空調風冷機組的控制方法及空調與流程
2023-12-06 09:40:26
本發明屬於空調技術領域，具體提供一種空調風冷機組的控制方法及空調。
背景技術：
按照製冷/制熱方式進行分類，空調包括單冷式空調和冷熱式空調。其中，單冷式空調的工作原理是：首先將室內的熱空氣吸入到蒸發器內，進入蒸發器內的熱空氣在製冷劑的汽化作用下降溫，降溫後的冷空氣再由風機重新送入到室內，通過這樣的循環達到降低室內環境溫度的目的。一般在調節風機的轉速時，壓縮機的排氣壓力也會隨之變化，壓縮機在排氣壓力過大的情況下，會導致壓縮機的負載增加，壓縮機長時間處於高負荷工況下會降低機組的穩定性。因此，在調節風機的轉速時，必須要兼顧壓縮機排氣壓力的變化。
現有技術中一般根據壓縮機的排氣壓力來自動調節風機的轉速，例如公開號為cn104697106a的發明專利公開了一種空調系統壓力控制方法。具體而言，該專利的控制方法是在空調運行時，判斷壓縮機的排氣壓力是否大於或等於預設壓力，若是，則降低風機的轉速。通過判斷壓縮機的排氣壓力來調節風機轉速，可以避免出現因壓縮機的排氣壓力過大而導致壓縮機的負載增加以降低機組的可靠性和使用壽命的問題。但是，該專利中在調節風機轉速時並沒有考慮壓縮機的壓差(即壓縮機的排氣壓力與吸氣壓力的差值)的變化，但是對於依靠壓差回油的機組，壓差過小會造成機組的回油不良，而壓差過大則會導致機組的功耗增加或者機組運行故障，從而影響機組整體的可靠性。也就是說，目前在對風機在進行轉速調節時，無法使風冷機組與空調系統匹配至最佳狀態，以及無法保證壓縮機處於最優的運行狀態。
因此，本領域需要一種新的空調風冷機組的控制方法及相應的空調來解決上述問題。
技術實現要素：
為了解決現有技術中的上述問題，即為了解決現有的空調風冷機組中在對風機進行轉速調節時，無法使風冷機組與空調系統匹配至最佳狀態，以及無法保證壓縮機處於最優的運行狀態的問題。本發明提供了一種空調風冷機組的控制方法，該風冷機組包括風機以及與風機相連的壓縮機，該控制方法包括以下步驟：在風冷機組運行的狀態下，檢測壓縮機的進氣壓力和排氣壓力；計算壓縮機的排氣壓力與進氣壓力的壓差；根據排氣壓力和壓差調節風機的轉速。
在上述控制方法的優選技術方案中，「根據排氣壓力和壓差調節風機的轉速」的步驟進一步包括：判斷排氣壓力是否小於或等於第一預設壓力；如果排氣壓力小於或等於第一預設壓力，則風機以第一預設轉速運轉；如果排氣壓力大於第一預設壓力，則根據壓差調節風機的轉速。
在上述控制方法的優選技術方案中，「如果排氣壓力大於第一預設壓力，則根據壓差調節風機的轉速」的步驟進一步包括：判斷排氣壓力是否小於或等於第二預設壓力；如果排氣壓力小於或等於第二預設壓力，則根據壓差降低/維持風機的轉速；如果排氣壓力大於第二預設壓力，則根據壓差提高/維持風機的轉速。
在上述控制方法的優選技術方案中，「如果排氣壓力小於或等於第二預設壓力，則根據壓差降低/維持風機的轉速」的步驟進一步包括：判斷壓差是否大於預設壓差；如果壓差大於預設壓差，則維持風機當前的轉速不變；如果壓差小於或等於預設壓差，則降低風機的轉速。
在上述控制方法的優選技術方案中，「如果排氣壓力大於第二預設壓力，則根據壓差提高/維持風機的轉速」的步驟進一步包括：判斷壓差是否大於預設壓差；如果壓差大於預設壓差，則根據風機當前的轉速提高/維持風機的轉速；如果壓差小於或等於預設壓差，則維持風機當前的轉速不變。
