CN1786602A - 复式空调系统和复式空调系统的阀门开度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种将多台室内机连接到一台室外机上的、冷暖两用的复式空调系统和复式空调系统的阀门开度控制方法，当运行容量变化时或运行开始时，它能缩短跟踪电子膨胀阀最佳开度的时间。具体方案是：该控制方法针对的复式空调系统具有多台室内机和能对流到该多台室内机中的制冷剂的过热度和过冷度进行调节的电子膨胀阀，将上述电子膨胀阀的开度调节为预定的初始值后判断是否为最佳开度，如果是最佳开度，则判断上述电子膨胀阀的现在开度是否在初始值范围内，当现在开度在初始值范围外时，计算现在开度和初始值之间的偏差，用上述计算出的偏差，对初始值进行补正，由此来控制上述电子膨胀阀的开度。

Description

复式空调系统和复式空调系统的阀门开度控制方法

技术领域

本发明涉及在一台室外机上连接多台室内机的冷暖两用复式空调系统，具体涉及在运行容量变化或运行开始时，使跟踪电子膨胀阀最佳开度所需时间缩短的复式空调系统和复式空调系统的阀门开度控制方法。

背景技术

空调是为让室内变冷或加热而使用的装置，通过使制冷剂在室内机和室外机之间循环，液态制冷剂汽化时吸收周围的热量，气态制冷剂液化时再将这些热量放出，由此进行制冷或加热运行，至于是制冷还是加热，则由制冷剂的循环方向决定。

将一台室内机设置在一台室外机上的空调装置是通常所用的，最近，在一台或超过一台的室外机上连接上各种形式和容量的多台室内机，在类似学校或会馆等有多个分离空间的建筑中，针对各空间进行制冷或加热的复式空调装置的需求增大了。在复式空调装置中，室外机的容量是与多台室内机的总容量成比例地构成的。

在这样的复式空调装置中，由于各室内机所在场所环境的变化，各室内机在制冷或加热所需的能力上存在差异。而且，当根据这种需求能力的变化，使室内机的容量变化时(即：在多台室内机中，或者一台以上的室内机停止或者运行开始时)，压缩机的运行容量也发生变化，在这种场合下，通过调节使设置在室外机上的电子膨胀阀的开度与目前的运行容量相对应。

但是，在跟踪与目前运行容量相吻合的电子膨胀阀的最佳开度过程中需耗时，而这段时间正是复式空调系统能力低下的区间。因此，在日本特开平9-145130中，就公开了为快速对应压缩机运行容量的变化，根据运行容量，设定电子膨胀阀开度初始值所使用的方法。

在上述公报中公开的复式空调系统，为快速对应压缩机运行容量的变化，使用根据在最高空调负荷下的负荷常数计算出的值和储存在存储器中的初期值，来控制电子膨胀阀的开度。

但是，这种现有的复式空调系统，在与试验状态类似的正常条件下，能缩短跟踪电子膨胀阀最佳开度所花费的时间，而当由于制冷剂泄漏和制冷剂填充导致制冷剂量处于异常状态、以及在长配管状态等情况中配管长度发生变化的场合、或者是出现其它的与试验状态不同的异常条件时，必须根据情况来变更初始值。然而，在现有的方式中，由于变更初始值是不可能的，因此，当初始值和最佳开度不对应时，跟踪最佳开度的时间如图1那样增加，这样，就存在在该跟踪时间内，空调的制冷加热能力降低这样的问题。

发明内容

本发明鉴于上述问题而作出，其目的在于，提供一种当运行容量发生变化或运行开始时，使跟踪电子膨胀阀最佳开度所需的时间缩短的复式空调系统和空调系统的阀门开度控制方法。

本发明的另外目的在于，提供这样一种复式空调系统和复式空调系统的阀门开度控制方法：即使发生异常情况，也能通过将电子膨胀阀的开度调节成补正后的初始值，从而缩短跟踪电子膨胀阀最佳开度的时间，使制冷加热能力低下的区间最小化，来提高加热制冷性能。

为达到上述目的，本发明提供一种复式空调系统的阀门开度控制方法，该方法所针对的复式空调系统具有多台室内机和能对流到该多台室内机中的制冷剂的过热度和过冷度进行调节的电子膨胀阀，其特征在于：预先将上述电子膨胀阀的开度调节为预定的初始值后判断是否为最佳开度，如果是最佳开度，则判断上述电子膨胀阀的现在开度是否在初始值范围内，当现在开度在初始值范围外时，计算现在开度和初始值之间的偏差，用上述计算出的偏差，对初始值进行补正，由此来控制上述电子膨胀阀的开度。

