DE112021005906T5

DE112021005906T5 - Klimaanlage

Info

Publication number: DE112021005906T5
Application number: DE112021005906.8T
Authority: DE
Inventors: Noma PARK; Changmin Choi; Sunghwan Kim
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2020-11-12
Filing date: 2021-11-12
Publication date: 2023-08-17
Also published as: US20230408129A1; WO2022103193A1; KR20220064686A

Abstract

Es wird eine Klimaanlage offenbart. Die Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung enthält: eine Außeneinheit; wenigstens eine Inneneinheit, die konfiguriert ist, einen Innenraum zu kühlen und zu heizen, während sie Betrieb (Thermo-ON) und Betriebsunterbrechung (Thermo-OFF) wiederholt; eine Sensoreinheit, die konfiguriert ist, eine Temperatur und eine Luftfeuchtigkeit in jedem Innenraum, in dem sich die wenigstens eine Inneneinheit befindet, zu messen; und eine Steuereinheit, wobei die Steuereinheit eine fühlbare Wärmelast und eine latente Wärmelast jedes Innenraums basierend auf einem Zeitpunkt, zu dem die Betriebsunterbrechung auftritt, einem Zeitpunkt, zu dem der Betrieb nach dem Auftreten der Betriebsunterbrechung wieder beginnt, und auf Temperatur- und Feuchtigkeitsinformationen jedes Innenraums berechnet, eine fühlbare Soll-Wärme und eine latente Soll-Wärme basierend auf der berechneten fühlbaren Wärmelast und latenten Wärmelast ableitet und eine Soll-Kältemitteltemperatur und ein Luftvolumen der wenigstens einen Inneneinheit basierend auf der fühlbaren Soll-Wärme und der latenten Soll-Wärme ableitet. Dementsprechend können fühlbare Wärmelast und latenten Wärmelast im Innenraum genau abgeleitet werden, und die Betriebseffizienz der Klimaeinrichtung kann verbessert werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Klimaanlage und insbesondere auf eine Klimaanlage zum Ableiten einer Soll-Kältemitteltemperatur und eines Luftvolumens einer Inneneinheit basierend auf einer fühlbaren Wärmelast und einer latenten Wärmelast eines Innenraums und zum Ableiten der Drehzahl des Außenventilators, bei der ein Leistungskoeffizient maximiert wird.
Stand der Technik
Eine Klimaanlage ist installiert, um den Menschen ein angenehmeres Raumklima zu bieten, indem sie kühle oder warme Luft in einen Raum abgibt, um die Raumtemperatur anzupassen und die Raumluft zu reinigen, um ein angenehmes Raumklima zu schaffen. Im Allgemeinen enthält eine Klimaanlage eine Inneneinheit, die durch einen Wärmetauscher konfiguriert ist und im Innenraum installiert ist, und eine Außeneinheit, die durch einen Kompressor und einen Wärmetauscher konfiguriert ist und der Inneneinheit ein Kältemittel zuführt.
Die Klimaanlage arbeitet gemäß der Strömung des Kältemittels im Kühlbetrieb oder Heizbetrieb. Während des Kühlbetriebs wird der Inneneinheit vom Kompressor der Außeneinheit über den Wärmetauscher der Außeneinheit flüssiges Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck zugeführt, und die Temperatur der Umgebungsluft sinkt, wenn sich das Kältemittel im Wärmetauscher der Inneneinheit ausdehnt und verdampft, und kühle Luft wird in den Raum abgegeben, während sich ein Ventilator der Inneneinheit dreht. Während des Heizbetriebs wird der Inneneinheit gasförmiges Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck vom Kompressor der Außeneinheit zugeführt, und die Luft, die durch die Energie, die bei der Verflüssigung des gasförmigen Kältemittels mit hoher Temperatur und hohem Druck im Wärmetauscher der Inneneinheit abgegeben wird, erwärmt wird, wird gemäß dem Betrieb des Ventilators der Inneneinheit an den Raum abgegeben.
Indessen kann die Kühl- und Heizeffizienz der Klimaanlage zunehmen, wenn die Last des zu kühlenden/heizenden Innenraums, in dem die Klimaanlage installiert ist, genau gemessen wird. Wenn die fühlbare Wärmelast und die latente Wärmelast eines Zielraums genau abgeleitet werden und die Kühlungs- und Heizungszuführungskapazität der Klimaanlage darauf basierend eingestellt wird, kann die Kühlungs- und Heizungseffizienz erhöht werden. Da eine herkömmliche Klimaanlage jedoch einen festen Solldruck einstellt und steuert, um ihm zu folgen, sind der Steigerung der Kühlungs- und Heizungseffizienz aufgrund der fehlenden genauen Lastanpassung Grenzen gesetzt.
Da der Energieverbrauch des Außenventilators in einer Mehrsystem-Klimaanlage in den meisten Fällen 10 % oder weniger des Energieverbrauchs des Kompressors ist, wird der Außenventilator im Allgemeinen auf die maximale Drehzahl eingestellt. Im Teillastbetrieb steigt jedoch der Anteil des Energieverbrauchs des Außenventilators am Gesamtenergieverbrauch aufgrund der Abnahme des Energieverbrauchs des Kompressors an. Daher ist es notwendig, die Drehzahl des Außenventilators genau zu steuern.
Da die Änderung der Drehzahl des Außenventilators die Erhöhung oder Verringerung des Verdichtungsverhältnisses beeinflusst, beeinflusst sie den Energieverbrauchs des Kompressors. Daher ist es notwendig, die Drehzahl des Außenventilators genau zu steuern, um die Leistung und den Energieverbrauch des Außenventilators und des Kompressors zu optimieren.
Da jedoch die meisten herkömmlichen Klimaanlagen einen Solldruck einstellen und danach gesteuert werden, gibt es das Problem, dass die Drehzahl des Außenventilators, die zum Maximieren der Effizienz er Klimaanlage fähig ist, nicht genau abgeleitet werden kann.
Offenbarung
Technische Aufgabe
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, die vorstehend genannten Probleme zu lösen und eine Klimaanlage zu schaffen, die die Innenraumtemperatur und die Innenraumluftfeuchtigkeit zum Zeitpunkt des Betriebs und der Betriebsunterbrechung einer Inneneinheit misst und die fühlbare Wärmelast und die latente Wärmelast eines Innenraums basierend auf der Messung berechnet.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Klimaanlage zu schaffen, die basierend auf der berechneten fühlbaren Wärmelast und latenten Wärmelast fühlbare Soll-Wärme und latente Soll-Wärme einstellt und basierend auf der eingestellten fühlbaren und latenten Soll-Wärme eine Soll-Kältemitteltemperatur und ein Luftvolumen einer Inneneinheit bestimmt.
Zusätzlich ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Klimaanlage zu schaffen, die die Drehzahl eines Außenventilators, bei der ein Leistungskoeffizient maximiert wird, berechnet und steuert, indem die Drehzahl, bei der eine Änderungsrate des Gesamtenergieverbrauchs in Bezug auf eine Änderung der Drehzahl des Außenventilators minimiert wird, abgeleitet wird.
Die Aufgaben der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die vorstehend genannten Aufgaben beschränkt, und andere, nicht genannte Aufgaben werden von Fachleuten aus der folgenden Beschreibung klar verstanden.
