一拖多光伏製冰蓄冷空調的控制系統的製作方法

2023-12-04 00:54:51

本發明涉及一種一拖多光伏製冰蓄冷空調的控制系統，屬於自動控制技術領域。

背景技術：

隨著社會進步與經濟的發展，空調成為人們生活中必不可少的家用電器，尤其是在酷熱的夏季，空調成為人們改善宜居舒適環境的必需品，因此，空調也成為家庭中耗電最多的家用電器。由於化石能源的廣泛利用而造成環境問題日益嚴重，不僅如此，隨著全球變暖的趨勢日益嚴重，國家電網壓力持續增高，一種太陽能冰蓄冷裝置被提出，通過光伏發電製冰蓄冷，可實現全天候供冷。

相關技術中變頻空調控制系統中，空調的運行方式為製冷工質循環並以設定相關溫度調節壓縮機的頻率，而對於一種一拖多光伏製冰蓄冷空調的控制系統沒有廣泛研究；由於一拖多空調系統多用在人流量變化複雜的場合，如醫院、辦公樓、商場等公共場所，其室內溫度變化的擾動較為頻繁，此外，複雜的天氣也影響室內溫度和建築吸收；所以，考慮到用戶對空調系統的節能性、舒適性和靜音性等要求，一種新型的一拖多光伏製冰蓄冷空調的控制系統一直成為研究的對象。

技術實現要素：

本發明的目的之一是提供了一種一拖多光伏製冰蓄冷空調的控制系統，解決了：1，複雜多變的天氣下空調系統運行的節能性的問題；2，室內溫度的擾動變化而造成的人體舒適性差的問題；3，實現空調系統的自動停啟及其引起的室內組件的噪音問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供的控制方法採用下述技術方案予以實現：

一種一拖多光伏製冰蓄冷空調的控制系統，包括供冷循環執行下調節變頻水泵運行控制、電子調節閥和室內風機運行控制的過程：

空調器檢測到開啟運行條件，進入到所選運行模式。

所述的開啟運行條件為檢測室外溫度t0，並將所述室外環境溫度t0與設定溫度t1、t2進行比較或用戶是否開機，判斷是否進入模式運行，若是，開機並進入對應模式運行，若否，則繼續比較。

在所述運行模式，檢測室外環境溫度t0，並將室外環境溫度t0與設定溫度範圍[t11，t22]進行比較，確定所屬的子區間，結合室內空調運行數量，兩者聯合，確定變頻水泵運行頻率的運行區間。

檢測已運行的各個房間溫度t1、t2等，並將所述各運行的各個房間溫度與設定溫度ts比較，根據所述各個房間的室內溫度與設定溫度值ts的差值大小，調節對應節流元件電子調節閥gn的開度和對應室內風機的風速。檢測運行的各個房間的室內溫度t1、t2等的總和tm，並將所述運行的各個房間的室內溫度t1、t2等的總和tm與設定溫度ts進行比較，根據所述各個房間的室內溫度t1、t2等的總和tm與設定溫度值ts的差值大小，在所屬的變頻水泵運行頻率的運行區間內，調節變頻水泵的運行頻率。

具體地，設置室內環境溫度tn與設定溫度ts的差值梯度，反饋調節電子調節閥、室內風機的運行狀態；設置已運行的各個房間的室內溫度的總和tm與設定溫度ts的差值梯度，反饋調節變頻水泵的運行頻率。

根據上述的控制策略，實現了複雜天氣空調系統的自動停啟，使用更加方便，進一步的，室外環境溫度影響建築對能量的吸收，結合室外環境溫度調節變頻水泵的運行頻率，更進一步的，獲得能量的最大收益，可以最大限度的降低建築能耗。

具體地，當室外環境溫度降低時，建築吸收降低，為保持室溫溫度的舒適性，變頻水泵的運行頻率對應的減低。當室外環境溫度升高時，建築吸收變高，為保持室溫溫度的舒適性，變頻水泵的運行頻率對應的增高。

