一种双风路中央空调机组及其控制方法与流程

本发明涉及中央空调技术领域，特别涉及一种双风路中央空调机组及其控制方法。

背景技术：

在一些特殊的应用场合，需要采用全新风且超低温送风以满足一定的工艺要求，此类应用场所要求无论室外新风环境温度如何，均要求送风温度介于零下的某个范围，其中以-5℃～0℃送风要求为常见，部分场所要求-5℃～-10℃度送风要求，如需满足这么低温的送风温度，采用常规的一级制冷系统无法达到要求，需采用多级制冷系统串联的方式实现对送风温度的低温制冷处理，而被处理的空气中通常是含水份的，中央空调机组低温制冷处理过程中，一旦制冷系统蒸发温度低于0℃，空气中的水份经过该蒸发器时就会结冰，形成的结冰会加大空气通过该蒸发器的阻力，冰堵严重时甚至导致风量无法正常穿过所有蒸发器而到达出风口，无论哪种情况，均会导致风道内部阻力急剧增大，如不及时处理，将导致送风机过载报警，机组停机无法运行。

现有技术在此类空调的处理上，通过采用多级制冷系统串联的方式实现超低温送风，但在风路的处理上，虽然采用了相对独立的双风路系统和相对独立的制冷系统，实现两条风路及两条制冷系统通路的一用一备控制，来维持长时间的超低温送风要求，但在两条风路一用一备控制处理上，现有技术通常采用单一参数如压差进行两条风路的切换，在具体切换控制上控制逻辑过于简单，通常采用当机组压差高于某个压差即从当前风路切至备用风路，同时根据此条件进行制冷通路的切换。这种切换模式没有充分考虑两条风路切换过程中，（1）新的风路蒸发温度较高对出风温度的影响（出风温度会有短暂的升高），（2）被切换风道内的冰堵蒸发器靠自然换热融霜进程缓慢（室外环境温度低时此问题更为突出）。（3）经常出现被切换风道内的蒸发器融霜不彻底就要被切换为运行风道了，导致风道之间切换随着机组运行时间的延长越来越频繁。其弊端最终体现为：（1）出风温度无法稳定。（2）风道之间的频繁切换导致各电动阀门寿命严重折损，机组可靠性降低。

而在超低温制冷送风系统中，部分蒸发器的蒸发温度低于0度是常态。为了既实现稳定而连续的超低温送风，又避免风道之间的频繁切换，提高空调机组的可靠性，成了本申请要解决的重点问题。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种双风路中央空调机组及其控制方法，既能够实现稳定而连续的超低温送风，又能够避免风道之间的频繁切换，可靠性较高。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种双风路中央空调机组，包括a风路风管、b风路风管、若干个制冷系统、压差传感器以及风机；a风路风管和b风路风管并联连接于一根进口总风管和一根出口总风管之间，进口总风管连通至室外，出口总风管连通至送风需求区；每个制冷系统设置有一个第一蒸发器和一个第二蒸发器，并设置有分别用于控制第一蒸发器和第二蒸发器启闭的第一电磁阀和第二电磁阀；所有第一蒸发器均设置在a风路风管中且沿a风路风管的长度方向间隔设置，所有第二蒸发器均设置在b风路风管中且沿b风路风管的长度方向间隔设置；风机设置在出口总风管中，压差传感器用于检测进口总风管和出口总风管之间的气压压差；最靠近进口总风管的第一蒸发器和第二蒸发器上分别设置有第一风阀和第二风阀。

所述的双风路中央空调机组中，所述制冷系统还包括依次连接的蒸发压力开关、压缩机、冷凝器，以及设置在冷凝器处的冷凝风机；所述第一蒸发器和第二蒸发器并联连接在冷凝器出口和蒸发压力开关入口之间，第一电磁阀和第二电磁阀分别设置在第一蒸发器入口处和第二蒸发器的入口处。

所述的双风路中央空调机组中，所述制冷系统还包括设置在蒸发压力开关入口处的气液分离器，设置在蒸发压力开关与压缩机之间的低压保护开关，依次设置在压缩机和冷凝器之间的高压保护开关和油液分离器，以及设置在冷凝器出口处的储液器。

