VRF空调***及其控制方法、控制装置
技术领域
本发明涉及空气处理技术领域,尤其涉及一种VRF空调***及其控制方法、控制装置。
背景技术
空调器通常具有制冷模式和制热模式,通过冷媒在压缩机-冷凝器-节流部件(如可以是电子膨胀阀或者毛细管等)-蒸发器-压缩机形成的回路中的循环,可以向室内空间提供冷量或者热量,从而降低或者升高室内空间的温度。制冷模式和制热模式的切换是通过四通阀的切换来完成的。具体地,通过四通阀切换冷媒在回路中的流动路径,使得:在空调器处于制冷模式时,室内换热器为蒸发器而室外换热器为冷凝器,而在空调器处于制热模式时,室内换热器为冷凝器而室外换热器为蒸发器。
VRF(Variable Refrigerant Flow,可变冷媒流量)空调***通常包括室内侧和热水侧,其中,室内侧主要是通过冷媒在相应的回路中的循环来调节室内空间的空气的温度/湿度,热水侧主要是通过冷媒在相应的回路中的循环来调节提供至用水终端的热水的温度。通过对两个回路中的冷媒进行分配,以使VRF空调***能够同时满足室内侧和热水侧的需求。对于VRF空调***而言,尤其在室内侧属于制冷模式的情形下(如夏季),如何在有效回收冷凝废热的同时,保证向热水侧提供温度达标的热水,在如何更好地解决这一技术问题上还有一定的提升空间。
相应地,本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。
发明内容
技术问题
有鉴于此,本发明要解决的技术问题是提供一种能够在有效回收室内侧的冷凝废热的同时,保证向热水侧提供温度达标的热水的VRF空调***及其控制方法、控制装置。
解决方案
本发明第一方面提供了一种VRF空调***的控制方法,所述VRF空调***包括压缩机、室内换热器、室外换热器、蓄热装置、四通阀和节流组件,所述蓄热装置包括储水容器,所述储水容器内设置有中间换热器,所述储水容器具有出水口,所述节流组件包括第一节流部件和第二节流部件,所述压缩机、所述室外换热器、所述第一节流部件、所述室内换热器形成第一冷媒回路,所述压缩机、所述中间换热器、所述第二节流部件、所述室内换热器形成第二冷媒回路,所述控制方法包括:检测所述出水口处的出水温度;根据出水温度,调节所述第一节流部件和/或所述第二节流部件的开度,并且在通过调节第一节流部件和第二节流部件的开度均能够实现对出水温度的调节的情形下,优先调节第二节流部件的开度。
通过这样的设置,能够谋求本发明的VRF空调***一方面满足室内侧的空气调节需求,另一方面向热水侧的用水终端供应热水。并且,通过将第二节流部件设置为优先调节的节流部件,能够更及时地实现对出水温度的调节。
对于上述VRF空调***的控制方法,在一种可能的实施方式中,所述四通阀具有C、D、E、S四个侧,在四通阀的C-D侧连通、E-S侧连通的情形下,通过冷媒在压缩机→室外换热器→第一节流部件→室内换热器→压缩机构成的第一冷媒回路中的循环从而使室内换热器所处的室内侧获得冷量,通过冷媒在压缩机→中间换热器→第二节流部件→室内换热器→压缩机构成的第二冷媒回路中的循环从而使蓄热装置能够至少能够通过出水口向热水侧提供热水,所述的“根据出水温度,调节所述第一节流部件和/或所述第二节流部件的开度,并且在通过调节第一节流部件和第二节流部件的开度均能够实现对出水温度的调节的情形下,优先调节第二节流部件的开度”包括:在出水温度大于需求的目标出水温度的情形下,使第二节流部件的开度减小。
通过优先减小第二节流部件的开度,可以谋求第一时间将参与第二冷媒回路的循环冷媒减少,从而使出水温度的升高速度得以遏制。
对于上述VRF空调***的控制方法,在一种可能的实施方式中,所述的“在出水温度大于需求的目标出水温度的情形下,使第二节流部件的开度减小”包括:在使第二节流部件的开度减小的同时或者之后,使第一节流部件的开度增加。
通过对第一节流部件和第二节流部件进行联合调节的方式,一方面能够谋求对出水温度的升高速度的遏制,另一方面还可以通过冷媒的重新分配来调节处于两个冷媒回路中的冷媒总量,从而能够保证室内侧的制冷效果。
对于上述VRF空调***的控制方法,在一种可能的实施方式中,所述的“在使第二节流部件的开度减小的同时或者之后,使第一节流部件的开度增加”包括:在至少一部分调节期间,第一节流部件的开度的增加量大于第二节流部件的开度的减小量。
通过这样的设置,一方面保证了向外部的用户终端提供的热水温度不至于过高。不过,在此过程中,会在一定程度上增强室内侧的制冷效果。
