CN113483469B - 一种环境控制一体机免费制冷自动控制方法 - Google Patents

一种环境控制一体机免费制冷自动控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种环境控制一体机免费制冷自动控制方法，具体包括如下步骤：S1、开机后通过控制四通阀的工作状态来控制室内是否需要制冷或者制热；S2、当判定需要进行制冷后，首先关闭加湿功能，然后判定新风机和排风机是否需要开启，然后控制新风机和排风机的运行档位，最后控制旁通阀的启闭；S3、当判定需要进行制热后，首先关闭旁通阀，然后检测室内CO2浓度，控制新风机和排风机的运行状态，最后检测室内回风含湿量，控制加湿水泵的运行状态。本发明可以主动识别室外适宜温度的时机，通过控制旁通阀，直接引入室外新风，为室内降温，可以节约能源并达到控制室内温度的效果，能够以最小的能耗换取目标空气环境。

Description

一种环境控制一体机免费制冷自动控制方法
技术领域
本发明涉及空调设备控制技术领域，具体涉及一种环境控制一体机免费制冷自动控制方法。
背景技术
环境控制一体机是专门针对住宅设计的空气处理设备，其包含了制冷、制热、除湿、新风、新风热回收、加湿等功能。而我国地域辽阔，包含夏热冬冷、夏热冬暖、严寒、寒冷、温和地区，几乎都有夏至制冷的需求。制冷设备在夏季用电量大，然而，即使是在广东这样的典型夏热冬暖地区，夏季有很长的时间，室外的气温有时候也是比较适宜的，尤其是夜晚，室外的空气温度比室内的温度气温低而且CO2浓度也低，就如图1所示，图1是标准大气压下湿空气的焓湿图。图中纵坐标是温度，横坐标是含湿量，弧线是等相对湿线，斜直线是等焓线。住宅室内空气的温度、湿度、焓值都可以在上图中找到状态点。例如：在30℃、60％相对湿度下，可以发现这个状态点位于“制冷、除湿”区域，表示此时的空气需要进行制冷、除湿才能使得人体感觉舒适。再例如15℃、20％相对湿度下，这个状态点位于“制热、加湿”区域，表示此时的空气需要进行制热、加湿才能使得人体感觉舒适。再如25℃、40％相对湿度下，这个状态点已经位于舒适区域，即使不进行制冷、制热、除湿、加热，在这种环境下人体也会感觉舒适。根据上述原理，经过科学的研究发现，在如图1中黑色框体的区域构成了一个免费制冷区域，即当6.3g/kg<空气含湿量<12.6g/kg，温度介于7℃与26℃之间，相对湿度介于30％至100％之间时，会形成一个免费制冷，此时只需将位于图1中黑色框体区域内的空气引入环境控制一体机内即可进行免费制冷，但是如何识别室内空气处在免费制冷区域内的状态点，并自动采取相应策略，利用室外免费的冷量抵消室内的热量，或为室内降温，进行免费制冷，将室内空气的温湿度调节到“舒适”区域，是本领域需要解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种环境控制一体机免费制冷自动控制方法，可以主动识别室外适宜温度的时机，通过控制旁通阀，直接引入室外新风，为室内降温，可以节约能源并达到控制室内温度的效果。
为实现上述技术方案，本发明提供了一种环境控制一体机免费制冷自动控制方法，包括如下步骤：
S1、开机后在设定的时间T内根据压缩机运行状态、设定温度Th与检测到的室内实际温度Ts之间的差值来判断四通阀的工作状态，通过控制四通阀的工作状态来控制室内是否需要制冷或者制热；
S2、当判定需要进行制冷后，按照如下步骤进行：
S21、关闭加湿功能；
S22、判定新风机和排风机是否需要开启：当检测到室外温度T外大于室内实际温度Ts或者回风含湿量不在设定值范围内，且室内CO2浓度小于制冷时设定的最小值时，新风机和排风机同时关闭，否则新风机和排风机同打开；
S23、控制新风机和排风机的运行档位：新风机和排风机同打开后，当检测到室外温度T外小于室内实际温度Ts且回风含湿量在设定值范围内，或者室内CO2浓度大于制冷时设定的最大值时，新风机和排风机高档运行，增加新风量，否则新风机和排风机中档运行；
S24、控制旁通阀的启闭：当新风机和排风机高档运行时，检测到室外温度T外小于室内实际温度Ts且回风含湿量在设定值范围内时，旁通阀打开，进行免费制冷，否则旁通阀关闭；
S3、当判定需要进行制热后，按照如下步骤进行：