所述的双风路中央空调机组中，所述进口总风管、出口总风管、每个第一蒸发器的出风处以及每个第二蒸发器的出风处均设置有温度传感器。

一种所述的双风路中央空调机组的控制方法，包括以下步骤：

a.在控制程序中设置用于控制a路制冷状态和b路制冷状态切换的控制参数；

b.机组首次开机，双风路中央空调机组按照a路制冷状态进行制冷工作；

c.利用a路制冷状态累计运行时间、机组两端压差值、压差超限持续时间来进行判断，当它们满足a路转b路切换条件时，由a路制冷状态切换至b路制冷状态；

d.利用b路制冷状态累计运行时间、机组两端压差值、压差超限持续时间来进行判断，当它们满足b路转a路切换条件时，由b路制冷状态切换至a路制冷状态。

所述的控制方法中，所述控制参数包括通路最小运行时间、通路最大运行时间、压差切换值、高压差判断时间、a-b切换标志、b-a切换标志、空气通路状态标志、压差参考值、风阀切换延迟时间、双风阀同时开启时间。

所述的控制方法的步骤c中，满足以下两个条件之一即为满足a路转b路切换条件：

条件1.通路最大运行时间>a路制冷状态累计运行时间>通路最小运行时间、且机组两端压差值≥压差切换值、且压差超限持续时间>高压差判断时间；

条件2.a路制冷状态累计运行时间≥通路最大运行时间。

所述的控制方法的步骤c中，a路制冷状态切换至b路制冷状态的过程包括进行a-b风路切换和进行a-b制冷通路切换，该两项切换工作同时进行；

其中，a-b风路切换包括步骤：

c1.若机组两端压差值≥压差切换值，则先保持第一风阀打开，第二风阀按所述风阀切换延迟时间延迟打开，然后按所述双风阀同时开启时间保持第一风阀和第二风阀的同时打开状态，此后，当机组两端压差值满足关阀条件时关闭第一风阀，并保持第二风阀打开；

c2.若压差切换值-压差参考值<机组两端压差值<压差切换值，则打开第二风阀，然后按所述双风阀同时开启时间保持第一风阀和第二风阀的同时打开状态，此后，当机组两端压差值满足关阀条件时关闭第一风阀，并保持第二风阀打开；

c3.若机组两端压差值≤压差切换值-压差参考值，则直接打开第二风阀的同时关闭第一风阀；

其中，a-b制冷通路切换包括步骤：

c4.若制冷系统正在运行且其蒸发压力开关断开，则关闭其第一电磁阀和第二电磁阀；

c5.若制冷系统正在运行且其蒸发压力开关闭合，则关闭其第一电磁阀，打开其第二电磁阀。

所述的控制方法的步骤d中，满足以下两个条件之一即为满足b路转a路切换条件：

条件3.通路最大运行时间>b路制冷状态累计运行时间>通路最小运行时间、且机组两端压差值≥压差切换值、且压差超限持续时间>高压差判断时间；

条件4.b路制冷状态累计运行时间≥通路最大运行时间。

所述的控制方法的步骤d中，b路制冷状态切换至a路制冷状态的过程包括进行b-a风路切换和进行b-a制冷通路切换，该两项切换工作同时进行；

其中，b-a风路切换包括步骤：

d1.若机组两端压差值≥压差切换值，则先保持第二风阀打开，第一风阀按所述风阀切换延迟时间延迟打开，然后按所述双风阀同时开启时间保持第一风阀和第二风阀的同时打开状态，此后，当机组两端压差值满足关阀条件时关闭第二风阀，并保持第一风阀打开；

d2.若压差切换值-压差参考值<机组两端压差值<压差切换值，则打开第一风阀，然后按所述双风阀同时开启时间保持第一风阀和第二风阀的同时打开状态，此后，当机组两端压差值满足关阀条件时关闭第二风阀，并保持第一风阀打开；

d3.若机组两端压差值≤压差切换值-压差参考值，则直接打开第一风阀的同时关闭第二风阀；

其中，b-a制冷通路切换包括步骤：

d4.若制冷系统正在运行且其蒸发压力开关断开，则关闭其第一电磁阀和第二电磁阀；

d5.若制冷系统正在运行且其蒸发压力开关闭合，则关闭其第二电磁阀，打开其第一电磁阀。

有益效果：

本发明提供了一种双风路中央空调机组及其控制方法，采用两条风路及两条制冷系统通路的结构，在当前工作风路的风路通道出现冰堵现象或该风路工作时间过长时进行风路的平稳切换，被切换通路根据冰堵实际情况进行选择性地融霜，同时，制冷系统通路自动准确地切换，可有效避免风路切换对出风温度的影响，确保出风温度稳定，同时可避免通道间频繁切换，提高机组的可靠性和稳定性。

