CN113007872A - 一种多联机空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多联机空调系统，包括：室外机模块；室内机，其具有多个；控制模块，其配置为：获取室内机总负荷能力需求

；根据各室外机模块的额定能力，确定需要开启的室外机模块；为各需要开启的室外机模块分配输出能力，所分配的输出能力不大于该室外机模块的额定能力；根据所分配的输出能力控制需要开启的室外机模块工作。本发明的多联机空调系统，根据各室外机模块容量进行模块间的能力分配，可以实现室外机模块运行时，模块能力与自身模块的压缩机能力输出与换热器的最佳匹配，确保每个模块机组之间的高压压力相当，保障机组的实际能力输出，达到机组的最优化运行。

Description

一种多联机空调系统

技术领域

本发明涉及空气调节技术领域，尤其涉及一种多联机空调系统。

背景技术

多模块多联机空调系统是由多个模块并联而成，每个模块内部又是一个相对独立的系统，有着各自单独的控制运行程序，通过将单个模块内部的压缩机吸排气并联起来，尽量使模块内部各压缩机的运行状态保持协调统一，但这种设计只是针对单个模块。

目前市场上的多联机产品，在部分负荷运转时，通常是根据室内机的能力需求进行压缩机的能力输出控制，而较少考虑到机组的运行效率，特别是在有多台压缩机的多联机系统中，一般是在一台压缩机输出至较高频率而仍不能满足室内能力需求时，再开启下一台压缩机，这种方式将会导致机组经常在比较差的运行效率下运转，造成电能的浪费。

现有针对压缩机的能力输出的控制方式导致多联机模块间能力分配不合适，模块间能力分配时并非根据每个模块的自身能力进行能力分配，容易导致各个模块在实际运行时有高压压力各不相同；特别是在模块高频运行时，某些模块甚至会因实际运行压力或电流过高而导致限频，导致本身模块能力不能按照模块间的能力分配值输出，致使实际整个机组的能力输出值降低。

申请公布号为CN102353122A的专利，专利名称为一种模块式多联机控制方法及系统。该方案通过先计算主机的最佳负荷点，然后得出辅机能力需求，再确定启动的辅机压缩机数量，再进行压缩机数量的平均分配；不能均分部分按先后次序在各辅机内逐一分配。在除去主机最佳点能力输出外的能力之后，控制实质上是由辅机的压缩机平均分配的。仍然存在以下技术问题：各个模块在实际运行时有高压压力各不相同，特别是在模块高频运行时，某些模块甚至会因实际运行压力或电流过高而导致限频，导致本身模块能力不能按照模块间的能力分配值输出，致使实际整个机组的能力输出值降低。

申请公布号为CN109237709A的专利，专利名称为一种多联机控制方法。该专利申请的技术方案是同样是根据压缩机的能力分配，本质上是根据每个压缩机能效比最优值来选取模块组合方式，其并未考虑压缩机所在模块的能力问题，也即：各个模块在实际运行时有高压压力各不相同，特别是在模块高频运行时，某些模块甚至会因实际运行压力或电流过高而导致限频，导致本身模块能力不能按照模块间的能力分配值输出，致使实际整个机组的能力输出值降低。

发明内容

为解决现有多联机空调系统的模块间能力分配未考虑各模块实际运行能力，导致本身模块能力不能按照模块间的能力分配值输出，致使实际整个机组的能力输出值降低的技术问题，提出了一种多联机空调系统，可以解决上述问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多联机空调系统，包括：