Technische Lösung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Klimaanlage geschaffen, die enthält: eine Außeneinheit; wenigstens eine Inneneinheit, die konfiguriert ist, einen Innenraum zu kühlen und zu heizen, während sie Betrieb (Thermo-ON) und Betriebsunterbrechung (Thermo-OFF) wiederholt; eine Sensoreinheit, die konfiguriert ist, die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit in jedem Innenraum, in dem sich die wenigstens eine Inneneinheit befindet, zu messen; und eine Steuereinheit, wobei die Steuereinheit eine fühlbare Wärmelast und eine latente Wärmelast jedes Innenraums basierend auf einem Zeitpunkt, zu dem die Betriebsunterbrechung auftritt, einem Zeitpunkt, zu dem der Betrieb nach dem Auftreten der Betriebsunterbrechung wieder beginnt, und auf Temperatur- und Feuchtigkeitsinformationen jedes Innenraums berechnet, eine fühlbare Soll-Wärme und eine latente Soll-Wärme basierend auf der berechneten fühlbaren Wärmelast und latenten Wärmelast ableitet und eine Soll-Kältemitteltemperatur und ein Luftvolumen der wenigstens einen Inneneinheit basierend auf der fühlbaren Soll-Wärme und der latenten Soll-Wärme ableitet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung misst die Sensoreinheit eine erste Innenraumtemperatur und eine erste Innenraumluftfeuchtigkeit zu einem ersten Zeitpunkt, die Betriebsunterbrechung der wenigstens einen Inneneinheit auftritt, und misst eine zweite Innenraumtemperatur und eine zweite Innenraumluftfeuchtigkeit zu einem zweiten Zeitpunkt, wenn der Betrieb nach dem ersten Zeitpunkt wieder startet, wobei die Steuereinheit eine Temperaturänderungsrate jedes Innenraums während einer Zeit der Betriebsunterbrechung unter Verwendung des ersten Zeitpunkts, des zweiten Zeitpunkts, der ersten Innenraumtemperatur und der zweiten Innenraumtemperatur ableitet und die fühlbare Wärmelast jedes Innenraums basierend auf der Temperaturänderungsrate und einem Volumen jedes Innenraums berechnet und eine Enthalpieänderungsrate jedes Innenraums während der Zeit der Betriebsunterbrechung unter Verwendung des ersten Zeitpunkts, des zweiten Zeitpunkts, der ersten Innenraumluftfeuchtigkeit und der zweiten Innenraumluftfeuchtigkeit ableitet und die latente Wärmelast jedes Innenraums basierend auf der Enthalpieänderungsrate, dem Volumen jedes Innenraums und der fühlbaren Wärmelast berechnet. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird die fühlbare Soll-Wärme um ein vorgegebenes Verhältnis im Vergleich zur fühlbaren Wärmelast größer eingestellt, und die latente Soll-Wärme wird um ein vorgegebenes Verhältnis im Vergleich zur latenten Wärmelast größer eingestellt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung bestimmt die Steuereinheit eine Betriebsart, und wenn die Betriebsart eine Kühlbetriebsart ist, leitet sie, falls die latente Wärmelast 0 ist, das Luftvolumen der Inneneinheit basierend auf der der fühlbaren Soll-Wärme und einer Soll-Zulufttemperatur der Inneneinheit ab, und leitet, falls die latente Wärmelast eine positive Zahl ist, das Luftvolumen der Inneneinheit basierend auf der latenten Soll-Wärme ab.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung leitet die Steuereinheit, wenn die Betriebsart eine Heizbetriebsart ist, die Luftmenge der Inneneinheit basierend auf der fühlbaren Soll-Wärme und der Soll-Zulufttemperatur der Inneneinheit ab.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung bestimmt die Steuereinheit die Soll-Kältemitteltemperatur basierend auf der fühlbaren Soll-Wärme, wobei die Soll-Kältemitteltemperatur ferner basierend auf der Anzahl der Inneneinheiten, einem Verhältnis der Nenn-Kühl/Heizkapazität jeder der Inneneinheiten, einer fühlbaren Wärmeaustauscheffektivität, eines Luftmassenstroms der Inneneinheit und einer Innenraumtemperatur bestimmt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung leitet die Steuereinheit die Drehzahl eines Außenventilators, die einen Leistungskoeffizienten (COP) maximiert, ab.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist der Leistungskoeffizient ein Wert, der durch Dividieren einer Heiz-/Kühlkapazität durch einen Gesamtenergieverbrauch erhalten wird, wobei der Gesamtenergieverbrauch ein Wert ist, der durch Addieren der Energieverbrauchs eines Kompressors, eines Innenventilators und des Außenventilators erhalten wird, wobei die Drehzahl des Außenventilators von der Drehzahl abgeleitet wird, die eine Bedingung erfüllt, bei der eine Änderungsrate des Gesamtenergieverbrauchs aufgrund einer Änderung der Drehzahl des Außenventilators Null ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung bestimmt die Steuereinheit eine Betriebsart, und wenn die Betriebsart eine Kühlbetriebsart ist, berechnet sie eine effektive Wärmekapazität, berechnet eine Auslasstemperaturänderung gemäß einer Kondensationstemperaturänderung und leitet die Drehzahl des Außenventilators ab, indem sie die berechnete effektive Wärmekapazität und die berechnete Auslasstemperaturänderung gemäß der Kondensationstemperaturänderung auf die Bedingung anwendet, bei der die Änderungsrate des Gesamtenergieverbrauchs aufgrund der Änderung der Drehzahl des Außenventilators Null ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung bestimmt die Steuereinheit eine Betriebsart, und wenn die Betriebsart eine Heizbetriebsart ist, berechnet sie eine Taupunkttemperatur, und falls die berechnete Taupunkttemperatur höher ist als eine Wärmetauschertemperatur, bestimmt sie die Drehzahl des Außenventilators als eine maximale Drehzahl, und berechnet, falls die berechnete Taupunkttemperatur niedriger ist als die Wärmetauschertemperatur, eine effektive Wärmekapazität und berechnet eine Auslasstemperaturänderungsrate gemäß einer Verdampfungstemperaturänderung, und leitet die Drehzahl des Außenventilators ab, indem sie die berechnete effektive Wärmekapazität und die berechnete Auslasstemperaturänderungsrate gemäß der Verdampfungstemperaturänderung auf die Bedingung anwendet, bei der die Änderungsrate des Gesamtenergieverbrauchs aufgrund der Drehzahl des Außenventilators Null ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die effektive Wärmekapazität eine Änderungsrate einer Differenz zwischen der Auslassenthalpie und der Ansaugenthalpie gemäß der Kondensationstemperaturänderung oder der Verdampfungstemperaturänderung.
Einzelheiten zu weiteren Ausführungsformen sind in der genauen Beschreibung und den Zeichnungen enthalten.
Vorteilhafte Effekte
Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind die folgenden Effekte vorhanden.
Gemäß wenigstens einer der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden die Innenraumtemperatur und die Innenraumluftfeuchtigkeit zum Zeitpunkt des Betriebs und der Betriebsunterbrechung der Inneneinheit gemessen, und basierend auf der Messung werden die fühlbare Wärmelast und die latente Wärmelast des Innenraums berechnet, wodurch die Genauigkeit der Innenraumlastanpassung verbessert wird.
Gemäß wenigstens einer der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die Kühl- und Heizeffizienz der Klimaanlage erhöht werden, indem eine Soll-Kältemitteltemperatur und ein Luftvolumen der Inneneinheit basierend auf der berechneten fühlbaren Wärmelast und latenten Wärmelast bestimmt werden.
Gemäß wenigstens einer der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die Effizienz der Klimaanlage maximiert werden, indem die Drehzahl des Außenventilators, bei der der Leistungskoeffizient maximiert wird, berechnet wird.
Der weitere Umfang der vorliegenden Offenbarung wird aus der folgenden genauen Beschreibung offensichtlich. Es ist jedoch zu verstehen, dass die genaue Beschreibung und die spezifischen Ausführungsformen, wie z. B. die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, nur der Veranschaulichung dienen, da verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb des Erfindungsgedankens und des Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung von Fachleuten klar verstanden werden können.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das eine Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung darstellt.
2 ist ein Blockdiagramm der Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung.
3 ist ein Diagramm, das eine Änderung der Innenraumtemperatur gemäß dem Betrieb (Thermo-ON) und der Betriebsunterbrechung (Thermo-OFF) der Klimaanlage gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt.
4 ist ein Ablaufplan, der den Betrieb der Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung darstellt.
5 ist ein Ablaufplan, der einen Vorgang zum Ableiten der fühlbaren Soll-Wärme und der latenten Soll-Wärme in der Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung darstellt.
6 ist ein Ablaufplan, der einen Vorgang zum Ableiten einer Soll-Verdampfungstemperatur und eines Luftvolumens einer Inneneinheit in der Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung darstellt.
7 ist ein Ablaufplan, der einen Vorgang zum Berechnen der Drehzahl eines Außenventilators in der Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung darstellt.
8 ist eine Grafik, die die Lastanpassungsrate der Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung mit der Lastanpassungsrate einer herkömmlichen Klimaanlage vergleicht.
9 ist eine Grafik, die den Leistungskoeffizienten der Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung mit dem einer herkömmlichen Klimaanlage vergleicht.
10 ist eine Grafik, die den Energieverbrauch der Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung mit dem Energieverbrauch einer herkömmlichen Klimaanlage vergleicht.

Betriebsweise der Erfindung
Nun wird eine genaue Beschreibung gemäß hier offenbarter beispielhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen gegeben. Im Interesse einer kurzen Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen können gleiche oder äquivalente Komponenten durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sein, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Im Allgemeinen können Suffixe wie z. B. „Modul“ und „Einheit“ zur Bezeichnung von Elementen oder Komponenten verwendet sein. Die Verwendung solcher Suffixe dient hier lediglich dazu, die Beschreibung der Spezifikation zu erleichtern, und die Suffixe besitzen keine spezielle Bedeutung oder Funktion.
In der vorliegenden Offenbarung wurde das, was dem normalen Fachmann der relevanten Technik bekannt ist, im Allgemeinen der Kürze halber weggelassen. Die begleitenden Zeichnungen sind verwendet, um das leichtere Verstehen verschiedener technischer Merkmale zu unterstützen, und es ist zu verstehen, dass die hier präsentierten Ausführungsformen durch die begleitenden Zeichnungen nicht eingeschränkt sind. Daher sollte die vorliegende Offenbarung so gedeutet werden, dass sie sich auf alle Änderungen, Äquivalente und Ersetzungen zusätzlich zu denen, die in den begleitenden Zeichnungen besonders dargelegt sind, erstreckt.