附图说明

图1为本发明提供的双风路中央空调机组的结构示意图。

图2为本发明提供的双风路中央空调机组中，单个制冷系统的结构示意图。

图3为本发明提供的控制方法的流程图。

图4为本发明提供的控制方法中，a路制冷状态切换至b路制冷状态的过程流程图。

图5为本发明提供的控制方法中，b路制冷状态切换至a路制冷状态的过程流程图。

具体实施方式

本发明提供一种双风路中央空调机组及其控制方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1-2，本发明提供的一种双风路中央空调机组，包括a风路风管1、b风路风管2、若干个制冷系统3、压差传感器4以及风机5；a风路风管和b风路风管并联连接于一根进口总风管6和一根出口总风管7之间，进口总风管连通至室外，出口总风管连通至送风需求区；每个制冷系统3设置有一个第一蒸发器3.1和一个第二蒸发器3.2，并设置有分别用于控制第一蒸发器和第二蒸发器启闭的第一电磁阀3.3和第二电磁阀3.4；所有第一蒸发器3.1均设置在a风路风管1中且沿a风路风管的长度方向间隔设置，所有第二蒸发器3.2均设置在b风路风管2中且沿b风路风管的长度方向间隔设置；风机5设置在出口总风管7中，压差传感器4用于检测进口总风管和出口总风管之间的气压压差；最靠近进口总风管的第一蒸发器和第二蒸发器上分别设置有第一风阀8和第二风阀9。

其中，进口总风管6和出口总风管7上均开设有取压口，压差传感器4通过取压口采集两处的气压数据。作为公知常识，该双风路中央空调机组是具有控制系统的，机组中的各电气设备均与该控制系统电性连接并由控制系统控制它们工作。由于该机组是应用在需要采用全新风且超低温送风的环境，所以进口总风管6连通至室外、出口总风管7是连通至送风需求区。虽然图1中画出了具有3个制冷系统的情况，但制冷系统并不限于3个，可以根据实际需要设置1个或多个。

具体的，所述制冷系统3还包括依次连接的蒸发压力开关3.5、压缩机3.6、冷凝器3.7，以及设置在冷凝器处的冷凝风机3.8；所述第一蒸发器3.1和第二蒸发器3.2并联连接在冷凝器出口和蒸发压力开关入口之间，第一电磁阀3.3和第二电磁阀3.4分别设置在第一蒸发器入口处和第二蒸发器的入口处。通过控制第一电磁阀和第二电磁阀启闭可以实现利用第一蒸发器制冷和利用第二蒸发器制冷的切换。

进一步的，所述制冷系统3还包括设置在蒸发压力开关3.5入口处的气液分离器3.9，设置在蒸发压力开关与压缩机3.6之间的低压保护开关3.10，依次设置在压缩机和冷凝器3.7之间的高压保护开关3.11和气液分离器3.12，以及设置在冷凝器出口处的储液器3.13。设置这些设备，可保护压缩机，使压缩机工作更加平稳，保证制冷效果。

优选的，所述进口总风管6、出口总风管7、每个第一蒸发器3.1的出风处以及每个第二蒸发器3.2的出风处均设置有温度传感器10。通过这些温度传感器采集各处的实际温度，可根据各处的温度变化情况调节控制机组工作的控制参数，实现最优控制。

见图3-5，本发明还提供一种所述的双风路中央空调机组的控制方法，包括以下步骤：

a.在控制程序中设置用于控制a路制冷状态和b路制冷状态切换的控制参数。

具体的，所述控制参数包括通路最小运行时间tmin、通路最大运行时间tmax、压差切换值p0、高压差判断时间tg、a-b切换标志m0、b-a切换标志m1、空气通路状态标志m2、压差参考值p1、风阀切换延迟时间t0、双风阀同时开启时间t1。

通路最小运行时间tmin：只有通路当前积累运行时间超过tmin时才会进行通路切换。

通路最大运行时间tmax：通路当前积累运行时间到达tmax时必须进行通路切换。

压差切换值p0：(压差传感器检测到的)压差值p≥p0，表示通路冰堵程度严重。

高压差判断时间tg：用于与压差值p超过p0的持续时间对比的参考值，该持续时间超过tg表明通路严重冰堵。

压差参考值p1：p0>压差值p>p0-p1时，表示通路冰堵程度为一般;压差值p≤p0-p1时，表示通路冰堵程度小。

a-b切换标志m0：m0只有m0=0和m0=1两种状态，当进入a路制冷状态切换至b路制冷状态的过程，控制程序自动把m0设置为1，该切换过程结束时，控制程序自动把m0设置为0；即m0=1表示a-b切换中，m0=0表示a-b切换结束。

b-a切换标志m1：m1只有m1=0和m1=1两种状态，当进入b路制冷状态切换至a路制冷状态的过程，控制程序自动把m1设置为1，该切换过程结束时，控制程序自动把m1设置为0；即m1=1表示b-a切换中，m0=0表示b-a切换结束。

