自然风空调温度调节方法

自然风空调温度调节方法
【专利摘要】本发明公开了一种自然风空调温度调节方法。自然风空调包括多个沿换热面方向依次邻接设置的换热器和与换热器相连的冷媒管路，多个换热器并联设置，冷媒管路包括多个支路(1)，每一个支路(1)从冷媒管路的入口(2)经相应的换热器连接至冷媒管路的出口(3)，各支路(1)上分别设置有节流装置，自然风空调温度调节方法包括：检测室内温度与目标温度的温度差值；根据室内温度和目标温度的差值对各个换热器所对应的节流装置的开度进行调节，以使室内温度与自然风风速相匹配。根据本发明的自然风空调温度调节方法，可以解决现有技术中自然风空调出风口的出风温度波动明显，人体感觉忽冷忽热的问题。
【专利说明】
自然风空调温度调节方法
技术领域
[0001] 本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种自然风空调温度调节方法。
【背景技术】
[0002] 自然风空调的特点是可以模拟自然条件下的吹风模式，按照自然风的特征要求需 要实时改变出风口的风速，这就导致流经蒸发器的风速一直在变化，造成蒸发器换热片与 流入空气的换热量一直在变化，无法达到平稳换热的要求。制冷时，入口风速低时换热器热 交换充分，出风口吹风温度低，当入口风速高的时候换热器换热不充分，出口温度高。这样 就会导致蒸发器表面温度很不平稳，吹风温度忽高忽低，最终导致用户体验差。
[0003] 现有自然风空调仅仅考虑了出风口风速的自然风特性，没有把自然风风速变化与 蒸发器的换热能力相结合，其蒸发器只是简单的借用普通空调的蒸发器。还有一种做法是 采用调节压缩机的运行频率来调节冷媒的流动速度，进而调节蒸发器的换热能力。但是采 用调节压机频率的方法具有很强的滞后性，由于风速变化的速度比较快，改变压机运行频 率来调节蒸发器换热能力的速度远远跟不上风速变化的速度。这样就会出现换热能力与风 速不匹配的问题，使温度调节混乱，出风温度不能按照自然风的特征进行变化。
[0004] 综上所述，目前的自然风空调仅仅能够调节风速这一个特性，对应出风口的温度 调节比较困难。这样的自然风空调出风口的出风温度波动明显，人体感觉忽冷忽热，并不能 够达到自然舒适的效果。

【发明内容】

[0005] 本发明的目的是提出一种自然风空调温度调节方法，以解决现有技术中自然风空 调出风口的出风温度波动明显，人体感觉忽冷忽热的问题。
[0006] 根据本发明的一个方面，提供了一种自然风空调温度调节方法，该自然风空调包 括多个沿换热面方向依次邻接设置的换热器和与换热器相连的冷媒管路，多个换热器并联 设置，冷媒管路包括多个支路，每一个支路从冷媒管路的入口经相应的换热器连接至冷媒 管路的出口，各支路上分别设置有节流装置，调节方法包括：
[0007] 检测室内温度与目标温度的温度差值；
[0008] 根据室内温度和目标温度的差值对各个换热器所对应的节流装置的开度进行调 节，以使室内温度与自然风风速相匹配。
[0009] 优选地，换热器包括第一换热器、第二换热器和第三换热器，节流装置包括第一节 流阀、第二节流阀和第三节流阀，第一节流阀与第一换热器对应设置，第二节流阀与第二换 热器对应设置，第三节流阀与第三换热器对应设置，根据室内温度和目标温度的差值对各 个换热器所对应的节流装置的开度进行调节的步骤包括：
[0010] 当温度差值大于ΔΤ时，控制第一节流阀全开，根据自然风特征曲线对第二节流阀 和第二节流阀进行控制；
[0011]当温度差值小于或等于AT时，根据自然风特征曲线对第一节流阀、第二节流阀和 第三节流阀进行控制。
[0012] 优选地，根据自然风特征曲线对第一节流阀、第二节流阀和第三节流阀进行控制 的方法包括：
[0013] 按照如下公式控制第一节流阀的开度：
[0014] Ql=fl*RanB
[0015] 其中Q1为第一节流阀的开度，Π 为风速和第一节流阀开度的转换系数，RanB为设 定的风速下限。
[0016] 优选地，根据自然风特征曲线对第一节流阀、第二节流阀和第三节流阀进行控制 的方法还包括：
[0017] 根据如下公式对第二节流阀的开度进行控制：
[0018] Q2 = f2*(N_RanB)
[0019] 其中Q2为第二节流阀的开度，f2为风速和第二节流阀开度的转换系数，RanB为设 定的风速下限，N为电机转速。