S31、关闭旁通阀；
S32、检测室内CO2浓度，控制新风机和排风机的运行状态；
S33、检测室内回风含湿量，控制加湿水泵的运行状态。
优选的，所述步骤S1中具体通过如下方式控制室内需要制冷还是制热：
S11、开机后，当检测到室内实际温度Ts>设定温度Th时，四通阀调节至0档，开启制冷模式，实时监测压缩机的工作状态和室内实际温度Ts，当检测到压缩机停止工作时间超过设定时间T且Ts>Th+0.5℃时，四通阀调节至1档，切换至制热模式；
S12、当检测到室内实际温度Ts<设定温度Th时，四通阀调节至1档，开启制热模式，当检测到压缩机停止工作时间超过设定时间T且Ts+0.5℃<Th时，四通阀调节至0档，切换至制冷模式。
优选的，所述步骤S32中，当检测到室内室内CO2浓度大于制热时设定的最小值时，新风机和排风机中档运行，否则新风机和排风机关闭；当检测到室内室内CO2浓度大于制热时设定的最大值时，新风机和排风机高档运行，否则新风机和排风机保持中档运行。
优选的，所述步骤33中，当检测到室内回风含湿量小于制热时设定的最小值时，控制加湿水泵高档运行；当检测到室内回风含湿量大于制热时设定的最小值且小于制热时设定的最大值时，控制加湿水泵低档运行；当检测到室内回风含湿量大于制热时设定的最大值时，控制加湿水泵关闭。
优选的，所述步骤S22中，当检测到室外温度T外大于室内实际温度Ts或者回风含湿量小于6.3g/kg或者风含湿量大于12.6g/kg，且室内CO2浓度小于制冷时设定的最小值750PPM时，新风机和排风机同时关闭，否则新风机和排风机同打开。
优选的，所述步骤S23中，当检测到室外温度T外小于室内实际温度Ts且回风含湿量大于6.3g/kg小于12.6g/kg，或者室内CO2浓度大于制冷时设定的最大值900PPM时，新风机和排风机高档运行，增加新风量，否则新风机和排风机中档运行。
优选的，所述步骤S24中，当新风机和排风机高档运行时，检测到室外温度T外小于室内实际温度Ts且回风含湿量大于6.3g/kg小于12.6g/kg时，旁通阀打开，进行免费制冷，否则旁通阀关闭。
优选的，所述步骤S1每隔1小时判定一次，步骤S2和步骤S3每个半小时判定一次。
本发明提供的一种环境控制一体机免费制冷自动控制方法及其控制方法的有益效果在于：本环境控制一体机免费制冷自动控制方法的控制方法，通过对自动控制逻辑的设计，可以满足在不同的室内空气状态下采取有效、节能的运行策略，可以自动判断运行模式、自动调节工作状态，并主动识别室外适宜温度的时机，通过控制旁通阀，直接引入室外新风，为室内降温，实现免费制冷，可以节约能源并达到控制室内温度的效果，同时还可以自动匹配制冷/制热量，加湿量，新风量，或决策是否直接引入新风，不仅实现智能的自动化调节，而且自动匹配各部件的工作状态，以最小的能耗换取目标空气环境。
附图说明
图1为标准大气压下湿空气的焓湿图。
图2为本发明的整体控制逻辑流程示意图。
图3为本发明的制冷控制逻辑流程示意图。
图4为本发明的制热控制逻辑流程示意图。
图5为本发明中制冷或者制热判断逻辑示意图。
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、完整的描述，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。本领域普通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，均属于本发明的保护范围。
实施例：一种环境控制一体机免费制冷自动控制方法。
参照图1所示，图1是标准大气压下湿空气的焓湿图，也是本发明技术控制逻辑的底层逻辑，实现一体机的自动、智能控制均由此底层逻辑作为出发点。本一体机及其控制逻辑的功能是，识别室内空气所处在的状态点，自动采取相应策略，将室内空气的温湿度调节到“舒适”区域。
参照图2至图5所示，一种环境控制一体机免费制冷自动控制方法，具体包括如下步骤：
