发明内容
本申请实施例提供一种空调的控制方法,以解决相关技术中存在的用电浪费问题。
本申请实施例提供了一种空调的控制方法,其包括如下步骤:
基于空调的当前温度Tr+s、当前相对湿度Hr+s和设定温度T,计算在设定温度T下、同等含湿量下,当前相对湿度Hr+s的当前等效相对湿度Hd,r,s;
基于当前温度Tr+s、当前等效相对湿度Hd,r,s、设定温度T和设定相对湿度H,计算当前加湿需求s和当前制冷需求q;
基于空调的额定功率Q,以及当前计算周期的负载功率p和上一个计算周期的负载功率p1,计算负载突变率Δp;
基于负载突变率Δp、设定负载突变率Δp0、当前加湿需求s和当前制冷需求q,计算压缩机的目标转速C和风机的目标转速R,并控制压缩机和风机,按照相应的目标转速运行。
一些实施例中,使用第一公式,计算当前等效相对湿度Hd,r,s,所述第一公式包括:
或者,
使用第一方法,计算当前等效相对湿度Hd,r,s,所述第一方法包括:
获取当前温度饱和蒸汽分压力PΔr+s和设定温度饱和蒸汽分压力PΔ;
计算当前温度蒸汽分压力Pr+s=PΔr+s×Hr+s;
其中,P0为大气压力。
一些实施例中,使用第二公式,计算负载突变率Δp,所述第二公式包括:
一些实施例中,基于负载突变率Δp、设定负载突变率Δp0、当前加湿需求s和当前制冷需求q,计算压缩机的目标转速C和风机的目标转速R,包括如下步骤:
判断负载突变率的绝对值|Δp|与设定负载突变率Δp0的大小关系;
若|Δp|<Δp0,则计算C=C1+(Cmax-Cmin)×Δmax(s,q);
若|Δp|≥Δp0,则计算C=C1+(Cmax-Cmin)×Δmax(s,q)+Δp×Cmax;
其中,Δp0>0,C为压缩机的目标转速,C1为压缩机的当前转速,Cmax为压缩机的预设最大转速,Cmin为压缩机的预设最小转速;
若s<q,则Δmax(s,q)=q-q1,q1为上一个计算周期的制冷需求;
若s≥q,则Δmax(s,q)=s-s1,s1为上一个计算周期的加湿需求;
其中,R为风机的目标转速,R1为风机的当前转速,Rmax为风机的预设最大转速,Rmin为风机的预设最小转速。
一些实施例中,使用第三公式公式,计算当前制冷需求q,所述第三公式包括:q=f(T,Tr+s);
使用第四公式公式,计算当前加湿需求s,所述第四公式包括:s=f(H,Hd,r,s);或着,
使用第二方法,计算当前加湿需求s,所述第二方法包括:
获取当前温度饱和蒸汽分压力PΔr+s和设定温度饱和蒸汽分压力PΔ;
计算设定温度蒸汽分压力P=PΔ×H;
计算当前加湿需求s=f(HΔ,Hr+s);
其中,P0为大气压力。
一些实施例中,所述控制方法还包括通过控制加湿器启闭以防止加湿除湿竞争的步骤。
一些实施例中,当空调配置有送风温湿度传感器和回风温湿度传感器时,通过控制加湿器启闭以防止加湿除湿竞争的步骤,具体包括:
计算空调的除湿量B=Drs-Dsr,其中,Drs为回风含湿量,Dsr为送风含湿量;
判断B是否大于0;
若B>0,则关闭加湿器;
若B≤0,则判断当前加湿需求s是否满足s≥100%,若s≥100%,则开启加湿器,若0<s<100%,则保持当前加湿器状态不变,若s≤0,则关闭加湿器;
当空调配置有送风温湿度传感器和回风温湿度传感器中的任意一个时,通过控制加湿器启闭以防止加湿除湿竞争的步骤,具体包括:
使用第八公式,计算制冷剂的当前蒸发压力Pe对应的饱和温度Te,所述第八公式包括:
Te=0.3102×(ln(Pe+P0))3+1.8747×(ln(Pe+P0))3+20.03×ln(Pe+P0)-52.053;
使用第五公式,计算凝露等效相对湿度Hed,所述第五公式包括:
判断凝露等效相对湿度Hed与当前等效相对湿度Hd,r,s的大小关系;
若Hed<Hd,r,s,则关闭加湿器;
若Hed≥Hd,r,s,则判断当前加湿需求s是否满足s≥100%,若s≥100%,则开启加湿器,若0<s<100%,则保持当前加湿器状态不变,若s≤0,则关闭加湿器。
一些实施例中,使用第六公式,计算回风含湿量D
rs,所述第六公式包括:
使用第七公式,计算送风含湿量D
sr,所述第七公式包括:
其中,P0为大气压力,PΔrs为当前回风温度饱和蒸汽分压力,Hrs为当前回风相对湿度,PΔsr为当前送风温度饱和蒸汽分压力,Hsr为当前送风相对湿度。
一些实施例中,当空调仅配置回风温湿度传感器时,所述回风温湿度传感器测量的当前温度Tr+s和当前相对湿度Hr+s,分别为当前回风温度Trs和当前回风相对湿度Hrs,当前等效相对湿度Hd,r,s为当前回风等效相对湿度Hd,rs;
当空调仅配置送风温湿度传感器时,所述送风温湿度传感器测量的当前温度Tr+s和当前相对湿度Hr+s,分别为当前送风温度Tsr和当前送风相对湿度Hsr,当前等效相对湿度Hd,r,s为当前送风等效相对湿度Hd,sr;
当空调配置有送风温湿度传感器和回风温湿度传感器时,任选其中一个温湿度传感器测量的当前温度Tr+s和当前相对湿度Hr+s,计算当前等效相对湿度Hd,r,s、当前加湿需求s、当前制冷需求q、压缩机的目标转速C和风机的目标转速R。
一些实施例中,当选择送风温湿度传感器测量的当前温度Tr+s计算当前制冷需求q时,包如下步骤:
计算当前制冷需求q=f(T,Tsr′);
其中,R为风机的目标转速,R1为风机的当前转速。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括:
本申请实施例提供了一种空调的控制方法,由于将当前温度下的当前相对湿度换算成设定温度下、同等含湿量下的当前等效相对湿度,再将当前等效相对湿度用于计算当前加湿需求,从而可以更加准确地进行湿度控制,使得室内湿度波动更小,进而解决了用电浪费问题。
利用额定功率和连续两个计算周期的负载功率,计算出负载突变率后,与设定负载突变率进行比较,根据比较结果,确定对压缩机以及风机提高还是降低转速,以及相应的需要达到的目标转速,并控制压缩机以及风机按照相应的目标转速进行运行,从而提高了空调对负载功率变化的反应速度,解决了负载功率突变造成的温度波动大的问题。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供了一种空调的控制方法,其能解决相关技术中存在的用电浪费问题。
参见图1所示,本申请实施例提供了一种空调的控制方法,该控制方法包括如下步骤:
101:获取空调的当前温度Tr+s、当前相对湿度Hr+s,以及当前计算周期的负载功率p和上一个计算周期的负载功率p1;其中,当前温度Tr+s、当前相对湿度Hr+s通过温湿度传感器测量得到。
102:基于空调的当前温度Tr+s、当前相对湿度Hr+s和设定温度T,计算在设定温度T下、同等含湿量下,当前相对湿度Hr+s的当前等效相对湿度Hd,r,s;其中,设定温度T为输入值,将当前温度Tr+s下的当前相对湿度Hr+s换算成设定温度T下、同等含湿量下的当前等效相对湿度Hd,r,s,再将当前等效相对湿度Hd,r,s用于计算当前加湿需求s,从而可以更加准确地进行湿度控制,使得室内湿度波动更小,进而解决了用电浪费问题。
103:基于当前温度Tr+s、当前等效相对湿度Hd,r,s、设定温度T和设定相对湿度H,计算当前加湿需求s和当前制冷需求q,其中,设定相对湿度H为输入值。
104:基于空调的额定功率Q,以及当前计算周期的负载功率p和上一个计算周期的负载功率p1,计算负载突变率Δp。
105:基于负载突变率Δp、设定负载突变率Δp0、当前加湿需求s和当前制冷需求q,计算压缩机的目标转速C和风机的目标转速R,并控制压缩机按照目标转速C运行,以及控制风机按照目标转速R运行。
普通情况下,压缩机转速由制冷或除湿需求决定,而制冷需求的大小跟温度变化大小有关,温度变化大,制冷需求变化就大;当负载突然变化时,空调输出的制冷量与负载的发热量不匹配,导致空气温度与设定的需求温度的偏差逐渐增大,随着偏差的变化逐渐调节空调制冷输出量,偏差增大到一定程度时,制冷与负载发热才能重新平衡,在此过程中,空气温度与设定的需求温度的偏差的变化就是温度波动,是由空调制冷输出调节滞后于负载变化造成的,因此,在本申请中,利用额定功率Q和连续两个计算周期的负载功率p、p1,计算出负载突变率Δp后,与设定负载突变率Δp0进行比较,根据比较结果,确定对压缩机以及风机提高还是降低转速,以及相应的需要达到的目标转速,并控制压缩机以及风机按照相应的目标转速进行运行,由于是直接根据负载功率变化来调节空调制冷输出,故提高了空调对负载功率变化的反应速度,解决了负载功率突变造成的温度波动大的问题。
