空调系统的控制方法及空调系统与流程

1.本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及空调系统的控制方法及空调系统。


背景技术：

2.在同时有热水需求与冷水需求的场合，需要用到四管制空调机组，四管制空调机组有三种运行模式：制冷模式、制热模式、以及冷热联供模式，但当用户侧冷热负荷变化时，机组处于何种模式运行才能随负荷变化进行能力调节有待解决。现有技术中出现的一些空调系统采用多个四管制空调机组联合供应冷热量，当多个空调机组同时运行时，特别是机组处于冷热联供模式下时，单个机组的冷媒循环共用一个压缩机，机组的制热量与制冷量是耦合的，且变化趋势一致，但由于实际应用场合工况的变化，冷热负荷变化趋势不一致，机组处于冷热联供模式下，总会造成热量或者冷量的浪费。
3.因此，如何设计适用于多机组的空调系统、且能有效减少冷热量浪费的控制方法是业界亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术存在冷热量浪费的缺陷，本发明提出空调系统的控制方法及空调系统，该控制方法通过对处于制冷模式、制热模式、冷热联供模式运行模块分别调节，以减少处于冷热联供模式运行的模块数，使机组更易实现冷量、热量独立调节。
5.本发明采用的技术方案是，设计空调系统的控制方法，空调系统具有并联供应冷热量的至少两个四管制空调模块，四管制空调模块的运行模式包含制冷模式、制热模式以及冷热联供模式。控制方法包括以下步骤：对空调系统中正在运行的模块进行检测；判断是否被检测模块有冷热负荷需求、且其运行模式不能满足所述冷热负荷需求，若是，则控制所述被检测模块待机，根据冷热负荷需求从已开启的模块中选择至少一个模块进行加载运行。
6.进一步的，判断是否被检测模块有冷热负荷需求、且其运行模式不能满足所述冷热负荷需求包括：
7.当被检测模块处于制冷模式时，判断被检测模块是否满足制热模式压缩机开启条件或者是否满足冷热联供模式压缩机开启条件，若是，则被检测模块有冷热负荷需求、且运行模式不能满足冷热负荷需求；
8.和/或当被检测模块处于制热模式时，判断被检测模块是否满足制冷模式压缩机开启条件或者是否满足冷热联供模式压缩机开启条件，若是，则被检测模块有冷热负荷需求、且运行模式不能满足冷热负荷需求；
9.和/或当被检测模块处于冷热联供模式时，判断被检测模块是否符合制热不足条件和制冷不足条件中的任意一个，若是，则被检测模块有冷热负荷需求、且运行模式不能满足冷热负荷需求。
10.在一些实施例中，判断被检测模块是否符合制热不足条件和制冷不足条件中的任
意一个包括：
11.获取被检测模块的实际冷水出水温度t
s1
、实际热水出水温度t
s2
、压缩机负荷x、以及空调系统中开启的压缩机数量n；
12.计算实际出水温度与目标出水温度的差值δq1＝t
s1-t
ml
、δq2＝t
s2-t
m2
，t
ml
为制冷目标出水温度，t
m2
为制热目标出水温度；
13.制热不足条件为δq2≤-(δt2/n)且δq1≤-α且连续检测压缩机负荷x≤x
min
，制冷不足条件为δq1≤-(δt1/n)且δq2≤-α且连续检测压缩机负荷x≤x
min
，δt1为设定冷水温度偏差，δt2为设定热水温度偏差，α为设定冷热水最低温度偏差，x
min
为设定压缩机最低负荷；
14.若被检测模块符合制热不足条件，则被检测模块不满足热负荷需求；
15.若被检测模块符合制冷不足条件，则被检测模块不满足冷负荷需求。
16.进一步的，根据冷热负荷需求从已开启的模块中选择至少一个模块进行加载运行包括：
17.当被检测模块处于冷热联供模式时，从已开启的模块中选择以冷热联供模式运行且压缩机开启时间最长的模块待机；
18.若被检测模块不满足热负荷需求，则判断空调系统的总冷水出水温度是否降至制冷目标出水温度以下，若是则从已开启的模块中选择以制热模式运行且压缩机开启时间最短的模块进行加载运行，若否则从已开启的模块中选择以冷热联供模式运行且压缩机开启时间最短的模块进行加载运行；