S1、开机后，送风机首先运行3分钟，控制中心根据过去1小时内压缩机运行状态、设定温度Th与检测到的室内实际温度Ts之间的差值来判断四通阀的工作状态，通过控制四通阀的工作状态来控制室内是否需要制冷或者制热，具体方式如下：当检测到室内实际温度Ts>设定温度Th时，四通阀调节至0档，开启制冷模式，实时监测压缩机的工作状态和室内实际温度Ts，当检测到压缩机停止工作时间超过1小时且Ts>Th+0.5℃时，四通阀调节至1档，切换至制热模式；当检测到室内实际温度Ts<设定温度Th时，四通阀调节至1档，开启制热模式，当检测到压缩机停止工作时间超过1小时且Ts+0.5℃<Th时，四通阀调节至0档，切换至制冷模式，如此一来可以实现制冷模式和制热模式的自动切换；
S2、当判定需要进行制冷后，按照如下步骤进行：
S21、关闭加湿功能，制冷功能开启下，空气在换热过程降温，不需要在进行加湿；
S22、判定新风机和排风机是否需要开启：当检测到室外温度T外大于室内实际温度Ts或者回风含湿量小于6.3g/kg或者风含湿量大于12.6g/kg，且室内CO2浓度小于制冷时设定的最小值750PPM时，此时空气状态不满足免费制冷的基本条件，且室内CO2浓度低，不需要引入室外新风，新风机和排风机同时关闭，环境控制一体机需要开启压缩机进行正常制冷，否则新风机和排风机同打开；
S23、控制新风机和排风机的运行档位：新风机和排风机同打开后，当检测到室外温度T外小于室内实际温度Ts且回风含湿量大于6.3g/kg小于12.6g/kg，空气状态满足免费制冷的基本条件，可以引入室外新风，或者室内CO2浓度大于制冷时设定的最大值900PPM时，需要引入室外新风降低室内空气CO2浓度，新风机和排风机高档运行，增加室外新风量，可以与室内回风进行热交换，对室内回风进行预冷，降低能耗，并且可以降低室内空气CO2浓度；否则新风机和排风机中档运行，保持室内空气平衡；
S24、控制旁通阀的启闭：当新风机和排风机高档运行时，检测到室外温度T外小于室内实际温度Ts且回风含湿量大于6.3g/kg小于12.6g/kg时，空气状态位于图1中的免费制冷区域，满足免费制冷的基本条件，旁通阀打开，室内回风经由旁通阀向外排出，不与室外新风进行换热，直接引入室外新风，为室内降温，此时压缩机是不启动，或低频启动的，所以可以节约能源并达到控制室内温度的效果，否则旁通阀关闭，正常制冷；
S3、当判定需要进行制热后，按照如下步骤进行：
S31、关闭旁通阀，制热时，室内的温度是高于室外新风的，关闭旁通阀后，室外新风与室内新风在换热芯内进行热交换，可以对室外新风进行预热，进而可以降低能耗；
S32、检测室内CO2浓度，控制新风机和排风机的运行状态：当检测到室内室内CO2浓度大于制热时设定的最小值750PPM时，此时室内空气需要适当的降低CO2浓度，新风机和排风机中档运行，适量引入室外新风降低室内CO2浓度，否则新风机和排风机关闭，无需引入新风；当检测到室内室内CO2浓度大于制热时设定的最大值900PPM时，需要快速降低室内CO2浓度，新风机和排风机高档运行，大量引入室外新风，快速降低室内CO2浓度，否则新风机和排风机保持中档运行；
S33、检测室内回风含湿量，控制加湿水泵的运行状态：当检测到室内回风含湿量小于制热时设定的最小值时35％RH时，需要快速对室内空气进行加湿，控制加湿水泵高档运行；当检测到室内回风含湿量大于制热时设定的最小值35％RH且小于制热时设定的最大值50％RH时，需要适当对室内空气进行加湿，控制加湿水泵低档运行；当检测到室内回风含湿量大于制热时设定的最大值50％RH时，不需要对室内空气进行加湿，控制加湿水泵关闭。
为了进一步解释本发明，特举证如下案例：
设备已经持续开机3个月过去几天依然以制热模式运行，季节进入初夏，当前室外温度23℃，室内26.5度，室内湿度55％，室内CO2浓度530PPM。用户设置25.5度)，一段时间后压缩机持续停机，停压缩机时间超过1小时，用户设定温度与实际温度差值-1。系统自动关闭四通阀，进入制冷模式。虽然室内CO2浓度未达到阈值，但是由于室外温度适宜，旁通阀打开，进入免费制冷模式，直接引入室外新风为室内提供制冷量。系统根据PID算法调节制冷模式下的压缩机、电子膨胀阀动作，将室内温度逐渐调节到25.5的目标温度。
