CN108105919B - 一种干工况制冷的变频空调系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种干工况制冷的变频空调系统及其控制方法，涉及空调技术领域，其结构包括风机、压缩机、蒸发器、膨胀阀、冷凝器、热气旁通阀、用于获得蒸发温度的传感器、空气温度传感器、空气湿度传感器、控制器，压缩机的输出端接冷凝器的输入端，冷凝器的输出端接膨胀阀的输入端，膨胀阀的输出端接蒸发器的输入端，蒸发器的输出端接压缩机的输入端，压缩机的受控端、空气湿度传感器、空气温度传感器、用于获得蒸发温度的传感器和风机分别与控制器连接，并受其控制，用于获得蒸发温度的传感器置于蒸发器上，热气旁通阀安装在压缩机出口和膨胀阀出口之间的管路上，压缩机为能够无级调节制冷量的输出的变频压缩机，风机为能够无级调节风量输出的可调速风机，热气旁通阀为电子式可调节流量阀。

Description

一种干工况制冷的变频空调系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，特别是涉及一种干工况制冷的变频空调系统及其控制方法。

背景技术

机房空调的制冷需要高显热比设计，然而由于空调的蒸发温度不可控，很难实现高显热比，如果房间湿度较高，显热比更小，产生凝水的同时，也耗费了不必要的冷量，被动除湿过度还要投入加湿器加湿，导致不必要的加湿除湿能耗反复损耗，运行起来不节能。

目前，为了提高显热比，现有的技术方案一般是利用大风量小焓差原理，加大机房空调的设计风量，尽量提高蒸发温度，从而提高显热比，该技术方案最多也只能将显热比提高到0。9左右，并不能完全避免被动除湿而产生的不必要的加湿除湿的能耗，而且会显著增加了风机能耗、降低机组能效比，也使得机组运行噪声更大。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种干工况制冷的变频空调系统及其控制方法，该干工况制冷的变频空调系统及其控制方法可提高制冷系统能效比，有效抑制噪声。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种干工况制冷的变频空调系统，包括风机、压缩机、蒸发器、膨胀阀、冷凝器、热气旁通阀、用于获得蒸发温度的传感器、空气温度传感器、空气湿度传感器、控制器，

压缩机的输出端接冷凝器的输入端，冷凝器的输出端接膨胀阀的输入端，膨胀阀的输出端接蒸发器的输入端，蒸发器的输出端接压缩机的输入端，压缩机的受控端、空气湿度传感器、空气温度传感器、用于获得蒸发温度的传感器和风机分别与控制器连接，并受其控制，

用于获得蒸发温度的传感器置于蒸发器上，热气旁通阀安装在压缩机出口和膨胀阀出口之间的管路上，压缩机为变容量压缩机，风机为能够无级调节风量输出的可调速风机，热气旁通阀为电子式可调节流量阀。

其中，用于获得蒸发温度的传感器安装在蒸发器的换热翅片表面。

其中，空气温度传感器和空气湿度传感器均安装在蒸发器的进风侧。

其中，热气旁通阀为电子式可调节流量阀。

本发明的一种干工况制冷的变频空调系统的控制方法，通过压缩机频率和风机转速以及热气旁通阀三者的联合调节实现蒸发温度Tc高于露点温度Td的干工况运行。

具体的，检测进风空气的干球温度Ti和相对湿度Hi，并据此计算得到空气的露点温度Td，当露点温度Td在预设的范围内，开始进入制冷模式，制冷模式具有正常制冷模式和蒸发温度过低防护下的制冷模式两种。

其中，正常制冷模式下，风机和压缩机均根据制冷负荷调节转速和频率，热气旁通阀保持关闭；蒸发温度过低防护下的制冷模式下，用于获得蒸发温度的传感器获取蒸发器的蒸发温度Tc，风机、压缩机、热气旁通阀根据蒸发温度Tc进行调节，使得蒸发温度Tc不低于露点温度Td，。

当检测到蒸发温度Tc<露点温度Td+下限温差时，系统进入蒸发温度过低防护下的制冷模式；当检测到蒸发温度Tc≥露点温度Td+上限温差时，系统退出蒸发温度过低防护下的制冷模式，恢复为正常制冷模式。

蒸发温度过低防护下的制冷模式下，系统先以一定的提速速率逐步提高风机的转速，使蒸发温度Tc上升；在风机转速未达到100％转速前，压缩机保持根据制冷负荷调节频率，热气旁通阀保持关闭。

