專利名稱：一種制冷系統(tǒng)的變頻節(jié)能控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種具有變?nèi)萘康闹评湎到y(tǒng)或具有變?nèi)萘恐评浠芈返目?調(diào)系統(tǒng)，特別涉及一種與制冷(或制熱)負(fù)荷相匹配的變?nèi)萘空{(diào)節(jié)和閥最大開度的節(jié)能運(yùn)行 控制方法。
背景技術(shù)：
隨著世界范圍內(nèi)能源危機(jī)的日趨嚴(yán)重，各國(guó)政府都在為經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展積極地推廣節(jié)能 降耗技術(shù)。能源緊張問題同樣也成為制約我國(guó)發(fā)展的重要因素。隨著各種制冷、空調(diào)設(shè)備的 日益廣泛使用，其能耗占社會(huì)總能耗的比例迅速增長(zhǎng)。在追求舒適性的同時(shí)，制冷、空調(diào)設(shè) 備所帶來的能源、環(huán)保問題也日益受到人們的重視。節(jié)能已經(jīng)成為制冷與空調(diào)技術(shù)發(fā)展的基 本要求。
為了解決制冷系統(tǒng)的高能耗問題，引進(jìn)先進(jìn)的控制策略和控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)制冷機(jī)組高效 運(yùn)行是節(jié)能的重要途徑。質(zhì)量和能量傳遞過程的時(shí)延、慣性是制冷系統(tǒng)控制的主要問題。制 冷系統(tǒng)本身多參數(shù)、時(shí)變、非線性的特點(diǎn)決定了其精確和優(yōu)化控制的難度。
開發(fā)部分負(fù)荷下的制冷機(jī)組節(jié)能控制策略和技術(shù)是實(shí)現(xiàn)制冷機(jī)組節(jié)能的重要方向?，F(xiàn)有 的制冷機(jī)組控制策略仍以部分設(shè)備的調(diào)節(jié)特性為主，而對(duì)機(jī)組的整體特性關(guān)注不夠，因此仍 存在超調(diào)現(xiàn)象，導(dǎo)致部分負(fù)荷下的運(yùn)行能耗較高。采用電子膨脹閥的調(diào)節(jié)系統(tǒng)雖然保證了蒸 發(fā)器在很小的出口過熱度下穩(wěn)定工作，具備了主動(dòng)調(diào)節(jié)膨脹閥開度的硬件條件，但在節(jié)流閥 的控制思路上仍根據(jù)蒸發(fā)器出口過熱度進(jìn)行調(diào)節(jié)，還屬于被動(dòng)調(diào)節(jié)。雖然變頻空調(diào)通過變轉(zhuǎn) 速可以在一定程度上適應(yīng)冷負(fù)荷的變化，但仍然僅以蒸發(fā)器的過熱度作為控制目標(biāo)，實(shí)際上 很難維持系統(tǒng)在最高效率點(diǎn)運(yùn)行。另一方面，雖然電子膨脹閥技術(shù)在制冷及空調(diào)行業(yè)得到了 廣泛應(yīng)用，但其控制策略仍然沒有擺脫過熱度反饋控制模式，因而無法從根本上改變時(shí)滯的 被動(dòng)控制方式所帶來的不穩(wěn)定和高能耗。雖然如此，由于電子膨脹閥可以實(shí)現(xiàn)流量的精確控 制，無疑為使用先進(jìn)的控制策略提供了硬件條件。對(duì)于VRV、 VAV、 MVRV等擁有大量末端 的復(fù)雜系統(tǒng)，僅依靠室內(nèi)機(jī)的各種組合來制定系統(tǒng)控制策略的方法是幾乎不可能實(shí)現(xiàn)的。
以蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)為例，壓縮能耗主要取決于制冷劑的流量和壓縮機(jī)進(jìn)出口的壓力 差，換熱器換熱能力的利用程度決定了系統(tǒng)的運(yùn)行能耗。制冷系統(tǒng)能依靠自平衡能力在滿足 冷負(fù)荷要求的前提下穩(wěn)定運(yùn)行在不同的冷凝蒸發(fā)壓差下。對(duì)于蒸發(fā)器，過熱區(qū)是無相變換熱， 換熱系數(shù)遠(yuǎn)小于兩相區(qū)的換熱系數(shù)。冷凝器過熱區(qū)換熱溫差大，兩相區(qū)換熱系數(shù)大，而過冷 區(qū)換熱溫差和換熱系數(shù)都小，因此過冷區(qū)的換熱能力遠(yuǎn)小于過熱區(qū)和兩相區(qū)。可見蒸發(fā)器出口過熱度和冷凝器出口過冷度的大小反映了換熱器換熱能力的利用程度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種與制冷(或制熱)負(fù)荷相匹配的節(jié)能運(yùn)行控制方法，在保證冷負(fù) 荷所需循環(huán)制冷劑流量的前提下，通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開度重新分配蒸發(fā)器和冷凝器里的制冷 劑的分布，充分發(fā)揮換熱器的換熱能力，降低冷凝蒸發(fā)壓差，減少不可逆損失，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng) 的節(jié)能運(yùn)行。
一種制冷系統(tǒng)的變頻節(jié)能控制方法，其特征在于根據(jù)負(fù)荷的變化或變化趨勢(shì)確定制冷 劑質(zhì)量流量O,然后確定滿足制冷劑質(zhì)量流量Gr的壓縮機(jī)能耗R,和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速M(fèi);通過建
立的節(jié)能控制數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)出使冷凝器負(fù)荷滿足冷負(fù)荷和壓縮機(jī)功率變化的冷凝壓力PC最
小值，逐步調(diào)整壓縮機(jī)供電頻率#使壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到"值；通過主動(dòng)調(diào)節(jié)電子膨脹閥開度^; 使冷凝壓力/V達(dá)到最低，實(shí)現(xiàn)冷凝器與蒸發(fā)器間的最小壓差運(yùn)行，使制冷系統(tǒng)運(yùn)行能耗最低。
控制方法步驟如下
(1) 根據(jù)實(shí)際的室內(nèi)千球溫度7^"。、室內(nèi)濕球溫度r,,室外干球溫度r。,旨。、室外濕 球溫度n;，室內(nèi)的用戶設(shè)定溫度值乙，，及室內(nèi)的用戶設(shè)定風(fēng)量F^，得到冷負(fù)荷込(或熱
負(fù)荷^)的初始近似值，然后通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合出循環(huán)計(jì)算的制冷劑流量Gr和冷負(fù)荷g。(或
熱負(fù)荷G)的關(guān)系式，從而確定制冷劑流量Gr的初始近似值，對(duì)于制冷循環(huán)工作過程計(jì)算如 公式1和公式2所示。
