热泵空调器的控制方法与空调器与流程

本发明涉及空调控制，特别是涉及一种热泵空调器的控制方法与空调器。

背景技术：

随着对空调能效的要求提高，现有技术中出现了利用电子膨胀阀作为制冷系统的节流装置。电子膨胀阀可以根据空调的实际符合变动情况实现变流量节流，达到提高空调能效及舒适性的要求。

图1是现有技术中空调器热泵系统的原理图。空调器在制热模式下，利用热泵原理将从室外吸取热量提供到室内。也即将换向阀140转向热泵工作位置，由压缩机110排出的高压制冷剂蒸汽，经换向阀140后流入室内换热器120(作冷凝器用)，制冷剂蒸汽冷凝时放出的潜热，将室内空气加热，达到室内取暖目的。冷凝后的液态制冷剂，流过节流装置150(电子膨胀阀)进入室外换热器130(作蒸发器用)，吸收外界热量而蒸发，蒸发后的蒸汽经过换向阀140后被压缩机110吸入，完成制热循环。在该过程中，冷凝侧内的两相制冷剂需保持约2.6-3.0mpa(以r410a制冷剂为例)的压力来液化将热量释放到室内空气中，同时匹配合适的制冷剂流量供给，冷凝侧内保持一个合适的过冷度，即可达到持续制热的目的。

为了满足上述的热泵工作要求，电子膨胀阀150的开度调节非常关键，现有技术的方法是根据空调器的工况负载确定目标排气温度，根据目标排气温度与实际的排气温度的差值进行调节，使得实际排气温度接近于目标排气温度。然而在实际使用过程中，这种调节方式在某些工况下容易出现排气温度波动较大，系统运行不稳定，导致出风温度时高时低，影响了用户体验。

技术实现要素：

本发明的一个目的是要提供一种保证出风温度稳定的热泵空调器的控制方法与空调器。

本发明一个进一步的目的是要避免电子膨胀阀的过度调整。

本发明另一个进一步的目的是要使得热泵系统的状态与热量需求负荷相适配。

根据本发明的一个方面，提供了一种热泵空调器的控制方法，该热泵空调器的控制方法包括：启动热泵空调器，以利用热泵空调器的室内机释放热量；检测热泵空调器的工况参数；判断热泵空调器的工况参数是否满足预设的极端工况条件；若是，将热泵空调器的电子膨胀阀的开度调整范围限制为小于或等于预设调整限值。

可选地，在启动热泵空调器之后还包括：确定热泵空调器的压缩机的目标排气温度；检测压缩机的实际排气温度；将目标排气温度作为参考量，将实际排气温度作为受控变量对电子膨胀阀的开度进行反馈控制，使得实际排气温度接近目标排气温度。

可选地，热泵空调器的工况参数包括热泵空调器的室外机的环境温度，并且极端工况条件包括：环境温度低于预设的低温限值并且实际排气温度与目标排气温度的差值小于预设温差阈值。

可选地，判断热泵空调器的工况参数是否满足预设的极端工况条件的步骤包括：判断环境温度是否低于预设的低温限值；若是，计算实际排气温度与目标排气温度的差值的绝对值，并判断绝对值是否小于温差阈值；若是，确定工况参数满足极端工况条件。

可选地，在热泵空调器的工况参数不满足极端工况条件的情况下，对电子膨胀阀的开度进行反馈控制的步骤包括：使用pid控制算法对电子膨胀阀的开度进行反馈控制。

可选地，在将热泵空调器的电子膨胀阀的开度调整范围限制为小于或等于预设调整限值之后，对电子膨胀阀的开度进行反馈控制的过程中，每次电子膨胀阀的开度调整量在开度调整范围内。

可选地，在每次调整电子膨胀阀的开度之后还包括：间隔设定时间后重新检测压缩机的实际排气温度以及重新判断工况参数是否满足预设的极端工况条件，以进行后续电子膨胀阀的开度调整。

可选地，确定热泵空调器的压缩机的目标排气温度的步骤包括：获取热泵空调器的室内机的热量需求负荷；根据热量需求负荷设置目标排气温度。

可选地，在启动热泵空调器之后还包括：获取热泵空调器的室内机的热量需求负荷；根据热量需求负荷设置电子膨胀阀的初始开度以及热泵空调器的压缩机的运行频率。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种空调器，该空调器包括：热泵系统，用于向室内释放热量；控制装置，其包括处理器以及存储器，存储器存储有控制程序，控制程序被处理器执行时用于实现热泵空调器的控制方法。