在上述控制方法的優選技術方案中，「如果壓差大於預設壓差，則根據風機當前的轉速提高/維持風機的轉速」的步驟進一步包括：判斷風機當前的轉速是否等於第二預設轉速；如果風機當前的轉速等於第二預設轉速，則維持風機當前的轉速不變；如果風機當前的轉速不等於第二預設轉速，則將風機的轉速提高到所述第二預設轉速。
在上述控制方法的優選技術方案中，第一預設壓力為壓縮機的最小排氣壓力；並且/或者第二預設壓力為壓縮機的最大排氣壓力；並且/或者所述第一預設轉速為所述風機的最小轉速；並且/或者所述第二預設轉速為所述風機的最大轉速。
在上述控制方法的優選技術方案中，在需要調節風機的轉速的情形下，所述控制方法先使風機維持當前的轉速並運行預設時間之後，再調節風機的轉速。
在上述控制方法的優選技術方案中，在「檢測壓縮機的進氣壓力和排氣壓力」的步驟之前，上述控制方法還包括：獲取環境溫度；根據環境溫度確定風機啟動的初始轉速。
在另一方面，本發明還提供一種空調，該空調包括風冷機組，該空調還包括控制器，該控制器用於執行上述任一項所述的控制方法。
本領域技術人員能夠理解的是，在本發明的優選技術方案中，先通過判斷環境溫度來確定風機開啟時的初始轉速，然後在機組運行時檢測壓縮機的吸氣壓力和排氣壓力，並計算得到壓縮機的排氣壓力與進氣壓力的壓差，根據壓縮機的排氣壓力以及壓縮機的排氣壓力與進氣壓力的壓差調節風機的轉速，與現有的單獨根據壓縮機的排氣壓力來調節風機的轉速的技術方案相比，本發明不僅可以通過檢測壓縮機的排氣壓力來防止壓縮機負載增加的情況，還能夠通過判斷壓縮機的排氣壓力與進氣壓力的壓差變化來調節風機的轉速，避免出現壓縮機的排氣壓力與進氣壓力的壓差過小而導致機組回油不良，同時避免出現壓縮機的排氣壓力與進氣壓力的壓差過大而導致機組的功耗增加或者機組運行故障，使壓縮機始終能夠處於最優的工況下，提高了機組運行的穩定性和機組整體的可靠性，即空調風冷機組中在對風機進行轉速調節時始終能夠與空調系統匹配至最佳狀態，並保證壓縮機始終處於最優的運行狀態，從而使空調系統的性能最佳。
進一步地，經過發明人反覆試驗、觀測、分析和比較，通過壓縮機的最小排氣壓力和最大排氣壓力將壓縮機的排氣壓力的判斷範圍進行劃分更有利於風機轉速的調節並提高機組的穩定性，即風機的轉速調節可以先根據壓縮機的排氣壓力的範圍進行初始劃分。在壓縮機的排氣壓力小於或等於壓縮機的最小排氣壓力時，此時風機以第一預設轉速(例如風機的最小轉速)運轉；在壓縮機的排氣壓力大於壓縮機的最小排氣壓力且小於或等於壓縮機的最大排氣壓力時，此時需要結合壓縮機的排氣壓力與進氣壓力的壓差的判斷來降低/維持風機當前的轉速；在壓縮機的排氣壓力大於壓縮機的最大排氣壓力時，此時需要結合壓縮機的排氣壓力與進氣壓力的壓差的判斷來提高/維持風機當前的轉速。通過上述控制方法，可以避免出現壓縮機的排氣壓力過大以及壓縮機的排氣壓力與進氣壓力的壓差過大或者過小的情況，在提高機組的穩定性的同時使空調系統的性能最佳。
更進一步地，在每次需要調節風機的轉速之前，先控制風機在當前的轉速下穩定運行一段時間後再控制風機提高/降低轉速，該控制方式能夠進一步提高機組運行的穩定性，減少機組的震蕩，使機組能夠在最優的狀態下運行。
附圖說明
圖1是本發明的空調風冷機組的控制方法的流程示意圖；
圖2是本發明一種實施例的空調風冷機組的控制方法的流程示意圖；
