空调系统及其控制方法与流程

1.本技术涉及空调技术领域，尤其涉及一种空调系统及其控制方法。


背景技术：

2.空气源热泵机组具有良好的节能性和环境友好性，近年来被广泛应用到酒店、公寓及住宅等场所作为地暖采暖和风盘制冷。
3.在大多数工程应用场景，为了满足用户使用需求，末端设备的各房间负荷总要大于实际负荷，且由于时节及需求的变化，空调系统多数情况都处于偏设计负荷运行状态。
4.现有技术中，无法根据各房间负荷需求，调整热泵机组的输出以及末端设备的负荷分配，会大大降低整个空调系统的运行效率和舒适性。


技术实现要素：

5.本技术的主要目的在于提供一种空调系统及其控制方法，该空调系统的控制方法可以实现各个房间末端负荷的自适应调节，提高空调系统的运行效率和舒适性。
6.根据本技术的第一个方面，提供了一种空调系统，包括热泵机组和与所述热泵机组相连通的末端设备；所述末端设备包括至少一个房间，各所述房间包括相连接的容量旁通调节装置和第一感温装置；所述第一感温装置用于检测任一所述房间的实际温度tn，根据实际温度tn与设定温度tn*的差值δtn，调整对应的所述容量旁通调节装置的当前开度γn*，以此调整任一所述房间的负荷。
7.本技术的可选方案中，还包括：循环水泵，与所述热泵机组连通；以及，第二感温装置，与所述循环水泵连接，所述第二感温装置用于检测所述热泵机组的进口水温ti和出口水温tw，所述循环水泵根据进口水温ti和出口水温tw的差值δt调节自身的运行频率。
8.根据本技术的第二个方面，提供了一种空调系统的控制方法，所述空调系统包括热泵机组和与所述热泵机组连接的末端设备，所述末端设备包括至少一个房间，每个所述房间内设置有容量旁通调节装置，所述控制方法包括：
9.获取所述空调系统的工作模式信息；
10.检测房间的实际温度tn，计算该房间的实际温度tn与设定温度tn*的差值δtn，其中δtn＝tn-tn*；
11.根据所述空调系统的工作模式和所述差值δtn，调节该房间内的容量旁通调节装置的当前开度γn*。
12.本技术的可选方案中，所述根据所述空调系统的工作模式和所述差值δtn，调节该房间内的容量旁通调节装置的当前开度γn*包括：
13.所述空调系统处于制热模式，预设第一温差阈值a1和第二温差阈值b1；
14.当δtn≥a1时，减小对应房间的容量旁通调节装置的当前开度γn*；
15.当b1≤δtn＜a1时，保持对应房间的容量旁通调节装置的当前开度γn*；
16.当δtn＜b1时，增大对应房间的容量旁通调节装置的当前开度γn*。
17.或者，所述根据所述空调系统的工作模式和所述差值δtn，调节该房间内的容量旁通调节装置的当前开度γn*包括：
18.所述空调系统处于制冷模式，预设第三温差阈值a2和第四温差阈值b2；
19.当δtn≥a2时，增大该房间的容量旁通调节装置的当前开度γn*；
20.当b2≤δtn＜a2时，保持该房间的容量旁通调节装置的当前开度γn*；
21.当δtn＜b2时，减小该房间的容量旁通调节装置的当前开度γn*。
22.本技术的可选方案中，所述减小该房间的容量旁通调节装置的当前开度γn*包括：
23.将所述容量旁通调节装置的开度γn*减小为γn，且γn＝γn*-ηγn*；其中，η为容量旁通装置调节参数。
24.进一步地，所述减小该房间的容量旁通调节装置的当前开度γn*还包括：
25.检测每个房间内的所述容量旁通调节装置的当前开度γn*的变化趋势；
26.若每个房间内的所述容量旁通调节装置的当前开度γn*的变化趋势均为减小，则降低热泵机组的当前频率fn*；
27.若至少一个房间内的所述容量旁通调节装置的当前开度γn*的变化趋势为保持不变或者增大，则保持热泵机组的当前频率fn*。
28.本技术的可选方案中，所述降低热泵机组的当前频率fn*包括：所述热泵机组的运行频率降低为fn，且fn＝fn*-εfn*；其中，ε为热泵机组的频率调节参数。
29.本技术的可选方案中，所述增大该房间的容量旁通调节装置的开度γn*包括：所述容量旁通调节装置的开度增大为γn，且γn＝γn* ηγn*；其中，η为容量旁通装置调节参数。