本发明还具有的特征是，将上述电子膨胀阀的开度调节至预定初始值的方法包括：判断上述多台室内机的容量是否变更，当上述多台室内机容量变更时，针对变更后的室内机容量，将电子膨胀阀的开度调至预定的初始值。

本发明还具有的特征是，对上述电子膨胀阀最佳开度的判断包括：测定由于将电子膨胀阀开度调节为初始值而变化了的过热度和过冷度，如果它们与预定的目标过热度和过冷度分别一致的话，则断定其到达最佳开度。

本发明还具有的特征是，对由上述计算造成的偏差对初始值进行补正包括：计算电子膨胀阀的现在开度和预定初始值的偏差，并将其储存，通过对上述计算偏差然后储存的动作只执行设定次数，算出偏差平均值，将上述算出的偏差平均值补正到预定的初始值中。

本发明还具有的特征是，上述偏差平均值是在设定次数的偏差中，将预定控制范围内的偏差平均而计算出的。

此外，为达到上述目的，本发明提供一种复式空调系统，该系统具有多台室内机，其特征在于具有：对流到上述多台室内机中制冷剂的过热度和过冷度进行调节的电子膨胀阀；和感知上述多台室内机的容量是否变化，从而对电子膨胀阀的开度进行控制的控制部。

本发明还具有的特征是：当上述多台室内机容量发生变化时，上述控制部根据变更后的室内机容量，将电子膨胀阀的开度控制在预定的初始值。

本发明还具有的特征是：上述控制部用来感知运行是否开始，如果运行开始，则将电子膨胀阀的开度控制在预定的初始值。

本发明还具有的特征是：当电子膨胀阀到达最佳开度时，上述控制部判断电子膨胀阀的现在开度是否在预定的初始值范围内，如果现在开度在初始值范围外，则计算现在开度和初始值之间的偏差，用该偏差对初始值进行补正。

本发明还具有的特征是：当多台室内机的容量变更时，上述控制部根据该变更后的室内机容量，将电子膨胀阀的开度控制到补正后的初始值。

本发明还具有的特征是：上述电子膨胀阀是设置在室外机上的室外电动阀。

(发明效果)

如果采用本发明的复式空调系统和复式空调系统的阀门控制方法，在运行容量变化或运行开始时，能缩短跟踪电子膨胀阀最佳开度所花的时间，即使是出现异常条件，也可通过将其补正成为新的初始值，而缩短跟踪电子膨胀阀最佳开度的时间，因此使制冷加热能力低下的区间缩短为最小限度，获得了提高空调制冷加热性能的效果。

附图说明：

图1是现有的复式空调系统中阀门最佳开度的跟踪曲线。

图2是本发明中复式空调系统的制冷剂流路图。

图3是本发明一个实施方式中复式空调系统的控制结构图。

图4是本发明复式空调系统阀门开度控制方法的动作流程图。

图5是本发明复式空调系统阀门开度初始值设定表。

图6是本发明复式空调系统中用来对阀门开度初始值进行补正的偏差分布图。

图7是本发明复式空调系统阀门最佳开度跟踪曲线。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的一个实施方式进行详细说明。

图2是本发明一个实施方式中的复式空调系统的制冷剂流程图，根据制冷剂的流动方向来进行制冷或加热，具体地，在本发明中以制冷循环为中心进行说明。

在图2中，本发明的复式空调系统具有形成通常制冷循环的一台室外机10和与室外机10并列连接的多台室内机50。

室外机10具有：将制冷剂压缩成高温高压气态的压缩机12；根据运行模式(制冷或加热)，调节经压缩机12压缩后的高温高压气体制冷剂流动方向的四通阀14；使经压缩机12压缩后的高温高压气体制冷剂与室外空气进行换热的室外换热器16；以使室外换热器16进行换热而利用室外风扇马达20、将室外空气强制送风的室外风扇18；和调节制冷剂流量、使换热后的制冷剂减压膨胀的电子膨胀阀(Electronic Expansion Valve：EEV)(以下称之为室外电动阀)22。

该室外电动阀22的功能是根据其开度来调节制冷剂的过热度和过冷度。

在压缩机12的吸入侧，设置使流入压缩机12的制冷剂变成完全气态气体的储罐24，在压缩机12的排出管上设置用来感知从压缩机12排出的制冷剂压力的压力传感器26，该压力传感器26除了设置在压缩机12的排出管上外，也可设置在能感知压缩机12排出侧压力那些地方的任何位置处。

在连接到室外换热器16上的配管中，在制冷运行时制冷剂排出口侧的配管上，设置能感知室外换热器16出口侧配管温度的室外换热器出口温度传感器28，该室外换热器出口温度传感器28可以设置在既能感知室外换热器16配管温度、也能感知通过室外换热器16的制冷剂温度的任意位置上。

