CN112254308A - 模块化空调机组及其压缩机控制方法 - Google Patents

模块化空调机组及其压缩机控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了模块化空调机组及其压缩机控制方法，模块化空调机组包括至少一台变频空调机组，变频空调机组设有至少一个压缩机，压缩机具有由低至高依次分布的至少一个频率高效段。压缩机控制方法包括以下步骤：检测模块化空调机组的负荷需求；判断模块化空调机组的输出能力是否满足负荷需求；若输出能力不满足负荷需求，则判断是否所有压缩机全部开启，若是则按照设定升频规则将压缩机的运行频率从开启频率逐渐提升至各频率高效段，否则按照设定顺序逐个开启压缩机。本发明通过更合理地控制压缩机运行频率，提高模块化空调机组的运行效率，降低整体噪音，使用户得到更好的体验。

Description

模块化空调机组及其压缩机控制方法
技术领域
本发明涉及空调技术领域，尤其涉及模块化空调机组及其压缩机控制方法。
背景技术
当多台变频空调机组在模块化组合运行时，常规的压缩机控制方式是单台机组根据负荷调节压缩机启停以及频率升降，缺少模块化后系统整体的调控概念，经常出现单台机组压缩机频率跑至最高而其他机组刚启动或运行至效率很低的频率点，导致模块化组合后的整体系统能效偏低、耗能严重，面临高昂的运行费用，同时运行频率越高对噪音影响较大，极大地影响用户体验。
因此，如何设计适用于模块化空调机组且高效节能的压缩机控制方法是业界亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的缺陷，本发明提出模块化空调机组及其压缩机控制方法，通过更合理地控制压缩机运行频率，提高模块化空调机组的运行效率，降低整体噪音，使用户得到更好的体验。
本发明采用的技术方案是，设计模块化空调机组的压缩机控制方法，模块化空调机组包括至少一台变频空调机组，变频空调机组设有至少一个压缩机，压缩机具有由低至高依次分布的至少一个频率高效段。
压缩机控制方法包括以下步骤：
检测模块化空调机组的负荷需求；
判断所述模块化空调机组的输出能力是否满足负荷需求；
若输出能力不满足负荷需求，则判断是否所有压缩机全部开启，若是则按照设定升频规则将压缩机的运行频率从开启频率逐渐提升至各频率高效段，否则按照设定顺序逐个开启压缩机。
优选的，设定升频规则包括：
当所有压缩机均运行在开启频率至最低频率高效段之间且运行频率不完全一致时，按照设定顺序依次将压缩机的运行频率逐渐提升至最低频率高效段的下限值；
和/或当所有压缩机均运行在同一个频率高效段且运行频率完全一致时，同时将所有压缩机的运行频率逐渐提升至其所在频率高效段的上限值；
和/或当所有压缩机均运行在同一个频率高效段且运行频率不完全一致时，按照设定顺序依次将压缩机的运行频率逐渐提升至其所在频率高效段的上限值；
和/或当所有压缩机均运行在相邻两个频率高效段之间且运行频率完全一致时，同时将所有压缩机的运行频率逐渐提升至两个频率高效段中较高的频率高效段的下限值；
和/或当所有压缩机均运行在任意一个频率高效段至其相邻较高的频率高效段的下限值之间且运行频率不完全一致时，按照设定顺序依次将压缩机的运行频率逐渐提升至该相邻频率高效段的下限值。
优选的，设定升频规则还包括：所有压缩机均运行在最高频率高效段的上限值时，同时将所有压缩机的运行频率逐渐提升至最高频率。
优选的，压缩机控制方法还包括：若输出能力超出负荷需求，则判断是否所有压缩机未全部开启或者所有压缩机均运行在开启频率，若是则按照设定顺序逐个关闭压缩机，否则按照设定降频规则将压缩机的运行频率逐渐降低至开启频率。
