
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Abstract

本申请提供了一种运行控制方法、压缩空气换热系统和可读存储介质，其中，压缩空气换热系统的运行控制方法包括：响应于获取到的设定温度，采集回风口的回风温度；根据设定温度与回风温度之间的关系，控制调节增压膨胀组件中的电机转速，其中，回风温度的变化率与电机转速正相关。通过执行该技术方案，一方面，通过使室内空气释放热量降温或吸收热量升温，结合与外循环流路中的室外空气进行换热，能够使制冷或制热具有较高的能效，并且防止室外空气对室内的污染，另一方面，直接采用空气作为冷媒代替相关技术中采用的化合物类制冷剂，结合压缩机与膨胀机的运行，能够节省制冷剂的设置成本，并降低对环境的危害。

Description

运行控制方法、压缩空气换热系统以及存储介质
技术领域
本申请涉及家用运行控制领域，具体而言，涉及一种运行控制方法、一种压缩空气换热系统和一种计算机可读存储介质。
背景技术
相关技术中，家用压缩空气换热系统通常采用蒸汽压缩式制冷，即利用制冷剂的相变潜热带走房间的冷量或者热量，但存在以下缺陷：
大部分制冷剂对环境有危害，如温室效应、臭氧层空洞。
发明内容
本申请旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，本申请的一个目的在于提出了一种新的运行控制方法。
本申请的另一个目的在于对应提出了一种压缩空气换热系统和计算机可读存储介质。
为实现上述至少一个目的，根据本申请的第一方面，提出了一种运行控制方法，具体包括：响应于获取到的设定温度，采集回风口的回风温度；根据设定温度与回风温度之间的关系，控制调节增压膨胀组件中的电机转速，其中，回风温度的变化率与电机转速正相关。
在该技术方案中，通过基于设定温度与回风温度之间的关系，配置增压膨胀组件中的电机转速，以及适配的用于驱动向房间送风的风机转速，以实现将室内空气导入增压膨胀组件以作为空气冷媒，以及将室外空气与调温后的空气冷媒换热后导入室内，一方面，通过使室内空气释放热量降温或吸收热量升温，结合与外循环流路中的室外空气进行换热，能够使制冷或制热具有较高的能效，并且防止室外空气对室内的污染，另一方面，直接采用空气作为冷媒代替相关技术中采用的化合物类制冷剂，结合压缩机与膨胀机的运行，能够节省制冷剂的设置成本，并降低对环境的危害。
其中，本申请的压缩空气换热系统为设置于室外的空气换热系统，可以通过在墙壁上开设进风口与回风口，实现房间内空气的导出，以及将换热后的空气导入。
具体地，回风温度即房间温度，即从房间输入至增压膨胀组件的空气温度，本领域的技术人员理解的是电机转速越高，对空气冷媒做功越多，其温度变化率越高，对房间的制冷效率或制热效率越高，因此回风温度的变化率也会越大，而导入房间的空气量又需要与从房间导入到增压膨胀组件中的空气量相当，因此对应地，风机转速与电机转速正相关。
另外，本领域的技术人员还能够理解的是，本申请中基于不同的管路连接方式，分别实现制冷功能或制热功能，或在一种管路连接方式中，通过设置换向组件，分别实现制冷功能或制热功能。
回风温度的检测通过在回风口设置第一温度传感器实现。
在上述技术方案中，还包括：外循环流路内设置有风机，控制风机根据参考风机转速运行；或根据电机转速和/或室外环境温度配置风机的风机转速，其中，参考风机转速大于或等于指定转速阈值。
其中，指定转速阈值可以根据具体工况进行设定，比如在需要较高的换热效率时，指定转速阈值可以为最高转速与最低转速的平均值，也可以为大于该平均值的任意值。
在该技术方案中，对风机转速的调节可以通过多档位调节实现，也可以通过无极调节实现。
针对多档位调节方式，一种可行的实现方式为：风机档位可以分为100％、80％、60％、40％、20％，最高风档对应100％(对应于最大风机转速)，最低转速对应20％(对应于最小风机转速)。
在上述任一技术方案中，根据电机转速和/或室外环境温度配置风机的风机转速，具体包括：根据电机转速与室外环境温度评估换热器的负载量；根据负载量配置风机转速，风机转速与负载量正相关。
在该技术方案中，风机转速可以为固定值，比如上述的最高档位，也可以根据室外温度传感器和电机转速来进行调节。
具体地，在制冷模式下，室外温度越高，电机转速越高，说明换热器的负载越大，需要更大的风量来保证房间的制冷量，因此需要提高风机转速。
在制冷模式下，室外温度越低，电机转速越高，说明换热器的负载越大，需要更大的风量来保证房间的制热量，因此需要提高风机转速。
通过对风机转速的配置，实现与电机转速之间的适配，以保证压缩空气换热系统的换热效率。
根据设定温度与回风温度之间的关系，控制调节增压膨胀组件中的电机转速以及风机的风机转速，具体还包括：在制冷模式下，若回风温度大于设定温度，且回风温度与设定温度之间的绝对差值大于温差阈值，则控制增大电机转速，直至检测到绝对差值小于或等于温差阈值。
在上述任一技术方案中，控制增大电机转速，直至检测到绝对差值小于或等于温差阈值，具体包括：根据预设的调节频率与增幅逐渐增大电机转速。
