CN111189209B - 一种空调器控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空调器控制方法，通过获取换热器的管中温度，基于所述管中温度计算冷凝温度t_k，基于所述冷凝温度t_k计算冷凝压力P_k，至少部分的基于所述冷凝压力P_k计算压缩机的排气压力P_d，基于所述排气压力P_d调整所述压缩机的运行状态。从而省略高压传感器部件，节省成本且在制热运行时，压缩机频率按照室内机管中温度进行控制，保证了不同安装情况下相同的冷凝温度，使不同安装情况下制热效果体验相差不大，对于长联管，高落差的安装情况，提高制热效果。

Description

一种空调器控制方法

技术领域

本发明涉及空气调节领域，具体涉及一种空调器控制方法。

背景技术

目前，多联机系统的运行参数直接使用传感器采集，如压缩机排气管上安装高压传感器采集排气压力，制热模式：按目标排气压力控制压缩机频率。制冷模式：排气压力大于3.7MPa按照目标排气压力3.7MPa控制压缩机频率。制冷或制热模式，当排气压力≥3.9MPa，压缩机停机保护。

多联机系统运行参数使用传感器采集，需要大量使用压力传感器和温度传感器等部件，而系统某些运行参数通过运算可以间接获取，对应传感器部件可以省略，这样可以降低产品成本，增加产品的市场竞争力。

而且，多联机安装情况复杂，允许的配管长度及安装高度范围较宽。制热模式压缩机频率按目标排气压力进行控制，导致室内机冷凝压力随安装情况变化，造成同款产品在不同安装情况下制热效果不同，对于长联管，高落差的安装情况，客户对制热效果的体验明显变差。

发明内容

为了优化多联机制热效果，降低多联机成本，增加产品的市场竞争力，发明一种利用换热器管中温度计算压缩机排气压力的空调器控制方法，多联机系统中省略高压传感器部件，通过压缩机频率、吸气压力、吸气温度、管中温度、排气温度，内机安装高度、连管规格和长度等参数计算排气压力。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种空调器控制方法，获取换热器的管中温度，基于所述管中温度计算冷凝温度t_k，基于所述冷凝温度t_k计算冷凝压力P_k，至少部分的基于所述冷凝压力P_k计算压缩机的排气压力P_d，基于所述排气压力P_d调整所述压缩机的运行状态。从而省略高压传感器部件，节省成本。

优选的，当空调处于制冷模式时，所述管中温度为室外换热器管中温度t_mi，所述冷凝温度t_k等于所述管中温度t_mi，所述冷凝压力P_k构成为：

P_k＝(a1×t_k ⁶+a2×t_k ⁵+a3×t_k ⁴+a4×t_k ³+a5×t_k ²+a6×t_k+a7)*1E-6

其中，P_k为冷凝压力；t_k为冷凝温度；a1～a7为常数。

优选的，当空调处于制热模式时，所述管中温度为室内换热器管中温度t_mi。

优选的，所述排气压力P_d等于所述冷凝压力P_k，当所述排气压力P_d大于第一压力阈值时，控制压缩机降频，当所述排气压力P_d大于第二压力阈值时，控制压缩机停机保护，其中，所述第一压力阈值小于第二压力阈值。

优选的，所述排气压力P_d等于所述冷凝压力P_k加上室内外连接管的压力损失。

优选的，所述冷凝压力P_k基于冷凝温度t_k计算，所述冷凝温度t_k取所有开机室内机换热器管中温度t_mi的平均值，

其中，n为开机内机台数，所述冷凝压力P_k构成为：

P_k＝(a1×t_k ⁶+a2×t_k ⁵+a3×t_k ⁴+a4×t_k ³+a5×t_k ²+a6×t_k+a7)*1E-6

其中，P_k为冷凝压力；t_k为冷凝温度；a1～a7为常数。

优选的，所述排气压力P_d构成为：基于冷凝温度t_k计算饱和气体密度ρ_k，获取吸气压力P_s、吸气温度t_s和排气温度t_d，基于所述吸气压力P_s计算吸气饱和温度t_ss，基于所述吸气饱和温度t_ss计算吸气饱和密度ρ_ss，基于所述饱和密度ρ_ss、饱和温度t_ss和吸气温度t_s计算吸气密度ρ_s，基于所述饱和气体密度ρ_k、冷凝温度t_k和排气温度t_d计算排气密度ρ_d，基于所述排气温度t_d模拟计算排气运动粘度υ，获取多联外机所用压缩机排量Vcc、多联内机和外机的连接管外径d和壁厚δ、连接管的长度L和室内机安装高度H和压缩机驱动模块计算频率F，从而，