a =込x(r?！?—7;,)/(308 —300) + px^r xC戶x(7^"。 —r,)/3600 (公式1)
Gr-W + A:2x(込-1) (公式2)
其中，込是標(biāo)準(zhǔn)狀況下的制冷量，p和Q "分別是根據(jù)室內(nèi)干球溫度7;^。、濕球溫度7^、風(fēng)
量乙,通過空氣的物性計(jì)算得到的空氣密度和比熱容；W和左2是與制冷系統(tǒng)有關(guān)的常數(shù)。
/tl和A:2的確定方法如下使用該機(jī)組進(jìn)行制冷試驗(yàn)，獲得穩(wěn)態(tài)時(shí)的實(shí)際冷負(fù)荷^g和制
冷劑實(shí)際流量G&，至少獲得二組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，帶入公式3聯(lián)立求解得到H和;t2。
G/"實(shí)，；=A1 + A2x(d i—1)(i為試驗(yàn)次數(shù)，i=l， 2) (公式3)
(2) 在制冷循環(huán)中，以系統(tǒng)過熱度乙。^。,可能的最小值(用戶可以設(shè)置該值)為已知條件和循環(huán)計(jì)算的起始點(diǎn)，以設(shè)計(jì)工況壓力作為室內(nèi)熱交換器的出口壓力步長(zhǎng)遞推計(jì)算 其入口狀態(tài)參數(shù)《_,. 和/^ ，并通過限定、,。前后兩次計(jì)算值的偏差來判別收斂；將計(jì)算所得 的室內(nèi)熱交換器的入口狀態(tài)參數(shù)《—, 和/^ 作為電子膨脹閥計(jì)算的出口狀態(tài)參數(shù)《—。 ,和
&,，根據(jù)線性流量特性來計(jì)算其入口狀態(tài)參數(shù) ;—, 和^」 ;并將算得的電子膨脹閥入口狀
態(tài)參數(shù)7;」"和g,與室內(nèi)熱交換器出口狀態(tài)參數(shù)s，、 ？;_。 ,共同作為可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)計(jì)算的
輸入?yún)?shù)，利用上一狀態(tài)求得壓比近似值，引入新工況迭代計(jì)算新工況下可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)的 出口狀態(tài)參數(shù)7;,;從電子膨脹閥計(jì)算得到的室外熱交換器出口狀態(tài)c、 r。，(出發(fā)，步
長(zhǎng)遞推計(jì)算其入口狀態(tài)參數(shù)7;」 ，并與可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)出口狀態(tài) ;，,進(jìn)行比較，通過調(diào)整室
外熱交換器的風(fēng)量r"使二者相適應(yīng)；通過依次對(duì)系統(tǒng)各部件運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行仿真計(jì)算，尋找過
冷度乙p,。,最小值對(duì)應(yīng)的系、統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。制熱f盾環(huán)^^臺(tái)點(diǎn)、同帶JH^i環(huán)，但i十胃力A^帶J冷1f 環(huán)相反。
(3)以設(shè)計(jì)工況值為基準(zhǔn)，判斷系統(tǒng)各部件的狀態(tài)參數(shù)是否與實(shí)際情況相符，并通過制 冷劑質(zhì)量流量G/"進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。當(dāng)電子膨脹閥入口壓力《—,. 過高時(shí)，表示室內(nèi)熱交換器入口
焓值/!,j過高，需要減小制冷劑質(zhì)量流量O，反之則要增大制冷劑質(zhì)量流量G/"，并返回重
新計(jì)算；當(dāng)可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)供電頻率#過大時(shí)，需要減小制冷劑質(zhì)量流量O，反之需要增
大制冷劑質(zhì)量流量o，并返回重新計(jì)算；如果室外熱交換器出口溫度r。。",接近室外千球溫 度t;，,。，則此時(shí)冷凝器換熱溫差太小，無法換熱，則要增大制冷劑質(zhì)量流量Gr，并返回重
新計(jì)算；室外熱交換器風(fēng)量Fa過小時(shí)，減小制冷劑質(zhì)量流量Gr，反之則要增大制冷劑質(zhì)量
流量O，并返回重新計(jì)算；最后如果循環(huán)制冷劑充注量計(jì)算值m,比設(shè)定的充注量w小時(shí)，
減小制冷劑質(zhì)量流量Gr，反之則要增大制冷劑質(zhì)量流量O，并返回重新計(jì)算，直到循環(huán)制
冷劑充注量計(jì)算值m,無限逼近設(shè)定的充注量m時(shí)，則迭代計(jì)算結(jié)束。通過以上措施調(diào)節(jié)制冷
劑在冷凝器和蒸發(fā)器中的分配，在冷負(fù)荷匹配和系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，通過主動(dòng)控制實(shí)現(xiàn) 電子膨脹閥開度A達(dá)到"最大"，此時(shí)系統(tǒng)的冷凝壓力Pc和蒸發(fā)壓力的差達(dá)到最小。 制冷劑質(zhì)量流量Gr的調(diào)整方式如公式4所示，用戶能根據(jù)需要設(shè)定制冷劑質(zhì)量流量的偏差值 AG,。
0二G^土AO (公式4)其中，Gr"為上一次計(jì)算得到的制冷劑質(zhì)量流量；AO是給定的偏差值，該值可決定流量的
計(jì)算精度，如可取為額定灌注量的o.oi。
本發(fā)明通過在制冷系統(tǒng)的適當(dāng)位置安裝的各種溫度、濕度、壓力及流量傳感器，將檢測(cè) 到的信號(hào)輸入到預(yù)先設(shè)定好的控制系統(tǒng)，用于控制制冷系統(tǒng)中的壓縮機(jī)及各個(gè)室內(nèi)機(jī)的膨脹 閥等機(jī)構(gòu)，通過電子膨脹閥的主動(dòng)調(diào)節(jié)以適應(yīng)冷負(fù)荷的變化，充分發(fā)揮冷凝器和蒸發(fā)器的換 熱能力，使壓縮機(jī)壓比最小，此時(shí)冷凝器和蒸發(fā)器的壓差最小，系統(tǒng)具有最佳的能效比，充 分發(fā)揮采用電子膨脹闊作為節(jié)流裝置的變頻壓縮機(jī)的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到主動(dòng)節(jié)能控制的目的。
本發(fā)明的能耗控制方法將對(duì)膨脹閥的控制從被動(dòng)控制轉(zhuǎn)向主動(dòng)控制，在保證冷負(fù)荷所需 循環(huán)制冷劑流量的前提下，通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開度重新分配蒸發(fā)器和冷凝器里的制冷劑的分 布，充分發(fā)揮換熱器的換熱能力，降低換熱溫差(即降低冷凝蒸發(fā)壓差)，減少了不可逆損失， 達(dá)到良好的節(jié)能效果。


