[發明專利]一種制冷系統的變頻節能控制方法

有效

• 申請號: 200910088963.0
• 申請日: 2009-07-15
• 公開（公告）號: CN101603751A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 王立;童莉葛;李海燕
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: F25B49/02
• 分類號: F25B49/02;F24F11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種制冷系統的變頻節能控制方法，其特征在于：根據負荷的變化或變化趨勢確定制 冷劑質量流量Gr，然后確定滿足制冷劑質量流量Gr的壓縮機能耗W_el和壓縮機轉速n；通過 建立的節能控制數學模型預測出使冷凝器負荷滿足冷負荷和壓縮機功率變化的冷凝壓力Pc 最小值，逐步調整壓縮機供電頻率ff使壓縮機轉速達到n值；通過主動調節電子膨脹閥開度 Av使冷凝壓力Pc達到最低，實現冷凝器與蒸發器間的最小壓差運行，使制冷系統運行能耗 最低；

具體控制步驟為：

(1)根據實際的室內干球溫度T_airin0、室內濕球溫度T₂，室外干球溫度T_airout0、室外濕球 溫度TT₂，室內的用戶設定溫度值T_setup，及室內的用戶設定風量V_air，得到冷負荷Q₀或熱負荷 Q的初始近似值，然后通過實驗數據擬合出循環計算的制冷劑流量Gr和冷負荷Q₀或熱負荷 Q的關系式，從而確定制冷劑流量Gr的初始近似值；對于制冷循環工作過程計算如公式1和 公式2所示；

Q₀＝Q_b×(T_airut0-T_setup)/(308-300)+ρ×V_air×C_pa×(T_airin0-T_setup)/3600??(公式1)

Gr＝k1+k2×(Q₀-1)?????????????(公式2)

其中，Q_b是標準狀況下的制冷量，ρ和Cpa分別是根據室內干球溫度T_airin0、濕球溫度T₂、風 量V_air通過空氣的物性計算得到的空氣密度和比熱容；k1和k2是與制冷系統有關的常數；

k1和k2的確定方法如下：使用該機組進行制冷試驗，獲得穩態時的實際冷負荷Q_實和制 冷劑實際流量Gr_實，至少獲得二組實驗數據，帶入公式3聯立求解得到k1和k2；

Gr_實，i＝k1+k2×(Q_實，i-1)??(i為試驗次數，i＝1，2)??????(公式3)

(2)在制冷循環中，以系統過熱度T_superheat可能的最小值為已知條件和循環計算的起始點， 以設計工況壓力作為室內熱交換器的出口壓力P_{i_out}，步長遞推計算其入口狀態參數P_{i_in}和 h_{i_in}，并通過限定h_{i_in}前后兩次計算值的偏差來判別收斂；將計算所得的室內熱交換器的入 口狀態參數P_{i_in}和h_{i_in}作為電子膨脹閥計算的出口狀態參數P_{e_out}和h_{e_out}，根據線性流量特性 來計算其入口狀態參數T_{e_in}和P_{e_in}；并將算得的電子膨脹閥入口狀態參數T_{e_in}和P_{e_in}與室內 熱交換器出口狀態參數P_{i_out}、T_{i_out}共同作為可變容量壓縮機計算的輸入參數，利用上一狀態 求得壓比近似值，引入新工況迭代計算新工況下可變容量壓縮機的出口狀態參數T_{c_out}；從電 子膨脹閥計算得到的室外熱交換器出口狀態P_{o_out}、T_{o_out}出發，步長遞推計算其入口狀態參數 T_{o_in}，并與可變容量壓縮機出口狀態T_{c_out}進行比較，通過調整室外熱交換器的風量Va使二者 相適應；通過依次對系統各部件運行狀態進行仿真計算，尋找過冷度T_supercool最小值對應的系 統運行狀態；制熱循環起始點同制冷循環，但計算方向與制冷循環相反；

(3)以設計工況值為基準，判斷系統各部件的狀態參數是否與實際情況相符，并通過制 冷劑質量流量Gr進行實時調整；當電子膨脹閥入口壓力P_{e_in}過高時，表示室內熱交換器入口 焓值h_{i_in}過高，需要減小制冷劑質量流量Gr，反之則要增大制冷劑質量流量Gr，并返回重 新計算；當可變容量壓縮機供電頻率ff過大時，需要減小制冷劑質量流量Gr，反之需要增 大制冷劑質量流量Gr，并返回重新計算；如果室外熱交換器出口溫度T_{o_out}接近室外干球溫 度T_airout0，則此時冷凝器換熱溫差太小，無法換熱，則要增大制冷劑質量流量Gr，并返回重 新計算；室外熱交換器風量Va過小時，減小制冷劑質量流量Gr，反之則要增大制冷劑質量 流量Gr，并返回重新計算；最后如果循環制冷劑充注量計算值m_s比設定的充注量m小時， 則減小制冷劑質量流量Gr，反之則要增大制冷劑質量流量Gr，并返回重新計算，直到循環 制冷劑充注量計算值m_s無限逼近設定的充注量m時，則迭代計算結束；通過以上措施調節制 冷劑在冷凝器和蒸發器中的分配，在冷負荷匹配和系統穩定運行的基礎上，通過主動控制實 現電子膨脹閥開度Av達到“最大”，此時系統的冷凝壓力Pc和蒸發壓力Pe的差ΔP達到最小； 用戶能根據需要設定制冷劑質量流量的偏差值ΔGr；制冷劑質量流量Gr的調整方式如公式4 所示，

Gr＝Gr_r-1±ΔGr???????????(公式4)

其中，Gr_r-1為上一次計算得到的制冷劑質量流量；ΔGr是給定的偏差值。