CN112432268A - 一种具有多种模式的多功能水空调系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种具有多种模式的多功能水空调系统及其控制方法，具有通过管路连接内机和主机，管路中的介质为水，所述内机中设有直流无级调速风机、静电除尘杀菌器件、设在管路上的水流量比例调节阀和第二控制器，主机包括压缩机、设在管路上的电子膨胀阀、直流无极调速电机和第一控制器，第一控制器和第二控制器连接，内机上设有环境温度传感器、进水温度传感器和出水温度传感器。本发明实现自动化控制，精确化控制，提供节能舒适的生活、工作空间。

Description

一种具有多种模式的多功能水空调系统及其控制方法

技术领域

本发明属于空调技术领域，具体地说是一种具有直流无级调速、变容量、变流量等多种模式的多功能水空调系统及其控制方法。

背景技术

目前在变频水系统空调领域里，都是变容量主机，或者是变流量室内机，两者相对独立，却没有将变容量的主机和变流量的室内机组合起来并通过与之配套的控制方式形成一个集成系统。功能相对单一，难以满足多种不同的需求。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种具有多种模式的多功能水空调系统及其控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种具有多种模式的多功能水空调系统，具有通过管路连接内机和主机，管路中的介质为水，所述内机中设有直流无级调速风机、静电除尘杀菌器件、设在管路上的水流量比例调节阀和第二控制器，主机包括压缩机、设在管路上的电子膨胀阀、直流无极调速电机和第一控制器，第一控制器和第二控制器连接，内机上设有环境温度传感器、进水温度传感器和出水温度传感器。

所述第二控制器内置有网络通讯模块，通过该网络通讯模块与智能终端通讯连接。

所述第二控制器中具有地暖开关。

一种具有多种模式的多功能水空调系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

内机开机后，实时检测内机所处的当前环境温度、当前进水温度和当前出水温度，根据预设温度，第二控制器对内机的直流无级调速风机的转速进行控制，调整内机中的水流量比例调节阀的开度；

并将检测到的温度数据、水流量比例调节阀、直流无级调速风机的数据传送给第一控制器，第一控制器控制主机中的压缩机的运行频率、电子膨胀阀的开度、直流无极调速电机的转速。

对于内机中的水流量比例调节阀的具体控制为：

将检测到的内机的进水温度和出水温度的的值进行差值计算，得到进出水温差值ΔT，进出水温差设定值为ΔTset，其中制冷模式下：ΔT＝出水温度-进水温度；制热模式下：ΔT＝进水温度-出水温度；

ΔT＝0时，水流量比例调节阀开度为最小值Kdmin；

当ΔT≥ΔTset时，水流量比例调节阀开度为最大值Kdmax；

当0＜ΔT＜ΔTset时，水流量比例阀的开度计算公式如下：

Kd＝Kd(n-1)+ΔKd，

ΔKd＝D×ΔT，

其中：Kd：调节后的实际开度；

Kd(n-1)：上一次调节后的实际开度；

ΔKd：开度变化量；

D：开度变化系数；

Kdmax：开度最大值；

Kdmin：开度最小值；

ΔTset、D、Kdmax、Kdmin均为预设值。

对于内机中的直流无级调速风机的具体控制为：

设检测到的当前室内环境温度和室内环境温度设定值间的温差为△Ta；

设定室内环境温度和室内环境温度设定值间的温差最大值为△Tamax、最小值为△Tamin；

当△Ta≥△Tamax时，直流无级调速风机以超高档转速运行；

当△Tamin<△Ta<△Tamax时，直流无级调速风机运行转速按照以下公式计算出：

直流无级调速风机运行转速＝[(超高档转速-超低档转速)×(△Ta-△Tamin)/(△Tamax-△Tamin)]+超低档转速；

-1℃≤△Ta≤△Tamin：直流风机以超低档转速运行；

当△Ta<-1℃时，直流无级调速风机停止运行；

△Tamax、△Tamin、超高档转速、超低档转速均为预设值。

对主机中的压缩机的具体控制为：

设定压缩机运行时检测到的环境温度为T环境，△T水温表示主机运行时的进出水温差，F表示压缩机当前运行频率，FMAX表示压缩机最大运行频率，FMIN表示压缩机最小运行频率；

压缩机的运行频率与环境温度T环境、进出水温差△T水温为线性关系，进出水温△T水温越高则压缩机的运行频率调整到越高，进出水温△T水温越低则压缩机的运行频率调整到越低，T环境越高则压缩机的频率调整到越低，T环境越低则压缩机的频率调整到越高。