另外，各室内机50具有使流过的制冷剂与室内空气进行换热的室内换热器52，和以使室内换热器52进行换热的方式、通过室内风扇马达54、将室内空气强制送风的室内风扇56。

此外，在连接到室内换热器52上的配管中，在制冷运行时制冷剂吸入口侧的配管上，设置使制冷剂膨胀的电子膨胀阀(以下称之为室内电动阀)58，和能感知室内换热器52入口侧配管温度的室内换热器入口温度传感器62。

在连接到室内换热器52上的配管中，在制冷运行时制冷剂排出口侧的配管上，设置用来调节制冷剂流动的制冷剂调节阀60，和能感知室内换热器52出口侧配管温度的室内换热器出口温度传感器64。

图3是本发明一个实施方式中复式空调系统的控制构成图，室外机10，除图2所示的构成部件外，还具备用来感知吸入室外换热器16中的室外空气温度的室外气温传感器30，和用来控制室外机10各构成部件的室外机控制部32。

各室内机50也具有用来控制室内机50各主要部件的室内机控制部66。

此外，在本发明中，是以分别构成的例子来对室外机控制部32和室内机控制部66进行说明的，根据系统的形式或设计条件，也可使室外机控制部32和室内机控制部66为一体构成。

下面对以上结构的复式空调系统和复式空调系统的阀门开度控制方法的动作过程和作用效果进行说明。

图4是用来说明本发明复式空调系统阀门开度控制方法的动作流程图。

当给室外机10供应电源时，室外机控制部32与各室内机控制部66进行数据通信，确认各室内机50的运行状态，判断是否运行(S100)，如果不运行，则使室外电动阀22处于完全关闭状态后，返回S100步(S101)。

如果运行，则判断室内机容量是否变更(多台室内机中是否有一台以上的室内机停止或运行开始吗)(S110)。在室内机容量变更的场合，需变更压缩机12的运行容量，与该压缩机12的运行容量相对应地，需调整室外电动阀22的开度。

这时，在通过PID跟踪室外电动阀22的最佳开度过程中，由于对数字蜗旋型的压缩机12而言，需花费约2～3分钟的时间，为迅速地跟上压缩机12运行容量的变化，根据运行容量，将室外电动阀22的开度设定为图5所示的初始值(S111)。这与现有技术中初始值的设定是一样的。

此外，当在S110步中判断室内机容量不变更时，则判断是否设定了室外电动阀22的初始值(S120)，如果没设定初始值，则将室外电动阀22的开度设定为图5所示的最初的初始值，返回S100步(S111)。

此外，当在步骤S120中判断室外电动阀22的初始值为设定好的值时，通过初始值和PID控制，跟踪预定的目标过热度、过冷度与现有过热度、过冷度分别一致的状态，判断室外电动阀22是否到达最佳开度(S130)。

所谓过热度(degree of super heating)，就是加热至饱和温度以上的过热蒸汽的温度与相同压力下饱和温度之间的差值，实际上，我们将容易测定的室内换热器52出口温度和入口温度的差当成过热度，据此来进行控制是通常的做法，各室内换热器52的人口温度传感器和出口温度传感器62、64是用来测定各室内换热器52过热度的装置，由此各室内机50的过热度(室内换热器出口温度—室内换热器人口温度)也不一样。

同理，我们将容易测定的压缩机12出口压力和室外换热器16出口温度之差当成过冷度(degree ofsuper cooling)，据此来进行控制是通常的做法，室外机10的压力传感器26和室外换热器出口温度传感器28用作测定室外换热器16过冷度的装置。

当制冷剂的过热度或过冷度较高时，就会造成压缩机12的过热和效率低下，如果过热度和过冷度进一步提高，安全装置就会动作，系统整体的运行会中断，因此有必要通过使过热度或过冷度保持在适当的量值，使各室内机50的能力处于极大化，能减少各室内机50之间的能力偏差，使压缩机12和系统整体的效率及安全性提高。

因此，为使随着室外电动阀22的开度变更而发生变化的现在的过热度和过冷度，最终与预定的目标过热度和过冷度分别一致为止，通过PID控制，一面变更室外电动阀22的开度，一面判断是否到达最佳开度，这与现有的利用PID控制跟踪最佳开度的方法相同。

PID控制是在反馈控制的基础上、将P(比例)、I(积分)、D(微分)三项动作组合使用的控制方法，是在过程控制中通常使用的技术。

在S130步骤中，当判断室外电动阀22没有到达最佳开度时，用室外温度和制冷剂压力的偏差，通过PID计算，跟踪目标过热度和过冷度，一面变更室外控制阀22的开度，一面返回第S100步(S131)。

