CN111102656A - 空调室外机的双风叶风机系统、控制方法及空调机组 - Google Patents

空调室外机的双风叶风机系统、控制方法及空调机组 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种空调室外机的双风叶风机系统、控制方法及空调机组，其中，该风机系统包括：第一子风机和第二子风机，其中，第一子风机的旋向与第二子风机的旋向相反。本发明解决了现有技术中风机在恶劣换热环境下的散热效果较差的问题，使得出风距离更远，提高风机的散热效果。

Description

空调室外机的双风叶风机系统、控制方法及空调机组
技术领域
本发明涉及风机技术领域，具体而言，涉及一种空调室外机的双风叶风机系统、控制方法及空调机组。
背景技术
空调室外机的安装环境多样，经常出现安装条件较差，不利于冷凝器换热的环境，特别是换热器风机的上下，两侧面，后面均五面封闭，唯一的前侧还装有格栅，这样的环境不论是出风回风都受到极大的限制，甚至可能出现风量出风被空调回风吸回导致的回风短路现象，使得空调机组效果大打折扣。
针对相关技术风机在恶劣换热环境下的散热效果较差的问题，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室外机的双风叶风机系统、控制方法及空调机组，以至少解决现有技术中风机在恶劣换热环境下的散热效果较差的问题。
为解决上述技术问题，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种空调室外机的风机系统，包括：第一子风机和第二子风机，其中，第一子风机的旋向与第二子风机的旋向相反。
进一步地，第一子风机和第二子风机的位置关系为上下关系，且位于同一铅垂线上，或，第一子风机和第二子风机并列设置，且位于同一水平线上。
进一步地，第一子风机和第二子风机均包括与自身旋向相同的风叶，其中，第一子风机的风叶和第二子风机的风叶旋向相反。
进一步地，第一子风机和第二子风机均包括与自身旋向相同的格栅，其中，第一子风机的格栅位于第一子风机的风叶的正前方，第二子风机的格栅位于第二子风机的风叶的正前方。
进一步地，第一子风机和第二子风机均包括与自身旋向相同的电机，其中，第一子风机的电机和第二子风机的电机转向相反。
根据本发明实施例的另一方面，提供了一种空调室外机的风机系统控制方法，应用于上述的风机系统，包括：获取风机系统的目标送风方向；根据目标送风方向确定第一子风机和第二子风机的转速差值；根据转速差值控制第一子风机和第二子风机的运行。
进一步地，根据目标送风方向确定第一子风机和第二子风机的转速差值，包括：根据目标送风方向确定第一子风机和第二子风机的目标送风角度；其中，目标送风角度为第一子风机和第二子风机的合成风量中心相对于水平线的夹角；根据目标送风角度确定第一子风机和第二子风机的转速差值。
进一步地，根据目标送风角度确定第一子风机和第二子风机的转速差值，包括：确定送风角度与转速差值的对应关系式；根据目标送风角度和对应关系式确定第一子风机和第二子风机的转速差值。
进一步地，确定送风角度与转速差值的对应关系式，包括：获取目标送风风速v和格栅倾角β；根据目标送风风速v和格栅倾角β确定对应关系式的变量因子λ；根据变量因子λ确定对应关系式；其中，对应关系式为：α＝λ*(x*C3+y*C2+z*C+m)；其中，α为所述送风角度，C为所述转速差值，x，y，z为系数，m为常数。
进一步地，根据目标送风风速v和格栅倾角β确定对应关系式的变量因子λ，包括：根据目标送风风速v确定速度修正系数Av，其中，Av＝1/15*(v+9)；根据速度修正系数Av和格栅倾角β，通过如下公式确定变量因子λ：λ＝(A1β2+A2β+A3)*Av。
进一步地，根据转速差值控制第一子风机和第二子风机的运行，包括：将目标送风风速v作为第一风速；其中，目标送风风速v是两个子风机中风速较大的一个；计算目标送风风速v和转速差值之间的差值，作为第二风速；根据第一风速控制第一子风机的运行，根据第二风速控制第二子风机的运行。
