CN112460768B - 用于控制空调系统的方法及使用其的空调系统 - Google Patents

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CN112460768B CN201910865688.2A CN201910865688A CN112460768B CN 112460768 B CN112460768 B CN 112460768B CN 201910865688 A CN201910865688 A CN 201910865688A CN 112460768 B CN112460768 B CN 112460768B
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Abstract

本申请公开了一种用于控制空调系统的方法，所述空调系统包括风机。所述方法包括获取目标空气温度、获取当前空气温度、获取当前温差、获取预期负荷变化趋势、以及控制所述风机的频率。其中获取当前温差步骤包括根据所述目标空气温度和所述当前空气温度得到所述当前温差。所述控制所述风机的频率步骤包括根据所述当前温差以及所述空调系统的预期负荷变化趋势控制所述风机的频率。根据本申请的方法控制的空调系统能够更快地降低目标区域内的温度，并且能够实现节能。

Description

用于控制空调系统的方法及使用其的空调系统
技术领域
本申请涉及空调，更具体地涉及一种用于控制空调系统的方法以及使用该方法的空调系统。
背景技术
现有的空调系统中包括空调单元和空调装置。空调单元设置在需要进行温度调节的区域中。空调装置用于向空调单元提供热交换物质。空调单元包括热交换器、阀、风机和控制器。阀、风机与控制器通讯相连。空调装置与空调单元中的热交换器相连接，阀设置在热交换器与空调装置之间。控制器控制阀的开启和关闭。当阀开启时，空调装置产生的热交换物质(例如被冷却或加热的制冷剂)流向热交换器，风机将空气吹向热交换器，使得空气与热交换物质热交换后被吹向需要进行温度调节的区域(下称“温控区域”)，从而使得温控区域的温度下降或者上升。控制器能够控制风机的工作频率(或工作转速)。当风机的工作频率(或工作转速)较高时，风机提供较大的风量，空调单元向温控区域提供较大的冷量(或热量)。当风机的工作频率(或工作转速)较低时，风机提供较小的风量，空调单元向温控区域提供较小的冷量(或热量)。由此，风机的工作频率(或工作转速)能够控制空调单元提供的冷量(或热量)的大小。
发明内容
本申请提供一种用于控制空调系统的方法以及一种使用该方法的空调系统。
根据本申请的第一方面，本申请提供一种用于控制空调系统的方法，所述空调系统包括风机。所述方法包括获取目标空气温度、获取当前空气温度、获取当前温差、获取预期负荷变化趋势以及控制所述风机的频率。在获取当前温差步骤中，根据所述目标空气温度和所述当前空气温度得到所述当前温差。在控制所述风机的频率步骤中，根据所述当前温差以及所述空调系统的预期负荷变化趋势控制所述风机的频率。
根据本申请的第一方面提供的用于控制空调系统的方法，所述空调系统还包括热交换器以及阀，所述阀对所述热交换器中的热交换介质进行控制，所述获取预期负荷变化趋势步骤包括：
获取空调负荷动态比例，根据以前数次阀开关周期中所述阀的开启时间状况以及当前所述阀的开启时间状况来获取所述空调负荷动态比例，所述空调负荷动态比例能够反映所述空调系统的所述预期负荷变化趋势；
其中，从所述阀打开至所述阀再次打开前为一阀开关周期。
根据本申请的第一方面提供的用于控制空调系统的方法，所述控制所述风机的频率步骤包括以下步骤：
根据所述当前温差以及所述空调负荷动态比例获取风机目标调节比例，所述风机目标调节比例控制所述风机的频率，以控制所述风机的风量，从而使所述空调系统的输出负荷满足所述空调负荷的变化趋势。
根据本申请的第一方面提供的用于控制空调系统的方法，所述获取空调负荷动态比例包括：
获取当前阀开关周期内实时空调负荷比例，根据当前阀开关周期内所述阀的开启时长以及上一阀开关周期内所述阀的关闭时长获取当前阀开关周期内实时空调负荷比例；
获取标准空调负荷比例，根据先前阀开关周期内的所述阀的开关时长获取该阀开关周期的空调负荷比例，并根据预先个数的空调负荷比例获取标准空调负荷比例；
根据所述实时空调负荷比例与所述标准空调负荷比例获取所述空调负荷动态比例。
根据本申请的第一方面提供的用于控制空调系统的方法，所述获取标准空调负荷比例步骤包括：
当先前阀开关周期数大于或等于预定次数时，所述标准空调负荷比例为离本周期最接近的预定次数的先前阀开关周期的空调负荷比例的总和除以预定次数。
根据本申请的第一方面提供的用于控制空调系统的方法，所述获取标准空调负荷比例步骤包括：
当先前阀开关周期数小于所述预定次数时，所述空调负荷比例为所有先前阀开关周期的空调负荷比例的总和除以所述预定次数。
根据本申请的第一方面提供的用于控制空调系统的方法，所述风机目标调节比例Fan-out、所述当前温差△T和空调负荷动态比例Dyc满足：
Fan-out＝K×ΔT+Dyc
其中，K的取值范围为大于等于10并且小于等于30；
当前空气温度Temp(current)、目标空气温度Temp(set)和当前温差△T满足：
ΔT＝Temp(current)-Temp(set)；
所述空调负荷动态比例Dyc、所述实时空调负荷比例current-load、所述标准空调负荷比例std-load满足：
Dyc＝max(current-load，std-load)；
所述实时空调负荷比例current-load、所述当前阀开关周期内所述阀的当前开启时长Ti(current on)以及所述上一阀开关周期内所述阀的关闭时长Ti(last off)满足：
Figure BDA0002201203850000031
其中，在每一个阀开关周期内，所述空调负荷比例pre-load、所述阀的开启时长Ti(on)以及所述阀的关闭时长Ti(off)满足：
Figure BDA0002201203850000032