圖3是本發明一種實施例的環境溫度與風機啟動轉速的對應表；
圖4是本發明一種實施例的壓縮機的排氣壓力的分段表。
具體實施方式
下面參照附圖來描述本發明的優選實施方式。本領域技術人員應當理解的是，這些實施方式僅僅用於解釋本發明的技術原理，並非旨在限制本發明的保護範圍。
鑑於背景技術提出的現有的空調風冷機組中在對風機進行轉速調節時，由於存在「無法使風冷機組與空調系統匹配至最佳狀態，以及無法保證壓縮機處於最優的運行狀態」的問題而使空調系統的性能無法實現最佳化，本發明提供了一種空調風冷機組的控制方法，在對風機進行轉速調節時加入對壓縮機的排氣壓力與進氣壓力的壓差(以下簡稱壓差)的判斷，從而避免出現壓縮機的壓差過小的情形而導致機組回油不良，同時避免出現壓縮機的壓差過大而導致機組的功耗增加或者機組運行故障，使壓縮機始終能夠處於最優的運行狀態，提高了機組運行的穩定性和機組整體的可靠性。
參見圖1，圖1是本發明的空調風冷機組的控制方法的流程示意圖。如圖1所示，本發明提供了一種空調風冷機組的控制方法，其中，風冷機組包括風機以及與風機相連的壓縮機，該控制方法包括以下步驟：s1：在風冷機組運行的狀態下，檢測壓縮機的進氣壓力與排氣壓力；s2：計算壓縮機的排氣壓力與進氣壓力的壓差；s3：根據壓縮機的排氣壓力和壓差調節風機的轉速。在另一方面，本發明還提供了一種空調，該空調包括上述的風冷機組，此外，該空調還包括控制器，風冷機組中檢測到的壓縮機的吸氣壓力信號和排氣壓力信號先反饋給控制器，再由控制器控制風機進行轉速調節。在本發明中，每次風機的轉速提高/降低後，壓縮機的排氣壓力和壓差均會發生變化，可以通過實時檢測壓縮機的進氣壓力和排氣壓力，並計算壓縮機的排氣壓力與進氣壓力的壓差，以實現隨著壓縮機的排氣壓力和壓差的變化實時調節風機的轉速。通過調節風機的轉速，可以避免出現壓縮機的排氣壓力過高以及壓縮機的壓差過大或者過小的情況，使風機能夠在最優的轉速下運行，並且使機組在不同的工況下都能夠處於最優的運行狀態，提高了機組運行的穩定性和機組整體的可靠性。
優選地，上述步驟s3中「根據排氣壓力和壓差實時調節風機的轉速」的步驟進一步包括：s31：判斷排氣壓力是否小於或等於第一預設壓力；s32：如果排氣壓力小於或等於第一預設壓力，則風機以第一預設轉速運轉；s33：如果排氣壓力大於第一預設壓力，則根據壓差調節風機的轉速。也就是說，根據第一預設壓力的設定，可以初步給出風機以第一預設轉速運轉還是需要進一步判斷的結論。其中的第一預設轉速可以為風機的最低轉速(風機的最低轉速可以根據機組特性確定)，即在壓縮機處於低負荷的工況下(壓縮機的排氣壓力較低時)，風機以最低轉速進行運轉，當然，上述的第一預設轉速不限於風機的最低轉速，還可以為其他轉速，只要滿足由第一預設轉速確定的分界點能夠優化風機進行轉速調節並提高機組的穩定性即可。同樣地，其中的第一預設壓力可以根據實際的情況靈活地調整和設定，只要滿足由第一預設壓力確定的分界點能夠優化風機進行轉速調節並提高機組的穩定性即可。經過發明人反覆試驗、觀測、分析和比較，確定當第一預設壓力為壓縮機的最小排氣壓力時，風冷機組中風機的調速方案最優。即在壓縮機的排氣壓力小於或等於壓縮機的最小排氣壓力時，此時風機以第一預設轉速運轉；在壓縮機的排氣壓力大於壓縮機的最小排氣壓力時，需要進一步判斷風機如何進行調速。當然，上述的第一預設壓力不限於壓縮機的最小排氣壓力，還可以為其它壓力值，例如本領域技術人員在特定工況下根據實驗得出的實驗壓力值，或者根據經驗得出的經驗壓力值。