之所以采用这样的处理方式,是因为:与热冲击相比,制冷模式下由于冷媒循环量增加带来的冷量增加对室内侧的用户的体感影响相对较小,因此,通过这样的设置能够更快地遏制出水温度的升高速度。
对于上述VRF空调***的控制方法,在一种可能的实施方式中,所述的“在至少一部分调节期间,第一节流部件的开度的增加量大于第二节流部件的开度的减小量”包括:在所述出水温度大于第一设定温度的情形下,减小第二节流部件的开度并使第一节流部件的开度增加至最大;其中,所述第一设定温度大于需求的目标出水温度。
通过这样的设置,在出水温度过高的情形下,能够谋求快速地实现出水温度的调节。如假设需求的目标出水温度为55℃,则第一设定温度可以为75-85℃之间的某一值(如75℃)。
在此之后,出水温度的升高速度会逐渐下降,随着用水终端的用水(取走热水)和外部的水源的补水(加入冷水)等,出水温度最终会出现下降的情形,如在出水温度小于等于第一设定温度(但仍大于需求的目标出水温度)的情形下,可以适当地减小第一节流部件的开度以同时迎合热水侧的用水终端的热水品质和室内侧的制冷效果两方面的需求。可以理解的是,由此此时仍然要保证出水温度的升高速度呈下降趋势,因此第二节流部件的开度仍需小于调节前的原开度、第一节流部件的开度仍需大于调节前的原开度。
通过将调节过程分为有缓有急的两个或者更多个阶段,如将针对第一节流部件的调整分为第一阶段的大幅度调整和之后的小幅度调整。此外,针对第二节流部件的开度减小的调整,也可以分为不同的阶段,如整体上相对于调节前的开度为减小,但是减小的程度可以有所变化等。如在出水温度小于等于前述的第一设定温度的情形下,由于水温已经不至于过高,因此在保证仍然应当使出水温度继续降低的前提下,冷媒的分配需要继续由第二冷媒回路多分担。不过,由于出水温度大于第一设定温度的情形下已经减小了第二节流部件的开度,在这个阶段,可以参考实际的出水温度的降低进度、用水终端的热水需求、补水水温等因素,可以选择继续降低第二节流部件的开度或者保持第一阶段结束时的第二节流部件的开度基本不变等。
对于上述VRF空调***的控制方法,在一种可能的实施方式中,在“在出水温度大于需求的目标出水温度的情形下,使第二节流部件的开度减小”的步骤之后,所述控制方法包括:在所述出水温度小于第二设定温度的情形下,使第一节流部件的开度减小至基准开度并使第二节流部件的开度增加至最大;根据出水温度,对所述第一节流部件和所述第二节流部件的开度进行PID调节;其中,所述第二设定温度小于需求的目标出水温度。
通过这样的设置,给出了一种在出水温度调节至不超温之后的PID调节的起始状态。基于PID调节,可以谋求VRF空调***对室内侧的空气和热水侧的用水终端需求的热水的温度进行共同调节。需要说明的是,基准开度为VRF空调***设定的一个开度较小的低值。
对于上述VRF空调***的控制方法,在一种可能的实施方式中,所述储水装置的出水口与用水终端之间配置有混水阀,所述混水阀还与外部的水源相连通。
通过这样的设置,外部的水源与储水装置内的热水在混水阀处先经混合(初步降温)之后再提供给用水终端,在出水温度相同的情形下,通过混水阀的位置调整可以改变提供给用水终端的热水的温度。
对于上述VRF空调***的控制方法,在一种可能的实施方式中,所述蓄热装置还包括太阳能蓄热模块,以便通过从中间换热器和/或太阳能蓄热模块获取的热量向热水侧提供热水。
通过这样的设置,能够通过主动补充热量的方式使热水侧获得温度达标的热水。
本发明第二方面提供了一种VRF空调***,所述VRF空调***包括控制模块,其中,所述控制模块用于执行前述任一项所述的VRF空调器的控制方法。
可以理解的是,该VRF空调***具有前述的VRF空调***的控制方法的所有技术效果,在此不再赘述。
本发明第三方面提供了一种控制装置,所述控制装置包括存储器和处理器,其中,所述存储器存储有能够执行前述任一项所述的VRF空调***的控制方法的程序,其中,所述处理器能够调用所述程序并执行前述任一项所述的VRF空调***的控制方法。
可以理解的是,该控制装置具有前述的VRF空调***的控制方法的所有技术效果,在此不再赘述。
附图说明
下面参照附图来描述本发明。附图中:
图1示出本发明一种实施例的VRF空调***的结构示意图;
图2示出本发明一种实施例的VRF空调***中蓄热装置的结构示意图;