根据本申请的第二方面，本申请提供一种空调系统，所述空调系统包括热交换器、阀风机以及控制装置。所述阀对所述热交换器中的热交换介质进行控制。所述风机用于使空气与所述热交换器进行热交换。所述控制装置与所述阀以及所述风机通讯连接。其中，所述控制装置能够根据本申请的第一方面提供的用于控制空调系统的方法中的步骤控制所述风机。
根据本申请的第二方面提供的空调系统，所述空调系统还包括当前空气温度传感器，所述当前空气温度传感器用于检测当前空气的温度，所述当前空气温度传感器与所述控制装置通讯相连。
根据本申请的方法控制的空调系统能够更快地降低目标区域内的温度，并且能够实现节能。
通过考虑下面的具体实施方式、附图和权利要求，本申请的其它的特征、优点和实施例可以被阐述或变得显而易见。此外，应当理解，上述发明内容和下面的具体实施方式均为示例性的，并且旨在提供进一步的解释，而不限制要求保护的本申请的范围。然而，具体实施方式和具体实例仅指示本申请的优选实施例。对于本领域的技术人员来说，在本申请的精神和范围内的各种变化和修改将通过该具体实施方式变得显而易见。
附图说明
本申请的特征和优点可通过参照附图阅读以下详细说明得到更好地理解，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的部件，其中：
图1是楼宇中根据本申请的一个实施例的空调系统示意图；
图2是图1所示的空调系统中的一个空调单元的一个实施例的示意图；
图3A和3B是对图2所示的空调单元进行控制的流程图的一个实施例；
图4A是图3B中的步骤332中获取预期负荷变化趋势的具体步骤的第一个实施例示意图；
图4B是图3B中的步骤332中获取预期负荷变化趋势的具体步骤的第二个实施例示意图；
图5是图3B中的步骤334中根据当前温差以及预期负荷变化趋势控制风机频率的具体步骤的实施例示意图；
图6是图2中控制器内部更详细的结构的一个实施例的示意图；
图7A、图7B、图7C和图7D是在模拟环境下传统空调系统与本申请的一个实施例的空调系统100的运行对比图。
具体实施方式
下面将参考构成本说明书一部分的附图对本申请的各种具体实施方式进行描述。在以下的附图中，同样的零部件使用同样的附图号。
图1是根据本申请的一个实施例的空调系统100的示意图，所述空调系统100设置在楼宇104中。如图1所示，楼宇104包括一个地下室115及四个楼层。四个楼层中的每一个楼层包括一个房间111,112,113,114。空调系统100包括空调装置102、四个空调单元1041,1042,1043,1044、供应管路106和返回管路107。其中，空调装置102设置在地下室115中，用于向四个空调单元1041,1042,1043,1044提供热交换物质。四个空调单元1041,1042,1043,1044分别设置在四个房间111,112,113,114对应的一个房间中，用于调节各个房间111,112,113,114的室内空气温度。空调装置102与空调单元1041,1042,1043,1044中的每一个通过供应管路106和返回管路107相连接，从而使得空调装置102提供的热交换物质能够输送至空调单元1041,1042,1043,1044。
下面分别以制冷模式与制热模式为例，描述空调系统100的运行状态。具体来说，在制冷模式下，空调装置102提供温度较低(例如，5℃)的热交换物质。热交换物质通过供应管路106输送至空调单元1041,1042,1043,1044。随后，房间111,112,113,114内的空气与空调单元1041,1042,1043,1044中的温度较低的热交换物质换热，从而使得房间111,112,113,114内的空气的温度降低，而与房间111,112,113,114内的空气换热后的热交换物质温度升高(例如，升高到12℃)，并通过返回管路107返回至空调装置102再次被冷却，以此循环。在制热模式下，空调装置102提供温度较高(例如，45℃)的热交换物质。热交换物质通过供应管路106输送至空调单元1041,1042,1043,1044。随后，房间111,112,113,114内的空气与空调单元1041,1042,1043,1044中的温度较高的热交换物质换热，从而使得房间111,112,113,114内的空气的温度升高，而与房间111,112,113,114内的空气换热后的热交换物质温度降低(例如，降低至40℃)，通过返回管路107返回至空调装置102再次被加热，以此循环。
在一些实施例中，空调系统100能够根据房间111,112,113,114内的负荷(即，房间内需要的冷量或者热量)，通过控制阀206和风机204(参见图2)来控制空调单元1041,1042,1043,1044向各个房间111,112,113,114提供的负荷大小。
虽然在图1所示的实施例中空调装置102设置在楼宇104的地下室115，但本领域的技术人员可以理解，在其他实施例中，空调装置102可以布置在楼宇104的任何一个位置(例如，设置在楼宇104的屋顶上)。此外，空调单元的数量也不限于图1所示的数量，而是可以更多或更少。
图2是图1所示的空调系统100中的空调单元1041的一个实施例的示意图。如图2所示，空调单元1041包括风机204、热交换器202和阀206。热交换器202通过供应管路106和返回管路107与空调装置102(参见图1)相连接。阀206设置在供应管路106上，以控制空调装置102(参见图1)提供的热交换物质是否流经热交换器202。具体来说，当阀206开启时，空调装置102与热交换器202流体连通，从而使得空调装置102提供的热交换物质流入热交换器202。当阀206关闭时，空调装置102与热交换器202不流体连通(即，断开)，从而使得空调装置102提供的热交换物质不流入热交换器202。
更具体的说，当阀206开启时，风机204也自动处于开启状态。空调装置102提供的热交换物质流入热交换器202后，风机204使房间111中的空气吹向热交换器202，从而使得空气与热交换物质进行换热，以使得房间111中空气的温度上升或下降。当阀206关闭时，风机204也自动处于关闭状态。空调装置102提供的热交换物质不流入热交换器202。
