新闻中心

技术展望丨多联机控制技术进展与展望

时间:2020-04-09  编辑:

多联机空调(热泵)系统(简称:多联机)是一种多末端、长配管、变制冷剂流量的直接蒸发式制冷(热)系统。相比于水冷机组,多联机传热环节少,减少了能量损耗;相比于定容量系统,其在部分负荷工况下性能优良;其具有多末端独立控制,管路占用空间小,设计、安装相对简便等优势,特别适用于室内需求温度不同,室内机自由控制,需要实现分户计量的建筑中,因此被广泛应用于办公楼、酒店、学校等建筑,并逐渐应用于住宅建筑中。多联机在20世纪80年代诞生于日本,虽然我国从20世纪90年代后期才开始发展,但在我国发展迅速,其产值连续多年在集中空调产品中保持最高占有率和增长率。据统计,2017年多联机市场规模已达到51.5%,如图1所示。由于长江流域建筑对制冷和采暖都有强烈需求,故具有冷热同源特征的多联机系统深受用户欢迎,已近60%的多联机产品都应用于该地区。

图1  近年多联机市场规模

多联机控制系统是多联机系统的神经中枢,掌控着机组时时刻刻的运行状态,是实现多联机自动、稳定、安全、舒适与节能运行的重要保障。多联机自诞生至今近40年,其控制技术不断发展。认识其发展历史、技术现状及未来趋势,对于产品研发、行业发展具有一定的指导意义。一方面,应回顾其技术发展历程,探究其技术发展动因和实现方法;另一方面,应把握技术现状,分析其优势与不足,确立后续的研发方向。

本文从多联机的循环控制,除霜控制,回油控制,舒适性控制及节能控制等方面回顾其技术进展,并结合技术发展现状,分析多联机控制技术未来可能的发展方向。

 

1  循环控制

 
 
 

 

多联机系统循环控制的目的在于按照各室内负荷大小提供相应的制冷(热)量,以满足室内热舒适要求,同时实现系统的节能高效运行,其核心是实现多联机系统的容量调节和各室内机的制冷剂流量分配。通常由室内机电子膨胀阀(开度)调节其制冷剂流量,由压缩机(台数及转速)和室外换热器(面积和风扇)提供所需要的总制冷剂流量。室内机的风速往往是用户自行设定的,仅有在自动模式下才可以作为其调节手段。

控制系统通常采用多输入多输出(Multi Input Multi Output,简称MIMO)闭环控制结构。控制系统的控制目标值包括用户设定的室内温度,以及保证系统安全和节能运行的目标过热(冷)度及压缩机吸/排气压力值等,在获得控制目标后,控制系统将基于制冷系统的运行特性,调控各执行器的调节量(膨胀阀开度、压缩机运行台数及转速、室外机风速、热交换器换热面积等),使被控参数(室温及系统内部关键部位的状态参数)趋近于目标值。当室内负荷发生变化,室温(被控对象)产生扰动时,通过传感器反馈的当前值,操作各执行器,以保证被控参数的控制精度和稳定性。在满足控制需求的条件下,循环控制可被描述为多解方程,多种控制策略均能达到相同的控制精度;同时考虑系统的节能效果,寻求最佳的控制策略。因此,多联机的控制过程可以认为是在舒适性等约束条件下求解制冷系统各部件性能方程组的最优解的过程。

为实现室内舒适性和节能控制目标,针对多联机具有变量多、状态多、滞后大、参数耦合关系强的特点,在难以建立其精确数学模型的条件下,近年国内外学者、企业进行了深入研究,发展了各种各样的控制方法(图2)。从系统架构的角度看,这些控制方法可归纳为集中控制、分散控制两大类;从算法实现的角度看,又可分为双位ON/OFF控制、PID控制、模糊控制、自适应控制、最优值控制、神经网络控制等多种控制算法,并逐步向以大数据技术为基础的优化控制策略方向发展,以实现故障诊断,提高其控制精度和系统能效。

