CN113587394A - 空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了空调系统包括：室外机模块；若干个室内机模块，其利用配管与所述室外机模块连接；控制模块，其用于存储吸气压力和吸气温度并采用下列公式计算所述配管的长度L：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，Ps1和ε1分别为所述空调系统第一运行模式下的吸气压力和配管单元长度的压损；Ps2和ε2分别为所述空调系统第二运行模式下的吸气压力和配管单元长度的压损；所述第一运行模式中的室内机模块的开启数量小于所述第二运行模式中的室内机模块的开启数量。本发明可以消除了室内单元的压损的影响，且消除了由测量蒸发温度的温度传感器本身的测量误差以及由该测量的温度推算蒸发压力产生的误差所带来的影响，从而避免了该问题，提高了配管长度计算方法的准确度和适用性。

Description

空调系统
技术领域
本发明涉及空调技术领域，具体涉及空调系统。
背景技术
工程中会存在将老旧机型进行更新的场景，由于避免成本增加和降低施工复杂性的原因，对于联机配管一般不会替换，而是使用原工程的既有配管，制冷剂需要重新填充。但由于工程上的问题或时间太过久远，可能存在丢失该机组的联机配管长度的信息的情况。
目前存在的方法中有利用低压侧压损进行配管长度计算的方法，但其通过布置于换热器上的温度传感器测量的温度推算蒸发压力，由于往往采用蒸发器进口的温度传感器采集的温度来推算蒸发温度，由此计算出的低压侧压损会包含蒸发器本身的压损，即计算的压损偏大从而导致计算的配管长度不够准确。
综上，现需要设计一种空调系统能够准确计算配管长度。
发明内容
为解决上述现有技术中问题，本发明提供了空调系统，通过两种运转状态得出的系统参数，通过内置于控制模块的算法可以消除了室内单元的压损的影响，且消除了由Tl温度传感器本身的测量误差以及由该测量的温度推算蒸发压力产生的误差所带来的影响，从而避免了该问题，提高了配管长度计算方法的准确度和适用性。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
空调系统，包括：
室外机模块，其设有用于采集吸气压力的压力传感器和采集吸气温度的温度传感器；
若干个室内机模块，其利用配管与所述室外机模块连接；
控制模块，其用于存储吸气压力和吸气温度并采用下列公式计算所述配管的长度L：
Figure BDA0003198646110000021
其中，Ps1和ε1分别为所述空调系统第一运行模式下的吸气压力和配管单元长度的压损；Ps2和ε2分别为所述空调系统第二运行模式下的吸气压力和配管单元长度的压损；
所述第一运行模式中的室内机模块的开启数量小于所述第二运行模式中的室内机模块的开启数量。
在本发明的一些实施例中，所述控制模块中的存储有所述配管单元长度的压损ε的计算公式ε＝f(u,ρ,ν)，其中，u为冷媒流速、ρ为冷媒密度、ν为冷媒运动粘度。
在本发明的一些实施例中，所述冷媒流速u的计算公式为：
Figure BDA0003198646110000022
其中，Vm为压缩机的行程容积、Hi为压缩机运转频率、D为配管的管径。
在本发明的一些实施例中，所述控制模块用于根据所述吸气压力和所述吸气温度计算所述冷媒密度ρ和所述冷媒运动粘度ν。
在本发明的一些实施例中，所述室内机模块设有用于采集实时蒸发温度Te的温度传感器，其安装于室内节流元件与室内换热器之间；所述控制模块中存储目标蒸发温度Teo。
在本发明的一些实施例中，所述控制模块还用于计算所述实时蒸发温度Te与目标蒸发温度Teo的差值ΔT并根据差值ΔT与定值δ的比较结果控制压缩机的频率至所述空调系统的运行状态稳定。
在本发明的一些实施例中，所述控制模块用于当ΔT≥δ时，输出压缩机的频率控制指令为Hi(n+1)＝Hi(n)+ΔHi，其中，Hi(n+1)为第n+1次的压缩机计算频率，Hi(n)为第n次的压缩机计算频率，ΔHi为压缩机的运转频率的变量。
在本发明的一些实施例中，所述控制模块用于当-δ≤ΔT<δ时，输出压缩机的频率控制指令为Hi(n+1)＝Hi(n)。