在该技术方案中，作为制冷模式的一种电机转速调节方式，在回风温度大于设定温度的前提下，对房间进行制冷，在电机转速的调节过程中，根据调节频率定时采集回风温度，以基于回风温度的变化量来确定是否更改电机转速的调节方式，若设定温度与回风温度之间的差值大于温差阈值，则可以通过根据调节频率逐渐提高电机转速来提升房间制冷效率，该调节方式侧重于保证回风温度调节的准确性。
其中，增幅可以为定值，也可以为变量。
在制冷过程中，若回风温度下降至温差值小于或等于温差阈值，或回风温度下降至小于设定温度，则可以控制电机与风机降速，或控制电机与风机停止运行。
控制增大电机转速，直至检测到绝对差值小于或等于温差阈值，具体包括：根据设定温度与回风温度之间的差值、最大电机转速与最小电机转速之间的转速差与参考温差配置电机转速的增量，以根据增量调节电机转速。
在该技术方案中，作为制冷模式的另一种电机转速调节方式，基于回风温度与设定温度之间的差值与参考温差的比值衡量对房间的制冷量，结合电机性能，确定电机转速的调节量，该调节方式能够同时保证回风温度的调节效率以及回风温度的调节精度。
在上述任一技术方案中，根据设定温度与回风温度之间的关系，控制调节增压膨胀组件中的电机转速以及风机的风机转速，具体还包括：在制热模式下，若设定温度大于回风温度，且设定温度与回风温度之间的绝对差值大于温差阈值，则控制增大电机转速，直至检测到绝对差值小于或等于温差阈值。
在上述任一技术方案中，控制增大电机转速，直至检测到绝对差值小于或等于温差阈值，具体包括：根据预设的调节频率与增幅逐渐增大电机转速；或根据设定温度与回风温度之间的差值、最大电机转速与最小电机转速之间的转速差与参考温差配置电机转速的增量，以根据增量调节电机转速。
在该技术方案中，作为制热模式的一种电机转速调节方式，在设定温度大于回风温度的前提下，对房间进行制热，在电机转速的调节过程中，根据调节频率定时采集回风温度，以基于回风温度的变化量来确定是否更改电机转速的调节方式，若设定温度与回风温度之间的差值大于温差阈值，则可以通过根据调节频率逐渐提高电机转速来提升房间制热效率，该调节方式侧重于保证回风温度调节的准确性。
其中，增幅可以为定值，也可以为变量。
在制热过程中，若回风温度上升至温差值小于或等于温差阈值，或回风温度上升至大于设定温度，则可以控制电机与风机降速，或控制电机与风机停止运行。
控制增大电机转速，直至检测到绝对差值小于或等于温差阈值，具体包括：根据设定温度与回风温度之间的差值、最大电机转速与最小电机转速之间的转速差与参考温差配置电机转速的增量，以根据增量调节电机转速。在该技术方案中，作为制热模式的另一种电机转速调节方式，基于回风温度与设定温度之间的差值与参考温差的比值衡量对房间的制热量，结合电机性能，确定电机转速的调节量，该调节方式能够同时保证回风温度的调节效率以及回风温度的调节精度。
在上述任一技术方案中，根据设定温度与回风温度之间的关系，控制调节增压膨胀组件中的电机转速以及风机的风机转速回风温度，具体还包括：若检测到绝对差值小于或等于温差阈值，则检测相邻两个采集周期采集到的回风温度的变化量；变化量小于第一参考阈值，控制增加电机转速，直至绝对差值小于或等于稳定温差；变化量大于第二参考阈值，控制减小电机转速，直至绝对差值小于或等于稳定温差；变化量大于或等于第一参考阈值并小于或等于第二参考阈值，控制维持当前的电机转速，直至绝对差值小于或等于稳定温差，其中，稳定温差小于温差阈值。
在该技术方案中，将温差阈值限定为大于稳定温差的值，回风温度与设定温度之间的绝对差值小于或等于温差阈值可以理解为回风温度比较接近设定温度，回风温度与设定温度之间的绝对差值小于或等于稳定温差，可以理解为回风温度已经或将要达到设定温度，在回风温度达到设定温度前，若检测到绝对差值小于或等于温差阈值，则进一步检测回风温度的变化量，以基于回风温度的变化量来确定当前负载的大小，如果负载较大，直接控制电机停止增速，存在无法达到设定温度的风险，因此进一步结合第一参考阈值与第二参考阈值，确定当前负载量，如果变化量小于第一参考阈值，表明负载较大，此时可以控制电机转速进一步增加，变化量大于第二参考阈值，表明负载较小，此时可以控制电机开始减小，如果变化量大于或等于第一参考阈值并小于或等于第二参考阈值，表明当前转速与负载匹配，则可以维持当前转速，从而基于负载的检测，实现电机转速的调节，进一步提升电机转速控制的精度。
在上述任一技术方案中，若绝对差值减少至小于或等于稳定温差，则确定进入稳定状态，还包括：在制冷模式下，若进入稳定状态，则控制电机转速维持当前转速；若回风温度下降至低于设定温度，且绝对差值大于稳定温差，则控制减小电机转速；若电机转速达到最小电机转速，在继续运行的指定时长内，若回风温度继续降低，则控制电机停止运行，并控制风机降速或控制风机停止运行；若回风温度重新上升至高于设定温度，且绝对差值大于稳定温差，则控制增大电机转速，直至温差值小于或等于稳定温差。
其中，时长阈值取值范围为大于或等于3min，并小于或等于10min，优选为5min。
在该技术方案中，若回风温度下降至进入稳定状态，则可以维持当前的电机转速，若回风温度进一步降低，则表明电机转速仍过高，因此可以进一步降低电机转速，若电机转速下降至最小电机转速，绝对差值仍在增大，表明室内已经具有了足够的制冷量，此时可以控制电机停机以及，控制风机降速或控制风机停止运行。