室外机模块，其具有多个，每个室外机模块包括一台或一台以上压缩机；

室内机，其具有多个，并通过制冷剂管道与所述室外机连接；

控制模块，其配置为：

获取室内机总负荷能力需求Q₁；

根据各室外机模块的额定能力，确定需要开启的室外机模块，满足需要开启的室外机模块的额定能力之和不小于Q₁；

为各需要开启的室外机模块分配输出能力，所分配的输出能力不大于该室外机模块的额定能力；

根据所分配的输出能力控制需要开启的室外机模块工作。

进一步的，室内机总负荷能力需求Q₁的获取方法为：

其中，k_c为在不同环境温度下的负荷修正系数，k_j为第j个室内机的环境温度修正系数，q_j为第j个室内机的额定能力，n为室内机的数量。

进一步的，根据当前的控制模式以及第j个室内机的开关机状态确定k_j。

进一步的，k_j的确定方法为：

当前为制冷模式时，包括：

检测第j个室内机的开机状态；

当第j个室内机关机时，k_j＝0；

当第j个室内机开机时，获取第j个室内机的回风温度T_j；

若T_j＞T₀,

若T_j≤T₀,

T_e0为标准蒸发温度，λ为与k_j的极大值与最小值之差呈负相关的参数；

T₀为阈值，a1为常数。

进一步的，λ等于k_j的极大值与最小值之差的倒数。

进一步的，k_j的确定方法为：

当前为制热模式时，包括：

检测所有室内机的开机状态；

当第j个室内机关机时，若存在开机的其他室内机，k_j＝0.15，否则，k_j＝0；

当第j个室内机开机时，获取第j个室内机的回风温度T_j；

若T_j＜T₀,

若T_j≥T₀,

T_c0为标准冷凝温度，λ为与k_j的极大值与最小值之差呈负相关的参数；

T₀为阈值，a2为常数。

进一步的，λ等于k_j的极大值与最小值之差的倒数。

进一步的，所述室外机模块具有开启优先级，所述控制模块确定需要开启的室外机模块的方法包括：

加载判断步骤：当

时，将所有未开启的室外机模块中优先级最高的室外机模块进行加载开启，并返回加载判断步骤，直至将所有需要开启的室外机模块开启；

其中，Q′_i为第i个开启的室外机模块的额定能力，m为当前开启的室外机模块的数量，50％＜b1≤100％。

进一步的，所述控制模块确定需要开启的室外机模块的方法还包括：

卸载判断步骤：当

时，将所有开启的室外机模块中优先级最低的室外机模块进行卸载关闭，并返回卸载判断步骤，直至将所有不需要开启的室外机模块关闭；

其中，0＜b2≤b1。

进一步的，为各需要开启的室外机模块分配输出能力步骤中，第i个开启的室外机模块的分配输出能力为：

其中，Q′_i为第i个开启的室外机模块的额定能力，m为当前开启的室外机模块的数量。

本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：本发明的多联机空调系统，根据各室外机模块容量进行模块间的能力分配，可以实现室外机模块运行时，模块能力与自身模块的压缩机能力输出与换热器的最佳匹配，确保每个模块机组之间的高压压力相当，保障机组的实际能力输出，达到机组的最优化运行。特别是在室外机模块高频运行时，避免了因实际运行压力或电流过高而导致限频，导致本身模块能力不能按照模块间的能力分配值输出，致使实际整个机组的能力输出值降低的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1为本发明的多联机系统的一种实施例的原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

[多联机的基本原理]

空调系统通过使用压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器来执行空调器的制冷或者制热循环。制冷或者制热循环包括一系列过程，涉及压缩、冷凝、膨胀和蒸发，并向已被调节和热交换的空气供应制冷剂。

压缩机压缩处于高温高压状态的制冷剂气体并排出压缩后的制冷剂气体。所排出的制冷剂气体流入冷凝器。冷凝器将压缩后的制冷剂冷凝成液相，并且热量通过冷凝过程释放到周围环境。

膨胀阀使在冷凝器中冷凝的高温高压状态的液相制冷剂膨胀为低压的液相制冷剂。蒸发器蒸发在膨胀阀中膨胀的制冷剂，并使处于低温低压状态的制冷剂气体返回到压缩机。蒸发器可以通过利用制冷剂的蒸发的潜热与待冷却的材料进行热交换来实现制冷效果。在整个循环中，空调器可以调节室内空间的温度。