空调系统100还包括输入装置214、温度传感器212和控制装置208。具体来说，输入装置214用于输入当前模式(制冷模式或制热模式)以及目标空气温度Temp(set)。温度传感器212设置在房间111中，用于检测房间111的当前空气温度Temp(current)。
空调系统100还包括控制装置208。控制装置208与输入装置214、温度传感器212以及空调单元1041中的阀206和风机204通信连接。具体来说，空调单元1041中的阀206通过连线224与控制装置208通信连接。通过连线224，控制装置208能够控制阀206的打开与关闭。空调单元1041中的风机204通过连线226与控制装置208通信连接。通过连线226，控制装置208能够控制风机204的打开与关闭。更进一步地，控制装置208能够控制风机204的工作频率(或工作转速)，以控制风机204提供的风量大小。温度传感器212与控制装置208通过连线228通信连接。通过连线228，控制装置208能够获取房间111的当前空气温度Temp(current)。输入装置214与控制装置208通过连线229通信连接。通过连线229，控制装置208能够获取房间111的当前模式与目标空气温度Temp(set)。
需要说明的是，输入装置214通常由用户使用，用户可以根据需求输入或者选定当前模式以及目标空气温度Temp(set)。当前模式以及目标空气温度Temp(set)能够被存储在控制装置208中的存储器618的数据624(参见图6)中。
图3A和图3B是对图2所示的空调单元1041进行控制的流程图300的一个实施例。如图3A和图3B所示，程序开始后，在步骤301中，控制装置208将阀206和风机204保持关闭状态。随后控制装置208将操作转到步骤302。
在步骤302中，控制装置208等待开机。如果并未开机，控制装置208将操作返回步骤302。如果开机，控制装置208将操作转到步骤303。
在步骤303中，控制装置208通过连线229从输入装置214获取当前模式。随后控制装置208将操作转到步骤304。
在步骤304中，控制装置208通过连线229从输入装置214获取目标空气温度Temp(set)。随后控制装置208将操作转到步骤306。
在步骤306中，控制装置208通过连线228从温度传感器212获取当前空气温度Temp(current)。随后控制装置208将操作转到步骤308。
在步骤308中，控制装置208根据已获取的目标空气温度Temp(set)以及当前空气温度Temp(current)的差值获取当前温差△T。也就是说，当前温差△T为：
ΔT＝Temp(current)-Temp(set)。
当前温差△T被存储在存储器618的数据624(参见图6)中。完成步骤308后，控制装置208将操作转到步骤310。
在步骤310中，控制装置208对当前模式进行判断。如果当前模式为制冷模式，控制装置208将操作转到步骤314。如果当前模式为制热模式，控制装置208将操作转到步骤316。
在步骤316中，控制装置208将当前温差△T与0进行比较，即将当前空气温度Temp(current)与目标空气温度Temp(set)进行比较。如果当前温差△T大于等于0，即当前空气温度Temp(current)大于等于目标空气温度Temp(set)，这表示房间111中的空气温度已经达到目标空气温度Temp(set)。也就是说，不需要空调系统100对房间111提供热量。控制装置208将操作返回步骤304。在步骤316中，如果当前温差△T小于0，即当前空气温度Temp(current)小于目标空气温度Temp(set)，这表示房间111中的空气温度没有达到目标空气温度Temp(set)。也就是说，需要空调系统100对房间111提供热量。控制装置208将操作转至步骤322。
在步骤314中，控制装置208将当前温差△T与0进行比较，即将当前空气温度Temp(current)与目标空气温度Temp(set)进行比较。如果当前温差△T小于等于0，即当前空气温度Temp(current)小于等于目标空气温度Temp(set)，这表示房间111中的空气温度已经达到目标空气温度Temp(set)。也就是说，不需要空调系统100对房间111提供冷量。控制装置208将操作返回步骤304。
在步骤314中，如果当前温差△T大于0，即当前空气温度Temp(current)大于目标空气温度Temp(set)，这表示房间111中的空气温度没有达到目标空气温度Temp(set)。也就是说，需要空调系统100对房间111提供冷量。控制装置208将操作转至步骤322。
步骤314和步骤316结束后，控制装置208都将操作转到步骤322。也就是说，步骤322具有两个入口。在步骤322中，控制装置208判断阀206是否已经开启。如果阀206处于关闭状态，控制装置208将操作转到步骤324。如果阀206处于开启状态，控制装置208将操作转到步骤328。
在步骤322中，控制装置208判断阀206是否开启。如果阀206处于关闭状态，控制装置208将操作转到步骤324。在步骤324中，控制装置208将阀206开启，从而使得空调装置102提供的热交换物质输送至热交换器202。随后控制装置208将操作转到步骤326。
在步骤326中，控制装置208记录阀206的开启时刻，并将阀206的开启时刻储存在控制装置208的存储器618(参见图6)中。需要说明的是，在本申请的实施例中，从阀206打开至阀206下一次打开前为一个阀开关周期。存储器618的数据624可以以数组方式存储每个阀开关周期中的数据。例如，一个数组记录每个阀开关周期中的两个时刻，一个时刻为阀206的开启时刻，另一个时刻为阀206的关闭时刻。随后控制装置208将操作转到步骤332。
在步骤322中，控制装置208如果判断阀206处于开启状态，控制装置208将操作转到步骤328。
在步骤328中，控制装置208保持阀206的开启状态。随后控制装置208将操作转到步骤332。