图3示出本发明一种实施例的VRF空调***的控制方法的流程示意图一;
图4示出本发明一种实施例的VRF空调***的控制方法的流程示意图二;
图5示出本发明一种实施例的VRF空调***的控制方法的流程示意图三;以及
图6示出本发明一种实施例的VRF空调***的控制方法的流程示意图四。
附图标记列表:
1、压缩机;2、四通阀;3、室外换热器;4、室内换热器;51、电子膨胀阀PMV-C;52、电子膨胀阀PMV-Q;6、气液分离器;7、回油器;8、蓄热装置;81、储水容器;811、出水口;812、进水口;82、中间换热器;83、太阳能蓄热模块;9、混水阀;10、用水终端。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是,这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理,并非旨在限制本发明的保护范围。
需要说明的是,在本发明的描述中,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系,这仅仅是为了便于描述,而不是指示或暗示所述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。此外,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。
参照图1和图2,图1示出本发明一种实施例的VRF空调***的结构示意图,图2示出本发明一种实施例的VRF空调***中蓄热装置的结构示意图。如图1和图2所示,VRF空调***主要包括压缩机1、四通阀2、室外换热器3、室内换热器4、节流组件和蓄热装置8,蓄热装置8包括蓄热模块和储水容器81。如示例性地,蓄热装置8包括箱体,箱体的下方设置有蓄热模块而上方为储水容器81,蓄热模块为太阳能蓄热模块83。储水容器81内设置有中间换热器82,四通阀2具有C、D、E、S四个侧,节流组件包括第一节流部件和第二节流部件,在本实施例中,第一节流部件和第二节流部件均为电子膨胀阀,其中,第一节流部件为电子膨胀阀PMV-C 51(下文简称PMV-C),第二节流部件为电子膨胀阀PMV-Q 52(下文简称PMV-Q)。
其中,热水侧的结构主要为:
储水容器81具有出水口811和进水口812,外部的水源(自来水)一方面可以通过出水口811向用水终端10供水,另一方面可以通过进水口812向储水容器81内补水。具体地:储水容器81内的热水经出水口811流出之后,与外部的水源提供的冷水先进行混合,之后再供至热水侧的用水终端10。为了更灵活地调节用水终端10获得的热水的温度,在混合处配置调节混合比例的混水阀9。
基于上述热水侧的结构,用水终端10的热水的温度的调节理论上可以通过“混水阀9的位置为恒定、仅通过调节出水口的温度标准”、“出水口的温度标准为恒定、仅通过调节混水阀9的位置”以及“联合调节出水口的温度标准和混水阀9的位置”三种方式获得。不过由于混水阀的位置固定的话,混水阀存在的意义就不大了,因此通常采用的调节方案为后两种。
其中,室内侧的结构主要为:
四通阀2的C侧与室外换热器3的第一侧和中间换热器82的第一侧分别相连,室外换热器3的第二侧与室内换热器4的第一侧相连且PMV-C设置于二者之间的管路上,中间换热器82的第二侧与室内换热器4的第一侧相连且PMV-Q设置于二者之间的管路上,室内换热器4的第二侧与四通阀2的E侧相连,四通阀2的S侧与压缩机1的回气口相连且二者之间设置有气液分离器6,压缩机1的排气口与四通阀2的D侧相连且二者之间设置有回油器7。
基于上述室内侧的结构,并以热水侧的用水终端10的热水的温度的调节是通过“出水口的温度标准为恒定、仅通过调节混水阀9的位置”的方式获得的为例来对VRF空调***的运行方式进行说明。
在VRF空调***处于制冷模式时,四通阀2的C-D侧连通、E-S侧连通,压缩机1→室外换热器3→PMV-C→室内换热器4→压缩机1形成第一冷媒回路,从而使室内换热器4所处的室内侧获得冷量,压缩机1→中间换热器82→PMV-Q→室内换热器4→压缩机1形成第二冷媒回路,从而使蓄热装置8能够通过出水口向用户终端提供热水。
在VRF空调***处于制冷模式时,高温高压冷媒携带从室内侧转移的废热进行热回收,从而向热水侧的用水终端10提供热水(如生活热水)。考虑到蓄热装置自身的性能以及用水终端的体验,通常会对储水容器81内的热水限定一个合理的温度,此处记作需求的目标出水温度。
