实现空调制冷控制的方法及装置与流程

本发明属于空气调节技术领域，具体地说，是涉及调节室内空气的空调，更具体地说，是涉及实现空调制冷控制的方法及装置。

背景技术：

空调夏天可以制冷、冬天可以制热，能够调节室内温度达到冬暖夏凉，为用户提供舒适的环境。在空调为用户提供舒适性的同时，伴随而来的是与高能耗的矛盾。能量消耗不仅增加了用户经济负担，也与节能环保的趋势相背。因此，如何在利用空调为用户提供舒适环境的同时降低空调的能耗，是目前空调器厂家一直在努力解决的问题。

为了解决制冷吹出冷风而导致不舒适的问题，可以基于室内换热器的盘管温度作为控制目标来控制压缩机运行频率的控制方法。现有盘管温度控制过程中，盘管目标温度均采用固定值，一般为固化在空调存储器中的一个温度固定值。在实际使用过程中，经常会存在一个现象：在保持用户设定温度不变的情况下，在室内温度接近用户设定温度时，用户反而感觉不舒适，尤其是在室内湿度不同的情况下，不舒适的感觉又会不同。经分析，这种现象是由于在室内温度接近用户设定温度时基于室内换热器的盘管温度作为控制目标来控制压缩机运行频率、且盘管目标温度为固定值所引起的。

由于换热器的盘管温度是关乎空调冷媒系统和整体空气调节的关键参数，如果控制不当，可能会带来空气调节性能变差、降低舒适性的问题。因此，如何基于盘管温度进行合理、舒适及节能控制，是亟待研究和解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种实现空调制冷控制的方法及装置，实现空调的节能、舒适控制。

为实现上述发明目的，本发明提供的实现空调制冷控制的方法采用下述技术方案予以实现：

一种实现空调制冷控制的方法，所述方法包括：

空调制冷运行，获取实时室内环境温度和设定室内目标温度，计算所述实时室内环境温度与所述设定室内目标温度之间的温差，作为实时室内温差，根据所述实时室内温差进行室温PID运算，获得第一频率；采用具有红外测距传感器的红外测距单元获取空调所在室内的目标与空调之间的实时距离，根据已知的距离与风速的对应关系确定与所述实时距离对应的风速并作为实时风速，根据已知的风速与频率的对应关系获取与所述实时风速对应的频率，作为第二频率；

将所述实时室内环境温度与设定舒适温度作比较；

若所述实时室内环境温度不小于所述设定舒适温度，执行下述的第一控制：选择所述第一频率与所述第二频率中的较小值控制空调的压缩机运行；

若所述实时室内环境温度小于所述设定舒适温度，执行下述的第二控制：获取空调蒸发器的实时盘管温度和盘管目标温度，计算所述实时盘管温度与所述盘管目标温度之间的温差，作为实时盘管温差，根据所述实时盘管温差进行盘温PID运算，获得第三频率，选择所述第一频率、所述第二频率及所述第三频率中的较小值控制空调的压缩机运行；所述盘管目标温度根据室内的实时湿度确定，且满足所述实时湿度大时所述盘管目标温度小。

为实现前述发明目的，本发明提供的实现空调制冷控制的装置采用下述技术方案予以实现：

一种基于距离实现空调制冷控制的装置，所述装置包括：

室内环境温度获取单元，用于获取实时室内环境温度；

盘管温度获取单元，用于获取空调蒸发器的实时盘管温度；

室温PID运算单元，用于计算所述实时室内环境温度和设定室内目标温度之间的温差，作为实时室内温差，根据所述实时室内温差进行PID运算，获得并输出第一频率；

盘温PID运算单元，用于计算所述实时盘管温度和盘管目标温度之间的温差，作为实时盘管温差，根据所述实时盘管温差进行PID运算，获得并输出第三频率；所述盘管目标温度根据室内的实时湿度确定，且满足所述实时湿度大时所述盘管目标温度小；