Es ist zu verstehen, dass, obwohl die Begriffe erster, zweiter usw. hier zur Beschreibung verschiedener Elemente verwendet sein können, diese Elemente durch diese Begriffe nicht eingeschränkt werden sollten. Diese Begriffe sind nur verwendet, um ein Element von einem anderen zu unterscheiden.
Es ist zu verstehen, dass dann, wenn ein Element als „verbunden mit“ einem weiteren Element bezeichnet ist, dazwischen liegende Elemente vorhanden sein können. Im Gegensatz dazu ist zu verstehen, dass dann, wenn ein Element als „direkt verbunden mit“ einem weiteren Element bezeichnet ist, keine dazwischen liegende Elemente vorhanden sind.
Eine Darstellung im Singular kann eine Darstellung im Plural enthalten, sofern aus dem Kontext nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht.
1 ist ein Diagramm, das eine Klimaanlage 10 der vorliegenden Offenbarung darstellt. Bezug nehmend auf 1 kann die Klimaanlage 10 wenigstens eine Inneneinheit 200, 200a, 200b, 200c, 200d und eine mit der wenigstens einen Inneneinheit 200 verbundene Außeneinheit 100 enthalten.
Die Inneneinheit 200 der Klimaanlage 10 kann auf irgendeines aus einer Standklimaanlage, einer Wandklimaanlage oder einer Deckenklimaanlage angewandt werden, in der Zeichnung ist jedoch eine Deckeninneneinheit 200 als Beispiel dargestellt. Zusätzlich zeigt die Zeichnung, dass vier Inneneinheiten 200 vorhanden sind, es können jedoch eine einzige oder mehrere Inneneinheiten 200 vorhanden sein, und die Anzahl der Inneneinheiten 200 ist nicht auf die in der Zeichnung dargestellten eingeschränkt.
Die Klimaanlage 10 kann ferner wenigstens eine Belüftungsvorrichtung, eine Luftreinigungsvorrichtung, einen Luftbefeuchter und ein Heizelement enthalten und kann in Verbindung mit dem Betrieb der Inneneinheit 200 und des Außeneinheit 100 arbeiten.
Die Außeneinheit 100 kann beispielsweise einen Kompressor (nicht gezeigt) zum Aufnehmen und Verdichten eines Kältemittels, einen Außenwärmetauscher (nicht gezeigt) zum Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und der Außenluft, einen Sammler (nicht gezeigt), der gasförmiges Kältemittel aus dem zugeführten Kältemittel extrahiert und dem Kompressor zuführt, ein Vier-WegeVentil (nicht gezeigt) zum Auswählen eines Strömungsweges des Kältemittels gemäß dem Heizbetrieb, mehrere Sensoren (nicht gezeigt), eine Ölrückgewinnungsvorrichtung und dergleichen enthalten. Zusätzlich enthält die Außeneinheit 100 ferner beispielsweise mehrere Ventile, eine genaue Beschreibung der Konfiguration wird jedoch weggelassen.
Die Außeneinheit 100 kann einen Kompressor und einen dafür vorgesehenen Außenwärmetauscher betreiben und das Kältemittel gemäß der Einstellung verdichten oder wärmetauschen, um Kältemittel wenigstens einer Inneneinheit 200 zuzuführen. Die Außeneinheit 100 kann durch eine Fernbedienung (nicht gezeigt) oder eine Anforderung der Inneneinheit 200 angesteuert werden. Es können mehrere Außeneinheiten 100 vorhanden sein. Da in diesem Fall können, da die Kühl/Heizkapazität in Übereinstimmung mit der angesteuerten Inneneinheit 200 variiert wird, auch die arbeitende Anzahl der Außeneinheiten 100 und die arbeitende Anzahl der in der Außeneinheit 100 installierten Kompressoren variiert werden.
Die Außeneinheit 100 kann komprimiertes Kältemittel wenigstens einer verbundenen Inneneinheit 200 zuführen. Wenigstens eine Inneneinheit 200 kann Kältemittel von der Außeneinheit 100 aufnehmen und kalte oder warme Luft in den Raum abgeben. Die Inneneinheit 200 kann einen Innenwärmetauscher (nicht gezeigt), einen Inneneinheit-Ventilator (nicht gezeigt), ein Expansionsventil (nicht gezeigt), durch das sich zugeführtes Kältemittel ausdehnt, und mehrere Sensoren (nicht gezeigt) enthalten.
Die Außeneinheit 100 und die Inneneinheit 200 sind über eine Kommunikationsleitung miteinander verbunden, um Daten zu einander zu senden und zu empfangen, und sind über Kabel oder drahtlos mit einer Fernbedienung (nicht gezeigt) verbunden und arbeiten unter der Steuerung einer Fernbedienung (nicht gezeigt).
Eine Fernbedienung (nicht gezeigt) kann mit der Inneneinheit 200 verbunden sein, einen Steuerbefehl des Benutzers in die Inneneinheit 200 eingeben und Zustandsinformationen der Inneneinheit 200 empfangen und anzeigen. Zu diesem Zeitpunkt kann die Fernbedienung gemäß einem Verbindungstyp drahtgebunden oder drahtlos mit der Inneneinheit 200 kommunizieren.
2 ist ein Blockdiagramm der Klimaanlage 10 der vorliegenden Offenbarung.
Bezug nehmend auf 2 kann die Klimaanlage 10 eine Außeneinheit 100, wenigstens eine Inneneinheit 200, 200a, ..., 200n, eine Sensoreinheit 310 und eine Steuereinheit 350 enthalten.
Die wenigstens eine Inneneinheit 200 ist in jedem Innenraum installiert und kann jeden Innenraum kühlen/heizen, während sie wiederholt in Betrieb ist (Thermo-ON) und der Betrieb unterbrochen (Thermo-OFF) ist.
Die Sensoreinheit 310 kann mehrere Sensoren enthalten und Daten zu Detektionswerten, die über die mehreren Sensoren detektiert werden, an die Steuereinheit 350 übertragen.
Beispielsweise kann die Sensoreinheit 310 einen Innenraumtemperatursensor (nicht gezeigt) zum Detektieren der Innenraumtemperatur, einen Außentemperatursensor (nicht gezeigt) zum Detektieren der Außentemperatur, einen Innenraumluftfeuchtigkeitssensor (nicht gezeigt) zum Detektieren der Innenraumluftfeuchtigkeit, einen Wärmetauschertemperatursensor (nicht gezeigt), der innerhalb des Wärmetauschers der Außeneinheitsseite angeordnet ist und eine Kondensationstemperatur oder eine Verdampfungstemperatur detektiert, einen Drucksensor (nicht gezeigt) zum Detektieren des Drucks des gasförmigen Kältemittels, das durch jedes Rohr der Klimaanlage 10 strömt, einen Rohrtemperatursensor (nicht gezeigt) zum Detektieren der Temperatur des gasförmigen Kältemittels, das durch jedes Rohr der Klimaanlage 10 strömt, und dergleichen enthalten. Die Sensoreinheit 310 kann die Innenraumtemperatur und die Innenraumluftfeuchtigkeit in jedem Innenraum, in dem sich wenigstens eine Inneneinheit 200 befindet, messen.
Die Steuereinheit 350 kann mit jeder in der Klimaanlage 10 vorgesehenen Komponente verbunden sein und den Gesamtbetrieb jeder Komponente steuern. Die Steuereinheit 350 kann Daten an jede in der Klimaanlage 10 vorgesehene Komponente senden und von ihr empfangen.
Die Steuereinheit 350 kann wenigstens einen Prozessor enthalten. Hier kann der Prozessor ein allgemeiner Prozessor sein, wie z. B. eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU). Der Prozessor kann offensichtlich eine dedizierte Vorrichtung sein wie z. B. eine ASIC oder ein anderer hardwarebasierter Prozessor sein.
Die Steuereinheit 350 kann in wenigstens einer aus der Außeneinheit 100 und der wenigstens einen Inneneinheit 200 vorgesehen sein.
Die Steuereinheit 350 kann die fühlbare Wärmelast und die latente Wärmelast jedes Innenraums basierend auf Informationen über die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit des Innenraums zum Zeitpunkt des Betriebs und zum Zeitpunkt der Betriebsunterbrechung wenigstens einer Inneneinheit 200 berechnen, die fühlbare Soll-Wärme und die latente Soll-Wärme wenigstens einer Inneneinheit 200 basierend auf der berechneten fühlbaren Wärmelast und latenten Wärmelast ableiten, eine Soll-Kältemitteltemperatur und ein Luftvolumen der Inneneinheit basierend auf der fühlbaren Soll-Wärme und der latenten Soll-Wärme ableiten und den Betrieb wenigstens einer Inneneinheit 200 basierend auf der abgeleiteten Soll-Kältemitteltemperatur und dem Luftvolumen der Inneneinheit steuern. Die Steuereinheit 350 kann die Drehzahl des Außenventilators, bei der der Leistungskoeffizient maximiert wird, ableiten und den Betrieb der Außeneinheit 100 basierend auf der Drehzahl des Außenventilators steuern.