在上述任一技术方案中，若绝对差值减少至小于或等于稳定温差，则确定进入稳定状态还包括：在制热模式下，若进入稳定状态，则控制电机转速维持当前转速；若回风温度上升至高于设定温度，且绝对差值大于稳定温差，则控制减小电机转速；若电机转速达到最小电机转速，在继续运行的指定时长内，若回风温度继续升高，则控制电机停止运行，并控制风机降速或控制风机停止运行；若回风温度重新下降至低于设定温度，且绝对差值大于稳定温差，则控制增大电机转速，直至温差值小于或等于稳定温差。
其中，时长阈值取值范围为大于或等于3min，并小于或等于10min，优选为5min。
在该技术方案中，若回风温度上升至进入稳定状态，则可以维持当前的电机转速，若回风温度进一步上升，则表明电机转速仍过高，因此可以进一步降低电机转速，若电机转速下降至最小电机转速，绝对差值仍在增大，表明室内已经具有了足够的制热量，此时可以控制电机停机以及，控制风机降速或控制风机停止运行。在上述任一技术方案中，根据设定温度与回风温度之间的关系，控制调节增压膨胀组件中的电机转速以及风机的风机转速，具体还包括：根据电机转速的调节量与补偿参数，配置风机转速的调节量。
在上述任一技术方案中，电机转速大于或等于15000rpm，并小于或等于90000rpm。
在该技术方案中，通过限定电机的转速范围，一方面，通过限定下限阈值，使电机转速与采用的动压气体轴承适配，从而保证动压气体轴承中的动压气膜能够提供足够的承载力，进而保证增压膨胀组件运行的稳定性，另一方面，通过限定上限阈值，能够保证增压膨胀系统的运转强度，防止出现振动。
根据本申请的第二方面的技术方案，提供了一种压缩空气换热系统，包括：处理器；换热器，包括并行设置的外循环流路与内循环流路，外循环流路的两端与室外连通；增压膨胀组件，与处理器电连接，并与内循环流路、进风口以及回风口连接；第一温度传感器，与处理器电连接，设置于房间内或回风口，用于采集回风温度。
在上述技术方案中，增压膨胀组件包括：通过转轴连接的压缩机与膨胀机，压缩机的排气口或膨胀机的排气口连接至；电机，与处理器电连接，用于驱动转轴转动；轴承，套设在转轴上，电机驱动转轴转动，带动压缩机与膨胀机运行，使进入压缩机的空气升温，进入膨胀机的空气降温，以使流经换热流路的空气升温或降温，并使新风流路与换热流路换热。
在上述技术方案中，压缩空气换热系统还包括：风机，设置于外循环流路上，并与处理器电连接，用于驱动室外空气流经外循环流路，以使外循环流路与内循环流路换热；第二温度传感器，与处理器电连接，用于采集室外环境温度。
存储器上存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器，用于执行本申请的第一方面的技术方案中任一项的运行控制方法的步骤。
在该技术方案中，基于上述的压缩空气换热系统的结构限定，结合处理器以及存储有上述运行控制方法的存储器，实现该压缩空气换热系统的控制运行。
具体地，压缩空气换热系统包括增压膨胀组件、换热器、风机、以及墙体上的送风口、回风口、管路、第一温度传感器与第二温度传感器等。
增压膨胀组件包含压缩机、膨胀机、高速电机以及轴承，膨胀机和压缩机同轴连接，高速电机带动压缩机对空气做功，使得空气温度和压力同时升高，膨胀机被高压空气推动，通过转轴补偿部分功给压缩机，空气温度和压力随之降低。
其中，换热器包括能够相互换热的内循环流路与外循环流路，外循环流路用于对内循环流路中的空气辅助换热。
在上述技术方案中，轴承包括波箔型箔片轴承，波箔型箔片轴承包括：轴承座，轴承座的内侧壁开设有固定槽；多层箔片，套设在轴承座的内侧，并设置有固定部，固定部与固定槽相配合使多层箔片与轴承座固定连接；多层箔片包括平箔片和套设在平箔片的径向外侧的鼓泡箔片；其中，每一层箔片的安装方向均与轴承的旋转方向相反。
在该技术方案中，轴承选用波箔型箔片轴承，通过轴承座上设置的固定槽，在多层箔片上设置固定部，可通过固定槽和固定部之间的配合实现箔片与轴承座的固定，从而减少在转动过程中发生的径向跳动，以影响轴承的正常使用。其中，多层箔片包括平箔片和鼓泡箔片，鼓泡箔片套设于平箔片外，更利于在转动时产生压力气膜，从而为转轴提供支撑，有利于提升转轴高速运转的稳定性。
此外，由于将箔片的安装方向与轴承的旋转方向相反设置，以保证轴承的稳定运转。若由于安装失误将箔片与轴承的旋转方向同向设置，则在启动时，箔片会缠绕到轴上卡住，无法正常使用。
在上述任一技术方案中，鼓泡箔片包括多个弧片，多个弧片沿轴承的周向间隔分布，平箔片的数量为两层，且与鼓泡箔片相邻设置的平箔片与多个弧片相连；或者鼓泡箔片为一体式结构，平箔片的数量为一层。
在该技术方案中，鼓泡箔片可由多个沿轴承的周向间隔分布的弧片构成，同时将平箔片与鼓泡箔片相邻设置，在鼓泡箔片设于平箔片的基础上，通过平箔片限制鼓泡箔片径向位置。
此外，鼓泡箔片可以为一体式结构，在鼓泡箔片内侧的平箔片仅为一层，可减少安装时的零件数量，提高安装效率，同时也可在满足转动的基础上，减少轴承整体的重量以及生产成本。
