一种基于冷凝温度PID控制的高温杀菌方法与流程

一种基于冷凝温度pid控制的高温杀菌方法
1.方法领域
2.本技术属于空调器方法领域，尤其是涉及一种基于冷凝温度pid控制的高温杀菌方法。
3.背景方法
4.随着国内城市化进程的发展，城市环境平均温度的居高不下，特别是夏天到来以后，各城市内频繁爆发高温预警，各类空调设备成为人们工作生活中必不可少的电气设备，而随着人们对工作环境友好、健康舒适需求的提升，空调器自身的能源消耗，使用时的舒适度都有了进一步需求。目前市场上现有的空调器在经过一段时间的运行之后内部会有灰尘等异物不断积累，并随之产生细菌霉菌滋生等问题，在空调器使用过程中，这些细菌霉菌会随着空调的风吹散到房间空气中，进入人体的呼吸系统，导致空调发出异味，并容易引发疾病，危害人体健康。目前改善空调的高温杀菌方法，主要是在制热模式下，通过实际冷凝温度与目标冷凝温度的温差来进行控制调节；现有空调在杀菌运行模式中，在一定时间区域内控制的延时、滞后导致实际冷凝温度与目标冷凝温度温差大，达不到杀菌温度，大大影响了杀菌效果。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于，提供一种反应迅速，温度控制稳定高效，能够有效提高基于冷凝温度实现高温杀菌方法的有效性，提高杀毒杀菌效果，改善空调器使用体验的基于冷凝温度pid控制的高温杀菌方法。
6.为实现上述目的，本技术采用如下方法方案。
7.本技术的一种基于冷凝温度pid控制的高温杀菌方法，包括如下结构和步骤：
8.①
在空调器室内机上设置温度传感器，所述温度传感器用于在空调器制热模式下实时检测反馈的实际冷凝温度tsk；
9.②
调节空调器至制热模式下，比较目标冷凝温度tk与实际冷凝温度tsk计算偏差值，偏差值t
δ
＝目标冷凝温度tk
‑
实际冷凝温度tsk，并根据偏差值t
δ
大小采用通过pid控制器施行不同控制方式，具体而言：
10.若t
δ
＞0且|t
δ
|＞1，则快速升高压缩机频率f以达到调节冷凝温度；
11.若|t
δ
|≤1，则保持压缩机频率f不变，调节室内机风机的转速来微调冷凝温度；
12.若t
δ
＜0且|t
δ
|＞1，则对压缩机频率f降频以达到调节冷凝温度；
13.所述pid控制器对压缩机频率f控制采用区分档控制方案，具体是指根据偏差值t
δ
大小按照相应频率进行调整，具体而言：
14.当t
δ
于某档区间持续间达3min时，按以下规则变化频率:
15.当0.5≤t
δ
且|t
δ
|≤1:把当前压缩机频率f提高一档运行，直到f≥75hz；当
‑
1＜t
δ
＜0.5时，压缩机频率f保持不变；当t
δ
≤
‑
1时，从t
δ
＝
‑
1时开始，使压缩机频率f以40hz运行1小时，或者直至t
δ
≤
‑
3时停压缩机；其中偏差值t
δ
与各频率分档如下：
16.75hz：t
δ
≥3；70hz：3.0＞t
δ
≥2.5；65hz：2.5＞t
δ
≥2；60hz：2＞t
δ
≥1.5；55hz：1.5
＞t
δ
≥1；50hz：1＞t
δ
≥0.5；40hz：0.5＞t
δ
≥
‑
1；30hz：
‑
1＞t
δ
。
17.对前述基于冷凝温度pid控制的高温杀菌方法的进一步改进或优选方案还包括，所述pid控制器在用于控制压缩机频率时，参数如下：
18.偏差e(n)＝(目标冷凝温度
‑
实际盘管温度)
×
10；
19.此次偏差的差：
△
e(n)＝e(n)
‑
e(n
‑
1)；前次偏差的差：
△
e(n
‑
1)＝e(n
‑
1)
‑
e(n
‑
2)
20.比例控制量hzkp，积分控制量hzki，微分控制量hzkd；
21.输出系数out_gain根据实际情况确定系数；
22.输出补正后的输出量hzout；上次输出补正后的输出量hzout1；过滤后的输出量hzoutf；前次控制量f(n
‑
1)；此次控制量f(n)；输出无补正的输出增量
△
f(n)；
23.kp表示比例常数，ki表示积分常数，kd表示微分常数；
24.hzkp＝kp*
△
e(n)；hzki＝ki*e(n)；hzkd＝kd*[
△
e(n)
‑△
e(n
‑
1)]；
[0025]
△
f(n)＝hzkp hzki hzkd＝kp*
△
e(n) ki*e(n) kd*[
△
e(n)
‑△
e(n
‑
1)]
[0026]
hzout＝out_gain*
△
f(n)
[0027]
hzoutf＝(hzout (hzout1)*2)/3
[0028]
f(n)＝f(n
‑
1) hzoutf。
[0029]
所述pid控制器在用于控制室内机风机的转速时，参数如下：