对主机的电子膨胀阀的具体控制为：

电子膨胀阀的实际开度EXVn＝EXV(n-1)+△P1+△P2

其中：△P1＝K1*△SHh、△P2＝K2[SHhn-SHh(n-1)]

EXV(n-1)：上一次调节后的开度；

△P1、△P2：开度变化量；

K1、K2：变化系数；

SHhn：目标回气过热度；

SHh(n-1)：上一次的目标回气过热度；

△SHh：实际回气过热度与目标回气过热度的差值；

K1、K2、SHhn为预设值。

对主机中的直流无极调速电机的具体控制为：

制冷模式下：直流无极调速电机的转速随压缩机运行频率、环境温度升高而加大；

制热模式下：直直流无极调速电机的转速随压缩机运行频率、环境温度降低而加大；

直流风机转速预先设定最高转速和最低转速。

本发明实现自动化控制，精确化控制，提供节能舒适的生活、工作空间。

附图说明

附图1为本发明连接示意图；

附图2为本发明控制连接示意图；

附图3为本发明压缩机运行频率示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如附图1-3所示，一种具有多种模式的多功能水空调系统，具有通过管路连接内机和主机，管路中的介质为水，所述内机中设有直流无级调速风机、静电除尘杀菌器件、设在管路上的水流量比例调节阀和第二控制器，主机包括压缩机、设在管路上的电子膨胀阀、直流无极调速电机和第一控制器，第一控制器和第二控制器连接，内机1上设有环境温度传感器、进水温度传感器和出水温度传感器。主机通过缓冲水箱与内机连接，缓冲水箱作为介质水的缓冲。利用缓冲水箱与地暖2连接，实现供暖作用。水流量比例调节阀可设在内机的相应水路管路上，并无具体的位置限定，图中并未示出。内机包含风机，主机包含压缩机、电机、电子膨胀阀均为公知技术，在此不再详细赘述。

另外，内机可连接相应的温控器，对内机进行相应的控制。

利用静电除尘杀菌器件，可以对空气进行过滤，实现较佳品质的空气质量。该静电除尘杀菌器件为高电压包以及静电方式除尘杀菌。

所述第二控制器内置有网络通讯模块，通过该网络通讯模块与智能终端通讯连接，比如可与手机通讯连接，实现远程控制。

所述第二控制器中具有地暖开关，在室内铺设地暖2时候，可利用地暖开关进行地暖的控制。

多种模式包含制冷、制热、送风、除湿、制热+地暖、除尘、杀菌，可分别设置相应的控制按键，实现对应的使用需求。

本发明中，通过对多个变更进行相应的控制，压缩机、电子膨胀阀、直流无极调速电机、直流无级调速风机、水流量比例调节阀等，可根据室内机的使用需求，自动调节压缩机的运行状态、自动调节水温、自动调节水流量、自动调节风机转速，可实现变冷媒流量、变风量(主机和室内机)、变水流量。对于水流量，并不是通过变频水泵或者电动阀来控制，而是用水流量比例阀进行控制，通过控制系统，使得水流量的变化精度达到1％，水温的控制精度达到0.1℃，电机的转速控制精度达到1rpm，因而使用起来更节能，用户体验更舒适。另外本系统实现了主机和室内机的控制联动，每台机器或每个房间根据不同的使用需求可独立控制，不影响整个系统长期的稳定运行。在管路安装方面，本系统安装更简便，不需要通过设计调节水力平衡，无需作同程管路设计，系统可自动调节水力平衡。同时，无需安装水路旁通管路，简化了水路设计。

一种具有多种模式的多功能水空调系统的控制方法，包括以下步骤：

内机开机后，实时检测内机所处的当前环境温度、当前进水温度和当前出水温度，根据预设温度，第二控制器对内机的直流无级调速风机的转速进行控制，调整内机中的水流量比例调节阀的开度。

并将检测到的温度数据、水流量比例调节阀、直流无级调速风机的数据传送给第一控制器，第一控制器控制主机中的压缩机的运行频率、电子膨胀阀的开度、直流无极调速电机的转速。

当系统达到用户的使用需求后，通过第一控制器和第二控制器的集成控制，系统自动调节主机的变频压缩机、电子膨胀阀、直流风机的运行状态和内机的直流风机、水流量比例调节阀的运行状态，以维持用户的使用需求。当用户改变需求时，系统会实时根据用户需求进行调节。