根据本发明实施例的又一方面，提供了一种空调机组，包括如上述的风机系统。
根据本发明实施例的又一方面，提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如上述的风机系统控制方法。
在本发明中，提供了一种双风叶风机系统，包括：第一子风机和第二子风机，其中，第一子风机的旋向与第二子风机的旋向相反，在风机系统运行时，产生向前的两种不同的旋向气流，更加有利于气流向前，使送风方向集中，送风距离更远。因此，本发明的风机系统使得出风距离更远，提高风机在恶劣换热环境下的散热效果。
附图说明
图1是根据本发明实施例的风机系统的一种可选的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的出风流场模拟仿真分析示意图；
图3是根据本发明实施例的风机系统的格栅的一种可选的结构示意图；
图4是根据本发明实施例的风机系统控制方法的一种可选的流程图；
图5是根据本发明实施例的送风角度的一种可选的示意图；
图6是根据本发明实施例的螺旋状筋条倾斜示意图；以及
图7是根据本发明实施例的同心圆变截面结构局部示意图。
附图说明：
1、外框；2、封闭平台；3、同心圆筋条；4、螺旋线筋条；5、直线段；6、上风叶出风；7、下风叶出风；8、合成风量中心；9、螺旋筋条；10、气流方向；11、格栅外框；12、同心圆变截面结构；13、格栅中心。
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
在本发明优选的实施例1中提供了一种空调室外机的风机系统，该风机系统可以直接应用至各种空调机组上，也可以应用至需要使用风机的其他装置上。具体来说，图1示出该风机系统的一种可选的结构示意图，如图1所示，该风机系统包括：
第一子风机和第二子风机，其中，第一子风机的旋向与第二子风机的旋向相反。
常规的双风叶风机系统包括两个相同旋向的风叶，而本发明的双风叶风机系统包括两个旋向相反的风叶，对两者风机系统的出风流场进行模拟仿真分析，结果如图2所示，方案1为相同旋向的风机系统，方案2为本发明的相反旋向的风机系统，根据图2的仿真分析可知，在本发明的风机系统运行时，产生向前的两种不同旋向的气流，两种旋向的气流在交界处都是高速流动、方向相同，形成协同加强的效应。此时相应对于其他区域，该区域形成相对的低压区域，对扩散的气流有一定的回吸作用，更加有利于气流向前送风方向集中，送风更远。
也就是说，在上述实施方式中，提供了一种双风叶风机系统，包括：第一子风机和第二子风机，其中，第一子风机的旋向与第二子风机的旋向相反，在风机系统运行时，产生向前的两种不同的旋向气流，更加有利于气流向前，使送风方向集中，送风距离更远。因此，本发明的风机系统使得出风距离更远，提高风机在恶劣换热环境下的散热效果。
在本发明中，第一子风机和第二子风机的位置关系为上下关系，且位于同一铅垂线上，或，第一子风机和第二子风机并列设置，且位于同一水平线上。
第一子风机和第二子风机的位置关系为上下关系，且位于同一铅垂线上，如图1所示。在上述位置关系的风机出风时能够汇合在风机的正前方，从而使送风距离更长。除此之外，在室外机为上出风室外机时，第一子风机和第二子风机并列设置，且位于同一水平线上，同样可以解决本发明的技术问题，实现同样的效果。在同一水平线上的风机可以是前后并列设置，也可以是左右并列设置，两种设置方式都能够达到两个风机的出风汇合在风机的正前方，从而使送风距离更长。因此，提高上述风机的位置的设置，本发明的风机系统使得出风距离更远，提高风机在恶劣换热环境下的散热效果。
优选地，第一子风机和第二子风机均包括与自身旋向相同的风叶，其中，第一子风机的风叶和第二子风机的风叶旋向相反，如图1所示，一个是顺时针方向，另一个是逆时针方向。
进一步地，第一子风机和第二子风机均包括与自身旋向相同的格栅，其中，第一子风机的格栅位于第一子风机的风叶的正前方，第二子风机的格栅位于第二子风机的风叶的正前方。