蒸发温度过低防护下的制冷模式下，如果风机转速已达到100％转速，则保持风机转速100％不变，开始以一定的降频速率减小压缩机频率，使蒸发温度Tc上升；当压缩机频率未达到最小频率时，热气旁通阀保持关闭，

如果风机转速已达到100％转速、且压缩机频率已达到最小频率，则保持风机转速100％和压缩机最小频率不变，开启热气旁通阀并以一定的开阀速率增加热气旁通阀的开度，

如果风机转速已达到100％转速、压缩机频率已达到最小频率、且热气旁通阀的开度达到100％，则保持风机转速100％、压缩机最小频率和热气旁通阀开度100％不变。

本发明的有益效果：本发明的变频空调系统，通过对压缩机频率和风机转速以及热气旁通阀三者的联合调节，可以使得机房空调在制冷模式下，蒸发温度始终高于回风空气露点温度，实现干工况制冷运行，可避免被动除湿产生的不必要的加湿除湿时能量的反复损耗，蒸发温度处于较高水平可使得压缩机功耗降低，并可以减小风机的能耗，提高制冷系统能效比，有效抑制噪声。同时，蒸发器干工况运行，换热器可采用全铝微通道换热器，在提高换热性能的同时节省铜材、降低成本。

附图说明

利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明的一种干工况制冷的变频空调系统及其控制方法的结构示意图。

图中包括有：

风机1、压缩机2、蒸发器3、膨胀阀4、冷凝器5、热气旁通阀6、用于获得蒸发温度的传感器7、空气温度传感器8、空气湿度传感器9、控制器10。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

本实施例的一种干工况制冷的变频空调系统，如图1所示，包括风机1、压缩机2、蒸发器3、膨胀阀4、冷凝器5、热气旁通阀6、用于获得蒸发温度的传感器7、空气温度传感器8、空气湿度传感器9、控制器10，

压缩机2的输出端接冷凝器5的输入端，冷凝器5的输出端接膨胀阀4的输入端，膨胀阀4的输出端接蒸发器3的输入端，蒸发器3的输出端接压缩机2的输入端，压缩机2的受控端、空气湿度传感器9、空气温度传感器8、用于获得蒸发温度的传感器7和风机1分别与控制器10连接，并受其控制，

用于获得蒸发温度的传感器7置于蒸发器3上，其可以是直接获得温度的蒸发温度传感器，也可以是先检测压力再计算温度的蒸发压力传感器，热气旁通阀6安装在压缩机2出口和膨胀阀4出口之间的管路上，压缩机2为变容量压缩机，优选的，压缩机2为能够无级调节制冷量的输出的变频压缩机2，风机1为能够无级调节风量输出的可调速风机1，热气旁通阀6为电子式可调节流量阀。

其中，用于获得蒸发温度的传感器7安装在蒸发器3的换热翅片表面，可以更好地获取蒸发器3的温度。

其中，空气温度传感器8和空气湿度传感器9均安装在蒸发器3的进风侧，分别用于检测从封闭热通道或者机房大空调来的、未经空调处理的空气温度、湿度。

本实施例的一种干工况制冷的变频空调系统的控制方法，通过压缩机2频率和风机1转速以及热气旁通阀6三者的联合调节实现蒸发温度Tc高于露点温度Td的干工况运行。

具体的，检测进风空气的干球温度Ti和相对湿度Hi，并据此计算得到空气的露点温度Td，当露点温度Td在预设的范围内(一般为10～15℃)，开始进入制冷模式，制冷模式具有正常制冷模式和蒸发温度过低防护下的制冷模式两种。

其中，正常制冷模式下，风机1和压缩机2均根据制冷负荷调节转速和频率，热气旁通阀6保持关闭；蒸发温度过低防护下的制冷模式下，用于获得蒸发温度的传感器7获取蒸发器3的蒸发温度Tc，风机1、压缩机2、热气旁通阀6根据蒸发温度Tc进行调节，使得蒸发温度Tc不低于露点温度Td，使得蒸发器3实现完全的干工况运行。

当检测到蒸发温度Tc<露点温度Td+下限温差(如0。5℃)时，系统进入蒸发温度过低防护下的制冷模式；当检测到蒸发温度Tc≥露点温度Td+上限温差(如2℃)时，系统退出蒸发温度过低防护下的制冷模式，恢复为正常制冷模式。

蒸发温度过低防护下的制冷模式下，系统先以一定的提速速率(如1％/s)逐步提高风机1的转速，使蒸发温度Tc上升；在风机1转速未达到100％转速前，压缩机2保持根据制冷负荷调节频率，热气旁通阀6保持关闭。