本发明的热泵空调器的控制方法，在热泵系统启动后，判断热泵空调器的工况参数是否满足预设的极端工况条件，在电子膨胀阀的开度对排气温度影响较大的极端工况下，限制电子膨胀阀的开度调整范围，避免电子膨胀阀过度调整导致排气温度出现较大波动，保证了热泵系统的平稳运行，使得出风温度稳定。

进一步地，本发明的热泵空调器的控制方法，能够根据热泵空调器的工况参数以及热量需求负荷调整热泵系统的工作状态，满足制热要求，并降低了能耗。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是现有技术中空调器热泵系统的原理图；

图2是根据本发明一个实施例的空调器的原理框图；

图3是根据本发明一个实施例的热泵空调器的控制方法的示意图；

图4是根据本发明一个实施例的热泵空调器的控制方法的一应用实例的流程图。

具体实施方式

图2是根据本发明一个实施例的空调器10的原理框图。本实施例的空调器10也采用了现有技术的热泵系统向室内释放热量，并通过热泵系统控制方法的改进，保证了热泵系统100的平稳运行。

本实施例的空调器10还设置有控制装置200，该控制装置200包括处理器210以及存储器220，存储器220存储有控制程序，控制程序被处理器210执行时用于实现本实施例的热泵空调器的控制方法。处理器210是控制装置200的数据处理中心，利用各种接口和线路连接控制装置200以及执行部件，通过对控制程序的执行实现对各项数据以及信号的处理和输出。本实施例并不对处理器210以及存储器220的具体类型和规格进行限定，本领域技术人员易于根据控制程序及其实现功能选择具体的器件。例如处理器210可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，或是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。又例如，存储器220可以包括高速随机存取存储器，使用非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard，smc)，安全数字(securedigital，sd)卡，闪存卡(flashcard)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

以下结合本实施例的热泵空调器的控制方法，对本实施例的空调器10的功能和工作原理进行介绍。图3是根据本发明一个实施例的热泵空调器的控制方法的示意图。该热泵空调器的控制方法主要适用于采用热泵系统100的空调器的制热模式控制，其一般性地可以包括以下步骤：

步骤s302，启动热泵空调器10，以利用热泵空调器10的室内机释放热量。在该制热模式下，室内换热器120作为冷凝器；而室外换热器130作为蒸发器。

在热泵空调器10启动制热后，确定热泵空调器10的压缩机110的目标排气温度；检测压缩机110的实际排气温度；将目标排气温度作为参考量，将实际排气温度作为受控变量对电子膨胀阀150的开度进行反馈控制，使得实际排气温度接近目标排气温度。也即采用调整电子膨胀阀150开度的方式，使得压缩机110的排气温度接近于目标排气温度。

目标排气温度可以根据具体的热量需求负荷进行设置，例如确定热泵空调器10的压缩机110的目标排气温度的步骤包括：获取热泵空调器10的室内机的热量需求负荷；根据热量需求负荷设置目标排气温度。热量需求负荷可以根据室内机的实际温度与设定温度的差值确定，也即热量需求负荷随实际温度与设定温度的差值增大而增大，相应地，可以提高目标排气温度。

电子膨胀阀150的初始开度以及热泵空调器10的压缩机110的运行频率也可以根据热量需求负荷来进行设置，例如对于变频压缩机，热泵空调器10的压缩机110的运行频率可以随热量需求负荷的增大而设置为更高；而电子膨胀阀150的初始开度也可以相应设置。

又例如电子膨胀阀150的初始开度可以根据变频压缩机的运行频率来设置，使得制冷剂流量跟随变频压缩机的运行频率相应变化，符合系统实际需求，能够避免变频压缩机出现回液、缺油、压比过大等问题，提高变频压缩机的使用寿命。

步骤s304，检测热泵空调器10的工况参数；热泵空调器10的工况参数可以包括但不限于：压缩机110的运行频率、室外机的环境温度、实际排气温度与目标排气温度的差值等。

步骤s306，判断热泵空调器10的工况参数是否满足预设的极端工况条件。经过发明人对热泵空调器10运行过程的研究，发现在某些极端工况条件下，电子膨胀阀150的开度与排气温度并非线性相关，也即电子膨胀阀150的较小调整，都可能会使排气温度产生较大的波动。因此现有技术中仅仅依靠pid(比例(proportion)、积分(integral)、微分(differential))调节目标排气温度，可能导致电子膨胀阀150每动作一步，都可能对排气温度的影响远远增大，这就导致了关阀过度或者开阀过度的问题，进而导致排气温度波动较大，系统运行不稳定，机器容易出现故障，并且出风温度时高时低，影响用户体验。