30.进一步地，在所述增大该房间的容量旁通调节装置的开度γn*之前，还包括：
31.检测对应房间的容量旁通调节装置的当前开度γn*；
32.若所述当前开度γn*达到最大允许值γmax，则提升热泵机组的当前频率fn*；
33.若对应房间的容量旁通调节装置的当前开度γn*小于最大允许值γmax，则保持热泵机组的当前频率fn*。
34.本技术的可选方案中，所述提升热泵机组的当前频率fn*包括：所述热泵机组的运行频率提升为fn，且fn＝fn* εfn*；其中，ε为热泵机组的频率调节参数。
35.该空调系统的控制方法，还包括：
36.检测所述热泵机组的进口水温度ti和出口水温度tw，并计算进口水温度ti和出口水温度tw的差值δt*，其中δt*＝∣tw﹣ti∣；
37.预设第五温差阈值c和第六温差阈值d；
38.当δt*＜c时，降低循环水泵的当前运行频率fp*；
39.当c≤δt*≤d时，保持循环水泵的当前运行频率fp*；
40.当δt*＞d时，提升循环水泵的当前运行频率fp*。
41.本技术的可选方案中，所述降低循环水泵的当前运行频率fp*包括：将所述循环水泵的运行频率降低至fp，且fp＝fp*-αfp*；其中，α为循环水泵调节参数。
42.本技术的可选方案中，所述提升循环水泵的当前运行频率fp*包括：将所述循环水泵的运行频率提升至fp，且fp＝fp* αfp*；其中，α为循环水泵调节参数。
43.本技术提供的一种空调系统及其控制方法，通过第一感温装置检测任一房间的实际温度tn，并计算实际温度tn与设定温度tn*的差值δtn，根据上述差值δtn所处的不同数值范围，及时调整对应房间的容量旁通调节装置的当前开度，实现各个房间末端负荷的自适应调节，根据各房间负荷需求调整各房间的负荷分配，从而提高空调系统的运行效率及舒适性。
附图说明
44.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
45.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
46.图1是根据一实施例示出的一种空调系统的结构示意图；
47.图2是根据一实施例示出的一种空调系统控制方法的流程图；
48.图3是根据一实施例示出的一种空调系统控制方法的制热模式的流程图；
49.图4是根据一实施例示出的一种空调系统控制方法的制冷模式的流程图；
50.图5是根据一实施例示出的一种空调系统控制方法的循环水泵的水流量控制的流程图。
51.附图标记说明如下：
52.10、热泵机组；11、压缩机；12、第一换热器；13、第二换热器；14、四通阀；15、气液分离器；
53.20、末端设备；21、第一房间；211、第一房间进水口截止阀；212、第一房间出水口截止阀；213、第一容量旁通调节装置；22、第二房间；221、第二房间进水口截止阀；222、第二房间出水口截止阀；223、第一容量旁通调节装置；23、第三房间；221、第三房间进水口截止阀；232、第三房间出水口截止阀；233、第三容量旁通调节装置；24、第四房间；241、第四房间进水口截止阀；242、第四房间出水口截止阀；243、第四容量旁通调节装置；25、循环水泵；26、供水管；261、出水截止阀；262、出水感温包；27、回水管；271、进水截止阀；272、进水感温包；28、排水阀。
具体实施方式
54.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
55.在大多数工程应用场景，为了满足用户使用需求，末端设备的各房间负荷总要大于实际负荷，且由于时节及需求的变化，空调系统多数情况都处于偏设计负荷运行状态。现有技术中，无法根据各房间负荷需求，调整热泵机组的输出以及末端设备的负荷分配，会大大降低整个空调系统的运行效率和舒适性。
56.为了解决上述问题，本技术实施例提供一种空调系统，所述空调系统包括热泵机