蒸发温度过低防护下的制冷模式下，如果风机1转速已达到100％转速，则保持风机1转速100％不变，开始以一定的降频速率(如1Hz/s)减小压缩机2频率，使蒸发温度Tc上升；当压缩机2频率未达到最小频率时，热气旁通阀6保持关闭，

如果风机1转速已达到100％转速、且压缩机2频率已达到最小频率，则保持风机1转速100％和压缩机2最小频率不变，开启热气旁通阀6并以一定的开阀速率(如1％/s)增加热气旁通阀6的开度，

如果风机1转速已达到100％转速、压缩机2频率已达到最小频率、且热气旁通阀6的开度达到100％，则保持风机1转速100％、压缩机2最小频率和热气旁通阀6开度100％不变。

本实施例的变频空调系统，通过对压缩机频率和风机转速以及热气旁通阀6三者的联合调节，可以使得机房空调在制冷模式下，蒸发温度始终高于回风空气露点温度，实现干工况制冷运行，可避免被动除湿产生的不必要的加湿除湿时能量的反复损耗，蒸发温度处于较高水平可使得压缩机2功耗降低，并可以减小风机1的能耗，提高制冷系统能效比，有效抑制噪声。同时，蒸发器3干工况运行，换热器可采用全铝微通道换热器，在提高换热性能的同时节省铜材、降低成本。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种干工况制冷的变频空调系统的控制方法，其特征在于：所述变频空调系统包括风机、压缩机、蒸发器、膨胀阀、冷凝器、热气旁通阀、用于获得蒸发温度的传感器、空气温度传感器、空气湿度传感器、控制器，

压缩机的输出端接冷凝器的输入端，冷凝器的输出端接膨胀阀的输入端，膨胀阀的输出端接蒸发器的输入端，蒸发器的输出端接压缩机的输入端，压缩机的受控端、空气湿度传感器、空气温度传感器、用于获得蒸发温度的传感器和风机分别与控制器连接，并受其控制，

用于获得蒸发温度的传感器置于蒸发器上，热气旁通阀安装在压缩机出口和膨胀阀出口之间的管路上，压缩机为变容量压缩机，风机为能够无级调节风量输出的可调速风机；

所述控制方法包括：

通过压缩机频率和风机转速以及热气旁通阀三者的联合调节实现蒸发温度Tc高于露点温度Td的干工况运行；

检测进风空气的干球温度Ti和相对湿度Hi，并据此计算得到空气的露点温度Td，当露点温度Td在预设的范围内，开始进入制冷模式，制冷模式具有正常制冷模式和蒸发温度过低防护下的制冷模式两种；

正常制冷模式下，风机和压缩机均根据制冷负荷调节转速和频率，热气旁通阀保持关闭；蒸发温度过低防护下的制冷模式下，用于获得蒸发温度的传感器获取蒸发器的蒸发温度Tc，风机、压缩机、热气旁通阀根据蒸发温度Tc 进行调节，使得蒸发温度Tc 不低于露点温度Td。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：用于获得蒸发温度的传感器安装在蒸发器的换热翅片表面。

3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：空气温度传感器和空气湿度传感器均安装在蒸发器的进风侧。

4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：热气旁通阀为电子式可调节流量阀。

5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：当检测到蒸发温度Tc < 露点温度Td+下限温差时，系统进入蒸发温度过低防护下的制冷模式；当检测到蒸发温度Tc≥露点温度Td+上限温差时，系统退出蒸发温度过低防护下的制冷模式，恢复为正常制冷模式。

6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：蒸发温度过低防护下的制冷模式下，系统先以一定的提速速率逐步提高风机的转速，使蒸发温度Tc上升；在风机转速未达到100%转速前，压缩机保持根据制冷负荷调节频率，热气旁通阀保持关闭。

7.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：蒸发温度过低防护下的制冷模式下，如果风机转速已达到100%转速，则保持风机转速100%不变，开始以一定的降频速率减小压缩机频率，使蒸发温度Tc上升；当压缩机频率未达到最小频率时，热气旁通阀保持关闭，

如果风机转速已达到100%转速、且压缩机频率已达到最小频率，则保持风机转速100%和压缩机最小频率不变，开启热气旁通阀并以一定的开阀速率增加热气旁通阀的开度，

如果风机转速已达到100%转速、压缩机频率已达到最小频率、且热气旁通阀的开度达到100%，则保持风机转速100%、压缩机最小频率和热气旁通阀开度100%不变。