优选的，设定降频规则包括：
当所有压缩机均运行在开启频率至最低频率高效段的下限值之间时，按照设定顺序依次将压缩机的运行频率逐渐降低至开启频率；
和/或当所有压缩机的运行频率均高于最低频率高效段的下限值时，同时将所有压缩机的运行频率逐渐降低。
优选的，压缩机控制方法还包括：当输出能力刚好满足负荷需求时，维持所述模块化空调机组的当前状态。
优选的，所有压缩机的开启频率以及频率高效段均相同。
优选的，压缩机的运行频率以设定幅度为阶梯逐渐提升或降低。
优选的，压缩机的运行状态或者负荷需求发生变化时均会重新判断模块化空调机组的输出能力是否满足负荷需求。
本发明还提供了采用上述压缩机控制方法控制压缩机运行状态的模块化空调机组。
与现有技术相比，本发明在负荷不满足时，将压缩机全部开启之后通过顺次提升或者整体提升的控制方式，使得单个压缩机升至到某一高效频率值之后会先等待，直到所有压缩机都开启到这个高效频率值之后再决定下一步动作，压缩机之间互相关联呼应，模块化空调机组中的压缩机形成一个整体，提高整体工程运行效率，降低运行噪音。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：
图1是本发明一实施例的流程示意图。
具体实施方式
本发明提出的压缩机控制方法适用于模块化空调机组，模块化空调机组包括至少一台变频空调机组，变频空调机组设有至少一个压缩机，每个压缩机均具有由低至高依次分布的至少一个频率高效段。实际应用中，模块化空调机组通常包含两台以上的变频空调机组，而为了便于调控，将特性相同的压缩机组合到同一个模块化空调机组中，即模块化空调机组中所有压缩机的开启频率相同、频率高效段也相同。
压缩机控制方法包括以下步骤：
检测模块化空调机组的负荷需求，负荷需求通常是指模块化空调机组末端的室内负荷需求；
判断模块化空调机组的输出能力是否满足负荷需求，输出能力通常是指制冷量或者制热量；
若输出能力不满足负荷需求，则判断是否所有压缩机全部开启，若是则按照设定升频规则将压缩机的运行频率从开启频率逐渐提升至各频率高效段，否则按照设定顺序逐个开启压缩机，以增加工作的压缩机数量；
若输出能力超出负荷需求，则判断是否所有压缩机未全部开启或者所有压缩机均运行在开启频率，若是则按照设定顺序逐个关闭压缩机，以减少工作的压缩机数量，若否则按照设定降频规则将压缩机的运行频率逐渐降低至开启频率；
当输出能力刚好满足负荷需求时，维持模块化空调机组的当前状态，此处的刚好满足是指输出能力处于负荷需求的允许范围内。
较优的，设定升频规则包括：
当所有压缩机均运行在开启频率至最低频率高效段之间且运行频率不完全一致时，按照设定顺序依次将压缩机的运行频率逐渐提升至最低频率高效段的下限值，具体来说是将第一台压缩机从开启频率逐渐提升至最低频率高效段的下限值之后，若输出能力仍不满足负荷需求，则将第二台压缩机从开启频率逐渐提升至最低频率高效段的下限值，若输出能力仍不满足负荷需求，则提升第三台压缩机的运行频率，按照此规则升频直至所有压缩机的运行频率均达到最低频率高效段的下限值；
当所有压缩机均运行在同一个频率高效段且运行频率完全一致时，同时将所有压缩机的运行频率逐渐提升至其所在频率高效段的上限值，具体来说是每次提升所有压缩机的运行频率之后，若输出能力仍不满足负荷需求，则继续提升所有压缩机的运行频率，直至所有压缩机的运行频率均达到同一频率高效段的上限值；