在上述任一技术方案中，在制冷模式下，压缩机的入口连接至回风口，压缩机的出口连接至内循环流路的入口，内循环流路的出口连接至膨胀机的入口，膨胀机的出口连接至进风口。
在该技术方案中，室内空气经过回风口进入压缩机，升温升压后进入换热器的内循环流路，通过与外循环流路进行换热，被室外空气进行冷却，温度降低后进入膨胀机，进入膨胀机的空气降温降压，一方面使气温进一步降低，另一方面使压力恢复到大气压附近，然后送入室内实现制冷，另外，在风机的作用下，室外空气进入换热器的外循环流路，与内循环流路换热后温度升高，然后排到室外。
在上述任一技术方案中，在制热模式下，膨胀机的入口连接至回风口，膨胀机的出口连接至内循环流路的入口，内循环流路的出口连接至压缩机的入口，压缩机的出口连接至进风口。
在该技术方案中，室内空气经过回风口进入膨胀机，降温降压后进入换热器的内循环流路，通过与外循环流路进行换热，被室外空气传热，温度升高后进入压缩机，压缩机运行使空气升温升压，一方面使气温进一步升高，另一方面使压力恢复到大气压附近，然后送入室内实现制热，另外，在风机的作用下，室外空气进入换热器的外循环流路，与内循环流路换热后温度降低，然后排到室外。
在上述任一技术方案中，压缩机的出口与入口之间的工作压力比大于1，并小于或等于3；和/或膨胀机的入口与出口之间的工作压力比大于1，并小于或等于3。
在该技术方案中，通过对上述工作压力比的限定，能够对系统的运行效率进行优化。
根据本申请的第三面的技术方案，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面的技术方案中任一项所述的运行控制方法的步骤。
本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
(1)采用空气为制冷剂，能够减少环境污染，并节省制冷剂成本。
(2)通过使室内空气释放热量降温或吸收热量升温，结合与外循环流路中的室外空气进行换热，能够使制冷或制热具有较高的能效，并且防止室外空气对室内的污染。
(3)使用箔片动压气体轴承，依靠轴与轴承之间高速相对运动产生动压润滑的压力气膜，装配要求低，抗转子不对中，高速下稳定性好，相比静压气体轴承及磁悬浮轴承，结构更加简单，成本更低，更适用家用空调。
(4)室内侧无换热器，有利于减少室内的占用空间，并且送风口的设置更加灵活。
(5)通过控制电机转速的适配调节，能够同时保证房间温度的调节效率以及房间温度的调节精度。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出了根据本申请的一个实施例的压缩空气换热系统的结构示意图；
图2示出了根据本申请的另一个实施例的压缩空气换热系统的结构示意图；
图3示出了根据本申请的一个实施例的转轴与轴承配合的局部示意图；
图4示出了根据本申请的一个实施例的压缩空气换热系统中轴承的结构示意图；
图5示出了图4中B处的局部结构示意图；
图6示出了根据本申请的一个实施例的运行控制方法的流程示意图；
图7示出了根据本申请的另一个实施例的运行控制方法的流程示意图；
图8示出了根据本申请的另一个实施例的运行控制方法的流程示意图；
图9示出了根据本申请的一个实施例的压缩空气换热系统的示意框图。
其中，图1至图5中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：
102换热器，1022内循环流路，1024外循环流路，104风机，106转轴，108膨胀机，110压缩机，112电机，114轴承，114A轴承座，114B鼓泡箔片，114C平箔片，116第一温度传感器，118第二温度传感器，120进风口，122回风口。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面将睡眠模式确定为指定运行模式，对本申请中的压缩空气换热系统及其运行控制方法进行进一步描述。
实施例一
如图1所示，压缩空气换热系统包括：处理器；换热器102，包括并行设置的外循环流路1024与内循环流路1022，外循环流路1024的两端与室外连通；增压膨胀组件，与处理器电连接，并与内循环流路1022、进风口120以及回风口122连接；第一温度传感器116，与处理器电连接，设置于房间内或回风口122，用于采集回风温度。
在上述实施例中，增压膨胀组件包括：通过转轴106连接的压缩机110与膨胀机108，压缩机110的排气口或膨胀机108的排气口连接至；电机112，与处理器电连接，用于驱动转轴106转动；如图3所示，轴承114，套设在转轴106上，电机112驱动转轴106转动，带动压缩机110与膨胀机108运行，使进入压缩机110的空气升温，进入膨胀机108的空气降温，以使流经换热流路的空气升温或降温，并使新风流路与换热流路换热。
在上述实施例中，压缩空气换热系统还包括：风机104，设置于外循环流路1024上，并与处理器电连接，用于驱动室外空气流经外循环流路1024，以使外循环流路1024与内循环流路1022换热；第二温度传感器118，与处理器电连接，用于采集室外环境温度。
存储器上存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器，用于执行本申请的第一方面的实施例中任一项的运行控制方法的步骤。