本发明的VRF空调***包括控制模块,在储水容器81的出水口处安装有温度传感器,温度传感器用于检测的储水容器81的出水温度并将检测出的出水温度传输至控制模块。控制模块用于执行如下的控制方法,以便使储水容器的出水口处的热水在偏离需求的目标出水温度时能够尽快地回落。
在本发明的描述中,“模块”、“处理器”可以包括硬件、软件或者两者的组合。一个模块可以包括硬件电路,各种合适的感应器,通信端口,存储器,也可以包括软件部分,比如程序代码,也可以是软件和硬件的组合。处理器可以是中央处理器、微处理器、图像处理器、数字信号处理器或者其他任何合适的处理器。处理器具有数据和/或信号处理功能。处理器可以以软件方式实现、硬件方式实现或者二者结合方式实现。非暂时性的计算机可读存储介质包括任何合适的可存储程序代码的介质,比如磁碟、硬盘、光碟、闪存、只读存储器、随机存取存储器等等。
本领域技术人员能够理解的是,本发明实现上述一实施例的方法中的全部或部分流程,也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中,该计算机程序在被处理器执行时,可实现上述各个方法实施例的步骤。其中,所述计算机程序包括计算机程序代码,所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括:能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器、随机存取存储器、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是,所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减,例如在某些司法管辖区,根据立法和专利实践,计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
进一步,应该理解的是,由于控制模块的设定仅仅是为了说明本发明的***的功能单元,因此控制模块对应的物理器件可以是处理器本身,或者处理器中软件的一部分,硬件的一部分,或者软件和硬件结合的一部分。因此,控制模块的数量为一个仅仅是示意性的。
本领域技术人员能够理解的是,可以对控制模块进行适应性地拆分。对控制模块的具体拆分并不会导致技术方案偏离本发明的原理,因此,拆分之后的技术方案都将落入本发明的保护范围内。
参照图3,图3示出本发明一种实施例的VRF空调***的控制方法的流程示意图一。如图3所示,VRF空调***的控制方法包括如下步骤:
在VRF空调***处于制冷模式时,获取温度传感器检测的储水容器的出水口811处的出水温度;
根据出水温度,调节PMV-C和/或PMV-Q的开度,并且在通过调节PMV-C和PMV-Q的开度均能够实现对出水温度的调节的情形下,优先调节PMV-Q的开度。
VRF空调***在满足室内侧的空气调节需求和热水侧的热水调节需求时,通过将PMV-Q设置为优先调节的节流部件,在针对温度调节给出冷媒调节的应对策略时,能够更为及时地实现对出水温度的调节。
参照图4,图4示出本发明一种实施例的VRF空调***的控制方法的流程示意图二。如图4所示,在一种可能的实施方式中,VRF空调***的控制方法进一步包括如下步骤:
在VRF空调***处于制冷模式时,获取温度传感器检测的储水容器的出水口811处的出水温度;
在出水温度大于需求的目标出水温度的情形下,优先使PMV-Q的开度减小。为了保证室内侧的空气的温度,在使PMV-Q的开度减小的同时或者之后,使PMV-C的开度增加。如在一种优选的实施方式中,在使PMV-Q的开度减小10-20s之后,在使PMV-C的开度增加。PMV-Q先行的应对策略能够第一时间使得出水温度的调节得到反馈。
对于“在使PMV-Q的开度减小的同时或者之后,使PMV-C的开度增加”的步骤而言,为了保证温度调节的迅速实现,在一种可能的实施方式中,在至少一部分调节期间,PMV-C的开度的增加量大于PMV-Q的开度的减小量。如在一种优选的实施方式中,PMV-C的开度的增加量大于PMV-Q的开度的减小量不小于10p。为热水侧预留短暂优先调节空间的应对策略能够使得出水温度得到更有效的调节。