圖l是典型制冷系統(tǒng)的本發(fā)明原理圖，圖l中符號(hào)及含義分別為101-可變?nèi)萘繅嚎s機(jī) 102-油分離器；103-單向閥；104-排氣壓力傳感器；105-四通閥；106-室外熱交換器；107-壓 力傳感器；108-電子膨脹閥；109-壓力傳感器；llO-溫度傳感器；lll-流量傳感器；112-室外 溫度傳感器；113-室外濕度傳感器；114-壓力傳感器；115-室內(nèi)熱交換器；116-室內(nèi)濕度傳感 器；117-室內(nèi)溫度傳感器；118-溫度傳感器；119-壓力傳感器；120-溫度傳感器；121-流量傳 感器；122-排氣溫度傳感器。
圖2是本發(fā)明中的系統(tǒng)控制方案的方框圖。
具體實(shí)施例方式
一、 制冷系統(tǒng)構(gòu)成
本發(fā)明中，典型制冷系統(tǒng)的控制原理如圖1所示，包括室外機(jī)單元和室內(nèi)機(jī)單元。 其中，室外機(jī)單元主要由可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)101、四通閥105、室外熱交換器106、電子膨 脹閥108、連接管路等部分組成。
在制冷工況時(shí)，冷媒流動(dòng)順序如下，并形成閉環(huán)制冷回路
可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)101—油分離器102—單向閥103—四通閥105—室外熱交換器106—電 子膨脹閥108—室內(nèi)熱交換器115—四通閥105—可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)101。 在制熱工況時(shí)，冷媒流動(dòng)順序如下，并形成閉環(huán)制熱回路
可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)101—油分離器102—單向閥103—四通閥105—室內(nèi)熱交換器115—電 子膨脹閥108—室外熱交換器106—四通閥105—可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)101。，在上述制冷系統(tǒng)中，可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)101的排氣口裝有排氣壓力傳感 器104和排氣溫度傳感器122，用于檢測(cè)可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)101的排氣壓力C和排氣溫度
7; 。 ,;可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)101的回氣口裝有壓力傳感器119、溫度傳感器120和流量傳感器121，
用于檢測(cè)可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)的回氣壓力g》、回氣溫度7;—,n和制冷劑質(zhì)量流量O;在室外熱交
換器106的空氣吸入口裝有室外溫度傳感器112和室外濕度傳感器113，用于檢測(cè)室外干球
溫度C。w。和室外相對(duì)濕度尸。",。；在室外熱交換器106的出n裝有流ft傳感器ill和壓力傳感
器107，用于檢測(cè)室外熱交換器106出口的制冷劑質(zhì)量流量O和出口制冷劑壓力《—。 ,;在電
子膨脹閥108和室內(nèi)熱交換器115之間靠近108處裝有溫度傳感器110和壓力傳感器109， 用于檢測(cè)電子膨脹閥108的出口制冷劑溫度C、出口制冷劑壓力在電子膨脹閥108
和室內(nèi)熱交換器115之間靠近115處裝有溫度傳感器118和壓力傳感器114，用于檢測(cè)室內(nèi)熱 交換器115的入口制冷劑溫度7;一,."和入口制冷劑壓力《,；在室內(nèi)熱交換器115的空氣吸入口
裝有室內(nèi)溫度傳感器117和室內(nèi)濕度傳感器116，用于檢測(cè)室內(nèi)干球溫度7^ 。和室內(nèi)相對(duì)濕
在實(shí)際應(yīng)用中，室外熱交換器除采用空冷式外，還可以采用水冷式。 二、 控制系統(tǒng)構(gòu)成
圖2示出了本發(fā)明中的系統(tǒng)控制方案的方框圖。空調(diào)運(yùn)行中測(cè)得的各種參數(shù)，如室外干
球溫度r。,自。和室外相對(duì)濕度4。，室內(nèi)干球溫度r。,^和室內(nèi)相對(duì)濕度^。等，均作為控制器
的輸入?yún)?shù)，經(jīng)過控制器的運(yùn)算處理后，計(jì)算出可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)供電頻率#、電子膨脹閥開
度JW言號(hào)脈沖作為輸出，并用來控制可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)和電子膨脹閥，下面將說明其控制過程 和控制過程中的參數(shù)含義、控制方法 i、制冷循環(huán)工作過程
根據(jù)用戶設(shè)定溫度^一和由室內(nèi)溫度傳感器in所測(cè)得的室內(nèi)干球溫度^-"c ，通過比較
運(yùn)算器計(jì)算出兩者之間的溫度差(即室溫偏差)AT; AT作為輸入?yún)?shù)進(jìn)入到由系統(tǒng)各部件 的數(shù)學(xué)模型所組成的控制器中。根據(jù)室外溫度傳感器112、室外濕度傳感器113、室內(nèi)溫度傳
感器117和室內(nèi)濕度傳感器116的檢測(cè)到的溫濕度信號(hào)(室外干球溫度^自Q、室外相對(duì)濕度
F。"(、室內(nèi)干球溫度L自和室內(nèi)相對(duì)濕度《"o)，經(jīng)過轉(zhuǎn)換得到室內(nèi)、外的濕球溫度^和77^將室內(nèi)干球溫度&一、室內(nèi)濕球溫度々，室外干球溫度^^c和室外濕球溫度^2,連同用戶
設(shè)定溫度^，和用戶設(shè)定風(fēng)量^r一起，帶入公式1計(jì)算出冷負(fù)荷G的初始近似值(即預(yù)測(cè) 值)，傳入室內(nèi)熱交換器H5的數(shù)學(xué)模型中。
室內(nèi)熱交換器115的數(shù)學(xué)模型以冷負(fù)荷a預(yù)測(cè)值、風(fēng)量^設(shè)定值和過熱度7;^—最小
值作為輸入條件，通過迭代計(jì)算獲得滿足室內(nèi)制冷需求下的室內(nèi)熱交換器115的工作狀態(tài)， 包括其換熱溫度、壓力分布，室內(nèi)空氣與室內(nèi)熱交換器115換熱后的出口狀態(tài)，制冷劑在管
內(nèi)的氣液相分布，以及制冷劑在其進(jìn)、出口的參數(shù)A,。 ,)等。
以從室內(nèi)熱交換器115的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出的電子膨脹閥108的入口制冷劑焓/^—, 和出口 制冷劑壓力《一作為電子膨脹閥108的數(shù)學(xué)模型的輸入條件，將本發(fā)明方法提出的電子膨脹