Die Klimaanlage 10 kann eine Kommunikationseinheit 320 enthalten. Die Kommunikationseinheit 310 kann eine Schnittstelle zur drahtgebundenen/drahtlosen Kommunikation mit der Außeneinheit 100 und/oder der Inneneinheit 200 bereitstellen. Die Kommunikationseinheit 320 kann beispielsweise Signale unter Verwendung eines Kurzstrecken-Drahtloskommunikationsverfahrens wie z. B. Wi-Fi, Bluetooth, Beacon und Zigbee senden und empfangen.
Die Klimaanlage 10 kann eine Speichereinheit 330 enthalten. Die Speichereinheit 330 kann Programme zum Verarbeiten und Steuern jedes Signals in der Steuereinheit 350 speichern oder kann signalverarbeitete Bild-, Audio- oder Datensignale speichern. Beispielsweise kann die Speichereinheit 330 Anwendungsprogramme, die zum Ausführen verschiedener Aufgaben, die durch die Steuereinheit 350 verarbeitet werden können, konstruiert sind, speichern und auf Anforderung der Steuereinheit 350 selektiv einige der gespeicherten Anwendungsprogramme bereitstellen.
Die in der Speichereinheit 330 gespeicherten Programme sind nicht besonders eingeschränkt, solange sie durch die Steuereinheit 350 ausgeführt werden können.
Die Speichereinheit 330 kann wenigstens eines aus einem flüchtigen Speicher (z. B. DRAM, SRAM, SDRAM usw.) und einem nichtflüchtigen Speicher (z. B. Flash-Speicher, Festplattenlaufwerk (HDD), Festkörperlaufwerk (SSD) usw.) enthalten.
Die Steuereinheit 350 kann verschiedene Daten (z. B. Innenraumtemperatur, Innenraumluftfeuchtigkeit, Betriebs-/Unterbrechungszeit der Inneneinheit, Rohrtemperatur, Kältemitteldruck usw.) von der Sensoreinheit 310, der Außeneinheit 100 und wenigstens einer Inneneinheit 200 empfangen und die empfangenen Daten in der Speichereinheit 330 speichern.
Die Klimaanlage 10 kann eine Eingabe-/Ausgabeeinheit 340 enthalten. Die Eingabe-/Ausgabeeinheit 340 kann verschiedene Benutzerbefehle in Bezug auf den Betrieb der Klimaanlage 10 empfangen und ein dem Eingabebefehl entsprechendes Steuersignal an die Steuereinheit 350 übertragen. Die Eingabe-/Ausgabeeinheit 340 kann eine Anzeigevorrichtung, z. B. ein Display (nicht gezeigt), und eine Leuchtdiode (LED) (nicht gezeigt) enthalten. Die Eingabe-/Ausgabeeinheit 340 kann Informationen wie z. B. einen Betriebszustand in Bezug auf einen Betriebszustand, das Auftreten eines Fehlers oder dergleichen der Klimaanlage 10, eine Innenraumtemperatur, eine Soll-Temperatur oder dergleichen anzeigen.
Die Sensoreinheit 310, die Kommunikationseinheit 320, die Speichereinheit 330, die Eingabe-/Ausgabeeinheit 340 und die Steuereinheit 350 können als eine unabhängige Steuervorrichtung 300 implementiert sein. Die Steuervorrichtung 300 kann in einem Mobiltelefon oder Smartphone implementiert sein oder über ein Mobiltelefon oder Smartphone gesteuert werden.
3 ist ein Diagramm, das eine Änderung der Innenraumtemperatur gemäß dem Betrieb (Thermo-ON) und der Betriebsunterbrechung (Thermo-OFF) der Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung darstellt, und die 4 bis 7 sind ein Ablaufplan, der den Betrieb der Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung darstellt.
Bezug nehmend auf 4 kann die Steuereinheit 350 den Betriebszustand wenigstens einer Inneneinheit 200 überprüfen (S401). Der Betriebszustand kann den Betrieb (Thermo-ON) und die Betriebsunterbrechung (Thermo-OFF) der Inneneinheit 200 enthalten.
Die Steuereinheit 350 kann die fühlbare Soll-Wärme und die latente Soll-Wärme jeder Inneneinheit basierend auf der Innenraumtemperatur und der Luftfeuchtigkeit jedes Innenraums, in dem sich die Inneneinheit 200 zu dem Zeitpunkt befindet, wenn der Betrieb oder die Betriebsunterbrechung der Inneneinheit 200 stattfindet, ableiten (S402).
Die Steuereinheit 350 kann eine Soll-Kältemitteltemperatur und ein Luftvolumen der Inneneinheit basierend auf der abgeleiteten fühlbaren Soll-Wärme und latenten Soll-Wärme ableiten (S403). Die Steuereinheit 350 kann die Drehzahl des Außenventilators, bei der der Leistungskoeffizient (COP) maximiert wird, berechnen (S404).
Die Steuereinheit 350 kann die Drehzahl des Kompressors gemäß der abgeleiteten Soll-Kältemitteltemperatur steuern, den Betrieb der Inneneinheit 200 basierend auf dem abgeleiteten Luftvolumen der Inneneinheit steuern und den Betrieb der Außeneinheit 100 basierend auf der abgeleiteten Drehzahl des Außenventilators steuern (S405).
5 ist ein Ablaufplan, der einen Prozess (S402) zum Ableiten der fühlbaren Soll-Wärme und der latenten Soll-Wärme jeder Inneneinheit in 4 im Detail zeigt.
Gemeinsam Bezug nehmend auf 3 und 5 kann die Inneneinheit 200 jeden Innenraum, in dem sich die Inneneinheit 200 befindet, kühlen/heizen, während sie den Betrieb (Thermo-ON) und die Betriebsunterbrechung (Thermo-OFF) wiederholt. Wenn die Inneneinheit 200 einen Kühlbetrieb ausführt, kann die Innenraumtemperatur während des Betriebs (Thermo-ON) der Inneneinheit 200 kontinuierlich sinken (T_ON bis T_OFF), und die Innenraumtemperatur kann während der Betriebsunterbrechung (Thermo-OFF) der Inneneinheit 200 kontinuierlich steigen (T_OFF bis T_ON). Da der Betrieb und die Betriebsunterbrechung der Inneneinheit 200 wiederholt werden, kann die Temperatur in jedem Innenraum nahe der Soll-Temperatur gehalten werden.
Die Sensoreinheit 310 kann sich in jedem Innenraum befinden, in dem sich die Inneneinheit 200 befindet. Die Sensoreinheit 310 kann die Innenraumtemperatur und die Innenraumluftfeuchtigkeit periodisch messen. Die Sensoreinheit 310 kann eine erste Innenraumtemperatur T_ON und eine erste Innenraumluftfeuchtigkeit Hu_ON zu einem ersten Zeitpunkt (t_off) messen und in der Speichereinheit 330 speichern, wenn der Betrieb der Inneneinheit 200 unterbrochen wird, und eine zweite Innenraumtemperatur (T_OFF) und eine zweite Innenraumluftfeuchtigkeit (Hu_OFF) zu einem zweiten Zeitpunkt (t_ON,again) messen und in der Speichereinheit 330 speichern, wenn der Betrieb nach dem ersten Zeitpunkt wieder startet (S503, 504, 507, 508).
Die Steuereinheit 350 kann den Betriebszustand der Inneneinheit 200 überprüfen und den Betriebsunterbrechungszustand der Inneneinheit überprüfen (S501, 502) und kann die Temperaturänderungsrate jedes Innenraums während der Betriebsunterbrechungszeit basierend auf der ersten Zeit (t_off), der zweiten Zeit (t_ON,again), der ersten Innenraumtemperatur (T_ON) und der zweiten Innenraumtemperatur (T_OFF) ableiten. Die Steuereinheit 350 kann die fühlbare Wärmelast jedes Innenraums basierend auf der Temperaturänderungsrate und dem Volumen jedes Innenraums berechnen (S509).
