CN102147142A - 空调和用于控制空调的方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种实时检测制冷剂泄漏的空调，以及用于控制空调的方法。该用于控制空调的方法包括：从所述空调的运行变量追踪循环变化；从所述循环变化检测制冷剂泄漏；以及呈现检测制冷剂泄漏的结果。利用本发明的空调和用于控制空调的方法，通过空调的自我监测可实时检测出制冷剂泄漏，可提高空调制冷剂泄漏检测的准确性，并且可迅速检测出空调的制冷剂泄漏，从而阻止额外故障并使环境污染减到最小。

Description

空调和用于控制空调的方法
技术领域
本发明涉及一种空调和用于控制空调的方法，特别是涉及一种实时检测制冷剂泄漏的空调和用于控制空调的方法。
背景技术
空调指的是用于调节空气状况以保持某一空间中的空气处于舒适宜居状况的设备。这种空调的作用是吸收某一空间内的热量或向该空间释放热量，使得该空间的温度和湿度保持在合适的水平。这种类型的空调必然需要用于在某一空间中吸收热量或向该空间中释放热量的室内单元。
为检测制冷剂泄漏，维修工程师必须到达现场，而且要在检测制冷剂泄漏之前全面检查空调的运行情况。
发明内容
本发明的一个目的为提供一种通过自我监测实时检测制冷剂泄漏的空调，并提供一种用于控制空调的方法。
本发明的另一目的为提供一种提高制冷剂泄漏检测的准确性并防止由制冷剂泄漏造成的环境污染和额外故障的空调，并提供一种用于控制空调的方法。
本发明的目的并不限于上述目的，从以下的说明书中可知，其他未提及的目的对本领域技术人员来说是显而易见的。
为实现以上目的，根据本发明一示例性实施例提供一种用于控制空调的方法，该方法包括：从所述空调的运行变量追踪循环变化(cycle change)；从所述循环变化检测制冷剂泄漏；以及呈现(represent)检测制冷剂泄漏的结果。
为实现以上目的，根据本发明一示例性实施例提供一种空调，包括：室外单元，用于冷凝制冷剂并与室外空气交换热量；室内单元，连接至所述室外单元并用于与室内空气交换热量；以及控制单元，用于从由所述室外单元和室内单元测量的运行变量来检测制冷剂泄漏，并呈现检测制冷剂泄漏的结果。
利用本发明的空调和用于控制空调的方法，通过空调的自我监测可实时检测出制冷剂泄漏，可提高空调制冷剂泄漏检测的准确性，并且可迅速检测出空调的制冷剂泄漏，从而阻止额外故障并使环境污染减到最小。
在详细的说明书和附图中包括有其他示例性实施例的详细说明。
附图说明
所包含的附图用来提供对本发明的进一步理解，并且所包含的附图用来构成本申请的一部分，这些附图示出本发明的实施例并与说明书一起来说明本发明的原理。在这些附图中：
图1为根据本发明一示例性实施例的空调的结构图；
图2为根据本发明一示例性实施例的空调的框图；
图3为显示根据本发明一示例性实施例的空调的P-H图的示图；以及
图4为显示根据本发明一示例性实施例的用于控制空调的方法的流程图。
具体实施方式
从以下结合附图对实施例的描述中，本发明的优点和特征以及实现其的方法会变得明显且更易于理解。而本发明可以多种不同的方式来实施，不应解释为限于在此阐述的实施例。更确切地说，提供这些实施例是为了使本公开对本领域技术人员来说是充分完整的，并完全地表达出本发明的思想，本发明只通过所附的权利要求来限定。在整个说明书中，相同的附图标记指的是相同的部件。
以下，将参照附图来描述根据本发明示例性实施例的一种空调及用于控制空调的方法。
图1为根据本发明一示例性实施例的空调的结构图。
根据本发明示例性实施例的空调包括：室外单元OU和多个室内单元IU。
该室外单元OU包括压缩机110、室外热交换器140、室外膨胀阀132以及过冷却器(super cooler)180。空调可包括一个或多个室外单元OU，在本示例性实施例中提供了一个室外单元OU。
压缩机110将进入的低温低压制冷剂压缩成高温高压制冷剂。压缩机110可具有多种结构，可采用逆变式(inverter type)压缩机或定速压缩机。排放温度传感器171和排放压力传感器151设于压缩机110的排放管161上。吸入温度传感器175和吸入压力传感器154设于压缩机110的吸入管168上。