闊最大開度乂、M要求對(duì)應(yīng)為盡可能減小室外熱交換器出口過冷度7;，,，,，將室外熱交換器過
冷度乙^，,設(shè)定值引入電子膨脹閥108的數(shù)學(xué)模型中，計(jì)算此時(shí)對(duì)應(yīng)的電子膨脹閥開度^4v及
其入口參數(shù)7;_; 和/^ 。根據(jù)c通過物性計(jì)算可求得飽和液態(tài)參數(shù)7;—而電子膨脹閥開
度A和g,由下式計(jì)算得到
A v " x L + 0.2 x - ^ ; _, )/240 (公式5 )
g *=《加,+Grx0/(2000x《加,xO/xO/x加xJ。 (公式6) 其中^是電子膨脹閥全開狀態(tài)下的通道截面積，/ —i是上一次電子膨脹閥的開度頻數(shù)，、^ 是上一次迭代算得的電子膨脹閥入口制冷劑焓，g。w是電子膨脹陶出口制冷劑壓力，Gr是
制冷劑質(zhì)量流量，Crf是電子膨脹閥的流量系數(shù)。
將通過電子膨脹閥108的數(shù)學(xué)模型計(jì)算得出的入口參數(shù)7;—; 和尸^ 引入可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)
ioi的數(shù)學(xué)模型，以制冷劑在室內(nèi)熱交換器ii5出口的狀態(tài)c、 ？;,作為可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)
101的數(shù)學(xué)模型的輸入?yún)?shù)7;》、《,，獲得對(duì)應(yīng)于該循環(huán)制冷劑質(zhì)量流量Gr的可變?nèi)萘繅?br> 縮機(jī)供電頻率#和該運(yùn)行工況下的可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)能耗^;，同時(shí)得到可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)ioi 出口制冷劑狀態(tài)7;—。 , ， 7;,值可作為室外熱交換器106的數(shù)學(xué)模型的收斂判別標(biāo)準(zhǔn)。
室外熱交換器106的數(shù)學(xué)模型以電子膨脹閥108的數(shù)學(xué)模型得出的制冷劑出口狀態(tài)尸。_。 ,、 r?！?。J乍為仿真計(jì)算的起點(diǎn)，ffl過迭代計(jì)算獲得對(duì)應(yīng)于程序設(shè)定的過冷度 ^^。。,要求 下的室外熱交換器106工作狀態(tài) ;_,. ，將7;」 與7;_。 ,相比較從而得到可以令系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
收斂的室外熱交換器106的風(fēng)量Fa。
以系統(tǒng)的制冷劑充注量m為依據(jù)，調(diào)節(jié)可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)轉(zhuǎn)速(變頻)以調(diào)節(jié)循環(huán)制冷劑
質(zhì)量流量Gr,調(diào)至電子膨脹閥最大開度^v,時(shí)的系統(tǒng)運(yùn)行工況。若系統(tǒng)充注量w過大或過
小，或是室外熱交換器106的風(fēng)量Fa過大或過小，表現(xiàn)為室外熱交換器106的風(fēng)量&對(duì)流 量Gr的調(diào)整與系統(tǒng)質(zhì)量守恒要求對(duì)制冷劑質(zhì)量流量Gr的調(diào)整方向相反，從而導(dǎo)致程序始終
無法收斂，這時(shí)需增大過冷度r^^。。,設(shè)定，重新計(jì)算，直至尋找到最小冷凝蒸發(fā)壓差的系統(tǒng)
運(yùn)行工況。
2、制熱循環(huán)工作過程
根據(jù)用戶設(shè)定溫度7;,和由室內(nèi)溫度傳感器117所實(shí)測(cè)的室內(nèi)干球溫度r。^。，通過比較
運(yùn)算器計(jì)算出兩者之間的溫度差(即室溫偏差)AT; AT作為輸入?yún)?shù)進(jìn)人到由系統(tǒng)各部件 的數(shù)學(xué)模型所組成的控制器中。根據(jù)室外溫度傳感器U2、室外濕度傳感器113、室內(nèi)溫度傳 感器U7和室內(nèi)濕度傳感器116的檢測(cè)到的溫濕度信號(hào)(室外干球溫度7;自。、室外相對(duì)濕度
4。、室內(nèi)干球溫度7^。和室內(nèi)相對(duì)濕度i^。)，經(jīng)過轉(zhuǎn)換得到室內(nèi)、外的濕球溫度72和汀2;
將室內(nèi)千球溫度7;,。"。、室內(nèi)濕球溫度7;，室外干球溫度7^。^和室外濕球溫度n;，連同用戶 設(shè)定溫度7;,和用戶設(shè)定風(fēng)量1^一起，帶入公式i計(jì)算出熱負(fù)荷2的初始近似值(即預(yù)測(cè)
值)，傳入室內(nèi)熱交換器115的數(shù)學(xué)模型中。
室內(nèi)熱交換器115的數(shù)學(xué)模型以熱負(fù)荷g預(yù)測(cè)值、風(fēng)量7a設(shè)定值和過冷度7^^。。,最小值
作為輸入條件，通過迭代計(jì)算獲得滿足室內(nèi)制熱需求下的室內(nèi)熱交換器115的工作狀態(tài)，包 括其換熱溫度、壓力分布，室內(nèi)空氣與室內(nèi)熱交換器115換熱后的出口狀態(tài)，制冷劑在管內(nèi)
的氣液相分布，以及制冷劑在其進(jìn)、出口的參數(shù)(f」 ， 7;」n，《,，。 ,)等。
以從室內(nèi)熱交換器115的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出的電子膨脹閥108的入口制冷劑焓h，和入口 制冷劑壓力《, 作為電子膨脹閥108的數(shù)學(xué)模型的輸入條件，將本發(fā)明方法提出的電子膨脹
閥最大開度」vmax要求對(duì)應(yīng)為盡可能減小室外熱交換器出口過熱度7;^^。,，將室外熱交換器過
熱度乙^k,設(shè)定值引入電子膨脹閥108的數(shù)學(xué)模型中，計(jì)算此時(shí)對(duì)應(yīng)的電子膨脹閥開度A及其出口參數(shù)7;^和g,。根據(jù)《_, 通過物性計(jì)算可求得飽和液態(tài)參數(shù)7;_。 ,,而電子膨脹閥
開度由公式5計(jì)算，。u,由公式7計(jì)算得到。
《。 ,=《， -<^"><&/(200(^ '"xO/xO/x和x(公式7)
其中，《—, 是電子膨脹閥入口制冷劑壓力，Gr是制冷劑質(zhì)量流量，a/是電子膨脹閥的流量 系數(shù)。
將通過電子膨脹閥108的數(shù)學(xué)模型計(jì)算得出的出口參數(shù)7;—。 ,和《_。 ,引入可變?nèi)萘繅嚎s 機(jī)ioi的數(shù)學(xué)模型，以制冷劑在室內(nèi)熱交換器ii5入口的狀態(tài)/^"、 7;一, 作為可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)
