专利名称：一种空调系统及其冷凝风机的控制方法
技术领域：
本发明涉及制冷技术，更具体地说，涉及一种空调系统及其冷凝风机的控制方法。
背景技术：
随着科学技术的高速发展、技术的不断创新和提高，人们对空调系统的可靠、高效运行要求越来越高。空调系统的智能化成为科技创新的亮点，正逐渐的被人们所关注。同时，随着国家节能减排号召的提出，使得空调系统对节能的要求越来越高。空调系统通常由以下部分组成，其中包括压缩机、蒸发器、节流装置、冷凝器和控制系统。在制冷行业中，我们会通过优化制冷系统的匹配、挖掘压缩机潜力、提高冷凝器的效率以及改进控制逻辑等方法来降低能耗、提高能效。而冷凝器作为制冷系统的核心部件之一，其冷凝风机控制方式的优劣会影响到系统能否正常及高效的运行。冷凝风机常用的控制方式分有(1)根据环境温度的高低来调节冷凝风机的风量的大小。环境温度高，冷凝风机风量大；环境温度低，冷凝风机风量小。但这种控制方式可能会因大风天气的影响而失效，尤其是在低温环境下，可能会导致系统因低压保护停机。(2) 根据冷凝器出口温度的高低来调节冷凝风机风量的大小。冷凝器出口温度高，冷凝风机风量大；冷凝器出口温度低，冷凝风机风量小。这种控制方式可以消除环境温度突然变化对系统的影响，但这种控制方式的不足之处在于a.由于器件自身特性的原因，其响应时间较长，造成所控制的冷凝风机的转速调节过分滞后于温度检测结果，系统振荡，稳定时间较长；b.采用这种控制方式，很难保证系统的过冷度在不同的环境温度下相同；c.由于室内外机不能通信，可能会出现压缩机已停机，但室外风机仍在运行的情况，这种情况会造成能耗增加，效率降低。( 根据冷凝器出口压力来调节风机的转速。冷凝器出口压力越高，冷凝风机风量越大；冷凝器出口压力越低，冷凝风机风量越小。这种方式可以保证系统在不同的环境温度下可以正常运行，且由于压力传感器的响应速度较快，系统能在较短的时间内稳定，但同样也存在系统的过冷度在不同的环境温度下不相同的缺陷。以上所述的控制方式均为单一的控制，如果温度传感器或压力传感器发生故障时，系统将不能正常运行，从而使得空调的使用效率较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述空调系统冷凝风机的控制方式单一而导致空调系统的使用效率低的缺陷，提供一种空调系统冷凝风机的控制方法，此控制方法能在一种控制方式失效时自动切换到其它控制方式，从而保证空调系统正常、高效运行。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种空调系统，包括室内机和室外机，其中，室外机包括冷凝器和冷凝风机，其特征在于，室外机还包括温度传感器，用于采集温度；压力传感器，用于采集冷凝压力；
控制板，用于检测压力传感器和/或温度传感器是否发生故障，并在压力传感器无发生故障时根据压力传感器所采集的冷凝压力来调节冷凝风机的转速；在压力传感器发生故障但温度传感器无发生故障时，根据温度传感器所采集的温度来调节冷凝风机的转速；在压力传感器和温度传感器均发生故障时，根据默认参数值来控制冷凝风机的转速。在本发明所述的空调系统中，所述温度传感器包括第一温度传感器，用于采集环境温度；第二温度传感器，用于采集冷凝器出口温度。在本发明所述的空调系统中，所述冷凝压力为冷凝器出口压力或冷凝器进口压力。在本发明所述的空调系统中，所述冷凝风机为调速冷凝风机。本发明还构造一种空调系统冷凝风机的控制方法，其特征在于，包括A.判断压力传感器是否发生故障，若否，则执行步骤B ；若是，则执行步骤C ；B.根据压力传感器所采集的冷凝压力来调节冷凝风机的转速，然后结束；C.判断温度传感器是否发生故障，若否，则执行步骤D ；若是，则执行步骤E ；D.根据温度传感器所采集的温度来调节冷凝风机的转速，然后结束；E.