红外测距单元，具有红外测距传感器，用于获取空调所在室内的目标与空调之间的实时距离；

实时风速获取单元，用于根据已知的距离与风速的对应关系获取与所述实时距离对应的风速，并作为实时风速；

第二频率获取单元，用于根据已知的风速与频率的对应关系获取与所述实时风速对应的频率，作为第二频率；

控制模式选择单元，用于比较所述实时室内环境温度与设定舒适温度，并输出比较结果作为控制模式选择信号；

第一控制单元，用于在所述控制模式选择单元输出的比较结果为所述实时室内环境温度不小于所述设定舒适温度时，选择所述第一频率与所述第二频率中的较小值控制空调的压缩机运行；

第二控制单元，用于在所述控制模式选择单元输出的比较结果为所述实时室内环境温度小于所述设定舒适温度时，选择所述第一频率、所述第二频率及所述第三频率中的较小值控制空调的压缩机运行。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

本发明中，在对压缩机进行频率控制时，综合考虑了温度因素和风速因素间的配合，使得压缩机运行时驱动冷媒所产生的换热量与该过程中风机运转驱动的气流所形成的热交换量相匹配，避免了压机频率过高或风机转速过高所产生的无谓能耗，实现空调的节能运行。而且，风速根据目标与空调间的距离来控制，提高了用户的舒适度，且能够在低风速时降低噪音。此外，对于温度因素对压缩机频率的控制中，根据室内环境温度与设定舒适温度的大小，选择采用室温PID控制或采用基于蒸发器盘管温度的盘温PID控制，既能在室温高时及时、快速对房间进行降温，达到制冷目的，又可以将盘管温度稳定在盘管目标温度，使得空调出风温度舒适，达到出风凉而不冷的舒适制冷效果。并且，盘温PID控制过程中的盘管目标温度根据室内的实时湿度确定，实时湿度大时盘管目标温度小，使得在室内湿度大时控制盘管逼近并维持在较低的目标温度，以凝结更多的空气中的水分，达到降低空气湿度、进一步提高室内空气舒适性的目的。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明实现空调制冷控制的方法一个实施例的流程图；

图2是本发明实现空调制冷控制的装置一个实施例的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

请参见图1，该图所示为本发明实现空调制冷控制的方法一个实施例的流程图。

如图1所示，该实施例实现空调制冷控制的方法采用具有下述步骤的流程来实现：

步骤11：空调制冷运行，获取实时室内环境温度、设定室内目标温度，同时，获取空调所在室内的目标与空调间的实时距离。

具体来说，在空调开机运行时，实时检测空调所处房间的室内环境温度，实时检测的温度作为实时室内环境温度。所谓的实时室内环境温度，是指在空调开机运行后，根据设定温度采样频率不断获取并更新的室内环境温度。实时室内环境温度的获取可以采用现有技术来实现。例如，通过设置在空调进风口或靠近空调进风口处的温度传感器检测进风温度，空调的主控板通过采集温度传感器的输出信号并进行处理，从而获取到进风温度，并将该温度作为实时室内环境温度。

设定室内目标温度是指希望室内环境所能达到的目标温度，该设定室内目标温度可以是用户通过遥控器或空调控制终端或空调面板所输入的一个温度值，也可以是空调主控板自动调用的一个设定值。不管该温度值采用哪种方式设定，均可被空调主控板获取到。

空调开机运行后，除了实时检测空调所处房间的实时室内环境温度，还要实时检测空调所在室内的目标，并确定目标与空调间的实时距离。所谓的实时距离，是在空调开机运行后，根据设定采样频率不断获取并更新的室内目标与空调之间的距离。目标的检测及目标与空调间的距离，采用具有红外测距传感器的红外测距单元来实现，结构简单，容易实现，成本较低。具体来说，是在空调上设置红外测距传感器及相应的处理电路，利用红外测距传感器发出的红外信号遇到障碍物目标后反射的反射强度进行目标远近的检测。

步骤12：计算实时室内环境温度与设定室内目标温度之间的温差，作为实时室内温差，根据实时室内温差进行室温PID运算，获得第一频率；根据已知的距离与风速的对应关系确定与实时距离对应的风速并作为实时风速，根据已知的风速与频率的对应关系获取与实时风速对应的频率，作为第二频率。

