一种定频空调系统及其控制方法与流程

本发明涉及空调器技术领域，特别涉及一种定频空调系统及其控制方法。

背景技术：

传统的定频空调系统只有开和关两种状态，制冷状态下，空调系统提供的冷量过多时，压缩机停机；室内温度超过设定温度后，压缩机开启，通过频繁地停止和启动压缩机实现调节。即定频空调系统的压缩机处于不是开就是关的状态，无法通过热负荷的变化灵活调节，频繁启停会造成房间温度波动较大，忽冷忽热，使用舒适性较差。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：为解决定频空调系统通过频繁停启压缩机实现调节冷量输出，导致室内温度波动大，使用舒适度差的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种定频空调系统，包括：由压缩机、冷凝器、节流元件、蒸发器组成的制冷或制热回路；所述压缩机包括可同时开启或单独开启的第一压缩腔和第二压缩腔，所述第一压缩腔、第二压缩腔的入口分别设有与电控单元电连接的第一阀门和第二阀门；所述电控单元还连接有用于采集室内温度与空调系统的设定温度的数据采集模块。

其中，所述节流元件为热力膨胀阀，所述热力膨胀阀与所述蒸发器出口处的感温包连接，以便根据蒸发器出口的冷媒过热度调节进入所述蒸发器的冷媒量。

其中，所述节流元件为电子膨胀阀。

其中，所述节流元件为毛细管。

其中，所述第一压缩腔的容积大于所述第二压缩腔的容积。

本发明还提供了一种如上所述定频空调系统的控制方法，包括以下步骤：

定频空调系统运行过程中，获取当前室内温度Tr与设定温度Ts并进行比较：

若|Tr-Ts|＞Ta，第一阀门、第二阀门均打开，压缩机运行；

若Ta≥|Tr-Ts|＞Tb，第一阀门打开，第二阀门关闭，压缩机运行；

若Tb≥|Tr-Ts|＞Tc，第一阀门关闭，第二阀门打开，压缩机运行；

若Tc≥|Tr-Ts|，第一阀门、第二阀门均关闭，压缩机不运行。

其中，在所述压缩机处于运行状态下，当Tc≥|Tr-Ts|成立，且持续时间t1后，再关闭所述压缩机。

其中，在所述压缩机处于停止运行状态下，当|Tr-Ts|＞Tc成立，且持续t2时间后，启动所述压缩机。

(三)有益效果

上述技术方案具有如下优点：本发明提供的一种定频空调系统，在现有定频空调系统的基础上，将压缩机设置成具有两个可单独开启或同时开启的压缩腔，同时设置数据采集模块实时采集室内温度和设定温度；该方案可根据热负荷需求自动调整冷量或热量输出量，避免房间温度受频繁开关机影响舒适性；同时，设计成本同比变频空调器大幅度降低，同比定频空调器舒适性大大提高。

本发明提供的一种定频空调系统的控制方法，其根据室内温度与设定温度之差的绝对值确定空调负荷，并将该差值划分成不同的区间范围，不同区间状态下压缩机采用不同的输出组合，从而实现以不同输出功率工作的目的；空调工作过程中室内温度波动小，使用舒适度高；在室内温度接近或达到设定温度后再关闭压缩机，降低压缩机停机频率，保护压缩机。

附图说明

图1是本发明所述定频空调系统的结构示意图；

图2是本发明所述定频空调系统控制方法的控制流程图。

其中，1、压缩机；11、第一阀门；12、第二阀门；2、冷凝器；3、热力膨胀阀；4、蒸发器；5、感温包。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”的范围包括本数，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一：