需要注意的是，步骤326和步骤328结束后，控制装置208都将操作转到步骤332。也就是说，步骤332具有两个入口。
在步骤332中，控制装置208获取预期负荷变化趋势。在本申请中，预期负荷变化趋势以空调负荷动态比例Dyc表示，在后文中将详细介绍如何获得空调负荷动态比例Dyc。步骤332的作用是，根据以前数次阀开关周期中阀206的开启时间状况以及当前阀206的开启时间状况来获取空调负荷动态比例。其中“阀206的开启时间状况”是指阀206的开启时长和关闭时长。“当前阀206的开启时间状况”是指阀206在当前阀开关周期中的开启时长。随后控制装置208将操作转到步骤334。
在步骤334中，控制装置208根据当前温差△T和预期负荷变化趋势控制风机204的频率，从而调整风机204的风量，以使得空调单元1041提供满足房间111的预期负荷的冷量或热量。随后控制装置208将操作转到步骤336。
在步骤336中，控制装置208判断风机204是否已关闭。如果风机204未关闭，表示风机204保持开启状态。控制装置208将操作转到步骤304。如果风机204已关闭。控制装置208将操作转到步骤337。
在步骤337中，控制装置208关闭阀206。随后控制装置208将操作转到步骤338。
在步骤338中，控制装置208获取阀206的关闭时刻，并将阀206的关闭时刻存储在存储器618的数据624(参见图6)中。随后控制装置208将操作转到步骤340。
在步骤340中，控制装置208判断是否关机。如果关机，控制装置208将操作转到步骤342。在步骤342中，控制装置208将存储器618的数据624清零，随后程序结束。
在步骤340中，如果控制装置208没有关机，控制装置208将操作转到步骤304。等待下一次的阀206的开启。换句话说，控制装置208等待进入下一个阀开关周期。
需要说明的是，虽然本实施例中根据上述描述的顺序执行控制程序，但本领域的技术人员可以理解，本实施例中上述描述的顺序并不旨于限制控制程序的顺序。例如，在图3A所示的程序中，可以先执行“获取当前空气温度”步骤后，再执行“获取目标空气温度”步骤。
还需要说明的是，虽然本实施例的步骤303示出了控制装置208通过连线229从输入装置214获取当前模式，步骤304示出了控制装置208通过连线229从输入装置214获取目标空气温度Temp(set)，并且步骤340示出了控制装置208将存储器618的数据624清零。但本领域的技术人员可以理解，在步骤303和步骤304中，控制装置208也可以选择调取存储器618的数据624中存储的当前模式以及目标空气温度Temp(set)，并且相应地，在步骤340中，控制装置208对存储器618的数据624中存储的、除当前模式以及目标空气温度Temp(set)以外的数据进行清零。
图4A是图3B中的步骤332中获取预期负荷变化趋势的具体步骤的第一个实施例示意图。
在步骤402中，控制装置208判断阀206的在先开启次数i(即，先前的阀开关周期数i)是否大于等于预定次数n。如果阀206的在先开启次数i小于预定次数n，控制装置208将操作转到步骤412。如果阀206的在先开启次数i大于等于预定次数n，控制装置208将操作转到步骤404。其中，阀206的在先开启次数(即，先前的阀开关周期数i)不包括阀206在当前开关周期的本次开启。
在步骤404中，控制装置208获取在先n个阀开关周期中每个阀开关周期内阀206的开启时长Ti(on)和关闭时长Ti(off)。其中，在先n个阀开关周期表示离当前阀开关周期最近的n个阀开关周期，在先n个阀开关周期之后就是当前阀开关周期。开启时长Ti(on)为某一阀开关周期内阀206的关闭时刻减去该阀开关周期内阀206的开启时刻。关闭时长Ti(off)为某一阀开关周期的下一阀开关周期内阀206的开启时刻减去某一阀开关周期内阀206的关闭时刻。随后控制装置208将操作转到步骤406。
在步骤406中，控制装置208根据在先n个阀开关周期中每个阀开关周期内阀206的开启时长Ti(on)和关闭时长Ti(off)获取在先n个阀开关周期中每个阀开关周期的空调负荷比例pre-load。也就是说，每个阀开关周期的空调负荷比例pre-load为：
Figure BDA0002201203850000101
完成步骤406后，控制装置208将操作转到步骤407。
在步骤407中，控制装置208将n个阀开关周期中每一个的空调负荷比例pre-load按顺序赋值给空调负荷比例pre-load1至空调负荷比例pre-loadn。随后控制装置208将操作转到步骤408。
在步骤408中，控制装置208将在先n个阀开关周期中每一个的空调负荷比例pre-load进行累加后除以预定次数n以计算标准空调负荷比例std-load。也就是说，标准空调负荷比例std-load为：
Figure BDA0002201203850000102
完成步骤408后，控制装置208将操作转到步骤426。
在步骤402中，如果控制装置208判断阀206的在先开启次数i小于预定次数n，控制装置208将操作转到步骤412。
在步骤412中，控制装置208将空调负荷比例pre-load1至空调负荷比例pre-loadi均赋值为0。随后控制装置208将操作转到步骤416。
在步骤416中，控制装置208获取i个阀开关周期中每个周期内阀206的开启时长Ti(on)和关闭时长Ti(off)。其中，开启时长Ti(on)为某一阀开关周期内阀206的关闭时刻减去该阀开关周期内阀206的开启时刻。关闭时长Ti(off)为某一阀开关周期的下一阀开关周期内阀206的开启时刻减去某一阀开关周期内阀206的关闭时刻。随后控制装置208将操作转到步骤418。
在步骤418中，控制装置208根据i个阀开关周期中每个阀开关周期内阀206的开启时长Ti(on)和关闭时长Ti(off)获取每个周期的空调负荷比例pre-load。也就是说，每个阀开关周期的空调负荷比例pre-load为：
Figure BDA0002201203850000111
