一种空调器的控制方法、空调器

摘要

本发明公开一种空调器的控制方法、空调器。该控制方法包括：获取与空调器设定工况所对应的稳态漏热量，根据稳态漏热量确定空调器的目标控制参数；建立空调供热量、室内空气负荷和围护结构负荷的变化关系；结合空调供热量、室内空气负荷和围护结构负荷的变化关系确定空调器的最佳供热量，选取与最佳供热量对应的预设供热参数组合；根据预设供热参数组合确定空调器各负载的预设控制参数；控制空调器各负载按照预设控制参数动作以进行制热运行。该控制方法能够间接监控围护结构热负荷，解决现有方法在不同漏热状态下鲁棒性差、负荷品位不匹配的关键难题，实现空调高效供热、空气高效用热，降低空调运行能耗，实现高效节能舒适运行。

权利要求

1.一种空调器的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：根据与空调器设定工况所对应的稳态漏热量确定空调器的目标控制参数；

获取空调供热量、室内空气负荷和围护结构负荷的变化关系；

结合所述目标控制参数与所述空调供热量、室内空气负荷和围护结构负荷的变化关系确定空调器的最佳供热量，选取与所述最佳供热量对应的预设供热参数组合；

根据所述预设供热参数组合确定运行所述空调器的预设控制参数；

控制空调器各负载按照所述预设控制参数动作以进行制热运行；

所述根据与空调器设定工况所对应的稳态漏热量确定空调器的目标控制参数包括：确定所述空调器设定工况所处预设工况区间的工况区间段；

根据所述工况区间段与稳态漏热量的预设对应关系，确定空调器设定工况所对应的稳态漏热量；

所述结合所述目标控制参数与所述空调供热量、室内空气负荷和围护结构负荷的变化关系确定空调器的最佳供热量包括：根据所述稳态漏热量确定空调器的最小出风温度；

基于室内温度变化率、空调器的出风温度、空调器的进风温度和所述最小出风温度确定空调器的最佳供热量；

所述根据所述稳态漏热量确定空调器的最小出风温度包括：将所述稳态漏热量对应的空调供热量作为最小供热量；

根据所述最小供热量计算空调器的最小出风温度；

所述基于室内温度变化率、空调器的出风温度、空调器的进风温度和所述最小出风温度确定空调器的最佳供热量包括：实时检测室内温度、空调器的出风温度和空调器的进风温度；

根据所述室内温度计算室内温度变化率；

结合所述室内温度变化率、空调器的出风温度、空调器的进风温度和所述最小出风温度计算实时漏热量；

将所述室内温度与所述最小出风温度进行对比得到温度对比结果，并将所述实时漏热量与最小供热量进行对比得到供热量对比结果；

根据所述温度对比结果和所述供热量对比结果确定出最佳供热量。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述获取空调供热量、室内空气负荷和围护结构负荷的变化关系包括：基于室温二阶变化率与围护结构总漏热量之间的响应关系，建立室内空气负荷和围护结构负荷的关系；

结合所述空调供热量，建立所述空调供热量、所述室内空气负荷和围护结构负荷的变化关系。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在计算所述实时漏热量时采用如下关系式：Qs(t)＝∫tqmcp[Tc'(t)‑Tj'(t)]dt‑ρVmcpΔTr＝kx(t)A(Tr‑Tw)其中Qs(t)为实时漏热量，qm为空调送风质量流量，cp为空气定压比热，T'c(t)为实时出风温度，T'j(t)为实时进风温度，ρ为室内空气密度，Vm为房间体积，△Tr为单位时间内室温的变化值，kx(t)为实时漏热系数，A为房间围护结构内部总换热面积，Tr为单位时间内室内平均温度，Tw为室外环境温度。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述选取与所述最佳供热量对应的预设供热参数组合包括：选取与所述最佳供热量对应的送风风量；

选取与所述最佳供热量对应的出风温度。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述预设供热参数组合确定运行所述空调器的预设控制参数包括：确定空调器中的压缩机频率和/或节流元件的开度和/或内风机转速和/或外风机转速；

确定与所述预设供热参数组合对应的空调器送风角度，其中所述空调器送风角度为所述供热参数组合对应空调出风达到最佳气流组织形式时的出风角度。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述获取所述最佳气流组织形式包括：根据非等温射流理论，得到不同送风高度、不同送风参数组合、不同室内环境温度状态对应的轴心速度轨迹线；

基于所述轴心速度轨迹线得到空间气流组织的送风覆盖规律；

引入无量纲系数A，定义为：

其中ΔTho表示设定的对照参考方案

的垂直空气温差；Tro表示设定的对照参考方案的室内环境温度；ΔTh表示垂直空气温差；Tr为单位时间内室内平均温度；

其中：当A为负值且垂直空气温差衰减值为正值时，A值最趋近于零时对应的气流组织形式为最佳气流组织形式；

当A为正值且垂直空气温差衰减值为正值时，A值最大时对应的气流组织形式为最佳气流组织形式；

对于同一风口高度送风，当A值为负值且各A值差异不超预设值时，倾角越大，垂直空气温差越小，此时A值对应的气流组织形式为最佳气流组织形式。

7.一种空调器，其特征在于，所述空调器采用权利要求1‑6中任意一项所述的控制方法。

说明书

一种空调器的控制方法、空调器

技术领域

[0001] 本发明涉及空调领域，尤其涉及一种空调器的控制方法、空调器。

背景技术

[0002] 目前空气源热泵空调是最适合分散分布方式的提供热源的技术，在我国北方冬季集中供暖方式减排改革任务中承担着主要角色。

[0003] 目前零碳能源结构具有供能不连续的特点(如核电、风电、光电等)，存在电源侧与用能终端供需矛盾的关键难题，需要往“需求侧响应模式”发展，因此对需求侧实际需求的精准判断与高效控制是实现“需求侧响应模式”的关键。