101的數(shù)學(xué)模型的輸入?yún)?shù)7;—。 ,、 g,，獲得對(duì)應(yīng)于該循環(huán)制冷劑質(zhì)量流量Gr的可變?nèi)萘?br> 壓縮機(jī)能耗R,和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速"，同時(shí)得到可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)ioi入口制冷劑狀態(tài)7;—, ， 7;)值 可作為室外熱交換器106的數(shù)學(xué)模型的收斂判別標(biāo)準(zhǔn)。
室外熱交換器106的數(shù)學(xué)模型以電子膨脹閥108的數(shù)學(xué)模型得出的制冷劑入口狀態(tài)戶。, 、
r。一,"作為仿真計(jì)算的起點(diǎn)，通過迭代計(jì)算獲得對(duì)應(yīng)于程序設(shè)定的過熱度7^w要求下的室外 熱交換器106工作狀態(tài)r?！，將 ;,與7;—, 相比較從而得到可以令系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型收斂的室
外熱交換器106的風(fēng)量r^。
以系統(tǒng)的制冷劑充注量m為依據(jù)，調(diào)節(jié)可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)轉(zhuǎn)速(變頻)以調(diào)節(jié)循環(huán)制冷劑
質(zhì)量流量o ，調(diào)至電子膨脹閥最大開度^、M時(shí)的系統(tǒng)運(yùn)行工況。
本發(fā)明的制冷系統(tǒng)變頻節(jié)能控制方法能夠用于中小型制冷系統(tǒng)，本方法根據(jù)回風(fēng)溫度的
變化AT確定冷負(fù)荷0?；驘嶝?fù)荷2的變化。對(duì)大型中央空調(diào)系統(tǒng)如果使用水冷方式，可以根 據(jù)回水溫度AT的變化確定負(fù)荷的變化。
權(quán)利要求
1.一種制冷系統(tǒng)的變頻節(jié)能控制方法，其特征在于根據(jù)負(fù)荷的變化或變化趨勢(shì)確定制冷劑質(zhì)量流量Gr，然后確定滿足制冷劑質(zhì)量流量Gr的壓縮機(jī)能耗Wel和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速n；通過建立的節(jié)能控制數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)出使冷凝器負(fù)荷滿足冷負(fù)荷和壓縮機(jī)功率變化的冷凝壓力Pc最小值，逐步調(diào)整壓縮機(jī)供電頻率ff使壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到n值；通過主動(dòng)調(diào)節(jié)電子膨脹閥開度Av使冷凝壓力Pc達(dá)到最低，實(shí)現(xiàn)冷凝器與蒸發(fā)器間的最小壓差運(yùn)行，使制冷系統(tǒng)運(yùn)行能耗最低。
2. 如權(quán)利要求1所述一種制冷系統(tǒng)的變頻節(jié)能控制方法，其特征在于-(1) 根據(jù)實(shí)際的室內(nèi)干球溫度？;,^、室內(nèi)濕球溫度7;，室外干球溫度7;^,。、室外濕球 溫度77^2，室內(nèi)的用戶設(shè)定溫度值7;,，及室內(nèi)的用戶設(shè)定風(fēng)量 ^，得到冷負(fù)荷a或熱負(fù)荷g的初始近似值，然后通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合出循環(huán)計(jì)算的制冷劑流量o和冷負(fù)荷a或熱負(fù)荷2的關(guān)系式，從而確定制冷劑流量O的初始近似值；對(duì)于制冷循環(huán)工作過程計(jì)算如公式1和 公式2所示；<formula>formula see original document page 2</formula> (公式1)<formula>formula see original document page 2</formula> (公式2)其中，込是標(biāo)準(zhǔn)狀況下的制冷量，p和Q^分別是根據(jù)室內(nèi)干球溫度7;^。、濕球溫度72、風(fēng)量F^通過空氣的物性計(jì)算得到的空氣密度和比熱容；W和/t2是與制冷系統(tǒng)有關(guān)的常數(shù)；W和A2的確定方法如下使用該機(jī)組進(jìn)行制冷試驗(yàn)，獲得穩(wěn)態(tài)時(shí)的實(shí)際冷負(fù)荷g《和制 冷劑實(shí)際流量G&，至少獲得二組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，帶入公式3聯(lián)立求解得到H和A2;<formula>formula see original document page 2</formula> (i為試驗(yàn)次數(shù)，i=l， 2) (公式3)(2) 在制冷循環(huán)中，以系統(tǒng)過熱度7^^。,可能的最小值為己知條件和循環(huán)計(jì)算的起始點(diǎn)， 以設(shè)計(jì)工況壓力作為室內(nèi)熱交換器的出口壓力《,，步長(zhǎng)遞推計(jì)算其入口狀態(tài)參數(shù)《_, 和 、, ，并通過限定^,"前后兩次計(jì)算值的偏差來判別收斂；將計(jì)算所得的室內(nèi)熱交換器的入 口狀態(tài)參數(shù)/^ 和、,. 作為電子膨脹閥計(jì)算的出口狀態(tài)參數(shù)^和^—。 (，根據(jù)線性流量特性 來計(jì)算其入口狀態(tài)參數(shù)7;)和c;并將算得的電子膨脹閥入口狀態(tài)參數(shù)7;—, 和^—, 與室內(nèi) 熱交換器出口狀態(tài)參數(shù)《,、7;,共同作為可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)計(jì)算的輸入?yún)?shù)，利用上一狀態(tài)求得壓比近似值，引入新工況迭代計(jì)算新工況下可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)的出口狀態(tài)參數(shù)2;,;從電子膨脹閥計(jì)算得到的室外熱交換器出口狀態(tài)C、 r。,出發(fā)，步長(zhǎng)遞推計(jì)算其入口狀態(tài)參數(shù)K)，并與可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)出口狀態(tài) ;一。