组和与所述热泵机组相连通的末端设备，所述末端设备包括n个房间，其中，n≥1；各所述房间包括相连接的容量旁通调节装置和第一感温装置；所述第一感温装置用于检测任一所述房间的实际温度tn，根据实际温度tn与设定温度tn*的差值δtn，调整对应的所述容量旁通调节装置的当前开度γn*，以此调整任一所述房间的负荷。本技术实施例还提供一种空调系统的控制方法，所述空调系统包括热泵机组和与所述热泵机组连接的末端设备，所述末端设备包括至少一个房间，每个所述房间内设置有容量旁通调节装置，所述控制方法包括：获取所述空调系统的工作模式信息；检测房间的实际温度tn，计算该房间的实际温度tn与设定温度tn*的差值δtn＝tn-tn*；根据所述空调系统的工作模式和所述差值δtn，调节该房间内的容量旁通调节装置的当前开度γn*。
57.本领域技术人员需要理解的是，热泵是一种充分利用低品位热能的高效节能装置。热量可以自发地从高温物体传递到低温物体中去，但不能自发地沿相反方向进行。热泵的工作原理就是以逆循环方式迫使热量从低温物体流向高温物体的机械装置，它仅消耗少量的逆循环净功，就可以得到较大的供热量，可以有效地把难以应用的低品位热能利用起来达到节能目的。按热源种类不同，热泵主要分为：空气源热泵、水源热泵、地源热泵以及双源热泵(水源热泵和空气源热泵结合)等。特别地，空气源热泵机组具有良好的节能性和环境友好性，近年来被广泛应用到酒店、公寓及住宅等场所作为地暖采暖和风盘制冷。
58.下面主要以热泵机组为空气源热泵为例进行说明。
59.图1是根据一实施例示出的一种空调系统的结构示意图，请参阅图1所示，本技术实施例提供一种空调系统，所述空调系统包括热泵机组10和与所述热泵机组10相连通的末端设备20，所述末端设备20包括n个房间，其中，n≥1；所述第一感温装置用于检测任一所述房间的实际温度tn，根据实际温度tn与设定温度tn*的差值δtn，调整对应的所述容量旁通调节装置的当前开度γn*，以此调整任一所述房间的负荷。
60.本技术提供的一种空调系统及其控制方法，通过第一感温装置检测各房间的实际温度tn，并计算实际温度tn与设定温度tn*的差值δtn，根据上述差值δtn所处的不同数值范围，及时调整对应房间的容量旁通调节装置的当前开度，实现各个房间末端负荷的自适应调节，根据各房间负荷需求调整各房间的负荷分配，从而提高空调系统的运行效率及舒适性。
61.进一步地，所述空调系统还包括：循环水泵25和第二感温装置，循环水泵25与所述热泵机组10连通，第二感温装置与循环水泵25连接，所述热泵机组10包括进水端和出水端，所述第二感温装置设于所述进水端和所述出水端；所述第二感温装置用于检测所述热泵机组10的进口水温ti和出口水温tw，循环水泵25根据进口水温ti和出口水温tw的差值δt调节自身的运行频率。
62.由此，本技术实施例还可以通过第二感温装置检测热泵机组10的进口水温ti和出口水温tw，计算其差值δt，循环水泵25根据差值δt调节自身运行频率，实现热泵机组10、循环水泵25及末端设备20联动运行，从而提高整个空调系统的运行效率及整体舒适性。
63.具体地，末端设备20的n个房间之间并联设置，n个房间并联后分别与供水管26和回水管27连通，供水管26的起始端与出水端相连通，回水管27的末端与进水端相连通，从而整个空调系统形成一循环水路，且该水路通过循环水泵25控制。
64.进一步地，对于热泵机组10而言，热泵机组10包括压缩机11、气液分离器15、第一
换热器12以及第二换热器13，压缩机11通过四通阀14分别与气液分离器15、第一换热器12以及第二换热器13连通，第一换热器12和第二换热器13相连通，其中，第一换热器12为翅片式换热器，第二换热器13为套管式换热器。