图2  多联机控制方法的发展历程

1.1  集中控制策略

在多联机诞生初期,由于缺乏精确的数学、物理模型,人们对多联机系统特性、参数耦合关系的认识尚不深入。同时,由于电子通讯技术的发展逐渐成熟,为通讯控制器提供了扎实的技术基础。因此,早期的多联机借鉴了变风量系统(VAV)及变水量系统(VWV)的控制方法,多采用集中控制法(又称为:通讯控制法),即是利用通讯控制器并结合控制算法,实现对室内舒适性等的控制。

集中控制法主要由中央控制器通过指令集中调控各室内机和室外机,调控过程可简化为“采集&输入、算法计算、输出&控制”3个步骤(图3):

1)室内机控制器采集能表征当前负荷状态的相关参数(如:室温和设定温度之差),并将相关指令上传到室外机控制器。

2)室外侧控制器根据其内部算法,计算压缩机的指令频率fcomp及室内机流量分配信息(膨胀阀开度Xi),并按照指令频率控制压缩机转速。

3)室外机控制器将流量分配信息输出到各室内机控制器,进而控制各膨胀阀开度,实现流量的按需分配。为保证流量分配的合理性及各室内机实际制冷(热)效果,有些控制方法中增加了“比较”环节,通过比较各室内机的出风温度、设定温度等,对实际制冷(热)效果不佳的室内机流量进行补偿或适当限制效果超常的室内机流量。

各种产品采用的集中控制法大多遵循上述调控思路,其实质区别仅在于内置的算法差异,在实际工程应用中,往往通过实验具体确定其内置算法,如专利CN102331064中就采用了比例积分(PI)的控制算法。

图3  集中控制法的3个步骤

集中控制法以网络通讯技术为实现手段,不但信号响应速度快,还能高度集中控制信息,有利于实现对机组全工况性能、实时性能的控制。然而,受制于通讯技术,集中控制法在实际应用中也面临着问题:一方面,由于各室内、外机控制器在运行过程中必须保持实时的双向通信,这对多末端系统的通讯可靠性、硬件设备提出了挑战;另一方面,通过试验确定具体控制算法的工作量较大,且算法不具有普适性,系统设备发生任意变化(如改变室内机数量、型号等)都会导致控制策略失效。

由于市场对多联机产品的需求趋向于多室内机、大容量机组,因此,集中控制策略通讯复杂的不足逐渐凸显,难以适应多联机产品的发展需要,因此,多末端机组逐步向分散控制方法发展。而对于小型的一拖二、一拖三多联机,由于采用集中控制法具有信号响应快、算法相对简单等优势,部分小型多联机仍采用该类控制策略。

1.2  分散控制策略

在对多联机系统进行深入研究的基础上,从业人员希望寻找一种通讯量低,又不影响控制效果的控制策略,以解决集中控制法在多末端机组中实验工作量大、通用性差的问题,因而提出了分散控制方法。分散控制的本质在于实现室内、外机在一定程度上相对独立控制,以降低不必要的实验工作量和数据通讯量。其室内、外机控制器仅保留必要信息(如:运行模式、膨胀阀开关信息)的通讯,室外机根据外温、盘管温度、吸/排气压力、运行模式、膨胀阀通断信息等控制压缩机转速;室内机则尽量不需要室外机的信息,而根据房间温度、设定室温及过热(冷)度独立控制膨胀阀的开度。

从分散控制诞生至今,为了保证室内机在满负荷工况下满足冷(热)负荷需求,且在部分负荷工况下具有良好的除湿能力,为简化控制策略,许多机组采用了恒定吸/排气压力的控制策略;为了发挥部分负荷工况和变工况下多联机的节能潜力,又逐渐发展出了变吸/排气压力的控制方法。

1.2.1  定吸/排气压力控制

定吸/排气压力控制是制冷时维持吸气压力恒定、制热时维持排气压力恒定的控制方法,其原理可结合式(1)理解:当室内负荷发生变化时,为了维持室温在一定范围内,必须使一段时间内的室内机换热量Q与室内负荷相匹配;当吸/排气压力恒定时,可以通过调节室内电子膨胀阀的通断系数α(实际上室内机采用启停控制)或室内机换热面积F(通过改变室内机出口的过热/过冷度,以改变相变传热区域的传热面积,实现室内机输出所需的冷/热量),以调节换热量Q。