u,進(jìn)行比較，通過調(diào)整室外熱交換器的風(fēng)量卩《使二者相適應(yīng)；通過依次對(duì)系統(tǒng)各部件運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行仿真計(jì)算，尋找過冷度7^^。。,最小值對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；制熱循環(huán)起始點(diǎn)同制冷循環(huán)，但計(jì)算方向與制冷循環(huán)相反；(3)以設(shè)計(jì)工況值為基準(zhǔn)，判斷系統(tǒng)各部件的狀態(tài)參數(shù)是否與實(shí)際情況相符，并通過制 冷劑質(zhì)量流量Gr進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整；當(dāng)電子膨脹閥入口壓力g—, 過高時(shí)，表示室內(nèi)熱交換器入口焓值^一w過高，需要減小制冷劑質(zhì)量流量Gr,反之則要增大制冷劑質(zhì)量流量O,并返回重 新計(jì)算；當(dāng)可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)供電頻率#過大時(shí)，需要減小制冷劑質(zhì)量流量O，反之需要增大制冷劑質(zhì)量流量o，并返回重新計(jì)算；如果室外熱交換器出口溫度r。，,接近室外干球溫度L^。，則此時(shí)冷凝器換熱溫差太小，無法換熱，則要增大制冷劑質(zhì)量流量Gr，并返回fi 新計(jì)算；室外熱交換器風(fēng)量Fa過小時(shí)，減小制冷劑質(zhì)量流量O，反之則要增大制冷劑質(zhì)量 流量G/"，并返回重新計(jì)算；最后如果循環(huán)制冷劑充注量計(jì)算值m,比設(shè)定的充注量加小時(shí)， 則減小制冷劑質(zhì)量流量G。反之則要增大制冷劑質(zhì)量流量Gr，并返回重新計(jì)算，直到循環(huán) 制冷劑充注量計(jì)算值^無限逼近設(shè)定的充注量m時(shí)，則迭代計(jì)算結(jié)束；通過以上措施調(diào)節(jié)制冷劑在冷凝器和蒸發(fā)器中的分配，在冷負(fù)荷匹配和系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，通過主動(dòng)控制實(shí) 現(xiàn)電子膨脹闊開度^v達(dá)到"最大"，此時(shí)系統(tǒng)的冷凝壓力尸c和蒸發(fā)壓力尸e的差A(yù)P達(dá)到最?。?用戶能根據(jù)需要設(shè)定制冷劑質(zhì)量流量的偏差值A(chǔ)O ;制冷劑質(zhì)量流量Gr的調(diào)整方式如公式4 所示，<formula>formula see original document page 0</formula> (公式4)其中，G^,為上一次計(jì)算得到的制冷劑質(zhì)量流量；AGr是給定的偏差值。
3.如權(quán)利要求1所述一種制冷系統(tǒng)的變頻節(jié)能控制方法，其特征在于制冷系統(tǒng)由可變 容量壓縮機(jī)(101)、油分離器(102)、單向閥(103)、排氣壓力傳感器(104)、四通閥(105)、 室外熱交換器(106)、第一壓力傳感器(107)、電子膨脹閥(108)、第二壓力傳感器(109)、 第一溫度傳感器(110)、第一流量傳感器(111)、室外溫度傳感器(112)、室外濕度傳感器 (113)、第三壓力傳感器(114)、室內(nèi)熱交換器(115)、室內(nèi)濕度傳感器(116)、室內(nèi)溫度傳感器(117)、第二溫度傳感器(118)、第四壓力傳感器(119)、第三溫度傳感器(120)、 第二流量傳感器(121)、排氣溫度傳感器(122)構(gòu)成；制冷系統(tǒng)包括室外機(jī)單元和室內(nèi)機(jī)單 元；其中，室外機(jī)單元由可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)(101)、四通閥(105)、室外熱交換器(106)、電 子膨脹閥(108)及連接管路組成；在制冷工況時(shí)，冷媒流動(dòng)順序如下，并形成閉環(huán)制冷回路可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)(101)—油分離器(102)—單向閥(103)—四通閥(105)—室外熱 交換器(106)—電子膨脹閥(108)—室內(nèi)熱交換器(115)—四通閥(105)—可變?nèi)萘繅?縮機(jī)(101);在制熱工況時(shí)，冷媒流動(dòng)順序如下，并形成閉環(huán)制熱回路可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)(101)—油分離器(102)—單向閥(103)—四通閥(105)—室內(nèi)熱 交換器(115)—電子膨脹閥(108)—室外熱交換器(106)—四通閥(105)—可變?nèi)萘繅?縮機(jī)(101);可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)(101)的排氣口裝有排氣壓力傳感器(104)和排氣溫度傳感器(122)， 用于檢測(cè)可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)(101)的排氣壓力g—她和排氣溫度7;—。 ,;可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)(101)的回氣口裝有第四壓力傳感器(119)、第三溫度傳感器(120)和第二流量傳感器(121)，用 于檢測(cè)可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)的回氣壓力S一,"、回氣溫度7;，和制冷劑質(zhì)量流量Gr;在室外熱交換 器(106)的空氣吸入口裝有室外溫度傳感器(112)和室外濕度傳感器(113)，用于檢測(cè)室 外干球溫度r。,自。和室外相對(duì)濕度i^,。；在室外熱交換器(106)的出口裝有第一流量傳感器(111)和第一壓力傳感器(107),用于檢測(cè)室外熱交換器(106)出口的制冷劑質(zhì)量流量O 和出口制冷劑壓力C;在電子膨脹閥(108)和室內(nèi)熱交換器(115)之間靠近(108)處裝有溫度傳感器(110)和第二壓力傳感器(109),用于檢測(cè)電子膨脹閥(108)的出口制冷 劑溫度7;—咖、出口制冷劑壓力C;在電子膨脹閥(108)和室內(nèi)熱交換器(115)之間靠近(115)處裝有第二溫度傳感器(118)和第三壓力傳感器(114)，用于檢測(cè)室內(nèi)熱交換器(115) 的入口制冷劑溫度 ;)和入口制冷劑壓力在室內(nèi)熱交換器(115)的空氣吸入口裝有室內(nèi)溫度傳感器(117)和室內(nèi)濕度傳感器(116)，用于檢測(cè)室內(nèi)干球溫度r。^。和室內(nèi)相對(duì)濕 度4。