完成步骤418后，控制装置208将操作转到步骤422。
在步骤422中，控制装置208将i个阀开关周期中每一个的空调负荷比例pre-load按顺序赋值给空调负荷比例pre-load1至空调负荷比例pre-loadi。也就是说，第i+1个阀开关周期至第n个阀开关周期中的空调负荷比例pre-load依然为0。随后控制装置208将操作转到步骤424。
在步骤424中，控制装置208将i个阀开关周期中每一个的空调负荷比例pre-load累加后除以预定次数n以获得标准空调负荷比例std-load。也就是说，标准空调负荷比例std-load为：
Figure BDA0002201203850000112
完成步骤424后，控制装置208将操作转到步骤426。
在步骤408和步骤424结束后，控制装置208都将操作转到步骤428。也就是说，步骤428具有两个入口。在步骤426中，控制装置208检测当前阀开关周期内阀206的当前开启时长Ti(current on)。其中当前阀开关周期内阀206的当前开启时长Ti(current on)由当前时刻减去当前阀开关周期内阀206的开启时刻得到。随后控制装置208将操作转到步骤428。
在步骤428中，控制装置208获得当前阀开关周期的前一周期内阀206的关闭时长Ti(last off)。关闭时长Ti(last off)根据当前阀开关周期开启时刻减去上一次阀206的关闭时刻计算得到。随后控制装置208将操作转到步骤432。
在步骤432中，控制装置208根据当前阀开关周期内阀206的当前开启时长Ti(current on)和当前阀开关周期的前一周期内阀206的关闭时长Ti(last off)获得实时空调负荷比例current-load。空调负荷比例current-load为：
Figure BDA0002201203850000121
完成步骤432后，控制装置208将操作转到步骤434。
在步骤434中，控制装置208在空调负荷比例current-load与标准空调负荷比例std-load中取较大值，以获得空调负荷动态比例Dyc。也就是说，空调负荷动态比例Dyc为：
Dyc＝max(current-load，std-load)
空调负荷动态比例Dyc根据代表当前阀开关周期内空调单元1041的空调负荷比例current-load以及根据n个在先阀开关周期内的标准空调负荷比例std-load得到。当空调负荷比例current-load大于标准空调负荷比例std-load时，说明当前阀开关周期内阀206的开启时间较长，并且说明房间111中的当前负荷较大，当前空调负荷比例current-load更能反映房间111后续预期的负荷，因此空调负荷动态比例Dyc以当前空调负荷比例current-load为主要依据。而当空调负荷比例current-load小于标准空调负荷比例std-load时，说明当前阀开关周期内阀206的开启时间较短，并且说明房间111中的当前负荷较小。然而，根据n个在先阀周期中计算得到的标准空调负荷比例std-load可以预期当前周期内房间111需要得到更大的负荷，因此空调负荷动态比例Dyc以标准空调负荷比例std-load为主要依据。
完成步骤434后，控制装置208将操作转到步骤334。
为了便于理解，以下以两个示例对获取标准空调负荷比例std-load的步骤进行说明。在这两个示例中，假设预定次数n＝5进行示例性说明：
示例一：阀206的在先开启次数为3。每个阀开关周期内阀206的运行时刻以表1所示方式储存在控制装置208的存储器618中：
Figure BDA0002201203850000122
Figure BDA0002201203850000131
表1
在步骤402中，控制装置208判断阀206的在先开启次数3次小于预定次数5。控制装置208将操作转到步骤412。
在步骤412中，控制装置208将存储器618中存有的空调负荷比例pre-load1至空调负荷比例pre-load3均赋值为0(如表2)。随后控制装置208将操作转到步骤416。
pre-load1 pre-load2 pre-load3 pre-load4 pre-load5
0 0 0
表2
在步骤416中，控制装置208根据表1获取3个在先周期中阀206的开启时长Ti(on)和关闭时长Ti(off)：
在第1周期中，阀206的开启时长为20分钟，关闭时长为20分钟；
在第2周期中，阀206的开启时长为20分钟，关闭时长为40分钟；
在第3周期中，阀206的开启时长为10分钟，关闭时长为40分钟。随后控制装置208将操作转到步骤418。
在步骤418中，控制装置208根据3个周期中每个周期内阀206的开启时长Ti(on)和关闭时长Ti(off)获取每个周期的空调负荷比例pre-load。
其中，
Figure BDA0002201203850000132
随后，控制装置208将操作转到步骤422。
在步骤422中，控制装置208将3个周期中每一个的空调负荷比例pre-load按顺序赋值给空调负荷比例pre-load1至空调负荷比例pre-load3。此时存储器618中存有的空调负荷比例pre-load如下表3所示。随后控制装置208将操作转到步骤424。
Figure BDA0002201203850000133
Figure BDA0002201203850000141
表3
在步骤424中，控制装置208计算标准空调负荷比例std-load：
Figure BDA0002201203850000142
示例二：阀206的在先开启次数为6。每个阀开关周期内阀206的运行时刻以表4所示方式储存在控制装置208的存储器618中：
阀开关周期 阀206的开启时刻 阀206的关闭时刻
1 8:00 8:20
2 8:40 9:00
3 9:40 9:50
4 10:30 10:45
5 11:20 11:45
6 12:20 12:45
7(当前周期) 13:20
表4
在步骤402中，控制装置208判断阀206的在先开启次数6次大于预定次数5。控制装置208将操作转到步骤404。