根據上述的空調控制系統，其特徵在於，在檢測已運行的各個房間溫度t1、t2等之後，具體還包括如下步驟：

當所述已運行的任意室內環境溫度tn大於設定溫度ts時，所述室內環境溫度tn和設定溫度ts的差值的絕對值△t與第一設定差值△t1進行比較，當所述差值絕對值△t大於第一設定差值△t1時，電子調節閥開度增大，室內風機加速，當所述差值絕對值△t小於等於第一設定差值△t1時，電子調節閥開度、室內風機均保持不變；當所述已運行的任意室內環境溫度tn小於設定溫度ts時，所述室內環境溫度tn和設定溫度ts的差值的絕對值△t與第一設定差值△t1進行比較，當所述差值絕對值△t大於第一設定差值△t1時，電子調節閥開度減小，室內風機減速，當所述差值絕對值△t小於等於第一設定差值△t1時，電子調節閥開度、室內風機均保持不變。

此外，還包括，當運行的各個房間的室內溫度t1、t2等的總和tm大於設定溫度ts時，所述運行的各個房間的室內溫度的的總和tm和設定溫度ts的差值的絕對值△t與第二設定差值△t1進行比較，當所述差值的絕對值△t大於第二設定差值△t1時，升高變頻水泵的運行頻率，當所述差值的絕對值△t小於等於第二設定差值△t1時，變頻水泵運行頻率保持不變；當運行的各個房間的室內溫度t1、t2等的總和tm小于于設定溫度ts時，所述運行的各個房間的室內溫度的的總和tm和設定溫度ts的差值的絕對值△t與第二設定差值△t1進行比較，當所述差值的絕對值△t大於第一設定差值△t1時，降低變頻水泵的運行頻率，當所述差值的絕對值△t小於等於第二設定差值△t1時，變頻水泵運行頻率保持不變。

具體地，所述設定溫度ts為不定值且與運行的房間的數量一一對應。

根據上述的控制策略，通過設定室內溫度變化梯度與檢測時間梯度，定時擾動觀察室內溫度的變化的控制方法，有效的解決了因人流等問題引起的室內溫度擾動造成舒適性差的問題。

根據如上所述的空調控制系統，在控制電子調節閥開度、室內風機轉速以及變頻水泵的運行頻率之後，具體還包括如下步驟：

當所述變頻水泵低於頻率設定值fmin時，所述變頻水泵頻率、電子調節閥開度和室內風機轉速均以其上一時刻運行態運行，且經過一定的延時後，進入緩衝降噪停止模式；

當所述變頻水泵高於頻率設定值fmax時，所述變頻水泵頻率、電子調節閥開度和室內風機轉速均以其上一時刻運行態運行。

所述變頻水泵頻率設定值fmin為單個房間運行時，室外環境溫度子區間的最小值所對應的變頻水泵運行頻率，頻水泵頻率設定值fmax為所有房間運行時，室外環境溫度子區間的最大值所對應的變頻水泵運行頻率。

根據如上所述的空調控制系統，其特徵在於，在進入緩衝降噪停止模式之後，具體還包括如下步驟：保持所述變頻水泵頻率、電子調節閥開度和室內風機繼續上一時刻運行態運行，對其運行時間計時，同時獲取已運行的各個室內環境溫度t1、t2等；所述運行時間未達到設定時間時，若任意室內環境溫度tn滿足停止條件，控制所述對應的電子調節閥開度減小，所述對應的室內風機停止運行，變頻水泵運行頻率分區對應降低，若否，所述對應的電子調節閥開度和室內風機以第一設定運行態運行。對運行時間計時，若所述運行時間未達到設定運行時間時，獲取各個室內環境溫度，若任意室內環境溫度tn滿足停止條件，控制所述對應的電子調節閥開度減小，所述對應的室內風機停止運行，變頻水泵運行頻率分區對應降低；所述運行時間達到設定運行時間時，控制所述對應的電子調節閥開度減小，所述對應的室內風機停止運行，變頻水泵運行頻率分區對應降低；當各個室內對應電子調節閥和室內風機均停止運行時，關閉變頻水泵；若否，則退出緩衝降噪停止模式。