4.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述一種制冷系統(tǒng)的變頻節(jié)能控制方法，其特征在于對(duì) 于制冷循環(huán)工作過程根據(jù)用戶設(shè)定溫度自P和由室內(nèi)溫度傳感器(117)所測(cè)得的室內(nèi)干球溫度、""。，通 過比較運(yùn)算器計(jì)算出兩者之間的溫度差、即室溫偏差A(yù)T; AT作為輸入?yún)?shù)進(jìn)入到由系統(tǒng)各 部件的數(shù)學(xué)模型所組成的控制器中；根據(jù)室外溫度傳感器(112)、室外濕度傳感器(113)、 室內(nèi)溫度傳感器(117)和室內(nèi)濕度傳感器(116)的檢測(cè)到的溫濕度信號(hào)，即室外干球溫度7"。"'。、室外相對(duì)濕度《"'。、室內(nèi)干球溫度；^"。和室內(nèi)相對(duì)濕度《"Q，經(jīng)過轉(zhuǎn)換得到室內(nèi)、外的濕球溫度K和77^將室內(nèi)干球溫度『。'""o、室內(nèi)濕球溫度7^,室外干球溫度^f。w。和室外濕球溫度772，連同用戶設(shè)定溫度C和用戶設(shè)定風(fēng)量K-一起，帶入公式1計(jì)算出冷負(fù)荷&的 初始近似值即預(yù)測(cè)值，傳入室內(nèi)熱交換器(115)的數(shù)學(xué)模型中；室內(nèi)熱交換器(115)的數(shù)學(xué)模型以冷負(fù)荷a預(yù)測(cè)值、風(fēng)量^r設(shè)定值和過熱度7;^^。,最小值作為輸入條件，通過迭代計(jì)算獲得滿足室內(nèi)制冷需求下的室內(nèi)熱交換器(115)的工作狀 態(tài)，包括其換熱溫度、壓力分布，室內(nèi)空氣與室內(nèi)熱交換器(115)換熱后的出口狀態(tài)，制冷劑在管內(nèi)的氣液相分布，以及制冷劑在其進(jìn)、出口的參數(shù)、即《, , 加，t;加。
5. 如權(quán)利要求4所述一種制冷系統(tǒng)的變頻節(jié)能控制方法，其特征在于以從室內(nèi)熱交換器 (115)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出的電子膨脹閥(108)的入口制冷劑焓^—,力和出口制冷劑壓力g,作為電子膨脹閥(108)的數(shù)學(xué)模型的輸入條件，將本發(fā)明提出的電子膨脹閥最大開度」v^要求對(duì)應(yīng)為盡可能減小室外熱交換器出口過冷度7;^^,，將室外熱交換器過冷度7^^。。,設(shè)定值引入電子膨脹閥(108)的數(shù)學(xué)模型中，計(jì)算此時(shí)對(duì)應(yīng)的電子膨脹閥開度^;及其入口參數(shù)2; , 和尸￡—根據(jù)c通過物性計(jì)算求得飽和液態(tài)參數(shù)7;—, ，而電子膨脹閥開度^和《_, 由公式5和公式6計(jì)算得到<formula>formula see original document page 5</formula>其中^是電子膨脹閥全開狀態(tài)下的通道截面積，y^是上一次電子膨脹閥的開度頻數(shù)，\— 是上一次迭代算得的電子膨脹閥入口制冷劑焓，c是電子膨脹閥出口制冷劑壓力，o是制冷劑質(zhì)量流量，cw是電子膨脹閥的流量系數(shù)。
6. 如權(quán)利要求5所述一種制冷系統(tǒng)的變頻節(jié)能控制方法，其特征在于將通過電子膨脹閥(108)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算得出的入口參數(shù) ； ^和《,."引入可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)(ioi)的數(shù)學(xué)模型，以制冷劑在室內(nèi)熱交換器(115)出口的狀態(tài)〈 ,、 7;，,作為可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)(101)的數(shù)學(xué)模型的輸入?yún)?shù)7;」 、 獲得對(duì)應(yīng)于該循環(huán)制冷劑質(zhì)量流量G/"的可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)能耗 R,，根據(jù)壓縮機(jī)性能曲線預(yù)測(cè)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速"和可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)供電頻率#，同時(shí)得到可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)(101)出口制冷劑狀態(tài)7;,， C值作為室外熱交換器(106)的數(shù)學(xué)模型的收 斂判別標(biāo)準(zhǔn)；室外熱交換器(106)的數(shù)學(xué)模型以電子膨脹閥(108)的數(shù)學(xué)模型得出的制冷劑出口狀 態(tài)《—。 ,、 1_加作為仿真計(jì)算的起點(diǎn)，通過迭代計(jì)算獲得對(duì)應(yīng)于程序設(shè)定的過冷度7^抓。。,要求下的室外熱交換器(106)工作狀態(tài)r?！罚瑢?！放c7;,相比較從而得到令系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型收斂的室外熱交換器(106)的風(fēng)量&。
7. 如權(quán)利要求6所述一種制冷系統(tǒng)的變頻節(jié)能控制方法，其特征在于以系統(tǒng)的制冷劑充 注量m為依據(jù)，調(diào)節(jié)可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)循環(huán)制冷劑質(zhì)量流量^，調(diào)至電子膨脹閥最大開度^Ux時(shí)的系統(tǒng)運(yùn)行工況；若系統(tǒng)充注量w過大或過小，或是室外熱交換器(106)的風(fēng)量&過大或過小，表現(xiàn)為室外熱交換器(106)的風(fēng)量Fa對(duì)流量O的調(diào)整與系統(tǒng)質(zhì)量守恒 要求對(duì)制冷劑質(zhì)量流量O的調(diào)整方向相反，從而導(dǎo)致程序始終無法收斂，這時(shí)需增大過冷度乙^^,設(shè)定，重新計(jì)算，直至尋找到最小冷凝蒸發(fā)壓差的系統(tǒng)運(yùn)行工況。