[0020] 优选地，根据自然风特征曲线对第一节流阀、第二节流阀和第三节流阀进行控制 的方法还包括：
[0021] 当 N>k 时，Q2 = f2*k。
[0022] 优选地，根据自然风特征曲线对第一节流阀、第二节流阀和第三节流阀进行控制 的方法还包括：
[0023]当且仅当N>k时，根据如下公式对第三节流阀的开度进行控制：
[0024] Q3 = f3*(N_k)
[0025] 其中Q3为第三节流阀的开度，f3为风速和第三节流阀开度的转换系数，N为电机转 速，k为自然风风速范围内的最大风速限值。
[0026] 优选地，冷媒管路的出口与入口之间通过旁通管路连接，旁通管路上设置有第四 节流阀，根据自然风特征曲线对第一节流阀、第二节流阀和第三节流阀进行控制的方法还 包括：
[0027] 根据如下公式对第四节流阀的开度进行控制：
[0028] Q4 = Q-(Q1+Q2+Q3)
[0029] 其中Q4为第四节流阀的开度，Q为冷媒管路的入口总流量。
[0030] 优选地，根据自然风特征曲线对第一节流阀、第二节流阀和第三节流阀进行控制 的方法还包括：
[0031] 设定时间修正系数；
[0032] 通过时间修正系数对换热器温度进行提前调整，使得换热器温度的调整先于自然 风风速的调整，并使调整后的换热器温度与自然风风速相匹配。
[0033] 优选地，通过时间修正系数对换热器温度进行提前调整的步骤通过如下公式进 行：
[0034] Q(t)=F[U(t+At)]
[0035] 其中t为自然风风速调整时间点。
[0036] 优选地，自然风空调转速控制方程如下：
[0038] 其中，N为电机转速，U(t)为自然风瞬时风速，A、D为一常数，通过模拟自然风曲线 方程进行归纳获得，b、c为关于Ave、RanA、RanB的函数，通过模拟自然风曲线方程进行归纳 获得。
[0039] 本发明的自然风空调温度调节方法包括:检测室内温度与目标温度的温度差值； 根据室内温度和目标温度的差值对各个换热器所对应的节流装置的开度进行调节，以使室 内温度与自然风风速相匹配。通过对多个换热器所对应的节流装置开度分别进行调节，可 以使自然风空调的温度调节更加快速准确，并使自然风空调的温度能够与自然风风速更好 地匹配，使得吹到人体上的体感温度能够始终保持恒定，提高人体舒适度，避免出现自然风 空调出风口的出风温度波动明显，人体感觉忽冷忽热的问题。
【附图说明】
[0040] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0041] 图1是本发明实施例的自然风空调换热装置的结构图；
[0042] 图2是本发明实施例的自然风空调换热装置的连接管路图；
[0043]图3是本发明实施例的自然风空调温度调节方法的控制原理图；
[0044] 图4是本发明实施例的自然风空调温度调节方法的控制流程图。
[0045] 附图标记说明：1、支路;2、入口；3、出口；4、第一节流阀；5、风机;6、旁通管路;7、第 四节流阀；8、第一换热器;9、第二换热器；10、第三换热器；11、凹槽；12、第二节流阀；13、第 三节流阀。
【具体实施方式】
[0046] 在以下详细描述中，提出大量特定细节，以便于提供对本发明的透彻理解。但是， 本领域的技术人员会理解，即使没有这些特定细节也可实施本发明。在其它情况下，没有详 细描述众所周知的方法、过程、组件和电路，以免影响对本发明的理解。
[0047] 结合参见图1和图2所示，本发明的自然风空调温度调节方法所依赖的自然风空调 包括多个沿换热面方向依次邻接设置的换热器和与换热器相连的冷媒管路，多个换热器并 联设置，冷媒管路包括多个支路1，每一个支路1从冷媒管路的入口 2经相应的换热器连接至 冷媒管路的出口 3，各支路1上分别设置有节流装置。
[0048] 多个换热器沿换热面方向依次邻接设置，且每一个该换热器所对应的支路1上均 对应设置有节流装置，可以通过各节流装置调整相应换热器的冷媒流量，从而对各个换热 器的换热能力进行调节，使得换热器的整体表面温度与自然风的风俗特征相匹配，实现自 然风空调的出风口温度连续平稳变化，提高用户的使用体验。
[0049] 多个换热器环绕在自然风空调的风机5周侧，从而使得空气流动过程中能够经过 风机周侧的换热器换热之后顺利进入风机5,然后经风机5送出。由于换热器环绕在风机5的 周侧，在风机5旋转的过程中，可以使周侧空气均经过换热器换热，提高换热效率。