式(1)中:Q为室内机在τ1τ2时间内的换热量(J);α为通断系数,室内机电子膨胀阀关断时为0,开启时为1;K为传热系数(W/(m2·℃));F为换热面积(m2);ΔTin,i为制冷剂与室内空气的平均温差(℃);τj为j时刻(s)。

1)调节通断系数α 以控制室温

该方法实际上是室内机的通断控制法。以制冷为例,当室温达到设定温度下限时,关断电子膨胀阀,室内温度将逐渐上升,当上升到设定温度下限时,开启电子膨胀阀,此时必须保证室内及出口具有一定的安全过热度,实际上是利用房间的蓄热性使室温被控制在一定范围内。王旭辉等、HWANG采用的电子膨胀阀通断控制的基本方法为,预先确定室温的控制范围和室内机的过热(冷)度;在制冷(热)工况下,当室温高(低)于设定范围时,开启室内机膨胀阀,并调节其开度使过热(冷)度保持恒定;当室温低(高)于设定室外范围时,关闭膨胀阀。需要注意的是,当多台室内机电子膨胀阀均处于关闭状态时,或室内负荷小导致膨胀阀开度较小时,有可能出现排气压力异常升高等现象,危及系统安全性;对此,东芝公司通过算法限制膨胀阀的最小开度,以避免该类现象发生。

2)调节换热器的热容量K F 以控制室温

该方法是使室内机输出的制冷(热)量与室内负荷相等,以获得稳定的室温。由于室内机的风速往往是由用户设定的,故常常采用连续控制室内机电子膨胀阀开度以增大或减小室内机出口的过热(冷)度,从而实现室内机换热面积的调节,其原理如图4所示。

图4  调节换热面积F(连续调节)

以上两种调节方法在室内机电子膨胀阀开启状态下,都是在保证室内机出口具有最小过热(冷)度的前提下,调节压缩机的转速或开启台数,以及室外换热器的风量或传热面积以控制吸/排气压力恒定,从而实现系统的稳定控制。这两类方法,均能达到良好的控制效果,其模拟分析与试验研究表明:采用连续调节的多联机,其室温波动小,系统稳定性更强,且能有效减少因启停过程的动态损耗导致的系统能效降低的状况,因此在舒适性、稳定性、能耗方面优于通断控制。赵伟等也证实了采用通断控制方式时,其能效比是多联机“性能域”的下边界。

总体而言,定吸/排气压力的分散控制法简单灵活,可行性高,不仅提供了室内、外机控制器的独立性,减少了通讯量,而且控制方法具备良好的通用性,减小了试验工作量,故目前仍广泛应用于多联机产品中。

1.2.2  变吸/排气压力控制

虽然连续调节的控制方法优化了系统能效,但其实质是通过调节换热管过热段的长度实现容量连续调节,在部分负荷工况下,“牺牲”了室内机换热器的部分换热面积,故仍具有节能潜力。变吸/排气压力的控制策略通过改变部分负荷工况下的吸/排气压力,减小式(1)中空气与室内机制冷剂的温差ΔTin,i,在不损失换热面积F的条件下调节容量,能够提高多联机在部分负荷工况下的能效,如图5所示。

图5  调节蒸发温度Te

在采用恒定吸/排气压力控制、变吸/排气压力的控制策略是的多联机容量调节思路如图6。曲线1、2分别代表恒定过热度(通常为3~5℃)、可变过热度条件下蒸发器输出的制冷量随蒸发温度Te的变化曲线。当负荷率降低时,工作点随f1频率曲线从点A移动到B,此时恒定吸/排气压力法为保持蒸发温度不变,压缩机频率将从曲线f1下降到f2,工作点从B移动到C。而采用变吸/排气压力控制策略时,工作点将移频率更低的f3曲线上的D点,可见蒸发温度从Te1上升到Te3,频率下降,能耗降低。