8. 如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述一種制冷系統(tǒng)的變頻節(jié)能控制方法，其特征在于對(duì) 于制熱循環(huán)工作過程根據(jù)用戶設(shè)定溫度7;一和由室內(nèi)溫度傳感器(117)所實(shí)測(cè)的室內(nèi)干球溫度r。^。，通過比較運(yùn)算器計(jì)算出兩者之間的溫度差即室溫偏差A(yù)T; AT作為輸入?yún)?shù)進(jìn)人到由系統(tǒng)各部件 的數(shù)學(xué)模型所組成的控制器中；根據(jù)室外溫度傳感器(112)、室外濕度傳感器(113)、室內(nèi)溫度傳感器(in)和室內(nèi)濕度傳感器(116)的檢測(cè)到的溫濕度信號(hào)、即室外干球溫度t;自。、 室外相對(duì)濕度i^。、室內(nèi)干球溫度r。^。和室內(nèi)相對(duì)濕度&。，經(jīng)過轉(zhuǎn)換得到室內(nèi)、外的濕球 溫度r2和rr2;將室內(nèi)干球溫度7^ 。、室內(nèi)濕球溫度r2 ，室外干球溫度 。和室外濕球溫度 7丁2，連同用戶設(shè)定溫度7;—和用戶設(shè)定風(fēng)量j^一起，帶入公式i計(jì)算出熱負(fù)荷g的初始近似值即預(yù)測(cè)值，傳入室內(nèi)熱交換器(115)的數(shù)學(xué)模型中；室內(nèi)熱交換器(115)的數(shù)學(xué)模型以熱負(fù)荷2預(yù)測(cè)值、風(fēng)量Ka設(shè)定值和過冷度7;^,，,最小值作為輸入條件，通過迭代計(jì)算獲得滿足室內(nèi)制熱需求下的室內(nèi)熱交換器115的工作狀態(tài)， 包括其換熱溫度、壓力分布，室內(nèi)空氣與室內(nèi)熱交換器115換熱后的出口狀態(tài)，制冷劑在管內(nèi)的氣液相分布，以及制冷劑在其進(jìn)、出口的參數(shù)S—,", , ， &。w， 加。
9. 如權(quán)利要求8所述一種制冷系統(tǒng)的變頻節(jié)能控制方法，其特征在于以從室內(nèi)熱交換器 (115)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出的電子膨脹閥(108)的入口制冷劑焓/^, 和入口制冷劑壓力《_, 作為電子膨脹閥(108)的數(shù)學(xué)模型的輸入條件，將本發(fā)明提出的電子膨脹閥最大開度^、w要求對(duì)應(yīng)為盡可能減小室外熱交換器出口過熱度 ;^。,，將室外熱交換器過熱度7;^^。,設(shè)定值引入電子膨脹閥(108)的數(shù)學(xué)模型中，計(jì)算此時(shí)對(duì)應(yīng)的電子膨脹閥開度A及其出口參數(shù)7; 。 ( 和S—。 (;根據(jù)S》通過物性計(jì)算可求得飽和液態(tài)參數(shù)而電子膨脹閥開度Jv由公式5計(jì)算，《—。 ,由公式7計(jì)算得到；其中，/^ 是電子膨脹閥入口制冷劑壓力，Gr是制冷劑質(zhì)量流量，a/是電子膨脹閥的流量 系數(shù)。
10. 如權(quán)利要求9所述一種制冷系統(tǒng)的變頻節(jié)能控制方法，其特征在于將通過電子膨脹閥(108)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算得出的出口參數(shù)7;,和c引入可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)(101)的數(shù)學(xué)模 型，以制冷劑在室內(nèi)熱交換器(115)入口的狀態(tài)《)、7;一, 作為可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)(101)的數(shù) 學(xué)模型的輸入?yún)?shù)7;一。 ,、 c，獲得對(duì)應(yīng)于該循環(huán)制冷劑質(zhì)量流量o的可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)供電頻率f和該運(yùn)行工況下的可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)能耗F^，同時(shí)得到可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)(101)入口制冷劑狀態(tài)7;^ 7;_, 值作為室外熱交換器(106)的數(shù)學(xué)模型的收斂判別標(biāo)準(zhǔn)；室外熱交換器(106)的數(shù)學(xué)模型以電子膨脹閥(108)的數(shù)學(xué)模型得出的制冷劑入口狀態(tài)尸?！? 、 r。—J乍為仿真計(jì)算的起點(diǎn)，通過迭代計(jì)算獲得對(duì)應(yīng)于程序設(shè)定的過熱度7^^2。,要求下 的室外熱交換器(106)工作狀態(tài)7; 。a,，將7;,與7;」 相比較從而得到令系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型收斂的室外熱交換器(106)的風(fēng)量K。,
全文摘要
本發(fā)明屬于節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種制冷系統(tǒng)的變頻節(jié)能控制方法。該控制方法根據(jù)冷負(fù)荷的變化或變化趨勢(shì)確定制冷劑的質(zhì)量流量，然后確定滿足此流量下的壓縮機(jī)消耗功率，通過建立的節(jié)能控制數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)出使冷凝器熱負(fù)荷滿足冷負(fù)荷和壓縮機(jī)功率變化的最小冷凝壓力，逐步調(diào)整壓縮機(jī)供電頻率使壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)測(cè)值；調(diào)節(jié)膨脹閥開度使冷凝壓力達(dá)到最低，實(shí)現(xiàn)冷凝器與蒸發(fā)器間的最小壓差運(yùn)行，使制冷系統(tǒng)運(yùn)行能耗最低。本發(fā)明解決了系統(tǒng)中壓縮機(jī)、膨脹閥、風(fēng)機(jī)的優(yōu)化控制問題，利用節(jié)能控制數(shù)學(xué)模型對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的可控因素(如壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、膨脹閥開度、室外機(jī)風(fēng)量)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)節(jié)，使制冷系統(tǒng)運(yùn)行在最佳工作點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)制冷系統(tǒng)在變頻調(diào)節(jié)基礎(chǔ)上的進(jìn)一步節(jié)能。
文檔編號(hào)F25B49/02GK101603751SQ20091008896
公開日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者李海燕, 立 王, 童莉葛 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)