当所有压缩机均运行在同一个频率高效段且运行频率不完全一致时，按照设定顺序依次将压缩机的运行频率逐渐提升至其所在频率高效段的上限值，具体来说是将第一台压缩机运行频率逐渐提升至其所在频率高效段的上限值之后，若输出能力仍不满足负荷需求，则将第二台压缩机的运行频率逐渐提升至其所在频率高效段的上限值，若输出能力仍不满足负荷需求，则提升第三台压缩机的运行频率，按照此规则升频直至所有压缩机的运行频率均达到其所在频率高效段的上限值；
当所有压缩机均运行在相邻两个频率高效段之间且运行频率完全一致时，同时将所有压缩机的运行频率逐渐提升至两个频率高效段中较高的频率高效段的下限值，具体来说是每次提升所有压缩机的运行频率之后，若输出能力仍不满足负荷需求，则继续提升所有压缩机的运行频率，直至所有压缩机的运行频率均达到两个频率高效段中较高的频率高效段的下限值；
当所有压缩机均运行在任意一个频率高效段至其相邻较高的频率高效段的下限值之间且运行频率不完全一致时，按照设定顺序依次将压缩机的运行频率逐渐提升至该相邻频率高效段的下限值，具体来说是将第一台压缩机运行频率逐渐提升至该相邻频率高效段的下限值之后，若输出能力仍不满足负荷需求，则将第二台压缩机的运行频率逐渐提升至该相邻频率高效段的下限值，若输出能力仍不满足负荷需求，则提升第三台压缩机的运行频率，按照此规则升频直至所有压缩机的运行频率均达到该相邻频率高效段的下限值；
当所有压缩机均运行在最高频率高效段的上限值时，同时将所有压缩机的运行频率逐渐提升至最高频率，具体来说是每次提升所有压缩机的运行频率之后，若输出能力仍不满足负荷需求，则继续提升所有压缩机的运行频率，直至所有压缩机的运行频率均达到最高频率。
较优的，设定降频规则包括：
当所有压缩机均运行在开启频率至最低频率高效段的下限值之间时，按照设定顺序依次将压缩机的运行频率逐渐降低至开启频率，具体来说是将第一台压缩机运行频率逐渐降低至开启频率之后，若输出能力仍超出负荷需求，则将第二台压缩机的运行频率逐渐降低至开启频率，若输出能力仍超出负荷需求，则降低第三台压缩机的运行频率，按照此规则升频直至所有压缩机的运行频率均降至开启频率；
当所有压缩机的运行频率均高于最低频率高效段的下限值时，同时将所有压缩机的运行频率逐渐降低，具体来说是每次降低所有压缩机的运行频率之后，若输出能力超出负荷需求，则继续降低所有压缩机的运行频率，直至有压缩机的运行频率降至开启频率。
需要说明的是，高效频率段的下限值设置是因为下限值噪音更低，可以保证压缩机在效率较高的同时噪音较低。进一步的，模块化空调机组中的所有压缩机均有其对应的编号，比如压缩机1、压缩机2……压缩机n，设定顺序是从压缩机1开始按照编号大小逐个轮到压缩机n。而在运行频率的调节过程以设定幅度为阶梯逐渐提升或降低，该设定幅度可以为1Hz，当然也可以设计为其他值。再进一步的，压缩机的运行状态或者负荷需求发生变化时均会重新判断模块化空调机组的输出能力是否满足负荷需求，以确保输出能力刚好满足负荷需求，提高机组的运行效率。
为了方便理解，以压缩机具有两个频率高效段为例进行说明，该两个频率高效段分别是低频频率高效段和高于低频频率高效段的高频频率高效段，低频频率高效段的下限值为a、上限值为c，高频频率高效段的下限值为c、上限值为d，a、b、c、d的数值依次增大且单位均为Hz。实际应用中可以根据压缩机单体特性增加设置多个频率高效段e~f、g ~h等，更加细分压缩机的频率高效段，让模块化空调机组里所有压缩机有多个频率高效段，更加精准地控制压缩机维持高效低噪运行。
具体来说，如图1所示，压缩机控制方法如下：
步骤1.0、检测模块化空调机组的末端是否有负荷需求，若是则按照设定顺序启动第一个压缩机；