Eine Gleichung für die Temperatur der fühlbaren Wärme, die die fühlbare Wärmelast des Innenraums bezeichnet, kann als die nachstehende Gleichung 1 ausgedrückt werden. ${(M C_{p})}_{a i r} \frac{d T_{r o o m}}{d t} = {\dot{q}}_{l o a d, s e n s} - {\dot{q}}_{E H P, s e n s}$
Da die Wärmemenge (q̇_EHP,sens) der Inneneinheit 200 zur Zeit von Thermo-OFF, wenn der Kühl- und Heizbetrieb der Inneneinheit 200 unterbrochen ist, 0 ist, kann, falls die Zeit bis zum nächsten Vorgang Thermo-ON der Inneneinheit 200 gemessen wird, die fühlbare Wärmelast ( q̇_load,sens) des Innenraums wie in der nachstehenden Gleichung 2 berechnet werden. $\begin{matrix} {\dot{q}}_{l o a d, s e n s} = {(M C_{p})}_{a i r} \frac{d T_{r o o m}}{d t} \\ \approx (ρ_{a i r} V_{r o o m} C_{p, a i r}) (\frac{T_{O N} - T_{O F F}}{t_{O N, a g a i n} - t_{O F F}}) \end{matrix}$
Hier bezeichnen ρ_air, V_room, C_p,air die Dichte der Luft, das Volumen des Innenraums bzw. die spezifische Wärme der Luft, T_ON bezeichnet die erste Innenraumtemperatur im Fall von Thermo-ON, und T_OFF bezeichnet die zweite Innenraumtemperatur im Fall von Thermo-OFF. Zusätzlich bedeutet t_ON,again die zweite Zeit, wenn Thermo-ON wieder stattfindet, und t_off bedeutet die erste Zeit, wenn Thermo-OFF zuvor stattgefunden hat. Hier wird, falls die fühlbare Wärmelast positiv ist, sie zu einer Kühllast, und falls sie negativ ist, wird sie zu einer Heizlast.
Wie in der vorstehenden Gleichung 2 gezeigt, kann die Steuereinheit 350 die Temperaturänderungsrate jedes Innenraums aus der ersten Innenraumtemperatur, der zweiten Innenraumtemperatur, der ersten Zeit und der zweiten Zeit ableiten und die fühlbare Wärmelast jedes Innenraums durch Multiplizieren der abgeleiteten Temperaturänderungsrate mit der Dichte der Luft im Innenraum, dem Volumen des Innenraums und der spezifischen Wärme von Luft berechnen.
Die Steuereinheit 350 kann die Enthalpieänderungsrate jedes Innenraums während der Betriebsunterbrechungszeit basierend auf dem ersten Zeitpunkt, dem zweiten Zeitpunkt, der ersten Innenraumluftfeuchtigkeit und der zweiten Innenraumluftfeuchtigkeit ableiten und kann die latente Wärmelast jedes Innenraums basierend auf der Enthalpieänderungsrate und dem Volumen und die fühlbare Wärmelast jedes Innenraums berechnen (S509).
Die latente Wärmelast kann wie in Gleichung 3 gezeigt berechnet werden, indem die Enthalpieänderungsrate der Raumluft bis zum nächsten Thermo-ON basierend auf der fühlbaren Wärmelast und der zum Zeitpunkt des Thermo-OFF der Inneneinheit 200 gemessenen Innenraumluftfeuchtigkeit gemessen wird. $\begin{matrix} {\dot{q}}_{l o a d, l a t} = M_{a i r} \frac{d h_{r o o m}}{d t} - {\dot{q}}_{l o a d, s e n s} \\ \approx (ρ_{a i r} V_{r o o m}) (\frac{h_{O N} - h_{O F F}}{t_{O N, a g a i n} - t_{O F F}}) - {\dot{q}}_{l o a d, s e n s} \end{matrix}$
Hier bezeichnet q̇_load,lat die latente Wärmelast, q̇_load,sens bezeichnet die fühlbare Wärmelast, und h_ON und h_OFF bezeichnen die Enthalpie der Innenraumluft zum zweiten Zeitpunkt bzw. zum ersten Zeitpunkt.
Die Steuereinheit 350 kann die Enthalpieänderungsrate ableiten, indem sie eine Differenz zwischen der Enthalpie zum zweiten Zeitpunkt und der Enthalpie zum ersten Zeitpunkt durch eine Differenz zwischen dem zweiten Zeitpunkt und dem ersten Zeitpunkt dividiert, und kann die latente Wärmelast berechnen, indem sie die fühlbare Wärmelast von einem Wert subtrahiert, der durch Multiplizieren der Enthalpieänderungsrate mit der Luftdichte und dem Volumen des Innenraums erhalten wird.
Die Steuereinheit 350 basierend auf der berechneten fühlbaren Wärmelast und latenten Wärmelast die fühlbare Soll-Wärme und die latente Soll-Wärme jeder Inneneinheit ableiten (S510).
Die Steuereinheit 350 kann die fühlbare Soll-Wärme so einstellen, dass sie um ein voreingestelltes Verhältnis größer ist als die fühlbare Wärmelast, und die latente Soll-Wärme so einstellen, dass sie um ein voreingestelltes Verhältnis größer ist als die latente Wärmelast.
Beispielsweise kann, wie in der nachstehenden Gleichung 4 gezeigt, die Steuereinheit 350 die fühlbare Soll-Wärme und latente Soll-Wärme so einstellen, dass sie 30 % größer ist als die fühlbare Wärmelast bzw. die latente Wärmelast. ${\dot{q}}_{sens, targ} = 1.3 {\dot{q}}_{load, sens}, {\dot{q}}_{lat, targ} = 1.3 {\dot{q}}_{lat, sens}$
Hier bezeichnet q̇̇_sens,targ die fühlbare Soll-Wärme, und q̇_lat,targ bezeichnet die latente Soll-Wärme.
Durch eine ideale Lastanpassungssteuerung wird eine Kühl-/Heizkapazität erreicht, die gleich der berechneten fühlbaren Wärmelast und latenten Wärmelast ist. Wenn jedoch die Steuereinheit 350 die Soll-Kühl-/Heizkapazität der Inneneinheit 200 größer als die Last einstellt, ist es möglich, ein Phänomen, bei dem Kühlen/Heizen geschwächt wird, zu verhindern.
Dementsprechend kann die Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung die Innenraumtemperatur und die Innenraumluftfeuchtigkeit zum Zeitpunkt des Betriebs und der Betriebsunterbrechung der Inneneinheit messen und die fühlbare Wärmelast und die latente Wärmelast des Innenraums basierend auf der Messung berechnen, wodurch die Genauigkeit der Innenraumlastanpassung erhöht wird.
6 ist ein Ablaufplan, der den Prozess (S403) zum Ableiten der Soll-Kältemitteltemperatur und des Luftvolumens jeder Inneneinheit in 4 im Detail zeigt.
Bezug nehmend auf 6 kann die Steuereinheit 350 eine Soll-Kältemitteltemperatur und ein Luftvolumen der Inneneinheit 200 basierend auf der fühlbaren Soll-Wärme und der latenten Soll-Wärme ableiten.
Die Steuereinheit 350 kann den Betriebszustand der Inneneinheit überprüfen und die Betriebsart überprüfen (S601, 602).
Die Steuereinheit 350 kann eine Soll-Kältemitteltemperatur basierend auf der fühlbaren Soll-Wärme bestimmen. Die Soll-Kältemitteltemperatur kann ferner basierend auf der Anzahl der Inneneinheiten, einem Verhältnis der Nenn-Kühl-/Heizkapazität jeder Inneneinheit, der Effizienz des Austauschs fühlbarer Wärme, einem Luftmassenstroms der Inneneinheit und einer Innenraumtemperatur bestimmt werden.
Wenn die Betriebsart die Kühlbetriebsart ist, kann die Steuereinheit 350 eine Soll-Verdampfungstemperatur basierend auf der fühlbaren Soll-Wärme bestimmen (S604). Wenn die Betriebsart die Heizbetriebsart ist, kann die Steuereinheit 350 die Soll-Kondensationstemperatur basierend auf der fühlbaren Soll-Wärme bestimmen (S609).
Die Soll-Kältemitteltemperatur kann basierend auf der fühlbaren Wärmelast oder der fühlbaren Soll-Wärme bestimmt werden, wie in der nachstehenden Gleichung 5 gezeigt ist. $T_{e v a} = T_{i n d} - \frac{{\dot{q}}_{sens, targ}}{ε_{s} ({\dot{m}}_{a i r} C_{p, a i r})},$
Hier bezeichnet T_ind die Innenraumtemperatur, ε_s bezeichnet die Effizienz des Austauschs fühlbarer, und ṁ_air bezeichnet den Luftmassenstrom in der Inneneinheit. Die Soll-Kältemitteltemperatur wird im Kühlbetrieb zur Soll-Verdampfungstemperatur und wird im Heizbetrieb zur Soll-Kondensationstemperatur. Wenn die Soll-Kältemitteltemperatur abgeleitet wird, kann die Steuereinheit 350 ferner die Drehzahl (Hz) des Kompressors bestimmen, um der Soll-Kältemitteltemperatur zu folgen. Im Fall der Heizbetriebsart, in der die Last in Gleichung 5 negativ wird, wird T_eva (Soll-Verdampfungstemperatur) zu T_cond (Soll-Kondensationstemperatur) geändert.
