AT513855B1 - Method of controlling an air conditioner - Google Patents

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage mitWärmepumpenfunktion weist die Anlage einenInnenwärmetauscher (11) und einen Außenwärmetauscher (10)sowie einen Verdichter (12) auf und es sind Ventile (1 bis 6)angeordnet, welche den Kreislauf eines Kältemittels derartsteuern, dass bei einer Betriebsart der Innenwärmetauscher(11) als Verdampfer, bei der anderen Betriebsart alsVerflüssiger arbeitet.Beim Betriebsartenwechsel wird ein Druckausgleichdurchgeführt, indem der Verdichter (12) angehalten und derInnen- (11) und der Außenwärmetauscher (10) durch Schaltungder Ventile (1 bis 6) direkt verbunden werden, worauf nachEintritt eines Druck- und Temperaturausgleiches zwischenInnen- (11) und Außenwärmetauscher (10) die Ventile (1 bis 6)in die der gewünschten Betriebsart entsprechenden Stellunggebracht werden und der Verdichter(12) in Gang gesetzt wird.Dadurch ist kein Flüssigkeitsabscheider notwendig.In a method for controlling a heat pump-type air conditioner, the system comprises an indoor heat exchanger (11) and an outdoor heat exchanger (10) and a compressor (12), and there are valves (1 to 6) controlling the circulation of a refrigerant such that in one mode In the mode change, pressure equalization is performed by stopping the compressor (12) and directly connecting the inner (11) and outer heat exchanger (10) by switching the valves (1 to 6) after which a pressure and temperature compensation between internal (11) and outdoor heat exchanger (10) is achieved, the valves (1 to 6) are set to the desired operating position and the compressor (12) is activated. No liquid separator is required ,

Description

österreichisches Patentamt AT513 855B1 2014-08-15Austrian Patent Office AT513 855B1 2014-08-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage mit Wärmepumpenfunktion, wobei die Anlage einen Innenwärmetauscher und einen Außenwärmetauscher sowie einen Verdichter aufweist und Ventile angeordnet sind, welche den Kreislauf eines Kältemittels derart steuern, dass bei einer Betriebsart der Innenwärmetauscher als Verdampfer, bei der anderen Betriebsart als Verflüssiger arbeitet.The invention relates to a method for controlling an air conditioning system with heat pump function, wherein the system comprises an internal heat exchanger and an outdoor heat exchanger and a compressor and valves are arranged, which control the circulation of a refrigerant such that in one mode of operation of the indoor heat exchanger Evaporator operating in the other mode than condenser.

[0002] Ferner ist Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.Furthermore, the subject of the invention is a device for carrying out the method according to the invention.

[0003] Verdichter in Klimageräten und Wärmepumpen können ausschließlich gasförmiges Kältemittel verdichten, sie gehen bei Ansaugung von flüssigen Anteilen kaputt. Bei bekannten Anlagen wird zum Schutz des Kompressors ein Flüssigkeitsabscheider in den Kältekreislauf mit eingebaut um sicher zu stellen, dass keine flüssigen Anteile vom Kompressor angesaugt werden. Die notwendige Anordnung eines Flüssigkeitsabscheiders verteuert die bekannten Anlagen und erfordert auch eine aufwendige Konstruktion.Compressors in air conditioners and heat pumps can only compress gaseous refrigerant, they are broken when aspirated by liquid fractions. In known systems, a liquid separator is installed in the refrigeration circuit to protect the compressor with to make sure that no liquid components are sucked by the compressor. The necessary arrangement of a liquid separator increases the cost of the known systems and also requires a complex construction.

[0004] Die Erfindung hat es sich zum Ziel gesetzt, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dessen Anwendung kein Flüssigkeitsabscheider erforderlich ist.The invention has set itself the goal of providing a method of the type mentioned in the application no liquid separator is required.

[0005] Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass beim Betriebsartenwechsel ein Druckausgleich durchgeführt wird, indem der Verdichter angehalten und der Innen- und der Außenwärmetauscher durch Schaltung der Ventile direkt verbunden werden, worauf nach Eintritt eines Druck- und Temperaturausgleiches zwischen Innen- und Außenwärmetauscher die Ventile in die der gewünschten Betriebsart entsprechenden Stellung gebracht werden und der Verdichter in Gang gesetzt wird.This method is characterized in that the mode change pressure equalization is performed by the compressor stopped and the inner and outer heat exchangers are connected directly by switching the valves, whereupon after the occurrence of a pressure and temperature compensation between the inner and outer heat exchanger the valves are brought into the desired operating mode corresponding position and the compressor is set in motion.