[0050] 优选地，冷媒管路的出口 3与入口 2之间通过旁通管路6连接，旁通管路6上设置有 第四节流阀7。第四节流阀7能够调节经过旁通管路6的冷媒流量，从而使得流经换热器的冷 媒总量能够正好满足换热器换热需要，不会由于冷媒过多或者过少而影响换热器的换热 量，使得换热器的换热量能够与自然风风速更好地匹配，使得生成的自然风更加符合实际 的自然风特征。
[0051]多个支路1所流经的换热管数量大致相同，可以使每个支路1所需分配的冷媒流量 大致相同，提高换热器换热调整的一致性，提高换热器温度调整的准确度。
[0052]在本实施例中，换热器包括第一换热器8、第二换热器9和第三换热器10,第二换热 器9位于第一换热器8和第三换热器10之间，第二换热器9的换热管数量大于第一换热器8的 换热管数量，流经第一换热器8的支路1流经第二换热器9的部分换热管。该节流装置包括第 一节流阀4、第二节流阀12和第三节流阀13,第一节流阀4与第一换热器8对应设置，第二节 流阀12与第二换热器9对应设置，第三节流阀13与第三换热器10对应设置。
[0053] 以图2为例，与第一换热器8对应的支路1不仅流经第一换热器8的所有换热管，而 且流经部分第二换热器9的换热管，该支路1流经10个换热管;与第二换热器9对应的支路1 流经第二换热器9上除去第一换热器对应的支路1所流经的换热管之外的其他换热管，该支 路1也流经10个换热管；与第三换热器10对应的支路1流经第三换热器10上的所有换热管， 共流经10个换热管，三个支路1所流经的换热管数量基本相同，差别很小，这就是的冷媒分 配可以更加均匀。当然，三个支路1所流经的换热管数量也可以均不相同，或者数量相差较 大，具体的设置需要根据各个换热器所起到的作用来确定。流经换热器的空气流量由大到 小分布为第一换热器〉第二换热器〉第三换热器。
[0054] 第一换热器8和第三换热器10位于第二换热器9的两侧，且相对于第二换热器9之 间形成一定角度，从而使得第一换热器8、第二换热器9和第三换热器10围成凹槽11，自然风 空调的风机5设置在凹槽11内。这种结构可以使三个换热器的设置更加合理，减少多个换热 器的空间占用，使得风机5和换热器之间的位置关系更加合理，有利于实现自然风空调的小 型化。
[0055] 结合参见图3和图4所示，依据上述自然风空调的自然风空调温度调节方法包括： 检测室内温度与目标温度的温度差值;根据室内温度和目标温度的差值对各个换热器所对 应的节流装置的开度进行调节，以使室内温度与自然风风速相匹配。
[0056] 通过对多个换热器所对应的节流装置开度分别进行调节，可以使自然风空调的温 度调节更加快速准确，并使自然风空调的温度能够与自然风风速更好地匹配，使得吹到人 体上的体感温度能够始终保持恒定，提高人体舒适度，避免出现自然风空调出风口的出风 温度波动明显，人体感觉忽冷忽热的问题。
[0057] 根据室内温度和目标温度的差值对各个换热器所对应的节流装置的开度进行调 节的步骤包括：当温度差值大于AT时，控制第一节流阀4全开，根据自然风特征曲线对第二 节流阀12和第三节流阀13进行控制；当温度差值小于或等于△ T时，根据自然风特征曲线对 第一节流阀4、第二节流阀12和第三节流阀13进行控制。当室内温度与目标温度的温度差值 大于△ T时，则说明室内温度与目标温度的差值较大，需要对温度进行较大调整，由于流经 第一换热器8的空气流量最大，因此将第一节流阀4全开，可以最大程度地减小室内温度与 目标温度的差值，同时根据自然风特征曲线调节第二节流阀12和第三节流阀13的开度，可 以空调器的出风仍然符合自然风特征曲线。当室内温度与目标温度的温度差值小于或等于 AT时，则说明室内温度与目标温度的差值在预设范围内，能够输出比较适合的温度，此时 就需要同时对三个节流阀进行调节，从而使得温度的调节更加快速准确，能够更好地与自 然风的风速相匹配。此处的A T例如为3°C
[0058] 根据自然风特征曲线对第一节流阀4、第二节流阀12和第三节流阀13进行控制的 方法包括:按照如下公式控制第一节流阀4的开度：
[0059] Ql=fl*RanB
[0060] 其中Q1为第一节流阀4的开度，Π 为风速和第一节流阀4开度的转换系数，RanB为 设定的风速下限。
[0061] 根据自然风特征曲线对第一节流阀4、第二节流阀12和第三节流阀13进行控制的 方法还包括:根据如下公式对第二节流阀12的开度进行控制：
