系统和用于控制包括可变速度压缩机的系统的方法
【技术领域】
[0001]在本文中公开的实施例大体涉及一种系统和用于控制包括至少一个可变速度压缩机的系统的方法。
【背景技术】
[0002]通常，需要某些因素(例如，最小操作速度)以用于延长可变速度压缩机的寿命。这种需要可影响能量效率。期望在包括可变速度压缩机的系统的控制上的改进。
【发明内容】
[0003]在本文中描述的实施例针对一种系统和用于控制包括例如至少一个可变速度压缩机的系统的方法。该方法可提供在包括至少一个可变速度压缩机的系统(例如，加热、通风以及空气调节(HVAC)系统)的控制中的改善的精度，并且在需要的生产能力在压缩机的最小生产能力之下时，可降低压缩机的压缩机循环频率。
[0004]通常，改善的精度和压缩机循环频率的降低，通过同时控制包括在系统中的可变速度压缩机和进气风扇实现。在本文中描述的系统和方法可有利地导致改善的能量效率。SP，通常，在启动和关闭之间的循环可不仅仅有助于延长压缩机的寿命，还可改善能量效率。在本文中描述的系统和方法还可导致更高百分率的潜在生产能力以用于改善的空间除湿，使得不需要典型地由用于除湿的传统的空气侧产物(air-side product)进行的进气空气的额外的再加热。
[0005]通常，不同的风扇速度和压缩机速度组合可提供相同的单元(unit)或需要的生产能力。在本文中描述的系统和方法可基于预定的公式或映射，从当前的压缩机速度确定风扇速度。可设定能量效率公式/映射，使得在提供相同的单元或需要的生产能力时，系统将实现最大能量效率。
[0006]在一些实例中，在使用相同的压缩机速度时，除湿映射可具有比能量效率映射可具有的更低的风扇速度。在该情况下，基于除湿公式/映射的控制可移除更多的湿气并且改善空间除湿。在一些情况下，控制器可在空间湿度不高时选择基于能量效率映射运行，而在空间湿度过高时基于除湿映射运行。
[0007]在一些实施例中，系统包括可变速度压缩机、冷凝器、蒸发器、以及进气风扇。在一些实例中，系统还可包括控制器，其构造为通过执行存储在控制器的存储器中的控制程序或算法控制系统。在一些实例中，控制器构造为使得可变速度压缩机可在如下四个不同操作状态下操作:单元断开状态、启动状态、运行状态以及关闭状态。
[0008]在单元断开状态下，可变速度压缩机在断开位置处保持断开，使得可变速度压缩机的速度处于O转每秒(rps)。在一些情况下，风扇还可断开，使得风扇的速度处于Orps。
[0009]在启动状态下，可变速度压缩机的速度可以恒定变化率从Orps增加，直至速度达到压缩机的启动速度。在一些情况下，风扇可在最小速度下运行。
[0010]在运行状态下，可变速度压缩机在最小速度和最大速度之间调整。在一些情况下，风扇也可在最小速度和最大速度之间调整。
[0011]在关闭状态下，可变速度压缩机可从最小速度下降至Orps。关闭在达到Orps时完成。在一些情况下，风扇可在最小速度下运行。
[0012]在一个实施例中，由控制器执行的算法包括确定需要的生产能力，和将确定的需要的生产能力与可变速度压缩机的最小的生产能力比较。
[0013]如果确定的需要的生产能力比可变速度压缩机的最小生产能力大，那么然后可变速度压缩机在运行状态下操作。
[0014]如果确定的需要的生产能力比可变速度压缩机的最小生产能力小，那么然后可变速度压缩机将基于确定的需要的生产能力在四个不同操作状态之间循环。
[0015]本发明的其它方面将通过对详细描述和附图的考虑而变得显而易见。
【附图说明】
[0016]现参照图示，其中，自始至终相同的标号代表相对应的部分。
[0017]图1是根据一个实施例的用于控制可变速度压缩机和进气风扇的系统的示意图。
[0018]图2A和图2B是根据一个实施例的包括在控制可变速度压缩机中的整体过程的流程图。
[0019]图3显示了根据一个实施例的循环过程的示意图。
[0020]图4显示了根据一个实施例的使用PI控制器的反馈控制系统的框图。
[0021]图5显不了根据一个实施例进气风扇和压缩机的速度如何同时被调整的图表。
【具体实施方式】
[0022]在本文中描述的实施例针对一种系统和用于提供在包括可变速度压缩机的系统中的控制的方法。系统可为利用包括水源热泵、一体设备、空气处理器以及终端单元的可变速度压缩机的任何系统。
