CN101270905A - 同时加热冷却型多空调及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种同时加热冷却型多空调以及一种用于控制该多空调的方法，通过在压缩机的容量和室外风扇被固定在预定值的情况下执行补偿控制以实现室内单元的期望的加热和冷却性能和系统的可靠性。所述多空调包括：室外单元，具有压缩机和室外风扇；多个室内单元，连接到室外单元；加热冷却切换单元，与所述各个室内单元对应，用于使所述多个室内单元能够同时进行加热和冷却操作，在控制所述空调时，首先确定是否选择了主要冷却操作；如果选择了主要冷却操作，则在根据冷凝压力将室外风扇的气流固定在预定容量的情况下，操作室外风扇使其持续预定时间；然后基于预定时间内的平均冷凝压力值确定室外风扇的控制容量。

Description

同时加热冷却型多空调及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种同时加热冷却型多空调(simultaneous heating and coolingtype multi-air conditioner)，在该空调中，单个室外单元与多个室内单元连接以同时加热和冷却多个室内空间，更具体地讲，本发明涉及一种同时加热冷却型多空调以及一种控制该同时加热冷却型多空调的方法，其中，通过高压的变化而执行低压控制，以实现对室内单元期望的加热和冷却性能。
背景技术
通常，同时加热冷却型多空调被构造成使得单个室外单元与具有多个加热冷却开关阀的加热冷却切换单元连接，以确保对所述多个室内单元同时进行加热和冷却操作，所述单个室外单元包括压缩机、室外热交换器、室外风扇以及室外电子膨胀阀(EEV)。用于将室外单元与所述多个室内单元连接的管包括用于在主要冷却操作模式(primary cooling operation mode)下执行加热操作的高压气管以及用于冷却操作的流体管和低压气管。
在上述同时加热冷却型多空调中，加热冷却切换单元的所述多个开关阀被选择性地打开或者关闭，以调节冷却剂被引入到各个室内单元中或者从各个室内单元排放。因此，同时加热冷却型多空调能够执行全房间加热操作(full-room heating operation)、全房间冷却操作(full-room cooling operation)、主要冷却操作和主要加热操作，在全房间加热操作中，所有室内单元执行加热操作，在全房间冷却操作中，所有室内单元执行冷却操作，在主要冷却操作中，执行冷却操作的室内单元的容量大于执行加热操作的室内单元的容量，在主要加热操作中，执行加热操作的室内单元的容量大于执行冷却操作的室内单元的容量。
在加热操作中，已经通过室外单元的冷却剂首先经高压气管通过加热开关阀，然后被引入到室内单元的室内热交换器中。接着，在通过室内单元的EEV之后，冷却剂经流体管被再次引入到室外单元中，从而完成冷却循环。
另一方面，在冷却操作中，已经通过室外单元的冷却剂首先经流体管通过室内单元的EEV，然后被引入到室内单元中。接着，在通过冷却开关阀之后，冷却剂经低压气管被再次引入到室外单元中，从而完成冷却循环。
此外，在主要冷却操作中，连接到执行冷却操作的制冷室内单元的高压气管的阀被加热冷却切换单元被关闭，同时，连接到制冷室内单元的低压气管的阀被打开。相反，在主要加热操作中，连接到执行加热操作的供热室内单元的高压气管的阀被打开，同时连接到供热室内单元的低压气管的阀被关闭。
然而，在上述主要冷却操作的情况下，当室外风扇被打开时，根据冷凝压力的降低，冷凝温度降低，导致加热性能变差。当室外风扇被关闭时，虽然通过冷凝压力升高，提高了加热性能，但是冷凝压力会超过控制点。也就是说，根据室外风扇的开关，高压存在大的改变，这使系统的可靠性变差，并难以实现对室内单元期望的加热和冷却性能。此外，即使当供热室内单元具有低的操作容量时，低压也存在大的改变，从而导致压缩机容量不稳定。因此，难以实现系统的可靠性以及对室内单元期望的加热和冷却性能，从而使用户不满意。