根据默认参数值来控制冷凝风机的转速，然后结束。在本发明所述的空调系统冷凝风机的控制方法中，所述步骤B包括Bi.设定冷凝压力；B2.第一 PID控制器将压力传感器所采集的冷凝压力和设定的冷凝压力进行比较，并根据比较结果计算冷凝风机的第一转速值，所计算的冷凝风机的第一转速值使所采集的冷凝压力达到或保持在设定的冷凝压力，然后根据所计算的冷凝风机的第一转速值启动运行冷凝风机；B3.第二 PID控制器将压力传感器所采集的冷凝压力和设定的冷凝压力进行比较，并根据比较结果计算冷凝风机的第二转速值，且第二 PID控制器的参数值小于第一 PID 控制器的参数值，所计算的冷凝风机的第二转速值使所采集的冷凝压力达到或保持在设定的冷凝压力，然后并根据所计算的冷凝风机的第二转速值正常运行冷凝风机；B4.当收到室内机的停机信号或当根据压力传感器所采集的冷凝压力判断室内机停机时，控制冷凝风机停止运行。在本发明所述的空调系统冷凝风机的控制方法中，所述冷凝压力为冷凝器的出口压力或冷凝器的进口压力。在本发明所述的空调系统冷凝风机的控制方法中，所述步骤D包括Dl.设定冷凝器出口温度；D2.根据第二温度传感器所采集的冷凝器出口温度判断是否需要启动冷凝风机， 若需要启动冷凝风机，则根据第一温度传感器所采集的环境温度计算冷凝风机的转速值， 并根据所计算的冷凝风机的转速值启动运行冷凝风机；D3.第三PID控制器将第二温度传感器所采集的冷凝器出口温度和设定的冷凝器出口温度进行比较，并根据比较结果计算冷凝风机的第三转速值，所计算的冷凝风机的第三转速值使所采集的冷凝器出口温度达到或保持在设定的冷凝器出口温度，然后根据所计算的冷凝风机的第三转速值正常运行冷凝风机；
D4.当收到室内机的停机信号或当根据第二温度传感器所采集的冷凝器出口温度判断室内机停机时，控制冷凝风机停止运行。本发明实施的技术方案，在压力传感器无故障发生时，优选压力控制方式，可以保证空调系统在不同的环境温度下正常运行，不会因环境温度变化而引起系统振荡，且由于压力传感器的响应速度较快，系统能在较短的时间内稳定；在压力传感器故障但温度传感器无故障发生时，自动切换至温度控制方式；在压力传感器和温度传感器均发生故障时，自动采用默认参数值进行控制冷凝风机的转速。因此，能在一种控制方式失效时自动切换到其它控制方式，保证空调系统正常、高效运行；其次，由于设定的冷凝压力和设定的冷凝器出口温度可调，可以保证在不同的室外环境温度下，冷凝压力(或冷凝器出口温度)基本一致，从而使系统的过冷度也基本相同；最后，该空调系统采用调速风机调节转速，灵活适应室外工况变化，采用此种控制方式的系统可以运行在较低的室外环境温度下。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图1是本发明空调系统的室外机实施例一的逻辑图；图2是本发明空调系统冷凝风机的控制方法实施例一的流程图。
具体实施例方式如图1所示，在本发明空调系统室外机实施例一的逻辑图中，该室外机包括冷凝器(未示出)、控制板101、第一温度传感器102、第二温度传感器103、压力传感器104和冷凝风机105。其中，压力传感器104可布置在冷凝器的进口处，用于采集冷凝器的进口压力，也可布置在冷凝器的出口处，用于采集冷凝器的出口压力；第一温度传感器102布置在冷凝器的外壁，用于采集环境温度；第二温度传感器103布置在冷凝器的出口，并用保温棉包好，以便有效阻止冷凝器出口管壁与外界空气进行热交换，该第二温度传感器103用于采集冷凝器出口温度；控制板101主要用于将所采集到的冷凝器出口温度、室外环境温度、 冷凝器出口或进口压力精确控制冷凝风机105的转速，具体为在检测到压力传感器104无发生故障时，根据压力传感器104所采集的冷凝压力来调节冷凝风机105的转速；在检测到压力传感器104发生故障但第一温度传感器102和第二温度传感器103无发生故障时，根据第一温度传感器102所采集的环境温度和第二温度传感器103所采集的冷凝器出口温度来调节冷凝风机105的转速；在检测到压力传感器104及第一温度传感器102、第二温度传感器103均发生故障时，据默认参数值来控制冷凝风机105的转速。