CN111207490A - 空调器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及空调技术领域，具体涉及一种空调器及其控制方法。所述空调器控制方法包括：所述空调器包括上风机组件和下风机组件，还包括与所述上风机组件对应的上风口以及与所述下风机组件对应的下风口，以及连通所述上风口和所述下风口的出风通道；选择步骤，选择制冷模式或者制热模式；控制步骤，在制冷模式下，选择上下出风方式或者上出风方式，并控制所述上风机组件中的风机在基础转速下提升转速，所述下风机组件中的风机在基础转速下减小转速，在制热模式下，选择上下出风方式，所述下风机组件中的风机在基础转速下提升转速。进而在改善舒适度的同时，风机的功率得到合理运用，减少了电量浪费。

Description

空调器及其控制方法
技术领域
本发明涉及空调技术领域，具体涉及一种空调器及其控制方法。
背景技术
目前，传统空调器的出风形式单一，制冷/热时的出风形式一致，仅通过调整扫风或者导风叶片改变气流的方向。但是由于空气的自然特性，热空气密度比较小，容易上浮；而冷空气密度较大，容易下沉。上述原因导致现有空调器在运行过程中始终存在舒适性问题，如制热时“头热脚冷”，制冷时“冷风吹人”等。现有的一种上下出风形式的多个风机的空调器可以缓解这一问题，但是在实际应用中，仍存在较多问题。
专利号为201710561631.4的专利公开了一种具有上下出风口的柜式双贯流风机空调器，其结构特征在于：室内机包括相匹配的上蒸发器、上风机和至少一个上送风口，以及下蒸发器、下风机和至少一个下送风口，两个贯流风机，上下竖向放置。其风机转速的控制方式为：检测室内环境温度Ta；①若Ta在制冷模式下高于预设的制冷舒适温区或在制热模式下低于预设的制热舒适温区，上风机和下风机均以高转速运行；②若Ta在制冷模式下处于所述制冷舒适温区或在制热模式下处于所述制热舒适温区，使所述上风机以高转速运行，下风机以低转速运行；③若Ta在制冷模式下低于所述制冷舒适温区或在制热模式下高于所述制热舒适温区，使所述上风机以低转速运行，使所述下风机停机。该控制方式通过检测室内环境温度是否在制冷舒适温区/制热舒适温区内，进行风机转速变化。该方案的不足之处：①在制热模式下，当室内环境温度达到制热舒适温区内，上风机仍以高转速运行，仅下风机降低转速以低转速运行，因室内环境温度已达到舒适温区温度，此时上风机没有必要高速运转(可同样以低转速运转)，造成电量不必要的消耗；②在制冷模式下，当室内环境温度达到制冷舒适温区内，上风机仍以高转速运行，仅下风机降低转速以低转速运行，因室内环境温度已达到舒适温区温度，此时上风机没有必要高速运转，造成电量不必要的消耗。
而专利号为201811560777.8的专利公开了一种具有上下出风口的壁挂式双贯流风机空调器，其结构特征在于：所述双贯流空调器包括第一贯流风机和第二贯流风机，还包括与所述第一贯流风机对应设置的第一出风口和与所述第二贯流风机对应设置的第二出风口，所述第一出风口设置于所述第二出风口上方，两个贯流风机，上下横向放置。其风机的控制方式为：①开机启动阶段，制冷模式下，下风机转速高速运转，上风机低转速运行；制热模式下，调低上风机转速，上风道仅维持微出风状态，下风机高转速运行；②开机启动预设时间后，上下风机同时高速运转；③室内环境温度达到预设温度后，制冷模式上风机高速运转，下风机低速运转，制热模式下风机高速运转，上风机低速运转。该方案通过判断室内环境温度与预设温度值之间是否满足一定关系，控制风机转速变化，制冷模式中：上风机转速变化过程为低速→高速→高速，下风机转速变化过程为高速→高速→低速；制热模式中：上风机转速变化过程为微出风→高速→低速，下风机转速变化过程为高速→高速→高速。该方案的不足之处：①根据其控制方式，在开机启动阶段，制热模式下，下风机高转速运行，上风道仅微出风状态，易造成蒸发器换热不均，能效降低；②另外，壁挂式空调器的一个重要的优势在于小巧，在壁挂机上设置上下排布的双贯流风机，其形体增加了一倍，对于用户来说，形体小巧是一个重要的考量指标。