所示的室外单元OU只有一个压缩机110，但并不限于此，本发明的室外单元OU可包括多个压缩机，包含逆变式压缩机和定速压缩机。
收集器(accumulator)187可设于压缩机110的吸入管168上，以阻止液体制冷剂被引入压缩机110。进一步，油分离器113可设于压缩机110的排放管161上，以收集从压缩机110排放的制冷剂中的油。
四通阀160为一种流量开关阀，用以切换制冷操作和制热操作。在制冷操作期间，四通阀160将由压缩机110压缩的制冷剂引导至室外热交换器140；在制热操作期间，四通阀160将由压缩机110压缩的制冷剂引导至室内热交换器120。四通阀160在制冷操作中处于A状态，在制热操作中处于B状态。
室外热交换器140被配置在室外空间，从而通过室外热交换器140的制冷剂与室外的空气交换热量。室外热交换器140在制冷操作中用作冷凝器，而在制热操作中用作蒸发器。
室外出口温度传感器179设于连接液体管(liquid pipe)165和室外热交换器140的入口管166上。
室外膨胀阀132设于入口管166上，并在制热操作中节流(throttle)进来的制冷剂流。进一步，允许制冷剂旁通该室外膨胀阀132的第一旁通管167设于入口管166上，并且，该第一旁通管167上设有止回阀(check valve)133，从而只允许制冷剂在一个方向上流动。在制冷操作中，该止回阀133使制冷剂从室外热交换器140向多个室内单元IU流动，而在制热操作中，该止回阀133切断制冷剂的流动。
过冷却器180包括过冷却热交换器184、第二旁通管181、过冷却膨胀阀182以及排放管185。该过冷却热交换器184被配置于入口管166上。在制冷操作中，该第二旁通管181用于使从过冷却热交换器184排放的制冷剂进入(fed into)过冷却膨胀阀182。
该过冷却膨胀阀182被配置于该第二旁通管181上。该过冷却膨胀阀182节流进入该第二旁通管181中的呈液体状态的制冷剂流，以降低制冷剂的压力和温度，然后使处于低压低温状态下的制冷剂进入该过冷却热交换器184。该过冷却膨胀阀182可以采用各种类型的阀，而在本实施例中，为方便使用，采用了线性膨胀阀。用以测量被过冷却膨胀阀182节流的制冷剂温度的过冷却器入口温度传感器177可设于第二旁通管181上。
在制冷操作期间，经过室外热交换器140的被冷凝的制冷剂通过与经过该第二旁通管181进入过冷却热交换器184的处于低温状态的制冷剂交换热量而被过冷却，然后进入多个室内单元IU。
通过第二旁通管181的制冷剂在过冷却热交换器184中经过热交换后，通过排放管185进入收集器187。用以测量进入收集器187的制冷剂温度的过冷却器出口温度传感器178设于排放管185上。
液体管温度传感器174和液体管压力传感器156均设于连接过冷却器180和多个室内单元IU的液体管165上。
在根据本发明一示例性实施例的空调中，多个室内单元IU中的每个均包括：室内热交换器120、室内风机(air blower)125以及室内膨胀阀131。该空调可包括一个或多个室内单元IU。在本示例性实施例中，提供了多个IU(1到n)。
室内热交换器120配置于室内空间中，经过该室内热交换器120的制冷剂与室内的空气交换热量。室内热交换器120在制冷操作中用作蒸发器，而在制热操作中用作冷凝器。
室内风机125对在室内热交换器120中经历热交换的室内空气进行鼓风。
在制冷操作中，室内膨胀阀131节流进来的制冷剂流。该室内膨胀阀131设于室内单元IU的室内入口管163上。该室内膨胀阀131可以采用各种类型的阀，而在本实施例中，为方便使用，采用了线性膨胀阀。
优选地，在制冷操作期间，将该室内膨胀阀131开到一设定的开度(opening degree)，而在制热操作期间，将其完全打开。在鼓风操作期间，可关闭该室内膨胀阀131。这里，该室内膨胀阀131的关闭并不意味着完全的物理关闭，而是意味着室内膨胀阀131的开度使得制冷剂不能流过该室内膨胀阀131。可关闭或打开该室内膨胀阀131来检测故障。
室内入口管温度传感器173可设于室内入口管163上。该室内入口管温度传感器173可设于室内热交换器120和室内膨胀阀131之间。进一步，室内出口管温度传感器172可设于室内出口管164上。