如图1所示，本发明提供了一种定频空调系统，包括：由压缩机1、四通阀、冷凝器2、节流元件、蒸发器4组成的制冷或制热回路；所述压缩机1包括可同时开启或单独开启的第一压缩腔和第二压缩腔，所述第一压缩腔、第二压缩腔的入口分别设有与电控单元电连接的第一阀门11和第二阀门12；所述电控单元还连接有用于采集室内温度与空调系统的设定温度的数据采集模块。压缩机1具有两个可以同时开启或单独开启的压缩腔，两个压缩腔分别通过其入口处的第一开关和第二开关控制其开启状态，第一阀门11开启，第一压缩腔启动，第一阀门11关闭，第一压缩腔关闭；第二阀门12与第二压缩腔的控制关系也是一样的。电控单元可以根据室内温度与设定温度的差值确定空调当前的负荷，然后根据空调当前的实际负荷调整两个压缩腔的开关状态：负荷偏大时，两个压缩腔同时开启；负荷为中等时，只开启一个压缩腔；负荷非常小时，两个压缩腔都关闭，即压缩机1处于关闭状态，只开启风机，以送风模式运行。需要说明的是，当负荷为中等时，先启用其中一个压缩腔，当负荷减小至指定值时，切换到启用另一个压缩腔的状态运行：因为此时先启用的压缩腔已经开始发热，而后启用的压缩腔处于冷却状态，显然后一压缩腔压缩效果更好，所以可以切换至利用后一压缩腔继续单独压缩的状态运行，提高压缩机1工作效率；比如在设定温度为25℃的情况下，当室内温度为31℃时，两个压缩腔全开启；当温度降至29℃时，关闭一个压缩腔，当温度降至25.5℃时，直接关闭压缩机1，以送风模式运行；当然也可在温度降至27℃时更换另一压缩腔。电控单元定时比较数据采集模块获取的参数值，及时调整空调的运行状态，避免因空调系统工作状态调节不及时而导致室内温度波动过大，保证用户的良好体验；只有当室内温度趋于接近设定温度时才停止压缩机1的运行，压缩机1停启频率低，室内温度出现较大波动的可能性降低，同时有助于延长压缩机1的使用寿命，保护空调设备。本实施例可根据热负荷需求自动调整冷量或热量输出量，避免房间温度受频繁开关机影响舒适性；同时，该实施例设计成本同比变频空调器大幅度降低，同比定频空调器舒适性大大提高。

优选的，如图1所示，所述节流元件为热力膨胀阀3，所述热力膨胀阀3与所述蒸发器4出口处的感温包5连接，以便根据蒸发器4出口的冷媒过热度调节进入所述蒸发器4的冷媒量。热力膨胀阀3可以根据蒸发器4出口制冷剂的过热度调节进入蒸发器4的制冷剂流量，进一步增强了定频空调系统的调节能力，提高用户体验。

可选的，所述节流元件为电子膨胀阀；或者所述节流元件为毛细管。这里给出的只是几种常见的节流元件，优选采用能够辅助空调系统灵活调节室内温度的结构。

进一步的，所述第一压缩腔的容积大于所述第二压缩腔的容积。如果两个压缩腔容积不同，则可将只开启一个压缩腔的负荷状态进一步划分成单独开启第一压缩腔的负荷略高状态和单独开启第二压缩腔的复合略低的状态。这里的负荷略高、略低只是针对两个具有不同容积的压缩腔对应的相对偏高或相对偏低的压缩能力。比如原来室内温度降至29℃时，可以选择关闭容积较小的第二压缩腔，开启第一压缩腔；当室内温度进一步降至27℃时，再切换至只采用容积较小的第二压缩腔，关闭第一压缩腔；直至温度降至25.5℃时再关闭整个压缩机1并以送风模式运行。这样可以进一步增强空调的制冷或制热效率，缩短降温或升温时间，缩短等待时间，提高用户体验。

实施例二：

本发明还提供了一种如实施例一所述定频空调系统的控制方法，包括以下步骤：

定频空调系统运行过程中，获取当前室内温度Tr与设定温度Ts并进行比较：

若|Tr-Ts|＞Ta，第一阀门、第二阀门均打开，压缩机运行；

若Ta≥|Tr-Ts|＞Tb，第一阀门打开，第二阀门关闭，压缩机运行；

若Tb≥|Tr-Ts|＞Tc，第一阀门关闭，第二阀门打开，压缩机运行；

若Tc≥|Tr-Ts|，第一阀门、第二阀门均关闭，压缩机不运行。

室内温度Tr与设定温度Ts均由数据采集模块进行采集；由于空调既可以实现制冷，又可以实现制热，当空调以制冷模式运行时，Tr≥Ts，此时该方法中所有的Tr-Ts均为非负值，|Tr-Ts|的值越大，说明室内温度越高，需要压缩机提供的功率越大；类似的，当空调以制热模式运行时，Tr≤Ts，此时该方法中所有的Tr-Ts均为非正值，|Tr-Ts|的值越大，说明室内温度越低，需要压缩机提供的功率越大。下面以制冷模式为例，具体讲述该方法的运行过程，如图2所示：