根據上述控制策略，通過延時關閉變頻水泵、電子調節閥和室內風機，同時檢測室內溫度變化的控制方法，從而有效的解決頻繁的停啟所引起的噪音問題。

根據如上所述的空調控制系統，其特徵在於，所述變頻水泵運行頻率分區對應降低，具體表現為，所述變頻水泵運行頻率與空調運行房間總數和室外環境溫度聯合決定的子區間一一對應，即當任意數量室內空調機運行、室外環境溫度時，當前變頻水泵運行頻率為對應頻率所屬區間運行。

根據如上所述的空調控制系統，其特徵在於，所述設定運行時間均為固定值，所述設定溫度為可變值，所述第一設定運行狀態為低耗運行狀態。

與現有技術相比，在本發明提供的一拖多製冰蓄冷空調的控制系統中，本發明的創新之處在於：

1，通過執行對室外變頻水泵運行頻率的控制，包括2組對應的子區間：室外環境溫度聯合室內運行空調數量所屬的子區間控制變頻水泵運行頻率和各個室內環境溫度t1、t2的總和tm所屬的子區間控制變頻水泵運行頻率；通過2組子區間相結合的聯合控制策略實現對室外變頻水泵運行頻率調節；通過室外環境溫度的變化和各個室內環境溫度t1、t2的總和的變化相結合的聯合控制策略實現對室外變頻水泵運行頻率調節，最大限度的減低建築能耗，實現能量收益的最大化，滿足用戶對空調的節能性要求。

2，通過執行對某一房間室內風機轉速和對應電子調節閥的控制，以調節循環工質的流量，從而調節室內環境溫度的不穩定擾動，有效地實現室內溫度保持在舒適的範圍，避免因人流等因素的影響導致室內溫度不穩定，進而造成溫度舒適性差的問題，通過室外環境溫度的變化和各個室內環境溫度t1、t2的總和的變化相結合的聯合控制策略實現精確快速的室內溫度調節，最終提高了對單一房間溫度的準確控制，滿足用戶對室內環境溫度的舒適性要求。

3，通過執行對單個房間室內風機、電子調節閥和變頻水泵組合控制，緩慢調節循環工質的流量；準確地實現對各個房間室內風機、電子調節閥的無噪音停機，避免因室內機機身結構件、室內換熱器等部件的溫度和室內環境之間溫差較大導致部件變形，從而引起的噪音問題，滿足用戶對空調的靜音性能的要求。

附圖說明

圖1為本發明一拖多光伏製冰蓄冷空調控制系統實施例的流程示意圖。

圖2為本發明一拖多光伏製冰蓄冷空調控制系統實施例中緩衝降噪停止模式的流程示意圖。

圖3為本發明一拖多光伏製冰蓄冷空調控制系統的結構示意圖。

圖4為本發明一拖多光伏製冰蓄冷空調控制系統實施例中由室外環境溫度與空調運行數量決定的變頻水泵運行頻率分區圖。

圖5為本發明一拖多光伏製冰蓄冷空調控制系統實施例中室外環境溫度在10~20℃區間內3個空調房間均在運行時室內溫度擾動時變頻水泵運行頻率變化圖。

具體實行方式

為了使本發明的使用、技術方案及優點更加清楚明白，以下將結合附圖和實施例，對本發明作進一步詳細說明。

應當理解，此處所描述的具體實施案例僅僅用於解釋本發明，並不用於限定本發明。

需要說明的是，對於本領域普通技術人員而言，空調器具體包括圖3所示，該圖所示為本發明一拖多給光伏製冰蓄冷空調控制系統一個實施例的結構示意圖，具體包括變頻水泵①、蓄冷箱②、電子調節閥③、室內風機④、溫度傳感器⑤、空調控制器⑥。

下面參照圖1—圖2描述根據本發明實施例的空調系統的控制方法。

如圖1、2所示，根據本發明實施例的空調系統的控制方法，該實施例實現一拖多光伏製冰蓄冷空調控制系統變頻水泵①、電子調節閥③與室內風機④的控制，包括供冷循環執行下調節變頻水泵①運行控制、電子調節閥③與室內風機④運行控制的過程，具體包括如下步驟：