在该实施例中，基于上述的压缩空气换热系统的结构限定，结合处理器以及存储有上述运行控制方法的存储器，实现该压缩空气换热系统的控制运行。
具体地，压缩空气换热系统包括增压膨胀组件、换热器102、风机104、以及墙体上的送风口、回风口122、管路、第一温度传感器116与第二温度传感器118等。
增压膨胀组件包含压缩机110、膨胀机108、高速电机112以及轴承114，膨胀机108和压缩机110同轴连接，高速电机112带动压缩机110对空气做功，使得空气温度和压力同时升高，膨胀机108被高压空气推动，通过转轴106补偿部分功给压缩机110，空气温度和压力随之降低。
其中，换热器102包括能够相互换热的内循环流路1022与外循环流路1024，外循环流路1024用于对内循环流路1022中的空气辅助换热。
如图4所示，在上述实施例中，轴承114具体为波箔型箔片轴承。
波箔型箔片轴承包括：轴承座114A，轴承座114A的内侧壁开设有固定槽；多层箔片，套设在轴承座114A的内侧，并设置有固定部，固定部与固定槽相配合使多层箔片与轴承座114A固定连接；多层箔片包括平箔片114C和套设在平箔片114C的径向外侧的鼓泡箔片114B；其中，每一层箔片的安装方向均与轴承的旋转方向相反。
具体地，轴承选用波箔型箔片轴承，通过轴承座上设置的固定槽，在多层箔片上设置固定部，可通过固定槽和固定部之间的配合实现箔片与轴承座的固定，从而减少在转动过程中发生的径向跳动，以影响轴承的正常使用。其中，多层箔片包括平箔片和鼓泡箔片，鼓泡箔片套设于平箔片外，更利于在转动时产生压力气膜，从而为转轴提供支撑，有利于提升转轴高速运转的稳定性。
如图5所示，在上述任一实施例中，鼓泡箔片114B包括多个弧片，多个弧片沿轴承的周向间隔分布，平箔片114C的数量为两层，且与鼓泡箔片114B相邻设置的平箔片114C与多个弧片相连；或者鼓泡箔片114B为一体式结构，平箔片114C的数量为一层。
鼓泡箔片可由多个沿轴承的周向间隔分布的弧片构成，同时将平箔片与鼓泡箔片相邻设置，在鼓泡箔片设于平箔片的基础上，通过平箔片限制鼓泡箔片径向位置。
此外，鼓泡箔片可以为一体式结构，在鼓泡箔片内侧的平箔片仅为一层，可减少安装时的零件数量，提高安装效率，同时也可在满足转动的基础上，减少轴承整体的重量以及生产成本。
如图6所示，基于上述的压缩空气换热系统，其对应的运行控制方法包括：步骤602，响应于获取到的设定温度，采集回风口的回风温度；步骤604，根据设定温度与回风温度之间的关系，控制调节增压膨胀组件中的电机转速，其中，回风温度的变化率与电机转速正相关。
在该实施例中，通过基于设定温度与回风温度之间的关系，配置增压膨胀组件中的电机转速，以及适配的用于驱动向房间送风的风机转速，以实现将室内空气导入增压膨胀组件以作为空气冷媒，以及将室外空气与调温后的空气冷媒换热后导入室内，一方面，通过使室内空气释放热量降温或吸收热量升温，结合与外循环流路中的室外空气进行换热，能够使制冷或制热具有较高的能效，并且防止室外空气对室内的污染，另一方面，直接采用空气作为冷媒代替相关技术中采用的化合物类制冷剂，结合压缩机与膨胀机的运行，能够节省制冷剂的设置成本，并降低对环境的危害。
其中，本申请所述的压缩空气换热系统为设置于室外的空气换热系统，可以通过在墙壁上开设进风口与回风口，实现房间内空气的导出，以及将换热后的空气导入。
具体地，回风温度即房间温度，即从房间输入至增压膨胀组件的空气温度，本领域的技术人员理解的是电机转速越高，对空气冷媒做功越多，其温度变化率越高，对房间的制冷效率或制热效率越高，因此回风温度的变化率也会越大，而导入房间的空气量又需要与从房间导入到增压膨胀组件中的空气量相当，因此对应地，风机转速与电机转速正相关。
另外，本领域的技术人员还能够理解的是，本申请中基于不同的管路连接方式，分别实现制冷功能或制热功能，或在一种管路连接方式中，通过设置换向组件，分别实现制冷功能或制热功能。
在上述实施例中，还包括：外循环流路内设置有风机，控制风机根据参考风机转速运行；或根据电机转速和/或室外环境温度配置风机的风机转速，其中，参考风机转速大于或等于指定转速阈值。
其中，指定转速阈值可以根据具体工况进行设定，比如在需要较高的换热效率时，指定转速阈值可以为最高转速与最低转速的平均值，也可以为大于该平均值的任意值。
在该实施例中，对风机转速的调节可以通过多档位调节实现，也可以通过无极调节实现。
针对多档位调节方式，一种可行的实现方式为：风机档位可以分为100％、80％、60％、40％、20％，最高风档对应100％(对应于最大风机转速)，最低转速对应20％(对应于最小风机转速)。
在上述任一实施例中，根据电机转速和/或室外环境温度配置风机的风机转速，具体包括：根据电机转速与室外环境温度评估换热器的负载量；根据负载量配置风机转速，风机转速与负载量正相关。
在该实施例中，风机转速可以为固定值，比如上述的最高档位，也可以根据室外温度传感器和电机转速来进行调节。
具体地，在制冷模式下，室外温度越高，电机转速越高，说明换热器的负载越大，需要更大的风量来保证房间的制冷量，因此需要提高风机转速。