专利号201610053265.7的专利公开了一种具有上下出风口的柜式三离心风机空调器，其结构特征在于：上风机及中风机对应上风口，下风机对应下风口(当风门关闭时下风机的的风可通过出风通道从上风口吹出)；其风机的控制方式为：通过在空调制冷关闭下风口时，控制下风机的转速大于上风机的转速，进而提高下风机的出风量，避免上下风机出风温差过大而造成下风机出风通过出风通道与上风机出风混合时产生凝露，提高整机冷量及整机可靠性。该方案的不足之处：风机转速控制不够全面，仅在制冷关闭下风口时有进行风机转速调节。实际上，在上下出风状态下的制冷模式和制热模式对风量大小的需求是不同的，制冷模式下，需要增大上风口风量，大量的冷风风从上风口吹出，不易吹到人，冷空气密度较大，容易下沉，在实现快速制冷的同时减小冷风对人产生的吹风感；制热模式下，需要增大下风口风量，大量的热风从下风口吹出，实现地毯式制热，热空气密度比较小，容易上浮，热气从足部上浮至全身，暖从脚起，提升制热舒适性。
专利号201210173065.7的专利公开了一种上下送风的空调器室内机，其结构特征在于：空调器室内机包括空调壳体，壳体内上下并排设置有上蜗壳风机和下蜗壳风机，上蜗壳风机设置有上进风口和上出风口，下蜗壳风机设置有下进风口和下出风口，上、下进风口分别反向设置在上、下蜗壳风机的侧部：上、下进风口连接壳体进风格栅，进风格栅与上、下进风口之间设置有换热器：上、下出风口分别向壳体的上、下出风格栅延伸并连接构成了引风风道；其风机的控制方式为：制冷模式，增大上蜗壳风机转速，减小下蜗壳风机转速，上蜗壳风机转速大于下蜗壳风机转速，且下蜗壳风机转速大于零，或者上蜗壳风机转速调到最大，下蜗壳风机转速为0且下进风口关闭；制热模式，增大下蜗壳风机转速，减小上蜗壳风机转速，下蜗壳风机转速大于上蜗壳风机转速，且上蜗壳风机转速大于零，或者下蜗壳风机转速调到最大，上蜗壳风机转速为0且上进风口关闭；该方案的不足之处：上蜗壳仅对应上进风口、上出风口，下蜗壳仅对应上进风口、上出风口，进风、出风形式单一；在控制方法上，当用户仅需开启上风口或者下风口中的一个时，其中一个风机转速调到最大，另一个风机转速降为0，仅一个风机对房间进行供冷/热，无法保证房间的冷/热舒适性，且存在蒸发器换热不均的问题，影响性能及可靠性。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种空调器及其控制方法，以解决现有技术中具有上下出风功能的空调器舒适性不佳，电量损耗大的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种空调器控制方法，包括：
所述空调器包括上风机组件和下风机组件，还包括与所述上风机组件对应的上风口以及与所述下风机组件对应的下风口，以及连通所述上风口和所述下风口的出风通道；
选择步骤，选择制冷模式或者制热模式；
控制步骤，在制冷模式下，选择上下出风方式或者上出风方式，并控制所述上风机组件中的风机在基础转速下提升转速，所述下风机组件中的风机在基础转速下减小转速，在制热模式下，选择上下出风方式，所述下风机组件中的风机在基础转速下提升转速。
进一步地，所述选择步骤还包括风挡选择步骤。
进一步地，在所述制冷模式，选择上下出风方式或者上出风方式，每一风档对应的上风机转速大于该风档所对应的下风机转速。
进一步地，在所述制热模式且设定上下出风方式，每一风档对应的上风机转速小于该风档所对应的下风机转速。
进一步地，制热模式且设定上出风方式，每一风档对应的上风机转速大于该风档所对应的下风机转速。
进一步地，在所述风挡选择步骤选择为自动风挡，在所述制热模式，若T环＜T设-3℃，上下风机均为高风档；若T设-3℃≤T环＜T设，上下风机均为中风档；若T环≥T设，上下风机均为低风档；其中，T环为室内环境温度，T设为预设温度。
进一步地，在所述风挡选择步骤选择为自动风挡，在所述制冷模式，若T环＞T设+3℃，上下风机均为高风档；若T设＜T环≤T设+3℃，上下风机均为中风档；若T环≤T设，上下风机均为低风档；其中，T环为室内环境温度，T设为预设温度。
进一步地，所述上风机组件中的风机为离心风机。
进一步地，所述下风机组件中的风机为离心风机。
进一步地，所述下风机组件中的风机的基础转速大于所述上风机组件中的风机的基础转速。
进一步地，所述上风机组件中的风机和所述下风机组件中的风机同步开启或者关闭。