在实际使用中，一个主机至少连接一台内机，以水为介质进行冷热控制。

对于内机中的水流量比例调节阀的具体控制为：

将检测到的内机的进水温度和出水温度的的值进行差值计算，得到进出水温差值ΔT，进出水温差设定值为ΔTset，其中制冷模式下：ΔT＝出水温度-进水温度；制热模式下：ΔT＝进水温度-出水温度。

ΔT＝0时，水流量比例调节阀开度为最小值Kdmin，如果原来水流量比例调节阀的开度不是最小值，则调整到最小值，如果原来是最小值，则不需要调整，保持即可。

当ΔT≥ΔTset时，水流量比例调节阀开度为最大值Kdmax。

当0＜ΔT＜ΔTset时，水流量比例阀的开度计算公式如下：

Kd＝Kd(n-1)+ΔKd，

ΔKd＝D×ΔT，

其中：Kd：调节后的实际开度；Kd(n-1)：

上一次调节后的实际开度；

ΔKd：开度变化量，为水流量比例调节阀相邻两次的变化量。

D：开度变化系数；

Kdmax：开度最大值；

Kdmin：开度最小值；

ΔTset、D、Kdmax、Kdmin均为预设值，可为默认值，也可以根据实际需求进行设定。

对于内机中的直流无级调速风机的具体控制为：

设检测到的室内当前室内环境温度和室内环境温度设定值间的温差为△Ta。

设定室内环境温度和室内环境温度设定值间的温差最大值为△Tamax、最小值为△Tamin。

当△Ta≥△Tamax时，直流无级调速风机以超高档转速运行。

当△Tamin<△Ta<△Tamax时，直流无级调速风机运行转速按照以下公式计算出。

直流无级调速风机运行转速＝[(超高档转速-超低档转速)×(△Ta-△Tamin)/(△Tamax-△Tamin)]+超低档转速。

-1℃≤△Ta≤△Tamin：直流风机以超低档转速运行。

当△Ta<-1℃时，直流无级调速风机停止运行；

△Tamax、△Tamin、超高档转速、超低档转速均为预设值，可为默认值，也可以进行灵活设定。超高档转速为最高档转速，超低档转速为最低档转速，为相应的设置。

对主机中的压缩机的具体控制为：

如附图3所示，设定压缩机运行时检测到的环境温度为T环境，△T水温表示主机运行时的进出水温差，F表示压缩机当前运行频率，FMAX表示压缩机最大运行频率，FMIN表示压缩机最小运行频率。

压缩机的运行频率与环境温度T环境、进出水温差△T水温为线性关系，进出水温△T水温越高则压缩机的运行频率调整到越高，进出水温△T水温越低则压缩机的运行频率调整到越低，T环境越高则压缩机的频率调整到越低，T环境越低则压缩机的频率调整到越高。压缩机的运行频率，在最大值和最小值之间改变调整。

对主机的电子膨胀阀的具体控制为：

电子膨胀阀的实际开度EXVn＝EXV(n-1)+△P1+△P2，

其中：△P1＝K1*△SHh、△P2＝K2[SHhn-SHh(n-1)]，

EXV(n-1)：上一次调节后的开度；

△P1、△P2：开度变化量，即是相邻两次测定值的电子膨胀阀的开度的变化量。

K1、K2：变化系数；

SHhn：目标回气过热度；

SHh(n-1)：上一次的目标回气过热度；

△SHh：实际回气过热度与目标回气过热度的差值；

K1、K2、SHhn为预设值，初始时的电子膨胀阀的开度是已知的，从而可以计算得到电子膨胀阀的开度变化量。

对主机中的直流无极调速电机的具体控制为：

制冷模式下：直流无极调速电机的转速随压缩机运行频率、环境温度升高而加大。

制热模式下：直流无极调速电机的转速随压缩机运行频率、环境温度降低而加大。

直流风机转速预先设定最高转速和最低转速。

当一个主机带动多个内机时，各个内机单独控制，单独实现开/停机，主机会根据内机的实际使用负荷需求自动调节运行状态。

另外，当多个内机设置不同的运行模式需求或需求矛盾(制冷和制热矛盾)时，通过第二控制器来显示模式冲突，提示用户统一设置相同运行模式。本系统实行模式优先法则。

通过对电子膨胀阀、水流量比例调节阀等部件的调节控制，

需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有多种模式的多功能水空调系统，具有通过管路连接内机和主机，管路中的介质为水，其特征在于，所述内机中设有直流无级调速风机、静电除尘杀菌器件、设在管路上的水流量比例调节阀和第二控制器，主机包括压缩机、设在管路上的电子膨胀阀、直流无极调速电机和第一控制器，第一控制器和第二控制器连接，内机上设有环境温度传感器、进水温度传感器和出水温度传感器。