图6  蒸发器性能图

由于变吸/排气压力控制法减小了冷凝温度与蒸发温度的差(即冷凝温度降低、蒸发温度升高),使其制冷循环的性能系数EER(COP)提高,故在能耗方面优于恒定吸/排气压力控制。

YUN等采用动态压力控制策略对制热工况下的多联机进行仿真、试验,其控制策略是:根据室温逐时值、累计变化值及设定值通过算法预测当前负荷,基于负荷大小控制冷凝压力,其试验结果与在EnergyPlus平台上的仿真结果比较,该方法可使能效比提高21%左右。ZHAO等、長澤浩司等的研究工作表明,在制冷工况下,相比于恒定蒸发温度控制,采用变蒸发温度的控制策略在低负荷率下同样表现出优良的节能效果。大金公司提出了基于室内负荷预测的变吸/排气压力控制方法,并在VRV X7热泵型多联机产品中应用该方法,其实测结果表明:采用变吸/排气压力控制方法的热回收型多联机,其年均COP可提高31%。

对于变吸/排气压力的控制策略,必须控制吸气过热度以保证压缩机的长期安全、稳定运行。夏建军提出了变吸/排气压力的优化控制策略,根据所有室内机的最小过热(冷)度确定吸/排气压力的设定值,其中通过液体旁通回路控制吸气过热度。李子爱进一步研究表明,采用液体旁通回路控制吸气过热度的方法会减少主回路制冷剂流量,可能会影响系统的能效,因而提出了用过冷却回路代替液态旁通回路的策略,在不影响系统能效的条件下控制吸气过热度。

目前,多联机产品广泛采用恒定吸/排气压力的分散控制策略,其通讯量少、简单可靠;变吸/排气压力控制策略还能有效改善部分负荷率工况下的能效,随着研究和实践的深入,变吸/排气压力控制方法将有望逐步得到普及。

 

2  除霜控制

 
 
 

 

风冷式多联机作为一种典型的空气源热泵,冬季在低温高湿环境下运行,面临室外换热器结霜问题,进而导致制热量减小、能效比下降。采取除霜技术以及避免换热器结霜(无霜空气源热泵),是未来解决结霜系统性能衰减、实现稳定供热的主要方法,但目前采用逆循环和热气旁通除霜仍然是解决室外换热器结霜的主要方法,其除霜开始/终止判据及除霜策略是防止误除霜(有霜不除,无霜除霜)、影响多联机除霜性能的主要因素。

由于多联机的室内机工作状态差异很大,压缩机的转速随时变化,也使得其吸气压力及室外换热器的盘管温度变化迅速,定速空调系统常用的时间控制法、时间-盘管温度法,最大平均加热能力控制等方法均不适用于多联机。表1总结了目前各种除霜控制方法的特点。总体而言,多联机除霜判据从单一参数控制,逐渐发展为多参数、综合指标控制,并逐步结合数据挖掘、机器学习技术,提高其控制精度。

表1  除霜开始/终止控制方法、判断依据及其特点

在各种除霜方式中,逆循环法、热气旁通、回气加热、蓄能除霜在多联机中都有应用。逆循环法将制冷剂“换向”,从室内取热融化霜层,控制简单、能效高,但室内舒适性差;热气旁通法将压缩机的高温排气引入室外换热器,用排气热量将霜层融化,无需从室内取热,舒适性提高,但仍需中断供热;由于除霜热量不足,导致除霜时间过长,故提出了回气加热除霜方法,他是在热气旁通基础上,在压缩机吸气管上安装加热器,将气液分离器中液体转化为气体,加快融霜速度、保证在系统稳定运行;蓄能除霜(图7)通过蓄能器贮存正常运行工况下的部分热量进行除霜,无需从室内取热,提高了除霜速度,同时还可以在除霜时向室内供热。

图7  蓄能除霜方法

针对现有除霜技术需要中断供热、舒适性效果差、热量来源不足等问题,除霜方式正在向以下方向发展:

1)在多室外机模块机组中,室外机模块采用热气旁通独立除霜(如图8所示),可实现连续制热的条件下实现部分模块的除霜,提高了室内舒适性;