本发明还提供一种空调器，使用如上所述的空调器控制方法。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的空调器及其控制方法中，增大上风口风量配比，大量的冷风从上风口吹出，实现快速制冷的同时实现沐浴式制冷；设定关闭下风门方式，下风机下风口的风量可以通过出风通道从上风口送出，可避免冷风对人产生吹风感，同时又有足够大的风量对房间进行降温，实现沐浴式制冷。使热气流集中在人体活动区范围内，实现地毯式制热，提升制热舒适性。当在制热模式下设定关闭下风门方式，由于下风门关闭对下风机影响大，故提高上风机转速减小下风机转速，增大上风口风量配比，大量的热风从上风口吹出，实现快速制热。在改善舒适度的同时，风机的功率得到合理运用，减少了电量浪费。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例中空调器控制方法的流程图。
图2为本发明实施例中空调器的剖视结构示意图。
图3为本发明实施例中空调器上下出风结构示意图。
图4为本发明实施例中空调器上出风结构示意图。
图5为本发明实施例中空调器制冷送风范围的示意图。
图6为本发明实施例中空调器水平面平均温度曲线的示意图。
图7为本发明实施例中头部与足部水平面温差的示意图。
其中，上述附图中的附图标记为：
100、上风口；101、上风机；102、上离心风叶；
200、下风口；201、下风机；202、下离心风叶；203、中风口；204、下风门；
300、出风通道。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1至图4所示，本实施例中的空调器控制方法中，本实施例中的空调器包括上风口、上风机组件、下风口、下风机组件、连接上出风口和下出风口的出风通道、下风门，上风机组件包括上风机及上离心风叶，下风机组件包括中风口、下风机及下离心风叶。
具体上风机101与上离心风叶102装配，从上方出风；下风机201与下离心风叶202装配，能同时向上方及下方流动，向上流动的气流从中风口203吹出后在出风通道300中向上流动，与上离心风机气流一同从上风口100吹出；下风口200有下风门204，下风门可上下滑动，达到开启/关闭下风门的目的，当下风门开启时，下风机向下方向的气流直接从下风口吹出，当下风门关闭时，下风机向下方向的气流由于下风门关闭阻碍，转而向上流动，在出风通道中与上风机气流、下风机向上方向的气流一同从上风口吹出。
本实施例中的空调器控制方法，包括：
选择步骤，选择制冷模式或者制热模式；
控制步骤，在制冷模式下，选择上下出风方式或者上出风方式，并控制所述上风机组件中的风机在基础转速下提升转速，所述下风机组件中的风机在基础转速下减小转速，在制热模式下，选择上下出风方式，所述下风机组件中的风机在基础转速下提升转速。
其中，所述下风机组件中的风机在基础转速下减小转速时，转速不为零。
进而采用本实施例中的空调器控制方法，增大上风口风量配比，大量的冷风从上风口吹出，实现快速制冷的同时实现沐浴式制冷；设定关闭下风门方式，下风机下风口的风量可以通过出风通道从上风口送出，可避免冷风对人产生吹风感，同时又有足够大的风量对房间进行降温，实现沐浴式制冷。
使热气流集中在人体活动区范围内，实现地毯式制热，提升制热舒适性。当在制热模式下设定关闭下风门方式，由于下风门关闭对下风机影响大，故提高上风机转速减小下风机转速，增大上风口风量配比，大量的热风从上风口吹出，实现快速制热。
在改善舒适度的同时，风机的功率得到合理运用，减少了电量浪费。
优选地，本实施例中的空调器控制方法在所述选择步骤还包括风挡选择步骤。
在所述制冷模式，选择上下出风方式或者上出风方式，每一风档对应的上风机转速大于该风档所对应的下风机转速。
在所述制热模式且设定上下出风方式，每一风档对应的上风机转速小于该风档所对应的下风机转速。
制热模式且设定上出风方式，每一风档对应的上风机转速大于该风档所对应的下风机转速。
具体地，设该空调器有k个风档，分别为风档1、风档2、……、风档k，该空调器上风机转速为N，下风机转速为n，每个风档分别与上、下风机对应一组转速，如表格1所示。
表1不同风档对应风机转速表
Figure BDA0002366455370000091
Figure BDA0002366455370000101
N——上风机转速/rpm，取值范围x～X rpm(X为电机转速上限,x为电机转速下限，且x不为0).
n——下风机转速/rpm，取值范围x～X rpm(X为电机转速上限，x为电机转速下限，且x不为0).