[0004] 高效节能舒适始终是制约中小型空气源热泵未来应用发展的关键因素。现有空气源热泵产品多侧重供给侧机组能效的提升，已实现制热COP 达到3以上，但在需求侧运行能耗的节能控制研究上却鲜有突破，存在“高效供热、低效用热”问题，热泵供热需求保障和供用热效率问题将更为突出，建筑设备运行节能改造迫在眉睫。

[0005] 然而现有热泵空调技术在“用户需求侧响应”上至少存在以下问题：现有空调不能实时检测围护结构负荷，目前通过监控空气温度直接对空调进行反馈闭环控制的方法，难以快速反馈围护结构负荷状态，在围护结构热物性及状态发生变化时，极易出现目标超调或欠调问题，同时在室内空气温度趋于稳态的阶段，空气负荷接近于0，系统缺乏主动介入控制，此时空气负荷大小难以反应围护结构负荷的实际状态，导致机组无法用最少的热量、最高的能效满足用户需求，因此控制系统鲁棒性差、系统负荷品位与实际房间负荷品位不匹配、系统能耗高，这是目前热泵空调在高效节能运行研究上难有突破的瓶颈问题。

发明内容

[0006] 鉴于此，本发明公开了一种空调器的控制方法、空调器，用以至少解决现有空调控制系统鲁棒性差、系统负荷品位与实际房间负荷品位不匹配、系统能耗高的问题。

[0007] 本发明为实现上述的目标，采用的技术方案是：

[0008] 本发明第一方面公开了一种空调器的控制方法，所述控制方法包括：

[0009] 根据与空调器设定工况所对应的稳态漏热量确定空调器的目标控制参数；

[0010] 获取空调供热量、室内空气负荷和围护结构负荷的变化关系；

[0011] 结合所述目标控制参数与所述空调供热量、室内空气负荷和围护结构负荷的变化关系确定空调器的最佳供热量，选取与所述最佳供热量对应的预设供热参数组合；

[0012] 根据所述预设供热参数组合确定运行所述空调器的预设控制参数；

[0013] 控制空调器各负载按照所述预设控制参数动作以进行制热运行。

[0014] 进一步可选地，所述根据与空调器设定工况所对应的稳态漏热量确定空调器的目标控制参数包括：获取与空调器设定工况所对应的稳态漏热量，

[0015] 所述获取与空调器设定工况所对应的稳态漏热量包括：

[0016] 确定所述空调器设定工况所处预设工况区间的工况区间段；

[0017] 根据所述工况区间段与稳态漏热量的预设对应关系，确定空调器设定工况所对应的稳态漏热量。

[0018] 进一步可选地，所述根据所述稳态漏热量确定空调器的目标控制参数包括：

[0019] 根据所述稳态漏热量计算稳态漏热量对应的最小供热量；

[0020] 将所述最小供热量作为目标控制参数。

[0021] 进一步可选地，所述建立空调供热量、室内空气负荷和围护结构负荷的变化关系包括：

[0022] 基于室温二阶变化率与围护结构总漏热量之间的响应关系，建立室内空气负荷和围护结构负荷的关系；

[0023] 结合所述空调供热量，建立所述空调供热量、所述室内空气负荷和围护结构负荷的变化关系。

[0024] 进一步可选地，所述结合所述目标控制参数与所述空调供热量、室内空气负荷和围护结构负荷的变化关系确定空调器的最佳供热量包括：

[0025] 根据所述稳态漏热量确定空调器的最小出风温度；

[0026] 基于室内温度变化率、空调器的出风温度、空调器的进风温度和所述最小出风温度确定空调器的最佳供热量。

[0027] 进一步可选地，所述根据所述稳态漏热量确定空调器的最小出风温度包括：

[0028] 将所述稳态漏热量对应的空调供热量作为最小供热量；

[0029] 根据所述最小供热量计算空调器的最小出风温度。

[0030] 进一步可选地，所述基于室内温度变化率、空调器的出风温度、空调器的进风温度和所述最小出风温度确定空调器的最佳供热量包括：

[0031] 实时检测室内温度、空调器的出风温度和空调器的进风温度；

[0032] 根据所述室内温度计算室内温度变化率；

[0033] 结合所述室内温度变化率、空调器的出风温度、空调器的进风温度和所述最小出风温度计算实时漏热量；

[0034] 将所述室内温度与所述最小出风温度进行对比得到温度对比结果，并将所述实时漏热量与最小供热量进行对比得到供热量对比结果；

[0035] 根据所述温度对比结果和所述供热量对比结果确定出最佳供热量。

[0036] 进一步可选地，在计算所述实时漏热量时采用如下关系式

[0037] Qs(t)＝∫tqmcp[Tc'(t)‑Tj'(t)]dt‑ρVmcpΔTr＝kx(t)A(Tr‑Tw)[0038] 其中Qs(t)为实时漏热量，qm为空调送风质量流量，cp为空气定压比热，Tc(t)为实时出风温度，Tj(t)为实时进风温度，ρ为室内空气密度， Vm为房间体积，△Tr为单位时间内室温的变化值，kx(t)为实时漏热系数， A为房间围护结构内部总换热面积，Tr为单位时间内室内平均温度，Tw为室外环境温度。