从以上案例可以看出，运用本发明技术后，通过对自动控制逻辑的设计，系统可以满足在不同的室内空气状态下采取有效、节能的运行策略，可以自动判断运行模式、自动调节工作状态，并主动识别室外适宜温度的时机，通过控制旁通阀，直接引入室外新风，为室内降温，实现免费制冷，可以节约能源并达到控制室内温度的效果，同时还可以自动匹配制冷/制热量，加湿量，新风量，或决策是否直接引入新风，不仅实现智能的自动化调节，而且自动匹配各部件的工作状态，以最小的能耗换取目标空气环境。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种环境控制一体机免费制冷自动控制方法，其特征在于具体包括如下步骤：
S1、开机后在设定的时间T内根据压缩机运行状态、设定温度Th与检测到的室内实际温度Ts之间的差值来判断四通阀的工作状态，通过控制四通阀的工作状态来控制室内是否需要制冷或者制热；其中具体通过如下方式控制室内需要制冷还是制热：
S11、开机后，当检测到室内实际温度Ts>设定温度Th时，四通阀调节至0档，开启制冷模式，实时监测压缩机的工作状态和室内实际温度Ts，当检测到压缩机停止工作时间超过设定时间T且Ts>Th+0.5℃时，四通阀调节至1档，切换至制热模式；
S12、当检测到室内实际温度Ts<设定温度Th时，四通阀调节至1档，开启制热模式，当检测到压缩机停止工作时间超过设定时间T且Ts+0.5℃<Th时，四通阀调节至0档，切换至制冷模式；
S2、当判定需要进行制冷后，按照如下步骤进行：
S21、关闭加湿功能；
S22、判定新风机和排风机是否需要开启：当检测到室外温度T外大于室内实际温度Ts或者回风含湿量不在设定值范围内，且室内CO2浓度小于制冷时设定的最小值时，新风机和排风机同时关闭，否则新风机和排风机同打开；
S23、控制新风机和排风机的运行档位：新风机和排风机同打开后，当检测到室外温度T外小于室内实际温度Ts且回风含湿量在设定值范围内，或者室内CO2浓度大于制冷时设定的最大值时，新风机和排风机高档运行，增加新风量，否则新风机和排风机中档运行；
S24、控制旁通阀的启闭：当新风机和排风机高档运行时，检测到室外温度T外小于室内实际温度Ts且回风含湿量在设定值范围内时，旁通阀打开，进行免费制冷，否则旁通阀关闭；
S3、当判定需要进行制热后，按照如下步骤进行：
S31、关闭旁通阀；
S32、检测室内CO2浓度，控制新风机和排风机的运行状态；
S33、检测室内回风含湿量，控制加湿水泵的运行状态。
2.如权利要求1所述的环境控制一体机免费制冷自动控制方法，其特征在于：所述步骤S32中，当检测到室内CO2浓度大于制热时设定的最小值时，新风机和排风机中档运行，否则新风机和排风机关闭；当检测到室内CO2浓度大于制热时设定的最大值时，新风机和排风机高档运行，否则新风机和排风机保持中档运行。
3.如权利要求1或2所述的环境控制一体机免费制冷自动控制方法，其特征在于：所述步骤33中，当检测到室内回风含湿量小于制热时设定的最小值时，控制加湿水泵高档运行；当检测到室内回风含湿量大于制热时设定的最小值且小于制热时设定的最大值时，控制加湿水泵低档运行；当检测到室内回风含湿量大于制热时设定的最大值时，控制加湿水泵关闭。
4.如权利要求3所述的环境控制一体机免费制冷自动控制方法，其特征在于：所述步骤S22中，当检测到室外温度T外大于室内实际温度Ts或者回风含湿量小于6.3g/kg或者风含湿量大于12.6g/kg，且室内CO2浓度小于制冷时设定的最小值750PPM时，新风机和排风机同时关闭，否则新风机和排风机同打开。
5.如权利要求1所述的环境控制一体机免费制冷自动控制方法，其特征在于：所述步骤S23中，当检测到室外温度T外小于室内实际温度Ts且回风含湿量大于6.3g/kg小于12.6g/kg，或者室内CO2浓度大于制冷时设定的最大值900PPM时，新风机和排风机高档运行，增加新风量，否则新风机和排风机中档运行。
6.如权利要求1所述的环境控制一体机免费制冷自动控制方法，其特征在于：所述步骤S24中，当新风机和排风机高档运行时，检测到室外温度T外小于室内实际温度Ts且回风含湿量大于6.3g/kg小于12.6g/kg时，旁通阀打开，进行免费制冷，否则旁通阀关闭。
7.如权利要求1所述的环境控制一体机免费制冷自动控制方法，其特征在于：所述步骤S1每隔1小时判定一次，步骤S2和步骤S3每个半小时判定一次。
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