[0062] Q2 = f2*(N_RanB)
[0063] 其中Q2为第二节流阀12的开度，f2为风速和第二节流阀12开度的转换系数，RanB 为设定的风速下限，N为电机转速。
[0064]根据自然风特征曲线对第一节流阀4、第二节流阀12和第三节流阀13进行控制的 方法还包括：
[0065]当N>k时，Q2 = f2*k。当N>k时，如果仍然按照上述公式对第二节流阀12进行调节， 则会造成温度波动较大的问题，使得调整速度出现延迟，因此可以限制第二节流阀12的调 整范围，使调整范围外的温度调整由第三节流阀13来完成。
[0066]根据自然风特征曲线对第一节流阀4、第二节流阀12和第三节流阀13进行控制的 方法还包括：
[0067]当且仅当N>k时，根据如下公式对第三节流阀13的开度进行控制：
[0068] Q3 = f3*(N_k)
[0069] 其中Q3为第三节流阀13的开度，f3为风速和第三节流阀13开度的转换系数，N为电 机转速，k为自然风风速范围内的最大风速限值。通过此种方式，就可以使三个换热器的温 度调整可以通过三个节流阀的调整形成互补，使得空调器的出风温度能够更好地与自然风 风速相匹配，使得人体的体感温度能够更加稳定，舒适度更高。
[0070] 根据自然风特征曲线对第一节流阀4、第二节流阀12和第三节流阀13进行控制的 方法还包括:根据如下公式对第四节流阀7的开度进行控制：
[0071] Q4 = Q-(Q1+Q2+Q3)
[0072] 其中Q4为第四节流阀的开度，Q为冷媒管路的入口总流量。
[0073] 这样就会保证在空调开始运行时迅速升温，当到达调整范围内时按照自然风控制 方程调整相对应的换热能力，使出风温度与出风速度相匹配。
[0074]根据自然风特征曲线对第一节流阀4、第二节流阀12和第三节流阀13进行控制的 方法还包括:设定时间修正系数;通过时间修正系数对换热器温度进行提前调整，使得换热 器温度的调整先于自然风风速的调整，并使调整后的换热器温度与自然风风速相匹配。由 于温度调整具有很强的滞后性，程序中设置了时间修正系数At，使蒸发器温度的调整提前 于自然风风速的调整，保证了蒸发温度与出风风速的匹配。
[0075] 通过时间修正系数对换热器温度进行提前调整的步骤通过如下公式进行：
[0076] Q(t)=F[U(t+At)]
[0077] 其中t为自然风风速调整时间点。
[0078] 本实施例中的自然风空调转速控制方程如下：
[0080] 其中，N为电机转速，U(t)为自然风瞬时风速，A、D为一常数，通过模拟自然风曲线 方程进行归纳获得，b、c为关于Ave、RanA、RanB的函数，通过模拟自然风曲线方程进行归纳 获得。方程中的Ave是指所输入的平均风速;RanA与RanB分别是设定的风速上限与下限，通 过上述方程输出时间 -转速的波动曲线，同时通过Ave、RanA、RanB三个参数可以控制波动曲 线的平均转速值与波动的最大值与最小值，从而使得输出的风速波动能够保持在一个合理 的范围内，并更好地与温度波动形成契合，提高用户体感温度输出的稳定性。
[0081] 本发明所设计的调节方法算法简单，调节速度快，尤其对风速的波峰进行单独控 制，提高了温度调节的精度与速度。
[0082]以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本 领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处， 综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1. 一种自然风空调溫度调节方法，该自然风空调包括多个沿换热面方向依次邻接设置 的换热器和与所述换热器相连的冷媒管路，多个所述换热器并联设置，所述冷媒管路包括 多个支路（1)，每一个支路（1)从所述冷媒管路的入口（2)经相应的换热器连接至所述冷媒 管路的出口（ 3 )，各所述支路(1)上分别设置有节流装置，其特征在于，所述调节方法包括： 检测室内溫度与目标溫度的溫度差值； 根据室内溫度和目标溫度的差值对各个换热器所对应的节流装置的开度进行调节，W 使室内溫度与自然风风速相匹配。2. 