在上述空调的制冷操作期间，制冷剂的流动如下。
从压缩机110排放的处于高温高压蒸汽状态的制冷剂经由四通阀160进入室外热交换器140。在该室外热交换器140中，制冷剂与室外空气交换热量，从而被冷凝。从该室外热交换器140排放的制冷剂通过完全打开的室外膨胀阀132和旁通管133进入过冷却器180。进入过冷却器180的制冷剂被过冷却热交换器184过冷却，然后进入多个室内单元IU。
由过冷却热交换器184过冷却的部分制冷剂被过冷却膨胀阀182节流，以过冷却通过该过冷却热交换器184的制冷剂。由过冷却热交换器184过冷却的部分制冷剂进入收集器187。
进入每个室内单元IU的制冷剂被开到一设定开度的室内膨胀阀131节流，然后制冷剂通过在室内热交换器120中与室内空气交换热量而被蒸发。然后被蒸发的制冷剂经由四通阀160和收集器187进入压缩机110。
在上述空调的制热操作期间，制冷剂的流动如下。
从压缩机110排放的处于高温高压蒸汽状态的制冷剂经由四通阀160进入多个室内单元IU。多个室内单元IU中每一个的室内膨胀阀131均完全打开。因此，从室内单元IU流出的制冷剂被室外膨胀阀132节流，然后通过在室外热交换器140中与室外空气交换热量而被蒸发。然后被蒸发的制冷剂经由四通阀160和收集器187进入压缩机110的吸入管168。
图2为根据本发明一示例性实施例的空调的框图。
排放温度传感器171测量从压缩机110排放的制冷剂的温度。该排放温度传感器171设于压缩机110的排放管161上。控制单元190通过该排放温度传感器171确定在正常运行状态(normal operating state)下高压冷凝温度是否具有正常值。
室内出口管温度传感器172测量室内热交换器120排放的制冷剂的温度。室内出口管温度传感器172设于室内出口管164上。控制单元190通过该室内出口管温度传感器172确定在正常运行状态下低压蒸发温度是否正常。
室内入口管温度传感器173测量进入室内热交换器120的制冷剂的温度。该室内入口管温度传感器173设于连接室内热交换器120和室内膨胀阀131的室内入口管163上。
控制单元190通过该室内入口管温度传感器173确定在正常运行状态下室内入口管温度是否正常。进一步，该控制单元190计算由室内出口管温度传感器172测量的温度和由室内入口管温度传感器173测量的温度之间的差值，以确定在正常运行状态下室内热交换器的过热度是否正常。
液体管温度传感器174测量在过冷却器180和室内热交换器120之间流动的制冷剂的温度。该液体管温度传感器174设于连接过冷却器180和室内单元IU的液体管165上。控制单元190通过该液体管温度传感器174确定在正常运行状态下液体管温度是否正常。
吸入温度传感器175测量吸入压缩机110的制冷剂的温度。该吸入温度传感器175设于压缩机110的吸入管168上。控制单元190通过该吸入温度传感器175确定在正常运行状态下吸入温度是否正常。
过冷却器入口温度传感器177测量被节流以在过冷却器180中过冷却的制冷剂的温度。该过冷却器入口温度传感器177设于第二旁通管181上。过冷却器出口温度传感器178测量被节流以在过冷却器180中过冷却后的经过热交换的制冷剂的温度。该过冷却器出口温度传感器178设于排放管185上。该控制单元190计算由过冷却器入口温度传感器177测量的温度和由过冷却器出口温度传感器178测量的温度之间的差值，以确定在正常运行状态下过冷却线路(supercooling circuit)的过热度是否正常。
室外出口温度传感器179测量制冷操作期间在室外热交换器140中被冷凝的制冷剂的温度，或测量制热操作期间在室外热交换器140中被蒸发的制冷剂的温度。该室外出口温度传感器179设于入口管166上。控制单元190通过该室外出口温度传感器179确定在正常运行状态下室外热交换器出口温度是否正常。
将室内膨胀阀131的开度发送到控制单元190，以使该控制单元190确定在正常运行状态下室内膨胀阀的开度是否正常。
将过冷却膨胀阀182的开度发送到控制单元190，以使该控制单元190确定在正常运行状态下过冷却膨胀阀的开度是否正常。