在步骤404中，控制装置208根据表4获取5个在先周期中阀206的开启时长Ti(on)和关闭时长Ti(off)：
在第2周期中，阀206的开启时长为20分钟，关闭时长为40分钟；
在第3周期中，阀206的开启时长为10分钟，关闭时长为40分钟；
在第4周期中，阀206的开启时长为15分钟，关闭时长为35分钟；
在第5周期中，阀206的开启时长为25分钟，关闭时长为35分钟；
在第6周期中，阀206的开启时长为25分钟，关闭时长为35分钟。随后控制装置208将操作转到步骤406。
在步骤406中，控制装置208根据5个周期中每个周期内阀206的开启时长Ti(on)和关闭时长Ti(off)获取每个周期的空调负荷比例pre-load。
其中，第2周期的空调负荷比例
Figure BDA0002201203850000151
第3周期的空调负荷比例
Figure BDA0002201203850000152
第4周期的空调负荷比例
Figure BDA0002201203850000153
第5周期的空调负荷比例
Figure BDA0002201203850000154
第6周期的空调负荷比例
Figure BDA0002201203850000155
随后，控制装置208将操作转到步骤407。
在步骤407中，控制装置208将5个周期中每一个的空调负荷比例pre-load按顺序赋值给空调负荷比例pre-load1至空调负荷比例pre-load5。此时存储器618中存有的空调负荷比例pre-load如下表5所示。随后控制装置208将操作转到步骤408。
Figure BDA0002201203850000156
表5
在步骤424中，控制装置208计算标准空调负荷比例std-load：
Figure BDA0002201203850000157
图4B是图3B的步骤332中获取预期负荷变化趋势的具体步骤的第二个实施例示意图。图4B与图4A的不同之处在于，在步骤402中，如果阀206的在先开启次数i小于预定次数n，则控制装置208随后执行与图4A不同的控制策略。而如果阀206的在先开启次数i大于等于预定次数n，则控制装置随后执行与图4A相同的控制策略。
具体而言，如果在步骤402中判断阀206的在先开启次数i小于预定次数n，控制装置208将操作转到步骤452。
在步骤452中，控制装置208进行操作判断，根据三种不同的情形，即情形1、情形2或情形3，控制流程分别转到步骤454、步骤456和步骤458。
具体来说，在步骤452中，如果控制装置208判断当前温差△T小于等于1，控制装置208将操作转到步骤454。在步骤454中，控制装置208通过调节风机204的频率使得风机204以低档风量运行。随后，控制装置208将操作转到步骤336。
在步骤452中，如果控制装置208判断当前温差△T大于1并且小于等于2，控制装置208将操作转到步骤456。在步骤456中，控制装置208通过调节风机204的频率使得风机204以中档风量运行。随后，控制装置208将操作转到步骤336。
在步骤452中，如果控制装置208判断当前温差△T大于2，控制装置208将操作转到步骤458。在步骤458中，控制装置208通过调节风机204的频率使得风机204以高档风量运行。随后，控制装置208将操作转到步骤336。
图5是图3B中的步骤334中根据当前温差以及预期负荷变化趋势控制风机频率的具体步骤的一个实施例的示意图。如图5所示，在步骤502中，控制装置208读出存储在存储器618的数据624(参见图6)中的当前温差△T，对当前温差△T乘以修正系数，再加上空调负荷动态比例Dyc，从而得到风机目标调节比例Fan-out。风机目标调节比例Fan-out为：
Fan-out＝K×ΔT+Dyc；
其中，K为修正系数，其取值范围为10≤K≤30；
Fan-out的取值范围为0≤Fan-out≤100％。
随后，控制装置208将操作转到步骤504。
在步骤504中，控制装置208判断在步骤502中计算得到的风机目标调节比例Fan-out是否等于0。如果计算得到的风机目标调节比例Fan-out等于0，控制装置208将操作转到步骤508。在步骤508中，控制装置208关闭风机204。随后控制装置208将操作转到步骤336。
在步骤504中，如果计算得到的风机目标调节比例Fan-out不等于0，控制装置208将操作转到步骤506。
在步骤506中，控制装置208根据计算的到风机目标调节比例Fan-out来计算风机204的频率。下面以风机204为三档风机为例进行示例性描述：
风机204的工作频率范围为0-300Hz。当风机204的频率为0-100Hz时，风机204以低档风量运行。当风机204的频率为100-200Hz时，风机204以中档风量运行。当风机204的频率为200-300Hz时，风机204以高档风量运行。例如，当前得到的风机目标调节比例Fan-out为30％，即以最大工作频率300Hz乘以30％得到工作频率为90Hz。那么此时风机204以低档风量运行。
控制装置208计算得出风机204的频率后将操作转到步骤510。
在步骤510中，控制装置208根据在步骤506中计算得到的风机204的频率调整风机204的实际运行频率，从而调整风机204的风量，以使得空调单元1041提供满足房间111的预期负荷的冷量或热量。
由此，控制装置208能够根据当前温差△T和预期负荷变化趋势来控制风机204的频率，从而控制风机204提供的风量。随后控制装置208将操作转到步骤336。
需要说明的是，虽然在一些实施例中根据描述的顺序执行控制程序，但本领域的技术人员可以理解，这些实施例中描述的顺序并不旨于限制本申请的控制程序的顺序。例如，在图4A所示的程序中，可以先执行“获取当前阀开关周期内实时空调负荷比例”步骤后，再执行“获取标准空调负荷比例”步骤。