2.根据权利要求1所述的具有多种模式的多功能水空调系统，其特征在于，所述第二控制器内置有网络通讯模块，通过该网络通讯模块与智能终端通讯连接。

3.根据权利要求2所述的具有多种模式的多功能水空调系统，其特征在于，所述第二控制器中具有地暖开关。

4.一种根据权利要求1-3中任一项所述的具有多种模式的多功能水空调系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

内机开机后，实时检测内机所处的当前环境温度、当前进水温度和当前出水温度，根据预设温度，第二控制器对内机的直流无级调速风机的转速进行控制，调整内机中的水流量比例调节阀的开度；

并将检测到的温度数据、水流量比例调节阀、直流无级调速风机的数据传送给第一控制器，第一控制器控制主机中的压缩机的运行频率、电子膨胀阀的开度、直流无极调速电机的转速。

5.根据权利要求4所述的具有多种模式的多功能水空调系统的控制方法，其特征在于，对于内机中的水流量比例调节阀的具体控制为：

将检测到的内机的进水温度和出水温度的的值进行差值计算，得到进出水温差值ΔT，进出水温差设定值为ΔTset，其中制冷模式下：ΔT＝出水温度-进水温度；制热模式下：ΔT＝进水温度-出水温度；

ΔT＝0时，水流量比例调节阀开度为最小值Kdmin；

当ΔT≥ΔTset时，水流量比例调节阀开度为最大值Kdmax；

当0＜ΔT＜ΔTset时，水流量比例阀的开度计算公式如下：

Kd＝Kd(n-1)+ΔKd，

ΔKd＝D×ΔT，

其中：Kd：调节后的实际开度；

Kd(n-1)：上一次调节后的实际开度；

ΔKd：开度变化量；

D：开度变化系数；

Kdmax：开度最大值；

Kdmin：开度最小值；

ΔTset、D、Kdmax、Kdmin均为预设值。

6.根据权利要求5所述的具有多种模式的多功能水空调系统的控制方法，其特征在于，对于内机中的直流无级调速风机的具体控制为：

设检测到的当前室内环境温度和室内环境温度设定值间的温差为△Ta；

设定室内环境温度和室内环境温度设定值间的温差最大值为△Tamax、最小值为△Tamin；

当△Ta≥△Tamax时，直流无级调速风机以超高档转速运行；

当△Tamin<△Ta<△Tamax时，直流无级调速风机运行转速按照以下公式计算出：

直流无级调速风机运行转速＝[(超高档转速-超低档转速)×(△Ta-△Tamin)/(△Tamax-△Tamin)]+超低档转速；

-1℃≤△Ta≤△Tamin：直流风机以超低档转速运行；

当△Ta<-1℃时，直流无级调速风机停止运行；

△Tamax、△Tamin、超高档转速、超低档转速均为预设值。

7.根据权利要求6所述的具有多种模式的多功能水空调系统的控制方法，其特征在于，对主机中的压缩机的具体控制为：

设定压缩机运行时检测到的环境温度为T环境，△T水温表示主机运行时的进出水温差，F表示压缩机当前运行频率，FMAX表示压缩机最大运行频率，FMIN表示压缩机最小运行频率；

压缩机的运行频率与环境温度T环境、进出水温差△T水温为线性关系，进出水温△T水温越高则压缩机的运行频率调整到越高，进出水温△T水温越低则压缩机的运行频率调整到越低，T环境越高则压缩机的频率调整到越低，T环境越低则压缩机的频率调整到越高。

8.根据权利要求7所述的具有多种模式的多功能水空调系统的控制方法，其特征在于，对主机的电子膨胀阀的具体控制为：

电子膨胀阀的实际开度EXVn＝EXV(n-1)+△P1+△P2

其中：△P1＝K1*△SHh、△P2＝K2[SHhn-SHh(n-1)]

EXV(n-1)：上一次调节后的开度；

△P1、△P2：开度变化量；

K1、K2：变化系数；

SHhn：目标回气过热度；

SHh(n-1)：上一次的目标回气过热度；

△SHh：实际回气过热度与目标回气过热度的差值；

K1、K2、SHhn为预设值。

9.根据权利要求7所述的具有多种模式的多功能水空调系统的控制方法，其特征在于，对主机中的直流无极调速电机的具体控制为：

制冷模式下：直流无极调速电机的转速随压缩机运行频率、环境温度升高而加大；

制热模式下：直直流无极调速电机的转速随压缩机运行频率、环境温度降低而加大；

直流风机转速预先设定最高转速和最低转速。

Images