步骤2.0、判断模块化空调机组的输出能力是否满足负荷需求，若不满足负荷需求则进行步骤3.0，若超出负荷需求则进行步骤2.1，若刚好满足负荷需求则维持当前状态；
步骤2.1、按照设定顺序逐个关闭压缩机，返回步骤2.0；
步骤3.0、按照设定顺序继续启动下一个压缩机并进行步骤4.0；
步骤4.0、判断是否所有压缩机全部开启，若否则返回步骤2.0，若是则进行步骤5.0；
步骤5.0、判断模块化空调机组的输出能力是否满足负荷需求，若不满足负荷需求则进行步骤6.0，若超出负荷需求则进行步骤5.1，若刚好满足负荷需求则维持当前状态；
步骤5.1、按照设定顺序逐个将压缩机的运行频率降低至开启频率，每次降低一个压缩机的运行频率之后判断是否所有压缩机的运行频率均降至开启频率，若是则返回步骤2.0，若否返回步骤5.0；
步骤6.0、按照设定顺序逐个将压缩机的运行频率由开启频率提升至a，每次提升一个压缩机的运行频率之后判断是否所有压缩机的运行频率均达到a，若是则进行步骤7.0，若否则返回步骤5.0；
步骤7.0、判断模块化空调机组的输出能力是否满足负荷需求，若不满足负荷需求则进行步骤8.0，若超出负荷需求则进行步骤7.1，若刚好满足负荷需求则维持当前状态；
步骤7.1、同时降低所有压缩机的运行频率，每次降低所有压缩机的运行频率之后判断是否所有压缩机的运行频率均降至a，若是则返回步骤5.0，若否则返回7.0；
步骤8.0、同时提升所有压缩机的运行频率，每次提升所有压缩机的运行频率之后判断是否所有压缩机的运行频率均达到b，若是则进行步骤9.0，若否则返回步骤7.0。
步骤9.0、判断模块化空调机组的输出能力是否满足负荷需求，若不满足负荷需求则进行步骤10.0，若超出负荷需求则进行步骤9.1，若刚好满足负荷需求则维持当前状态；
步骤9.1、同时降低所有压缩机的运行频率，每次降低所有压缩机的运行频率之后判断是否所有压缩机的运行频率均降至b，若是则返回步骤7.0，若否则返回9.0；
步骤10.0、按照设定顺序逐个将压缩机的运行频率由b提升至c，每次提升一个压缩机的运行频率之后判断是否所有压缩机的运行频率均达到c，若是则进行步骤11.0，若否则返回步骤9.0；
步骤11.0、判断模块化空调机组的输出能力是否满足负荷需求，若不满足负荷需求则进行步骤12.0，若超出负荷需求则进行步骤11.1，若刚好满足负荷需求则维持当前状态；
步骤11.1、同时降低所有压缩机的运行频率，每次降低所有压缩机的运行频率之后判断是否所有压缩机的运行频率均降至b，若是则返回步骤9.0，若否则返回7.0；
步骤12.0、同时提升所有压缩机的运行频率，每次提升所有压缩机的运行频率之后判断是否所有压缩机的运行频率均达到d，若是则进行步骤13.0，若否则返回步骤11.0。
步骤13.0、判断模块化空调机组的输出能力是否满足负荷需求，若不满足负荷需求则进行步骤14.0，若超出负荷需求则进行步骤13.1，若刚好满足负荷需求则维持当前状态；
步骤13.1、同时降低所有压缩机的运行频率，每次降低所有压缩机的运行频率之后判断是否所有压缩机的运行频率均降至c，若是则返回步骤11.0，若否则返回13.0；
步骤14.0、同时提升所有压缩机的运行频率，每次提升所有压缩机的运行频率之后判断是否所有压缩机的运行频率均达到最高频率，若是则进行步骤15.0，否则返回步骤13.0；
步骤15.0、判断模块化空调机组的输出能力是否满足负荷需求，若超出负荷需求则进行步骤15.1，若不满足负荷需求或者刚好满足负荷需求则维持当前状态；