此外，在S130步骤中，当判断室外电动阀22到达最佳开度时，则判断跟踪到的室外电动阀22的开度与初始值是否一致(S140)，当最佳值与初始值一致时，进行第S190步，利用PID控制来控制室外电动阀22的开度。

在S140步骤中，当最佳开度与初始值不一致时，计算现有开度和初始值之间的偏差(S150)，将这一偏差储存起来(S160)。

这时，现在开度和初始值之间偏差的计算，只在运行开始或容量变更时进行，为求解该偏差的过程设定次数(例如，约10回)，在所设定次数(约10回)的偏差中，求出位于图6所示的控制上限值和控制下限值之间的偏差平均值(S170)。

最后，将偏差平均值加到最初设定的初始值上，对初始值进行补正(S180)，根据补正后的初始值，通过用来跟踪最佳开度的PID控制，对室外电动阀22的开度进行控制(S190)。

由此可见，由于初始值补正后，与各室内机50的特性相吻合时，才对室外电动阀22的开度进行再设定，因此对于利用PID控制跟踪室外电动阀22的最佳开度的控制方式来说，在运行容量变化或运行开始时，能缩短室外电动阀22从控制开始至跟踪到作为最好控制位置的最佳开度的时间，即使是出现与试验状态不同的异常条件，由于也可以按情况对其初始值进行补正，因此，如图7所示，与现有的控制方式相比，制冷加热能力低下的区间缩短为最小限度，提高了制冷加热的性能，利用较短时间的运行，就可获得相同的制冷加热效果。

以上，对本发明的复式空调系统和复式空调系统的阀门开度控制方法的具体例子进行了说明，本发明不限于该具体例子，毫无疑问，在本发明技术思想的范围内，本领域技术人员可以做出各种变形。

Claims (11)

1、一种复式空调系统的阀门开度控制方法，该复式空调系统具有多台室内机和能对流到该多台室内机中的制冷剂的过热度和过冷度进行调节的电子膨胀阀，其特征在于：

将上述电子膨胀阀的开度调节为预定的初始值后判断是否为最佳开度，

如果是最佳开度，则判断上述电子膨胀阀的现在开度是否在初始值范围内，当现在开度在初始值范围外时，计算现在开度和初始值之间的偏差，

用上述计算出的偏差，对初始值进行补正，由此来控制上述电子膨胀阀的开度。

2、如权利要求1所述的复式空调系统的阀门开度控制方法，其特征在于：

将上述电子膨胀阀的开度调节至预定初始值的方法包括：

判断上述多台室内机的容量是否变更，

当上述多台室内机容量变更时，针对变更后的室内机容量，将电子膨胀阀的开度调至预定的初始值。

3、如权利要求1所述的复式空调系统的阀门开度控制方法，其特征在于：

在上述电子膨胀阀最佳开度的判断中：

测定由于将电子膨胀阀开度调节为初始值而变化了的过热度和过冷度，如果它们与预定的目标过热度和过冷度分别一致的话，则断定其到达最佳开度。

4、如权利要求1所述的复式空调系统的阀门开度控制方法，其特征在于：

利用计算的偏差对初始值进行补正时：

计算电子膨胀阀的现在开度和预定初始值之间的偏差，并将其储存，

通过对上述偏差计算然后储存的动作只执行设定次数，算出偏差平均值，

将上述算出的偏差平均值补正到预定的初始值中。

5、如权利要求4所述的复式空调系统的阀门开度控制方法，其特征在于：上述偏差平均值，是在设定次数的偏差中，将预定控制范围内的偏差平均而计算出的。

6、一种复式空调系统，其具有多台室内机，其特征在于：具有

对流入上述多台室内机中的制冷剂的过热度和过冷度进行调节的电子膨胀阀，

感知上述多台室内机的容量是否变化，从而对电子膨胀阀的开度进行控制的控制部。

7、如权利要求6所述的复式空调系统，其特征在于：当上述多台室内机容量发生变化时，上述控制部根据变更后的室内机容量，将电子膨胀阀的开度控制在预定的初始值。

8、如权利要求6所述的复式空调系统，其特征在于：上述控制部用来感知运行是否开始，如果运行开始，则将电子膨胀阀的开度控制在预定的初始值。

9、如权利要求7或8所述的复式空调系统，其特征在于：当电子膨胀阀到达最佳开度时，上述控制部判断电子膨胀阀的现在开度是否在预定的初始值范围内，如果现在开度在初始值范围外，则计算现在开度和初始值之间的偏差，根据该偏差对初始值进行补正。

10、如权利要求9所述的复式空调系统，其特征在于：当多台室内机的容量变更时，上述控制部根据该变更后的室内机容量，将电子膨胀阀的开度控制到补正后的初始值。

11、如权利要求6所述的复式空调系统，其特征在于：上述电子膨胀阀是设置在室外机上的室外电动阀。

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