图6是图2中控制装置208内部更详细的结构示意图。如图6所示，控制装置208包括总线602、处理器604、输入接口608、输出接口612、以及用于存储程序622和数据624的存储器618。控制装置208中的各个部件，包括处理器604、输入接口608、输出接口612、以及存储器618与总线602通讯连接，使得处理器604能够控制输入接口608、输出接口612、以及存储器618的运行。具体地说，处理器604能够从存储器618中读取程序622和数据624，并且能够向数据624写入数据。
输入接口608通过连线228接收来自温度传感器212的信号和数据，从而获得房间111的当前空气温度Temp(current)。作为一个示例，温度传感器212可以是电阻传感器。在不同的温度下，温度传感器212能够提供不同的电阻值。输入接口608包括转换电路，该转换电路能够将电阻值转化为数字信号，从而使得处理器604能够接收到当前空气温度Temp(current)。
输入接口608还通过连线229接收来自输入装置214的信号和数据，从而获得当前模式(制冷模式或制热模式)以及目标空气温度Temp(set)。作为一个示例，输入装置214可以是操作按钮，以便于操作者设定当前模式及目标空气温度Temp(set)。处理器604能够通过输入接口608接收当前模式及目标空气温度Temp(set)。
输出接口612通过连线224向阀206发出控制信号，以控制阀206的开关状态。输出接口612包括转换电路，该转换电路能够将控制信号转化为电流信号。作为一个示例，阀206包括阀通道、阻挡块和电机(未示出)。电机能够驱动阻挡块的移动。当电机未接收到电流信号时，阻挡块位于阀通道中，阀通道被断开，阀206为关闭状态。当电机接收到电流信号时，电机驱动阻挡块移动，阻挡块移出阀通道中，阀通道被连通，阀206为开启状态。
输出接口612还通过连线226向风机204发出控制信号，以控制阀206的开关状态。输出接口612包括转换电路，该转换电路能够将控制信号转化为电流信号。电流信号的大小对应不同的频率，从而对应风机204的高档风量、中档风量、低档风量以及关闭状态。
实现图3A-5所示的流程图的程序存储在存储器618的程序622中。通过处理器604运行存储在程序622中的程序，控制装置208对阀206和风机204进行控制。
存储器618的数据624用于存储每个阀开关周期的开启时刻和关闭时刻，以及n个空调负荷比例pre-load(1,2,…,n)。其中，当处理器604向阀206发送开启指令与关闭指令时，阀206的开启时刻和关闭时刻将被自动存入存储器618的数据624中。
在传统的空调系统中，空调装置根据当前温差△T来决定风机提供的风量。例如，当当前温差△T小于或等于零时，表示当前不需要对房间提供冷量或者热量，因此风机与阀都处于关闭状态。当当前温差△T小于等于1时，表示当前对房间提供较少的冷量或者热量即可保持房间在目标空气温度，阀将开启，并且风机以低档风量运行。当当前温差△T大于1并且小于等于2时，表示当前需要对房间提供一定的冷量，才能将房间保持在目标空气温度，阀将开启，并且风机以中档风量运行。当当前温差△T大于2时，表示当前需要对房间提供较大的冷量，才能将房间保持在目标空气温度，阀将开启，并且风机以高档风量运行。
然而，当前温差△T是由当前空气温度Temp(current)与目标空气温度Temp(set)的差值得到的。由于当前空气温度Temp(current)是实时温度，因此当控制装置检测到当前温度Temp(current)后对风机进行风量调节时，相对于所需要的当前房间负荷来说，传统的空调系统提供的负荷是滞后的。这是因为，检测的当前温度Temp(current)反映了房间中的人员对温度的感受，传统的空调系统实际上是在人员已经感受到温度过高或过低之后，才能对房间的温度进行调节，使其达到使人员感到舒适的温度。
相比于传统空调系统，本申请的空调系统100提供了一种能够根据当前温差△T与预期负荷变化趋势来控制风机204的频率的空调系统100。本申请的空调系统100在当前温差△T的基础上结合预期负荷变化趋势，通过空调负荷动态比例表示预计预期负荷变化趋势，从而实时调节风机204的风量以满足房间实时空调负荷。由此，空调系统100能够使房间的空气温度更早地、更快地降低或升高，并且能够使空调系统100更节能。通过使用本申请的空调系统，房间温度将会几乎一直处于使人员感觉舒适的温度。
图7A-图7D是传统空调系统与本申请的一个实施例的空调系统100在相同的模拟环境下的对比图。其中图7A为使用空调系统100的房间内空气温度曲线图，图7B为使用空调系统100的房间内风机风量档位曲线图，图7C为使用传统空调系统的房间内空气温度曲线图，图7D为使用传统空调系统的房间内风机204的风量档位曲线图。在图7A-图7D所示的实施例中，空调系统被设置为制冷模式，并且目标空气温度为26℃。本领域技术人员可以理解的是，房间内的温度会因为外界环境(例如太阳的照射等)、房间内环境(例如人的活动等)等原因而处于不断变化的状态，因此空调系统需要持续不断地对房间内的温度进行调节。对于图7A-图7D所示的实施例，当目标空气温度为26℃，假设28℃及28℃以上的温度是会使房间内的人员感觉不舒适的温度。
从图7A中可以看出，对于本申请的空调系统100而言，空调系统100运行约35分钟后，房间内的空气温度就能够被几乎一直保持在低于28℃的温度。而传统空调系统(如图7C所示)则需要至少约170分钟，才能够将房间内的空气温度保持在低于28℃的温度。在这170分钟中，至少有三段时间(例如，第80分钟左右，第120分钟左右和第170分钟左右)，房间内的温度一度又攀升到了会使人员感觉不舒适的28℃。因此，相对于传统空调系统，本申请的空调系统100能够以快得多的速度将房间内的空气温度保持在预期的温度区间内。
此外，本申请的空调系统100也能够更快地将房间内的空气温度降低到目标空气温度。具体来说，以第35-50分钟的运行状况为例，本申请的空调系统100根据阀206的打开时间(例如，35分钟)预期当前负荷较大，因此保持风机204以中档风量运行。这样，本申请的空调系统100相比于传统空调系统能够提前约5分钟达到目标空气温度26℃。
