CN113701326B - 一种热泵用室外风机调速控制装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热泵用室外风机调速控制装置和系统，其中装置包括数据采集模块、模式确定模块和控制模块；数据采集模块采集室外环境温度和压缩机频率；模式确定模块确定热泵自身模式；控制模块根据热泵自身模式、室外环境温度和压缩机频率控制室外风机的转速；使热泵系统能快速达到目标温度，提高能效比，提高实时响应效果。

Description

一种热泵用室外风机调速控制装置及系统
技术领域
本发明涉及热泵领域，特别是一种热泵用室外风机调速控制装置及系统。
背景技术
良好的热交换是热泵系统正常、稳定工作的前提,室外风机用于换热器的换热,换热效果与室外风机转速相关,但增加室外风机转速又会带来室外风机额外的功率消耗。
室外风机具有多个风速档,现有控制方案是不同的压缩机运转频率范围对应不同的风速档。一般在压缩机高频运转时室外风机工作在高速档,压缩机低频运转时室外风机机工作在低速档。
这种控制方式存在以下问题:同样的压缩机频率,在不同的工况下,系统压力不同,系统的各项参数也不一样,同一种风机转速不能适应所有的工况。因此室外直流风机的转速控制如果只是简单的和压缩机频率相关联,会影响系统能力和可靠性。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种热泵用室外风机调速控制装置及系统。
本发明解决其问题所采用的技术方案是：
本发明的第一方面，一种热泵用室外风机调速控制装置，包括：
第一数据获取模块，用于获取室外环境温度；
第二数据获取模块，用于获取压缩机频率；
模式确定模块，用于确定热泵自身模式，所述热泵自身模式包括制冷模式和制热模式；
控制模块，用于根据所述热泵自身模式、所述室外环境温度和所述压缩机频率控制室外风机的转速。
根据本发明的第一方面，所述根据所述热泵自身模式、所述室外环境温度和所述压缩机频率控制室外风机的转速，包括：
当热泵处于所述制冷模式且所述室外环境温度小于第一温度阈值，强制所述室外风机的转速为与最低档位对应的转速；
当热泵处于所述制冷模式且所述室外环境温度大于第二温度阈值，强制所述室外风机的转速为与次最高档位对应的转速。
根据本发明的第一方面，所述根据所述热泵自身模式、所述室外环境温度和所述压缩机频率控制室外风机的转速，包括：
当热泵处于所述制冷模式且所述室外环境温度处于第一温度区间，控制所述室外风机的转速与所述压缩机频率呈正比关系；其中所述第一温度区间的左端点大于所述第一温度阈值，所述第一温度区间的右端点小于所述第二温度阈值。
根据本发明的第一方面，所述根据所述热泵自身模式、所述室外环境温度和所述压缩机频率控制室外风机的转速，包括：
当热泵处于所述制热模式且所述室外环境温度小于第三温度阈值，强制所述室外风机的转速为与最高档位对应的转速；
当热泵处于所述制热模式且所述室外环境温度大于第四温度阈值，强制所述室外风机的转速为与最低档位对应的转速；
当热泵处于所述制热模式且所述室外环境温度处于第二温度区间，强制所述室外风机的转速为与次最高档位对应的转速，其中所述第二温度区间的左端点大于或等于所述第三温度阈值，所述第二温度区间的右端点小于所述第四温度阈值。
根据本发明的第一方面，当热泵处于所述制热模式且所述室外环境温度处于第三温度区间，控制所述室外风机的转速与所述压缩机频率呈正比关系；其中所述第三温度区间的左端点大于或等于所述第二温度区间的右端点，所述第三温度区间的右端点小于或等于所述第四温度阈值。
根据本发明的第一方面，所述控制所述室外风机的转速与所述压缩机频率呈正比关系，包括：
当所述压缩机频率小于或等于33赫兹，所述室外风机的转速为与第一档位对应的转速；
当所述压缩机频率大于33赫兹且小于或等于37赫兹，所述室外风机的转速为与第二档位对应的转速；
当所述压缩机频率大于37赫兹且小于或等于41赫兹，所述室外风机的转速为与第三档位对应的转速；
当所述压缩机频率大于41赫兹且小于或等于45赫兹，所述室外风机的转速为与第四档位对应的转速；
当所述压缩机频率大于45赫兹且小于或等于48赫兹，所述室外风机的转速为与第五档位对应的转速；
当所述压缩机频率大于48赫兹且小于或等于55赫兹，所述室外风机的转速为与第六档位对应的转速；
当所述压缩机频率大于55赫兹且小于或等于65赫兹，所述室外风机的转速为与第七档位对应的转速；
当所述压缩机频率大于65赫兹，所述室外风机的转速为与第八档位对应的转速；
其中所述第一档位为最低档位，所述第七档位为次最高档位，所述第八档位为最高档位。
