CN111412624A - 空调机组及其压缩机频率控制方法 - Google Patents

空调机组及其压缩机频率控制方法 Download PDF

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CN111412624A CN202010202502.8A CN202010202502A CN111412624A CN 111412624 A CN111412624 A CN 111412624A CN 202010202502 A CN202010202502 A CN 202010202502A CN 111412624 A CN111412624 A CN 111412624A
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陈旭
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Abstract

本发明属于空调技术领域，具体提供一种空调机组及其压缩机频率控制方法。本发明旨在解决现有空调机组将压缩机的频率调节至稳定状态的过程耗时较长的问题。为此，本发明的压缩机频率控制方法包括：获取空调机组的进水温度；根据空调机组的进水温度、目标出水温度和水容量确定压缩机所需的能力；使压缩机以初始频率运行；经过第一预设时间后，获取空调机组的蒸发温度和冷凝温度；根据空调机组的蒸发温度和冷凝温度以及压缩机所需的能力确定压缩机的目标频率；将压缩机的运行频率调节至确定出的目标频率，以便有效避免现有调节过程中繁杂的反馈过程和调节过程，从而使得压缩机频率快速达到稳定状态，进而使得空调机组快速达到稳定高效的运行状态。

Description

空调机组及其压缩机频率控制方法
技术领域
本发明属于空调技术领域，具体提供一种空调机组及其压缩机频率控制方法。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，空调机组已经成为人们生活中必不可少的一种设备。近年来，虽然空调技术已经发展到十分成熟的地步，但是，现有空调机组依然存在一些需要改进的地方。例如，对于具有变频压缩机的空调机组而言，在空调机组的初始运行阶段，即在空调机组还没有实现稳定运行之前，变频压缩机的频率需要随着时间不断调整。具体地，现有空调机组通常都是先控制变频压缩机以预设频率运行，再通过空调机组的出水温度对变频压缩机的频率进行不断调节，由于预设频率是一个固定不变的量，因而这个预设频率不一定与空调机组的换热需求相匹配，从而导致现有空调机组的变频压缩机的频率在很长时间内都需要不断进行大幅度的调整，这种调节方式很容易导致空调机组的换热效率受到严重影响，进而导致空调机组的能耗增加、换热效率不佳等问题。
相应地，本领域需要一种新的空调机组及其压缩机频率控制方法来解决上述问题。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有空调机组将压缩机的频率调节至稳定状态的过程耗时较长的问题，本发明提供了一种用于空调机组的压缩机频率控制方法，所述压缩机频率控制方法包括：获取所述空调机组的进水温度；根据所述空调机组的进水温度、目标出水温度和水容量确定所述压缩机所需的能力；使所述压缩机以初始频率运行；经过第一预设时间后，获取所述空调机组的蒸发温度和冷凝温度；根据所述空调机组的蒸发温度和冷凝温度以及所述压缩机所需的能力确定所述压缩机的目标频率；将所述压缩机的运行频率调节至确定出的目标频率。
在上述压缩机频率控制方法的优选技术方案中，“根据所述空调机组的进水温度、目标出水温度和水容量确定所述压缩机所需的能力”的步骤具体包括通过下列等式计算所述压缩机所需的能力：
Q＝k1*V*|Tm-Tj|
其中，Q为所述压缩机所需的能力，k1为第一修正系数，V为所述空调机组的水容量，Tm为所述空调机组的目标出水温度，Tj为所述空调机组的进水温度。
在上述压缩机频率控制方法的优选技术方案中，所述第一修正系数等于水的比热容与所述空调机组的性能调试系数的比值。
在上述压缩机频率控制方法的优选技术方案中，所述第一预设时间根据所述压缩机的初始频率确定。
在上述压缩机频率控制方法的优选技术方案中，所述第一预设时间为10min，所述压缩机的初始频率为20Hz。