2)采用制冷剂加热的回气加热法,压缩机排气一部分进入室内机供热,另一部分热气旁通除霜,并在蓄热器中设置蒸发盘管,利用压缩机驱动从蓄热器中取热提供除霜热量,使得室内舒适提高;

3)在逆循环除霜过程中,室内机开启电加热和风机保证室内舒适性,但提高了能耗;

4)结合超声波除霜、鼓风机“吹”霜等技术辅助除霜,降低除霜能耗;

5)采超疏水镀层技术防止结霜,采用可再生除霜溶液喷液除霜以缩短除霜时间。

图8  不间断制热的热气旁通除霜方法

虽然目前多联机在除霜方式和除霜与结束除霜判据的研究取得了较大进展,但由于多联机的容量大、系统复杂,室外换热器容易出现“结霜不匀、除霜不净”等问题,且在部分负荷运行时,其制冷剂流量减小,除霜效率低、热量来源不足。针对这些问题,多联机今后尚需在除霜控制测量方面深入开展工作,研究适用于全工况的除霜方式,寻找除霜热量来源,避免除霜不净、并缩减除霜时间的技术方案,仍需完善基于多参数、数据挖掘等技术的除霜控制策略,提高样本数量,开发适用于不同区域的除霜控制策略。

 

3  回油控制

 
 
 

 

与单一末端空气源热泵机组(如空调器、单元式空调机)相比,多联机系统管路长、落差大、弯头多,系统易存油,且在低负荷率时回油困难,同时,多联机并联模块(各台压缩机之间)内、模块间易出现润滑油分配不均现象,将对机组的能效及可靠性造成不利影响。因此,各压缩机之间、各模块机组之间的回油、均油技术是多联机系统中的关键技术之一。

3.1  压缩机的回油

在多联机系统中,通常对每台压缩机设置独立的高效油分离器,以减少润滑油进入系统配管和室内机中,并及时返回压缩机。其油分离器的原理主要是利用改变压缩机排气侧的制冷剂气流方向离心作用技术、采用重力沉降作用的油分离器等技术。对于长配管、高落差的多联机系统,为了让进入系统中的润滑油尽快返回压缩机,通常还会设置回油弯,必要时还会短时间提高频率,使室内机和管道中的润滑油返回压缩机,这就是常用的“回油运行模式”。

对于设有回油运行模式的多联机,通过升高工作频率、增大制冷剂流量等方式提高制冷剂流速,使制冷剂管道中的润滑油返回压缩机。在回油运行模式下,通常蒸发侧风机停止运行,膨胀阀开度调至最大。多联机的回油运行控制策略最初采取启停时运行回油模式,或设定时间间隔,机组每隔一定时间自动运行回油模式。后来,制冷剂状态、环境参数等相关变量也被综合考虑,作为回油运行的判断依据;通过比较压缩机平均排气压力与阈值的大小,同时考虑室外空气温度,根据机组的需要运行回油模式,提升压缩机频率并控制各阀门的开闭。此外,改变润滑油的物性也能够改善多联机回油运行的效果。

3.2  压缩机之间、模块之间的均油

为均衡调控各压缩机内的油面,可以在压缩机之间设置均油管与平衡阀,调节压缩机之间油位;也可以采用自动均油技术,将多台压缩机及回油管通过均油管相连,在无需传感器和动力部件的条件下,仅通过管内的压力平衡来调整并联压缩机的油位;交叉回油控制技术则进一步取消了压缩机之间的均油管,将油分离器出口的润滑油返回到其他压缩机,有效平衡各个压缩机之间的油位。

上述均油技术的原理如图9所示。为维持模块机组之间的油平衡,既可以在模块之间按照类似方法设置均油管,也可以采用自带油平衡管的压缩机构成的模块,模块间通过气管和液管之间汇总连接,省去专门的均油管路。

图9  压缩机之间的均油技术

总之,现有回油控制技术的总体思路是简化系统管路配置和控制逻辑,并保证压缩机内的油位正常,实现多联机系统的正常回油,有效地解决多台压缩机并联时的油量均衡。但是,对于大容量、长管路、管路复杂的多联机系统,如何有效将系统管路中的润滑油送回压缩机内,仍需要进一步深入研究。