根据本发明的第一方面，所述热泵自身模式还包括除霜模式；所述根据所述热泵自身模式、所述室外环境温度和所述压缩机频率控制室外风机的转速，包括：当热泵处于所述除霜模式，控制所述室外风机的转速为零。
根据本发明的第一方面，所述控制模块还用于当所述热泵处于开机或关机状态，根据压缩机开关状态控制所述室外风机进行延时开关操作。
根据本发明的第一方面，所述当所述热泵开机或关机，根据压缩机开关状态控制所述室外风机进行延时开关操作，包括：
当所述热泵开机后，控制所述室外风机在所述压缩机开启前的第一预设时间开启；
当所述热泵关机后，控制所述室外风机在所述压缩机关闭后的第二预设时间关闭。
本发明的第二方面，一种热泵用室外风机调速控制系统，包括压缩机、室外风机、用于获取室外环境温度的温度传感器、用于输入热泵自身模式的输入模块和如本发明的第一方面所述的热泵用室外风机调速控制装置。
上述方案至少具有以下的有益效果:通过根据热泵自身模式、室外环境温度和压缩机频率控制室外风机的转速，使热泵系统能快速达到目标温度，提高能效比，提高实时响应效果。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
图1是本发明实施例一种热泵用室外风机调速控制装置的结构图；
图2是热泵用室外风机调速控制方法的流程图；
图3是本发明实施例一种热泵用室外风机调速控制系统的结构图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1，本发明的第一方面的实施例，提供了一种热泵用室外风机调速控制装置。
热泵用室外风机调速控制装置包括：
第一数据获取模块1011，用于获取室外环境温度；
第二数据获取模块1012，用于获取压缩机频率；
模式确定模块102，用于确定热泵自身模式，热泵自身模式包括制冷模式和制热模式；
控制模块103，控制模块103用于根据热泵自身模式、室外环境温度和压缩机301频率控制室外风机302的转速，其中室外风机302用于加速换热器的换热效率。
在该实施例中，通过根据热泵自身模式、室外环境温度和压缩机301频率控制室外风机302的转速，使热泵系统能快速达到目标温度，提高能效比，提高实时响应效果。
参照图2，即该热泵用室外风机调速控制装置执行以下的热泵用室外风机302调速控制方法：
步骤S100、确定热泵自身模式；
步骤S200、采集室外环境温度和压缩机301频率；
步骤S300、根据热泵自身模式、室外环境温度和压缩机301频率控制室外风机302的转速。
本发明的第一方面的某些实施例，根据热泵自身模式、室外环境温度和压缩机301频率控制室外风机302的转速，包括：
当热泵处于制冷模式且室外环境温度小于第一温度阈值，强制室外风机302的转速为与最低档位对应的转速；
当热泵处于制冷模式且室外环境温度大于第二温度阈值，强制室外风机302的转速为与次最高档位对应的转速；
具体地，最低档位为第一档位，次最高档位为第七档位。
在该实施例中，第一温度阈值为15摄氏度，第二温度阈值为43摄氏度；当然在其他实施例中，第一温度阈值和第二温度阈值也可以取其他数值。
在该实施例中，当热泵系统处于制冷模式进行制冷时，室外环境温度过低，室外风机302即使处于低转速，热泵系统也能快速达到较低的目标温度，通过控制室外风机302以较低转速运行，能减少能耗浪费，提高能效比；当热泵系统处于制冷模式进行制冷时，室外环境温度过高，此时需要室外风机302以较高转速运行，热泵系统才能快速降温以达到较低的目标温度，体现制冷效果的实时响应性。
需要说明的是，室外风机302的作用是加速冷媒通过换热器的换热速度，以缩短热交换的时间，快速达到热平衡；室外风机302转速越快，对换热器的换热效率的加速效果越高；室外风机302转速越慢，对换热器的换热效率的加速效果越低。当热泵系统处于制冷模式，室外风机302能加速换热器散发热量。
另外，热泵系统应用于空调系统，则热泵系统的目标温度为室内环境的目标温度；热泵系统应用于热水系统，则热泵系统的目标温度为水的目标温度。
本发明的第一方面的某些实施例，根据热泵自身模式、室外环境温度和压缩机301频率控制室外风机302的转速，包括：
当热泵处于制冷模式且室外环境温度处于第一温度区间，控制室外风机302的转速与压缩机301频率呈正比关系；其中第一温度区间的左端点大于第一温度阈值，第一温度区间的右端点小于第二温度阈值。
具体地，第一温度区间为16摄氏度至42摄氏度。当然在其他实施例中，第一温度区间也可以根据实际需求取合适区间。
本发明的第一方面的某些实施例，根据热泵自身模式、室外环境温度和压缩机301频率控制室外风机302的转速，包括：