优选的，所述饱和气体密度ρ_k构成为：ρ_k＝c1×t_k ⁶+c2×t_k ⁵+c3×t_k ⁴+c4×t_k ³+c5×t_k ²+c6×t_k+c7

其中，ρ_k为气体密度；t_k为冷凝温度；c1～c7为常数。

优选的，所述吸气饱和温度t_ss构成为：

t_ss＝b1×P_s ⁶+b2×P_s ⁵+b3×P_s ⁴+b4×P_s ³+b5×P_s ²+b6×P_s+b7

其中，P_s为吸气表压；ρ_ss为饱和吸气密度；t_ss为吸气饱和温度；b1～b7为常数。

优选的，所述吸气饱和密度ρ_ss构成为：

ρ_ss＝c1×t_ss ⁶+c2×t_ss ⁵+c3×t_ss ⁴+c4×t_ss ³+c5×t_ss ²+c6×t_ss+c7

其中，ρ_ss为饱和吸气密度；t_ss为吸气饱和温度；c1～c7为常数。

优选的，所述吸气密度ρ_s构成为：

其中，ρ_ss为饱和吸气密度；t_ss为吸气饱和温度；t_s为吸气温度；d1～d6为常数。

优选的，所述排气密度ρ_d构成为：

其中，ρ_k为气体密度；t_ss为吸气饱和温度；t_s为吸气温度；d1～d6为常数。

优选的，所述排气运动粘度υ构成为：

υ＝(e1×1E-5×t_d ³+e2×1E-3×t_d ²+e3×t_d+e4)×1E-10

其中，υ为排气运动粘度，e1、e2、e3和e4为系数。

优选的，当室内机冷凝温度t_k大于目标冷凝温度t_ko，降低所述压缩机频率，当冷凝温度t_k小于目标冷凝温度t_ko，升高所述压缩机频率，当所述排气压力P_d大于第一压力阈值时，控制压缩机降频，当所述排气压力P_d大于第二压力阈值时，控制压缩机停机保护，其中，所述第一压力阈值小于第二压力阈值。

从而，本发明至少具有如下优点：

1、多联机系统可不使用高压传感器部件，降低生产成本，增加多联机市场竞争力。

2、制热运行时，压缩机频率按照室内机管中温度进行控制，保证了不同安装情况下相同的冷凝温度，使不同安装情况下制热效果体验相差不大，对于长联管，高落差的安装情况，提高制热效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明一种空调器控制方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种空调器控制方法。

首先判断空调运行模式。

当空调处于制冷模式时，开启制冷运行控制。

制冷时排气管较短，压降忽略不计，排气压力等于冷凝压力。

第一步，采集管中温度t_mi。

室外换热器管中布置温度传感器，采集管中温度t_m，布置位置根据多次试验决定。

第二步，基于管中温度t_mi计算冷凝温度t_k。

制冷运行时冷凝温度t_k等于管中温度t_m，t_k＝t_m。

第三步，基于冷凝温度t_k计算冷凝压力P_k。

冷凝压力P_k使用冷凝温度t_k的多项式进行模拟计算，式(1)。

P_k＝(a1×t_k ⁶+a2×t_k ⁵+a3×t_k ⁴+a4×t_k ³+a5×t_k ²+a6×t_k+a7)*1E-6 (1)

式中，P_k-冷凝压力，单位MPa；t_k-冷凝温度，单位℃；a1＝5.19E-7；a2＝6.24E-7；a3＝1.97E-3；a4＝1.6244；a5＝308；a6＝25523；a7＝800639。