在制冷模式下，室外温度越低，电机转速越高，说明换热器的负载越大，需要更大的风量来保证房间的制热量，因此需要提高风机转速。
通过对风机转速的配置，实现与电机转速之间的适配，以保证压缩空气换热系统的换热效率。
实施例二
如图1所示，在实施例一的基础上，对压缩空气换热系统进行进一步限定，以实现制冷功能，包括：制冷模式下，压缩机110的入口连接至回风口122，压缩机110的出口连接至内循环流路1022的入口，内循环流路1022的出口连接至膨胀机108的入口，膨胀机108的出口连接至进风口120。
具体地，室内空气经过回风口进入压缩机，升温升压后进入换热器的内循环流路，通过与外循环流路进行换热，被室外空气进行冷却，温度降低后进入膨胀机，进入膨胀机的空气降温降压，一方面使气温进一步降低，另一方面使压力恢复到大气压附近，然后送入室内实现制冷，另外，在风机的作用下，室外空气进入换热器的外循环流路，与内循环流路换热后温度升高，然后排到室外。
如图7所示，其对应的一种运行控制方法包括：
步骤702，响应于获取到的设定温度，控制增压膨胀组件中的电机运行，并检测回风温度与设定温度之间的关系；
步骤704，若回风温度大于设定温度，且回风温度与设定温度之间的绝对差值大于温差阈值，则控制增大电机转速；
其中，控制增大电机转速主要包括以下两种方式：
(1)根据预设的调节频率与增幅逐渐增大电机转速
具体地，在制冷模式下，若Th>Ts，则Ren+1＝Ren+ΔRe即高速电机转速增加，否则有：Ren+1＝Ren-ΔRe，即高速电机转速减小。
其中，Th为回风温度，Ts为设定温度。
(2)根据设定温度与回风温度之间的差值、最大电机转速与最小电机转速之间的转速差与参考温差配置电机转速的增量，以根据增量调节电机转速。
根据设定温度与回风温度之间的差值、最大电机转速与最小电机转速之间的转速差与参考温差配置电机转速的增量。
具体地，
Figure BDA0002293851910000151
其中，若Th>Ts，则电机转速增加，否则，电机转速减小，c为基准转速，d为电机的最大电机转速与最小电机转速之间的转速差，e为参考温差。
步骤706，若检测到绝对差值小于或等于温差阈值，则检测相邻两个采集周期采集到的回风温度的变化量；
步骤708，变化量小于第一参考阈值，控制增加电机转速，直至稳定状态；
步骤710，变化量大于第二参考阈值，控制减小电机转速，直至稳定状态；
步骤712，变化量大于或等于第一参考阈值并小于或等于第二参考阈值，控制维持当前的电机转速，直至稳定状态；
其中，温差阈值的取值范围为大于1℃，并小于或等于3℃，稳定温差的取值范围为大于0.1℃，并小于或等于1℃。
步骤714，若进入稳定状态，则控制电机转速维持当前转速。
步骤716，若回风温度下降至低于设定温度，且绝对差值大于稳定温差，则控制减小电机转速。
步骤718，若电机转速达到最小电机转速，并且持续运行时长大于或等于时长阈值，回风温度仍在降低，则控制电机停止运行，并控制风机降速或控制风机停止运行。
步骤720，若回风温度重新上升至高于设定温度，且绝对差值大于稳定温差，则控制增大电机转速，直至温差值小于或等于稳定温差。
其中，时长阈值取值范围为大于或等于2min，并小于或等于4min，优选为3min。在回风温度大于设定温度的前提下，对房间进行制冷，在电机转速的调节过程中，根据调节频率定时采集回风温度，以基于回风温度的变化量来确定是否更改电机转速的调节方式，若设定温度与回风温度之间的差值大于温差阈值，则可以通过根据调节频率逐渐提高电机转速来提升房间制冷效率，该调节方式侧重于保证回风温度调节的准确性。
其中，增幅可以为定值，也可以为变量。
或者基于回风温度与设定温度之间的差值与参考温差的比值衡量对房间的制冷量，结合电机性能，确定电机转速的调节量，该调节方式能够同时保证房间温度的调节效率以及房间温度的调节精度。
实施例三
如图2所示，在实施例一的基础上，对压缩空气换热系统进行进一步限定，以实现制热功能，包括：在制热模式下，膨胀机108的入口连接至回风口124，膨胀机108的出口连接至内循环流路1022的入口，内循环流路1022的出口连接至压缩机110的入口，压缩机110的出口连接至进风口120。
如图8所示，其对应的一种运行控制方法包括：
步骤802，响应于获取到的设定温度，控制增压膨胀组件中的电机运行，并检测回风温度与设定温度之间的关系；
步骤804，若设定温度大于回风温度，且设定温度与回风温度之间的绝对差值大于温差阈值，则控制增大电机转速；
其中，控制增大电机转速主要包括以下两种方式：
(1)在制热模式下，若Th>Ts，则Ren+1＝Ren-ΔRe，即高速电机转速减小，否则有：Ren+1＝Ren+ΔRe，即高速电机转速增大。
(2)在制热模式下，
Figure BDA0002293851910000171
其中，若Th>Ts，则电机转速减小，否则，电机转速增大，c为参考转速，d为电机的最大电机转速与最小电机转速之间的转速差，e为参考温差。
步骤806，若检测到绝对差值小于或等于温差阈值，则检测相邻两个采集周期采集到的回风温度的变化量；