在上述压缩机频率控制方法的优选技术方案中，在“根据所述空调机组的进水温度、目标出水温度和水容量确定所述压缩机所需的能力”的步骤之前，所述压缩机频率控制方法还包括：使所述压缩机以名义工况运行；在所述空调机组的蒸发温度达到名义蒸发温度且所述空调机组的冷凝温度达到名义冷凝温度时，获取所述空调机组的出水温度，记作第一出水温度；经过第二预设时间后，再次获取所述空调机组的出水温度，记作第二出水温度；根据所述第一出水温度、所述第二出水温度以及所述压缩机在名义工况下的预设能力确定所述空调机组的水容量。
在上述压缩机频率控制方法的优选技术方案中，“根据所述第一出水温度、所述第二出水温度以及所述压缩机在名义工况下的预设能力确定所述空调机组的水容量”的步骤具体包括通过下列等式计算所述空调机组的水容量：
Figure BDA0002419860400000021
其中，V为所述空调机组的水容量，Qm为所述压缩机在名义工况下的预设能力，k2为第二修正系数，T1为所述第一出水温度，T2为所述第二出水温度。
在上述压缩机频率控制方法的优选技术方案中，所述第二修正系数等于所述空调机组的性能调试系数与水的比热容的比值。
在上述压缩机频率控制方法的优选技术方案中，所述空调机组的性能调试系数等于所述压缩机在名义工况下的实际能力与所述压缩机在名义工况下的预设能力的比值。
本发明还提供了一种空调机组，所述空调机组包括控制器，所述控制器能够执行上述任一项优选技术方案中所述的压缩机频率控制方法。
本领域技术人员能够理解的是，在本发明的技术方案中，本发明的压缩机频率控制方法包括：获取所述空调机组的进水温度；根据所述空调机组的进水温度、目标出水温度和水容量确定所述压缩机所需的能力；使所述压缩机以初始频率运行；经过第一预设时间后，获取所述空调机组的蒸发温度和冷凝温度；根据所述空调机组的蒸发温度和冷凝温度以及所述压缩机所需的能力确定所述压缩机的目标频率；将所述压缩机的运行频率调节至确定出的目标频率。本发明能够根据所述空调机组的蒸发温度和冷凝温度以及所述压缩机所需的能力直接确定出所述压缩机的目标频率，以便有效避免中间繁杂的反馈过程和调节过程，从而使得所述压缩机的频率能够快速达到稳定状态，进而使得整个空调机组能够快速达到稳定高效的运行状态，以使所述空调机组的换热效率得以快速提升。
附图说明
图1是本发明的压缩机频率控制方法的主要步骤流程图；
图2是本发明的压缩机频率控制方法的具体步骤流程图。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，尽管本申请中按照特定顺序描述了本发明的方法的各个步骤，但是这些顺序并不是限制性的，在不偏离本发明的基本原理的前提下，本领域技术人员可以按照不同的顺序来执行所述步骤。
具体地，在本优选实施例中，所述空调机组为水冷式空调机组，所述空调机组包括冷媒循环系统和换热水循环系统，所述换热水循环系统能够与所述冷媒循环系统进行热交互，以便热量能够通过所述换热水循环系统在换热空间与所述冷媒循环系统之间传递，即所述冷媒循环系统能够按照用户的换热需求使所述换热水循环系统中的水降温或升温，以使所述换热水循环系统能够按照用户的换热需求改变换热空间内的室温；在使用过程中，用户可以通过设定所述换热水循环系统的目标出水温度来控制所述空调机组的运行。所述冷媒循环系统包括主循环回路以及设置在所述主循环回路上的第一换热器、电子膨胀阀、第二换热器、四通阀和变频压缩机，所述换热水循环系统能够与所述第一换热器进行换热以改变循环水的水温。本领域技术人员能够理解的是，本发明不对所述空调机组的具体结构作任何限制，技术人员可以根据实际使用需求自行设定所述空调机组的具体结构，只要所述空调机组中具有变频压缩机即可；这种具体应用对象的改变并不偏离本发明的基本原理，属于本发明的保护范围。
进一步地，所述空调机组还包括控制器，所述控制器能够控制所述空调机组的运行，例如，控制所述变频压缩机的运行频率。需要说明的是，本发明也不对所述控制器的具体结构和型号作任何限制，只要所述控制器能够实现上述功能即可，并且所述控制器既可以是所述空调机组原有的控制器，也可以是为执行本发明的压缩机频率控制方法而单独设置的控制器，技术人员可以根据实际使用需求自行设定所述控制器的结构和型号。
首先参照图1，该图是本发明的压缩机频率控制方法的主要步骤流程图。如图1所示，基于上述优选实施例中所述的空调机组，该压缩机频率控制方法主要包括下列步骤：
S1：获取空调机组的进水温度；