需要说明的是,计算周期为设定的时间间隔,每隔这段时间,就重新计算一遍需要输出的参数,比如压缩机的目标转速、风机的目标转速、当前加湿需求、当前制冷需求、当前等效相对湿度、负载功率等。
在一个优选的实施方式中,本申请还提供了计算当前等效相对湿度Hd,r,s的方式,具体地,有两种计算方式可供选择:
方式一:使用第一公式,计算当前等效相对湿度Hd,r,s,第一公式包括:
其中,Hr+s为当前相对湿度,Tr+s为当前温度,T为设定温度。
方式二:使用第一方法,计算当前等效相对湿度Hd,r,s,第一方法包括:
201:获取当前温度饱和蒸汽分压力PΔr+s和设定温度饱和蒸汽分压力PΔ。
202:计算当前温度蒸汽分压力Pr+s=PΔr+s×Hr+s。
其中,P0为大气压力。
对于设定温度饱和蒸汽分压力PΔ的获取,可以采用如下方式进行:
根据设定温度T,利用插值法,从饱和水蒸气压力表中,查出设定温度饱和蒸汽分压力PΔ。
对于当前温度饱和蒸汽分压力PΔr+s的获取,可以采用如下两种方式中的其中一种进行:
方式一:根据当前温度Tr+s,利用插值法,从饱和水蒸气压力表中,查出当前温度饱和蒸汽分压力PΔr+s。
方式二:利用如下公式计算PΔr+s:
对于常用的空调,存在温湿度传感器数量配置上的区别,也即有的空调同时配置有送风温湿度传感器和回风温湿度传感器,而有的空调仅配置有其中一个温湿度传感器。
当空调仅配置回风温湿度传感器时,回风温湿度传感器测量的当前温度Tr+s和当前相对湿度Hr+s,分别为当前回风温度Trs和当前回风相对湿度Hrs,当前等效相对湿度Hd,r,s为当前回风等效相对湿度Hd,rs,当前温度饱和蒸汽分压力PΔr+s为当前回风温度饱和蒸汽分压力PΔrs,当前含湿量Dr+s为回风含湿量Drs。
当空调仅配置送风温湿度传感器时,送风温湿度传感器测量的当前温度Tr+s和当前相对湿度Hr+s,分别为当前送风温度Tsr和当前送风相对湿度Hsr,当前等效相对湿度Hd,r,s为当前送风等效相对湿度Hd,sr,当前温度饱和蒸汽分压力PΔr+s为当前送风温度饱和蒸汽分压力PΔsr,当前含湿量Dr+s为送风含湿量Dsr。
当空调配置有送风温湿度传感器和回风温湿度传感器时,可以任选其中一个温湿度传感器测量的当前温度Tr+s和当前相对湿度Hr+s,计算当前等效相对湿度Hd,r,s、当前加湿需求s、当前制冷需求q、压缩机的目标转速C和风机的目标转速R。
在一个优选的实施方式中,本申请还提供了计算负载突变率Δp的方式,具体地,使用第二公式,计算负载突变率Δp,第二公式包括:
其中,p为当前计算周期的负载功率,p1为上一个计算周期的负载功率,Q为空调的额定功率。
在一个优选的实施方式中,本申请还提供了计算压缩机的目标转速C和风机的目标转速R的方式,具体地,包括如下步骤:
301:判断负载突变率的绝对值|Δp|与设定负载突变率Δp0的大小关系。
302:若|Δp|<Δp0,则计算C=C1+(Cmax-Cmin)×Δmax(s,q)。
若|Δp|≥Δp0,则计算C=C1+(Cmax-Cmin)×Δmax(s,q)+Δp×Cmax。
其中,Δp0>0,C为压缩机的目标转速,C1为压缩机的当前转速,Cmax为压缩机的预设最大转速,Cmin为压缩机的预设最小转速,s为当前加湿需求,q为当前制冷需求。
上述Δmax(s,q)按照如下方式获取:
若s<q,则Δmax(s,q)=q-q1,q1为上一个计算周期的制冷需求。
若s≥q,则Δmax(s,q)=s-s1,s1为上一个计算周期的加湿需求。
其中,R为风机的目标转速,R1为风机的当前转速,Rmax为风机的预设最大转速,Rmin为风机的预设最小转速。
在一个优选的实施方式中,本申请还提供了当前制冷需求q和当前加湿需求s的计算方式,具体地:
使用第三公式公式,计算当前制冷需求q,第三公式包括:q=f(T,Tr+s),利用PID进行计算。
当空调仅配置回风温湿度传感器时,令Tr+s=当前回风温度Trs。