[0039] 进一步可选地，所述选取与所述最佳供热量对应的预设供热参数组合包括：

[0040] 选取与所述最佳供热量对应的送风风量；

[0041] 选取与所述最佳供热量对应的出风温度。

[0042] 进一步可选地，所述根据所述预设供热参数组合确定运行所述空调器的预设控制参数包括：

[0043] 确定空调器中的压缩机频率和/或节流元件的开度和/或内风机转速和/或外风机转速；

[0044] 确定与所述预设供热参数组合对应的空调器送风角度。

[0045] 进一步可选地，所述确定与所述预设供热参数组合对应的空调器送风角度包括：

[0046] 基于空调器送风口高度和风口尺寸，确定在不同运行阶段中所述供热参数组合所对应的最佳送风角度；

[0047] 其中所述最佳送风角度为所述供热参数组合对应空调出风达到最佳气流组织形式时的出风角度。

[0048] 进一步可选地，获取所述最佳气流组织形式包括：

[0049] 根据非等温射流理论，得到不同送风高度、不同送风参数组合、不同室内环境温度状态对应的轴心速度轨迹线；

[0050] 基于所述轴心速度轨迹线得到空间气流组织的送风覆盖规律；

[0051] 引入无量纲系数A，定义为：

[0052] 其中ΔTho表示设定的对照参考方案的垂直空气温差；Tro表示设定的对照参考方案的室内环境温度；ΔTh表示垂直空气温差；Tr为单位时间内室内平均温度；

[0053] 其中：当A为负值且垂直空气温差衰减值为正值时，A值最趋近于零时对应的气流组织形式为最佳气流组织形式；

[0054] 当A为正值且垂直空气温差衰减值为正值时，A值最大时对应的气流组织形式为最佳气流组织形式；

[0055] 对于同一风口高度送风，当A值为负值且各A值差异不超预设值时，倾角越大，垂直空气温差越小，此时A值对应的气流组织形式为最佳气流组织形式。

[0056] 本发明第二方面公开了一种空调器，所述空调器采用上述任一所述的控制方法。

[0057] 有益效果：本发明的供用热双高效运行控制方法，能够间接监控围护结构热负荷，解决现有以空气负荷监控方法在不同漏热状态下鲁棒性差、负荷品位不匹配的关键难题，实现空调高效供热、空气高效用热，降低空调运行能耗，实现高效节能舒适运行。

附图说明

[0058] 通过参照附图详细描述其示例实施例，本发明公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本发明公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0059] 图1示出了一实施例的控制方法流程图；

[0060] 图2示出了一实施例的特定f(m,T0)下不同送风形式的室内气流速度等值分布图；

[0061] 图3(a)示出了一实施例的特定f(m,T0)下不同送风形式的无量纲A 值差异对比图(一)；

[0062] 图3(b)示出了一实施例的特定f(m,T0)下不同送风形式的无量纲A 值差异对比图(二)；

[0063] 图4(a)示出了一实施例的A值的一种幅频特性曲线图；

[0064] 图4(b)示出了一实施例的A值的另一种幅频特性曲线图；

[0065] 图5(a)示出了一实施例的实时总漏热系数k与温升速率变化率的响应规律；

[0066] 图5(b)示出了图5中的部分曲线放大图；

[0067] 图6示出了一实施例的不同控制方法的出风温度控制曲线对比图；

[0068] 图7示出了一实施例的不同控制方法的总漏热系数k值控制曲线对比图；

[0069] 图8(a)为室温无超调时的控制效果对比图；

[0070] 图8(b)为室温存在超调现象时的控制效果对比图；

[0071] 图9(a)示出了空调控制系统设定30℃、制热运行节能效果图；

[0072] 图9(b)示出了空调控制系统设定27℃、制热运行节能效果图；

[0073] 图10示出了一实施例的供热用热双高效运行控制总体逻辑图。

具体实施方式

[0074] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0075] 在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

[0076] 应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

[0077] 还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

[0078] 目前现有供热用热双高效的空调系统无法实现高效节能运行。本发明提供了一种供热用热双高效的空调系统的运行控制方法，制热运行时通过实时获取室内空气温度的二阶变化率、空调出风温度、出风风量，计算得到空调供热量、室内空气负荷、总漏热负荷的对应关系，实时确定空调最佳供热量大小及对应供热参数f(m,T0)，实现供热量与漏热量的实时匹配，以更小供热量、更高能效使室内达到目标设定温度、舒适出风温度，节省能耗，实现高效率供热；此外，还能基于A值幅频特性规律曲线，根据当前供热参数计算确定最佳送风气流组织形式对应的送风倾角α并进行实时调控，使室内人体活动区空气热利用率、室内漏热量大小达到综合最佳，实现室内高效节能舒适用热运行。

[0079] 为进一步阐述本发明中的技术方案，现结合图1‑图10所示，提供了如下具体实施例。

[0080] 如图1所示，本实施例提供了一种空调器的控制方法，该控制方法包括：根据与空调器设定工况所对应的稳态漏热量确定空调器的目标控制参数；获取空调供热量、室内空气负荷和围护结构负荷的变化关系；结合目标控制参数与空调供热量、室内空气负荷和围护结构负荷的变化关系确定空调器的最佳供热量，选取与最佳供热量对应的预设供热参数组合；根据预设供热参数组合确定空调器各负载的预设控制参数；控制空调器各负载按照预设控制参数动作以进行制热运行。

