CN1865797A - 提高空调机制冷能效的方法及其控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提高制冷能效的控制方法，它采用含有“冷风温差温控器”和“房间温度温控器”及“决策器”的装置，以本发明的“室外温度与风温风量成正比”的控制策略调节风量与风温的比例，实现了兼顾匹配冷负荷与提高冷凝器散热效率两个控制目的，使应用本发明的空调机的制冷能效比比普通空调机制冷能效比提高了30％以上。本发明的“冷风温差控制器”还通过闭环控制冷风温差，最大限度地增大出口风温避免过度冷能损失，由此又节约电能5－10％；本发明的“房间温度温控器”采用风形技术，通过合理安排高、中、低风速的吹风时间及阶梯变化，实现高风量也舒适的品质。

Description

提高空调机制冷能效的方法及其控制装置
技术领域
本发明涉及一种提高空调机制冷能效的方法及其控制装置，具体地说就是通过改变空调机控制策略而提高制冷能效的一种方法及其相应的控制器。
技术背景
室外温度在影响房间冷负荷的同时，更多的影响着空调机冷凝器的散热效率。传统空调机的控制策略只匹配了冷负荷的变化，没有兼顾冷凝器的散热效率，使制冷能效很难提高，比如：在室外温度升高时，只为匹配冷负荷而增大制冷量，不顾虑此时冷凝器的散热效率很低和制冷量能效很低的实际，犯了“低效率大量制冷”的制冷机会错误。
另外，家用空调机采用变风温或变风量单闭环控制***，不具有协调风量与风温比例的功能，由此缺少避让上述制冷机会错误的手段。
发明内容
本发明的目的是提供一种纠正制冷机会错误，提高制冷能效的控制方法及其相应的控制装置。
该方法是通过含有“冷风温差温控器”和“房间温度温控器”及“决策器”的装置，按照“室外温度与风温和风量成正比”的控制策略调节风量与风温的比例而实现的。当室外温度tW高时，“决策器”依据室外温度tW及决策表4，降低并输出冷风温差给定GC，降低后的冷风温差给定GC指令“冷风温差温控器”控制压缩机减小制冷量，使冷风温差tC(注：tC＝tN-tF2)跟随冷风温差给定GC下降；与此同时，“决策器”依据室外温度tW及决策表2，升高并输出风形类(风形类按风量降低的顺序分为A类、B类、C类、D类)，使“房间温度温控器”按此风形类规定的风速，控制室内温度tN跟随给定温度GN。
当室外温度tW低时，“决策器”依据室外温度tW及决策表4，升高并输出冷风温差给定GC，升高后的冷风温差给定GC指令“冷风温差温控器”控制压缩机增大制冷量，使冷风温差tC跟随冷风温差给定GC升高；与此同时，“决策器”依据室外温度tW及决策表2，降低并输出风形类，“房间温度温控器”按此风形类规定的风速，控制室内温度tN跟随给定温度GN。
为了降低高速风带来的不舒适，本发明还设计一种风形，如图3所示。
实现本发明的控制装置如图1、2、3所示，它主要由单片计算机(5)、温度传感器(2)、(3)、(4)和继电器(8)、(9)、(10)、(11)、(12)(或变频器(6)、(7))组成，该控制装置可分为三个控制***，分别为“决策器”、“房间温度温控器”、“冷风温差温控器”，它们的主要构造如下：
室外温度传感器(4)与单片计算机(5)的一个输入端连接构成“决策器”；室内温度传感器(3)与单片计算机(5)的一个输入端连接，而单片计算机(5)的输出端或与继电器(10)、(11)、(12)或与变频器(6)连接，构成“房间温度温控器”；出口风温传感器(2)和室内温度传感器(3)分别与单片计算机(5)的输入端连接，而单片计算机(5)的输出端或与制冷压缩机继电器(9)或与变频器(7)及轴流风扇的继电器(8)连接，构成“冷风温差温控器”。