步驟100：檢測室外環境溫度t0，檢測到的室外環境溫度與設定溫度t1、t2進行比較或用戶是否開機，當室外環境溫度t0大於設定溫度t1或檢測到用戶開機命令時，進入模式運行，此時，變頻水泵①，電子調節閥③和室內風機④都以第一設定運行態運行一段時間；具體的，包括：所述變頻水泵①以第一設定頻率運行，控制所述對應的節流元件電子調節閥gn③以第一設定開度打開，控制所述對應的室內風機④以第一設定風速運行，換冷工質經過變頻水泵①、節流元件電子調節閥③，流經室內換熱器吸熱以對室內環境進行降溫，當變頻水泵①以高頻工作時，換冷工質流量較大，空調的製冷效果較好，當變頻水泵①以低頻工作時，換冷工質流量較小，空調的製冷效果降低。此運行模式為開啟時候的運行狀態，空調控制器⑥將於此基礎上進行準確控制。具體地，可以採用溫度傳感器⑤檢測室外環境溫度t0，設定溫度t1、t2可以由於需求人為設定的合適的溫度。

步驟200：在第一設定運行態下，延時一段時間tt，判斷室外環境溫度及運行空調數量確定所屬子區間，變頻水泵運行在所屬子區間對應的頻率。

步驟300：檢測到的所述各個房間的室內溫度t1、t2、t3與設定溫度ts進行比較，當所運行的各個室內環境溫度t1、t2、t3大於設定溫度ts時，比較其差值的絕對值△t與第一設定差值△t1的大小，當所述差值絕對值△t小於第一設定差值△t1時，說明室內溫度擾動不大，不影響舒適度，電子調節閥③、室內風機④保持不變，返回步驟200，繼續執行循環；當所述差值絕對值△t大於第一設定差值△t1時，說明室內溫度升高，且變化幅度較大，影響到人體的舒適度，所以電子調節閥③開度增大，增大換冷工質的流量，同時室內風機④加速，加快室內空氣流動速率，提高製冷效果。

相同的，當所運行的各個室內環境溫度t1、t2、t3小于于設定溫度ts時，比較其差值的絕對值△t與第一設定差值△t1的大小，當所述差值絕對值△t小於第一設定差值△t1時，說明室內溫度擾動不大，不影響舒適度，電子調節閥③、室內風機④保持不變，電子調節閥③、室內風機④保持不變，返回步驟100，繼續執行循環；當所述差值絕對值△t大於第一設定差值△t1時，說明室內溫度降低，且變化幅度較大，影響人體的舒適度，所以電子調節閥③開度減小，減小換冷工質的流量，同時室內風機④減速，減慢室內空氣流動速率，降低製冷效果。

具體地，設定溫度ts、第一設定差值△t1由於需求均可以人為設定的合適的溫度。

步驟400：同時檢測已運行的各個房間的室內溫度t1、t2、t3的總和tm並與設定溫度ts進行比較，當已運行各個房間室內環境溫度總和tm大於設定溫度ts時，比較其差值的絕對值△t與第二設定差值△t1的大小，當所述差值的絕對值△t大於第二設定差值△t1時，升高變頻水泵①的運行頻率，加快換冷工質的流速，以滿足各個房間對製冷量的需求；若否，保持變頻水泵運行頻率不變，返回步驟200，繼續執行循環；

相同地，當已運行各個房間室內環境溫度總和tm小於設定溫度ts時，比較其差值的絕對值△t與第二設定差值△t1的大小，當所述差值的絕對值△t大於第二設定差值△t1時，降低變頻水泵①的運行頻率，減慢換冷工質的流速，以滿足各個房間對製冷量的需求；若否，保持變頻水泵運行頻率不變，返回步驟200，繼續執行循環。具體地，設定溫度ts、第二設定差值△t1由於需求均可以人為設定的合適的溫度。

根據檢測到的室外環境溫度t0位於設置的所屬的子區間和各個房間室內環境溫度總和tm位於設置的所屬的子區間，聯合控制調節變頻水泵①的運行頻率。

進一步地，當變頻水泵①降至頻率設定值fmin時，變頻水泵①頻率、電子調節閥③開度和室內風機④轉速均以上一時刻運行態運行，且經過一定的延時後，進入緩衝降噪停止模式；若否，返回步驟100，繼續執行循環。也就是說，當差值的絕對值△t一直小於第二設定差值△t1，變頻水泵①的運行頻率會逐漸降低，直到變頻水泵①的運行頻率降低至fmin時，變頻水泵①頻率、電子調節閥③開度和室內風機④轉速均以上一時刻運行態運行，且經過一定的延時後，進入緩衝降噪停止模式。