19.若被检测模块不满足冷负荷需求，则判断空调系统的总热水出水温度是否升至制热目标出水温度以上，若是则从已开启的模块中选择以制冷模式运行且压缩机开启时间最短的模块进行加载运行，若否则从已开启的模块中选择以冷热联供模式运行且压缩机开启时间最短的模块进行加载运行。
20.进一步的，根据冷热负荷需求从已开启的模块中选择至少一个模块进行加载运行包括：当被检测模块处于制冷模式或者制热模式时，从已开启的模块中选择以冷热联供模式运行且压缩机开启时间最短的模块进行加载运行，返回对空调系统的模块进行检测。
21.进一步的，控制被检测模块待机之前，先根据空调系统的运行状态判断被检测模块是否被允许待机，若是，则控制被检测模块待机，若否，则被检测模块继续运行。
22.在一些实施例中，根据空调系统的运行状态判断被检测模块是否被允许待机包括：
23.获取空调系统中各个模块的压缩机开关时间；
24.计算出空调系统中任意两个模块的压缩机关闭时间的间隔时间，并筛选出间隔时间的最小值δτ
min
；
25.判断空调系统中的无故障模块存在半数以上的压缩机开启时间超过δτ
on
、且δτ
min
≥δτ
off
，δτ
on
为设定压缩机开启时间，δτ
off
为设定间隔时间；
26.若是，则被检测模块被允许待机；
27.若否，则被检测模块继续运行。
28.进一步的，对所述空调系统中正在运行的模块进行检测包括：
29.获取被检测模块的运行模式，并计时所述被检测模块本次运行的实际运行时长δ
τ；
30.判断所述实际运行时长δτ是否超过δτ，δτ
on
为设定压缩机开启时间；
31.若是，则判断是否被检测模块有冷热负荷需求、且其运行模式不能满足所述冷热负荷需求。
32.进一步的，当同时有两台以上的被检测模块被允许待机时，则优先控制压缩机运行时间最长的一个被检测模块待机。
33.本发明还提出了空调系统，包括：并联供应冷热量的至少两个四管制空调模块，四管制空调模块的运行模式包含制冷模式、制热模式以及冷热联供模式，空调系统的控制器执行上述的控制方法。
34.在一些实施例中，空调模块为风冷螺杆式空调机组。
35.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
36.1、在被检测模块有冷热负荷需求、且其运行模式不能满足冷热负荷需求时，控制被检测模块待机，从已开启的模块中选择对应的模块进行加载运行，以减少处于冷热联供模式运行的模块，降低空调系统的冷量或热量的浪费；
37.2、根据空调系统的运行状态判断被检测模块是否被允许待机，使空调系统的能力削弱在可调节的范围内，确保空调系统的出水温度平稳，提高运行可靠性。
附图说明
38.下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：
39.图1是本发明单个四管制空调模块的连接示意图；
40.图2是被检测模块以制冷模式/制热模式进入待机的流程示意图；
41.图3是被检测模块以冷热联供模式进入待机的流程示意图。
具体实施方式
42.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利，并不用于限定本专利。
43.本发明提出的控制方法适用于配置有至少两个四管制空调模块的空调系统，空调系统内的四管制空调模块并联供应冷热量，四管制空调模块的运行模式包含制冷模式、制热模式以及冷热联供模式。
44.如图1所示，在一些实施例中，四管制空调模块可以采用风冷螺杆式空调机组，四管制空调模块包括：压缩机、四通阀、制热节流装置、制冷节流装置、供热换热器、供冷换热器以及风冷换热器，供热换热器的进水管路连接在空调系统的总热水进水管上，供热换热器的出水管路连接在空调系统的总热水出水管上，供冷换热器的进水管路连接在空调系统的总冷水进水管上，供冷换热器的出水管路连接在空调系统的总冷水出水管。
45.制冷模式下的冷媒循环流向为：压缩机1的排气口
→
四通阀2
→
风冷换热器7
→
制冷节流装置4
→
供冷换热器6
→
压缩机1的吸气口。制热模式下的冷媒循环流向为压缩机1的排气口
→
四通阀2
→
供热换热器5
→