Die vorstehende Gleichung 5 zeigt die Soll-Kältemitteltemperatur, wenn eine einzige Inneneinheit vorhanden ist, und wenn mehrere Inneneinheiten vorhanden sind, kann die Soll-Kältemitteltemperatur wie in der nachstehenden Gleichung 6 ausgedrückt werden. $T_{e v a} = \frac{1}{N} \sum_{J = 1}^{N} ω_{J} T_{i n d} - \frac{\frac{1}{N} \sum_{J = 1}^{N} ω_{J} \dot{q} J_{sens, targ}}{ε_{s} (\frac{1}{N} \sum_{J = 1}^{N} {\dot{m}}_{J, a i r} C_{p, a i r})},$
Hier ist N die Anzahl der Inneneinheiten, und ωJ das Verhältnis der Nenn-Kühl-/Heizkapazität jeder Inneneinheit. Der Index J bedeutet für die Nummer jeder Inneneinheit. Im Fall der Heizbetriebsart, in der die Last in Gleichung 6 negativ ist, wird T_eva (Soll-Verdampfungstemperatur) zu T_cond (Soll-Kondensationstemperatur) geändert.
Wie in Gleichung 5 gezeigt, kann die Steuereinheit 350 die fühlbare Soll-Wärme durch einen Wert dividieren, der durch Multiplizieren der Effizienz des Austauschs fühlbarer Wärme, des Massenstroms der Luft in der Inneneinheit und der spezifischen Wärme der Luft erhalten wird, und subtrahiert ihn von der Innenraumtemperatur, um die Soll-Kältemitteltemperatur abzuleiten. Zusätzlich kann die Steuereinheit 350, wie in der vorstehenden Gleichung 6 gezeigt, die Soll-Kältemitteltemperatur ableiten, indem sie ferner das Verhältnis zwischen der Anzahl der Inneneinheiten und der Nenn-Kühl-/Heizkapazität jeder Inneneinheit in Bezug auf die mehreren Inneneinheiten berücksichtigt.
Die Steuereinheit 350 kann die Drehzahl des Kompressors basierend auf abgeleiteten Soll-Kältemitteltemperatur bestimmen. Da es für Fachleute offensichtlich ist, die Drehzahl des Kompressors zu bestimmen, um der Soll-Kältemitteltemperatur zu folgen, ist in der vorliegenden Offenbarung eine genaue Beschreibung weggelassen.
Die Steuereinheit 350 kann die Betriebsart bestimmen und kann, wenn die Betriebsart die Kühlbetriebsart ist, falls die latente Wärmelast 0 ist, das Luftvolumen der Inneneinheit basierend auf der fühlbaren Soll-Wärme und der Soll-Zulufttemperatur der Inneneinheit ableiten, und falls die latente Wärmelast positiv ist, das Luftvolumen der Inneneinheit basierend auf der latenten Soll-Wärme ableiten (S605, 606, 607).
Wenn die Betriebsart die Heizbetriebsart ist, kann die Steuereinheit 350 das Luftvolumen der Inneneinheit basierend auf der fühlbaren Soll-Wärme und der Soll-Zulufttemperatur der Inneneinheit ableiten (S610).
Die Steuereinheit 350 kann das Luftvolumen der Inneneinheit wie in der nachstehenden Gleichung 7 gezeigt ableiten. ${\dot{m}}_{J a i r} = {\begin{matrix} \frac{{\dot{q}}_{J lat, targ}}{ε_{I} (ω_{i n} - ω_{s a t}) Δ H_{J, l a t}} (if {\dot{q}}_{J lat, targ} > 0), \\ \frac{{\dot{q}}_{J s e n s, t a r g}}{C_{p, a i r} (T_{dis, targ} - T_{J, i n d})} (if {\dot{q}}_{J lat, targ} \leq 0) \end{matrix}$
Hier ist T_dis,targ die Soll-Zulufttemperatur der Inneneinheit. ω_in und ω_sat sind die Ansaugluft und die spezifische Luftfeuchtigkeit bei Sättigung, und H_J,lat ist die spezifische Wärme feuchter Luft, die als eine Funktion der Temperatur gegeben ist. ε_l ist die Effektivität des Austauschs latenter Wärme. Zusätzlich kann das Luftvolumen der Inneneinheit als das gleiche Konzept wie der Luftmassenstrom in der Inneneinheit betrachtet werden.
Im Fall der Heizbetriebsart wird, da die latente Soll-Wärme(q̇_Jlat,targ) jeder Inneneinheit eine negative Zahl ist, die untere Formel von Gleichung 7 angewandt. Das heißt, wenn die Betriebsart die Heizbetriebsart ist, kann die Steuereinheit 350 die fühlbare Soll-Wärme jeder Inneneinheit durch einen Wert dividieren, der durch Multiplizieren der spezifischen Wärme der Luft mit einem Wert erhalten wird, der durch Subtrahieren der Innenraumtemperatur jedes Innenraums von der Soll-Zulufttemperatur der Inneneinheit erhalten wird, wodurch das Luftvolumen der Inneneinheit abgeleitet wird.
Im Fall der Kühlbetriebsart kann die latente Soll-Wärme jeder Inneneinheit 0 oder größer sein. Falls die latente Soll-Wärme (oder latente Wärmelast) gleich 0 ist, wird die untere Formel von Gleichung 7 angewandt. Das heißt, wenn die Betriebsart die Kühlbetriebsart ist und die latente Wärmelast 0 ist, kann die Steuereinheit 350 die fühlbare Soll-Wärme jeder Inneneinheit durch einen Wert dividieren, der durch Multiplizieren der spezifischen Wärme der Luft mit einem Wert erhalten wird, der durch Subtrahieren der Innenraumtemperatur jedes Innenraums von der Soll-Zulufttemperatur der Inneneinheit erhalten wird, wodurch das Luftvolumen der Inneneinheit abgeleitet wird.
Falls die latente Soll-Wärme (oder latente Wärmelast) eine positive Zahl ist, wird die obere Formel von Gleichung 7 angewandt. Das heißt, wenn die Betriebsart die Kühlbetriebsart ist und die latente Wärmelast eine positive Zahl ist, kann die Steuereinheit 350 das Luftvolumen der Inneneinheit ableiten, indem sie die latente Soll-Wärme jeder Inneneinheit durch einen Wert dividiert, der durch Multiplizieren der latenten Wärmeaustauscheffektivität und der spezifischen Wärme der feuchten Luft mit einer Differenz zwischen der spezifischen Luftfeuchtigkeit der Ansaugluft und der spezifischen Luftfeuchtigkeit bei Sättigung erhalten wird.
Im Vergleich mit der maximalen Temperaturdifferenz, die durch den Wärmeaustausch zwischen zwei Fluiden mit unterschiedlichen Temperaturen erhalten werden kann, ist die Effektivität des Austauschs von fühlbarer Wärme und latenter Wärme als das Verhältnis der Temperaturdifferenz vor und nach der Wärmeübertragung, die durch ein Fluid mit einer kleinen tatsächlichen Wärmekapazität erhalten werden kann, angegeben und besitzt einen Wert im Bereich von 0 bis 1. Beim Wärmeaustausch zwischen Luft und Kältemittel ändert sich die Temperatur kaum, da der größte Teil des Kältemittels eine Phasenänderung durch Kondensation oder Verdampfung durchläuft, so dass die Luft eine relativ geringe Wärmekapazität besitzt und die Luftseite einen durch Wärmeübertragung verursachten Temperaturunterschied aufweist. Daher können die Effektivität des Austauschs der gefühlten Wärme und die Effektivität des Austauschs der latenten Wärme wie in der nachstehenden Gleichung 8 ausgedrückt werden.
Wenn die Lewis-Zahl, die das Verhältnis zwischen Wärmeübertragung und Massenübertragung ist, auf 1 eingestellt ist, das heißt unter der Annahme perfekter Ähnlichkeit zwischen Wärmeübertragung und Massenübertragung, ist die Effektivität des Austauschs latenter Wärme gleich der Effektivität des Austauschs fühlbarer Wärme. $\begin{array}{l} ε_{s} \equiv 1 - exp (- \frac{U A}{\dot{m} C_{p, a i r}}), \frac{1}{U A} = \frac{1}{h_{r} A_{r}} + \frac{1}{η h_{a i r} A_{a i r}} \\ ε_{l} \equiv 1 - exp (- \frac{U A}{\dot{m} C_{p, a i r} L e^{2 / 3}}) = ε_{s} (∵ L e = 1) \end{array}$
Hier sind h_r und h_air die Wärmeübertragungskoeffizienten der Kältemittelseite und der Luftseite, und η ist die Effizienz der Lamelle. Diese Werte können analytisch oder experimentell erhalten werden oder unter Verwendung theoretischer Korrelationen aus existierenden Studien abgeleitet werden. Dementsprechend kann die Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung die Kühl-/Heizeffizienz der Klimaanlage erhöhen, indem eine Soll-Kältemitteltemperatur und ein Luftvolumen einer Inneneinheit basierend auf der berechneten fühlbaren Wärmelast und latenten Wärmelast bestimmt werden.
7 ist ein Ablaufplan, der den Prozess (S404) zum Berechnen der Drehzahl des Außenventilators in 4 im Detail zeigt.