[0030]
rad(n)表示当前室内风机转速；rad(n
‑
1)表示前一次室内风机转速；
△
rad(n)表示室内风机转速增量；
[0031]
kp1表示比例常数；ki1表示积分常数；kd1表示微分常数；
[0032]
△
rad(n)＝kp1*
△
e(n) ki1*e(n) kd1*[
△
e(n)
‑△
e(n
‑
1)]
[0033]
rad(n)＝rad(n
‑
1)
△
rad(n)
[0034]
所述pid控制器算法每15s更新一次。
[0035]
对前述基于冷凝温度pid控制的高温杀菌方法的进一步改进或优选方案还包括，还包括基于前馈补偿的恒温控制的步骤，具体是指：
[0036]
对于水冷空调器机组，测量室外温度t
sw
，当室外温度发生变化时，调节冷冻/热水阀开度对送风温度t
sf
进行前馈补偿，使送风温度t
sf
在设定的时间段t1内缓慢变化，同时测量室外温度t
sw
与室内温度t
sn
的偏差t1，并按照如下方式处理，当|t1|≤3时，关闭回风回路，打开进风阀以及排风阀，当|t1|＞3时，打开回风回路、开进风阀以及排风阀，同时调节空调器湿度系统，对进风进行湿度调节。
[0037]
对前述基于冷凝温度pid控制的高温杀菌方法的进一步改进或优选方案还包括，还包括基于风压调节的恒温控制的步骤，具体是指：
[0038]
对于采用管式进风出风结构的空调器机组，当室内负载增加/减少时，增大/减小改变风干管路末端风阀的开度；
[0039]
对前述基于冷凝温度pid控制的高温杀菌方法的进一步改进或优选方案还包括，所述实际冷凝温度是指空调器内机盘管的温度。
[0040]
其有益效果在于：
[0041]
本技术的基于冷凝温度pid控制的高温杀菌方法能够防止或减少空调在运行时细菌的产生，改善或提高空调高温杀菌效果，从而提高空调吹出风的空气质量，预防人体疾病发生。本技术通过pid控制冷凝温度，实现了更稳定的杀菌温度，提高杀菌效果的有效性和
稳定性，同时便于空调器的使用和控制。本技术在空调制热模式下，根据实际冷凝温度与目标冷凝温度偏差大小，通过pid控制调节压缩机频率和室内机风机的转速来更精准、稳定地控制冷凝温度其能够在0～5分钟内，实现快速升温区间，在5～30分钟，使杀菌温度有效控制在稳定状态，使整体温度控制58℃的微小偏差内，起到更佳的杀菌效果。
[0042]
通过测试表明，基于本技术基于冷凝温度pid控制的高温杀菌方法将空调室内换热器温度控制在57℃及以上高温持续稳定运行，可以有效灭活冠状病毒等各类病毒。
附图说明
[0043]
图1是基于冷凝温度pid控制的高温杀菌方法的原理示意图；
[0044]
图2是压缩机频率分档区间示意图；
[0045]
图3是基于本技术与常规控制的冷凝温度效果图。
具体实施方式
[0046]
以下结合具体实施例对本技术作详细说明。
[0047]
本技术的一种基于冷凝温度pid控制的高温杀菌方法，主要用于各类空调器等室内制冷设备的病毒杀灭，用于消除空调器异味，减少细菌病毒滋生，提高空调器使用体验，其基本原理如图1所示。
[0048]
具体而言，本技术的基于冷凝温度pid控制的高温杀菌方法包括如下结构和步骤：
[0049]
①
在空调器室内机上设置温度传感器，温度传感器用于在空调器制热模式下实时检测反馈的实际冷凝温度tsk；
[0050]
②
调节空调器至制热模式下，比较目标冷凝温度tk与实际冷凝温度tsk计算偏差值，偏差值t
δ
＝目标冷凝温度tk
‑
实际冷凝温度tsk，并根据偏差值t
δ
大小采用通过pid控制器施行不同控制方式，实际冷凝温度是指空调器内机盘管的温度；具体而言：
[0051]
若t
δ
＞0且|t
δ
|＞1，则快速升高压缩机频率f以达到调节冷凝温度；
[0052]
若|t
δ
|≤1，则保持压缩机频率f不变，调节室内机风机的转速来微调冷凝温度；
[0053]
若t
δ
＜0且|t
δ
|＞1，则对压缩机频率f降频以达到调节冷凝温度；
[0054]
如图2所示，本实施例中pid控制器对压缩机频率f控制采用区分档控制方案，具体是指根据偏差值t
δ
大小按照相应频率进行调整，具体而言：
[0055]
当t
δ
于某档区间持续间达3min时，按以下规则变化频率:
[0056]
当0.5≤t
δ
且|t
δ
|≤1:把当前压缩机频率f提高一档运行，直到f≥75hz；当
‑
1＜t
δ
＜0.5时，压缩机频率f保持不变；当t
δ
≤
‑
1时，从t
δ
＝
‑
1时开始，使压缩机频率f以40hz运行1小时，或者直至t
δ
≤
‑
3时停压缩机；其中偏差值t
δ
与各频率分档如下：