当空调仅配置送风温湿度传感器时,令Tr+s=当前送风温度Tsr。
当空调配置有送风温湿度传感器和回风温湿度传感器时,可以任选其中一个温湿度传感器测量的当前温度Tr+s进行计算。
由于在送风温度控制模式下,送风温度会受到风量变化的影响,导致制冷量会进一步加大,造成温度波动变大。
因此,在一个优选的实施方式中,为了解决这一问题,当选择送风温湿度传感器测量的当前温度Tr+s计算当前制冷需求q时,可以先使用风机转速的变化,对送风温度进行修正,利用修正之后的送风温度计算制冷需求,具体包如下步骤:
按照如下公式,计算当前制冷需求q=f(T,Tsr′),利用PID进行计算;
其中,R为风机的目标转速,R1为风机的当前转速。
当前加湿需求s可以有两种计算方式:
方式一:使用第四公式公式,计算当前加湿需求s,第四公式包括:s=f(H,Hd,r,s),利用PID进行计算。
方式二:使用第二方法,计算当前加湿需求s,第二方法包括:
401:获取当前温度饱和蒸汽分压力PΔr+s和设定温度饱和蒸汽分压力PΔ;
402:计算设定温度蒸汽分压力P=PΔ×H。
405:计算当前加湿需求s=f(HΔ,Hr+s),利用PID进行计算;
其中,P0为大气压力,Tr+s为当前温度,T为设定温度,Hd,r,s为当前等效相对湿度,H为设定相对湿度,Hr+s为当前相对湿度。
在一个优选的实施方式中,本申请控制方法还包括通过控制加湿器启闭以防止加湿除湿竞争的步骤。
对于常用的空调,存在温湿度传感器数量配置上的区别,也即有的空调同时配置有送风温湿度传感器和回风温湿度传感器,而有的空调仅配置有其中一个温湿度传感器,当两个温湿度传感器均配置时,可以计算出除湿量,而仅配置有一个温湿度传感器时,无法计算除湿量,需要通过其他方式防止加湿除湿竞争。基于此,根据温湿度传感器的数量,可以从下述两种方式中选择一种:
方式一:当空调配置有送风温湿度传感器和回风温湿度传感器时,通过控制加湿器启闭以防止加湿除湿竞争的步骤,具体包括:
计算空调的除湿量B=Drs-Dsr,其中,Drs为回风含湿量,Dsr为送风含湿量。
判断B是否大于0。
若B>0,则关闭加湿器。
若B≤0,则判断当前加湿需求s是否满足s≥100%,若s≥100%,则开启加湿器,若0<s<100%,则保持当前加湿器状态不变,若s≤0,则关闭加湿器。
上述方式一中,在有加湿需求需要开启加湿器之前,需先判断除湿量B是否大于0,若除湿量B大于0,说明此时正在进行除湿,然而尽管有加湿需求,但无需进行加湿,关闭加湿器即可,通过调整风机转速,使除湿量B达到0后,再开启,这样可以避免加湿后又进行除湿,避免了加湿除湿竞争造成的耗电问题;而若除湿量B小于等于0时,说明此时没有进行除湿,至于是否开启加湿,需要进一步判断加湿需求,根据加湿需求的大小,决定加湿器的启闭。
方式二:当空调配置有送风温湿度传感器和回风温湿度传感器中的任意一个传感器时,通过控制加湿器启闭以防止加湿除湿竞争的步骤,具体包括:
使用第八公式,计算制冷剂的当前蒸发压力Pe对应的饱和温度Te,第八公式包括:
Te=0.3102×(ln(Pe+P0))3+1.8747×(ln(Pe+P0))3+20.03×ln(Pe+P0)-52.053;
使用第五公式,计算凝露等效相对湿度Hed,第五公式包括:
其中,
为经验相对湿度,也即
作为相对湿度的量,其值的大小是根据经验赋值的,可以在100%的一定设定偏差范围内取值,比如可以取自95%~100%之内的数值,通常而言,
取100%。
判断凝露等效相对湿度Hed与当前等效相对湿度Hd,r,s的大小关系。
若Hed<Hd,r,s,则关闭加湿器。
若Hed≥Hd,r,s,则判断当前加湿需求s是否满足s≥100%,若s≥100%,则开启加湿器,若0<s<100%,则保持当前加湿器状态不变,若s≤0,则关闭加湿器。
上述方式二中,因为空调只配置有一个温湿度传感器,或为送风温湿度传感器,或为回风温湿度传感器,这种情况下无法计算出除湿量B,故可以通过计算凝露等效相对湿度的方式替代B是否大于0的判断。