[0006] Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass dem Verdichter zwei Ventile vorgeschaltet und zwei Ventile nachgeschaltet sind, wobei abhängig von der Betriebsart eines der Ventile an den Außenwärmetauscher, das andere an den Innenwärmetauscher schaltbar ist.An apparatus for performing the method according to the invention is characterized in that the compressor upstream of two valves and two valves are connected, wherein, depending on the mode of operation of one of the valves to the outdoor heat exchanger, the other is switchable to the indoor heat exchanger.

[0007] Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben, ohne auf diese Beispiele beschränkt zu sein. Dabei zeigen: [0008] Figur 1 das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Anlage beim Betrieb als Klimaanlage; [0009] Figur 2 das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Anlage beim Betrieb als Wärmepumpe; [0010] Figur 3 das Schaltbild der erfindungsgemäßen Anlage im Zustand des Druckausgleiches.The invention is described in more detail below with reference to the drawings, without being limited to these examples. FIG. 1 shows the circuit diagram of a system according to the invention when operating as an air conditioning system; Figure 2 shows the diagram of a system according to the invention when operating as a heat pump; 3 shows the diagram of the system according to the invention in the state of pressure equalization.

[0011] In allen Figuren ist durch Punkte der gasförmige Zustand, durch Wellen der flüssige Zustand des Kältemittels in den jeweiligen Bereichen angedeutet.In all figures, the gaseous state is indicated by dots, the waves of the liquid state of the refrigerant in the respective areas.

[0012] Auch werden in allen Figuren die gleichen Bezugszeichen verwendet: [0013] 1 bis 6 elektromagnetisch betätigte Ventile; [0014] 7, 8 Expansionsventile mit integriertem Rückschlagventil; [0015] 9 Sammler; [0016] 10 Außenwärmetauscher; [0017] 11 Innenwärmetauscher; [0018] 12 Verdichter.Also, the same reference numerals are used in all figures: [0013] 1 to 6 electromagnetically actuated valves; 7, 8 expansion valves with integrated check valve; 9 collectors; 10 outdoor heat exchanger; 11 indoor heat exchanger; 12 compressors.

[0019] Bei Kühlbetrieb nach Fig. 1 bleiben die Ventile 1,3 und 5 durch den Einsatz von Elektromagneten geöffnet. Die Ventile 2, 4 und 6 sind geschlossen.In the cooling operation of FIG. 1, the valves remain 1.3 and 5 opened by the use of electromagnets. The valves 2, 4 and 6 are closed.

[0020] Der Verdichter 12 komprimiert das gasförmige Kältemittel, das nun unter hohem Druck durch das Magnetventil 1 zum Außenwärmetauscher 10 strömt.The compressor 12 compresses the gaseous refrigerant, which now flows under high pressure through the solenoid valve 1 to the outdoor heat exchanger 10.

[0021] Im Außenwärmetauscher 10 gibt das Kältemittel Wärme an die Umgebungsluft ab und wird dadurch verflüssigt. Der Außenwärmetauscher ist in dieser Betriebsart ein „Verflüssiger". 1 15 österreichisches Patentamt AT513 855B1 2014-08-15 [0022] Im flüssigen und weiter unter hohem Druck stehenden Zustand fließt das Kältemittel durch den Sammler 9 und über das Magnetventil 5 zum Expansionsventil 7.In the outdoor heat exchanger 10, the refrigerant releases heat to the ambient air and is thereby liquefied. The outdoor heat exchanger is a "condenser" in this mode. [0022] In the liquid state, which is still under high pressure, the refrigerant flows through the collector 9 and via the solenoid valve 5 to the expansion valve 7.

[0023] Das Expansionsventil 7 senkt den Druck schlagartig ab, was nicht nur ein Abkühlen des Kältemittels zur Folge hat, es beginnt außerdem zu verdampfen. Im Innenwärmetauscher 11 nimmt das Kältemittel Wärme aus der Raumluft auf, bis es vollständig verdampft ist. Der Innenwärmetauscher ist in dieser Betriebsart ein „Verdampfer".The expansion valve 7 reduces the pressure abruptly, which not only has a cooling of the refrigerant result, it also begins to evaporate. In the indoor heat exchanger 11, the refrigerant absorbs heat from the room air until it is completely evaporated. The indoor heat exchanger is an "evaporator" in this mode.

[0024] Das nunmehr wieder gasförmige Kältemittel wird vom Verdichter 12 über das Magnetventil 3 angesaugt und erneut komprimiert. Der Kreislauf beginnt von vorne.The now again gaseous refrigerant is sucked in by the compressor 12 via the solenoid valve 3 and compressed again. The cycle starts from the beginning.