由此，制冷时压缩机排气压力＝冷凝压力P_k。

当排气压力大于3.7MPa时，控制压缩机降频；

当排气压力大于3.9MPa时，控制压缩机停机保护。

当空调处于制热模式时，开启制热运行控制。

第一步，采集管中温度t_mi。

室内换热器管中均布置温度传感器，采集管中温度t_mi，布置位置根据多次试验决定。

第二步，基于管中温度t_mi计算冷凝温度t_k。

制热运行时，冷凝温度取所有开机室内机换热器管中温度t_mi的平均值，

n为开机内机台数。

制热时，直接利用室内机管中温度控制压缩机频率。

当室内机管中温度大于目标冷凝温度时，压缩机频率降低。当室内机管中温度小于目标冷凝温度时，压缩机频率升高。

当考虑压缩机过压保护功能时，需获得排气压力，制热时排气管压降较大，排气压力等于冷凝压力加上室内外连接管的压力损失，包括沿程压力损失和重力压力损失。即：

第三步，

基于冷凝温度t_k计算冷凝压力P_k和饱和气体密度ρ_k。

冷凝压力P_k使用冷凝温度t_k的多项式进行模拟计算，式(1)。

P_k＝(a1×t_k ⁶+a2×t_k ⁵+a3×t_k ⁴+a4×t_k ³+a5×t_k ²+a6×t_k+a7)*1E-6 (1)

式中，P_k-冷凝压力，单位MPa；t_k-冷凝温度，单位℃；a1＝5.19E-7；a2＝6.24E-7；a3＝1.97E-3；a4＝1.6244；a5＝308；a6＝25523；a7＝800639。

饱和气体密度ρ_k使用冷凝温度t_k的多项式进行模拟计算，式(5)。

ρ_k＝c1×t_k ⁶+c2×t_k ⁵+c3×t_k ⁴+c4×t_k ³+c5×t_k ²+c6×t_k+c7 (5)

式中，ρ_k-气体密度，kg/m³；t_k-冷凝温度，℃；c1＝1.22E-9；c2＝-3.82E-8；c3＝2.04E-7；c4＝1.73E-4；c5＝1.38E-2；c6＝0.9738；c7＝30.554。

第四步，

采集吸气压力P_s、吸气温度t_s和排气温度t_d。

压缩机吸气管上安装低压传感器采集吸气压力P_s，压缩机吸气管上布置温度传感器采集吸气温度t_s。压缩机排气管上布置温度传感器采集排气温度t_d。

第五步，

基于吸气压力P_s计算吸气饱和温度t_ss；

吸气压力P_s对应饱和温度t_ss使用式(2)进行模拟计算，

t_ss＝b1×P_s ⁶+b2×P_s ⁵+b3×P_s ⁴+b4×P_s ³+b5×P_s ²+b6×P_s+b7

(2)

式中，P_s-吸气表压，MPa；ρ_ss-饱和吸气密度，kg/m³；t_ss-吸气饱和温度，℃；b1＝-0.1241；b2＝1.8737；b3＝-11.461；b4＝36.925；b5＝-70.053；b6＝97.067；b7＝-43.796。

第六步，

基于吸气饱和温度t_ss计算吸气饱和密度ρ_ss。

ρ_ss＝c1×t_ss ⁶+c2×t_ss ⁵+c3×t_ss ⁴+c4×t_ss ³+c5×t_ss ²+c6×t_ss+c7 (3)

式中，ρ_ss-饱和吸气密度，kg/m³；t_ss-吸气饱和温度，℃；c1＝1.22E-9；c2＝-3.82E-8；c3＝2.04E-7；c4＝1.73E-4；c5＝1.38E-2；c6＝0.9738；c7＝30.554。

第七步，

基于饱和密度ρ_ss、饱和温度t_ss和吸气温度t_s计算吸气密度ρ_s。

式中，ρ_ss-饱和吸气密度，kg/m³；t_ss-吸气饱和温度，℃；t_s吸气温度，℃；d1＝0.23149；d2＝-1.6509E-3；d3＝-1.7427E-3；d4＝1.2582E-5；d5＝3.34195E-6；d6＝-2.3899E-8。

第八步，

基于饱和气体密度ρ_k、冷凝温度t_k和排气温度t_d计算排气密度ρ_d。

式中，ρ_k-气体密度，kg/m³；t_ss-吸气饱和温度，℃；t_s吸气温度，℃；d1＝0.23149；d2＝-1.6509E-3；d3＝-1.7427E-3；d4＝1.2582E-5；d5＝3.34195E-6；d6＝-2.3899E-8。