制热节流装置3
→
风冷换热器7
→
压缩机1的吸气口。冷热联供模式的冷媒循环流向为：压缩机1的排气口
→
四通阀2
→
供热换热器5
→
制冷节流装
置4
→
供冷换热器6
→
压缩机1的吸气口。
46.发明人经过研究发现，四管制空调模块处于冷热联供模式时，当仅有冷负荷变化或仅有热负荷变化时，直接调节冷热联供模式运行的模块，会使模块的制冷能力、制热能力同步变化，总会造成冷量或热量的浪费问题。在此种情形下应避免模块处于冷热联供模式下运行，通过检测模块的动态运行参数来控制模块的待机以及加载，使更小的模块以冷热联供模式运行、更多的模块以制冷模式与制热模式运行，实现空调系统的冷量、热量的独立调节，避免不必要的冷热量浪费。本发明的控制方法是在上述发现的基础上提出，下面详细说明控制方法的实施步骤。
47.如图2、3所示，空调系统的控制方法包括：
48.对空调系统中正在运行的模块进行检测；
49.判断是否被检测模块有冷热负荷需求、且其运行模式不能满足冷热负荷需求，若是，则控制被检测模块待机，根据冷热负荷需求从已开启的模块中选择至少一个模块进行加载运行，通过将不能满足冷热负荷需求的待检测模块待机，利用其它已开启的模块进行加载运行，以减少处于冷热联供模式运行的模块数，降低空调系统的冷量或热量的浪费。
50.对不同被检测模块来说，判断是否被检测模块有冷热负荷需求、且其运行模式不能满足冷热负荷需求分为以下三种情况。
51.第一种情况，被检测模块处于制冷模式，判断被检测模块是否满足制热模式压缩机开启条件或者是否满足冷热联供模式压缩机开启条件，若是，则说明被检测模块不仅有冷负荷需求还有热负荷需求，而当前的制冷模式很明显不能实现供热，因此可以判定被检测模块有冷热负荷需求、且运行模式不能满足冷热负荷需求。
52.第二种情况，被检测模块处于制热模式，判断被检测模块是否满足制冷模式压缩机开启条件或者是否满足冷热联供模式压缩机开启条件，若是，则说明被检测模块不仅有热负荷需求还有冷负荷需求，而当前的制热模式很明显不能实现供冷，因此可以判定被检测模块有冷热负荷需求、且运行模式不能满足冷热负荷需求。
53.第三种情况，被检测模块处于冷热联供模式，判断被检测模块是否符合制热不足条件和制冷不足条件中的任意一个，若是，则说明被检测模块供冷不足或者供热不足，因此被检测模块有冷热负荷需求、且运行模式不能满足冷热负荷需求。
54.应当理解的是，本发明是主要针对空调系统有冷负荷、热负荷变化时的模式切换控制，制热模式压缩机开启条件、制冷模式压缩机开启条件以及冷热联供模式开启条件可以根据实际应用情况进行设计，本发明对此不作特殊限制。
55.在本发明的一些实施例中，当被检测模块处于冷热联供模式时，判断被检测模块是否符合制热不足条件和制冷不足条件中的任意一个包括：
56.获取被检测模块的实际冷水出水温度t
s1
、实际热水出水温度t
s2
、压缩机负荷x、以及空调系统中开启的压缩机数量n；
57.计算实际出水温度与目标出水温度的差值δq1＝t
s1-t
ml
、δq2＝t
s2-t
m2
，t
ml
为制冷目标出水温度，t
m2
为制热目标出水温度；
58.制热不足条件为δq2≤-(δt2/n)且δq1≤-α且连续检测压缩机负荷x≤x
min
，制热不足条件的设计逻辑为δq2的差值越大，实际出水温度越高，制热能力越大，实际出水温度越低，制热能力越小，将δq2与设定热水温度偏差δt2/所有能正常开启的压缩机个数相比，
即与整个机组的热负荷需求平均处理之后相比，说明此时此模块的制热能力确实不满足热负荷需求，在δq1≤-α时说明此时实际出水温度很低，超出正常需求，制冷能力过剩；
59.制冷不足条件为δq1≤-(δt1/n)且δq2≤-α且连续检测压缩机负荷x≤x
min
，制冷不足条件的设计逻辑为δq1的差值越大，实际出水温度越低，制冷能力越大，实际出水温度越高，制冷能力越大，将δq1与设定冷水温度偏差δt1/所有能正常开启的压缩机个数相比，即与整个机组的冷负荷需求平均处理之后相比，说明此时此模块的制冷能力确实不满足冷负荷需求，在δq2≤-α时说明此时实际出水温度很高，超出正常需求，制热能力过剩；