再以第65分钟至90分钟的运行状况为例，本申请的空调系统100根据获取的第1个阀开关周期时间(即，第0-65分钟)预期当前负荷仍然较大，因此在温差为1℃时就保持风机204以中档风量运行(而在传统空调系统中，当温差为1℃时，会使风机204以低档风量运行)。这使得本申请的空调系统100能够快速地满足当前房间内的负荷，使房间内的空气温度相比于使用传统空调系统的房间提前大约5分钟达到目标空气温度26℃。
此外，本申请的空调系统100还更加节能。参考图1可以知道，房间内的冷量都是由空调装置102提供的。当空调单元1041的阀206开启时，空调装置102启动，以将热交换物质输送至房间111。然而，由于热交换物质的温度与环境温度相差较大(例如，热交换物质的温度为5℃，环境温度为35℃)，因此在热交换物质从空调装置102输送至空调单元1041的过程中，冷量会被不必要地消耗一部分。房间111中阀206的总开启时间越长，空调装置102开启时间就越长，输送过程中被不必要消耗的能量也就越多。在本申请的空调系统100中，如图7A-图7D所示，在运行的530分钟内，风机204的总开启时间相比于传统空调系统减少约50分钟。相应地，阀206的总开启时间与空调装置102的总开启时间也都减少50分钟。这能够减少输送过程中消耗的能量，从而实现节能的效果。
尽管本文中仅对本申请的一些特征进行了图示和描述，但是对本领域技术人员来说可以进行多种改进和变化。因此应该理解，所附的权利要求旨在覆盖所有落入本申请实质精神范围内的上述改进和变化。

Claims (8)

1.一种用于控制空调系统(100)的方法，所述空调系统(100)包括风机(204)、热交换器(202)以及阀(206)，所述阀(206)对所述热交换器(202)中的热交换介质进行控制，其特征在于：所述方法包括：
获取目标空气温度；
获取当前空气温度；
获取当前温差，根据所述目标空气温度和所述当前空气温度得到所述当前温差；
获取预期负荷变化趋势，所述获取预期负荷变化趋势包括获取空调负荷动态比例，根据以前数次阀开关周期中所述阀(206)的开启时间状况以及当前所述阀(206)的开启时间状况来获取所述空调负荷动态比例，所述空调负荷动态比例能够反映所述空调系统(100)的所述预期负荷变化趋势，从所述阀(206)打开至所述阀(206)再次打开前为一阀开关周期；
控制所述风机(204)的频率，根据所述当前温差以及所述空调系统(100)的预期负荷变化趋势控制所述风机(204)的频率。
2.如权利要求1所述的用于控制空调系统(100)的方法，其特征在于：所述控制所述风机(204)的频率步骤包括以下步骤：
根据所述当前温差以及所述空调负荷动态比例获取风机目标调节比例，所述风机目标调节比例控制所述风机(204)的频率，以控制所述风机(204)的风量，从而使所述空调系统(100)的输出负荷满足所述空调负荷的变化趋势。
3.如权利要求2所述的用于控制空调系统(100)的方法，其特征在于：所述获取空调负荷动态比例包括：
获取当前阀开关周期内实时空调负荷比例，根据当前阀开关周期内所述阀(206)的开启时长以及上一阀开关周期内所述阀(206)的关闭时长获取当前阀开关周期内实时空调负荷比例；
获取标准空调负荷比例，根据先前阀开关周期内的所述阀(206)的开关时长获取该阀开关周期的空调负荷比例，并根据预先个数的空调负荷比例获取标准空调负荷比例；
根据所述实时空调负荷比例与所述标准空调负荷比例获取所述空调负荷动态比例。
4.如权利要求3所述的用于控制空调系统(100)的方法，其特征在于：所述获取标准空调负荷比例步骤包括：
当先前阀开关周期数大于或等于预定次数时，所述标准空调负荷比例为离本周期最接近的预定次数的先前阀开关周期的空调负荷比例的总和除以预定次数。
5.如权利要求4所述的用于控制空调系统(100)的方法，其特征在于：所述获取标准空调负荷比例步骤包括：
当先前阀开关周期数小于所述预定次数时，所述空调负荷比例为所有先前阀开关周期的空调负荷比例的总和除以所述预定次数。
6.如权利要求5所述的用于控制空调系统(100)的方法，其特征在于：
所述风机目标调节比例Fan-out、所述当前温差△T和空调负荷动态比例Dyc满足：
Fan-out＝K×△T+Dyc
其中，K的取值范围为大于等于10并且小于等于30；
当前空气温度Temp(current)、目标空气温度Temp(set)和当前温差△T满足：
△T＝Temp(current)-Temp(set)；
所述空调负荷动态比例Dyc、所述实时空调负荷比例current-load、所述标准空调负荷比例std-load满足：
Dyc＝max(current-load，std-load)；
所述实时空调负荷比例current-load、所述当前阀开关周期内所述阀的当前开启时长Ti(current on)以及所述上一阀开关周期内所述阀的关闭时长Ti(last off)满足：
Figure FDA0003397025860000021
其中，在每一个阀开关周期内，所述空调负荷比例pre-load、所述阀的开启时长Ti(on)以及所述阀的关闭时长Ti(off)满足：
Figure FDA0003397025860000022
7.一种空调系统(100)，其特征在于：所述空调系统(100)包括：
热交换器(202)；
阀(206)，所述阀(206)对所述热交换器(202)中的热交换介质进行控制；
风机(204)，所述风机(204)用于使空气与所述热交换器(202)进行热交换；以及
控制装置(208)，所述控制装置(208)与所述阀(206)以及所述风机(204)通讯连接；
其中，所述控制装置(208)能够按照权利要求1-6中任一项权利要求中的用于控制空调系统(100)的方法中的步骤控制所述风机(204)。
8.如权利要求7所述的空调系统(100)，其特征在于：所述空调系统(100)还包括：
温度传感器(212)，所述温度传感器(212)用于检测当前空气温度，所述温度传感器(212)与所述控制装置(208)通讯相连。
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