图说明
图1.本发明所述方法的控制原理示意图；
图2.本发明的空调机原理图；
图3.实施本发明的空调机的示意图；
图4.风形类示意图；
图5.本发明控制装置的主程序框图；
图6.室外温度分级程序框图；
图7.冷风温差决策与控制程序框图
图8.决策冷风温差给定子程序框图；
图9.房间温度决策与控制程序框图；
图10.风形决策子程序框图；
图11.风形类子程序框图；
具体实施方式
本发明给决策器建立了一组专家规则表，实施决策时通过查表决策输出，如下：
1.室外温度分级BZ
根据室外温度分了四个级别用BZ＝1、2、3、4表示，如表1所示。
         表1室外温度分级规则表
  室外温度tW   级别(BZ)
  室外温度tW＞35℃   BZ＝1
  31℃≤室外温度tW≤35℃   BZ＝2
  27℃≤室外温度tW≤31℃   BZ＝3
  室外温度tW＜27℃   BZ＝4
2.决策输出风形GX
室外空气温度tW依据专家规则(表)决策输出风形，其风形专家规则表请参见表2。
              表2风形专家规则表
  室外温度tW   级别(BZ)   决策输出(风形给定GX)
  大于35℃   1   A类风形
  35℃——31℃   2   B类风形
  31℃——27℃   3   C类风形
  小于27℃   4   D类风形
其表2中的风形类定义请参见表3，风形类示意图请参见图4。
          表3风形类定义表
  风形类型   定义
  A类风形   30秒高风速(H)转中风速(M)
  B类风形   10秒高风速(H)转30秒中风速(M)转小风速(L)
  C类风形   30秒中速风(M)转小风速(L)
  D类风形   小风速(L)
3.决策输出冷风温差给定GC
室外空气温度tW和贯流风扇风速状态UZT(即H、M、L和零速)依据专家规则(表)决策输出冷风温差给定GC，其冷风温差给定专家规则表请参见表4。
              表4冷风温差给定专家规则表
  室外温度tW   级别(BZ)  风速状态UZT   冷风温差给定GC
  大于35℃   1  UZT＝“H”   LGC＝1℃，HGC＝5℃
 UZT＝“M”   LGC＝2℃，HGC＝6℃
 UZT＝“零速”   LGC＝HGC＝0℃
  35℃31℃   2  UZT＝“H”   LGC＝2℃，HGC＝6℃
 UZT＝“M”   LGC＝3℃，HGC＝7℃
 UZT＝“L”   LGC＝4℃，HGC＝8℃
 UZT＝“零速”   LGC＝HGC＝0℃
  31℃27℃   3  UZT＝“M”   LGC＝4℃，HGC＝8℃
 UZT＝“L”   LGC＝5℃，HGC＝9℃
 UZT＝“零速”   LGC＝HGC＝0℃
  小于27℃   4  UZT＝“L”   LGC＝6℃，HGC＝10℃
 UZT＝“零速”   LGC＝HGC＝0℃
本发明图1中的“冷风温差温控器”通过改变制冷量，使冷风温差tC(其中tC＝tN-tF2)跟随冷风温差给定GC。而冷风温差给定GC是由“决策器”根据室外温度tW及表4确定的兼顾冷凝器散热效率的制冷控制信号，以此冷风温差给定GC可以克服“低效率大量制冷”的制冷机会错误。
本发明图1中的“房间温度温控器”通过改变贯流风扇的风量，使被控量室内温度tN跟随给定温度GN。而贯流风扇输出的风形是由“决策器”根据室外温度tW及表2和表3确定的兼顾冷凝器散热效率的合理风形，以此风形输出风量可以保持较高的舒适度。
实施例