S2：根据空调机组的进水温度、目标出水温度和水容量确定压缩机所需的能力；
S3：使压缩机以初始频率运行；
S4：经过第一预设时间后，获取空调机组的蒸发温度和冷凝温度；
S5：根据空调机组的蒸发温度和冷凝温度以及压缩机所需的能力确定压缩机的目标频率；
S6：将压缩机的运行频率调节至确定出的目标频率。
进一步地，在步骤S1中，所述控制器能够通过进水温度传感器获取所述空调机组的进水温度；需要说明的是，本发明不对所述控制器获取进水温度的具体方式和时机作任何限制，技术人员可以根据实际使用需求自行设定。
进一步地，在步骤S2中，所述控制器能够根据所述空调机组的进水温度、目标出水温度和水容量确定所述压缩机所需的能力，其中，所述目标出水温度可以是用户设定的出水温度，也可以是所述空调机组自动设定的出水温度；所述水容量为所述换热水循环系统中的水的总量，所述水容量既可以是技术人员输入的固定数值，也可以是所述空调机组自行计算出的数值。此外，还需要说明的是，本发明不对根据所述空调机组的进水温度、目标出水温度和水容量确定所述压缩机所需的能力的具体方式作任何限制，技术人员可以根据实际使用需求自行设定，例如，通过数学模型确定，或者通过数学关系式确定等。
进一步地，在步骤S3中，所述控制器控制所述压缩机以所述初始频率运行；需要说明的是，技术人员可以根据实际使用需求自行设定所述初始频率的具体值。接着，在所述压缩机以所述初始频率运行之后，执行步骤S4，即经过所述第一预设时间后，所述控制器能够获取所述空调机组的蒸发温度和冷凝温度。此外，还需要说明的是，本发明不对所述控制器获取蒸发温度和冷凝温度的方式作任何限制，技术人员可以根据实际使用需求自行设定；例如，通过获取蒸发压力和冷凝压力来计算蒸发温度和冷凝温度等，这种有关获取数据方式的改变并不偏离本发明的基本原理，属于本发明的保护范围。本领域技术人员还能够理解的是，步骤S1至S4的执行顺序是可以改变的，技术人员可以根据实际使用需求自行调整步骤S1至S4的具体执行顺序，例如，还可以先执行步骤S3和S4，再执行步骤S1和S2；这种具体执行顺序的改变并不偏离本发明的基本原理，属于本发明的保护范围。
进一步地，在步骤S5中，所述控制器能够根据所述空调机组的蒸发温度和冷凝温度以及所述压缩机所需的能力确定所述压缩机的目标频率；需要说明的是，本发明不对其具体确定方式作任何限制，只要能够根据所述空调机组的蒸发温度和冷凝温度以及所述压缩机所需的能力确定所述压缩机的目标频率即可。通常地，在所述变频压缩机出厂时，压缩机厂商会在规格书中提供四者之间的对应关系，即根据蒸发温度、冷凝温度和压缩机所需的能力就能够确定出唯一的目标频率，这种关系既可以通过数学模型的形式存储至所述控制器中，也可以通过表格的方式存储至所述控制器中，技术人员可以根据实际使用需求自行设定。在确定出所述压缩机的目标频率后，执行步骤S6，即所述控制器能够将所述压缩机的运行频率从初始频率直接调整至目标频率，以便有效避免中间繁杂的反馈过程和调节过程，从而使得所述压缩机的频率能够快速达到稳定状态，进而使得整个空调机组能够快速达到稳定高效的运行状态，以使所述空调机组的换热效率得以快速提升。
下面参照图2，该图是本发明的压缩机频率控制方法的具体步骤流程图。如图2所示，基于上述优选实施例中所述的空调机组，该压缩机频率控制方法具体包括下列步骤：
S101：使压缩机以名义工况运行；
S102：在蒸发温度达到名义蒸发温度且冷凝温度达到名义冷凝温度时，获取出水温度，记作第一出水温度；
S103：经过一段预设时间后，再次获取出水温度，记作第二出水温度；
S104：根据第一出水温度、第二出水温度以及压缩机在名义工况下的预设能力确定空调机组的水容量；
S105：获取空调机组的进水温度；
S106：根据空调机组的进水温度、目标出水温度和水容量确定压缩机所需的能力；
S107：使压缩机以初始频率运行；
S108：经过一段预设时间后，获取空调机组的蒸发温度和冷凝温度；
S109：根据空调机组的蒸发温度和冷凝温度以及压缩机所需的能力确定压缩机的目标频率；
S110：将压缩机的运行频率调节至确定出的目标频率。