根据权利要求1所述的自然风空调溫度调节方法，其特征在于，所述换热器包括第一 换热器(8)、第二换热器(9)和第Ξ换热器（10)，所述节流装置包括第一节流阀（4)、第二节 流阀（12)和第Ξ节流阀（13)，所述第一节流阀（4)与所述第一换热器(8)对应设置，所述第 二节流阀（12)与所述第二换热器（9)对应设置，所述第Ξ节流阀（13)与所述第Ξ换热器 (10)对应设置，所述根据室内溫度和目标溫度的差值对各个换热器所对应的节流装置的开 度进行调节的步骤包括： 当溫度差值大于AT时，控制第一节流阀（4)全开，根据自然风特征曲线对第二节流阀 (12)和第Ξ节流阀（13)进行控制； 当溫度差值小于或等于AT时，根据自然风特征曲线对第一节流阀（4)、第二节流阀 (12)和第Ξ节流阀（13)进行控制。3. 根据权利要求2所述的自然风空调溫度调节方法，其特征在于，所述根据自然风特征 曲线对第一节流阀(4)、第二节流阀（12)和第Ξ节流阀（13)进行控制的方法包括： 按照如下公式控制第一节流阀(4)的开度： Ql = f l*RanB 其中Q1为第一节流阀（4)的开度，Π 为风速和第一节流阀（4)开度的转换系数，RanB为 设定的风速下限。4. 根据权利要求3所述的自然风空调溫度调节方法，其特征在于，所述根据自然风特征 曲线对第一节流阀(4)、第二节流阀（12)和第Ξ节流阀（13)进行控制的方法还包括： 根据如下公式对第二节流阀（12)的开度进行控制： Q2 = f2*(N-RanB) 其中Q2为第二节流阀（12)的开度，f2为风速和第二节流阀（12)开度的转换系数，RanB 为设定的风速下限，N为电机转速。5. 根据权利要求4所述的自然风空调溫度调节方法，其特征在于，所述根据自然风特征 曲线对第一节流阀(4)、第二节流阀（12)和第Ξ节流阀（13)进行控制的方法还包括： 当 N〉k时，Q2 = f2*k。6. 根据权利要求4所述的自然风空调溫度调节方法，其特征在于，所述根据自然风特征 曲线对第一节流阀(4)、第二节流阀（12)和第Ξ节流阀（13)进行控制的方法还包括： 当且仅当N〉k时，根据如下公式对第Ξ节流阀（13)的开度进行控制： Q3 = f3*(N-k) 其中Q3为第Ξ节流阀（13)的开度，f3为风速和第Ξ节流阀（13)开度的转换系数，N为电 机转速，k为自然风风速范围内的最大风速限值。7. 根据权利要求6所述的自然风空调溫度调节方法，其特征在于，所述冷媒管路的出口 (3)与入口（2)之间通过旁通管路(6)连接，所述旁通管路(6)上设置有第四节流阀（7)，所述 根据自然风特征曲线对第一节流阀（4)、第二节流阀（12)和第Ξ节流阀（13)进行控制的方 法还包括： 根据如下公式对第四节流阀(7)的开度进行控制： Q4 = Q-(Q1+Q2+Q3) 其中Q4为第四节流阀的开度，Q为冷媒管路的入口总流量。8. 根据权利要求7所述的自然风空调溫度调节方法，其特征在于，所述根据自然风特征 曲线对第一节流阀(4)、第二节流阀（12)和第Ξ节流阀（13)进行控制的方法还包括： 设定时间修正系数； 通过时间修正系数对换热器溫度进行提前调整，使得换热器溫度的调整先于自然风风 速的调整，并使调整后的换热器溫度与自然风风速相匹配。9. 根据权利要求8所述的自然风空调溫度调节方法，其特征在于，所述通过时间修正系 数对换热器溫度进行提前调整的步骤通过如下公式进行： Q(t)=F[U(t+At)] 其中t为自然风风速调整时间点。10. 根据权利要求1所述的自然风空调溫度调节方法，其特征在于，自然风空调转速控 制方程如下：其中，N为电机转速，U(t)为自然风瞬时风速，A、D为一常数，通过模拟自然风曲线方程 进行归纳获得，b、c为关于Ave、RanA、RanB的函数，通过模拟自然风曲线方程进行归纳获得。
【文档编号】F25B41/06GK106091341SQ201610383127
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月2日 公开号201610383127.5, CN 106091341 A, CN 106091341A, CN 201610383127, CN-A-106091341, CN106091341 A, CN106091341A, CN201610383127, CN201610383127.5
【发明人】任志强, 付裕, 李波, 刘金龙, 马晓雷, 戴现伟
【申请人】青岛海尔空调器有限总公司