本实施例中，极端工况条件可以设置为环境温度低于预设的低温限值，或者实际排气温度与目标排气温度的差值小于预设温差阈值，又或者压缩机110的运行频率超高，在出现任一极端工况条件下，就可以对电子膨胀阀150的开度调整方式进行修改。

通过空调器实际使用的研究，本实施例中极端工况条件可以优先设置为环境温度低于预设的低温限值并且实际排气温度与目标排气温度的差值小于预设温差阈值。也即在室外机环境温度较低而且实际排气温度与目标排气温度的差值较小的情况下，修改电子膨胀阀150的开度调整方式。步骤s306具体可以为：判断环境温度是否低于预设的低温限值；若是，计算实际排气温度与目标排气温度的差值的绝对值，并判断绝对值是否小于温差阈值；若是，确定工况参数满足极端工况条件。

在热泵空调器10的工况参数不满足极端工况条件的情况下，对电子膨胀阀150的开度进行反馈控制的步骤包括：使用pid控制算法对电子膨胀阀150的开度进行反馈控制。

步骤s308，在工况参数满足预设的极端工况条件的情况下，将热泵空调器10的电子膨胀阀150的开度调整范围限制为小于或等于预设调整限值。也即在工况参数满足预设的极端工况条件的情况下(室外机环境温度较低而且实际排气温度与目标排气温度的差值较小)，电子膨胀阀150每次运行调节的开度均小于或等于预设调整限值。由于电子膨胀阀一般通过动作步数来进行开度调整，因此电子膨胀阀150的开度调整范围可以通过将电子膨胀阀150的动作步数限制在设定步数内来进行限制。也即，将每次电子膨胀阀150的动作步数限制为不超过设定步数。

在步骤s308之后，对电子膨胀阀150的开度进行反馈控制的过程中，每次电子膨胀阀150的开度调整量在所述开度调整范围内。并在每次调整完成后，可以间隔设定时间后重新检测压缩机110的实际排气温度以及重新判断工况参数是否满足预设的极端工况条件，以进行后续电子膨胀阀150的开度调整。通过周期性地检测判断，使得电子膨胀阀150的开度动态调整，满足热泵系统100的能耗要求。

上述各阈值(包括电子膨胀阀150的开度的调整限值、电子膨胀阀150的设定步数、低温限值、温差阈值)均可以根据热泵空调器10的运行参数以及使用条件进行设置，例如低温限值可以设置为-10℃至-5℃，优选设置为-7℃，温差阈值可以设置为1℃至3℃，例如设置为2℃。电子膨胀阀150的开度的调整限值电子膨胀阀150的设定步数均可以设置为电子膨胀阀150开度的1％至3％，例如设置为1％。

图4是根据本发明一个实施例的热泵空调器的控制方法的一应用实例的流程图，其示出了再一具体制热过程中应用本实施例的热泵空调器的控制方法的运行流程，该运行流程包括：

步骤s402，接到制热启动指令，例如可以接收到用户利用遥控器发送的制热启动指令，该制热启动指令中还可以包括用户设置的目标制热温度、风力要求等参数；

步骤s404，获取热泵空调器10的热量需求负荷，该热量需求负荷可以根据目标制热温度以及室内实际温度确定；

步骤s406，根据热量需求负荷设置压缩机110的目标排气温度t0；

步骤s408，检测热泵空调器10的室外机的环境温度t以及压缩机110的实际排气温度t；

步骤s410，判断环境温度t是否低于低温限值t0，例如-7℃；

步骤s412，若t低于低温限值t0，则计算t-t0；

步骤s414，判断│t-t0│是否小于温差阈值t1，例如2℃；

步骤s416，将电子膨胀阀150的每次动作步数限定为小于或等于预设步数限制n；

步骤s418，根据t-t0调整电子膨胀阀150的开度；

步骤s420，在若t大于或等于低温限值t0，或者│t-t0│大于或等于温差阈值t1的情况下，以排气温度为参考值利用pid控制方式调整电子膨胀阀150的开度。

在完成一次电子膨胀阀150的开度调整后，可以间隔设定时间重新执行上述流程，从而实现动态调整；使得热泵系统100稳定运行。

本实施例的热泵空调器10的控制方法，在极端工况条件下，限制电子膨胀阀150的开度调整范围。从而在开度对排气温度影响较大的极端工况下，避免电子膨胀阀150过度调整，避免排气温度出现较大波动，保证了热泵系统100的平稳运行，使得出风温度稳定，并能够根据热泵空调器10的工况参数以及热量需求负荷调整热泵系统100的工作状态，满足制热要求，并降低了能耗。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。