在有加湿需求需要开启加湿器之前,需先判断凝露等效相对湿度Hed是否大于当前等效相对湿度Hd,r,s,若凝露等效相对湿度Hed小于当前等效相对湿度Hd,r,s,说明此时正在进行除湿,然而尽管有加湿需求,但无需进行加湿,关闭加湿器即可,通过调整风机转速,使凝露等效相对湿度Hed达到当前等效相对湿度Hd,r,s后,再开启,这样可以避免加湿后又进行除湿,避免了加湿除湿竞争造成的耗电问题;而若凝露等效相对湿度Hed大于等于当前等效相对湿度Hd,r,s时,说明此时没有进行除湿,至于是否开启加湿,需要进一步判断加湿需求,根据加湿需求的大小,决定加湿器的启闭。
在一个优选的实施方式中,可以采用如下公式计算回风含湿量Drs和送风含湿量Dsr:
使用第六公式,计算回风含湿量D
rs,第六公式包括:
使用第七公式,计算送风含湿量D
sr,第七公式包括:
其中,P0为大气压力,PΔrs为当前回风温度饱和蒸汽分压力,Hrs为当前回风相对湿度,PΔsr为当前送风温度饱和蒸汽分压力,Hsr为当前送风相对湿度。
进一步地,对于当前回风温度饱和蒸汽分压力PΔrs和当前送风温度饱和蒸汽分压力PΔsr,存在两种计算方式,二选其一即可:
方式一:根据当前回风温度Trs和当前送风温度Tsr,利用插值法,从饱和水蒸气压力表中,分别查出当前回风温度饱和蒸汽分压力PΔrs和当前送风温度饱和蒸汽分压力PΔsr。
方式二:利用如下公式计算:
当令当前温度Tr+s为当前回风温度Trs时,计算得到的当前温度饱和蒸汽分压力PΔr+s为当前回风温度饱和蒸汽分压力PΔrs。
当令当前温度Tr+s为当前送风温度Tsr时,计算得到的当前温度饱和蒸汽分压力PΔr+s为当前送风温度饱和蒸汽分压力PΔsr。
总之,本申请的原理如下:
当空调仅配置回风温湿度传感器时,利用回风温湿度传感器测量的数据,计算当前回风相对湿度Hrs、负载突变率Δp、当前加湿需求s、当前制冷需求q、压缩机的目标转速C和风机的目标转速R,并进行相应转速控制。同时,由于只配置有一个温湿度传感器,无法计算出除湿量B,故通过计算凝露等效相对湿度Hed,并配合当前加湿需求s来判断加湿器的启闭,从而防止加湿除湿竞争。
当空调仅配置送风温湿度传感器时,利用送风温湿度传感器测量的数据,计算当前送风相对湿度Hsr、负载突变率Δp、当前加湿需求s、当前制冷需求q、压缩机的目标转速C和风机的目标转速R,并进行相应转速控制。同时,由于只配置有一个温湿度传感器,无法计算出除湿量B,故通过计算凝露等效相对湿度Hed,并配合当前加湿需求s来判断加湿器的启闭,从而防止加湿除湿竞争。此外,由于在送风温度控制模式下,送风温度会受到风量变化的影响,导致制冷量会进一步加大,造成温度波动变大。为了解决这一问题,可以先使用风机转速的变化,对送风温度进行修正,利用修正之后的送风温度计算制冷需求。
当空调配置有送风温湿度传感器和回风温湿度传感器时,可以任选其中一个温湿度传感器测量的数据,计算当前等效相对湿度Hd,r,s、负载突变率Δp、当前加湿需求s、当前制冷需求q、压缩机的目标转速C和风机的目标转速R。
其中,当选择送风温湿度传感器测量的数据时,可以先使用风机转速的变化,对送风温度进行修正,利用修正之后的送风温度计算制冷需求。
同时,可以选择通过送风温湿度传感器和回风温湿度传感器测量的数据,计算除湿量B,并配合当前加湿需求s来判断加湿器的启闭,从而防止加湿除湿竞争。还可以选择其中任意一个温湿度传感器测量的数据,通过计算凝露等效相对湿度Hed,并配合当前加湿需求s来判断加湿器的启闭,从而防止加湿除湿竞争。
在本申请的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”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申请和简化描述,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申请的限制。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;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是,在本申请中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。