[0023]图1提供了公开的系统(见在图1中的系统100)的一个实施例的示意图。系统100包括调节空间104和与调节空间104流体连通的管道系统113。术语“调节空间”在本文中指单个空间或一组空间，其中，单个空间或一组空间可限定为一个区域或多个区域。调节空间104可包括恒温器119，其测量调节空间104的干球温度。术语“干球温度”在本文中指由恒温器119测量的空气的温度，该恒温器119自由地暴露于空气但被屏蔽辐射和湿气。
[0024]该管道系统113可包括冷却盘管126和进气风扇131。管道系统113可包括典型地包括在HVAC系统中的其它部件，包括溢流风扇(relief fan)(未显示)。如在本领域中所公知，管道系统113和调节空间104可构造为，使得需要的空气流可从管道系统113流入调节空间104，回流入管道系统113并然后流出管道系统113。
[0025]通常，空气流过冷却盘管126以便被冷却。冷却空气然后作为供应空气通过进气风扇131传递入调节空间104。进气风扇131还可用来将空气作为回流空气抽出调节空间104。用于通风的一些户外空气可与回流空气的再循环部分混合。已经由户外空气替换的剩余的回流空气可然后通过溢流风扇作为排放空气排放。
[0026]在一些实例中，冷却盘管126可与冷凝器142和压缩机137流体连通。在图1中，系统100示出为具有一个压缩机，但是将理解的是，可使用多于一个压缩机。在使用多于一个压缩机的情况下，压缩机可例如平行于彼此地操作。在一个实例中，压缩机137是可变速度压缩机。如在本领域中通常所理解的，术语“可变速度压缩机”指其速度可例如通过控制器控制的压缩机。
[0027]可变速度压缩机137可包括在本领域中公知的部件，包括可变速度驱动器和马达。压缩机137的速度通常通过控制马达的速度而被控制，该马达由可变速度驱动器驱动。可变速度压缩机137可为适于在HVAC系统中使用的任何压缩机类型，并且可包括但不限于，往复式、涡旋式、旋转式、螺旋式、离心式等。将理解的是，根据使用的压缩机的类型，例如对于螺旋式或离心式压缩机，可需要一些偏差(deviat1n)或增强。
[0028]可变速度压缩机137通常起作用来压缩制冷剂气体，并将所得的高压和高温制冷剂气体供给至冷凝器142。如在本领域中通常所理解，可变速度压缩机137的生产能力基于可变速度压缩机137的操作速度。即，当在系统中的其它变量保持不变时，可变速度压缩机137的生产能力将大体在压缩机速度增加时增加。在随后的描述中，将描述可变速度压缩机。但是，将理解的是，在本文中的内容可应用至任何适当的调整生产能力压缩机。注意到，可变速度压缩机被理解为是调整生产能力压缩机的实例。其它变量可包括冷凝器风扇速度、冷凝器周围条件以及蒸发器进入空气条件。
[0029]通常，可变速度压缩机137具有最小生产能力。术语“可变速度压缩机137的最小生产能力”指的是防止对可变速度压缩机137的损坏所必要的可变速度压缩机137的最低操作速度或生产能力。即，通常，在可变速度压缩机的负载降低时，压缩机变得更不有效，这可导致压缩机内部温度升高。这可转而导致转子温度的过热和转子的径向膨胀或径向增长。该径向增长可导致与压缩机壳体的径向摩擦，随后引起故障。并且，损坏可来源于在较低操作速度下压缩机润滑的缺乏。可变速度压缩机137的最小生产能力是防止可变速度压缩机137的这种故障所必要的可变速度压缩机137的最低操作速度或生产能力。将理解的是，可变速度压缩机137的最小生产能力可由用户确定和/或设定。
[0030]在一些情况下，可变速度压缩机137的最小生产能力取决于例如使用的可变速度压缩机137的类型的因素。在一些实例中，可变速度压缩机137的最小生产能力例如由可变速度压缩机137的制造商预先确定。在一些其它实例中，可变速度压缩机137的最小生产能力由用户设定。在一些其它实例中，可变速度压缩机137的最小生产能力可例如基于来自从压缩机137排出的流体的温度传感器169和/或压缩机137的温度传感器172的读数，以在本领域中公知的方式计算。
[0031]冷却盘管126、冷凝器14