进一步地，在步骤S101中，所述控制器控制所述压缩机以名义工况运行，通常地，在所述压缩机出厂时，压缩机厂商都会提供压缩机在名义工况下对应的运行频率、名义蒸发温度、名义冷凝温度和预设能力。接着，在步骤S102中，在所述压缩机以名义工况运行之后，所述控制器能够实时监测所述空调机组的蒸发温度和冷凝温度，在所述空调机组的蒸发温度达到名义蒸发温度且所述空调机组的冷凝温度达到名义冷凝温度时，所述控制器通过出水温度传感器获取所述空调机组的出水温度，并记作第一出水温度。在之后的步骤S103中，经过一段预设时间后，即经过第二预设时间后，所述控制器再次获取所述空调机组的出水温度，并记作第二出水温度。需要说明的是，所述第二预设时间通常为与压缩机的能力相对应的单位时间，技术人员可以根据实际使用需求自行调整。此外，本领域技术人员还能够理解的是，技术人员可以根据实际使用需求自行调整所述控制器检测出水温度的方式，本发明不对各个参数的具体测量方式作任何限制。
进一步地，在步骤S104中，所述控制器能够根据所述第一出水温度、所述第二出水温度以及所述压缩机在名义工况下的预设能力确定所述空调机组的水容量，以使本控制方法中所使用的水容量与所述空调机组的实际水容量严格对应，进而有效增强控制的精准性。需要说明的是，技术人员可以根据不同空调机型自行调整其具体确定方式，这种具体确定方式的改变并不偏离本发明的基本原理，属于本发明的保护范围。当然，本领域技术人员能够理解的是，上述确定所述空调机组的水容量的步骤通常在空调机组的调试阶段测定一次即可，之后所述控制器可以直接将测定出的水容量存储起来，以便后续继续使用，当然这并不是限制性的。
具体而言，作为一种优选实施例，本控制方法通过下列等式计算所述空调机组的水容量：
Figure BDA0002419860400000081
其中，V为所述空调机组的水容量，Qm为所述压缩机在名义工况下的预设能力，k2为第二修正系数，T1为所述第一出水温度，T2为所述第二出水温度。
需要说明的是，作为一种优选实施例，所述第二修正系数等于所述空调机组的性能调试系数与水的比热容的比值。
本领域技术人员能够理解的是，在所述压缩机未被施加负载时，所述压缩机以名义工况运行，其能力能够达到最佳状态，即能够达到压缩机厂商提供的名义工况下的预设能力，而当所述压缩机被配置在不同空调机组中时，所述压缩机在名义工况下的实际能力就会有所降低，本控制方法也充分考虑到了这点，因而将所述空调机组的性能调试系数设置为所述压缩机在名义工况下的实际能力与所述压缩机在名义工况下的预设能力的比值，以便最大程度地保证控制的精准性。
进一步地，在步骤S105中，所述控制器能够通过进水温度传感器获取所述空调机组的进水温度；需要说明的是，本发明不对所述控制器获取进水温度的具体方式和时机作任何限制，技术人员可以根据实际使用需求自行设定。接着，在步骤S106中，所述控制器能够根据所述空调机组的进水温度、目标出水温度和水容量确定所述压缩机所需的能力，其中，所述目标出水温度可以是用户设定的出水温度，也可以是所述空调机组自动设定的出水温度，所述水容量为通过步骤S104计算出的数值。需要说明的是，技术人员可以根据不同空调机型自行调整其具体确定方式。
具体而言，作为一种优选实施例，本控制方法通过下列等式计算所述压缩机所需的能力：
Q＝k1*V*|Tm-Tj|
其中，Q为所述压缩机所需的能力，k1为第一修正系数，V为所述空调机组的水容量，Tm为所述空调机组的目标出水温度，Tj为所述空调机组的进水温度。
需要说明的是，作为一种优选实施例，所述第一修正系数等于水的比热容与所述空调机组的性能调试系数的比值。
进一步地，在步骤S107中，所述控制器控制所述压缩机以所述初始频率运行，以便确定所述空调机组此时的换热状态；需要说明的是，技术人员可以根据实际使用需求自行设定所述初始频率的值，优选地，所述初始频率为20Hz。接着，在所述压缩机以所述初始频率运行之后，执行步骤S108，即经过一段预设时间后，此处所述的一段预设时间为第一预设时间，所述控制器能够获取所述空调机组的蒸发温度和冷凝温度。为了有效保证测量参数的合理性和可靠性，作为一种优选实施例，所述第一预设时间根据所述压缩机的初始频率确定，以便有效保证本控制方法能够更好地适应不同型号的空调机组。优选地，在所述初始频率为20Hz的情况下，所述第一预设时间设定为10min。此外，还需要说明的是，本发明不对所述控制器获取蒸发温度和冷凝温度的方式作任何限制，技术人员可以根据实际使用需求自行设定。
