CN1659410A - 带有制冷剂加载控制装置的空调系统 - Google Patents

Abstract

一种空调系统，其包括室外单元(24)和多个室内单元(32，34，36，38)。每个室内单元(32，34，36，38)都具有自己的盘管组件和风机并专门用于例如加热建筑物(22)内的一个特定区域。并非所有的室内单元(32，34，36，38)同时都工作。对系统工作部分内制冷剂加载量的控制包括控制穿过待用的室内单元的制冷剂流的流量。当系统工作部分的加载量不足时，则增加自待用室内单元至室外单元(24)的返回流量来提高加载量。

Description

带有制冷剂加载控制装置的空调系统

技术领域

概括地讲，本发明涉及起加热作用的空调系统。更具体地讲，本发明涉及用来向建筑物内的多个房间或者区域提供热量的具有多个室内单元的空调系统，这些室内单元和室外单元的流体相通。

背景技术

建筑物的空调系统有多种形式。大部分系统具有带压缩机和盘管组件的室外单元，室内单元可以为具有风机组件和盘管组件的独立单元。其他系统具有多个室内单元，各个室内单元都带有它们自己的风机和盘管组件。

一些空调系统能够在温度高的时候制冷并在室外温度较低时供热。当多室内单元系统(“多路系统”)起加热作用时，就需要控制系统内制冷剂的加载量。在一些情况下，无需启动所有的室内单元以充分加热建筑物内的多个部分，因此总系统的部分单元是待用的。在这些情况下，系统工作部分内的制冷剂加载量可能会变得不合适宜地高或者低。当系统工作部分(即，包括当前正在加热的室内单元在内的系统部分)内的制冷剂太少或者太多时，可能会破坏该系统的运行。当系统工作部分内有太多制冷剂时，可能产生过高的排放压力。当该系统工作部分内有太少制冷剂时，通常会有热容损失，并可能使室外单元盘管上增加结冰。

在室内单元的上游设置断流阀是对上述系统工作部分内的制冷剂进行加载控制的一种尝试。当一个特定的室内单元无需工作时，断流阀切断从室外单元流向所述的一个或者多个待用室内单元的制冷剂流。虽然这种方式非常有用，但其具有如下缺点，即当最终需要上述室内单元加热时，该室内单元需要额外的加载时间。该方式另外一个缺陷是，穿过整个系统的制冷剂流量减少导致工作管路内的压力增大，并使得工作的室内单元将较热的空气排出，这导致对建筑物空间内的加热不均匀并且系统工作效率低。

在向建筑物空间供应热量的多路空调系统内需要更有效的制冷剂加载控制方式。本发明在克服先前方法的上述缺点和缺陷的同时，致力于满足上述需要。

发明内容

概括地讲，本发明为一种方法和系统，其用来控制具有室外单元和多个室内单元的空调系统内制冷剂的加载量，其中所述的多个室内单元可以单独控制，从而使得它们不必同时都工作。

根据本发明所设计的一种系统包括具有压缩机和盘管组件的室外单元。多个室内单元位于建筑物内，各个室内单元都包括各自的风机和盘管组件。供应管路和返回管路将室外单元和室内单元连接起来。流量控制装置控制自室内单元流向室外单元的返回流体的数量。控制器控制流量控制装置以有选择地变换自任何一个待用的室内单元流向下游的制冷剂的数量，从而使得可以将系统工作部分内的制冷剂总加载量控制在理想的水平。

在一个样例中，自室内单元起的每个返回管路都包括调节膨胀阀。控制器控制上述各个阀门以控制从室内单元返回室外单元的制冷剂流体的数量，并控制系统的工作部分。

本发明的一种方法包括：确定何时系统工作部分内的制冷剂加载量位于理想的范围之外。使制冷剂流体流入所有的室内单元(也包括在任何指定的时间都待用的室内单元)。控制自待用单元返回的流体量，藉此来控制系统工作部分内制冷剂的加载量。

当系统工作部分内的制冷剂加载量太少时，可以增大从待用单元返回的制冷剂流量。当系统工作部分内的制冷剂加载量太多时，将制冷剂流体有效地存储在待用单元至少一段时间。

根据下面对目前的最佳实施例的详细说明，本领域的技术人员会明显地看到本发明的多个特点和优点。该详细说明的附图的简单说明如下：

附图说明

图1示意性示出了根据本发明设计的系统。

图2略微详细地示出图1实施例中的选择部分。

图3示出了图2示出部分的可选择配置。

具体实施方式

空调系统20对建筑物22内的温度进行控制。室外单元24包括盘管组件26和压缩机28。控制器24控制室外单元的运行并监控与整个系统20状态相关的数据。为便于图示，将控制器30简略地示为室外单元24的一部分。但是，只要系统20相应部分可以获取输送的合适信号和动力，就可以将控制器设置在建筑物22内的任意合适位置。