空调器的室外机模块是指制冷循环的包括压缩机和室外热交换器的部分，空调器的室内机包括室内热交换器，并且膨胀阀可以提供在室内机或室外机模块中。

室内热交换器和室外热交换器用作冷凝器或蒸发器。当室内热交换器用作冷凝器时，空调器用作制热模式的加热器，当室内热交换器用作蒸发器时，空调器用作制冷模式的冷却器。

本实施例的多模块多联机空调系统是中央空调的一种，如图1所示，“多模块”是指多个室外机模块11，每个室外机模块11包括一台或一台以上压缩机。

本实施例中压缩机可以全为变频压缩机，也可以至少含有一个变频压缩机。

室内机12具有多个，与各室外机模块11并联在一起，并通过制冷剂管道与室外机11连接。

制冷剂的流向以及室外机模块等由控制模块控制。

各个室外机模块在实际运行时有高压压力，且各不相同，特别是在室外机模块高频运行时，某些模块甚至会因实际运行压力或电流过高而导致限频，导致本身模块能力不能按照模块间的能力分配值输出，致使实际整个机组的能力输出值降低。怎么保证模块能力分配与自身模块的压缩机能力输出与换热器的最佳匹配，确保每个模块机组之间的高压压力相当，保障机组的实际能力输出，达到机组的最优化运行，是本发明主要解决的技术问题。

本实施例中的控制模块配置为：

获取室内机总负荷能力需求Q₁；

根据各室外机模块的额定能力，确定需要开启的室外机模块，满足需要开启的室外机模块的额定能力之和不小于Q₁；

为各需要开启的室外机模块分配输出能力，所分配的输出能力不大于该室外机模块的额定能力；

根据所分配的输出能力控制需要开启的室外机模块工作。

本实施例的多联机模块，通过对室外机模块间能力进行分配，相比较现有模块间能力分配方案，最大的优点是根据各模块容量的具体配置因素(换热器与压缩机等)进行模块间的能力分配，可以实现模块能力与自身模块的压缩机能力输出与换热器的最佳匹配，确保每个模块机组之间的高压压力相当，保障机组的实际能力输出，达到机组的最优化运行；系统不会受制于主机辅机的选择及主机的最佳负荷点计算，也不会要求方案设计时每个子模块都配置相同，事实上由于房间建筑负荷不同，也不可能保证每种方案选型都得是每个子模块配置完全相同，可兼容更多型式和种类方案设计，满足不同房间负荷的要求。

室内机总负荷能力需求是各室内机负荷能力需求之和，本实施例中室内机总负荷能力需求Q₁的获取方法为：

其中，k_c为在不同环境温度下的负荷修正系数，系统在同一环境温度下时分别在制冷模式和制热模式时的负荷修正系数不一定相同，在控制时可根据当前运行模式以及环境温度确定负荷修正系数k_c。

k_j为第j个室内机的环境温度修正系数，q_j为第j个室内机的额定能力，n为室内机的数量，可以理解的，n为大于1的整数。

根据当前的运行模式(制冷模式或者制热模式)以及第j个室内机的开关机状态确定k_j。

室内机的环境温度修正系数在不同的运行模式下，由于冷媒循环方式不同，k_j取值也不同。因此，本实施例中根据运行情况确定k_j。具体地说，本实施例中k_j的确定方法为：

当前为制冷模式时，包括：

检测第j个室内机的开机状态；

当第j个室内机关机时，k_j＝0；

当第j个室内机开机时，获取第j个室内机的回风温度T_j；

若T_j＞T₀,

若T_j≤T₀,

T_e0为标准蒸发温度，例如可取2℃，λ为与k_j的极大值与最小值之差呈负相关的参数；负荷修正系数k_j具有极大值与最小值，为常数，可根据不同的多联机系统确定。

T₀为阈值，为分段温度，a1为常数，表示温度常数，例如可取值27℃。

在制冷模式时，T₀的计算公式为：T₀＝λ·27℃+(1-λ)·T_e0，当最小值取0.15时，T₀＝15.5℃。

λ等于k_j的极大值与最小值之差的倒数。例如k_j的极大值为2，最小值取0.15时，λ＝0.54。

当前为制热模式时，k_j的确定方法为：

检测所有室内机的开机状态；

当第j个室内机关机时，若存在开机的其他室内机，k_j＝0.15，否则，k_j＝0；由于制热模式时，即便本室内机未开启，若其他室内机具有开启的，为开启的室内机中仍有少量制冷剂经过，因此仍然存在能量损耗，体现在增加室内机总负荷能力需求。当所有的室内机均未开启时，k_j＝0；此时室内机总负荷能力需求也为0。