Bezug nehmend auf 7 kann die Steuereinheit 350 eine Soll-Kältemitteltemperatur und ein Luftvolumen der Inneneinheit 200 basierend auf der fühlbaren Soll-Wärme und der latenten Soll-Wärme ableiten.
Die Steuereinheit 350 kann die Drehzahl des Außenventilators, bei der der Leistungskoeffizient maximiert wird, ableiten.
Dabei ist der Leistungskoeffizient (COP) ein Wert, der durch Dividieren der Heiz-/Kühlkapazität durch den Gesamtenergieverbrauch erhalten wird, und der Gesamtenergieverbrauch ist ein Wert, der sich durch Addieren des Energieverbrauchs des Kompressors, des Innenventilators und des Außenventilators erhalten wird.
Die Steuereinheit 350 kann die Drehzahl des Außenventilators aus der Drehzahl, die eine Bedingung erfüllen, bei der die Änderungsrate des Gesamtenergieverbrauchs aufgrund der Änderung der Drehzahl des Außenlüfters Null ist, ableiten.
Die Steuereinheit 350 kann die Betriebsart bestimmen, eine effektive Wärmekapazität berechnen, wenn die Betriebsart die Kühlbetriebsart ist, eine Auslasstemperaturänderungsrate gemäß der Kondensationstemperaturänderung berechnen und die Drehzahl des Außenventilators ableiten, indem die berechnete effektive Wärmekapazität und die berechnete Auslasstemperaturänderungsrate gemäß der Kondensationstemperaturänderung auf die Bedingung angewendet werden, bei der die Änderungsrate des Gesamtenergieverbrauchs aufgrund der Drehzahl des Außenventilators Null ist (S703, 704, 705).
Wenn die Inneneinheit 200 im Kühlbetrieb ist, ist ein Ziel für die Ableitung der optimalen Drehzahl des Ventilators ein Leistungskoeffizient (COP). Der Leistungskoeffizient während des Kühlbetriebs ist wie in der nachstehenden Gleichung 9 definiert. $COP = \frac{{\dot{Q}}_{e}}{{\dot{W}}_{C o m p} + {\dot{W}}_{O D F} + {\dot{W}}_{I D F}}$
Hier bezeichnet Q̇_e die Kühlkapazität, und Ẇ_comp, Ẇ_ODF und Ẇ_IDF bezeichnen den Energieverbrauch des Kompressors, des Außenventilators bzw. des Innenventilators.
Unter der Annahme, dass die Leistung der Inneneinheit vor und nach dem Steuern der Drehzahl des Außenventilators gleich ist, und unter der Annahme der Unabhängigkeit der Steuerung des Innenventilators wird die Bedingung zur Maximierung des Leistungskoeffizienten durch die nachstehende Gleichung 10 ausgedrückt. $\frac{\partial COP}{\partial φ} = 0 \to \frac{\partial {\dot{W}}_{C o m p}}{\partial φ} + \frac{\partial {\dot{W}}_{O D F}}{\partial φ} = 0$
Hier bezeichnet φ die Drehzahl (RPM) des Außenventilators. Der Energieverbrauch des Kompressors und der Energieverbrauch des Ventilators werden wie in den nachstehenden Gleichungen 11 und 12 aus eines allgemeinen Kompressormodell und einer Theorie der Ventilatorleistung modelliert. $\begin{matrix} {\dot{W}}_{C o m p} = \frac{{\dot{m}}_{r e f}}{η_{c}} (h_{d i s c} - h_{s u c}) \\ = \frac{η_{v}}{η_{c}} ρ_{s} V_{d} ϕ (h_{c, s} + \bar{C_{p, d}} Δ T_{d s h} - h_{e, s} - \bar{C_{p, s}} Δ T_{s h}) \end{matrix}$
${\dot{W}}_{O D F} = (\frac{W_{O D F 0}}{φ_{0}^{3}}) φ^{3}$
Hier bezeichnet η_v die volumetrischen Effizienz des Kompressors, η_c bezeichnet einen Wert, der durch Multiplizieren einer mechanischen Effizienz des Kompressors mit einer polytropen Effizienz erhalten wird, ṁ_ref bezeichnet die Kältemittelumlaufmenge, ρ_s bezeichnet eine Dichte des angesaugten Kältemittels des Kompressors, V_d bezeichnet ein Ausschlussvolumen des Kompressors, ϕ bezeichnet die Drehzahl des Kompressors, $\bar{C_{ρ, d}}$
und $\bar{C_{ρ, s}}$
bezeichnen eine mittlere spezifische Wärme bei konstantem Druck des ausströmenden und angesaugten Kältemittels, h_c,s und h_e,s bezeichnen eine spezifische Enthalpie des gesättigten Dampfes bei Kondensations- und Verdampfungstemperatur, ΔT_dsh bezeichnet eine Überhitzung des ausströmenden Kältemittels, ΔT_sh bezeichnet eine Überhitzung des angesaugten Kältemittels, W_{ODF 0} bezeichnet einen Energieverbrauch des Ventilators bei der Drehzahl eines Referenzventilators und φ₀ bezeichnet die Drehzahl des Referenzventilators.
Einsetzen der Gleichungen 11 und 12 in Gleichung 10 kann als die nachstehende Gleichung 13 ausgedrückt werden. $\frac{η_{v}}{η_{c}} ρ_{s} V_{d} ϕ C_{e q} (\frac{\partial T_{c}}{\partial φ}) + (\frac{3 W_{O D F 0}}{φ_{0}^{3}}) φ^{2} = 0$
Hier ist C_eq die effektive Wärmekapazität und ist ein Wert, der durch partielle Differenzierung einer Differenz zwischen der Auslass-Enthalpie und der Ansaug-Enthalpie nach der Kondensationstemperatur erhalten wird.
Die Steuereinheit 350 kann die effektive Wärmekapazität berechnen. Die Änderung der Kondensationstemperatur ∂T_c/∂φ aufgrund einer effektiven Wärmekapazität C_eq und einer Änderung der Drehzahl des Ventilators kann wie in den nachstehenden Gleichungen 14 und 15 gezeigt abgeleitet werden. $\begin{array}{l} C_{e q} = \frac{\partial}{\partial T_{c}} (h_{c, s} + \bar{C_{p, d}} Δ T_{d s h} - h_{e, s} - \bar{C_{p, s}} Δ T_{s h}) \\ \approx (288.2 + 8.62 T_{c}) + \bar{C_{p, d}} \frac{\partial T_{d i s}}{\partial T_{c}} - \bar{C_{p, s}} \end{array}$
$\frac{\partial T_{c}}{\partial φ} = \frac{ε_{c} (\frac{ρ_{a i r} {\dot{V}}_{a 0}}{φ_{0}}) C_{p, a i r} (T_{O D} - T_{C})}{ε_{c} (\frac{ρ_{a i r} {\dot{V}}_{a 0}}{φ_{0}}) C_{p, a i r} φ - \frac{η_{v}}{η_{c}} ρ_{s} V_{d} C_{e q} ϕ}$
Hier ist ε_c die Effektivität des Luft-Kältemittel-Wärmeaustauschs im Kondensor, V̇_a0 ist das Luftvolumen des Außenventilators bei der Drehzahl des Referenzventilators und T_OD ist die Temperatur der Außenluft.
Die Steuereinheit 350 kann eine Auslasstemperaturänderung gemäß der Kondensationstemperaturänderung berechnen. Die Auslasstemperaturänderung ∂T_dis/∂T_c gemäß der Kondensationstemperaturänderung ist wie in der nachstehenden Gleichung 16 definiert. $\begin{array}{l} \frac{\partial T_{d i s}}{\partial T_{c}} = \frac{\partial}{\partial T_{c}} [T_{s u c} {(\frac{p_{c}}{p_{e}})}^{\frac{n - 1}{n}}] \\ \approx (\frac{n - 1}{n}) p_{c}^{- \frac{1}{n}} p_{e}^{\frac{1 - n}{n}} T_{s u c} (\begin{matrix} 25164 + 612.6 T_{c} \\ + 5.85 T_{c}^{2} \end{matrix}) \end{array}$
Die Steuereinheit 350 kann die Drehzahl des Außenventilators ableiten, indem sie die berechnete effektive Wärmekapazität und die berechnete Auslasstemperaturänderungsrate gemäß der Kondensationstemperaturänderung auf die Bedingung anwendet, bei der die Änderungsrate des Gesamtenergieverbrauchs aufgrund der Drehzahl des Außenventilators Null ist.