进一步地，在步骤S109中，所述控制器能够根据所述空调机组的蒸发温度和冷凝温度以及所述压缩机所需的能力确定所述压缩机的目标频率；通常地，在所述变频压缩机出厂时，压缩机厂商会在规格书中提供四者之间的对应关系，即根据蒸发温度、冷凝温度和压缩机所需的能力就能够确定出唯一的目标频率。需要说明的是，本发明不对其具体确定方式作任何限制，技术人员也可以根据实际使用需求自行设定其具体对应关系，只要根据所述空调机组的蒸发温度和冷凝温度以及所述压缩机所需的能力能够确定出唯一的目标频率即可。本领域技术人员能够理解的是，这种对应关系既可以通过数学模型的形式存储至所述控制器中，也可以通过表格的形式存储至所述控制器中，技术人员可以根据实际使用需求自行设定，只要所述控制器在需要使用时能够直接调取即可。在确定出所述压缩机的目标频率后，执行步骤S110，即所述控制器能够将所述压缩机的运行频率从初始频率直接调整至目标频率，以便有效避免中间繁杂的反馈过程和调节过程，从而使得所述压缩机的频率能够快速达到稳定状态，进而使得整个空调机组能够快速达到稳定高效的运行状态，以使所述空调机组的换热效率得以快速提升。
最后需要说明的是，上述实施例均是本发明的优选实施方案，并不作为对本发明保护范围的限制。本领域技术人员在实际使用本发明时，可以根据需要适当添加或删减一部分步骤，或者调换不同步骤之间的顺序。这种改变并没有超出本发明的基本原理，属于本发明的保护范围。
至此，已经结合附图描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于空调机组的压缩机频率控制方法，其特征在于，所述压缩机频率控制方法包括：
获取所述空调机组的进水温度；
根据所述空调机组的进水温度、目标出水温度和水容量确定所述压缩机所需的能力；
使所述压缩机以初始频率运行；
经过第一预设时间后，获取所述空调机组的蒸发温度和冷凝温度；
根据所述空调机组的蒸发温度和冷凝温度以及所述压缩机所需的能力确定所述压缩机的目标频率；
将所述压缩机的运行频率调节至确定出的目标频率。
2.根据权利要求1所述的压缩机频率控制方法，其特征在于，“根据所述空调机组的进水温度、目标出水温度和水容量确定所述压缩机所需的能力”的步骤具体包括通过下列等式计算所述压缩机所需的能力：
Q＝k1*V*|Tm-Tj|
其中，Q为所述压缩机所需的能力，k1为第一修正系数，V为所述空调机组的水容量，Tm为所述空调机组的目标出水温度，Tj为所述空调机组的进水温度。
3.根据权利要求2所述的压缩机频率控制方法，其特征在于，所述第一修正系数等于水的比热容与所述空调机组的性能调试系数的比值。
4.根据权利要求1所述的压缩机频率控制方法，其特征在于，所述第一预设时间根据所述压缩机的初始频率确定。
5.根据权利要求1所述的压缩机频率控制方法，其特征在于，所述第一预设时间为10min，所述压缩机的初始频率为20Hz。
6.根据权利要求1所述的压缩机频率控制方法，其特征在于，在“根据所述空调机组的进水温度、目标出水温度和水容量确定所述压缩机所需的能力”的步骤之前，所述压缩机频率控制方法还包括：
使所述压缩机以名义工况运行；
在所述空调机组的蒸发温度达到名义蒸发温度且所述空调机组的冷凝温度达到名义冷凝温度时，获取所述空调机组的出水温度，记作第一出水温度；
经过第二预设时间后，再次获取所述空调机组的出水温度，记作第二出水温度；
根据所述第一出水温度、所述第二出水温度以及所述压缩机在名义工况下的预设能力确定所述空调机组的水容量。
7.根据权利要求6所述的压缩机频率控制方法，其特征在于，“根据所述第一出水温度、所述第二出水温度以及所述压缩机在名义工况下的预设能力确定所述空调机组的水容量”的步骤具体包括通过下列等式计算所述空调机组的水容量：
Figure FDA0002419860390000021
其中，V为所述空调机组的水容量，Qm为所述压缩机在名义工况下的预设能力，k2为第二修正系数，T1为所述第一出水温度，T2为所述第二出水温度。
8.根据权利要求7所述的压缩机频率控制方法，其特征在于，所述第二修正系数等于所述空调机组的性能调试系数与水的比热容的比值。
9.根据权利要求3或8所述的压缩机频率控制方法，其特征在于，所述空调机组的性能调试系数等于所述压缩机在名义工况下的实际能力与所述压缩机在名义工况下的预设能力的比值。
10.一种空调机组，其特征在于，所述空调机组包括控制器，所述控制器能够执行权利要求1至9中任一项所述的压缩机频率控制方法。
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