優選地，上述步驟s33中「如果排氣壓力大於第一預設壓力，則根據壓差調節風機的轉速」的步驟進一步包括：s34：判斷排氣壓力是否小於或等於第二預設壓力；s35：如果排氣壓力小於或等於第二預設壓力，則根據壓差降低/維持風機的轉速；s36：如果排氣壓力大於第二預設壓力，則根據壓差提高/維持風機的轉速。與第一預設壓力類似地，通過第二預設壓力的設定可以進一步劃分壓縮機的排氣壓力的範圍。其中的第二預設壓力可以根據實際的情況靈活地調整和設定，只要滿足由第二預設壓力確定的分界點能夠優化風機進行轉速調節並提高機組的穩定性即可。經過發明人反覆試驗、觀測、分析和比較，確定當第二預設壓力為壓縮機的最大排氣壓力時，風冷機組中風機的調速方案最優。即在壓縮機的排氣壓力大於壓縮機的最小排氣壓力且小於或等於壓縮機的最大排氣壓力時，此時需要結合壓縮機的壓差的判斷來降低/維持風機當前的轉速；在壓縮機的排氣壓力大於壓縮機的最大排氣壓力時，此時需要結合壓縮機的壓差的判斷來提高/維持風機當前的轉速。當然，上述的第一預設壓力不限於壓縮機的最大排氣壓力，還可以為其它壓力值，例如本領域技術人員在特定工況下根據實驗得出的實驗壓力值，或者根據經驗得出的經驗壓力值。
通過上述中第一預設壓力和第二預設壓力的設定，可以將壓縮機的排氣壓力劃分在不同的範圍內，在每個範圍內風機選擇不同的調速方式，此種方式能夠更加利於風機轉速的調節，同時通過實時檢測和實時調節能夠避免出現壓縮機的排氣壓力過大以及壓縮機的壓差過大或者過小的情況，在提高機組的穩定性的同時使空調系統的性能最佳。以第一預設壓力為壓縮機的最小排氣壓力、第二預設壓力為壓縮機的最大排氣壓力為例，當壓縮機的排氣壓力在大於最小排氣壓力且小於或等於最大排氣壓力的情形下，還可以將壓縮機的最小排氣壓力和最大排氣壓力之間劃分為多個壓力區間，每個壓力區間對應不同的風機調速策略，本領域技術人員可以根據不同的壓力區間設定相同/不同的調速力度從而使風機可以在不同的轉速下均可以穩定運轉，避免風機出現頻繁調速的現象，提高機組的穩定性。
優選地，上述步驟35中「如果排氣壓力小於或等於第二預設壓力，則根據壓差降低/維持風機的轉速」的步驟進一步包括：s40：判斷壓差是否大於預設壓差；s41：如果壓差大於預設壓差，則維持風機當前的轉速不變；s42：如果壓差小於或等於預設壓差，則降低風機的轉速。該控制方式的機理是：在壓縮機的排氣壓力大於第一預設壓力且小於或等於第二預設壓力時，當壓縮機的壓差大於預設壓差時風機無需進行調速，當壓縮機的壓差小於或等於預設壓差時為了避免壓縮機的壓差過小，需要降低風機的轉速以提高壓縮機的壓差，從而使壓縮機可以穩定地運行，避免壓縮機的壓差過小而導致機組回油不良。
優選地，上述步驟s36中「如果排氣壓力大於第二預設壓力，則根據壓差提高/維持風機的轉速」的步驟進一步包括：s50：判斷壓差是否大於預設壓差；s51：如果壓差大於預設壓差，則根據風機當前的轉速提高/維持風機的轉速；s52：如果壓差小於或等於預設壓差，則維持風機當前的轉速不變。該控制方式的機理是：在壓縮機的排氣壓力大於第二預設壓力時，此時壓縮機處於高負荷運轉狀態，當壓縮機的壓差小於或等於預設壓差時風機無需進行調速，當壓縮機的壓差大於預設壓差時為了避免壓縮機的排氣壓力過大和壓縮機的壓差過大，需要提高風機的轉速以降低壓縮機的排氣壓力和壓縮機的壓差，從而使壓縮機可以穩定地運行，避免壓縮機的排氣壓力過大和壓縮機的壓差過大而導致機組的功耗過大或者發生機組運行故障。