空气通路状态标志m2：m2只有m2=0和m2=1两种状态，通路通过第一蒸发器3.1制冷时控制程序自动把m2设置为0，通路通过第二蒸发器3.2制冷时控制程序自动把m2设置为1。

风阀切换延迟时间t0：进入切换过程起，当前通路的风阀继续维持单独打开的时间。

双风阀同时开启时间t1：在切换过程中，两个风阀处于同时打开状态的持续时间。

b.机组首次开机时，双风路中央空调机组按照a路制冷状态进行制冷工作。

此时，第一风阀打开，第二风阀关闭，各制冷系统中第一电磁阀打开、第二电磁阀关闭。且控制程序自动把空气通路状态标志m2设置为0。

c.利用a路制冷状态累计运行时间ta、机组两端压差值p、压差超限持续时间tc来进行判断，当它们满足a路转b路切换条件时，由a路制冷状态切换至b路制冷状态。

具体的，满足以下两个条件之一即为满足a路转b路切换条件：

条件1.通路最大运行时间tmax>a路制冷状态累计运行时间ta>通路最小运行时间tmin、且机组两端压差值p≥压差切换值p0、且压差超限持续时间tc>高压差判断时间tg；

条件2.a路制冷状态累计运行时间ta≥通路最大运行时间tmax。

当满足条件1或条件2，控制程序自动把a-b切换标志m0设置为1，表示进入a路制冷状态切换至b路制冷状态的切换过程（简称a-b切换过程）。

a路制冷状态切换至b路制冷状态的过程包括进行a-b风路切换和进行a-b制冷通路切换，该两项切换工作同时进行。

其中，见图4，a-b风路切换包括步骤：

c1.若机组两端压差值p≥压差切换值p0（表示通路冰堵程度严重），则先保持第一风阀打开，第二风阀按所述风阀切换延迟时间t0延迟打开（即从m0=1开始，经过t0后再打开第二风阀），然后按所述双风阀同时开启时间t1保持第一风阀和第二风阀的同时打开状态（即同时打开状态的维持时间为t1），此后，当机组两端压差值满足关阀条件时关闭第一风阀，并保持第二风阀打开。

该步骤c1的目的在于充分利用被冰堵通路的余冷来制冷，同时利用常温空气（制冷通路同时进行切换，此时第一蒸发器不再工作）对被冰堵通路的各蒸发器进行融霜，达到快速融霜和维持出风温度波动不大的效果。

所述关阀条件具体为：机组两端压差值p<压差切换值p0-压差参考值p1，下文中提到的关阀条件与此处的关阀条件相同。

c2.若压差切换值p0-压差参考值p1<机组两端压差值p<压差切换值p0（表示通路冰堵程度一般），则打开第二风阀，然后按所述双风阀同时开启时间t1保持第一风阀和第二风阀的同时打开状态，此后，当机组两端压差值满足关阀条件时关闭第一风阀，并保持第二风阀打开。

此步骤c2的目的在于利用常温空气继续对冰堵通路进行融霜，此时制冷通路完成切换，可以实现对空气的制冷，确保出风温度稳定。

c3.若机组两端压差值p≤压差切换值p0-压差参考值p1（表示通路冰堵程度小），则直接打开第二风阀的同时关闭第一风阀。

此步骤c3的目的在于确保被冰堵通路融霜基本完成且确保切换后通路压力正常才确定完成切换。避免通道之间的频繁来回切换的问题。

关闭第一风阀的同时，控制程序自动把a-b切换标志m0设置为0，表示a-b切换完成。

其中，a-b制冷通路切换包括步骤：

c4.若制冷系统正在运行且其蒸发压力开关断开，则关闭其第一电磁阀和第二电磁阀。

该步骤c4，是为了把蒸发器中的制冷剂全部抽取出来存放于储液器，保证切换蒸发器后流动的制冷剂的量不会过少，确保制冷系统的蒸发压力正常。

c5.若制冷系统正在运行且其蒸发压力开关闭合，则关闭其第一电磁阀，打开其第二电磁阀。此时，控制程序自动把空气通路状态标志m2设置为1。

当蒸发压力开关闭合时，说明制冷剂已经全部抽出，可切换蒸发器。

a-b切换完成之前的工作过程中，制冷系统可能会故障停机或正常停机，控制程序中存储有一个当前制冷通路存储变量m3，该m3的值与第一电磁阀和第二电磁阀的打开状态相对应，因此，正常情况下m2和m3存在对应关系，当重新开机时m2和m3对应上，则直接启动制冷系统后按照当前状态运行，否则需要在启动制冷系统后按照步骤c4和c5进行切换。

