空调负荷随动变工况节能控制方法及其控制器技术

本发明专利技术涉及一种空调负荷随动变工况节能控制方法及其控制器，其设计思路是以计算机为核心，冷媒出口温度ｔ↓［１］、冷媒进口温度ｔ↓［２］、制冷剂蒸发温度ｔ↓［３］、制冷剂蒸发压力ｐ、冷媒容积流量ｑ等多参数输入，双数字Ｐ．Ｉ．Ｄ控制，各Ｐ．Ｉ．Ｄ的输入设定值是随负荷变化的而不是固定的，从而能保证空调系统在不同负荷下，以最高效率的蒸发温度随动运行，达到显著的节能效果。其中，电子调节阀的Ｐ．Ｉ．Ｄ调节器的输入值即制冷剂蒸发过热度，是由蒸发压力和温度通过软件计算出的。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种空调能量耗能最大的部份——制冷压缩机的节能控制方法和实现该方法的负荷随动变工况计算机控制器。它适用逆卡诺循环机械式制冷的空调装置的控制节能系统。且与现有的各种节能控制器不冲突，并能在现有的控制节能的基础上实现空调的进一步的节能。 二.
技术介绍
传统的空调节能控制方法主要是针对冷媒系统的风机(水泵)进行变风(水)量节能控制，其节能效果不明显。其中对压缩机进行变频控制以使制冷机的cop效能比维持在设计值附近，而不是随负荷下降而下降。传统节能控制器是以单参数控制为目标，其特征在于参数设定值固定，用输入(参数采集值)与设定值的差值作为控制调节器的依据，其控制输出也是单一参数形式。三.
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，设计一种当空调负荷小于额定值时能通过计算机自动重新设定空调的蒸发压力，并以该蒸发压力以及相应的过热度由计算机控制压缩机的运转和电子膨胀阀的开启度的空调负荷随动变工况节能控制方法及其控制器，以达到不同负荷条件下空调压缩机均以最高的效率运行，特别是在负荷小于额定值条件下cop效能比不是降低或维持而是提高，其cop值在其它条件一定时随负荷下降而提高。本专利技术的空调负荷随动变工况节能控制方法及其控制器，其设计思路是以计算机为核心多参数输入，双数字P.I.D控制，各P.I.D的输入设定值是随负荷变化的而不是固定的，从而能保证空调系统在不同负荷下，以最高效率的蒸发温度随动运行，达到显著的节能效果。其中，电子调节阀的P.I.D调节器的输入值即制冷剂蒸发过热度，是由蒸发压力和温度通过软件计算出的。本专利技术具体是这样的一种空调负荷随动变工况节能控制方法，涉及由压缩机、冷凝器、蒸发器构成的空调机组及带电子膨胀阀的执行机构，其特征在于该方法包括由传感器组采集到的空调负荷侧冷媒进出口温度t1、t2，流量q和压缩机吸气侧的压力p、温度t3，经多路A/D转换后送入计算机，其中温度t1、t2，流量q经蒸发温度设定值计算软件包计算出能满足当前相同制冷量的传热温差的最大蒸发温度设定值t30，并由t30经制冷剂数据库软件包算出与t30相对应的蒸发压力p0作为数字P.I.D2调节的设定值，p0与实测值p经数字P.I.D2计算后的值通过D/A转换后再通过执行机构控制压缩机在新的蒸发压力p0下的运转；同时，由p0值通过制冷剂过热度设定值软件包得出过热度设定值t3”；其中p、t3经制冷剂蒸汽过热度软件包计算出过热度测量值t3’； t3’和t3”经数字PID1计算出电子膨胀阀开启度的调节量，通过D/A转换后直接控制电子膨胀阀的开启度。当以冷媒水进口温度t20为设定值时，其蒸发温度设定值计算软件包包括读入采集数据t1、t2、q及冷媒进口设定温度t20，由公式计算出相应的t10，读入冷媒数据库中的比热C、比容Cv，再读入蒸发器数据库中的换热面积F，并由q读入相应的换热系数K，由公式计算出t30，用新的t30替换原来的t30并存储。当以冷媒水出口温度t10为设定值时，其蒸发温度设定值计算软件包包括读入采集数据t1、t2、q及冷媒出口设定温度t10，读入冷媒数据库中的比热C、比容Cv，再读入蒸发器数据库中的换热面积F，并由q读入相应的换热系数K，由公式计算出t30，用新的t30替换原来的t30并存储。在本专利技术中，制冷剂蒸汽过热度计算软件包、制冷剂数据库软件包、制冷剂过热度设定值软件包、数字P.I.D计算软件包的计算方法在现有文献中均有记载。当冷媒为空气时，其传感器组还可以采集冷媒空气进口湿度，冷媒空气出口湿度。并以空气进出口焓值计算出t30。一种空调负荷随动变工况节能控制器，涉及由压缩机、冷凝器、蒸发器构成的空调机组及带电子膨胀阀的执行机构，其特征在于该控制器包括计算机、多路A/D卡，由安装于蒸发器冷媒侧进口端的流量传感器Q、温度传感器T2，安装于蒸发器冷媒侧出口端的温度传感器T1，安装于压缩机吸气侧的温度传感器T3、压力传感器P构成的传感器组，安装于计算机与执行机构之间的输出接口，其中传感器测得的信号经变送器后送入多路A/D卡，再经多路A/D卡送入计算机，并由计算机处理后经输出接口送入执行机构。