[0025] Im Heizbetrieb bleiben die Ventile 2, 4 und 6 durch den Einsatz von Elektromagneten geöffnet. Die Ventile 1,3 und 5 sind geschlossen.In heating mode, the valves 2, 4 and 6 remain open by the use of electromagnets. The valves 1,3 and 5 are closed.

[0026] Der Verdichter 12 komprimiert das gasförmige Kältemittel, das nun unter hohem Druck durch das Magnetventil 4 zum Innenwärmetauscher 11 strömt.The compressor 12 compresses the gaseous refrigerant, which now flows under high pressure through the solenoid valve 4 to the inner heat exchanger 11.

[0027] Im Innenwärmetauscher 11 gibt das Kältemittel Wärme an die Raumluft ab und wird dadurch verflüssigt. Der Innenwärmetauscher ist in dieser Betriebsart ein „Verflüssiger".In the indoor heat exchanger 11, the refrigerant releases heat to the room air and is thereby liquefied. The indoor heat exchanger is a "condenser" in this mode.

[0028] Im flüssigen und weiter unter hohem Druck stehendem Zustand fließt das Kältemittel durch den Sammler 9 über das Magnetventil 6 zum Expansionsventil 8.In the liquid state, which is still under high pressure, the refrigerant flows through the collector 9 via the solenoid valve 6 to the expansion valve 8.

[0029] Das Expansionsventil 8 senkt den Druck schlagartig ab, was nicht nur ein Abkühlen des Kältemittels zur Folge hat, es beginnt außerdem zu verdampfen. Im Außenwärmetauscher 10 nimmt das Kältemittel Wärme aus der Umgebungsluft auf, bis es vollständig verdampft ist. Der Außenwärmetauscher ist in dieser Betriebsart ein „Verdampfer".The expansion valve 8 reduces the pressure abruptly, which not only has a cooling of the refrigerant result, it also begins to evaporate. In the outdoor heat exchanger 10, the refrigerant absorbs heat from the ambient air until it is completely evaporated. The outdoor heat exchanger is an "evaporator" in this mode.

[0030] Das nunmehr wieder gasförmige Kältemittel wird vom Verdichter 12 über das Magnetventil 2 angesaugt und erneut komprimiert. Der Kreislauf beginnt von vorne.The now again gaseous refrigerant is sucked in by the compressor 12 via the solenoid valve 2 and compressed again. The cycle starts from the beginning.

[0031] Sowohl im Heizbetrieb als auch im Kühlbetrieb saugt der Verdichter 12 immer rein gasförmiges Kältemittel aus dem jeweiligen Verdampfer an. Beim Wechsel der Betriebsarten ändern sich die Funktionen der Wärmetauscher 10, 11, der Verdampfer wird zum Verflüssiger und umgekehrt. Das Problem beim Betriebsartenwechsel ergibt sich daraus, dass der Verdichter 12 nach dem Wechsel aus jenem Wärmetauscher 10, 11 ansaugt, der zuvor noch als Verflüssiger gearbeitet hat. Im Verflüssiger befindet sich zum Teil flüssiges Kühlmittel, das, wenn es in diesem Zustand zum Verdichter 12 gelangen würde, diesen zerstören würde.Both in the heating mode and in the cooling mode, the compressor 12 sucks always pure gaseous refrigerant from the respective evaporator. When changing the operating modes, the functions of the heat exchangers 10, 11 change, the evaporator becomes the condenser and vice versa. The problem with the mode change results from the fact that the compressor 12 sucks after the change from that heat exchanger 10, 11, which previously worked as a condenser. In the condenser is partly liquid coolant, which, if it would get in this state to the compressor 12, this would destroy.

[0032] Es muss also sichergestellt werden, dass keine flüssigen Anteile aus dem Wärmetauscher mit angesaugt werden.It must therefore be ensured that no liquid components are sucked from the heat exchanger with.

[0033] Erfindungsgemäß wird daher beim Betriebswechsel ein Druckausgleich durchgeführt. Es werden zunächst der Verdichter 12 angehalten und alle Magnetventile 1-6 geschlossen.According to the invention, a pressure equalization is therefore carried out during operation change. First, the compressor 12 is stopped and all solenoid valves 1-6 are closed.

[0034] Danach werden der Außen- 10 und der Innenwärmetauscher 11 direkt verbunden. Das geschieht, indem nur die Magnetventile 2 und 3 geöffnet werden.Thereafter, the outer 10 and the inner heat exchanger 11 are connected directly. This is done by opening only the solenoid valves 2 and 3.