不过,由于“PMV-C的开度的增加量大于PMV-Q的开度的减小量”的控制逻辑的出发点是为了出水温度额外地施加了制冷量,因此考虑到室内侧的体验,PMV-C的开度的增加量大于PMV-Q的开度的减小量的状态不能持续太久,如通常PMV-C的开度的增加量大于PMV-Q的开度的减小量的状态的持续时间应当不大于3min。
参照图5,图5示出本发明一种实施例的VRF空调***的控制方法的流程示意图三。如图5所示,在一种可能的实施方式中,“在使PMV-Q的开度减小的同时或者之后,使PMV-C的开度增加”的步骤进一步包括:
假设需求的目标出水温度为55℃,将出水温度高于需求的目标出水温度的状态分为两个阶段,第一阶段为出水温度大于第一设定温度的阶段(如第一设定温度为75℃),第二阶段为出水温度大于等于需求的目标出水温度至小于等于第一设定温度的阶段。
其中,在上述的第一阶段中,VRF空调***的控制方法为:关小PMV-Q的开度至待机基准开度(如24p),同时加大PMV-C的开度至全开;
其中,在上述的第二阶段中,VRF空调***的控制方法为:适当开大PMV-Q的开度,如开大5-10p,同时适当关小PMV-C的开度,如在继续保持PMV-C的开度为全开10s之后,相应地关小PMV-C的开度5-10p。之后,根据出水温度同需求的目标出水温度的差值对PMV-C和PMV-Q进行PID调节,以保证VRF空调***的整体性能。
参照图6,图6示出本发明一种实施例的VRF空调***的控制方法的流程示意图四。如图6所示,VRF空调***的控制方法进一步包括如下步骤:
在VRF空调***处于制冷模式时,获取温度传感器检测的储水容器的出水口811处的出水温度;
在出水温度小于需求的目标出水温度(如可以将出水温度直接与需求的目标出水温度相比较,或者将出水温度与小于需求的目标出水温度的某一设定温度相比较)的情形下,首先加大PMV-Q的开度至全开并关小PMV-C至待机基准开度(如24pls);
之后,以此状态作为起点,根据出水温度同需求的目标出水温度的差值对PMV-C和PMV-Q的开度进行PID调节,以保证VRF空调***的整体性能。
上述部分为在VRF空调***处于制冷模式时,为了保证出水温度能够达标而进行的控制方法。
而在VRF空调***处于制热模式时,四通阀2的D-E侧连通、C-S侧连通,压缩机1→室内换热器4→PMV-C→室外换热器3→压缩机1形成第一冷媒回路,从而使室内换热器4所处的室内侧获得热量,压缩机1→室内换热器4→PMV-Q→中间换热器82→压缩机1形成第二冷媒回路,此时,蓄热装置8通过出水口向热水侧的用水终端提供热水的热量来自蓄热装置8自身储备的热量。同时,第二冷媒回路在向蓄热装置8的中间换热器82输入低压低温冷媒的同时,能够吸收蓄热装置8的热量进行强制换热,从而提高压缩机1的吸气口处的冷媒的温度和压力,这样一来,可以通过提高压缩机1在该回路中的冷媒循环量来使得室内换热器4获取更多的热量。
如在此情形下,可以根据中间换热器的冷媒入口和冷媒出口的温度差控制PMV-Q的开度,如在差值大于一定阈值(如1℃)时增大PMV-Q的开度,即通过冷媒的循环量来使得室内换热器4获取更多的热量。而在差值小于该阈值时则认为强制换热的效果不明显,此时可以适当减小甚至关闭PMV-Q。增大或者减小PMV-Q的开度的具体方式可以根据具体的差值进行PID控制。在制冷模式下,向外部提供热水的热量主要来自蓄热装置8,为了防止影响热水侧的用水终端10的基本需求,在出水口处的温度低于25℃的情形下,无论差值是否大于前述的阈值,均选择关闭PMV-Q,并通过开启辅助电加热等预留的热量补给措施来进行主动的温度补偿,以确保热水侧的用水终端10的基本需求。
需要指出的是,尽管上述实施例中将各个步骤按照特定的先后顺序进行了描述,但是本领域技术人员可以理解,为了实现本发明的效果,不同的步骤之间并非必须按照这样的顺序执行,其可以同时(并行)执行或以其他顺序执行,也可以省略某些步骤,这些变化都在本发明的保护范围之内。
需要说明的是,尽管以如上具体的控制方法作为示例进行了介绍,但本领域技术人员能够理解,本发明应不限于此。事实上,用户完全可根据以及实际应用场景等情形灵活地调整相关的步骤、步骤中的参数等要素。
至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案,但是,本领域技术人员容易理解的是,本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。