发明内容
因此，本发明一方面在于提供一种同时加热冷却型多空调以及一种用于控制该多空调的方法，其中，在基于冷凝压力使压缩机的容量和室外风扇固定在预定值之后，根据变化的蒸发压力执行补偿控制，从而实现室内单元的期望的加热和冷却性能。
将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。
根据本发明，通过提供一种用于控制同时加热冷却型多空调的方法可实现上述和/或其它方面，所述空调包括：室外单元，具有压缩机和室外风扇；多个室内单元，连接到室外单元；加热冷却切换单元，与所述各个室内单元对应，用于使所述多个室内单元能够同时进行加热和冷却操作，所述方法包括以下步骤：确定是否选择了主要冷却操作；如果选择了主要冷却操作，则在根据冷凝压力将室外风扇的气流固定在预定容量的状态下，操作室外风扇使其持续预定时间；基于预定时间内的平均冷凝压力值确定室外风扇的控制容量。
在主要冷却操作中，执行冷却操作的室内单元的容量可大于执行加热操作的室内单元的容量。
室外风扇的控制容量的确定可以是控制室外风扇，使得室外风扇的控制容量变量根据预定时间内的平均冷凝压力值而改变最小容量变化。
本发明的另一方面在于提供一种用于控制同时加热冷却型多空调的方法，所述空调包括：室外单元，具有压缩机；多个室内单元，连接到室外单元；加热冷却切换单元，与所述各个室内单元对应，用于使所述多个室内单元能够同时进行加热和冷却操作，所述方法包括以下步骤：确定是否选择了主要冷却操作；如果选择了主要冷却操作，则通过将预定容量加到压缩机操作容量而增加压缩机的容量；根据在预定时间内改变的蒸发压力的平均值，按照变化的方式控制压缩机的容量。
压缩机的容量的变量控制可以是控制压缩机，使得压缩机的容量根据预定时间内的平均蒸发压力值增加最小容量变化。
压缩机的容量的变量控制可以是通过确定最大压缩机容量而增大压缩机的容量，而不减小压缩机的容量。
本发明另一方面在于提供一种同时加热冷却型多空调，所述多空调包括：室外单元，具有压缩机和室外风扇；多个室内单元，连接到室外单元；加热冷却切换单元，与所述各个室内单元对应；控制器，确定是否选择了主要冷却操作，在主要冷却操作中，执行冷却操作的室内单元的容量大于执行加热操作的室内单元的容量；如果选择了主要冷却操作，则在根据冷凝压力将室外风扇的气流固定在预定容量的情况下，控制器操作室外风扇使其持续预定时间；并基于预定时间内的平均冷凝压力值确定室外风扇的控制容量。
控制器可根据预定时间内的平均冷凝压力值使室外风扇的控制容量变量改变最小容量变化，从而防止冷凝压力的瞬时改变。
在主要冷却操作中，控制器可通过将预定容量加到压缩机操作容量而增加压缩机的容量；并根据在预定时间内改变的蒸发压力的平均值，按照变化的方式控制压缩机的容量。
控制器可根据预定时间内的平均蒸发压力值使压缩机的容量增加最小容量变化，从而防止蒸发压力的瞬时改变。
控制器可以确定最大压缩机容量，而不减小压缩机容量，从而增加压缩机的容量。
附图说明
通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明示例性实施例的这些和/或其它方面和优点将会变得清楚和更易于理解，其中：
图1是示出根据本发明的同时加热冷却型多空调的制冷循环的线路图；
图2是图1中示出的冷却循环的线路图，示出了主要冷却操作；
图3是根据本发明示例性实施例的同时加热冷却型多空调的控制图；
图4是示出根据本发明的用于控制同时加热冷却型多空调的方法的流程图。
具体实施方式
现在对本发明的示例性实施例进行详细的描述，其示例表示在附图中，其中，相同的标号始终表示相同的元件。下面通过参照附图对实施例进行描述以解释本发明。
图1是示出根据本发明的同时加热冷却型多空调的制冷循环的线路图。