上述預設壓差可以根據實際的情況靈活地調整和設定，只要滿足由預設壓差確定的分界點能夠優化風機進行轉速調節並提高機組的穩定性即可。在一種可能的實施方式中，預設壓差為根據空調的冷媒特性和機組特性而設定的參數值。在實際應用中，上述預設壓差在步驟s35和步驟s36中可以為相同的數值，也可以為不同的數值，並且實際取值可以由本領域技術人員根據實驗或者經驗得出。
此外，上述步驟s51中「如果壓差大於預設壓差，則根據風機當前的轉速提高/維持風機的轉速」的步驟進一步包括：s60：判斷風機當前的轉速是否等於第二預設轉速；s61：如果風機當前的轉速等於第二預設轉速，則維持風機當前的轉速不變；s62：如果風機當前的轉速不等於第二預設轉速，則提高風機的轉速。其中的第二預設轉速可以為風機的最高轉速(風機的最高轉速可以根據機組特性確定)，即在壓縮機處於高負荷的工況下(此時壓縮機的排氣壓力較高)，當壓差小於預設壓差時需要判斷此時風機是否處於最高轉速，若風機處於最高轉速，則風機的轉速無需改變，若風機不處於最高轉速，則風機需要進一步提高轉速以實現壓縮機的壓差的快速降低，避免壓縮機的壓差過大而導致機組的功耗過大或者發生機組運行故障。當然，上述的第二預設轉速不限於風機的最高轉速，還可以為其他轉速，只要滿足由第二預設轉速確定的分界點能夠優化風機進行轉速調節並提高機組的穩定性即可。
優選地，在需要調節風機的轉速的情形下，先使風機維持當前的轉速並運行預設時間之後，再調節風機的轉速。也就是說，在需要提高/降低風機的轉速時，先控制風機在當前的轉速下穩定運行一段時間後再控制風機提高/降低轉速，該控制方式能夠進一步提高機組運行的穩定性，減少機組的震蕩，使機組能夠在最優的狀態下運行。其中的預設時間可以根據實際的情況靈活地調整和設定，只要滿足由預設時間確定的分界點能夠優化風機進行轉速調節並提高機組的穩定性即可。
優選地，在前述步驟s1中的「檢測壓縮機的進氣壓力與排氣壓力」之前，根據環境溫度確定風機啟動的初始轉速。通過環境溫度的判斷，可以使風機在開啟時即可以位於合理的調速初始開度。在一種可能的實施方式中，將環境溫度劃分為幾個範圍，每個不同的環境溫度範圍內對應不同的風機的初始轉速，在一般情況下，環境溫度越高，與其相對應的風機的啟動轉速越高。此外，在判斷環境溫度時，還可以判斷壓縮機的排氣壓力是否大於風機的啟動壓力，當壓縮機的排氣壓力大於風機的啟動壓力時風機才會啟動。
參見圖2，圖2是本發明一種實施例的空調風冷機組的控制方法的流程示意圖，如圖2所示，該控制方法包括以下步驟：
s000：在風冷機組運行的狀態下，根據環境溫度ta確定風機開啟的初始轉速v；
s050：開啟風機；
s100：實時檢測壓縮機的進氣壓力ps與排氣壓力pd；
s200：計算壓縮機的排氣壓力與進氣壓力的壓差△p＝pd-ps；
s300：判斷pd是否小於或等於壓縮機的最小排氣壓力p1(p1可以根據機組的特性得到)；
s310：如果pd≤p1，則風機以風機的最小轉速v1(v1可以根據機組的特性得到)運轉；
s320：如果pd＞p1，則繼續判斷pd是否小於或等於壓縮機的最大排氣壓力pn(與p1同理，pn可以根據機組的特性得到)；