在本发明的一些实施例中，所述控制模块用于当ΔT<-δ时，输出压缩机的频率控制指令为Hi(n+1)＝Hi(n)-ΔHi。
本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：
本发明利用空调系统的两种运转状态得出的系统参数，通过内置于控制模块的算法可以消除了室内单元的压损的影响，且消除了由测量蒸发温度的温度传感器本身的测量误差以及由该测量的温度推算蒸发压力产生的误差所带来的影响，从而避免了该问题，提高了配管长度计算方法的准确度和适用性。
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为所述空调系统的结构示意图。
图2为所述空调系统运行状态的判断流程图。
附图标记：100-室外机模块；110-压缩机；120-四通阀；130-室外侧换热器；140-室外侧节流元件；150-液侧截止阀；160-气液分离器；170-气侧截止阀；180-吸气侧传感器；190-排气侧传感器；200-第一室内机模块；210-第一室内侧风机；220-第一室内侧换热器；230-第一室内侧节流元件；240-第一蒸发温度传感器；250-第一冷媒温度传感器；300-第二室内机模块；310-第二室内侧风机；320-第二室内侧换热器；330-第二室内侧节流元件；340-第二蒸发温度传感器；350-第二冷媒温度传感器；400-液侧配管；500-气侧配管。
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。
本申请中空气调节器通过使用压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器来执行空调器的制冷循环。制冷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。
空调器的室外单元是指制冷循环的包括压缩机和室外热交换器的部分，空调器的室内单元包括室内热交换器，并且膨胀阀可以提供在室内单元或室外单元中。
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。
参照图1所示，空调系统，包括：
室外机模块100，其设有用于采集吸气压力的压力传感器和采集吸气温度的温度传感器；均由吸气侧传感器180实现；
若干个室内机模块，其利用配管与所述室外机模块连接；在该图1显示的实施例中，室内机模块包括第一室内机模块200和第二室内机模块300，即仅以两个室内机模块作为示例进行说明，但并不限定室内单元的个数，室内单元的个数可以为两个以上，以匹配不同的应用场景。
控制模块(图1中未示出)，其用于存储吸气压力PS和吸气温度TS并采用下列公式计算所述配管的长度L：
Figure BDA0003198646110000051
其中，Ps1和ε1分别为所述空调系统第一运行模式下的吸气压力和配管单元长度的压损；Ps2和ε2分别为所述空调系统第二运行模式下的吸气压力和配管单元长度的压损；
所述第一运行模式中的室内机模块的开启数量小于所述第二运行模式中的室内机模块的开启数量。
在本发明的一些实施例中，继续参照图1所示，室外机模块100包括如下部件：压缩机110-、四通阀120、室外侧换热器130、室外侧节流元件140、液侧截止阀150、气液分离器160、气侧截止阀170、吸气侧传感器180和排气侧传感器190；其中，吸气侧传感器180用于采集第一运行模式和第二运行模式下的吸气压力Ps1和Ps2，以及吸气温度Ts1和Ts2。
在本发明的一些实施例中，室外机模块100和各个室内机模块之间有联机配管，包括液侧配管400和气侧配管500，本发明涉及对配管的计算则是对两个配管的长度进行计算，因为液侧配管400和气侧配管500的大致相同，所以只需求取一侧配管。
在本发明的一些实施例中，空调系统进行配管计算时，控制模块首先控制机组进行制冷运行。具体的冷媒运行方向为：从压缩机110排出的高温高压气态冷媒由室外侧换热器130换热冷凝，成为中温高压的液态冷媒，经由液侧配管400输送到室内侧换热器，通过室内侧换热器蒸发，蒸发后的低压气体冷媒经由气侧配管500回到气液分离器160，最后由压缩机110吸入压缩成高温高压状态。