[0057]
75hz：t
δ
≥3；70hz：3.0＞t
δ
≥2.5；65hz：2.5＞t
δ
≥2；60hz：2＞t
δ
≥1.5；55hz：1.5＞t
δ
≥1；50hz：1＞t
δ
≥0.5；40hz：0.5＞t
δ
≥
‑
1；30hz：
‑
1＞t
δ
。
[0058]
在具体实施过程中，pid控制器在用于控制压缩机频率时，参数如下：
[0059]
偏差e(n)＝(目标冷凝温度
‑
实际盘管温度)
×
10；
[0060]
此次偏差的差：
△
e(n)＝e(n)
‑
e(n
‑
1)；前次偏差的差：
△
e(n
‑
1)＝e(n
‑
1)
‑
e(n
‑
2)
[0061]
比例控制量hzkp，积分控制量hzki，微分控制量hzkd；
[0062]
输出系数out_gain根据实际情况确定系数；
[0063]
输出补正后的输出量hzout；上次输出补正后的输出量hzout1；过滤后的输出量hzoutf；前次控制量f(n
‑
1)；此次控制量f(n)；输出无补正的输出增量
△
f(n)；
[0064]
kp表示比例常数，ki表示积分常数，kd表示微分常数；
[0065]
hzkp＝kp*
△
e(n)；hzki＝ki*e(n)；hzkd＝kd*[
△
e(n)
‑△
e(n
‑
1)]；
[0066]
△
f(n)＝hzkp hzki hzkd＝kp*
△
e(n) ki*e(n) kd*[
△
e(n)
‑△
e(n
‑
1)]
[0067]
hzout＝out_gain*
△
f(n)
[0068]
hzoutf＝(hzout (hzout1)*2)/3
[0069]
f(n)＝f(n
‑
1) hzoutf。
[0070]
pid控制器在用于控制室内机风机的转速时，参数如下：
[0071]
rad(n)表示当前室内风机转速；rad(n
‑
1)表示前一次室内风机转速；
△
rad(n)表示室内风机转速增量；
[0072]
kp1表示比例常数；ki1表示积分常数；kd1表示微分常数；
[0073]
△
rad(n)＝kp1*
△
e(n) ki1*e(n) kd1*[
△
e(n)
‑△
e(n
‑
1)]
[0074]
rad(n)＝rad(n
‑
1)
△
rad(n)
[0075]
pid控制器算法每15s更新一次。
[0076]
特别的，对于部分工业用大型水冷机组等设备，由于风量大，温度变化缓慢，为了实现较好的杀菌消毒效果，还可以实行基于前馈补偿的恒温控制的步骤，具体是指：
[0077]
对于水冷空调器机组，测量室外温度t
sw
，当室外温度发生变化时，调节冷冻/热水阀开度对送风温度t
sf
进行前馈补偿，使送风温度t
sf
在设定的时间段t1内缓慢变化，同时测量室外温度t
sw
与室内温度t
sn
的偏差t1，并按照如下方式处理，当|t1|≤3时，关闭回风回路，打开进风阀以及排风阀，当|t1|＞3时，打开回风回路、开进风阀以及排风阀，同时调节空调器湿度系统，对进风进行湿度调节。
[0078]
进一步地，为了保证恒温控制效果，本实施例中还包括基于风压调节的恒温控制的步骤，具体是指：当室内负载增加/减少时，增大/减小改变风干管路末端风阀的开度
[0079]
本技术基于冷凝温度pid控制的高温杀菌方法，能够提高空调杀菌效果，可以更好地防止或减少空调所带来的细菌来危害人体健康。且温度方式更加精准，避免冷凝温度大幅波动，可以稳定地将冷凝温度控制在目标冷凝温度tk(57℃)上，使有稳定的杀菌温度以达到更佳的杀菌效果的目的。
[0080]
以某型空调器进行改进实验，当采用其自带的传统控制方案与本技术的控制方法分别进行测试，得到如图3所示的结构，实线是本技术的冷凝温度曲线、虚线为产品自带传统控制冷凝温度曲线，有图3可知，在0～5分钟，都两者处于快速升温区间；5～30分钟，本技术冷凝温度曲线趋势于直线，处于稳定状态，温度控制58℃的微小偏差内；常规控制冷凝温度曲线趋势于波浪线，处于一定范围的稳定状态，温度控制在53℃～60℃的偏差范围较大内；综上所述，两者对比本技术控制方案的稳定性优于常规控制冷凝温度，因此冷凝温度pid控制的高温杀菌技术，可以起到更佳的杀菌效果。
[0081]
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对本技术保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本技术作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术技术方案的实质和范围。