[0081] 本实施例中的空调器基于室内空气负荷品位与大小、围护结构漏热量大小，实时对供热量、供热负荷品位进行匹配，以使用更小的热量、更高的能效使室内达到目标设定温度、舒适出风温度，节省能耗，实现高效率供热。

[0082] 在一些可选地方式中，根据与空调器设定工况所对应的稳态漏热量确定空调器的目标控制参数包括：实时获取与空调器设定工况所对应的稳态漏热量。具体的，实时获取与空调器设定工况所对应的稳态漏热量包括：确定空调器设定工况所处预设工况区间的工况区间段；根据工况区间段与稳态漏热量的预设对应关系，确定空调器设定工况所对应的稳态漏热量。

[0083] 需要说明的是，该工况区间段可以划分为n组，n为正整数。其中 n的值越大，则划分的区间越多，则可以保证设定工况能更精确匹配到相应的稳态漏热量。因此，当工况区间段划分的足够多时，也可以理解为直接将设定工况与稳态漏热量进行对应匹配。通过空调在某个工况下运行时，室内达到稳态，供热量＝稳态漏热量，因而可以预设或修正该工况下的稳态漏热量。

[0084] 在一些可选地方式中，根据稳态漏热量确定空调器的目标控制参数包括：根据稳态漏热量计算稳态漏热量对应的最小供热量；将最小供热量作为目标控制参数。

[0085] 需要说明的是，供热量＝出风风量*定压比热cp*进出风温差，控制最小供热量就是同时控制出风风量、进出风温差两个参数。类似的，也可以基于稳态漏热量计算稳态漏热量对应的最小出风风量，控制最小出风风量就是控制内风机转速，这种方法一般在定频运行或空调进出风温差无法监测调控时使用。

[0086] 在一些可选地方式中，建立空调供热量、室内空气负荷和围护结构负荷的变化关系包括：基于室温二阶变化率与围护结构总漏热量之间的响应关系，建立室内空气负荷和围护结构负荷的关系；结合空调供热量，建立空调供热量、室内空气负荷和围护结构负荷的变化关系。

[0087] 优选的，结合目标控制参数与空调供热量、室内空气负荷和围护结构负荷的变化关系确定空调器的最佳供热量包括：根据稳态漏热量确定空调器的最小出风温度；基于室内温度变化率、空调器的出风温度、空调器的进风温度和最小出风温度确定空调器的最佳供热量。

[0088] 在本实施例中，根据稳态漏热量确定空调器的最小出风温度包括：将稳态漏热量对应的空调供热量作为最小供热量；根据最小供热量计算空调器的最小出风温度。

[0089] 其中，基于室内温度变化率、空调器的出风温度、空调器的进风温度和最小出风温度确定空调器的最佳供热量包括：实时检测室内温度、空调器的出风温度和空调器的进风温度；根据室内温度计算室内温度变化率；结合室内温度变化率、空调器的出风温度、空调器的进风温度和最小出风温度计算实时漏热量；将室内温度与最小出风温度进行对比得到温度对比结果，并将实时漏热量与最小供热量进行对比得到供热量对比结果；根据温度对比结果和供热量对比结果确定出最佳供热量。

[0090] 优选的，在计算实时漏热量时采用如下关系式：

[0091] Qs(t)＝∫tqmcp[Tc'(t)‑Tj'(t)]dt‑ρVmcpΔTr＝kx(t)A(Tr‑Tw)[0092] 其中Qs(t)为实时漏热量，qm为空调送风质量流量，cp为空气定压比热，Tc(t)为实时出风温度，Tj(t)为实时进风温度，ρ为室内空气密度， Vm为房间体积，△Tr为单位时间内室温的变化值，kx(t)为实时漏热系数，A为房间围护结构内部总换热面积，Tr为单位时间内室内平均温度，Tw为室外环境温度。

[0093] 在一些可选地方式中，选取与最佳供热量对应的预设供热参数组合包括：选取与最佳供热量对应的送风风量；选取与最佳供热量对应的出风温度。本实施例是在确定最佳供热量大小之后，即可根据实际情况确定供热参数组合f(m，T0)：①当空调的风档(风量m)固定不变时，则根据最佳供热量大小确定最佳出风温度T0；②当空调的出风温度T0 不变时，则根据最佳供热量大小确定最佳送风风量m。

[0094] 本实施例中的控制方法基于室内空气负荷品位与大小、围护结构漏热量大小，实时对供热量、供热负荷品位进行匹配，以使用更小的热量、更高的能效使室内达到目标设定温度、舒适出风温度，节省能耗，实现高效率供热；基于空调预设供热参数f(m,T0)以及室内/室外工况环境，确定空调的最佳送风倾角α，使房间垂直温差、围护结构漏热量均较小，实现节能舒适综合效果，实现室内高效率用热。

[0095] 在本实施例中，供热用热双高效运行的具体控制思路如图10所示：

[0096] 一)获取当前工况下的稳态漏热量，计算稳态漏热量对应的最小供热量或最小出风风量，作为稳态目标控制参数(如：预设为稳态下的目标出风温度或目标出风风量)；

[0097] 二)实时获取室内空气负荷、围护结构漏热量的关系，即基于室温二阶变化率与围护结构漏热量之间的响应关系，实时获取室内空气负荷、围护结构漏热量的变化关系；