在该制冷运行中，控制模块设置两种运行模式，第一运行模式为a(a≥1)台室内机模块开启，其余关闭(本实施例以第一室内机模块200开启，第二室内机模块300关闭，即a＝1为例说明)；第二运转模式2为b(b＞a)台室内单元开启，其余关闭(本实施例以第一室内机模块200和第二室内机模块300均开启为例，即b＝2为例说明)。
第一运行模式中，将第一室内机模块200的实时蒸发温度Te控制至目标蒸发温度Teo，实时蒸发温度Te由图1中第一蒸发温度传感器240测得；第二运行模式中，保持第一室内机模块200的第一室内侧风机210的转速与第一运行模式相同，通过调整压缩机110的转速控制第一室内机模块200的实时蒸发温度Te与第一运行模式相同，通过控制第一室内侧节流元件230的开度保证第一室内侧换热器220出口的冷媒温度与第一运行模式相同，该温度第一冷媒温度传感器由250获得。
在本发明的一些实施例中，控制模块用于在空调系统稳定运行后再继续配管的计算。关于稳定运行的判断，总的来说就是当实时蒸发温度Te高于目标蒸发温度Teo一定数值时，压缩机110升高频率，当实时蒸发温度Te低于目标蒸发温度Teo一定数值时，压缩机110降低运转频率，反复进行判断并调节至系统运行稳定。系统是否稳定运行可由诸多运行参数进行判断，如压缩机排气温度达到稳定等。参照图2所示，过程如下：
实时蒸发温度Te由第一蒸发温度传感器240测量获得，其安装于第一室内侧节流元件230与第一室内侧换热器220之间；
目标蒸发温度Teo为目标蒸发压力对应的蒸发温度，预先设置于机组的控制模块中；
Hi(n)、Hi(n+1)：第n步和第n+1步压缩机的计算频率，Hz；
ΔHi：压缩机的运转频率变量；
δ：大于0的常数，优选的0＜δ＜3。
在本发明的一些实施例中，所述控制模块还用于计算所述实时蒸发温度Te与目标蒸发温度Teo的差值ΔT并根据差值ΔT与定值δ的比较结果控制压缩机的频率至所述空调系统的运行状态稳定。
所述控制模块用于当ΔT≥δ时，输出压缩机的频率控制指令为Hi(n+1)＝Hi(n)+ΔHi。
所述控制模块用于当-δ≤ΔT<δ时，输出压缩机的频率控制指令为Hi(n+1)＝Hi(n)。
所述控制模块用于当ΔT<-δ时，输出压缩机的频率控制指令为Hi(n+1)＝Hi(n)-ΔHi。
若空调系统运行稳定，则控制模块进行配管的计算流程，否则继续根据实时蒸发温度Te对压缩机110进行控制。
在本发明的一些实施例中，当处于第一运行模式下的空调系统达到稳定后，吸气侧传感器180分别获取吸气压力Ps1、吸气温度Ts1发送至控制模块进行存储，控制模块根据预先设定的数据参数，可由两运转状态下的吸气压力和温度确定吸气的冷媒状态，从而获得其他参数，如冷媒密度ρ、冷媒运动粘度ν等。
同理，第二运行模式下获取吸气压力Ps2、吸气温度Ts2并确定吸气状态以及其他参数。由预先设置于控制部件中的公式，可计算气侧配管500的长度Lg。计算过程如下：
以第一室内机模块200和气侧配管500为考察对象，第一运行模式中有如下等式一成立：
ΔPl1+ΔP1＝Pe1-Ps1
其中，ΔPl1为冷媒在气侧配管500中产生的压损，ΔP1为冷媒在第一室内机模块200中(包括第一室内侧换热器220及第一室内机模块200的其他气侧冷媒配管)产生的压损；Pe1为第一室内机模块200的第一蒸发温度传感器240测得的蒸发温度求得的蒸发压力，Ps1为吸气侧传感器180测得的吸气压力。
关于冷媒在气侧配管500中产生的压损ΔPl1采用公式二进行计算：
ΔPl1＝Lg×ε1
其中，ε为配管的单位长度的压损，与冷媒的流速u、冷媒密度ρ、冷媒运动粘度ν相关，即ε＝f(u,ρ,ν)，公式二预先内置于控制模块中。
冷媒的流速u可由压缩机110的行程容积Vm、压缩机运转频率Hi、配管的管径D计算得到，公式三如下：
Figure BDA0003198646110000081
同理，第二运行模式下有公式四成立：
ΔPl2+ΔP2＝Pe2-Ps2
关于冷媒在气侧配管500中产生的压损ΔPl2采用公式五进行计算：
ΔPl2＝Lg×ε2