在图1中，本发明的同时加热冷却型多空调包括单个室外单元10和室内单元20(包括并联地连接到室外单元10的多个室内单元21、22、23和24)。加热冷却切换单元30连接在室外单元10和室内单元20之间，用于将各个室内单元21、22、23和24的操作模式切换到冷却操作或者加热操作。
室外单元10包括：压缩机11，通过压缩低温低压气相冷却剂而排放高温高压气相冷却剂；四通阀12，被接通或者断开，以便根据操作模式(冷却操作或者加热操作)而改变从压缩机11排放的冷却剂的流动；至少一个室外热交换器13；室外风扇13A，用作催化件(catalyst)，以促进在室外热交换器13中流动的冷却剂与空气之间的热交换，从而提高室外单元10的热交换性能；电子膨胀阀14(以下，称为室外EEV)，在调节冷却剂的流量(flow rate)的同时使冷却剂膨胀；容纳槽14A，将气相冷却剂与液相冷却剂互相分开；储液器(accumulator)15。
冷凝压力传感器11A安装在压缩机11的排放侧，用于检测冷凝压力(高压)；蒸发压力传感器11B安装在压缩机11的吸入侧，用于检测蒸发压力(低压)。
室内单元20(在本发明中，例如，四个室内单元)包括分别串联连接到室内热交换器21A、22A、23A和24A的室内电子膨胀阀21B、22B、23B和24B(以下，称为室内EEV)。所述多个室内单元21、22、23和24通过设置在室外单元10和室内单元21、22、23和24之间的加热冷却切换单元30连接到高压气管41、低压气管42和流体管43。
这里，高压气管41、低压气管42和流体管43可在加热冷却切换单元30处分叉。分叉的流体管43的分支分别连接到室内EEV 21B、EEV 22B、EEV23B和EEV 24B上。加热冷却切换单元30包括切换阀，例如，加热阀31A、32A、33A和34A以及冷却阀31B、32B、33B和34B。高压气管41和低压气管42分别通过加热阀31A、32A、33A和34A以及冷却阀31B、32B、33B和34B连接到室内单元21、22、23和24的室内热交换器21A、22A、23A和24A。具体地讲，加热阀31A、32A、33A和34A具有连接到高压气管41的入口以及分别连接到室内单元21、22、23和24的室内热交换器21A、22A、23A和24A的出口。冷却阀31B、32B、33B和34B具有分别连接到室内单元21、22、23和24的室内热交换器21A、22A、23A和24A的入口和连接到低压气管42的出口。
高压气管41和低压气管42通过电子阀35A和毛细管(capillary tube)35B可互相连接。
同时，在室外单元10的内部，低压气管42通过储液器15连接到压缩机11的吸入侧，室外热交换器13和室外EEV 14互相串联连接，流体管43通过容纳槽14A连接到室外EEV 14上。
在本发明中，至少一个室外热交换器13包括彼此并联连接的多个热交换器(例如，如附图中所示的两个热交换器)。作为流量调节阀的电子阀16A与止回阀(check valve)16B一起并联连接到室外热交换器13和流体管43之间的室外EEV 14上。在冷却操作期间，从室外热交换器13排放的液相冷却剂在迂回通过(bypass)室外EEV 14的同时依次通过电子阀16A和止回阀16B。此外，在加热操作期间，冷却剂通过室外EEV 14。
室外单元10的四通阀12包括：第一口12A，通过分油器17连接到压缩机11的排放侧；第二口12B，通过室外热交换器13和室外EEV 14连接到流体管43；第三口12C，连接到高压气管41；第四口12D，连接到低压气管42和储液器15。
从高压气管41分叉的高压支管18连接在第二口12B和室外热交换器13之间。高压支管18设置有作为开关阀的电子阀18A以及止回阀18B，防止来自高压气管41的冷却剂回流。另一止回阀19设置在第三口12C以及高压气管41和高压支管18的连接点18C之间，用于防止来自高压气管41的冷却剂回流。
图2是图1中示出的冷却循环的线路图，示出了主要冷却操作。现在将描述主要冷却操作，其中，下面的三个室内单元22、23以及24执行冷却操作，最上面的单个室内单元21执行加热操作。