步骤808，变化量小于第一参考阈值，控制增加电机转速，直至稳定状态；
步骤810，变化量大于第二参考阈值，控制减小电机转速，直至稳定状态；
步骤812，变化量大于或等于第一参考阈值并小于或等于第二参考阈值，控制维持当前的电机转速，直至稳定状态；
其中，温差阈值的取值范围为大于1℃，并小于或等于3℃，稳定温差的取值范围为大于0.1℃，并小于或等于1℃。
步骤814，若进入稳定状态，则控制电机转速维持当前转速。
步骤816，若回风温度上升至高于设定温度，且绝对差值大于稳定温差，则控制减小电机转速。
步骤818，若电机转速达到最小电机转速，并且持续运行时长大于或等于时长阈值，回风温度仍在升高，则控制电机停止运行，并控制风机降速或控制风机停止运行。
步骤820，若回风温度重新下降至低于设定温度，且绝对差值大于稳定温差，则控制增大电机转速，直至温差值小于或等于稳定温差。
其中，时长阈值取值范围为大于或等于2min，并小于或等于4min，优选为3min。
在该实施例中，作为制冷模式的另一种电机转速调节方式，基于回风温度与设定温度之间的差值与参考温差的比值衡量对房间的制冷量，结合电机性能，确定电机转速的调节量，该调节方式能够同时保证房间温度的调节效率以及房间温度的调节精度。
如图9所示，根据本申请实施例的压缩空气换热系统90，还包括：存储器902和处理器904。
存储器902，用于存储程序代码；处理器904，能够与上述的电机、风机、第一温度传感器以及第二温度传感器电连接，用于调用程序代码执行上述任一实施例所述的压缩空气换热系统的运行控制方法。
在本申请的一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述压缩空气换热系统的控制方法的步骤。
在该实施例中，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述压缩空气换热系统的控制方法的步骤，故具有压缩空气换热系统的控制方法的全部有益技术效果，在此不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本申请可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种压缩空气换热系统的运行控制方法，其特征在于，所述压缩空气换热系统包括增压膨胀组件与换热器，所述增压膨胀组件分别与房间的进风口、回风口以及换热器的内循环流路连接，所述换热器的外循环流路的两端与室外连通，所述运行控制方法包括：
响应于获取到的设定温度，采集所述回风口的回风温度；
根据所述设定温度与所述回风温度之间的关系，控制调节所述增压膨胀组件中的电机转速，
其中，所述回风温度的变化率与所述电机转速正相关。
2.根据权利要求1所述的压缩空气换热系统的运行控制方法，其特征在于，还包括：
所述外循环流路内设置有风机，控制所述风机根据参考风机转速运行；或
根据所述电机转速和/或室外环境温度配置所述风机的风机转速，
其中，所述参考风机转速大于或等于指定转速阈值。
3.根据权利要求2所述的压缩空气换热系统的运行控制方法，其特征在于，所述根据所述电机转速和/或室外环境温度配置所述风机的风机转速，具体包括：
根据所述电机转速与室外环境温度评估所述换热器的负载量；
根据所述负载量配置所述风机转速，所述风机转速与所述负载量正相关。
4.根据权利要求1所述的压缩空气换热系统的运行控制方法，其特征在于，所述根据所述设定温度与所述回风温度之间的关系，控制调节所述增压膨胀组件中的电机转速，具体包括：
在制冷模式下，若所述回风温度大于所述设定温度，且所述回风温度与所述设定温度之间的绝对差值大于温差阈值，则控制增大所述电机转速，直至检测到所述绝对差值小于或等于所述温差阈值。
5.根据权利要求4所述的压缩空气换热系统的运行控制方法，其特征在于，所述控制增大所述电机转速，具体包括：
根据预设的调节频率与增幅逐渐增大所述电机转速；或
根据所述回风温度与所述设定温度之间的差值、最大电机转速与最小电机转速之间的转速差与参考温差配置所述电机转速的增量。
6.根据权利要求1所述的压缩空气换热系统的运行控制方法，其特征在于，所述根据所述设定温度与所述回风温度之间的关系，控制调节所述增压膨胀组件中的电机转速，具体包括：
在制热模式下，若所述设定温度大于所述回风温度，且所述设定温度与所述回风温度之间的绝对差值大于温差阈值，则控制增大所述电机转速，直至检测到所述绝对差值小于或等于所述温差阈值。
7.根据权利要求6所述的压缩空气换热系统的运行控制方法，其特征在于，所述控制增大所述电机转速，具体包括：
根据预设的调节频率与增幅逐渐增大所述电机转速；或
根据所述回风温度与所述设定温度之间的差值、最大电机转速与最小电机转速之间的转速差与参考温差配置所述电机转速的增量。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的压缩空气换热系统的运行控制方法，其特征在于，所述根据所述设定温度与所述回风温度之间的关系，控制调节所述增压膨胀组件中的电机转速，具体还包括：
若检测到所述绝对差值小于或等于所述温差阈值，则检测相邻两个采集周期采集到的所述回风温度的变化量；