65.另外，对于末端设备20而言，其包含四个并联设置的房间，分别为第一房间21、第二房间22、第三房间23和第四房间24，第一房间21设有第一房间进水口截止阀211、第一房间出水口截止阀212、第一容量旁通调节装置213以及第一感温包，第二房间22设有第二房间进水口截止阀221、第二房间出水口截止阀222、第二容量旁通调节装置223以及第二感温包，第三房间23设有第三房间进水口截止阀231、第三房间出水口截止阀232、第三容量旁通调节装置233以及第三感温包，第四房间24设有第四房间进水口截止阀241、第四房间出水口截止阀242、第四容量旁通调节装置243以及第四感温包。四个房间的进水口与供水管26相连通，四个房间的出水口分别与回水管27相连通，且供水管26和回水管27上分别设置出水截止阀261和进水截止阀271，且在进水截止阀271和第二换热器13之间设有出水感温包262，在出水截止阀261和第二换热器13之间设有进水感温包272，循环水泵25设于进水感温包272和进水截止阀271之间。另外，在回水管27远离热泵机组10的一端设有排水阀28。
66.图2是根据一实施例示出的一种空调系统控制方法的流程图，请参阅图2所示，在空调系统的基础上，本技术实施例提供一种基于空调系统的控制方法，所述方法包括以下步骤：
67.s001、获取所述空调系统的工作模式信息；
68.s002、检测房间的实际温度tn，计算该房间的实际温度tn与设定温度tn*的差值δtn＝tn-tn*；
69.s003、根据所述空调系统的工作模式和所述差值δtn，调节该房间内的容量旁通调节装置的当前开度γn*。
70.本技术提供的一种空调系统的控制方法，通过检测各房间室内温度tn与设定温度tn*之间的差值δtn，根据上述差值δtn，及时调整对应房间的容量旁通调节装置的当前开度，实现各个房间末端负荷的自适应调节，根据各房间负荷需求调整各房间的负荷分配，从而提高空调系统的运行效率及舒适性。
71.图3是根据一实施例示出的一种空调系统控制方法的制热模式的流程图。请参阅图3所示，在s002步骤中，当工作模式为制热模式时，具体还包括以下步骤：
72.预设第一温差阈值a1＝1，以及第二温差阈值b1＝0；
73.当δtn≥a1时，减小对应房间的容量旁通调节装置的当前开度γn*，具体减小至容量旁通调节装置的开度γn＝γn*-ηγn*；其中，η为容量旁通装置调节参数，γn为第n个房间的容量旁通调节装置下一时刻需要调整到的开度；
74.当b1≤δtn＜a1时，保持对应房间的容量旁通调节装置的当前开度γn*；
75.当δtn＜b1时，增大对应房间的容量旁通调节装置的开度γn*，具体增大至容量旁通调节装置的开度γn＝γn* ηγn*；其中，η为容量旁通装置调节参数，γn为第n个房间的容量旁通调节装置下一时刻需要调整到的开度。
76.进一步地，在所述减小对应房间的容量旁通调节装置的当前开度γn*的步骤中，还包括：
77.检测所有房间内的所述容量旁通调节装置的当前开度γn*的变化趋势；
78.若所有所述容量旁通调节装置的当前开度γn*均减小，则说明热泵机组10输出负荷大于房间负荷需求，应降低热泵机组10的当前频率fn*，具体为：降低热泵机组10的运行频率至fn＝fn*-εfn*；其中，ε为热泵机组10的频率调节参数，fn为机组下一时刻需要调整到的运行频率，运行t3时间后，再进行下一次判断，其中t3为时间参数，用于确定下一次检测和调整时间，t3＝α/δtn，α为可调范围值，α＝30min-60min。
79.若至少一个所述容量旁通调节装置的当前开度γn*保持不变或者增大，则说明热泵机组10输出负荷可以满足房间负荷需求，保持热泵机组10的当前频率fn*，运行t4时间后，再进行下一次判断，其中t4为时间参数，用于确定下一次检测和调整时间，t4＝β/δtn，β为可调范围值，β＝30min-60min。
80.另外，在所述增大对应房间的容量旁通调节装置的开度γn*的步骤之前，还包括：
81.检测对应房间的容量旁通调节装置的当前开度γn*；
82.若对应房间的容量旁通调节装置的当前开度γn*达到最大允许值γmax，则说明热泵机组10输出负荷无法满足该房间负荷需求，应提高热泵机组10的当前运行频率fn*，具体为：提升热泵机组10的运行频率至fn＝fn* εfn*，其中，ε为热泵机组10的频率调节参数，fn为机组下一时刻需要调整到的运行频率，运行t3时间后，再进行下一次判断；