基于排气温度t_d模拟计算排气运动粘度υ。

排气运动粘度υ采用排气温度t_d多项式进行模拟计算，式(7)。

υ＝(e1×1E-5×t_d ³+e2×1E-3×t_d ²+e3×t_d+e4)×1E-10 (7)

式中，υ-排气运动粘度，m²/s，对于不同的冷凝温度温度t_k，系数e1、e2、e3和e4不同，不同冷凝温度t_k下的排气运动粘度的多项式系数e1、e2、e3和e4的值见表1。

表1排气运动粘度多项式系数

饱和温度	e1	e2	e3	e4
					20℃	-3.10	18.70	24.775	1979.6
25℃	5.35	-0.9	23.195	1627.8
					30℃	34.25	-67.9	25.525	1247.9
35℃	80.93	-182.6	32.323	798.01
					40℃	126.90	-306.8	41.23	305.55
45℃	142.90	-374	47.474	-133.86
					50℃	76.07	-243.4	39.085	-206.18
55℃	-0.61	-66	25.51	-89.651
					60℃	167.80	-495	61.117	-1257.1

对于冷凝温度t_k处于冷凝温度t_k1、t_k1之间的情况，采用插值法计算冷凝温度t_k的动力粘度υ_k，使用式(7)计算冷凝温度t_k1对应排气动力粘度υ1和冷凝温度t_k1对应排气动力粘度υ2，冷凝温度t_k的动力粘度：υ_k＝υ1+(υ2-υ1)×(t_k-t_k1)/(t_k2-t_k1)。

第九步，

确定多联外机所用压缩机排量Vcc、多联内机和外机的连接管外径d和壁厚δ、连接管的长度L和室内机安装高度H和压缩机驱动模块计算频率F。

多联外机所用压缩机排量Vcc写入E方，单位cc，多联内机和外机的连接管外径d和壁厚δ写入E方，单位mm。连接管的长度L和室内机安装高度H通过主控板上的两个按键进行设置，单位m，采集压缩机驱动模块计算频率F，单位r/s。室内机安装高度相对于室外机而言，室内机与室外机同一高度，H＝0；室内机高于室外机，H＞0；室内机低于室外机，H<0，室内机安装高度H根据施工结果输入最高室内机安装高度。

第十步，

计算排气压力P_d。

排气压力P_d等于冷凝压力P_k加上室内外连接管的压力损失，排气压力采用式(8)进行计算。

从而，制热运行时，压缩机频率按照目标冷凝温度t_ko进行控制，室内机冷凝温度t_k大于目标冷凝温度t_ko，降低压缩机频率，冷凝温度t_k小于目标冷凝温度t_ko，升高压缩机频率。其中目标冷凝温度t_ko推荐值50℃。

制热运行时，当计算的排气压力P_d大于3.7MPa时，控制压缩机降频；当计算的排气压力P_d大于3.9MPa时，控制压缩机停机保护。

本发明提供的一种空调器控制方法，通过计算得到排气压力而非直接测得，可以使多联机系统不使用高压传感器部件，降低生产成本，增加多联机市场竞争力。

并在制热运行时，压缩机频率按照室内机管中温度进行控制，保证了不同安装情况下相同的冷凝温度，使不同安装情况下制热效果体验相差不大，对于长联管，高落差的安装情况，提高制热效果。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了依据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，randomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (14)