在主要冷却操作中，四通阀12的第一口12A和第二口12B互相连接，四通阀12的第三口12C和第四口12D互相连接。同时，高压支管18的电子阀18A被打开。
在执行冷却操作的制冷室内单元22、23以及24中，加热冷却切换单元30的连接到高压气管41的加热阀32A、33A和34A被关闭，同时，连接到低压气管42的冷却阀32B、33B和34B被打开。相反，在执行加热操作的供热室内单元21中，连接到高压气管41的加热阀31A被打开，同时，连接到低压气管42的冷却阀31B被关闭。
在上述主要冷却操作中，如图2中的箭头所示，从压缩机11排放的冷却剂通过四通阀12的第一口12A和第二口12B流入室外热交换器13中，从而在室外热交换器13中被冷凝。之后，被冷凝的冷却剂通过电子阀16A和止回阀16B被输送到流体管43中。
在这种情况下，被输送到流体管43中的冷却剂通过室内EEV 22B、23B和24B流入到室内热交换器22A、23A和24A中。随着冷却剂在室内热交换器22A、23A和24A中被蒸发，对室内房间进行冷却。用于冷却室内房间的冷却剂通过加热冷却切换单元30的冷却阀32B、33B和34B被输送到低压气管42。
被输送到低压气管42中的冷却剂的一部分通过毛细管35B和电子阀35A，从而通过加热冷却切换单元30的加热阀31A流入到供热室内单元21中。随着冷却剂在室内热交换器21A中被冷凝，对室内房间进行加热。被输送到低压气管42中的剩余冷却剂通过储液器15被循环到压缩机11的吸入侧。此外，被输送到流体管43中的冷却剂返回到室外单元10中，从而循环到压缩机11中。
图3是根据本发明示例性实施例的同时加热冷却型多空调的控制图。
在图3中，室外单元10包括微型计算机及其外围电路，还包括用于执行室外单元10的全部控制的室外控制器10A。
如果从各个室内单元21、22、23和24输入加热或者冷却操作起始命令，则从压缩机11排放的冷却剂在室外控制器10A的控制下通过四通阀12被输送到室外热交换器13或者各个室内单元21、22、23和24的室内热交换器21A、22A、23A和24A中。
此外，在主要冷却操作期间，室外控制器10A控制室外风扇13A，使其在预定时间间隔内保持预定步长值(step value，即，每分钟转速)。从而，如果室外风扇13A按照预定步长值被操作预定时间，则室外控制器10A执行补偿控制。基于由冷凝压力传感器11A检测的最终冷凝压力值，补偿控制的高压按照下表1所示被控制2分钟。例如，假设在初始起始操作之后，室外风扇13A处于关闭状态，基于示出冷凝压力的范围的表1，如果在室外风扇13A按照步长值1被操作2分钟的情况下，高压值为29kg/cm2G，则基于下表2，室外风扇13A按照步长值2(通过将步长值1加到当前的步长值1而计算出)被操作2分钟。接着，如果经过2分钟之后，最终压力是27kg/cm2G，则基于表2，室外风扇13A保持当前步长值2，以实现期望的加热和冷却性能。当室外单元10的操作模式被改变或者加热速度被改变时，放弃补偿控制，而执行先前的正常控制。
表1初始容量
  压力   风扇步长(fan step)
  高压＜28   0
  28≤高压＜30   1
  30≤高压＜32   2
  32≤高压＜33   3
  33≤高压＜34   4
  34≤高压   最大步长
表2控制容量
  压力   风扇步长
  高压≤25   当前风扇步长-1
  25＜高压≤28   保持当前风扇步长
  28＜高压   当前风扇步长+1
在主要冷却操作期间，基于初始控制容量(加热和冷却容量)，室外控制器10A初始执行压缩机11的正常控制。接着，如果室外风扇13A进入补偿控制，则室外控制器10A结束正常控制，并开始补偿控制。具体地讲，如果室外风扇13A进入上述补偿控制，则在压缩机11的容量被固定在通过将预定容量加到当前容量而获得的预定值之后，基于由蒸发压力传感器11B检测的蒸发压力，压缩机11的容量被增加到根据初始控制容量而确定的最大值，而不被减小。当室外单元10的操作模式被改变或者加热速度被改变时，放弃补偿控制，而执行先前的正常控制。