d.利用b路制冷状态累计运行时间、机组两端压差值、压差超限持续时间来进行判断，当它们满足b路转a路切换条件时，由b路制冷状态切换至a路制冷状态。

具体的，满足以下两个条件之一即为满足b路转a路切换条件：

条件3.通路最大运行时间tmax>b路制冷状态累计运行时间tb>通路最小运行时间tmin、且机组两端压差值p≥压差切换值p、且压差超限持续时间tc>高压差判断时间tg；

条件4.b路制冷状态累计运行时间tb≥通路最大运行时间tmax。

当满足条件3或条件4，控制程序自动把b-a切换标志m1设置为1，表示进入b路制冷状态切换至a路制冷状态的切换过程（简称b-a切换过程）。

b路制冷状态切换至a路制冷状态的过程包括进行b-a风路切换和进行b-a制冷通路切换，该两项切换工作同时进行。

其中，见图5，b-a风路切换包括步骤：

d1.若机组两端压差值p≥压差切换值p0（表示通路冰堵程度严重），则先保持第二风阀打开，第一风阀按所述风阀切换延迟时间t0延迟打开（即从m1=1开始，经过t0后再打开第一风阀），然后按所述双风阀同时开启时间t1保持第一风阀和第二风阀的同时打开状态（即同时打开状态的维持时间为t1），此后，当机组两端压差值满足关阀条件时关闭第二风阀，并保持第一风阀打开。

该步骤d1的目的在于充分利用被冰堵通路的余冷来制冷，同时利用常温空气（制冷通路同时进行切换，此时第二蒸发器不再工作）对被冰堵通路的各蒸发器进行融霜，达到快速融霜和维持出风温度波动不大的效果。

d2.若压差切换值p0-压差参考值p0<机组两端压差值p<压差切换值p0（表示通路冰堵程度一般），则打开第一风阀，然后按所述双风阀同时开启时间t1保持第一风阀和第二风阀的同时打开状态，此后，当机组两端压差值满足关阀条件时关闭第二风阀，并保持第一风阀打开。

此步骤d2的目的在于利用常温空气继续对冰堵通路进行融霜，此时制冷通路完成切换，可以实现对空气的制冷，确保出风温度稳定。

d3.若机组两端压差值p≤压差切换值p0-压差参考值p1（表示通路冰堵程度小），则直接打开第一风阀的同时关闭第二风阀。

此步骤d3的目的在于确保被冰堵通路融霜基本完成且确保切换后通路压力正常才确定完成切换。避免通道之间的频繁来回切换的问题。

关闭第二风阀的同时，控制程序自动把b-a切换标志m1设置为0，表示b-a切换完成。

其中，b-a制冷通路切换包括步骤：

d4.若制冷系统正在运行且其蒸发压力开关断开，则关闭其第一电磁阀和第二电磁阀。

该步骤d4，是为了把蒸发器中的制冷剂全部抽取出来存放于储液器，保证切换蒸发器后流动的制冷剂的量不会过少，确保制冷系统的蒸发压力正常。

d5.若制冷系统正在运行且其蒸发压力开关闭合，则关闭其第二电磁阀，打开其第一电磁阀。此时，控制程序自动把空气通路状态标志m2设置为0。

当蒸发压力开关闭合时，说明制冷剂已经全部抽出，可切换蒸发器。

b-a切换完成之前的工作过程中，制冷系统可能会故障停机或正常停机，控制程序中存储有一个当前制冷通路存储变量m3，该m3的值与第一电磁阀和第二电磁阀的打开状态相对应，因此，正常情况下m2和m3存在对应关系，当重新开机时m2和m3对应上，则直接启动制冷系统后按照当前状态运行，否则需要在启动制冷系统后按照步骤d4和d5进行切换。

综上所述，采用两条风路及两条制冷系统通路的结构，在当前工作风路的风路通道出现冰堵现象或该风路工作时间过长时进行风路的平稳切换，被切换通路根据冰堵实际情况进行选择性地融霜，同时，制冷系统通路自动准确地切换，可有效避免风路切换对出风温度的影响，确保出风温度稳定，同时可避免通道间频繁切换，提高机组的可靠性和稳定性。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。