当热泵处于制热模式且室外环境温度小于第三温度阈值，强制室外风机302的转速为与最高档位对应的转速；
当热泵处于制热模式且室外环境温度大于第四温度阈值，强制室外风机302的转速为与最低档位对应的转速；
当热泵处于制热模式且室外环境温度处于第二温度区间，强制室外风机302的转速为与次最高档位对应的转速，其中第二温度区间的左端点大于或等于第三温度阈值，第二温度区间的右端点小于第四温度阈值。
具体地，第三温度阈值为-10摄氏度，第四温度阈值为35摄氏度，第二温度区间为-10摄氏度至5摄氏度。当然在其他实施例中，第三温度阈值和第四温度阈值也可以取其他数值；第二温度区间也可以根据实际需求取合适区间。
在该实施例中，当热泵系统处于制热模式进行制热时，室外环境温度过高，室外风机302即使处于低转速，热泵系统也能快速达到较高的目标温度，通过控制室外风机302以较低转速运行减少能耗浪费，提高能效比；当热泵系统处于制热模式进行制热时，室外环境温度过低，室外风机302转速需要以较高转速运行，热泵系统才能快速达到较高的目标温度，体现制热效果的实时响应性。
需要说明的是，当热泵系统处于制热模式，室外风机302能加速换热器吸收热量。
本发明的第一方面的某些实施例，当热泵处于制热模式且室外环境温度处于第三温度区间，控制室外风机302的转速与压缩机301频率呈正比关系；其中第三温度区间的左端点大于或等于第二温度区间的右端点，第三温度区间的右端点小于或等于第四温度阈值。
具体地，第三温度区间为5摄氏度至35摄氏度。当然在其他实施例中，第三温度区间也可以根据实际需求取合适区间。
本发明的第一方面的某些实施例，控制室外风机302的转速与压缩机301频率呈正比关系，包括：
当压缩机301频率小于或等于33赫兹，室外风机302的转速为与第一档位对应的转速；具体地，与第一档位对应的转速为250r/min；
当压缩机301频率大于33赫兹且小于或等于37赫兹，室外风机302的转速为与第二档位对应的转速；具体地，与第二档位对应的转速为320r/min；
当压缩机301频率大于37赫兹且小于或等于41赫兹，室外风机302的转速为与第三档位对应的转速；具体地，与第三档位对应的转速为400r/min；
当压缩机301频率大于41赫兹且小于或等于45赫兹，室外风机302的转速为与第四档位对应的转速；具体地，与第四档位对应的转速为480r/min；
当压缩机301频率大于45赫兹且小于或等于48赫兹，室外风机302的转速为与第五档位对应的转速；具体地，与第五档位对应的转速为560r/min；
当压缩机301频率大于48赫兹且小于或等于55赫兹，室外风机302的转速为与第六档位对应的转速；具体地，与第六档位对应的转速为670r/min；
当压缩机301频率大于55赫兹且小于或等于65赫兹，室外风机302的转速为与第七档位对应的转速；具体地，与第七档位对应的转速为780r/min；
当压缩机301频率大于65赫兹，室外风机302的转速为与第八档位对应的转速；具体地，与第八档位对应的转速为850r/min；
其中第一档位为最低档位，第七档位为次最高档位，第八档位为最高档位。
当然在其他实施例中，室外风机302的档位数量也可以根据实际情况设置，例如室外风机302可以只有四个档位，则最低档位为第一档位，最高档位为第四档位，次最高档位为第三档位。各档位对应的室外风机302转速也可以根据实际需求而设置。
需要说明的是，室外风机302同样需要耗能，针对不同压缩机301频率调节室外风机302的转速，能使得在耗能以及传热功效方面达到最佳，提升了能效比。
本发明的第一方面的某些实施例，热泵自身模式还包括除霜模式；根据热泵自身模式、室外环境温度和压缩机301频率控制室外风机302的转速，包括：当热泵处于除霜模式，控制室外风机302的转速为零，即停止运行，室外风机302不再带走热量，通过保留热量来除霜。
本发明的第一方面的某些实施例，控制模块103还用于当热泵处于开机或关机状态，根据压缩机301开关状态控制室外风机302进行延时开关操作。
本发明的第一方面的某些实施例，当热泵开机或关机，根据压缩机301开关状态控制室外风机302进行延时开关操作，包括：
当热泵开机后，控制室外风机302在压缩机301开启前的第一预设时间开启；具体地，室外风机302提前压缩机301五秒开；
当热泵关机后，控制室外风机302在压缩机301关闭后的第二预设时间关闭；具体地，室外风机302延后压缩机301三十秒关。
参照图3，本发明的第二方面的实施例，提供了一种热泵用室外风机302调速控制系统，包括压缩机301、室外风机302、用于获取室外环境温度的温度传感器201、用于输入热泵自身模式的输入模块400和如本发明的第一方面的实施例所述的热泵用室外风机调速控制装置。