同时，控制板101也将冷凝器的运行状态等实时数据上报给室内机(未示出)，并接收、执行室内机的启动、停机等命令。图2是本发明空调系统冷凝风机的控制方法实施例一的流程图，下面结合图1进行说明控制板是如何控制冷凝风机的转速的S01.判断压力传感器是否发生故障，若否，则执行步骤S02 ；若是，则执行步骤 S03 ；
S02.根据压力传感器所采集的冷凝压力来调节冷凝风机的转速，然后结束；S03.判断温度传感器是否发生故障，若否，则执行步骤S04 ；若是，则执行步骤 S05 ；S04.根据温度传感器所采集的温度来调节冷凝风机的转速，然后结束；S05.根据默认参数值来控制冷凝风机的转速，然后结束。优选地，步骤S02包括以下步骤设定冷凝压力。针对不同制冷剂，系统的冷凝压力在一定的范围内可设，主要目的是为了满足节能和低噪声的需求。通常情况下为了满足节能的需求，将冷凝压力设定到下限值；如果在特殊场合下，为满足低噪声的要求，将冷凝压力设定到上限值。例如，所使用的制冷剂为R407，冷凝压力的下限值可为i:3bar，冷凝压力的上限值可为ISbar。通过对冷凝压力的设定，可以保证在不同室外工况下，冷凝压力基本一致，从而使系统的过冷度也基本相同。启动运行。第一 PID控制器将压力传感器所采集的冷凝压力和设定的冷凝压力进行比较，并根据比较结果计算冷凝风机的第一转速值，所计算的冷凝风机的第一转速值使所采集的冷凝压力达到或保持在设定的冷凝压力，然后根据所计算的冷凝风机的第一转速值启动运行冷凝风机。环境温度较高时，所采集的冷凝压力值大于设定的冷凝压力值，可以为启动时的第一 PID控制器的参数设定为一较大值，通过调节冷凝风机的转速，这样就可在较短时间内使所采集的冷凝压力达到预设的冷凝压力值。正常运行。第二 PID控制器将压力传感器所采集的冷凝压力和设定的冷凝压力进行比较，并根据比较结果计算冷凝风机的第二转速值，且第二 PID控制器的参数值小于第一 PID控制器的参数值，所计算的冷凝风机的第二转速值使所采集的冷凝压力达到或保持在设定的冷凝压力，然后并根据所计算的冷凝风机的第二转速值正常运行冷凝风机。当采集的冷凝压力值大于设定的冷凝压力值，冷凝风机的转速提高，如果室外环境温度很高，即使冷凝风机全速运行时，采集的冷凝压力也比设定的冷凝压力值要大，那么冷凝风机将以全速运行；当采集的冷凝压力值小于设定的冷凝压力值，冷凝风机的转速降低，为了保证系统能在低温下正常运行，冷凝压力有个下限值。如果室外环境温度很低时，即使冷凝风机以最低速运行时，采集的冷凝压力也比设定的冷凝压力要低，但要比冷凝压力的下限值要高， 那么风机将一直以最低转速运行；如果此时采集的冷凝压力比冷凝压力的下限值还要低时，冷凝风机将停转。停机。当收到室内机的停机信号或当根据压力传感器所采集的冷凝压力判断室内机停机时，控制冷凝风机停止运行。具体为如果室内机和室外机有通讯，则室内机的控制板先控制压缩机(在室内机中)停机，再向室外机发送停机信号，室外机的控制板接收到停机信号后以当前的转速运行一定时间后停机；如果室内机与室内外机没有通讯，则由于室外机无从知道室内机中的压缩机是否已经停机，所以需要根据所采集的冷凝压力的变化来判断压缩机是否已停机，如，判断所采集的冷凝压力的变化是否超过一预设压力变化值，或判断预设时间内的冷凝压力的变化率是否超过预设压力变化率，进而控制冷凝风机停止运行。优选地，步骤S04包括以下步骤设定冷凝器出口温度。