60.其中，δt1为设定冷水温度偏差，δt2为设定热水温度偏差，α为设定冷热水最低温度偏差，x
min
为设定压缩机最低负荷；
61.若被检测模块符合制热不足条件，则被检测模块不满足热负荷需求；
62.若被检测模块符合制冷不足条件，则被检测模块不满足冷负荷需求。
63.应当理解的是，δt1、δt2、α、x
min
等均在对模块进行检测之前预先设定，以α为例，其取值范围通常为0《α《1，连续检测压缩机负荷x可以是在设定时间内多次检测压缩机负荷x，也可以连续检测设定次数。在空调系统中有多个模块正在运行时，对正在运行的每个模块进行检测并判断是否被检测模块有冷热负荷需求且其运行模式不能满足该冷热负荷需求。
64.需要指出的是，为了使空调系统的能力削弱在可调节的范围内，控制被检测模块待机之前，先根据空调系统的运行状态判断被检测模块是否被允许待机，若是，则控制被检测模块待机，若否，则被检测模块继续运行。
65.在一些实施例中，根据空调系统的运行状态判断被检测模块是否被允许待机包括：
66.获取空调系统中各个模块的压缩机开关时间；
67.计算出空调系统中任意两个模块的压缩机关闭时间的间隔时间，并筛选出间隔时间的最小值δτ
min
，为便于理解，以其中两个模块的压缩机为例，第一个模块的压缩机关闭时间为t1时刻，第二个模块的压缩机关闭时间为t2时刻，那么该两个模块的压缩机关闭时间的间隔时间为t2-t1；
68.判断空调系统中的无故障模块存在半数以上的压缩机开启时间超过δτ
on
、且δτ
min
≥δτ
off
，δτ
on
为设定压缩机开启时间，δτ
off
为设定间隔时间，无故障模块是指能够与空调系统的控制器正常通讯的模块；
69.若是，则被检测模块被允许待机；
70.若否，则被检测模块继续运行。
71.此设计的好处是为了避免已经启动的模块一直处于运行状态，而未动的模块一直待机，另一方面是为了避免连续两个模块关闭，空调系统能力削弱较大，严重影响出水温度，甚至只剩两个模块在运行状态时，关闭其中一个模块后，若仍有冷负荷需求或热负荷需求再使仅剩的一个运行中的模块待机，则整个空调系统会失去制冷能力和制热能力。
72.对不同被检测模块来说，在其待机之后，根据冷热负荷需求从已开启的模块中选择至少一个模块进行加载运行分为以下三种情况。
73.第一种情况，被检测模块处于制冷模式，从已开启的模块中选择以冷热联供模式运行且压缩机开启时间最短的模块进行加载运行，平衡系统各个以冷热联供模式运行的模
块的负荷，系统运行可靠性更高。
74.第二种情况，被检测模块处于制热模块，从已开启的模块中选择以冷热联供模式运行且压缩机开启时间最短的模块进行加载运行，平衡系统各个以冷热联供模式运行的模块的负荷，系统运行可靠性更高。
75.第三种情况，被检测模块处于冷热联供模式时，从已开启的模块中选择以冷热联供模式运行且压缩机开启时间最长的模块待机，若被检测模块不满足热负荷需求，则被检测模块待机后没有冷量输出，冷量需重新判断是否满足需求，即判断空调系统的总冷水出水温度是否降至制冷目标出水温度以下；若是则说明冷量已满足需求，仅有热负荷需求不足，从已开启的模块中选择以制热模式运行且压缩机开启时间最短的模块进行加载运行，以满足热负荷需求；若否则说明冷量和热量均不满足需求，从已开启的模块中选择以冷热联供模式运行且压缩机开启时间最短的模块进行加载运行，以同时增大空调系统的制热能力和制冷能力；
76.若被检测模块不满足冷负荷需求，则被检测模块待机后没有热量输出，热量需重新判断是否满足需求，即判断空调系统的总热水出水温度是否升至制热目标出水温度以上；若是则说明热量已满足需求，仅有冷负荷需求不足，从已开启的模块中选择以制冷模式运行且压缩机开启时间最短的模块进行加载运行，以满足冷负荷需求；若否则说明冷量和热量均不满足需求，从已开启的模块中选择以冷热联供模式运行且压缩机开启时间最短的模块进行加载运行，以同时增大空调系统的制热能力和制冷能力。