 

4  舒适性控制

 
 
 

 

4.1  室内末端

实现多联机室内末端的智能控制,不但能提高室内舒适性,还能促进行为节能,并且将监测的室内情况反馈到主机,结合数据挖掘等技术,有利于实现机组的运行节能。

一方面,营造非均匀环境是提高人员舒适度、降低系统能耗的技术途径之一。采用室内机红外智能人体感知技术,即通过红外传感器和小波分析技术,将人员位置、状态信息传递到空调控制器,通过智能控制空调定向送风(摆风角度、风速、出风温度),能提高房间人员活动区的舒适性;实时检测人员移动状态,自动实现人来开机、人走关机,能实现行为节能。

另一方面,根据人员的实际热感觉调控室内环境,改善室内舒适性。Fountian开发出有“加热”和“冷却”的人机交互界面,避免温度设定不合理;陈哲良等研发“冷、热、干、湿”交互界面、在线学习用户舒适温湿度域实现室内环境控制,提供更舒适、更稳定的室内热环境,节能效果明显。然而,由于个体的热感觉存在差异,该类技术应用于公共空间需要进一步成熟研究和优化算法。

虽然室内末端智能控制有利于提高舒适性、促进节能,但其技术成本较高;同时,需要成熟的控制程序,保证传感器的安全可靠,才能有效使得室内末端技术的进一步应用、推广。

4.2  除湿控制

湿度是影响室内舒适性的重要指标,多联机除湿控制以提高室内舒适性为目标,兼顾节约能耗的原则。

对于同时进行热湿处理的多联机,通常采用冷冻除湿的方式,并降低室内机风机转速以降低蒸发温度,增加空气与蒸发器表面水蒸气分压差,提高除湿能力。然而,采用该方式的多联机蒸发温度、送风温度低,机组的舒适性低,能耗较高。为了改善除湿过程的舒适性,可采用除湿、再热串联制冷循环和并联制冷循环,提高送风温度,但能耗依然较高。

在维持室内舒适性的条件下,为了提高蒸发温度并降低能耗,同时适应热湿比的变化,可以将热湿处理过程分离,研发出了高蒸发温度的多联机和独立除湿的新风机组。利用多联机处理显热负荷,借助独立新风系统(DOAS)、固体吸附、溶液除湿、热泵干燥等除湿设备处理湿负荷,实现舒适、节能的温湿度独立控制。

文献采用独立新风系统处理新风负荷及湿负荷的系统,与常规多联机系统相比,室内舒适性提高70%以上,并使系统节能;而借助固体吸附除湿(如固定式、转轮式)、溶液除湿,并利用余热、太阳能等再生,也可以实现温湿度独立控制;此外,采用固体除湿材料的除湿换热器替代蒸发器和冷凝器的固体除湿热泵,与多联机联合运行,能够实现17.2%的节能,且室内湿度保持稳定,舒适性良好。

 

5  节能控制

 
 
 

 

在节能控制方面,目前的研究热点集中于提高机组全工况下的能效及结合大数据技术两方面。

针对多联机在中等负荷率下能效高的特点,下田順一等、藤村昌弘等基于性能测试,提出优化负荷率的控制方法。其特征在于:低负荷工况下,控制单台室外机在中等负荷率下间断运行;中、高负荷工况下,室外机连续运行,控制压缩机台数、转速调整机组容量;同时,根据性能测量的结果,优化机组容量,保证室外机长期在高能效的负荷率工况下运行。在藤村昌弘的测试中,采用该优化控制策略的多联机在制冷工况节能39%,制热工况节能47%。目前,该方法仍处于研发阶段,多采用性能曲线法先测量机组性能,再分析给出其控制策略;随着在线性能测量技术与控制技术的发展、结合,有望实现对多联机的实时测量及调控,进一步优化机组能效。