各个室内单元21、22、23和24都包括微型计算机及其外围电路，并且还包括用于执行其全部控制的室内控制器21D、22D、23D和24D。加热冷却切换单元30包括微型计算机及其外围电路，并且还包括用于执行其全部控制的加热冷却切换控制器30A。
以下，将描述具有上述构造的同时加热冷却型多空调的操作和效果及其控制方法。
图4是示出根据本发明的用于控制同时加热冷却型多空调的方法的流程图。
在通过将多个室内单元21、22、23和24连接到单个室外单元10而同时加热和冷却多个室内空间的多空调中，在主要冷却操作中，控制该多空调以实现室内单元的期望的加热和冷却性能，在该主要冷却操作中，执行冷却操作的室内单元的容量大于执行加热操作的室内单元的容量。
首先，室外控制器10A确定主要冷却操作是否被输入到同时加热冷却型多空调中(S100)。如果主要冷却操作被输入，则室外控制器10A控制压缩机11和各个阀以设置如图2所示的制冷循环。
室外控制器10A还基于初始控制容量控制压缩机11的容量和室外风扇13A的气流(air flow)，以执行如图2所示的主要冷却操作(S102)。
在主要冷却操作中，控制室外风扇13A，使其在预定时间间隔内保持预定步长值，并确定室外风扇13A是否按照预定步长值(包括中止步长值)被操作了预定时间(S104)。如果室外风扇13A按照预定步长被操作了预定时间，则通过冷凝压力传感器11A检测冷凝压力(S106)，以基于该冷凝压力对室外风扇13A和压缩机11执行补偿控制(S108)。基于由冷凝压力传感器11A检测的最终冷凝压力值，补偿控制的高压按照表1所示被控制2分钟。从而当基于冷凝压力将室外风扇13A的气流一旦被固定在预定值时，就可通过调节室外风扇13A的气流而实现期望的加热和冷却性能。
此外，由于根据冷凝压力的变化，蒸发压力变化较大，所以压缩机11的容量被固定在通过将预定容量加到当前容量而获得的预定值。
在控制室外风扇13A之后，确定是否经过预定时间(大约2分钟)(S110)。如果经过预定时间，则根据预定时间内的平均冷凝压力确定室外风扇13A的控制容量的变量(S112)。
例如，假设在初始起始操作之后，室外风扇13A处于关闭状态，基于示出冷凝压力的范围的表1，如果在室外风扇13A按照步长值1被操作2分钟的情况下，高压值为29kg/cm2G，则基于表2，室外风扇13A按照步长值2(通过将步长值1加到当前的步长值1而计算出)被操作2分钟。接着，如果经过2分钟之后，最终压力是27kg/cm2G，则基于表2，室外风扇13A保持当前步长值2。
在完成上述控制程序之后，通过蒸发压力传感器11B检测蒸发压力(S114)，根据预定时间内的平均蒸发压力值控制压缩机11的容量(S116)而不减小压缩机11的容量。在这种情况下，压缩机11的容量被增加到根据初始控制容量而确定的最大值。
在安全地完成起始操作之后，在压缩机11在低压控制下按照步长值25被操作的情况下，在室外风扇13A的步长值从0改变到1的时间点，压缩机11的容量改变到通过将值3加到当前步长值25而获得的值28，并执行对蒸发压力的控制。在这种情况下，如果通过蒸发压力的控制而使压缩机11的容量必须增加，则压缩机11的容量的值为通过将值1加到当前值28而获得的值29。相反，如果压缩机11的容量必须减小，则压缩机11的容量保持具有零变化，并且压缩机11的最大容量在蒸发压力的控制下限制在通过将值10加到当前值25而获得的值35。在上述操作中，当室外单元10的操作模式被改变或者加热速度被改变时，放弃对压缩机11的控制。
从上述描述清楚的是，采用根据本发明的同时加热冷却型多空调以及用于控制该多空调的方法，根据室外风扇的开关，高压变化较大。因此，在室外风扇的容量被固定在预定值的情况下，执行用于实现期望的加热和冷却性能的控制，并基于预定时间内的平均冷凝压力值确定室外风扇的控制容量变量。这就消除了操作压力快速改变的问题，从而改善了系统的可靠性。