其中，N1＞N2＞N3＞……＞Nk，且n1＞n2＞n3＞……＞nk,即：风档1风量最大，风档k风量最小，风档1至风档k风量由小至大排序。……………………………………条件1
制冷模式时(设定上下出风方式或者设定关闭下风门方式)，上下风机转速除满足条件1外，还需满足N1＞n1，N2＞n2，N3＞n3，……，Nk＞nk，即：每一风档对应的上风机转速大于该风档所对应的下风机转速。
制热模式且设定上下出风方式时，上下风机转速除满足条件1外，还需满足N1＜n1，N2＜n2，N3＜n3，……，Nk＜nk，即：每一风档对应的上风机转速小于该风档所对应的下风机转速。
制热模式且设定关闭下风门方式时，上下风机转速除满足条件1外，还需满足N1＞n1，N2＞n2，N3＞n3，……，Nk＞nk，即：每一风档对应的上风机转速大于该风档所对应的下风机转速。
需说明的是，无论在制冷还是在制热运行模式，为避免蒸发器换热不均匀，上、下风机开启/关闭同步，不存在一个风机开启，另一个风机关闭的情况。
具体地，所述上风机组件中的风机为离心风机。所述下风机组件中的风机为离心风机。
优选地，所述下风机组件中的风机的基础转速大于所述上风机组件中的风机的基础转速。
需说明的是，基础转速指的是风机在额定功率下的转速。
所述上风机组件中的风机和所述下风机组件中的风机同步开启或者关闭。
下面以某一四档风档转速的双离心风机柜机进行举例，按照现有常规方案，两个风机转速一致如表2；按照本发明的控制方法，在表2的基础上调整上、下风机转速，调整为表3。
表2某一柜机不同风档对应风机转速表
Figure BDA0002366455370000111
表3某一柜机不同风档对应风机转速表(调整后)
Figure BDA0002366455370000112
当用户设定以某一特定风档运行时，上、下风机均以表3对应预置的转速定转速运行。
例如，设定强劲风档测试：
1、在制冷模式设定关闭下风门方式下的送风范围；
2、在制冷模式设定上下出风方式及设定关闭下风门方式风量；
3、在制热模式设定上下出风方式下房间的平面温差；
4、在制热模式设定上下出风方式及设定关闭下风门方式风量；
实验测试房间及温度传感器布置参数如下：
房间面积47.16m2(长6.8m，宽5.2m,高2.8m)，墙体、地面材料为保温库板。
房间温度传感器布置情况说明：垂直方向：第一个测点离地高0.1m，模拟人体脚踝位置高度。每隔0.3m布置一个测点，共7个测点，涵盖了90％以上的人体活动区间；水平宽度方向：距离墙壁非居住区域不布置温度测点，距离墙面0.5m处开始布置测点，间隔为0.7m，宽度方向布置1～7共7排测温点。水平长度方向：距离墙壁非居住区域不布置温度测点，距离墙面1m处开始布置测点，传感器间分别间隔0.7m、0.7m、2m、0.7m、0.7m布置A～F共6排温度传感器。房间内共设有294个温度传感器，
制冷方面：
在室内温度27℃，室外温度35℃工况下，空调设定16℃，强劲风档，导风板为默认出风位置，设定关闭下风门方式。使用转轮式风速仪分别检测在地面水平距离从出风口开始每间隔0.5m处测试送风离地面最高和最低位置(即送风的上沿和下沿)的风速，测到送风风速小于0.3m/s为止(0.3m/s为转轮式风速仪测量范围下限)，记录此时的垂直高度，垂直方向测试间距为10cm。记录数据再以所测数据做成如附图5：
从附图5可知，调整上、下风机转速后，空调器上风口送风范围上移，更不易吹到人，实现冷风不吹人，沐浴式制冷。
调整上、下风机转速后，对于设定上下出风方式，对机组的总风量基本不变，能够保证房间的制冷效果。对于设定关闭下风门方式，由于关闭下风门对下风机风量影响大，对上风机风量影响小，调整转速后风量增加，更有利于保证房间制冷效果。
风量(m<sup>3</sup>/h) 调整前 调整后
设定上下出风方式 1315 1324
设定关闭下风门方式 987 1013
制热方面：
在室内温度0℃，室外温度-5℃工况下，工况稳定后开机运行，同时关闭室内侧工况机，设定30℃，强劲风档，设定上下出风方式，导风板为默认出风位置，辅助电加热处于默认状态，连续运行1h后停止实验。温度传感器每5分钟记录1组数据。
取距离地面0.1m处温度传感器检测值为足部温度，取距离地面1.6m处温度传感器检测值为头部温度，做出0.1m水平面(足部)及1.6m水平面(头部)温度曲线及头部与足部水平面温差曲线，如图6、图7：
由图6、图7可知，上风机转速调低50rpm，对头部水平面平均温度影响不大，但是调高下风机转速50rpm，增大下风口风量，有效改善了足部水平面温度(1℃左右)，并减小了头部与足部的温差(1℃左右)，达到暖风从脚送的效果。