为了保证系统能在不同工况下正常运行，且满足节能与低噪的不同需求，冷凝器出口温度也是在一定范围内可设。通常情况下为了满足节能需求，可以将冷凝器出口温度设定到下限值，例如，冷凝器出口温度的下限值为20度；如果在特殊场合下，为满足低噪声的要求，将冷凝器出口温度设定到上限值，例如，冷凝器出口温度的上限值为36度。通过对冷凝器出口温度的设定，可以保证在不同室外工况下，冷凝器出口温度基本一致，冷凝器出口过冷度也基本相同。启动运行。根据第二温度传感器所采集的冷凝器出口温度判断是否需要启动冷凝风机，若需要启动冷凝风机，则根据第一温度传感器所采集的环境温度计算冷凝风机的转速值，并根据所计算的冷凝风机的转速值启动运行冷凝风机。为了消除根据冷凝器出口温度进行控制的滞后对系统的影响，在根据冷凝器出口温度进行控制时引入根据环境温度进行控制，即先根据冷凝器出口温度判断是否需要启动冷凝风机，若需要启动冷凝风机，则再根据环境温度计算冷凝风机的转速值，并根据所计算的冷凝风机的转速值启动运行冷凝风机。冷凝风机的启动转速根据环境温度来定，环境温度不同，风机的启动转速不同，这样有效的保证了第一温度传感器的响应与冷凝风机调速的一致，系统能在较短的时间内稳定。正常运行。第三PID控制器将第二温度传感器所采集的冷凝器出口温度和设定的冷凝器出口温度进行比较，并根据比较结果计算冷凝风机的第三转速值，所计算的冷凝风机的第三转速值使所采集的冷凝器出口温度达到或保持在设定的冷凝器出口温度，然后根据所计算的冷凝风机的第三转速值正常运行冷凝风机。当采集的冷凝器出口温度大于设定的冷凝器出口温度，冷凝风机的转速提高，如果室外环境温度很高，即使冷凝风机全速转时，采集的冷凝器出口温度也比设定的冷凝器出口温度要大，那么冷凝风机将以全速运行； 当采集的冷凝器出口温度小于设定的冷凝器出口温度值，冷凝风机的转速降低，为了保证系统能在低温下正常运行，冷凝器出口温度有个下限值，考虑到一定的过冷度，那么冷凝器出口温度也有个下限值。如果室外环境温度很低时，即使冷凝风机以最低速运行时，采集的冷凝器出口温度也比设定的冷凝器出口温度要低，但要比冷凝器出口温度的下限值要高， 那么冷凝风机将一直以最低转速运行；如果此时采集的冷凝器出口温度比冷凝器出口温度的下限值还要低时，冷凝风机将停转。停机。当收到室内机的停机信号或当根据温度传感器所采集的冷凝器出口温度判断室内机停机时，控制冷凝风机停止运行。具体为如果室内机和室外机有通讯，则室内机的控制板先控制压缩机(在室内机中)停机，再向室外机发送停机信号，室外控制板接收到停机信号后以当前的转速运行一定时间后停机；如果室内机和室外机没有通讯，则由于室外机无从知道室内机中的压缩机是否已经停机，所以需要根据所采集冷凝器出口温度的变化来判断压缩机是否已停机，如，判断所采集的冷凝器出口温度的变化是否超过一预设温度变化值，或判断预设时间内的冷凝器出口温度的变化率是否超过预设温度变化率，进而控制冷凝风机停止运行。另外，优选地，冷凝风机为可调速风机。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
权利要求
1.一种空调系统，包括室内机和室外机，其中，室外机包括冷凝器和冷凝风机，其特征在于，室外机还包括温度传感器，用于采集温度； 压力传感器，用于采集冷凝压力；控制板，用于检测压力传感器和/或温度传感器是否发生故障，并在压力传感器无发生故障时根据压力传感器所采集的冷凝压力来调节冷凝风机的转速；在压力传感器发生故障但温度传感器无发生故障时，根据温度传感器所采集的温度来调节冷凝风机的转速；在压力传感器和温度传感器均发生故障时，根据默认参数值来控制冷凝风机的转速。
2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述温度传感器包括 第一温度传感器，用于采集环境温度；第二温度传感器，用于采集冷凝器出口温度。