所述变化量小于第一参考阈值，控制增加所述电机转速，直至所述绝对差值小于或等于稳定温差；
所述变化量大于第二参考阈值，控制减小所述电机转速，直至所述绝对差值小于或等于所述稳定温差；
所述变化量大于或等于所述第一参考阈值并小于或等于所述第二参考阈值，控制维持当前的电机转速，直至所述绝对差值小于或等于所述稳定温差，
其中，所述稳定温差小于所述温差阈值。
9.根据权利要求8所述的压缩空气换热系统的运行控制方法，其特征在于，若所述绝对差值减少至小于或等于稳定温差，则确定进入稳定状态，还包括：
在制冷模式下，若进入所述稳定状态，则控制所述电机转速维持当前转速；
若所述回风温度下降至低于所述设定温度，且所述绝对差值大于所述稳定温差，则控制减小所述电机转速；
若所述电机转速达到最小电机转速，则在继续运行的指定时长内，若所述回风温度继续降低，则控制所述电机停止运行，并控制所述风机降速或控制所述风机停止运行；
若所述回风温度重新上升至高于所述设定温度，且所述绝对差值大于所述稳定温差，则控制增大所述电机转速，直至所述温差值小于或等于所述稳定温差。
10.根据权利要求8所述的压缩空气换热系统的运行控制方法，其特征在于，若所述绝对差值减少至小于或等于稳定温差，则确定进入稳定状态，还包括：
在制热模式下，若进入所述稳定状态，则控制所述电机转速维持当前转速；
若所述回风温度上升至高于所述设定温度，且所述绝对差值大于所述稳定温差，则控制减小所述电机转速；
若所述电机转速达到最小电机转速，在继续运行的指定时长内，若所述回风温度继续降低，则控制所述电机停止运行，并控制所述风机降速或控制所述风机停止运行；
若所述回风温度重新下降至低于所述设定温度，且所述绝对差值大于所述稳定温差，则控制增大所述电机转速，直至所述温差值小于或等于所述稳定温差。
11.一种压缩空气换热系统，其特征在于，包括：处理器与存储器，以及
处理器；
换热器，包括并行设置的外循环流路与内循环流路，所述外循环流路的两端与室外连通；
增压膨胀组件，与所述处理器电连接，并与所述内循环流路、进风口以及回风口连接；
第一温度传感器，与所述处理器电连接，设置于所述房间内或所述回风口，用于采集回风温度，
其中，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至10中任一项所述的控制方法的步骤。
12.根据权利要求11所述的压缩空气换热系统，其特征在于，还包括：
风机，设置于所述外循环流路上，并与所述处理器电连接，用于驱动室外空气流经所述外循环流路，以使所述外循环流路与所述内循环流路换热；
第二温度传感器，与所述处理器电连接，用于采集室外环境温度。
13.根据权利要求12所述的压缩空气换热系统，其特征在于，所述增压膨胀组件包括：
通过转轴连接的压缩机与膨胀机，所述压缩机的排气口或所述膨胀机的排气口连接至所述；
电机，与所述处理器电连接，用于驱动所述转轴转动；
轴承，套设在所述转轴上，所述电机驱动所述转轴转动，带动所述压缩机与所述膨胀机运行，使进入所述压缩机的空气升温，进入所述膨胀机的空气降温，以使流经所述换热流路的空气升温或降温，并使所述新风流路与所述换热流路换热。
14.根据权利要求13所述的压缩空气换热系统，其特征在于，所述轴承包括波箔型箔片轴承，所述波箔型箔片轴承包括：
轴承座，所述轴承座的内侧壁开设有固定槽；
多层箔片，套设在所述轴承座的内侧，并设置有固定部，所述固定部与所述固定槽相配合使所述多层箔片与所述轴承座固定连接；所述多层箔片包括平箔片和套设在所述平箔片的径向外侧的鼓泡箔片；
其中，每一层所述箔片的安装方向均与所述轴承的旋转方向相反。
15.根据权利要求14所述的压缩空气换热系统，其特征在于，
所述鼓泡箔片包括多个弧片，多个所述弧片沿所述轴承的周向间隔分布，所述平箔片的数量为两层，且与所述鼓泡箔片相邻设置的所述平箔片与多个所述弧片相连；或者
所述鼓泡箔片为一体式结构，所述平箔片的数量为一层。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的压缩空气换热系统，其特征在于，
在制冷模式下，所述压缩机的入口连接至所述回风口，所述压缩机的出口连接至所述内循环流路的入口，所述内循环流路的出口连接至所述膨胀机的入口，所述膨胀机的出口连接至所述进风口。
17.根据权利要求13至15中任一项所述的压缩空气换热系统，其特征在于，
在制热模式下，所述膨胀机的入口连接至所述回风口，所述膨胀机的出口连接至所述内循环流路的入口，所述内循环流路的出口连接至所述压缩机的入口，所述压缩机的出口连接至所述进风口。
18.根据权利要求13至15中任一项所述的压缩空气换热系统，其特征在于，
所述压缩机的出口与入口之间的工作压力比大于1，并小于或等于3；和/或
所述膨胀机的入口与出口之间的工作压力比大于1，并小于或等于3。
19.一种计算机可读存储介质，其上存储有运行控制程序，其特征在于，该运行控制程序被处理器执行时实现权利要求1至10中任一项所述的压缩空气换热系统的运行控制方法。
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