当第j个室内机开机时，获取第j个室内机的回风温度T_j；

若T_j＜T₀,

若T_j≥T₀,

T_c0为标准冷凝温度，比如取值46℃。λ为与k_j的极大值与最小值之差呈负相关的参数。

负荷修正系数k_j具有极大值与最小值，为常数，可根据不同的多联机系统确定。

T₀为阈值，为分段温度，a2为常数。

在制热模式时，T₀的计算公式为：T₀＝λ·20+(1-λ)·T_c0，当最小值取0.15时，T₀＝32℃。

本模式下λ等于k_j的极大值与最小值之差的倒数。

室外机模块的开启数量根据室内机总负荷能力需求Q₁设置，还需要根据当前已开启的室外机模块，确定应当是加载室外机模块还是卸载室外机模块。

室外机模块具有开启优先级，控制模块确定需要开启的室外机模块的方法包括：

加载判断步骤：当

时，将所有未开启的室外机模块中优先级最高的室外机模块进行加载开启，并返回加载判断步骤，直至将所有需要开启的室外机模块开启；

其中，Q′_i为第i个开启的室外机模块的额定能力，m为当前开启的室外机模块的数量，50％＜b1≤100％。

虽然每个室外机模块均具有额定能力，实际控制时不一定控制该模块按照额定能力输出，以防止该室外机模块超负荷工作，导致停机或者长期造成损坏，通过将额定能力与系数b1相乘，当开启的室外机模块的额定能力之和与系数b1相乘后仍无法满足室内机总负荷能力需求Q₁时，则判断为需要加载室外机模块，也即增加开启室外机模块的数量。加载方式为按照优先级顺序，优先级高的的优先开启。

控制模块确定需要开启的室外机模块的方法还包括：

卸载判断步骤：当

时，将所有开启的室外机模块中优先级最低的室外机模块进行卸载关闭，并返回卸载判断步骤，直至将所有不需要开启的室外机模块关闭；

其中，0＜b2≤b1。

无论是加载室外机模块还是卸载室外机模块，调整初始系统都会有一定波动，直至趋于稳定，通过设置b2≤b1，使得加载至当前的开启数量和从当前的开启数量进行卸载的判断条件不一致，采用滞回曲线的方式，可以避免频繁加载和卸载，导致系统频繁波动的问题。