调整上、下风机转速后，对于设定上下出风方式，对机组的总风量基本不变，能够保证房间的制冷效果，下风口风量配比提升，能够实现地毯式制热，提升制热舒适性。
设定上下出风方式 调整前 调整后
总风量(m<sup>3</sup>/h) 1412 1406
上风口风量(m<sup>3</sup>/h) 960 895
下风口风量(m<sup>3</sup>/h) 452 511
下风口风量占比 32.01％ 36.34％
调整上、下风机转速后，对于设定关闭下风门方式，由于关闭下风门对下风机风量影响大，对上风机风量影响小，调整转速后风量增加，更有利于保证房间制热效果。
设定关闭下风门方式 调整前 调整后
上风口风量(m<sup>3</sup>/h) 1051 1071
优选地，在所述风挡选择步骤选择为自动风挡，在所述制热模式，若T环＜T设-3℃，上下风机均为高风档；若T设-3℃≤T环＜T设，上下风机均为中风档；若T环≥T设，上下风机均为低风档；其中，T环为室内环境温度，T设为预设温度。
在所述风挡选择步骤选择为自动风挡，在所述制冷模式，若T环＞T设+3℃，上下风机均为高风档；若T设＜T环≤T设+3℃，上下风机均为中风档；若T环≤T设，上下风机均为低风档；其中，T环为室内环境温度，T设为预设温度。
在保证舒适度的基础上，风挡的选择与环境温度适配，更加节省电量。
本实施例还提供一种空调器，使用如上所述的空调器控制方法。进而上述空调器控制方法所具有的优点，本实施例中的空调器也应具有，在此不再赘述。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种空调器控制方法，其特征在于，包括：
所述空调器包括上风机组件和下风机组件，还包括与所述上风机组件对应的上风口以及与所述下风机组件对应的下风口，以及连通所述上风口和所述下风口的出风通道；
选择步骤，选择制冷模式或者制热模式；
控制步骤，在制冷模式下，选择上下出风方式或者上出风方式，并控制所述上风机组件中的风机在基础转速下提升转速，所述下风机组件中的风机在基础转速下减小转速，在制热模式下，选择上下出风方式，所述下风机组件中的风机在基础转速下提升转速。
2.根据权利要求1所述的空调器控制方法，其特征在于，所述选择步骤还包括风挡选择步骤。
3.根据权利要求2所述的空调器控制方法，其特征在于，在所述制冷模式，选择上下出风方式或者上出风方式，每一风档对应的上风机转速大于该风档所对应的下风机转速。
4.根据权利要求2所述的空调器控制方法，其特征在于，在所述制热模式且设定上下出风方式，每一风档对应的上风机转速小于该风档所对应的下风机转速。
5.根据权利要求2所述的空调器控制方法，其特征在于，制热模式且设定上出风方式，每一风档对应的上风机转速大于该风档所对应的下风机转速。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的空调器控制方法，其特征在于，在所述风挡选择步骤选择为自动风挡，在所述制热模式，若T环＜T设-3℃，上下风机均为高风档；若T设-3℃≤T环＜T设，上下风机均为中风档；若T环≥T设，上下风机均为低风档；其中，T环为室内环境温度，T设为预设温度。
7.根据权利要求2至5中任一项所述的空调器控制方法，其特征在于，在所述风挡选择步骤选择为自动风挡，在所述制冷模式，若T环＞T设+3℃，上下风机均为高风档；若T设＜T环≤T设+3℃，上下风机均为中风档；若T环≤T设，上下风机均为低风档；其中，T环为室内环境温度，T设为预设温度。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的空调器控制方法，其特征在于，所述上风机组件中的风机为离心风机。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的空调器控制方法，其特征在于，所述下风机组件中的风机为离心风机。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的空调器控制方法，其特征在于，所述下风机组件中的风机的基础转速大于所述上风机组件中的风机的基础转速。
11.根据权利要求2至5中任一项所述的空调器控制方法，其特征在于，所述上风机组件中的风机和所述下风机组件中的风机同步开启或者关闭。
12.一种空调器，使用如权利要求1至11中任一项所述的空调器控制方法。
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