步骤15.1、同时降低所有压缩机的运行频率，每次降低所有压缩机的运行频率之后判断是否所有压缩机的运行频率均降至d，若是则返回步骤13.0，若否则返回15.0。
本发明还提供了采用上述压缩机控制方法控制压缩机运行状态的模块化空调机组。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.模块化空调机组的压缩机控制方法，所述模块化空调机组包括至少一台变频空调机组，所述变频空调机组设有至少一个压缩机，所述压缩机具有由低至高依次分布的至少一个频率高效段；其特征在于，所述压缩机控制方法包括以下步骤：
检测模块化空调机组的负荷需求；
判断所述模块化空调机组的输出能力是否满足负荷需求；
若输出能力不满足负荷需求，则判断是否所有压缩机全部开启，若是则按照设定升频规则将压缩机的运行频率从开启频率逐渐提升至各频率高效段，否则按照设定顺序逐个开启压缩机。
2.根据权利要求1所述的压缩机控制方法，其特征在于，所述设定升频规则包括：
当所有压缩机均运行在开启频率至最低频率高效段之间且运行频率不完全一致时，按照设定顺序依次将压缩机的运行频率逐渐提升至最低频率高效段的下限值；
和/或当所有压缩机均运行在同一个频率高效段且运行频率完全一致时，同时将所有压缩机的运行频率逐渐提升至其所在频率高效段的上限值；
和/或当所有压缩机均运行在同一个频率高效段且运行频率不完全一致时，按照设定顺序依次将压缩机的运行频率逐渐提升至其所在频率高效段的上限值；
和/或当所有压缩机均运行在相邻两个频率高效段之间且运行频率完全一致时，同时将所有压缩机的运行频率逐渐提升至两个频率高效段中较高的频率高效段的下限值；
和/或当所有压缩机均运行在任意一个频率高效段至其相邻较高的频率高效段的下限值之间且运行频率不完全一致时，按照设定顺序依次将压缩机的运行频率逐渐提升至该相邻频率高效段的下限值。
3.根据权利要求1所述的压缩机控制方法，其特征在于，所述设定升频规则还包括：当所有压缩机均运行在最高频率高效段的上限值时，同时将所有压缩机的运行频率逐渐提升至最高频率。
4.根据权利要求1所述的压缩机控制方法，其特征在于，所述压缩机控制方法还包括：若输出能力超出负荷需求，则判断是否所有压缩机未全部开启或者所有压缩机均运行在开启频率，若是则按照设定顺序逐个关闭压缩机，否则按照设定降频规则将压缩机的运行频率逐渐降低至开启频率。
5.根据权利要求4所述的压缩机控制方法，其特征在于，所述设定降频规则包括：
当所有压缩机均运行在开启频率至最低频率高效段的下限值之间时，按照设定顺序依次将压缩机的运行频率逐渐降低至开启频率；
和/或当所有压缩机的运行频率均高于最低频率高效段的下限值时，同时将所有压缩机的运行频率逐渐降低。
6.根据权利要求1所述的压缩机控制方法，其特征在于，所述压缩机控制方法还包括：当输出能力刚好满足负荷需求时，维持所述模块化空调机组的当前状态。
7.根据权利要求1至6任一项所述的压缩机控制方法，其特征在于，所有压缩机的开启频率以及频率高效段均相同。
8.根据权利要求1至6任一项所述的压缩机控制方法，其特征在于，所述压缩机的运行频率以设定幅度为阶梯逐渐提升或降低。
9.根据权利要求1至6任一项所述的压缩机控制方法，其特征在于，所述压缩机的运行状态或者负荷需求发生变化时均会重新判断所述模块化空调机组的输出能力是否满足负荷需求。
10.模块化空调机组，其特征在于，所述模块化空调机组采用权利要求1至9任一项所述压缩机控制方法控制压缩机的运行状态。
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