主控板在获取到实时室内环境温度和设定室内目标温度之后，计算两者之间的温差，作为实时室内温差。然后，根据实时室内温差进行室温PID运算，获得对压缩机进行控制的一个频率，并将该频率定义为第一频率。其中，根据温差进行室温PID运算、获得对压缩机进行控制的目标频率的具体方法可以采用现有技术来实现，在此不作详细阐述和限定。

同时，还根据已知的距离与风速的对应关系获取与实时距离对应的风速，作为实时风速。具体来说，在空调主控板的存储器中预先存储有距离与风速的对应关系，其中，距离是指室内目标与空调之间的距离，风速是指空调室内机风扇运转的速度。对于不同的距离，对应有不完全相同或完全不相同的风速，且距离越大，风速越低。而且，优选的，距离与风速的对应关系是由研发人员在理论指导下、经过大量的空调运转模拟实验所得到的，能够尽可能兼顾空调送风舒适性与节能性。因此，在获得实时距离之后，从距离与风速的对应关系中先查找到实时距离，然后获取该实时距离所对应的风速，并将该风速作为实时风速。然后，根据已知的风速与频率的对应关系获取与实时风速对应的频率，作为第二频率。

具体而言，在空调主控板的存储器中还预先存储有风速与频率的对应关系，其中，风速是指空调室内机风扇运转的速度，频率是指压缩机的运行频率。对于不同的风速，对应有不同的频率。而且，优选的，风速与频率的对应关系是由研发人员在理论指导下、经过大量的空调运转模拟实验所得到的，能够尽可能兼顾空调送风舒适性与节能性。建立风速与频率的对应关系的出发点为：对于空调系统而言，如果室内机风扇转速一定，风机运转所驱动的气流一定，也即，风量一定；风量一定，其经过室内机换热器时与换热器形成的热交换能力一定。如果压缩机运行频率过小，冷媒循环量过少，会降低室内换热器的换热能力，使得室内送风温度不适宜。而若压缩机运行频率过大，冷媒循环量大，室内换热器换热能力大，但由于一定内机转速下产生的风量过小，会导致热交换器换热能效下降，且压缩机大功率运行浪费能耗。因此，有必要对风速与频率作对应和限定。

因此，在获得实时风速之后，从风速与频率的对应关系中先查找到实时风速，然后获取该实时风速所对应的频率，并将该频率作为第二频率。

而且，一个风速可能对应一个频率，也可能对应多个频率。如果一个风速对应着多个频率，也即一个实时风速对应有多个频率，此情况下，选择多个频率中的最大频率作为第二频率。

步骤13：判断实时室内环境温度是否小于设定舒适温度。若是，执行步骤15；若为否，执行步骤14。

该步骤可以与步骤12同时进行，在此分为两个步骤仅是为了更加清楚地表述该实施例的控制过程。在步骤11获取到实时室内环境温度之后，将实时室内环境温度与设定舒适温度作比较，并判断实时室内环境温度是否小于设定舒适温度，以便根据比较结果执行步骤14或步骤15的控制。其中，设定舒适温度可以是出厂时空调的一个默认设定温度，也可以是由用户自行选定并设置的一个设定温度。如果是由用户自行设定，空调可以给出一个参考温度值，供用户参考。例如，建议将该舒适温度设定为27℃。

步骤14：如果步骤13判定实时室内环境温度不小于设定舒适温度，则执行如下的第一控制：选择第一频率与第二频率中的较小值作为目标频率，根据目标频率控制空调的压缩机运行。

如果实时室内环境温度不小于设定舒适温度，表明此时室内温度较高，需要快速降温。此情况下，比较步骤12得到的第一频率和第二频率，选择两者中的较小值，作为目标频率，根据目标频率控制空调的压缩机运行。

步骤15：如果步骤13判定实时室内环境温度小于设定舒适温度，则执行如下的第二控制：获取空调蒸发器的实时盘管温度和设定盘管目标温度，计算实时盘管温度与盘管目标温度之间的温差，作为实时盘管温差，根据实时盘管温差进行盘温PID运算，获得第三频率，选择第一频率、第二频率及第三频率中的较小值作为目标频率，根据目标频率控制空调的压缩机运行。