[0098] 三)根据上述各负荷与空调供热量关系，判断室内漏热状态，以室内温度变化率ΔTr、出风温度T0与最小出风温度Tcmin的大小，确定空调最佳供热量大小并预设供热参数组合f(m，T0)。其中：空调供热量＝空气负荷(温升用热量)+围护结构漏热量。①当室内温度变化率ΔTr大(温升快)、出风温度高，说明这个时候空气负荷大、漏热量也很大，需要较大的供热量才能达到要求；②当空气温度变化率ΔTr很小(接近 0)，但出风温度还很高，因为不知道此时漏热量是否已经是最小的，所以利用前面的室温二阶变化率响应(即降低供热量，看室温是否发生剧烈波动，若室温下降不明显，则此时漏热量并非最小，继续降低出风温度或风量以减小供热量，反之增加供热量)即：根据负荷的变化关系、实时出风温度与最小出风温度度(或实时供热量与最小供热量的关系)，实时控制空调的最佳供热量。

[0099] 本实施例结合基于稳态漏热量得到稳态漏热系数k(总漏热系数)，下面结合稳态漏热系数k对该控制方式进行说明。

[0100] 空调制热运行时，75％以上的供热量用于围护结构的温升及热耗散，以维持目标室内环境温度。现有热泵技术已能实现快速制热启动，大幅提高运行前期的室内空气温升速率，室内能快速达到目标设定温度，但是加大了围护结构与室内空气的稳态时间差异，当采用空气负荷作为监控目标进行空调供热量控制时，空气负荷调节时间短，难以体现室内实际负荷状态，当围护结构参数或状态发生变化时，极易造成室内温度超调或欠调、空调频繁启停，同时空调高负荷运行时存在运行能效低、空调能耗大的问题。因此，本发明针对上述问题提出一种主动介入式高效节能舒适运行控制策略，其具体控制方法包括：基于室温的二阶变化率(温升速率变化率)与围护结构漏热负荷响应规律，建立空调供热量Q、空气温升用热量、围护结构漏热量Qs三者的对应关系。

[0101] 如图5(a)所示，空气温升用热量趋近于0时(即温升速率为0)，此时空调供热量主要用于围护结构的温升及热耗散直到墙体温度达到稳定状态，房间实时总漏热系数kx逐渐减小直至稳态ks。从图中可以看出当空气温升负荷接近于0时围护结构负荷仍在变化，设当空气负荷恒为0、总漏热系数k曲线为线性变化时，此时空调供热量仅用于墙体温升、热耗散，空调供热量越大，k值曲线斜率k’越大，达到稳态的时间越短，此时围护结构达到最大温升速率，该k’值只与围护结构热物性及房间大小有关，此时供热量为维持当前室温的最大供热量。

[0102] 如图5(b)所示，假设k’对应曲线变化时，室内温度维持不变。当变为k1’曲线时，k值迅速减小至稳态值，即供热量与漏热量均减小，相较于k’曲线，室温会先降低，然后缓慢上升至目标温度值，同时墙体温升速率变慢，达到稳态的时间会稍微更长，但此时空调供热负荷减小、能效提高，对于系统节能有积极作用。当变为k2’曲线时，系统供热量大，室温超过目标值出现超调、且围护结构温升速率加快，虽然缩短了达到稳态的时间，但是空调供热负荷大、能效低能耗高是其主要问题。现有技术很难在各个工况、各种围护结构下自适应找到合理的k’曲线，使现有控制会出现k1’欠调、k2’超调的现象，不利于空调节能与舒适性。

[0103] 在实际控制过程中尽量避免k2’曲线的出现，即尽可能提高能效、降低空调能耗，曲线越靠近k’曲线节能舒适综合效果越好，曲线靠近 k1’时达到稳态的时间更长，但也更节能。因此，在空气负荷趋近于0 时，如何间接监控围护结构实际负荷状态对空调进行节能舒适控制即为本发明控制方法的关键。通过研究，在空气温升速率趋近于0时，对空调供热量进行多次自适应调控以降低k值，空气温升速率会进行及时响应，这种响应规律可以作为k值调控的基础，使实际运行的实时kx值变化更趋近于k曲线’，解耦围护结构具体参数对室内空气温升与系统控制精确性的影响，使供热量与漏热量自适应匹配，实现空调最大节能舒适运行。

[0104] 以制热运行为例，气流组织高效节能舒适控制的实现方法如下：

[0105] 1)当室温维持在特定温度超过t分钟，判定室温达到平衡时，检测并记录当前室内环境温度Tr、室外环境温度Tw以及空调当前稳态供热量 Q，此时空调当前稳态供热量Q等于围护结构稳态漏热量Qs，记录Qs＝f (Tr,Tw)，即

[0106] Qs＝ksA(Tr‑Tw)＝ρqv(Tc‑Tj)＝Qg

[0107] 式中，ks为稳态漏热系数，Tr为室内环境温度、Tw为室外环境温度、 Tc为出风温度、Tj为进风温度，ρqv为空调送风质量流量，A为房间总换热面积。

[0108] 2)控制空调供热量不低于稳态供热量，以保证室内能够达到预设室内温度，此时定义该供热量为该工况下最低供热量。当空调以最低供热量制热运行时，空调运行能耗最低，但是达到目标温度的温升时间也最长。

[0109] 由最低供热量推导出空调制热运行最小出风温度Tcmin(或最小出风风量)：

[0110]