相同地，當變頻水泵①升高至頻率設定值fmax時，變頻水泵①頻率、電子調節閥③開度和室內風機④轉速均保持上一時刻運行態運行；若否，返回步驟100，繼續執行循環。

也就是說，當差值的絕對值△t一直大於第二設定差值△t1，變頻水泵①的運行頻率會逐漸升高，直到變頻水泵①的運行頻率升高至fmax時，頻水泵頻率①、電子調節閥③開度和室內風機④轉速均保持上一時刻運行態運行。

步驟500：在進入緩衝降噪停止模式之後，具體還包括如下步驟：

保持所述變頻水泵①頻率、電子調節閥③開度和室內風機④繼續以上一時刻運行態運行，對其運行時間計時，同時獲取已運行的各個室內環境溫度t1、t2等；所述運行時間未達到設定時間時，若任意室內環境溫度tn滿足停止條件，控制所述對應的電子調節閥③開度減小，所述對應的室內風機④停止運行，變頻水泵①運行頻率分區對應降低，若否，所述對應的電子調節閥③開度和室內風機④以第一設定運行態運行；若所述運行時間達到設定時間，所對應的電子調節閥③開度和室內風機④繼續以第一設定運行態運行；電子調節閥③開度和室內風機④繼續以第一設定運行態運行運行一段時間，當未達到設定運行時間時，獲取各個室內環境溫度，若任意室內環境溫度tn滿足停止條件，控制所述對應的電子調節閥③開度減小，所述對應的室內風機④停止運行，變頻水泵①運行頻率分區對應降低；若否，所述運行時間達到設定運行時間時，控制所述對應的電子調節閥③開度減小，所述對應的室內風機④停止運行，變頻水泵①停止運行。

具體地，在所述任何步驟中，任意房間若檢測到用戶關機命令，則進入降噪緩衝停止模式。

舉例來說，室外開機溫度t1為24℃，室外關機溫度t2為20℃，運行時間tt設定為5min；當室外溫度達到24℃或者用戶自定義開機時，系統進入第一運行模式，其運行模式為低耗模式，具體為，節流元件電子調節閥③開度為120步，室內風機④轉速為600r/min，變頻水泵①運行頻率具體與室內空調運行數量和室外環境所屬子區間一一對應，隨著室外溫度及空調運行數量的變化，變頻水泵①運行頻率對應變化，具體如圖4所示。運行5min後，室內溫度tn與室內設定溫度比較，假設室內設定溫度ts為24℃（溫度為可變值，可為人體舒適溫度），設定差值溫度為2℃，當室內溫度tn比設定設定溫度ts高且超過2℃時，電子調節閥③開度以10開度增大，室內風機④以30r/min加速，每5min循環一次，若5min後仍然高出超過2℃，則電子調節閥③開度以10開度繼續增大，室內風機④以30r/min繼續加速。變頻水泵①在圖4的基礎上運行，例如，如圖5所示，此時運行狀態為正在運行3臺空調，室外環境20℃，變頻水泵運行頻率為45hz，則室內溫度的擾動會使變頻水泵①運行在30~75hz之間，對於3臺空調運行，每5min循環一次，若此時溫度降低且低於室內設定溫度超過2℃，電子調節閥③開度以10開度減小，室內風機④以30r/min減速，變頻水泵①運行頻率減小9hz，每5min循環一次，若5min後仍然低於設定溫度且超過2℃，則電子調節閥③開度以10開度繼續減小，室內風機④以30r/min繼續減速，變頻水泵①繼續減少9hz。假設變頻水泵最低運行頻率fmin為10hz，最高運行頻率fmax為165hz，對於單一房間，當變頻水泵①運行頻率低於最低運行頻率fmin時，然後進入緩衝降噪模式，室內風機④、電子調節閥③等保持上一時刻運行狀態運行，獲取室內溫度，當室內溫度達到設定溫度是停止此室內風機④，若室內溫度不滿足停止條件，則繼續運行5min後變頻水泵①停止運行。