图10  多联机能效-负荷率性能曲线

格力公司针对家用多联机低负荷率工况下能效低下的问题,提出大小容积切换的压缩机技术:在中、高负荷工况下,大、小两个气缸同时运行;在低负荷工况下,大容积气缸卸载,小容积气缸在较高负荷率下运行。被测机组在10%负荷率条件下,EER高达4.25,比常规同冷量多联机提升130%。

在结合大数据技术相关方面:由于多联机系统变量多、耦合性强,难以建立精确的数学模型。在控制策略方面,采用数据挖掘技术分析多联机在设计制造、实验过程中的海量历史数据,并结合神经网络算法、支持向量机算法、贝叶斯算法等,能够建立最优的控制模型、故障诊断模型等;结合在线性能测试获得的实际运行数据,能够根据实时数据不断优化调整模型。在控制策略方面,大数据技术能够保证控制精度,使多联机在最优状态运行;在故障诊断方面,能显著提升故障诊断模型的精度、效率,降低运行维护成本。

 

6  技术展望

 
 
 

 

多联机自诞生以来,一直是行业研发的重点技术,特别是控制技术的发展,有力地推动了多联机整体技术的进步。今后将在现有基础上,将更加深入地研究系统的动态特性,围绕提升系统能效,改善室内舒适性控制水平,提高系统的可靠性,将不断发展基于大数据的优化控制技术。因此,有可能在如下几个方面取得进一步的突破:

1)系统优化控制仍然是重要的研究方向。深入研究系统的动态特性和仿真技术,完善基于多变量控制算法,实现各个控制模块(如压缩机、膨胀阀和风机等)的协调运行,实现从稳态优化控制(控制策略)向动态实时优化控制(控制算法)发展,提高系统的稳定性和可靠性,提高系统能效比。

2)发展应用多联机实现电力调峰技术。风冷多联机用量大,用能强度还较高,今后需结合建筑冷热负荷特性,实现有效的电力调峰,提高发电效率、促进可再生能源电力发展。为此,应研究基于围护结构蓄热特性和多联机空调性能的优化控制模型,研究基于电网负荷的多联机需求响应运作模式,如基于负荷聚合商业务的需求响应控制、考虑时间约束频率削峰方法等,确定其最佳控制策略。

3)发展基于大数据的系统舒适性及节能控制技术。通过在线性能测量获得机组现场运行数据,结合大数据算法和平台,实现多联机系统的性能优化控制。为此,需规范多联机实际运行性能的测试方法,构建数据采集和存储平台;优化控制算法,对历史运行数据和运行策略进行挖掘,综合分析并建立出最优的控制模型,根据多联机实际运行性能控制系统的容量和运行状态,实现多联机的舒适性与节能控制。

4)发展基于大数据的系统故障诊断技术。应进一步优化多联机能耗特征辨识的故障诊断技术,同时研发适应气候特征和使用需求的故障诊断及运行优化策略,如通过运行状况确定制冷剂充注量问题、借助风机电流等特征参数辨识实现智能除霜技术等。这些技术的进步和发展,也将为在役多联机系统的控制程序升级、故障诊断、维保服务提升提供新的方法。

 

7  结束语  

 
 
 

 

多联机因其具有符合部分时间、部分空间的空调使用需求,容易实现行为节能,节省安装空间,简化系统设计和节省安装与运维工作量等特殊优势,得到了越来越多用户的欢迎。本文对多联机核心技术之一的控制技术进行了综述分析,以回顾历史,继往开来,有助于认识其发展脉络,瞄准未来的发展方向。

通过30多年的发展,多联机已在基于变吸(排)压力的容量调节,不间断制热除霜,系统的回油与均油,室内舒适性与非均匀环境营造,以及基于大数据技术的节能与故障诊断等控制技术都有了突破性的进展。今后,多联机必将进一步与大数据技术交叉、融合,实现控制技术的创新,实现全工况性能的提升,推动多联机向高效节能、高舒适性、多功能化和智能化方向发展。

 

 


分享到

Powered by 武汉鑫国冠机电工程有限公司 Copyright 2017-2022 吴汉艺制作    鄂ICP备20006650号