[0111] 式中，qm为空调送风质量流量，T2为空调设定温度。即每一送风风量qm对应一个最小出风温度Tcmin。需要特别说明的是，当要保证送风温度舒适性时，以最小出风风量为基准参数进行控制；当要保证系统换热效率、风档恒定时，以最小出风温度为基准参数进行控制。

[0112] 3)以最小出风温度Tcmin控制方法为例，每隔1min检测并记录室内温度变化值ΔTr、空调实时出风温度Tc、实时进风温度Tj，计算实时漏热量Qs(t)

[0113] Qs(t)＝∫tqmcp[Tc'(t)‑Tj'(t)]dt‑ρVmcpΔTr＝kx(t)A(Tr‑Tw)[0114] 实际应用时，采用当前出风温度Tc(t)与对应风档、室内/室外工况下的最小出风温度Tcmin的差值ΔTc，结合ΔTr，判断房间实时漏热情况。

[0115] 4)根据当前室内温度值、当前监控实时漏热量，对比稳态目标值，实时调控空调的送风温度、送风风量，在室温维持在设定温度的前提下，最大限度降低空调供热负荷的品位及总供热量，目标供热量表达式如下：

[0116] Qgoal＝f(kx‑ks,Tr,Tc,qm)

[0117] 当以最小出风温度为控制基准时，kx‑ks相当于ΔTc。

[0118] 当室内环境温度Tr与设定温度T2差值大于a时，即室温未达稳态，维持正常快速制热运行控制运行；

[0119] 当室内环境温度Tr与设定温度T2差值小于a时，即室温趋近于稳态，室内空气负荷接近于0，检测并记录当前出风温度Tc、ΔTc，判断ΔTc与预设值ΔTc1的关系，[0120] I当ΔTc大于ΔTc1(ΔTc1大于零)时，即出风温度偏高，根据ΔTc大小降低出风温度Tc，继续运行a min后判断温度变化值ΔTr与预设值ΔTr1、ΔTr2的关系：

[0121] a当ΔTr小于ΔTr1时，即室温衰减过大，小幅提高空调出风温度Tc；

[0122] c当ΔTr大于或等于ΔTr1且小于或等于ΔTr2时，维持当前状态继续运行；

[0123] b当ΔTr大于ΔTr2时，即室内温升速率较快，根据当前室内环境温度 Tr与设定温度T2的差值，降低空调出风温度Tc；

[0124] II当ΔTc小于等于ΔTc1且大于0时，即出风温度接近最小出风温度，此时不需要频繁调整出风温度Tc，根据当前室内环境温度Tr与温度变化率ΔTr进行控制，[0125] a当Tr未达设定温度时，且ΔTr小于ΔTr1，此时温升速率慢，提高出风温度Tc；

[0126] b当Tr未达设定温度时，且ΔTr大于ΔTr1，维持当前状态运行；

[0127] c.当Tr达到设定温度时，且ΔTr小于ΔTr1，维持当前状态运行；

[0128] 当Tr达到设定温度时，且ΔTr大于ΔTr1，此时出风温度较高，降低出风温度Tc；

[0129] III当ΔTc小于0时，判断室内环境温度Tr与设定温度T2的关系，

[0130] a若Tr小于T2，即空调达不到设定温度，则根据温升变化率ΔTr的大小提高提高空调出风温度Tc；

[0131] b若Tr大于或等于T2，则房间已达到设定温度，则维持当前状态继续运行或降低出风温度Tc运行。

[0132] 上述控制方法均在室内环境温度接近设定温度时进行控制，在保证室内整体舒适性不受影响的前提下，对快速温升‑稳态运行过渡阶段的运行能耗和舒适性进行控制。如图6所示，曲线①为常规的出风温度控制，即在运行过程中利用室温温升情况进行反馈调节，在室温趋近设定温度时采用逐级降频运行的方法，空调负荷逐渐降低，k值曲线如图7所示。

[0133] 如图6所示，采用上述改进后控制的出风温度控制曲线②，增加了最小出风温度Tcmin的控制，设计了过渡阶段的出风温度适应性变化路线，近似锯齿形的自适应调节方法，使在保证室内温度、出风温度舒适性的前提下，最大限度降低空调供热量、减小空调负荷、提高系统能效，k 值曲线如图7节能舒适控制曲线所示。最大节能曲线则在室内温度接近设定温度时，快速降至最小供热量，使空调运行能效最高、能效最低，但其会出现室内环境温度迅速反弹降低，室温、围护结构温度达到稳态的时间最长，一般可用在无人环境时的室内空气预热阶段。

[0134] 通过对室温控制方法进行主动介入控制，反馈监控围护结构热负荷，从而提高空调在不同状态下的自适应性，在保证送风舒适性的前提下，最大限度降低空调运行能效。

[0135] 在一些可选的实现方式中，根据预设供热参数组合确定空调器各负载的预设控制参数包括：确定空调器中的压缩机频率和/或节流元件的开度和/或内风机转速和/或外风机转速；确定与预设供热参数组合对应的空调器送风角度。

[0136] 优选地，在确定与预设供热参数组合对应的空调器送风角度时采用的是：基于空调器送风口高度和风口尺寸，确定在不同运行阶段中供热参数组合所对应的最佳送风角度；其中最佳送风角度为供热参数组合对应最佳气流组织形式时的出风角度。