高压压力传感器151测量压缩机110排放的制冷剂的压力。高压传感器151设于压缩机110的排放管161上。通过计算排放的制冷剂的饱和温度并计算其与由排放温度传感器171测量的排放温度之间的差值，控制单元190通过高压传感器151确定在正常运行状态下排放过热度是否具有正常值。
低压传感器154测量吸入压缩机110的制冷剂的压力。该低压传感器154设于压缩机110的吸入管162上。通过计算吸入的制冷剂的饱和温度并计算其与由吸入温度传感器175测量的吸入温度之间的差值，控制单元190通过低压传感器154确定在正常运行状态下吸入过热度是否正常。
液体管压力传感器156测量在过冷却器180和室内热交换器120之间流动的制冷剂的压力。该液体管压力传感器156设于连接过冷却器180和室内单元IU的液体管165上。通过计算过冷却的制冷剂的饱和温度并计算其与由液体管温度传感器174测量的液体温度之间的差值，控制单元190通过液体管压力传感器156确定在正常运行状态下过冷却度是否正常。
控制单元190从在正常运行状态下实时测量到的运行变量中追踪循环变化，以从该循环变化中检测制冷剂泄漏。所述运行变量包括吸入过热度、排放过热度、室内入口管温度、吸入温度、冷凝温度、蒸发温度、过冷却温度、液体管温度、过热膨胀阀的开度、过冷却线路的过热度、室内热交换器的过热度以及室外热交换器出口温度中的至少一个。正常运行状态指的是通过过热度控制(而不是通过室外单元的启动控制或直接控制)来正常执行通常的制冷或制热操作的一种状态。
控制单元190从关于压-焓(Pressure Enthalpy)(P-H)图(莫利尔图(Mollierdiagram))的变化中追踪在制冷循环或制热循环中的变化。当检测到制冷剂泄漏时，该控制单元190会将检测结果发送到显示单元192或通信单元194以对外部通告该检测结果。
显示单元192向外部显示检测制冷剂泄漏的结果。该显示单元192可从听觉上或视觉上呈现制冷剂泄漏，优选地，通过7段LED从视觉上显示制冷剂泄漏。
通信单元194经由网络向外部发送检测制冷剂泄漏的结果。该通信单元194经由网络将检测制冷剂泄漏的结果发送到远处的控制中心或维修工程师终端，并显示该结果。
图3为显示根据本发明一示例性实施例的空调的P-H图的示图。
在该P-H图中，制冷剂量正常时获得的循环和制冷剂泄漏期间获得的循环是不同的。参见图3，将讨论确定排放过热度的正常状态的方法。在图3中，在制冷剂量正常时的排放过热度为T1，在制冷剂泄漏期间的排放过热度为T2。也就是说，排放过热度的正常值为T1。
控制单元190追踪在正常运行状态下排放过热度是否为T2，以检测制冷剂泄漏。
图4为显示根据本发明一示例性实施例的用于控制空调的方法的流程图。
在正常运行状态下测量运行变量(S210)。所述运行变量包括吸入过热度、排放过热度、室内入口管温度、吸入温度、冷凝温度、蒸发温度、过冷却温度、液体管温度、过热膨胀阀的开度、过冷却线路的过热度、室内热交换器的过热度以及室外热交换器出口温度中的至少一个。正常运行状态指的是通过过热度控制(而不是通过室外单元的启动控制或直接控制)来正常执行通常的制冷或制热操作的一种状态。
从运行变量中追踪循环变化以检测制冷剂泄漏(S220)。控制单元190通过从关于P-H图的变化中追踪在制冷循环或制热循环中的变化来确定正常状态。
如果检测到制冷剂泄漏，则确定室外热交换器的自身过冷却度是否达到参考值(S230)。室外热交换器的自身过冷却度是由排放温度传感器171测量的冷凝温度与由室外出口温度传感器179测量的室外热交换器出口温度之间的差值。如果有任何制冷剂留在了收集器187中，这可被看作是制冷剂泄漏，从而控制单元190确定室外热交换器的自身过冷却度是否达到参考值。
如果室外热交换器的自身过冷却度达到参考值，则控制单元190在正常运行状态下再次测量运行变量(S270)。
如果室外热交换器的自身过冷却度没有达到参考值，则增加室内热交换器的目标过热度(S240)。室内热交换器的过热度是由室内出口管温度传感器172测量的温度与由室内入口管温度传感器173测量的温度之间的差值。控制单元190增加室内热交换器的目标过热度以清空留在收集器187中的制冷剂。