1.一种空调器控制方法，其特征在于，

获取冷凝器的管中温度，

基于所述管中温度计算冷凝温度t_k，

基于所述冷凝温度t_k计算冷凝压力P_k，

至少部分的基于所述冷凝压力P_k计算压缩机的排气压力P_d，

基于所述排气压力P_d调整所述压缩机的运行状态；

其中，所述冷凝压力P_k构成为：

P_k＝(a1×t_k ⁶+a2×t_k ⁵+a3×t_k ⁴+a4×t_k ³+a5×t_k ²+a6×t_k+a7)^-6

其中，P_k为冷凝压力；t_k为冷凝温度；a1～a7为常数。

2.如权利要求1所述的空调器控制方法，其特征在于，

当空调处于制冷模式时，所述管中温度为室外换热器管中温度t_mi，

所述冷凝温度t_k等于所述管中温度t_mi。

3.如权利要求1所述的空调器控制方法，其特征在于，

当空调处于制热模式时，所述管中温度为室内换热器管中温度t_mi。

4.如权利要求2所述的空调器控制方法，其特征在于，

所述排气压力P_d等于所述冷凝压力P_k，

当所述排气压力P_d大于第一压力阈值时，控制压缩机降频，

当所述排气压力P_d大于第二压力阈值时，控制压缩机停机保护，

其中，所述第一压力阈值小于第二压力阈值。

5.如权利要求3所述的空调器控制方法，其特征在于，

所述排气压力P_d等于所述冷凝压力P_k加上室内外连接管的压力损失。

6.如权利要求5所述的空调器控制方法，其特征在于，

所述冷凝压力P_k基于冷凝温度t_k计算，

所述冷凝温度t_k取所有开机室内机换热器管中温度t_mi的平均值，

其中，n为开机内机台数。

7.如权利要求5所述的空调器控制方法，其特征在于，

所述排气压力P_d构成为：

基于冷凝温度t_k计算饱和气体密度ρ_k，

获取吸气压力P_s、吸气温度t_s和排气温度t_d，

基于所述吸气压力P_s计算吸气饱和温度t_ss，

基于所述吸气饱和温度t_ss计算吸气饱和密度ρ_ss，

基于所述饱和密度ρ_ss、饱和温度t_ss和吸气温度t_s计算吸气密度ρ_s，

基于所述饱和气体密度ρ_k、冷凝温度t_k和排气温度t_d计算排气密度ρ_d，

基于所述排气温度t_d模拟计算排气运动粘度υ，

获取多联外机所用压缩机排量Vcc、多联内机和外机的连接管外径d和壁厚δ、连接管的长度L和室内机安装高度H和压缩机驱动模块计算频率F，

从而，

8.如权利要求7所述的空调器控制方法，其特征在于，

所述饱和气体密度ρ_k构成为：

ρ_k＝c1×t_k ⁶+c2×t_k ⁵+c3×t_k ⁴+c4×t_k ³+c5×t_k ²+c6×t_k+c7

其中，ρ_k为气体密度；t_k为冷凝温度；c1～c7为常数。

9.如权利要求7所述的空调器控制方法，其特征在于，

所述吸气饱和温度t_ss构成为：

t_ss＝b1×P_s ⁶+b2×P_s ⁵+b3×P_s ⁴+b4×P_s ³+b5×P_s ²+b6×P_s+b7

其中，P_s为吸气表压；ρ_ss为饱和吸气密度；t_ss为吸气饱和温度；b1～b7为常数。

10.如权利要求7所述的空调器控制方法，其特征在于，

所述吸气饱和密度ρ_ss构成为：

ρ_ss＝c1×t_ss ⁶+c2×t_ss ⁵+c3×t_ss ⁴+c4×t_ss ³+c5×t_ss ²+c6×t_ss+c7

其中，ρ_ss为饱和吸气密度；t_ss为吸气饱和温度；c1～c7为常数。

11.如权利要求7所述的空调器控制方法，其特征在于，

所述吸气密度ρ_s构成为：

其中，ρ_ss为饱和吸气密度；t_ss为吸气饱和温度；t_s为吸气温度；d1～d6为常数。

12.如权利要求7所述的空调器控制方法，其特征在于，

所述排气密度ρ_d构成为：

其中，ρ_k为气体密度；t_ss为吸气饱和温度；t_s为吸气温度；d1～d6为常数。

13.如权利要求7所述的空调器控制方法，其特征在于，

所述排气运动粘度υ构成为：

υ＝(e1×1E-5×t_d ³+e2×1E-3×t_d ²+e3×t_d+e4)^-10

其中，υ为排气运动粘度，e1、e2、e3和e4为系数。

14.如权利要求5-13任一项所述的空调器控制方法，其特征在于，

当室内机冷凝温度t_k大于目标冷凝温度t_ko，降低所述压缩机频率，

当冷凝温度t_k小于目标冷凝温度t_ko，升高所述压缩机频率，

当所述排气压力P_d大于第一压力阈值时，控制压缩机降频，

当所述排气压力P_d大于第二压力阈值时，控制压缩机停机保护，

其中，所述第一压力阈值小于第二压力阈值。

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