[0137] 在使用现有热泵空调运行实现制热时，其室内空气热湿负荷远远低于围护结构热负荷，如普通砖墙结构制热温升过程中空气温升用热量仅占空调总供热量的5％～15％，室内循环气流与围护结构的热交换是造成空调运行能耗高的主要原因。现有热泵空调主要通过变频控制，减小系统传热温差(减小系统负荷)以使机组节能提效运行，但是在供热参数发生变化时，室内气流组织形式没有随之改变，由于频率控制与气流组织形式缺乏协同控制，室内气流组织无法达到最佳状态，热气极易上浮聚集与人体非活动区，并且与围护结构的强制对流换热耗散大，导致室内空气的热利用率低、空调能耗大。本实施例中的空调器能够通过实时监控空调供热参数与气流组织形式的协同调控，使室内始终维持最佳气流组织形式，提高运行过程空气热利用率、人体活动区热舒适性。

[0138] 具体的，如图10所示，该控制方法在通过实时监控空调供热参数与气流组织形式的协同调控，使室内始终维持最佳气流组织形式时基于如下具体方式：

[0139] 四)根据预设供热参数组合f(m,T0)控制空调各负载动作，以最高能效达到预设值；

[0140] 五)获取不同供热参数f(m,T0)对应的空调最佳送风倾角α，实时获取当前供热参数f(m,T0)与室内/室外环境温度状态，确定并调控空调最佳送风倾角α，实现供用热双高效运行(最佳气流组织确定方法对应第二部分)。需要说明的是，各负载包括：压缩机、内风机、外风机、节流阀开度等。

[0141] 下面针对其最佳气流组织所对应能实现高效舒适送风的最佳送风倾角α进行说明[0142] 空气源热泵利用室内强制气流循环对室内空气温湿度进行调节。经研究发现通过室内气流循环与热环境的适应性匹配控制可以有效减弱温控区域边缘的对流换热强度，间接降低热泵运行负荷以提高运行能效。

[0143] 具体的适应性匹配方法如下：

[0144] 1)根据非等温射流理论，得到不同送风高度、不同送风参数组合(风速/风量、风温、送风角度)、不同室内环境温度状态对应的轴心速度轨迹线。

[0145] 非等温倾斜射轴心速度轨迹公式如下：

[0146]

[0147] 式中，以出风口位置为原点，x为水平方向坐标(送风距离)，y 为垂直方向坐标(送2
风落地高度)；A0为有效出风面积(m)，即出风口面积A乘以喷射系数Cd，这里Cd＝0.8；α为送风下倾角度(风口水平方向为基准)；T0为送风温度(K)；Tr为室内环境温度(K)；Ar为阿基米德数，其计算公式如下：

[0148]

[0149] 式中，U0为送风速度(m/s)；g为重力系数；ΔT＝T0‑Tr。

[0150] 2)通过轴心速度轨迹线可得到大空间气流组织的送风覆盖规律，进一步研究有限空间内的气流组织分布特点。通过仿真或实验得到有限空间内不同工况、不同送风参数组合下的速度流分布、温度流分布特点。

[0151] 如图2所示为特定f(m,T0)下，不同出风风口高度、不同射流角度对应的送风速度3
等值线图对比。示例中房间高度H＝2.8m，送风风量m为 1080m /h，送风温度T0为48℃。风口高度较高时，热量浮于屋顶，人体活动区热覆盖小；送风角度过大时，热风严重吹地，热风扩散不均匀导致房间前后舒适性不佳，且围护结构漏热大。因此，需要找到最佳的送风倾角α。

[0152] 3)基于人体活动区热舒适、空调运行节能，某一特定供热送风参数组合下，室内环境温度Tr越高，表示围护结构热耗散越小；垂直空气温差ΔTh越小，表示热量更多作用与人体活动区，舒适性越好。为了对不同气流组织形式进行量化评价，引入无量纲系数A，定义为[0153]

[0154] 式中，其中ΔTho表示设定的对照参考方案的垂直空气温差；Tro表示设定的对照参考方案的室内环境温度；ΔTh表示垂直空气温差；Tr为单位时间内室内平均温度。由上述公式可知，A值越大，则代表验证方案的节能舒适综合效果越佳，但需要特别注意的是公式的分子、分母的必须为正值，否则需要区分讨论。如下例所示：

[0155] 由于制热时热气流上浮特性，宜以风口离地高度L接近屋顶、α＝0°为参考点(此时围护结构表面热扰动大、垂直空气温差大)。采用其它送风方案，存在使得垂直温差减小、室内环境温度同时提高的情况，即A 值为负值，此时室内环境温度大幅提高会使A值的绝对值变小，而垂直空气温差变小会使A值绝对值变大，两者存在矛盾，需要增加权重分析才能加以判定。实际设计过程中，一般以节能为首要指标，因此室内空气的热利用率越高越好，且当室内空气温度较高时，垂直空气温差一般都能处在一个相对舒适的范围，因此对于该情形，我们对A值的判定准则如下：

[0156] ①当垂直温差衰减值为正值时，A值为负值要优于A值为正的方案。

[0157] ②当A为负值(且垂直空气温差衰减值为正值)时，A值越趋近于零越好。即该条件下的有限次实验中所获得的最接近于0时的A值最佳，此时其形成的气流组织形式最佳。

[0158] ③当A为正值(且垂直空气温差衰减值为正值)时，A值越大越好；即该条件下的有限次实验中所获得的最大A值形成的气流组织形式最佳。

[0159] ④对于同一风口高度送风，当A值为负值且A值差异不超与预设差值时，倾角越大，垂直空气温差越小，此时A值越小越好。即该条件下的有限次实验中所获得的最小A值形成的气流组织形式最佳。