增加室内热交换器的目标过热度后，增加计时器(timer)(S250)，然后控制单元190确定计时器是否超过一参考时间(S260)。如果计时器没有超过参考时间，则控制单元190确定室外热交换器的自身过冷却度是否达到参考值(S230)。
如果计时器超过参考时间，则在正常运行状态下再次测量运行变量(S270)，然后从运行变量追踪循环变化以再次检测制冷剂泄漏(S280)。控制单元190通过再次检测制冷剂泄漏而提高了准确性。
如果检测到制冷剂泄漏，则显示或发送制冷剂泄漏状态(S290)。当检测制冷剂泄漏时，控制单元190将检测结果发送到显示单元192或通信单元194以呈现检测制冷剂泄漏的结果。显示单元192向外部显示检测制冷剂泄漏的结果。通信单元194经由网络向外部发送检测制冷剂泄漏的结果。
如上述，已显示并描述本发明的优选实施例，但本发明并不限于上述的具体实施例，本发明所属领域的技术人员在不脱离所附权利要求中叙述的本发明范围的前提下，可以多种改型来实施本发明，这种改型不应理解为脱离本发明的技术精神或预期。
根据本发明的空调和用于控制空调的方法，可以观测到一个或多个如下效果。
第一，通过空调的自我监测可实时检测出制冷剂泄漏。
第二，可提高空调制冷剂泄漏检测的准确性。
第三，可迅速检测出空调的制冷剂泄漏，从而阻止额外故障并使环境污染减到最小。
本发明的效果并不限于上述效果，本领域技术人员可从权利要求的限定中清楚理解上述未提及的其他效果。

Claims (13)

1.一种用于控制空调的方法，该方法包括如下步骤：
从所述空调的运行变量追踪循环变化；
从所述循环变化检测制冷剂泄漏；以及
呈现检测制冷剂泄漏的结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述运行变量包括吸入过热度、排放过热度、室内入口管温度、吸入温度、冷凝温度、蒸发温度、过冷却温度、液体管温度、过热膨胀阀的开度、过冷却线路的过热度、室内热交换器的过热度以及室外热交换器出口温度中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在正常运行状态下追踪所述循环变化。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述循环变化为关于压-焓(P-H)图的变化。
5.根据权利要求1所述的方法，其中将所述检测制冷剂泄漏的结果显示在所述空调上。
6.根据权利要求1所述的方法，其中将所述检测制冷剂泄漏的结果经由网络发送。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括如下步骤：
当检测到制冷剂泄漏时，确定室外热交换器的自身过冷却度是否达到参考值；
当所述自身过冷却度达到所述参考值时，增加所述空调的室内热交换器的目标过热度；以及
再次检测制冷剂泄漏。
8.一种空调，包括：
室外单元，用于冷凝制冷剂并与室外空气交换热量；
室内单元，连接至所述室外单元，并用于与室内空气交换热量；以及
控制单元，用于从由所述室外单元和室内单元测量的运行变量来检测制冷剂泄漏，并呈现检测制冷剂泄漏的结果。
9.根据权利要求8所述的空调，其中所述运行变量包括吸入过热度、排放过热度、室内入口管温度、吸入温度、冷凝温度、蒸发温度、过冷却温度、液体管温度、过热膨胀阀的开度、过冷却线路的过热度、室内热交换器的过热度以及室外热交换器出口温度中的至少一个。
10.根据权利要求8所述的空调，其中所述控制单元从循环变化检测制冷剂泄漏。
11.根据权利要求8所述的空调，还包括：
显示单元，用于显示由所述控制单元检测的制冷剂泄漏。
12.根据权利要求8所述的空调，还包括：
通信单元，用于经由网络发送由所述控制单元检测的制冷剂泄漏。
13.根据权利要求8所述的空调，其中所述控制单元确定所述室外单元的室外热交换器的自身过冷却度是否达到参考值，并增加所述室内单元的室内热交换器的目标过热度。
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