格栅主要是起导风的作用，自己有一定的导流旋向设置，格栅的旋向是固定的，不同旋向的风叶必须搭配不同旋向的格栅，不然会导致风量大幅衰减、噪音增大。采用与旋向相同的格栅时，格栅的导向作用有利于旋转气流的形成。
在本发明优选的附图3中还提供了格栅的一种可选的结构示意图，如图3所示，其为配合旋向为逆时针的子风机使用的格栅。格栅的主要结构包括外框1、封闭平台2、同心圆筋条3、螺旋线筋条4及直线段5，其中，不同弯曲方向的螺旋筋条可以形成不同旋向的格栅，进而形成不同旋向的风机。在本发明一个优选的实施方式中，第一子风机和第二子风机均包括与自身旋向相同的电机，其中，第一子风机的电机和第二子风机的电机转向相反。关于电机的逆向旋转，实际电机顺时针、逆时针旋向的电机都是存在的，但是常规的双风叶风机系统包括两个相同旋向的风叶，因此电机也采用同旋向的电机。而本发明的双风叶风机系统包括两个旋向相反的风叶，因此同时使用两种旋向的电机以配合风叶和格栅，达到最佳的送风效果。
可选的，本发明的子风机还包括导流圈。
因此，本发明的不同旋向的双风叶风机系统，由两个不同的子风机组成，每一个子风机由电机、风叶、导流圈、格栅等组成，产生的气旋一为顺时针方向，一为逆时针方向，使得出风距离更远，提高风机在恶劣换热环境下的散热效果。
实施例2
基于上述实施例1中提供的空调室外机的风机系统，在本发明优选的实施例2中还提供了一种空调室外机的风机系统控制方法，应用于上述的风机系统，具体来说，图4示出该方法的一种可选的流程图，如图4所示，该方法包括如下步骤S402-S406：
S402：获取风机系统的目标送风方向；
S404：根据目标送风方向确定第一子风机和第二子风机的转速差值；
S406：根据转速差值控制第一子风机和第二子风机的运行。
在上述实施方式中，提供了一种双风叶风机系统的控制方法，包括：获取风机系统的目标送风方向，根据目标送风方向确定第一子风机和第二子风机的转速差值，根据转速差值控制第一子风机和第二子风机的运行。通过控制送风方向，可以避开遮挡物进而使得出风距离更远，提高风机在恶劣换热环境下的散热效果。
基于上述不同旋向的双风叶机组，在送风时，在两种不同旋向的气流交接处会形成相对低压区域使得两股气旋气流互相吸引靠拢，此时两个子风机系统的电机控制不同的转速会获得不同的旋向气流，电机转速更大的子风机系统拥有更大的能级，当两个不同的能级的子风机系统吸引靠拢时，能级更小的气旋流更易偏离运行方向，所以风机系统的送风方向可以从控制两个子风机系统的转速着手。
图5示出本发明的第一子风机和第二子风机的出风混合后的合成风的送风角度示意图，如图5所示，上风叶出风6与下风叶出风7混合后行成合成风量8，合成风量的中心点与两个风机的中心点的连线为合成风量的中心线，合成风量的中心线相对于水平线的角度为α，即合成风量的送风角度。
在本发明一个优选的实施方式中，根据目标送风方向确定第一子风机和第二子风机的转速差值，包括：根据目标送风方向确定第一子风机和第二子风机的目标送风角度；其中，目标送风角度为第一子风机和第二子风机的合成风量中心相对于水平线的夹角；根据目标送风角度确定第一子风机和第二子风机的转速差值。
进一步地，根据目标送风角度确定第一子风机和第二子风机的转速差值，包括：确定送风角度与转速差值的对应关系式；根据目标送风角度和对应关系式确定第一子风机和第二子风机的转速差值。
优选地，确定送风角度与转速差值的对应关系式，包括：获取目标送风风速v和格栅倾角β；根据目标送风风速v和格栅倾角β确定对应关系式的变量因子λ；根据变量因子λ确定对应关系式；其中，对应关系式为：α＝λ*(x*C3+y*C2+z*C+m)；其中，α为所述送风角度，C为所述转速差值，x，y，z为系数，m为常数。优选地，x＝-7*10-7，y＝-10-6，z＝0.0775，m＝-0.2762；α＝λ*(-7*10-7C3–10-6C2+0.0775C-0.2762)。指定第一子风机送风速度为A，指定第二子风机送风速度为B，定义C为第一子风机与第二子风机的转速差值，即C＝A-B。