多个室内单元32、34、36和38分别具有它们各自的风机和盘管组件。所述室内单元分别按照用户的要求定制特定房间或者建筑物22一部分的温度。各个室内单元分别通过流体供应管路40和返回管路42与室外单元相通。

优选的是，系统20能够对建筑物22内所述区域进行制冷或者加热，下面着重对在加热模式下运行的系统20进行说明。

由图2(其示出室内单元32和38作为多个室内单元的范例)可以领会，来自压缩机28的制冷剂通过供应管路40流至室内单元。在这个范例中，每个室内单元都分别具有专用的返回管路42。在返回管路42A上设有膨胀调节阀50A，以选择控制从室内单元32返回到室外单元24的向下游流动的制冷剂量。类似地，在返回管路42B上设置膨胀调节阀50B。虽然这个范例中采用了膨胀调节阀，但是其它任何可以买到的具有选择控制流量功能的阀门装置都可以与根据本发明设计的系统一起使用。

当室内单元32处于工作或者打开状态、向建筑物22的相关部分提供热量时，可以将系统的至少包括室内单元32、室外单元24和它们之间所有流体输送管路在内的部分当作系统“工作”部分。假定由室内单元38加热的建筑物22的部分已经达到理想温度(例如可以通过温度调节装置控制)，室内单元38处于关闭或者停运的状态(即，其风机不工作)。因此，可以将室内单元38和室外单元24与室内单元38之间的流体输送管路称为系统20的“待用”部分。

虽然室内单元38没有工作，但是优选的是，制冷剂可以流入单元38内。因而预定的少量制冷剂会在待用单元38内冷凝。所以优选设置膨胀调节阀50B，从而使与在待用单元38内冷凝制冷剂量相同的制冷剂返回到系统20的工作部分。

每当系统工作部分内的制冷剂过多的时候，则向待用单元38内存储更多的制冷剂最理想。这是通过减少穿过膨胀调节阀50B的许可流量来实现的。在这种情况下，允许更多的制冷剂留在或者储存在待用单元38内，并且待用单元38内流体温度远远低于压缩机28(或者工作的系统)的排放饱和温度。优选的是，保持这种工作状态直至系统工作部分的加载量达到合适的范围。

当控制器30确定系统工作部分内的制冷剂太少时，优选打开膨胀调节阀50B以增加从待用单元38流回到系统工作部分的制冷剂量。

虽然图2中只示出两个室内单元，但是可以按照多种顺序或方式来有选择地控制多个待用单元制冷剂的流量，以使从待用单元到系统工作部分的制冷剂达到理想的返回比率。为满足特定情况的需要，可以按照用户的要求来确定控制膨胀阀50的具体方法。受益于本说明书的本领域技术人员会想到什么样的膨胀阀对于采用该膨胀阀的特定系统最适合。

与图2示出的范例相比，图3示出的范例包括一些改动。在图3示出的范例中，在供应管路40A和40B上分别设有电磁阀52A和52B。可以控制电磁阀以调节流入待用单元的流体量。这样的设计可能有用，例如，在其中一个待用单元处于饱和压力下而另外一个待用单元仍然还可以存储来自系统工作部分过剩的制冷剂的情况下。

确定系统20内制冷剂加载量的一种方式为监控室外单元24的压缩机吸收的过多热量。该方式认可如下理论：在系统处于加热模式下，当从室内单元至室外单元的流体返回管路内的膨胀调节阀被打开到一固定位置的时候，室内单元往往会使大于易于处理量的制冷剂返回至室外的盘管(当室外盘管组件作为蒸发器工作时)。因此在这种情况下，离开室外盘管并进入压缩机的过多热量为零。优选的是，将控制器30编程设置来识别显示温度、压力或两者的传感器输出值。

相反，如果系统的工作部分加载不足，则当系统20处于加热模式下时，膨胀装置往往会向室外盘管组件供应小于其能够蒸发量的制冷剂。在这种情况下，离开室外盘管组件的过热会过高。因此，压缩机吸收的过热标志着系统内的加载量。通过为控制器30编制合适的程序来确认合适的压缩机吸收的过热，则控制器30可以确定何时需要调节一个或者多个膨胀装置50以增加或者减少系统工作部分内制冷剂的量。

监控系统工作部分内制冷剂加载量的另外一种方式为对压缩机的排放压力和制冷剂的饱和压力进行比较，制冷剂的饱和压力与室内环境温度相应，室内环境温度可以通过室内单元的空气温度传感器获取。在此示范性的方式中，为控制器30编程，使其在压缩机的排放压力大大高于饱和压力时，判定系统处于过载状况。