[0035] Es kommt zwischen dem zuvor unter hohem Druck stehenden und heißen Verflüssiger und dem unter niedrigem Druck stehenden und kalten Verdampfer zum Druck- und Temperaturausgleich. Die Bauteile und Rohre der Anlage müssen so dimensioniert sein, dass sich das Kältemittel nach vollständigem Ausgleich auf einem Temperatur-Druck-Niveau befindet, in dem es vollständig gasförmig austritt.It comes between the previously under high pressure and hot condenser and the low pressure and cold evaporator for pressure and temperature compensation. The components and pipes of the system must be dimensioned so that the refrigerant, after complete compensation, is at a temperature-pressure level in which it exits completely gaseous.

[0036] Nachdem dieser Zustand eingetreten ist, werden die Ventile 2 und 3 wieder geschlossen. Danach werden die Ventile für den gewünschten Zustand wieder geöffnet (1, 3, 5 für Kühlbetrieb, 2, 4, 6 für Heizbetrieb) und der Verdichter 12 wird gestartet.After this state has occurred, the valves 2 and 3 are closed again. Thereafter, the valves for the desired state are reopened (1, 3, 5 for cooling operation, 2, 4, 6 for heating operation) and the compressor 12 is started.

[0037] Der vorstehend verwendete Begriff „Ventile" ist nicht im engen Sinne zu verstehen. Vielmehr sollen dadurch alle Absperrorgange erfasst werden, die den angestrebten Zweck erfüllen. Die Ansteuerung der „Ventile" erfolgt nach den Vorgaben der erfindungsgemäß ausgegebenen geräteinternen Steuerung. 2/5The term " valves " is not to be understood in the strict sense. Rather, it should be recorded all Absperrorgange that meet the intended purpose. The control of the "valves " takes place according to the specifications of the device-internal control issued according to the invention. 2.5

Claims (2)

österreichisches Patentamt AT513 855B1 2014-08-15 Patentansprüche 1. Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage mit Wärmepumpenfunktion, wobei die Anlage einen Innenwärmetauscher (11) und einen Außenwärmetauscher (10) sowie einen Verdichter (12) aufweist und Ventile (1 bis 6) angeordnet sind, welche den Kreislauf eines Kältemittels derart steuern, dass bei einer Betriebsart der Innenwärmetauscher (11) als Verdampfer, bei der anderen Betriebsart als Verflüssiger arbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass beim Betriebsartenwechsel ein Druckausgleich durchgeführt wird, indem der Verdichter (12) angehalten und der Innen- (11) und der Außenwärmetauscher (10) durch Schaltung der Ventile (1 bis 6) direkt verbunden werden, worauf nach Eintritt eines Druck- und Temperaturausgleiches zwischen Innen- (11) und Außenwärmetauscher (10) die Ventile (1 bis 6) in die der gewünschten Betriebsart entsprechenden Stellung gebracht werden und der Verdichter (12) in Gang gesetzt wird.Austrian Patent Office AT513 855B1 2014-08-15 Claims 1. A method of controlling an air conditioning system having a heat pump function, the system comprising an indoor heat exchanger (11) and an outdoor heat exchanger (10) and a compressor (12) and valves (1 to 6) which control the circulation of a refrigerant such that in one mode of operation the inner heat exchanger (11) operates as an evaporator, in the other operating mode as a condenser, characterized in that a pressure equalization is performed when operating mode change by the compressor (12) stopped and the inside - (11) and the outdoor heat exchanger (10) by switching the valves (1 to 6) are directly connected, whereupon after entering a pressure and temperature compensation between the inner (11) and outer heat exchanger (10), the valves (1 to 6) in the desired operating mode corresponding position are brought and the compressor (12) is set in motion. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verdichter (12) zwei Ventile (2,3) vorgeschaltet und zwei Ventile (1, 4) nachgeschaltet sind, wobei abhängig von der Betriebsart eines (1,2) der Ventile (1, 2, 3, 4) an den Außenwärmetauscher (10), das andere (3, 4) an den Innenwärmetauscher (11) schaltbar ist. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 3/52. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the compressor (12) two valves (2,3) upstream and two valves (1, 4) are connected downstream, wherein, depending on the operating mode of a (1,2) the valves (1, 2, 3, 4) to the outdoor heat exchanger (10), the other (3, 4) to the internal heat exchanger (11) is switchable. For this 2 sheets of drawings 3/5
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