如果步骤13判定室内温度小于舒适温度，为避免温度过快下降导致体感不舒适，进一步考虑蒸发器盘管温度，以便及时调整压缩机运行频率，使得蒸发器盘管温度能够稳定到盘管目标温度，以调整空调出风温度，达到凉而不冷的舒适出风效果。

具体来说，首先，获取空调蒸发器的实时盘管温度和盘管目标温度，计算实时盘管温度与盘管目标温度之间的温差，作为实时盘管温差，根据实时盘管温差进行盘温PID运算，获得第三频率。

其中，蒸发器盘管温度的检测可通过在蒸发器上设置盘管温度传感器进行检测。实时检测出盘管温度之后，计算实时盘管温度与设定盘管目标温度之间的温差，将该温差作为盘管温差。其中，盘管目标温度根据室内的实时湿度来实时确定，且满足实时湿度大时盘管目标温度小。然后，根据盘管温差进行盘温PID运算，获得对压缩机进行控制的目标频率，并将该目标频率定义为第三目标频率。盘温PID运算获得对压缩机进行控制的目标频率的方法可以参考现有技术中的室温PID运算而获得压缩机目标频率的方法。其中，盘温PID运算的初始频率可以为一个设定的初始频率。优选的，盘温PID运算的初始频率为步骤12判定实时室内环境温度小于设定舒适温度、进入第二控制过程时压缩机的当前运行频率。而且，该当前运行频率至少是在压缩机运行一段时间（如3min）之后的一个运行频率。

然后，选择第一频率、第二频率及第三频率中的较小值作为目标频率，根据目标频率控制空调的压缩机运行。

采用上述方法对空调压缩机频率进行控制，综合考虑了温度因素和风速因素间的配合，使得压缩机运行时驱动冷媒所产生的换热量与该过程中风机运转驱动的气流所形成的热交换量相匹配，避免了压机频率过高或风机转速过高所产生的无谓能耗，实现空调的节能运行。而且，风速根据目标与空调间的距离来控制，也提高了送风的舒适性和用户的舒适度。此外，对于温度因素对压缩机频率的控制中，根据室内环境温度与设定舒适温度的大小，选择采用室温PID控制或采用基于蒸发器盘管温度的盘温PID控制，既能在室温高时及时、快速对房间进行降温，达到制冷目的，又可以将盘管温度稳定在盘管目标温度，使得空调出风温度舒适，达到出风凉而不冷的舒适制冷效果。而且，盘温PID控制过程中的盘管目标温度根据室内的实时湿度确定，实时湿度大时盘管目标温度小，使得在室内湿度大时控制盘管逼近并维持在较低的目标温度，以凝结更多的空气中的水分，达到降低空气湿度、进一步提高室内空气舒适性的目的。

作为优选的实施方式，根据室内的实时湿度确定盘管目标温度，具体包括：

获取室内的实时湿度，将实时湿度与舒适湿度范围作比较。舒适湿度范围为已知的、预先存储的，是反映人体感受较为适宜的一个湿度范围，譬如，舒适湿度范围为相对湿度为40-60%。

若实时湿度属于舒适湿度范围，则将推荐盘管目标温度确定为执行盘温PID运算的实际盘管目标温度。

若实时湿度不属于舒适湿度范围、且实时湿度大于舒适湿度范围的上限值，将低于推荐盘管目标温度的温度确定为执行盘温PID运算的实际盘管目标温度。

其中，推荐盘管目标温度是已知的、预先存储的一个温度，一般的，为研发人员经大量理论研究和实验测试所获得的、在舒适湿度下能够送出温度适宜的热交换空气的一个盘管温度。当然，该推荐盘管目标温度也可以通过授权而被修改，譬如，由售后人员在用户家中通过特殊指令进行修改。

采用上述的方法根据实时湿度来确定盘管目标温度时，如果实时湿度属于舒适湿度范围，则采用推荐盘管目标温度作为实际盘管目标温度，确保在执行盘温PID控制时获得适宜的空调出风。而如果实时湿度不属于舒适湿度范围，且实时湿度大于舒适湿度范围的上限值，譬如，大于60%，表明此时室内湿度较大。此情况下，降低盘管目标温度，具体来说是将低于推荐盘管目标温度的温度确定为执行盘温PID运算的实际盘管目标温度。如果实时湿度不属于舒适湿度范围、且实时湿度小于舒适湿度范围的下限值，优选也将推荐盘管目标温度作为实际盘管目标温度，以保证获得温度适宜的空调出风。