在该实施例中，通过根据热泵自身模式、室外环境温度和压缩机301频率控制室外风机302的转速，使热泵系统能快速达到目标温度，提高能效比，提高实时响应效果。
需要说明的是，热泵用室外风机调速控制装置的第一数据获取模块1011与温度传感器201电连接，直接获取温度传感器201测量得到的室外环境温度。热泵用室外风机调速控制装置的第二数据获取模块1012与压缩机301电连接，通过计算压缩机301反馈的数据得到压缩机频率。热泵用室外风机调速控制装置还设置有第三数据获取模块1013，第三数据获取模块1013与室外风机302连接，根据室外风机302反馈的数据计算风机转速。
以上，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种热泵用室外风机调速控制装置，其特征在于，包括：
第一数据获取模块，用于获取室外环境温度；
第二数据获取模块，用于获取压缩机频率；
模式确定模块，用于确定热泵自身模式，所述热泵自身模式包括制冷模式和制热模式；
控制模块，用于根据所述热泵自身模式、所述室外环境温度和所述压缩机频率控制室外风机的转速；
所述根据所述热泵自身模式、所述室外环境温度和所述压缩机频率控制室外风机的转速，包括：
当热泵处于所述制冷模式且所述室外环境温度小于第一温度阈值，强制所述室外风机的转速为与最低档位对应的转速；
当热泵处于所述制冷模式且所述室外环境温度大于第二温度阈值，强制所述室外风机的转速为与次最高档位对应的转速；
当热泵处于所述制冷模式且所述室外环境温度处于第一温度区间，控制所述室外风机的转速与所述压缩机频率呈正比关系；其中所述第一温度区间的左端点大于所述第一温度阈值，所述第一温度区间的右端点小于所述第二温度阈值；
当热泵处于所述制热模式且所述室外环境温度小于第三温度阈值，强制所述室外风机的转速为与最高档位对应的转速；
当热泵处于所述制热模式且所述室外环境温度大于第四温度阈值，强制所述室外风机的转速为与最低档位对应的转速；
当热泵处于所述制热模式且所述室外环境温度处于第二温度区间，强制所述室外风机的转速为与次最高档位对应的转速，其中所述第二温度区间的左端点大于或等于所述第三温度阈值，所述第二温度区间的右端点小于所述第四温度阈值；
当热泵处于所述制热模式且所述室外环境温度处于第三温度区间，控制所述室外风机的转速与所述压缩机频率呈正比关系；其中所述第三温度区间的左端点大于或等于所述第二温度区间的右端点，所述第三温度区间的右端点小于或等于所述第四温度阈值；
所述控制模块还用于当所述热泵处于开机或关机状态，根据压缩机开关状态控制所述室外风机进行延时开关操作，包括：
当所述热泵开机后，控制所述室外风机在所述压缩机开启前的第一预设时间开启；
当所述热泵关机后，控制所述室外风机在所述压缩机关闭后的第二预设时间关闭。
2.根据权利要求1所述的一种热泵用室外风机调速控制装置，其特征在于，所述控制所述室外风机的转速与所述压缩机频率呈正比关系，包括：
当所述压缩机频率小于或等于33赫兹，所述室外风机的转速为与第一档位对应的转速；
当所述压缩机频率大于33赫兹且小于或等于37赫兹，所述室外风机的转速为与第二档位对应的转速；
当所述压缩机频率大于37赫兹且小于或等于41赫兹，所述室外风机的转速为与第三档位对应的转速；
当所述压缩机频率大于41赫兹且小于或等于45赫兹，所述室外风机的转速为与第四档位对应的转速；
当所述压缩机频率大于45赫兹且小于或等于48赫兹，所述室外风机的转速为与第五档位对应的转速；
当所述压缩机频率大于48赫兹且小于或等于55赫兹，所述室外风机的转速为与第六档位对应的转速；
当所述压缩机频率大于55赫兹且小于或等于65赫兹，所述室外风机的转速为与第七档位对应的转速；
当所述压缩机频率大于65赫兹，所述室外风机的转速为与第八档位对应的转速；
其中所述第一档位为最低档位，所述第七档位为次最高档位，所述第八档位为最高档位。
3.根据权利要求1所述的一种热泵用室外风机调速控制装置，其特征在于，所述热泵自身模式还包括除霜模式；所述根据所述热泵自身模式、所述室外环境温度和所述压缩机频率控制室外风机的转速，包括：当热泵处于所述除霜模式，控制所述室外风机的转速为零。
4.一种热泵用室外风机调速控制系统，其特征在于，包括压缩机、室外风机、用于采集室外环境温度的温度传感器、用于输入热泵自身模式的输入模块和如权利要求1至3任一项所述的热泵用室外风机调速控制装置。
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