前段中说明的方式中存在的一个问题是：当出现加载量不足的状况时，该方式包括增加系统工作部分内制冷剂的量。要加入额外的制冷剂直至达到压缩机的实际排放压力和制冷剂饱和压力之间的预定最小差值。通过测试或者系统模拟可以确定多种系统的上述两压力之间的理想最小差值。通过本说明书，本领域技术人员将能够确定对于特定系统结构的适当最小差值。

另外一种方式，也是目前最优选的方式，为监控离开室外单元24压缩机的过热。在该方式中，检测制冷剂离开压缩机的实际温度并确定制冷剂离开压缩机时的压力。用来确定制冷剂离开压缩机时压力的一种方式为通过采集来自室内单元盘管的温度信息来推断上述压力。另外一种方式为利用压力传感器来直接检测压力。

当压缩机排放的过热太高时，系统工作部分的加载量不足。相反，当系统工作部分的加载量太大时，排放的过热会太低。采用上述方式，排放的过热不应该为零。对特定系统的特定配置结构而言，需要确定一个可以合适的范围，在该范围内可以通过上述“推断”方式来确定合适的加载量。一个合适的典型范围为在30°F和80°F之间。在一个示范性的系统中大约50°F被认为是最佳的排放过热(在监控点处)。在给定上述说明的情况下，本领域的技术人员将能够为特定配置的系统找到一个合适的范围。

当利用上述其中一种方式来监控系统工作部分内的加载量时，在一些情况下优选采用温度测定法(determinations)，而非压力测定法，个中的部分原因是由于温度传感器比压力传感器便宜。本发明允许采用多种方式来监控系统工作部分内的制冷剂加载量并通过控制穿过待用室内单元的制冷剂流量来控制制冷剂的加载量。

在给定上述说明的情况下，本领域的技术人员将能够在众多可购买的部件中进行选择以提供本说明书中描述的功能并实现本发明预定的效果。例如，控制器30可以为程序编制合适的可购买的微处理器以监控多个温度和压力，并提供对与本说明一致的该系统工作部分内制冷剂的加载量进行控制所需的多种功能。

前面的说明是示范性的，而非对发明实质的限定。对披露的上述范例进行无需脱离本发明实质的变更和修改对本领域的技术人员来说是显而易见的。本发明的合法保护范围只能通过研究附加权利要求书来确定。

Claims (12)

1.一种控制空调系统的方法，所述空调系统具有至少一个室外单元和多个室内单元，其中制冷剂流体有选择地在室外单元和各个室内单元之间流动，所述室外单元具有室外盘管组件，所述的每个室内单元都具有室内盘管组件，该方法包括如下步骤：

启动室外单元；

启动至少一个室内单元；

确定包括已启动的室内单元在内的系统部分中制冷剂流体的加载量是否在理想的水平；

调节室外单元和至少一个待用室内单元之间的制冷剂流体的流量，从而使加载量达到理想的水平。

2.如权利要求1所述的方法，该方法包括当加载量高于理想的水平时，使来自所述至少一个待用单元至室外单元的返回流体的流量减少。

3.如权利要求1所述的方法，该方法包括当加载量低于理想的水平时，使来自所述至少一个待用单元至室外单元的返回流体的流量增加。

4.如权利要求1所述的方法，该方法包括通过确定室外单元吸收的过热量来确定加载水平。

5.如权利要求1所述的方法，该方法包括确定室外单元排放的过热并确定排放的过热是否在预定的合适范围内。

6.如权利要求5所述的方法，该方法包括通过确定制冷剂离开室外单元时的温度并确定制冷剂离开室外单元时的压力来确定排放的过热。

7.如权利要求6所述的方法，该方法包括通过确定所述至少一个室内单元的盘管温度来确定离开室外单元制冷剂的压力来确定排放的过热。

8.如权利要求1所述的方法，该方法包括通过确定已启动的室内单元的饱和温度或压力，并确定是否室外单元的排放温度或压力在合适的范围内来确定加载量。

9.一种空调系统，其包括：

室外单元，其具有盘管组件和压缩机；

多个室内单元，其与室外单元的流体相通，每个室内单元都设有盘管组件；

至少一个流量变换控制装置，其控制自室内单元流向室外单元制冷剂的流量；和

控制器，控制所述的流量控制装置，当至少一个室内单元待用时，以调节所述至少一个室内单元的控制量，来监控包括已启动的至少一个室内单元在内的系统部分内制冷剂的加载量。

10.如权利要求9所述的系统，其中流量控制装置包括膨胀调节阀。

11.如权利要求9所述的系统，该系统包括位于室内单元和室外单元之间、各个室内单元下游的流体管路，其中流量控制装置包括与各个流体管路相连的膨胀调节阀。

12.如权利要求9所述的系统，该系统包括位于室内单元和室外单元之间的各个室内单元的上游流体管路，其中流量控制装置包括至少一个与各个上游管路相连的阀门，该阀门有选择地控制各个室内单元上游流体的流量。

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