其输出接口可以是I/O接口，用于对压缩机进行能量调节和启停控制。其输出接口可以是D/A接口，用于对压缩机进行无极调速。其传感器组中还可以包括分别设于冷媒进口湿度传感器，冷媒出口湿度传感器。用于蒸发温度设定值计算软件包中对冷媒介质为湿空气时对t30的计算。在本专利技术中相关符号含义是t1——冷媒出口温度t2——冷媒进口温度t3——制冷剂蒸发温度p——制冷剂蒸发压力q——冷媒容积流量t10——冷媒出口设定温度。指冷媒水或空气从蒸发器中出来的温度，有时还可由空调操作者设定。t20——冷媒进口设定温度。指冷媒水或空气进入蒸发器的温度，通常由空调操作者设定。t30——制冷剂设定蒸发温度。指在满足相同制冷量传热温差的条件下最大的可用蒸发温度值。p0——制冷剂设定蒸发压力t3”——过热度设定值t3’——过热度实测值C——冷媒比热Cv——冷媒比容K——蒸发器换热系数F——蒸发器换热面积cop—制冷机组效能比(制冷量/制冷机能耗)本专利技术的计算机控制器由传感器，变送器(冷媒进出口温度、流量，蒸发压力、温度)，多路A/D参数采集卡，蒸发温度计算软件包(①制冷剂数据库软件包②过热度计算软件包③过热度设定软件包④数字P.I.D1计算软件包⑤数字P.I.D2计算软件包)，D/A转换，I/O接口，压缩机起停控制，压缩机调速控制，电子调节阀开启度控制组成。其工作原理是由传感器实时测量空调冷媒的进出口温度t1，t2，及流量q，经变送器送入计算机多路A/D参数采集卡，模数变换后的负荷侧数字参数经蒸发温度设定值计算软件包计算出该负荷下的最大可用蒸发温度，以此蒸发温度由制冷剂数据库软件包查出对应的蒸发压力p0作为数字P.I.D1调节压缩机运行的设定值，用实测的蒸发温度p作为P.I.D的输入值，由P.I.D1计算出输出调节量，经D/A或I/O去控制压缩机的运行。同时由制冷剂数据库查得p0下的过热度t3”作为数字P.I.D2调节电子膨胀阀开启度的设定值，而实测的蒸发压力和蒸发温度经制冷剂过热度软件包计算出蒸发器中的实际过热度t3’作为P.I.D2的输入值，由P.I.D2软件包计算出的输出值经D/A转换控制电子膨胀阀的开启度，达到对空调压缩机的变工况实时节能控制。由制冷理论知蒸发温度每上调1℃，制冷机效能比(cop＝制冷量/能耗)将提高15％达到显著的节能效果。四.附图及说明附图说明图1为本专利技术的控制原理逻辑框2为蒸发温度设定值计算软件包的逻辑框3为应用实例的控制原理图五.实现方式如图1、图2所示，一种空调负荷随动变工况节能控制方法，涉及由压缩机、冷凝器、蒸发器构成的空调机组及带电子膨胀阀的执行机构，其特征在于该方法包括由传感器组采集到的空调负荷侧冷媒进出口温度t1、t2，流量q和压缩机吸气侧的压力p、温度t3，经多路A/D转换后送入计算机，其中温度t1、t2，流量q经蒸发温度设定值计算软件包计算出能满足当前相同制冷量的传热温差的最大蒸发温度设定值t30，并由t30经制冷剂数据库软件包算出与t30相对应的蒸发压力p0作为数字P.I.D2调节的设定值，p0与实测值p本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空调负荷随动变工况节能控制方法，涉及由压缩机、冷凝器、蒸发器构成的空调机组及带电子膨胀阀的执行机构，其特征在于该方法包括：由传感器组采集到的空调负荷侧冷媒进出口温度ｔ↓［１］、ｔ↓［２］，流量ｑ和压缩机吸气侧的压力ｐ、温度ｔ↓［３］，经多路Ａ／Ｄ转换后送入计算机，其中温度ｔ↓［１］、ｔ↓［２］，流量ｑ经蒸发温度设定值计算软件包计算出能满足当前相同制冷量的传热温差的最大蒸发温度设定值ｔ↓［３０］，并由ｔ↓［３０］经制冷剂数据库软件包算出与ｔ↓［３０］相对应的蒸发压力ｐ↓［０］作为数字Ｐ．Ｉ．Ｄ２调节的设定值，ｐ↓［０］与实测值ｐ经数字Ｐ．Ｉ．Ｄ２计算后的值通过Ｄ／Ａ转换后再通过执行机构控制压缩机在新的蒸发压力ｐ↓［０］下的运转；同时，由ｐ↓［０］值通过制冷剂过热度设定值软件包得出过热度设定值ｔ↓［３］”； 其中ｐ、ｔ↓［３］经制冷剂蒸汽过热度软件包计算出过热度测量值ｔ↓［３］’；ｔ↓［３］’和ｔ↓［３］”经数字ＰＩＤ１计算出电子膨胀阀开启度的调节量，通过Ｄ／Ａ转换后直接控制电子膨胀阀的开启度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄明，
申请(专利权)人：黄明，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]