在确定了哪些需要开启的室外机模块之后，再为各需要开启的室外机模块具体分配输出能力，以使得室外机模块运行时，模块能力与自身模块的压缩机能力输出与换热器的最佳匹配。

本实施例中为各需要开启的室外机模块分配输出能力步骤中，第i个开启的室外机模块的分配输出能力为：

其中，Q′_i为第i个开启的室外机模块的额定能力，m为当前开启的室外机模块的数量。

实施例二

本实施例中以具有4个室外机模块为例进行举例说明。按照优先级由高至低包括A、B、C、D共4个室外机模块。

b1取75％，b2取25％。控制模块确定需要开启的室外机模块的方法为：

单模块运行时，如A室外机模块运行，A室外机模块能力运转范围为：

A室外机模块系统内变频压缩机最小运转频率Qa×75％，Qa为A室外机模块的额定能力。

单模块向两模块的转移条件：Q₁＞Qa×75％。

两模块向三模块的转移条件：Q₁＞(Qa+Qb)×75％。

三模块向四模块的转移条件：Q₁＞(Qa+Qb+Qc)×75％。

若当前四个室外机模块运行时：

四模块向三模块的转移条件：Q₁＜(Qa+Qb+Qc+Qd)×25％。

三模块向两模块的转移条件：Q₁＜(Qa+Qb+Qc)×25％。

两模块向单模块的转移条件：Q₁＜(Qa+Qb)×25％。

为各需要开启的室外机模块分配输出能力步骤中，包括：

A室外机模块实际输出能力算法为：

B模块实际输出能力算法为：

C模块实际输出能力算法为：

D模块实际输出能力算法为：

本发明的解决方案可以根据各模块容量的具体配置因素(换热器与压缩机等)进行模块间的能力分配，可以实现模块能力与自身模块的压缩机能力输出与换热器的最佳匹配，确保每个模块机组之间的高压压力相当，保障机组的实际能力输出，达到机组的最优化运行。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种多联机空调系统，其特征在于，包括：

室外机模块，其具有多个，每个室外机模块包括一台或一台以上压缩机；

室内机，其具有多个，并通过制冷剂管道与所述室外机连接；

控制模块，其配置为：

获取室内机总负荷能力需求Q₁；

根据各室外机模块的额定能力，确定需要开启的室外机模块，满足需要开启的室外机模块的额定能力之和不小于Q₁；

为各需要开启的室外机模块分配输出能力，所分配的输出能力不大于该室外机模块的额定能力；

根据所分配的输出能力控制需要开启的室外机模块工作。

2.根据权利要求1所述的多联机空调系统，其特征在于，室内机总负荷能力需求Q₁的获取方法为：

其中，k_c为在不同环境温度下的负荷修正系数，k_j为第j个室内机的环境温度修正系数，q_j为第j个室内机的额定能力，n为室内机的数量。

3.根据权利要求2所述的多联机空调系统，其特征在于，根据当前的控制模式以及第j个室内机的开关机状态确定k_j。

4.根据权利要求3所述的多联机空调系统，其特征在于，k_j的确定方法为：

当前为制冷模式时，包括：

检测第j个室内机的开机状态；

当第j个室内机关机时，k_j＝0；

当第j个室内机开机时，获取第j个室内机的回风温度T_j；

若T_j＞T₀,

若T_j≤T₀,

T_e0为标准蒸发温度，λ为与k_j的极大值与最小值之差呈负相关的参数；

T₀为阈值，a1为常数。

5.根据权利要求4所述的多联机空调系统，其特征在于，λ等于k_j的极大值与最小值之差的倒数。

6.根据权利要求3所述的多联机空调系统，其特征在于，k_j的确定方法为：

当前为制热模式时，包括：

检测所有室内机的开机状态；

当第j个室内机关机时，若存在开机的其他室内机，k_j＝0.15，否则，k_j＝0；

当第j个室内机开机时，获取第j个室内机的回风温度T_j；

若T_j＜T₀,

若T_j≥T₀,

T_c0为标准冷凝温度，λ为与k_j的极大值与最小值之差呈负相关的参数；

T₀为阈值，a2为常数。

7.根据权利要求6所述的多联机空调系统，其特征在于，λ等于k_j的极大值与最小值之差的倒数。

8.根据权利要求1-7任一项所述的多联机空调系统，其特征在于，所述室外机模块具有开启优先级，所述控制模块确定需要开启的室外机模块的方法包括：

加载判断步骤：当

时，将所有未开启的室外机模块中优先级最高的室外机模块进行加载开启，并返回加载判断步骤，直至将所有需要开启的室外机模块开启；

其中，Q′_i为第i个开启的室外机模块的额定能力，m为当前开启的室外机模块的数量，50％＜b1≤100％。

9.根据权利要求8所述的多联机空调系统，其特征在于，所述控制模块确定需要开启的室外机模块的方法还包括：

卸载判断步骤：当

时，将所有开启的室外机模块中优先级最低的室外机模块进行卸载关闭，并返回卸载判断步骤，直至将所有不需要开启的室外机模块关闭；

其中，0＜b2≤b1。

10.根据权利要求1-7任一项所述的多联机空调系统，其特征在于，为各需要开启的室外机模块分配输出能力步骤中，第i个开启的室外机模块的分配输出能力为：

其中，Q′_i为第i个开启的室外机模块的额定能力，m为当前开启的室外机模块的数量。

Images