这里以目前市场普通家用空调机为例，这个空调机里的制冷***结构不变，而将原控制器换成本发明中含有“冷风温差温控器”、“房间温度温控器”和“决策器”的装置。在本发明所述的控制策略下，构成一台新型空调机，下面参见图3，其运行情况如下：
当空调机上电后，单片计算机(5)按图5主程序先进行初始化，然后处理给定温度GN如GN＝25℃，处理经AD转换的室内温度tN、室外温度tW和出口风温tF2；然后依据室外温度tW和表1规则确定级别，即BZ等于1、2、3、4；最后进行冷风温差决策与控制以及房间温度决策与控制操作。
其中冷风温差决策与控制过程是，首先决策冷风温差给定GC，即依据室外温度tW和表4得到冷风温差给定上限HGC和下限LGC；然后比较冷风温差tC(tC＝tN-tF2)确定压缩机工作状态，当tC≤LGC时压缩机开机；当tC≥HGC时压缩机停机。
其中房间温度决策与控制过程是，当(GN-tN))0时，软件计时器工作(即tm＝tm+1)，然后，决策风形类并按此风形类规定的高(H)、中(M)、低(L)档风速操作贯流风扇风速；当(GN-tN)≤0时，软件计时器清零(即tm＝0)，然后操作贯流风扇关闭。
本发明的节能效果是明显的
1.本发明以“室外温度与风温风量成正比”的控制策略调节风量与风温的比例，实现了兼顾匹配冷负荷与提高冷凝器散热效率两个控制目的，使应用本发明的空调机的制冷能效比比普通空调机制冷能效比提高了30％以上。
2.本发明的“房间温度温控器”采用风形技术，通过合理安排高、中、低风速的吹风时间及阶梯变化，实现高风量也舒适的品质。
3.本发明的“冷风温差控制器”还通过闭环控制冷风温差tC(tC＝tN-tF2)，最大限度的增大出口风温避免过度冷能损失，由此又节约电能5-10％。

Claims (2)

1.一种提高空调机制冷能效的方法，该方法是通过含有“冷风温差温控器”和“房间温度温控器”及“决策器”的装置而实现的，其特征在于：
1)当室外温度tW高时，“决策器”依据室外温度tW及决策表4，降低并输出冷风温差给定GC，降低后的冷风温差给定GC指令“冷风温差温控器”控制压缩机减小制冷量，使冷风温差tC(注：tC＝tN-tF2)跟随冷风温差给定GC下降；与此同时，“决策器”依据室外温度tW及决策表2，升高并输出风形类(风形类按风量降低的顺序分为A类、B类、C类、D类)，使“房间温度温控器”按此风形类规定的风速，控制室内温度tN跟随给定温度GN。
2)当室外温度tW低时，“决策器”依据室外温度tW及决策表4，升高并输出冷风温差给定GC，升高后的冷风温差给定GC指令“冷风温差温控器”控制压缩机增大制冷量，使冷风温差tC跟随冷风温差给定GC升高；与此同时，“决策器”依据室外温度tW及决策表2，降低并输出风形类，“房间温度温控器”按此风形类规定的风速，控制室内温度tN跟随给定温度GN。
2.一种执行权利要求1所述的方法的控制装置，它主要由单片计算机(5)、温度传感器(2)、(3)、(4)和继电器(8)、(9)、(10)、(11)、(12)组成，该控制装置可分为三个控制***，分别为“决策器”、“房间温度控制器”、“冷风温差控制器”，它们的主要构造如下：
1)室外温度传感器(4)与单片计算机(5)的一个输入端连接构成“决策器”；
2)室内温度传感器(3)与单片计算机(5)的一个输入端连接，而单片计算机(5)的输出端或与继电器(9)、(10)、(11)、(12)连接，构成“房间温度控制器”；
3)出口风温传感器(2)和室内温度传感器(3)分别与单片计算机(5)的输入端连接，而单片计算机(5)的输出端与制冷压缩机继电器(9)及轴流风扇的继电器(8)连接，构成“冷风温差控制器”。
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