s400：如果pd≤pn，則進一步判斷△p是否大於風機調速的設定壓差△p』(△p』可以根據冷媒特性和機組特性設定)；
s410：如果△p＞△p』，則維持風機當前的轉速vs(vs為風機的實時轉速)；
s420：如果△p≤△p』，則降低風機當前的轉速vs，並且在降低vs後重複步驟s30；
s500：如果pd＞pn，則進一步判斷△p是否大於風機調速的設定壓差△p』；
s510：如果△p≤△p』，則維持風機當前的轉速vs；
s520：如果△p＞△p』，則進一步判斷vs是否等於風機的最大轉速vn(vn可以根據機組的特性得到)；
s600：如果vs＝vn，則維持風機當前的轉速vs；
s610：如果vs≠vn，則提高風機當前的轉速vs，並且在提高vs後重複步驟s30。
在本發明的上述實施例中，通過環境溫度、壓縮機的排氣壓力和壓縮機的壓差組合調節風機的轉速，能夠使風機始終處於最優的轉速下運行，使機組在不同工況下均能夠處於最優的運行狀態。
下面結合一個具體實施例來詳細闡述本發明的技術方案。
參見圖3，圖3是該實施例的環境溫度與風機啟動轉速的對應表，如圖3所示，空調製冷的運轉環境溫度ta的範圍設定為-15至50℃，首先根據環境溫度ta將風機啟動轉速v劃分為6個檔位，且環境溫度ta越高，對應的風機啟動轉速v越高，圖3中所示各個檔位中的風機啟動轉速v(即表中1速、2速、4速、6速、8速和10速)代表的是空調系統中設定的檔位轉速，而不代表轉速的具體數值，每個檔位轉速對應一個風機的實際轉速。
參見圖4，圖4是該實施例的壓縮機的排氣壓力的分段表，如圖4所示，在風機開啟後，根據壓縮機的排氣壓力將其劃分為6個分檔調節區間，其中壓縮機的最小排氣壓力p1＝0.6mpa，壓縮機的最大排氣壓力pn＝1.4mpa。根據冷媒特性和機組特性設定△p』＝0.5mpa，風機的調速間隔時間為15s(即風機在每次調節速度之前先穩定運行15s後再進行調速)。
在一種可能的情形中，空調選用r134a製冷劑，當環境溫度為39℃，回水溫度為14℃時空調啟動製冷運行，此時檢測壓縮機的吸氣壓力ps＝0.228mpa，排氣壓力pd＝1.285mpa。如圖3所示，根據圖3劃分的環境溫度範圍得到風機的啟動轉速為8速，如圖4所示，根據檢測到的排氣壓力pd判定pd在1.2mpa至1.4mpa的範圍內，根據檢測到的壓縮機的吸氣壓力ps和排氣壓力pd計算壓縮機的壓差△p＝pd-ps＝1.057mpa，判斷△p＞△p』，則風機維持當前的8速穩定運行，隨著機組穩定運行負荷逐漸增大，壓縮機的排氣壓力pd升高至pd＝1.409mpa，吸氣壓力ps＝0.241mpa，此時判斷△p＞△p』，但是pd＞pn，說明此時壓縮機的排氣壓力過大，風機在穩定運行15s後由8速升高至9速(即風機的轉速提高1檔)，由於風機的轉速提高，使壓縮機的排氣壓力降低，再次檢測壓縮機的排氣壓力pd降低至pd＝1.367mpa，吸氣壓力ps＝0.24mpa，此時判斷△p＞△p』，pd在1.2mpa至1.4mpa的範圍內，則風機無需改變轉速，風機維持當前的9速穩定運行。
至此，已經結合附圖所示的優選實施方式描述了本發明的技術方案，但是，本領域技術人員容易理解的是，本發明的保護範圍顯然不局限於這些具體實施方式。在不偏離本發明的原理的前提下，本領域技術人員可以對相關技術特徵作出等同的更改或替換，這些更改或替換之後的技術方案都將落入本發明的保護範圍之內。