[0160] 如图3(a)所示，对于不同高度下m＝1080m3/h，T0＝48℃的送风方案，当送风倾角大于40°时，A值迅速衰减或者出现正值，说明相较于对照组方案，室内温升效果改善小甚至对温升为负影响，此时空调气流组织分布差、能耗高、舒适性不佳，因此对于不同高度均需控制送风倾角不大于40°。

[0161] 进一步分析送风倾角小于40°的方案A值差异，如图3(b)所示，不同高度的A值几乎均为负值，实际意义表示相较于对照组，验证方案均能同时降低垂直空气温差、提高室内空气温升热利用率，通风换热效率提升。另外，由于换热发生在有限空间内的气流循环，围护结构对气流的运动规律产生干扰，导致不同高度送风的A值曲线相位差、幅值差异明显， A值具有幅频特征，但需要注意的是尽管A值相同，其对实际的指导意义也会存在明显差异，从图3(a)‑图3(b)中数据分析可知：

[0162] 送风倾角较小时，A值(负值)接近于0，随着送风倾角的增大而减小，此时送风受围护结构影响小；当送风倾角增加至一定值时，送风射流趋于贴附受限射流，A值发生突变，继续增大倾角，则A值逐渐趋向于0，此时室内温度较高、垂直温差较小，综合效果佳，但是会发生送风远近区域送风温度分布不均匀，同时热风吹地使墙体对流换热耗散增加，导致温升速率变慢，尽管局部空气温度较高、温差小，但是这种不均匀性也需要同步考虑；当送风倾角过大时，送风气流吹地严重、气流组织扩散不均匀，导致垂直空气温差开始变大，空气温升速率、垂直温差均恶化，不利于室内舒适性及空调节能。

[0163] 综上，送风角度对室内温度、垂直温差的影响并不是如大多“倾角越大、吹地越严重、垂直温差温差变小、室内环境温度变小”的简单推测一样，而是对于在研究倾角范围内包含自由空间射流、贴附射流的方案中，得到的A值曲线至少包含两个突变点，如图4所示：

[0164] 对于图4(a)而言，Oa段增大倾角，垂直空气温差减小，但温升改善效果下降，幅度越大，温升改善效果越不明显；ab段增大倾角，垂直温差小、室内平均温度较高，但热风严重吹地导致局部温升不均匀现象加重；b点之后表示受限射流加重导致垂直温差升高、温升效果变差，气流组织不佳。左图一般发生在送风口离地高度L较低的情况。对于图4(b)而言，Oa段增大倾角，垂直空气温差减小，室内温升改善效果提高，增大倾角对于舒适均有益；ab段增大倾角，室内温升效果改善效果变化较小，但垂直空气温差下降很大，此时空调射流受围护结构的影响较小，该气流组织形式综合较佳；b点之后受限射流加重，气流组织分布不佳。右图一般发生在送风口离地高度L较高的情况。

[0165] 对于图4(a)而言，最佳气流组织设计点在a点之前，A值越接近于0 且垂直温差越小，气流组织综合效果最佳。例如L＝0.1H时，水平送风效果最佳；L＝0.3H时，下倾10°左右送风效果最佳。对于图4(b)而言，最佳气流组织设计点在ab段，在室内温升效果相差不大的情况下，垂直空气温差越小，A值越小，气流组织综合效果最佳。例如L＝0.5H时，下倾 10°送风温升效果最佳，下倾30～40°送风时垂直温差小、温升效果较好，此时两种方案都可以达到较佳的送风效果，下倾40°送风综合效果最佳；风口接近屋顶时，下倾40～50°送风时综合效果最佳。

[0166] 4)根据空调送风末端能达到的送风倾角范围，确定合适的风口离地高度L，并采用步骤(3)的方法训练不同f(m，T0)对应的最佳送风倾角。

[0167] 由图3可知，热泵空调制热运行时，风口离地高度越低，垂直空气温差越小，同时达到最佳A值所要求的送风下倾角度也越小，这对保证空调末端高送风效率、大风量、高换热性能具有积极影响，因此制热运行时L 越低越好。在确定风口高度的前提下，得到不同f(m，T0)对应的最佳送风气流组织形式，为实现最佳送风气流组织形式实时控制奠定基础。

[0168] 5)根据空调运行过程中空调出风温度T0(或内管温)、风量m(出风速度或内风机转速)、室内环境温度Tr，实时调控送风倾角α以维持最佳气流组织状态，提高人体活动区的空气热利用率、热舒适性，降低空调运行能耗。

[0169] 此外，在本实施例中还对上述控制方法进行了技术应用验证。具体如下：

[0170] 如图8(a)‑图8(b)所示，图8(a)为室温无超调时的控制效果对比，相同工况下，两组方案的室内温升效果相当，节能验证方案制热开机运行2.5h耗电量为4.7kWh，相较于默认方案节能15.7％(5.58kWh)。图8(b)为室温存在超调现象时的控制效果对比，相同工况下，通过介入调节，节能验证方案无室温超调现象发生，制热开机运行2.5h耗电量为5.16kWh，相较于默认方案节能17.2％(6.028kWh)。

[0171] 如图9(a)‑9(b)所示，图9(a)、图9(b)分别为设定30℃、设定27℃制热运行，图中阴影部分为改善后方案的实际节能效果大小。另外，在高负荷工况下控制无效耗热的输出，有效明显提升系统运行能效，降低耗电量。

[0172] 以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。