其中，Pe2为第二运行模式下第一室内机模块200的第一蒸发温度传感器240测得的蒸发温度求得的蒸发压力，由于两种运转模式下第一室内机模块200的蒸发温度被控相同，因此蒸发压力相等，即Pe2＝Pe1；Ps2为吸气侧传感器180测得的吸气压力；
以第一室内机模块200为考察对象，由于第一运行模式和第二运行模式下第一室内侧风机210的转速相同，且蒸发温度和换热器出口冷媒过热度相同，因此第一室内机模块200中的冷媒状态和经过该室内机模块的冷媒循环流量相同，因此第一运行模式和第二运行模式下冷媒在第一室内机模块200产生的压损相同，即ΔP1＝ΔP2；
因此公式四可以写成公式六：
ΔPl2+ΔP1＝Pe1-Ps2
联立公式一、公式二、公式五、公式六，可得公式七：
Lg×ε1-Lg×ε1＝Ps1-Ps2
则气侧配管500的长度Lg即可由公式八计算出：
Figure BDA0003198646110000091
另外，由于液侧配管400的配管长度Ll与气侧配管500的配管长度Lg大致相同，所以在本实施方式中，液侧配管400的配管长度Ll为：
Ll＝Lg
控制模块计算所述配管的长度L：
Figure BDA0003198646110000092
由此方法计算出的配管长度消除了室内机模块的压损的影响，且消除了由Tl温度传感器本身的测量误差以及由该测量的温度推算蒸发压力产生的误差所带来的影响，从而提高了配管长度计算方法的准确度。
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 (9)

1.空调系统，其特征在于，包括：
室外机模块，其设有用于采集吸气压力的压力传感器和采集吸气温度的温度传感器；
若干个室内机模块，其利用配管与所述室外机模块连接；
控制模块，其用于存储吸气压力和吸气温度并采用下列公式计算所述配管的长度L：
Figure FDA0003198646100000011
其中，Ps1和ε1分别为所述空调系统第一运行模式下的吸气压力和配管单元长度的压损；Ps2和ε2分别为所述空调系统第二运行模式下的吸气压力和配管单元长度的压损；
所述第一运行模式中的室内机模块的开启数量小于所述第二运行模式中的室内机模块的开启数量。
2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述控制模块中的存储有所述配管单元长度的压损ε的计算公式ε＝f(u,ρ,ν)，其中，u为冷媒流速、ρ为冷媒密度、ν为冷媒运动粘度。
3.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述冷媒流速u的计算公式为：
Figure FDA0003198646100000012
其中，Vm为压缩机的行程容积、Hi为压缩机运转频率、D为配管的管径。
4.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述控制模块用于根据所述吸气压力和所述吸气温度计算所述冷媒密度ρ和所述冷媒运动粘度ν。
5.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述室内机模块设有用于采集实时蒸发温度Te的温度传感器，其安装于室内节流元件与室内换热器之间；所述控制模块中存储目标蒸发温度Teo。
6.根据权利要求5所述的空调系统，其特征在于，所述控制模块还用于计算所述实时蒸发温度Te与目标蒸发温度Teo的差值ΔT并根据差值ΔT与定值δ的比较结果控制压缩机的频率至所述空调系统的运行状态稳定。
7.根据权利要求6所述的空调系统，其特征在于，所述控制模块用于当ΔT≥δ时，输出压缩机的频率控制指令为Hi(n+1)＝Hi(n)+ΔHi，其中，Hi(n+1)为第n+1次的压缩机计算频率，Hi(n)为第n次的压缩机计算频率，ΔHi为压缩机的运转频率的变量。
8.根据权利要求6所述的空调系统，其特征在于，所述控制模块用于当-δ≤ΔT<δ时，输出压缩机的频率控制指令为Hi(n+1)＝Hi(n)。
9.根据权利要求6所述的空调系统，其特征在于，所述控制模块用于当ΔT<-δ时，输出压缩机的频率控制指令为Hi(n+1)＝Hi(n)-ΔHi。
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