此外，在供热室内单元的容量低的主要冷却操作中，低压变化较大。因此，在压缩机的容量被固定在预定值并且在小于现有技术的范围内改变的情况下，通过精确的控制执行用于实现期望的加热和冷却性能的控制。此外，为了实现期望的加热和冷却性能，压缩机的容量根据预定时间内的平均蒸发压力被控制以增加最小容量变化。这也具有改善系统的可靠性的效果。
此外，当根据冷凝压力开始控制压缩机时，根据初始控制容量确定最大压缩机容量，使得系统的可靠性较高。
虽然已表示和描述了本发明的实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对所述实施例进行修改。

Claims (12)

1、一种用于控制同时加热冷却型多空调的方法，所述空调包括：室外单元，具有压缩机和室外风扇；多个室内单元，连接到室外单元；加热冷却切换单元，与所述各个室内单元对应，用于使所述多个室内单元能够同时进行加热和冷却操作，所述方法包括以下步骤：
确定是否选择了主要冷却操作；
如果选择了主要冷却操作，则在根据冷凝压力将室外风扇的气流固定在预定容量的情况下，操作室外风扇使其持续预定时间；
基于预定时间内的平均冷凝压力值确定室外风扇的控制容量。
2、如权利要求1所述的方法，其中，在主要冷却操作中，执行冷却操作的室内单元的容量大于执行加热操作的室内单元的容量。
3、如权利要求1所述的方法，其中，室外风扇的控制容量的确定是控制室外风扇，使得室外风扇的控制容量变量根据预定时间内的平均冷凝压力值而改变最小容量变化。
4、如权利要求1所述的方法，其中，
在主要冷却操作中，通过将预定容量加到压缩机操作容量而增加压缩机的容量；
根据在预定时间内改变的蒸发压力的平均值，按照变化的方式控制压缩机的容量。
5、一种用于控制同时加热冷却型多空调的方法，所述空调包括：室外单元，具有压缩机；多个室内单元，连接到室外单元；加热冷却切换单元，与所述各个室内单元对应，用于使所述多个室内单元能够同时进行加热和冷却操作，所述方法包括以下步骤：
确定是否选择了主要冷却操作；
如果选择了主要冷却操作，则通过将预定容量加到压缩机操作容量而增加压缩机的容量；
根据在预定时间内改变的蒸发压力的平均值，按照变化的方式控制压缩机的容量。
6、如权利要求5所述的方法，其中，压缩机的容量的变量控制是控制压缩机，使得压缩机的容量根据预定时间内的平均蒸发压力值增加最小容量变化。
7、如权利要求5所述的方法，其中，压缩机的容量的变量控制是通过确定最大压缩机容量而增大压缩机的容量，而不减小压缩机的容量。
8、一种同时加热冷却型多空调，包括：
室外单元，具有压缩机和室外风扇；
多个室内单元，连接到室外单元；
加热冷却切换单元，与所述各个室内单元对应；
控制器，确定是否选择了主要冷却操作，在主要冷却操作中，执行冷却操作的室内单元的容量大于执行加热操作的室内单元的容量，如果选择了主要冷却操作，则在根据冷凝压力将室外风扇的气流固定在预定容量的状态下，控制器操作室外风扇使其持续预定时间，并基于预定时间内的平均冷凝压力值确定室外风扇的控制容量。
9、如权利要求8所述的多空调，其中，控制器根据预定时间内的平均冷凝压力值使室外风扇的控制容量变量改变最小容量变化，从而防止冷凝压力的瞬时改变。
10、如权利要求8所述的多空调，其中，
在主要冷却操作中，控制器通过将预定容量加到压缩机操作容量而增加压缩机的容量，并根据在预定时间内改变的蒸发压力的平均值，按照变化的方式控制压缩机的容量。
11、如权利要求10所述的多空调，其中，控制器根据预定时间内的平均蒸发压力值使压缩机的容量增加最小容量变化，从而防止蒸发压力的瞬时改变。
12、如权利要求10所述的多空调，其中，
控制器确定最大压缩机容量，而不减小压缩机容量，从而增加压缩机的容量。
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