而且，在执行第二控制的过程中，仍然不断地获取实时室内环境温度，并比较实时室内环境温度与设定舒适温度的大小。一旦实时室内环境温度不小于设定舒适温度，则退出第二控制过程，转入到第一控制过程，以使得室内温度稳定在设定室内目标温度。

作为优选的实施方式，在实时室内环境温度不小于舒适温度、且实时室内环境温度与设定舒适温度之差大于设定差值时，再退出第二控制过程，转入到第一控制过程。通过合理选择设定差值，例如，设定为1℃，可以确保盘管温度不低于盘管目标温度，保证出风凉而不冷的舒适性。

作为更优选的实施方式，空调主控板的存储器中预先存储有一个设定最高频率，如果步骤14判定第一频率和第二频率中的较小值大于设定最高频率，或者步骤15判定第一频率、第二频率及第三频率中的较小值大于设定最高频率，则将设定最高频率作为目标频率。也就是说，不管是根据哪个频率控制压缩机，均保证压缩机的运行频率不超过设定最高频率。

请参见图2，该图示出了本发明实现空调制冷控制的装置一个实施例的结构框图。

如图2所示，该实施例的空调制冷控制装置所包含的结构单元及其功能如下：

室内环境温度获取单元201，用于获取实时室内环境温度。

室温PID运算单元202，用于计算室内环境温度获取单元201获取的实时室内环境温度和设定室内目标温度之间的温差，作为实时室内温差，根据实时室内温差进行PID运算，获得并输出第一频率。

盘管温度获取单元203，用于获取空调蒸发器的实时盘管温度。

盘温PID运算单元204，用于计算盘管温度获取单元203获取的实时盘管温度和盘管目标温度之间的温差，作为实时盘管温差，根据实时盘管温差进行PID运算，获得并输出第三频率。其中，盘管目标温度根据室内的实时湿度确定，且满足实时湿度大时盘管目标温度小。

红外测距单元205，包括有红外测距传感器，用于实时获取空调所在室内的目标与空调之间的实时距离。

实时风速获取单元206，用于根据已知的距离与风速的对应关系获取与实时距离对应的风速，并作为实时风速。

第二频率获取单元207，用于根据已知的风速与频率的对应关系获取与实时风速对应的频率，作为第二频率。

控制模式选择单元208，用于比较室内环境温度获取单元201所获取的实时室内环境温度与设定舒适温度，并输出比较结果作为控制模式选择信号。

第一控制单元209，用于在控制模式选择单元208输出的比较结果为实时室内环境温度不小于设定舒适温度时，选择室温PID运算单元202输出的第一频率与第二频率获取单元207输出的第二频率中的较小值作为目标频率，根据目标频率控制空调的压缩机运行。

第二控制单元210，用于在控制模式选择单元208输出的比较结果为实时室内环境温度小于设定舒适温度时，选择室温PID运算单元202输出的第一频率、第二频率获取单元207输出的第二频率及盘温PID运算单元204输出的第三频率中的较小值作为目标频率，根据目标频率控制空调的压缩机运行。

作为优选的实施方式，制冷控制装置还可以包括：

室内湿度获取单元，用于获取室内的实时湿度。

实时湿度判断单元，用于将实时湿度与舒适湿度范围作比较，并输出实时湿度与舒适湿度范围的判断结果。

盘管目标温度确定单元，用于在实时湿度属于舒适湿度范围时将推荐盘管目标温度确定为执行盘温PID运算的实际盘管目标温度并输出至盘温PID运算单元204；而在实时湿度不属于舒适湿度范围、且实时湿度大于舒适湿度范围的上限值时，将低于推荐盘管目标温度的温度确定为执行盘温PID运算的实际盘管目标温度并输出至盘温PID运算单元204。

上述装置中的各结构单元运行相应的软件程序，并按照前述方法的流程执行空调制冷控制，实现空调的节能舒适控制。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。