3.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述冷凝压力为冷凝器出口压力或冷凝器进口压力。
4.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述冷凝风机为调速冷凝风机。
5.一种空调系统冷凝风机的控制方法，其特征在于，包括A.判断压力传感器是否发生故障，若否，则执行步骤B；若是，则执行步骤C ；B.根据压力传感器所采集的冷凝压力来调节冷凝风机的转速，然后结束；C.判断温度传感器是否发生故障，若否，则执行步骤D；若是，则执行步骤E ；D.根据温度传感器所采集的温度来调节冷凝风机的转速，然后结束；E.根据默认参数值来控制冷凝风机的转速，然后结束。
6.根据权利要求5所述的空调系统冷凝风机的控制方法，其特征在于，所述步骤B包括Bi.设定冷凝压力；B2.第一 PID控制器将压力传感器所采集的冷凝压力和设定的冷凝压力进行比较，并根据比较结果计算冷凝风机的第一转速值，所计算的冷凝风机的第一转速值使所采集的冷凝压力达到或保持在设定的冷凝压力，然后根据所计算的冷凝风机的第一转速值启动运行冷凝风机；B3.第二 PID控制器将压力传感器所采集的冷凝压力和设定的冷凝压力进行比较，并根据比较结果计算冷凝风机的第二转速值，且第二 PID控制器的参数值小于第一 PID控制器的参数值，所计算的冷凝风机的第二转速值使所采集的冷凝压力达到或保持在设定的冷凝压力，然后并根据所计算的冷凝风机的第二转速值正常运行冷凝风机；B4.当收到室内机的停机信号或当根据压力传感器所采集的冷凝压力判断室内机停机时，控制冷凝风机停止运行。
7.根据权利要求6所述的空调系统冷凝风机的控制方法，其特征在于，所述冷凝压力为冷凝器的出口压力或冷凝器的进口压力。
8.根据权利要求5所述的空调系统冷凝风机的控制方法，其特征在于，所述步骤D包括Dl.设定冷凝器出口温度；D2.根据第二温度传感器所采集的冷凝器出口温度判断是否需要启动冷凝风机，若需要启动冷凝风机，则根据第一温度传感器所采集的环境温度计算冷凝风机的转速值，并根据所计算的冷凝风机的转速值启动运行冷凝风机；D3.第三PID控制器将第二温度传感器所采集的冷凝器出口温度和设定的冷凝器出口温度进行比较，并根据比较结果计算冷凝风机的第三转速值，所计算的冷凝风机的第三转速值使所采集的冷凝器出口温度达到或保持在设定的冷凝器出口温度，然后根据所计算的冷凝风机的第三转速值正常运行冷凝风机；D4.当收到室内机的停机信号或当根据第二温度传感器所采集的冷凝器出口温度判断室内机停机时，控制冷凝风机停止运行。
全文摘要
本发明涉及空调系统，包括室内机和室外机，其中，室外机包括冷凝器和冷凝风机，室外机还包括用于采集温度的温度传感器；用于采集冷凝压力的压力传感器；用于检测压力传感器和/或温度传感器是否发生故障，并在压力传感器无发生故障时根据压力传感器所采集的冷凝压力来调节冷凝风机的转速；在压力传感器发生故障但温度传感器无发生故障时，根据温度传感器所采集的温度来调节冷凝风机的转速；在压力传感器和温度传感器均发生故障时，据默认参数值来控制冷凝风机的转速的控制板。实施本发明的技术方案，能在单一控制方式失效时自动切换控制方式，保证空调系统正常高效运行。
文档编号F24F11/00GK102466304SQ20101054569
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月16日 优先权日2010年11月16日
发明者余先耀, 史蒂夫·赛拉, 吕宗涛, 张宏宇, 李建平, 林万来, 王政, 王林, 约翰·乔治 申请人:力博特公司