83.若对应房间的容量旁通调节装置的当前开度γn*未到最大允许值γmax，则保持热泵机组10的当前频率fn*，运行t4时间后，再进行下一次判断。
84.对于容量旁通调节装置的当前开度γn*的计算方式：获取室外环境温度t0、太阳辐射量qs(可由当地气候条件查询)以及第n个房间维护结构的传热系数kn(可由房间内外墙布置及建筑材料设计参数获取)，预设第n个房间设定温度tn*；计算第n个房间的负荷qn＝q(kn，tn*，t0，qs)以及所有房间总负荷q总＝q1 q2
…
qn，得出第n个房间的负荷占总负荷百分比φn＝qn/q
总
×
100％；根据第n个房间的负荷占总负荷百分比φn，确定第n个房间的容量旁通调节装置的当前开度γn*。具体地，所述容量旁通调节装置的开度调节范围为0-100％。
85.对于热泵机组10的当前运行频率fn*的计算方法：预设各房间内部温度t0，预设热泵机组10的出水温度tw*，根据额定水流量q，计算热泵机组10当前运行频率fn*＝(q总，t0，tw*)。
86.图4是根据一实施例示出的一种空调系统控制方法的制冷模式的流程图，在s002步骤中，在制冷模式状态下，与制热模式状态下的步骤均相同，其区别在于：所述空调系统处于制冷模式，预设第三温差阈值a2和第四温差阈值b2；当δtn≥a2时，增大该房间的容量旁通调节装置的当前开度γn*；当b2≤δtn＜a2时，保持该房间的容量旁通调节装置的当前开度γn*；当δtn＜b2时，减小该房间的容量旁通调节装置的当前开度γn*，其中，a2＝1,b2＝0。
87.图5是根据一实施例示出的一种空调系统控制方法的循环水泵25的水流量控制的流程图，请参阅图5所示，所述空调系统的控制方法还包括：
88.检测热泵机组10的进口水温ti和出口水温tw，并实时计算进出口水温的差δt＝∣tw﹣ti∣；
89.预设第五温差阈值c＝0.9δt*，以及第六温差阈值d＝1.1δt*，其中δt*为热泵机组10的进水端和出水点的设定温差；
90.当δt＜c时，说明循环水流量太大，循环水泵25频率太高，需要降低循环水泵25的当前运行频率fp*，降低循环水泵25的运行频率至fp＝fp*-αfp*；其中，α为循环水泵25调节参数，fp为循环水泵25下一时刻需要调整到的频率，运行t1时间后再进行下一次判断，t1为时间参数，用于确定下一次检测和调整时间，其中t1＝a/δt，a为可调范围值，a＝30min-60min；
91.当c≤δt≤d时，保持循环水泵25的当前运行频率fp*，运行t2时间后再进行下一次判断，t2为时间参数，用于确定下一次检测和调整时间，其中t2＝b/δt，b为可调范围值，b＝30min-60min；
92.当δt＞d时，说明循环水流量太小，水泵频率太低，影响室内侧换热，应提升循环水泵25的当前运行频率fp*，提升循环水泵25的运行频率至fp＝fp* αfp*；其中，α为循环水泵25调节参数，fp为循环水泵25下一时刻需要调整到的频率，运行t1时间后再进行下一次判断。
93.对于循环水泵25的当前运行频率fp*的计算方法为：根据热泵机组10当前运行频率fn*、各房间内部温度t0、预设热泵机组10的进水温度和出水温度的差值δt*以及额定水流量q，计算热泵机组10能力qh＝(fn*，t0，tw*，q)；根据热泵机组10能力qh，预设热泵机组10的进水温度和出水温度的差值δt*，计算系统循环水流量q
p
＝qh/(c*δt*)，其中，δt*＞0，c为水的比热容；根据系统循环水流量q
p
调整循环水泵25的当前运行频率fp*。
94.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
95.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。