77.需要说明的是，第一种情况和第二种情况选择出以冷热联供模式运行的模块加载运行之后，需要返回对空调系统中正在运行的模块进行检测，实际上就相当于对该加载后的模块进行检测，判断其是否满足冷热负荷需求，重复判断被检测模块是否符合制热不足条件和制冷不足条件中的任意一个的步骤，若该加载后的模块被允许待机，则执行上述第三种情况。
78.本发明提出的上述调节方式相较于直接调节冷热联供的模块，显著减少不必要的制热能力和制热能力输出。
79.为了提高检测的准确性，控制方法中对空调系统中正在运行的模块进行检测包括：
80.获取被检测模块的运行模式，并计时所述被检测模块本次运行的实际运行时长δτ；
81.判断所述实际运行时长δτ是否超过δτ，δτ
on
为设定压缩机开启时间；
82.若是，则说明被检测模块已经处于稳定状态，此时再判断是否被检测模块有冷热负荷需求、且其运行模式不能满足所述冷热负荷需求，判断结果准确，后续的调节动作效果更好。
83.需要说明的是，当同时有两台以上的被检测模块被允许待机时，则优先控制压缩机运行时间最长的一个被检测模块待机，避免单个模块的压缩机因运行时间过长而出现故障，提高空调系统中各个模块的使用寿命。
84.本发明还提出了采用上述控制方法的空调系统，空调系统中的每个模块均设有主板，由主板控制其对应模块的运行状态，空调系统的控制器与各个模块的主板通讯连接，控制器可以采用显示板等。
85.如图2所示，对于被检测模块以制冷模式/制热模式的控制流程如下：
86.被检测模块以制冷模式/制热模式运行；
87.判断是否δτ≥δτ
on
；
88.若是，则当被检测模块处于制冷模式时，判断被检测模块是否满足制热模式压缩机开启条件或者是否满足冷热联供模式压缩机开启条件，若是，则被检测模块的主板向控制器发待机请求，判断空调系统中的无故障模块存在半数以上的压缩机开启时间超过δτ
on
、且δτ
min
≥δτ
off
，若是，则控制器给被检测模块的主板发待机指令，并从已开启的模块中选择以冷热联供模式运行且压缩机开启时间最短的模块进行加载运行；当被检测模块处于制热模式时，判断被检测模块是否满足制冷模式压缩机开启条件或者是否满足冷热联供模式压缩机开启条件，若是，则被检测模块的主板向控制器发待机请求，判断空调系统中的无故障模块存在半数以上的压缩机开启时间超过δτ
on
、且δτ
min
≥δτ
off
，若是，则控制器给被检测模块的主板发待机指令，并从已开启的模块中选择以冷热联供模式运行且压缩机开启时间最短的模块进行加载运行。
89.如图3所示，对于被检测模块以冷热联供模式的控制流程如下：
90.被检测模块以冷热联供模式运行；
91.判断是否δτ≥δτ
on
；
92.判断被检测模块是否符合制热不足条件和制冷不足条件中的任意一个，制热不足条件为δq2≤-(δt2/n)且δq1≤-α且连续检测压缩机负荷x≤x
min
，制冷不足条件为δq1≤-(δt1/n)且δq2≤-α且连续检测压缩机负荷x≤x
min
；
93.若是，则被检测模块的主板向控制器发待机请求，判断空调系统中的无故障模块存在半数以上的压缩机开启时间超过δτ
on
、且δτ
min
≥δτ
off
，若是，则则控制器给被检测模块的主板发待机指令，并从已开启的模块中选择以冷热联供模式运行且压缩机开启时间最长的模块待机；
94.若被检测模块不满足热负荷需求，则判断空调系统的总冷水出水温度是否降至制冷目标出水温度以下，若是则从已开启的模块中选择以制热模式运行且压缩机开启时间最短的模块进行加载运行，若否则从已开启的模块中选择以冷热联供模式运行且压缩机开启时间最短的模块进行加载运行；
95.若被检测模块不满足冷负荷需求，则判断空调系统的总热水出水温度是否升至制热目标出水温度以上，若是则从已开启的模块中选择以制冷模式运行且压缩机开启时间最短的模块进行加载运行，若否则从已开启的模块中选择以冷热联供模式运行且压缩机开启时间最短的模块进行加载运行。
96.需要注意的是，上述所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
97.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。