在上述实施方式中涉及格栅倾角，图6示出螺旋状筋条倾斜示意图，如图6所示，格栅倾角即格栅的螺旋筋条9与水平方向的夹角，图6还示出气流方向10，气流方向10与螺旋筋条9方向一致。图7中示出同心圆变截面结构局部示意图，如图7所示，同心圆变截面结构12位于格栅中心13与格栅外框11之间，与图3一致。
进一步地，根据目标送风风速v和格栅倾角β确定对应关系式的变量因子λ，包括：根据目标送风风速v确定速度修正系数Av，其中，Av＝(v+9)/15；根据速度修正系数Av和格栅倾角β，通过如下公式确定变量因子λ：λ＝(A1β2+A2β+A3)*Av。在上述公式中A1、A2、A3均为修正系数，优选的A1＝0.0002，A2＝0.0233，A3＝0.6，λ∈【0.6,1.7】
上述变量因子λ与格栅倾角β相关，且与β呈正相关。变量因子λ还与送风方向上的线速度，即目标送风风速v有关，可根据仿真数据得出α与转速差值之间的关系。
优选地，λ∈【0.6,1.7】，A1＝0.0002，A2＝0.0233，A3＝0.6，Av∈【0.7,1.5】。
下表1给出当β＝15°时，转速差值C与送风角度α的对应关系。
表1
Figure BDA0002362740630000071
Figure BDA0002362740630000081
在本发明另一个优选的实施方式中，根据转速差值控制第一子风机和第二子风机的运行，还可以通过如下方式实现：将目标送风风速v作为第一风速；其中，目标送风风速v是两个子风机中风速较大的一个；计算目标送风风速v和转速差值之间的差值，作为第二风速；根据第一风速控制第一子风机的运行，根据第二风速控制第二子风机的运行。送风方向上的线速度v，即目标送风风速，指的两个子风机系统风速较大的一个，而风速与转速之间的对应关系每个风机并不相同，一般是出厂时预设好的。例如当机组上下风机转速分别为38Hz(760r/min)、40Hz(800r/min)时，此时线速度v按照下风机取值v＝6.5m/s(内部测试转速800r/mnin时，测试出风方向风速6.5m/s)。因此，根据上述关系可以确定，如果转速差值已知，根据转速差值确定风速差值，再根据目标送风风速v(两个风速中较大的一个)和风速差值确定另外一个较小的风速，从而得到两个风机的风速，按照上述风速控制两个风机的运行，即可实现目标送风风速v。
上述控制方法可以是风机在前侧有阻挡的情况时，控制出风角度，避开遮挡物，从而使送风效果最优化。因此，本发明的风机系统及控制方法可以使得出风距离更远，提高风机在恶劣换热环境下的散热效果。
实施例3
基于上述实施例1中提供的空调室外机的风机系统，在本发明优选的实施例3中还提供了一种空调机组，包括上述的空调室外机的风机系统。
在上述实施方式中，提供了一种双风叶风机系统，包括：第一子风机和第二子风机，其中，第一子风机的旋向与第二子风机的旋向相反，在风机系统运行时，产生向前的两种不同的旋向气流，更加有利于气流向前，使送风方向集中，送风距离更远。因此，本发明的风机系统使得出风距离更远，提高风机在恶劣换热环境下的散热效果。
实施例4
基于上述实施例2中提供的空调室外机的风机系统控制方法，在本发明优选的实施例4中还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如上述的空调室外机的风机系统控制方法。
在上述实施方式中，提供了一种双风叶风机系统的控制方法，包括：获取风机系统的目标送风方向，根据目标送风方向确定第一子风机和第二子风机的转速差值，根据转速差值控制第一子风机和第二子风机的运行。通过控制送风方向，可以避开遮挡物进而使得出风距离更远，提高风机在恶劣换热环境下的散热效果。
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 (14)

1.一种空调室外机的风机系统，其特征在于，包括：
第一子风机和第二子风机，其中，所述第一子风机的旋向与所述第二子风机的旋向相反。
2.根据权利要求1所述的风机系统，其特征在于，所述第一子风机和所述第二子风机的位置关系为上下关系，且位于同一铅垂线上，或，所述第一子风机和所述第二子风机并列设置，且位于同一水平线上。