S1、接收开机信号，准备进入制冷模式；

S2、电控单元对当前室内温度Tr与设定温度Ts进行比较，以设定温度为25℃为例，Ta、Tb、Tc分别取4℃、2℃、0.5℃，比较结果可以化分为多段以体现不同的空调负荷状态：

若室内温度Tr为31℃时，|Tr-Ts|＞Ta，第一阀门、第二阀门均打开，压缩机运行，进入制冷模式；此时空调负荷比较大，第一阀门、第二阀门均打开，两个压缩腔同时启用；

若室内温度Tr为29℃时，Ta≥|Tr-Ts|＞Tb，第一阀门打开，第二阀门关闭，压缩机运行，进入制冷模式；此时空调负荷不是太大，可以只启用其中一个压缩腔即第一压缩腔；

若室内温度Tr为27℃时，Tb≥|Tr-Ts|＞Tc，第一阀门关闭，第二阀门打开，压缩机运行，进入制冷模式；此时空调负荷较小，可以启用另一个压缩腔即第二压缩腔；

这里需要说明一下为什么要将第一压缩腔更换至第二压缩腔进行压缩：如果两个压缩腔容积相同，而室内温度是由31℃逐渐降下来的，那么当温度降至27℃时，已经启用了的压缩腔温度较高，压缩效率受到影响，可以考虑用更换成另一个压缩腔进行降温以提高压缩效率。如果第一压缩腔的容积大于第二压缩腔的容积，那么负荷相对较高时启用容积较大的第一压缩腔，负荷相对较低时启用容积较小的第二压缩腔就更好理解了。

若室内温度Tr为25.5-24.5℃时，Tc≥|Tr-Ts|，第一阀门、第二阀门均关闭，压缩机不运行，此时空调的风机可以关闭，也可以选择开启使空调以送风模式运行；由于室内温度已经趋近于设定温度，此时停止压缩机不会影响用户体验，同时节约电能，有助于延长压缩机的使用寿命；

另外，该过程可以是根据环境温度与设定温度的比较结果选择压缩机的工作状态，也可以是一个完整的降温过程，比如设定温度为25℃，室内温度高于31℃时两个压缩腔同时启用，温度降至29℃后只启用第一压缩腔，温度降至27℃后换用第二压缩腔，温度降至25.5℃后关闭压缩机以送风模式运行。

S3、每隔设定时间再次执所述步骤S2。即在空调根据室内温度与设定温度的比较结果进入相应的制冷状态后，室内温度、设定温度仍有可能发生变化，为提高用户体验，需要每隔设定时间再次获取室内温度与设定温度并进行比较，以便及时调整压缩机的工作状态，节约电能。

制热过程与制冷类似，负荷越大，开启的压缩腔数量越多，在此不再赘述。

本发明以室内温度和设定温度之差的绝对值作为空调负荷的参考，按空调负荷大小划分成多个区间，不同负荷下，压缩机采用不同的压缩腔组合以提供不同的压缩功率，在实现相应的制冷或制热效果的前提下，可根据热负荷需求自动调整冷量或热量输出量，避免房间温度受频繁开关机而影响舒适性；同时，该技术方案设计成本同比变频空调器大幅度降低，同比定频空调器舒适性大大提高。

进一步的，在所述压缩机处于运行状态下，当Tc≥|Tr-Ts|成立，且持续时间t1后，再关闭所述压缩机。即在压缩机处于开启的状态下，当室内负荷已经满足关闭压缩机的要求时，再观察一段时间，比如1分钟，在这1分钟内室内负荷持续满足关闭压缩机的条件时，再关闭压缩机；这样设置可以大大降低关闭压缩机的频率，避免室内负荷频繁波动而导致压缩机在短时间内频繁关闭的现象发生，保护压缩机，提高使用舒适度。

进一步的，在所述压缩机处于停止运行状态下，无论风机是否开启，是要当|Tr-Ts|＞Tc成立，且持续t2时间后，就启动所述压缩机。即在压缩机处于关闭的状态下，当室内负荷已经满足开启压缩机的要求时，再观察一段时间，比如1分钟，在这1分钟内室内负荷持续满足开启压缩机的条件时，再关闭压缩机；这样设置可以大大降低开启压缩机的频率，避免室内负荷频繁波动而导致压缩机在短时间内频繁开启的现象发生，保护压缩机，提高使用舒适度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。