3.根据权利要求1所述的风机系统，其特征在于，所述第一子风机和所述第二子风机均包括与其自身旋向相同的风叶，其中，所述第一子风机的风叶和所述第二子风机的风叶旋向相反。
4.根据权利要求3所述的风机系统，其特征在于，所述第一子风机和所述第二子风机均包括与自身旋向相同的格栅，其中，所述第一子风机的格栅位于所述第一子风机的风叶的正前方，所述第二子风机的格栅位于所述第二子风机的风叶的正前方。
5.根据权利要求1所述的风机系统，其特征在于，所述第一子风机和所述第二子风机均包括与自身旋向相同的电机，其中，所述第一子风机的电机和所述第二子风机的电机转向相反。
6.一种空调室外机的风机系统控制方法，应用于如权利要求1-5任一项所述的风机系统，其特征在于，包括：
获取风机系统的目标送风方向；
根据所述目标送风方向确定所述第一子风机和所述第二子风机的转速差值；
根据所述转速差值控制所述第一子风机和所述第二子风机的运行。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述目标送风方向确定所述第一子风机和所述第二子风机的转速差值，包括：
根据所述目标送风方向确定所述第一子风机和所述第二子风机的目标送风角度；其中，所述目标送风角度为所述第一子风机和所述第二子风机的合成风量中心相对于水平线的夹角；
根据所述目标送风角度确定所述第一子风机和所述第二子风机的转速差值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述目标送风角度确定所述第一子风机和所述第二子风机的转速差值，包括：
确定送风角度与转速差值的对应关系式；
根据所述目标送风角度和所述对应关系式确定所述第一子风机和所述第二子风机的转速差值。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，确定送风角度与转速差值的对应关系式，包括：
获取目标送风风速v和格栅倾角β；
根据所述目标送风风速v和所述格栅倾角β确定所述对应关系式的变量因子λ；
根据所述变量因子λ确定所述对应关系式；其中，所述对应关系式为：α＝λ*(x*C3+y*C2+z*C+m)；其中，α为所述送风角度，C为所述转速差值，x，y，z为系数，m为常数。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据所述目标送风风速v和所述格栅倾角β确定所述对应关系式的变量因子λ，包括：
根据所述目标送风风速v确定速度修正系数Av，其中，Av＝(v+9)/15；
根据所述速度修正系数Av和格栅倾角β，通过如下公式确定所述变量因子λ：λ＝(A1β2+A2β+A3)*Av。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，其中，A1＝0.0002，A2＝0.0233，A3＝0.6。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据所述转速差值控制所述第一子风机和所述第二子风机的运行，包括：
将所述目标送风风速v作为第一风速；其中，所述目标送风风速v是两个子风机中风速较大的一个；
计算所述目标送风风速v和所述转速差值之间的差值，作为第二风速；
根据所述第一风速控制所述第一子风机的运行，根据所述第二风速控制所述第二子风机的运行。
13.一种空调机组，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的空调室外机的风机系统，或，应用如权利要求6-12任一项所述的空调室外机的风机系统控制方法。
14.一种包含计算机可执行指令的存储介质，其特征在于，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如权利要求6至12中任一项所述的风机系统控制方法。
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