Das heißt, falls die Drehzahl des Außenventilators durch Einsetzen der Gleichungen 14 bis 16 in Gleichung 13 abgeleitet wird, kann die Drehzahl des Außenventilators wie in der nachstehenden Gleichung 17 gezeigt abgeleitet werden. $[\begin{array}{l} b = - \frac{η_{v} ρ_{s} V_{d} φ C_{e q} ϕ_{0}}{η_{c} ε_{s} ρ_{a i r} {\dot{V}}_{a 0} C_{p a i r}}, \\ d = \frac{ϕ_{0}^{3} η_{v} ρ_{s} V_{d} φ C_{e q} (T_{O D} - T_{c})}{3 η_{c} W_{O D F,0}} \end{array}]$
Die Steuereinheit 350 kann die Betriebsart bestimmen und kann, wenn die Betriebsart die Heizbetriebsart ist, eine Taupunkttemperatur berechnen (S706). Wenn die berechnete Taupunkttemperatur höher ist als die Wärmetauschertemperatur, kann die Steuereinheit 350 die Drehzahl des Au-ßenventilators als maximale Drehzahl bestimmen (S710).
Wenn die berechnete Taupunkttemperatur niedriger ist als die Wärmetauschertemperatur, kann die Steuereinheit 350 eine effektive Wärmekapazität berechnen und eine Auslasstemperaturänderungsrate gemäß einer Verdampfungstemperaturänderung berechnen (S707, 708).
Die Steuereinheit 350 kann die Drehzahl des Außenventilators ableiten, indem sie die berechnete effektive Wärmekapazität und die berechnete Auslasstemperaturänderungsrate gemäß der Kondensationstemperaturänderung auf die Bedingung anwendet, bei der die Änderungsrate des Gesamtenergieverbrauchs aufgrund der Drehzahl des Außenventilators Null ist (S709).
Der Leistungskoeffizient im Heizbetrieb ist wie in der nachstehenden Gleichung 18 definiert. $COP = \frac{{\dot{Q}}_{c}}{{\dot{W}}_{C o m p} + {\dot{W}}_{O D F} + {\dot{W}}_{I D F}}$
Hier bezeichnet Q̇_c die Heizkapazität. Die Bedingung für die Maximierung des Leistungskoeffizienten ist in der nachstehenden Gleichung 19 gezeigt. $\frac{η_{v}}{η_{c}} ρ_{s} V_{d} ϕ (Δ h \frac{\partial ρ_{s}}{\partial T_{e}} + ρ_{s} \frac{\partial Δ h}{\partial T_{e}}) (\frac{\partial T_{e}}{\partial φ}) + (\frac{3 W_{O D F 0}}{φ_{0}^{3}}) φ^{2} = 0$
Hier bezeichnet Δh eine Differenz zwischen der Auslassenthalpie des Kompressors und der Ansaugenthalpie, und ${\bar{ρ C}}_{e q} \equiv Δ h \frac{\partial ρ_{s}}{\partial T_{e}} + ρ_{s} \frac{\partial Δ h}{\partial T_{e}}$
bezeichnet die effektive Wärmekapazität. Die Steuereinheit 350 kann eine effektive Wärmekapazität berechnen. Hier ist die effektive Wärmekapazität ein Wert, der durch partielles Differenzieren einer Differenz zwischen einer Auslassenthalpie und einer Ansaugenthalpie nach der Verdampfungstemperatur erhalten wird.
Die Verdampfungstemperaturänderung ∂T_s/∂ϕ aufgrund einer effektiven Wärmekapazität und einer Änderung der Drehzahl des Ventilators kann wie in den nachstehenden Gleichungen 20 und 21 gezeigt abgeleitet werden. $\begin{array}{l} {\bar{ρ C}}_{e q} = Δ h \frac{\partial ρ_{s}}{\partial T_{e}} + ρ_{s} \frac{\partial Δ h}{\partial T_{e}} \\ \approx {\begin{array}{l} 288.2 (T_{c} - T_{e}) - 4.31 (T_{c}^{2} - T_{e}^{2}) \\ + \bar{C_{p, d}} Δ T_{d s h} - \bar{C_{p, s}} Δ T_{s h} \end{array}} (\frac{ρ_{s, T e 2} - ρ_{s, T e 1}}{T_{e 2} - T_{e 1}}) \\ + ρ_{s} (8.62 T_{e} - 288.2 + C_{p, d} \frac{\partial T_{d i s}}{\partial T_{e}}) \end{array}$
$\frac{\partial T_{e}}{\partial φ} = \frac{ρ_{a i r} {\dot{V}}_{a 0} [ε_{s} C_{p, a} (T_{O D} - T_{e}) + ε_{l} (ω_{O D} - ω_{p}) H_{l a t}]}{ρ_{a i r} {\dot{V}}_{a 0} [ε_{s} C_{p, a} + ε_{l} H_{l a t} (\frac{\partial ω}{\partial T_{e}})] φ + \frac{η_{v}}{η_{c}} V_{d} φ_{0} ϕ {\bar{ρ C}}_{e q}}$
Die Steuereinheit 350 kann eine Auslasstemperaturänderungsrate gemäß der Verdampfungstemperaturänderung berechnen. Die Auslasstemperaturänderungsrate gemäß der Verdampfungstemperaturänderung ist wie in der nachstehenden Gleichung 22 definiert. $\begin{matrix} \frac{\partial T_{d i s}}{\partial T_{e}} = [1 - (\frac{T_{s u c}}{p_{e}}) (\frac{n - 1}{n}) (\frac{\partial p_{e}}{\partial T_{e}})] {(\frac{p_{c}}{p_{e}})}^{\frac{n - 1}{n}} \\ \approx [1 - (\frac{T_{s u c}}{p_{e}}) (\frac{n - 1}{n}) (\begin{array}{l} 25165 + 613 T_{e} \\ + {5.97}_{e}^{2} \end{array})] {(\frac{p_{c}}{p_{e}})}^{\frac{n - 1}{n}} \end{matrix}$
Wenn die berechnete Taupunkttemperatur niedriger ist als die Wärmetauschertemperatur, kann die Steuereinheit 350 die Drehzahl des Außenventilators ableiten, indem sie die berechnete effektive Wärmekapazität und die berechnete Auslasstemperaturänderungsrate gemäß der Kondensationstemperaturänderung auf die Bedingung anwendet, bei der die Änderungsrate des Gesamtenergieverbrauchs aufgrund der Drehzahl des Außenventilators Null ist. Das heißt, wenn die Drehzahl des Außenventilators durch Einsetzen der Gleichungen 20 bis 22 in Gleichung 19 abgeleitet wird, kann die Drehzahl des Außenventilators wie in der nachstehenden Gleichung 23 gezeigt abgeleitet werden. $\begin{array}{l} b = \frac{\frac{η_{v}}{η_{c}} V_{d} ϕ {\bar{ρ C}}_{e q} φ_{0}}{ρ_{a i r} {\dot{V}}_{a 0} (ε_{s} C_{p, a} + ε_{l} \frac{\partial ω}{\partial T_{e}} H_{l a t})}, \\ d = \frac{[\begin{array}{l} (\frac{φ_{0}^{3}}{3 W_{O D F 0}}) \frac{η_{v}}{η_{c}} V_{d} ϕ {\bar{ρ C}}_{e q} ρ_{a i r} {\dot{V}}_{a 0} \\ \times {ε_{s} C_{p, a} (T_{O D} - T_{e}) + ε_{l} (ω_{O D} - ω_{p}) H_{l a t}} \end{array}]}{ρ_{a i r} {\dot{V}}_{a 0} (ε_{s} C_{p, a} + ε_{l} \frac{\partial ω}{\partial T_{e}} H_{l a t})} \end{array}$
Hier ist ω eine spezifische Luftfeuchtigkeit, und die spezifische Luftfeuchtigkeit kann basierend auf einer relativen Luftfeuchtigkeit und einer absoluten Temperatur der Luft berechnet werden. Wenn die Taupunkttemperatur höher ist als die Temperatur des Wärmetauschers, kann die Steuereinheit 350 die Drehzahl des Außenventilators als maximale Drehzahl bestimmen. Im Fall der Heizbetriebsart kann, falls die Rohrtemperatur unter null und niedriger als Taupunkttemperatur ist, der Außenventilator so gesteuert werden, dass er unabhängig von den vorstehend genannten Ergebnissen mit der maximalen Drehzahl arbeitet. Dementsprechend kann es möglich sein, Abtauen in der Heizbetriebsart zu verhindern.
Dementsprechend kann die Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung die Effizienz der Klimaanlage maximieren, indem die Drehzahl des Außenventilators, bei der der Leistungskoeffizient maximiert wird, berechnet wird.
8 ist eine Grafik, die die Lastanpassungsrate der Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung mit der Lastanpassungsrate einer herkömmlichen Klimaanlage vergleicht. 9 ist eine Grafik, die den Leistungskoeffizienten der Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung mit dem einer herkömmlichen Klimaanlage vergleicht. 10 ist eine Grafik, die den über ein Jahr integrierten Energieverbrauch der Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung mit dem über ein Jahr integrierten Energieverbrauch einer herkömmlichen Klimaanlage vergleicht.
In 8 gibt die horizontale Achse die fühlbare Wärmelast des Innenraums an, und die vertikale Achse gibt eine entsprechende Kühl-/Heizkapazität der Inneneinheit an. In einer Grafik kann dies so interpretiert werden, dass das Lastanpassungsverhältnis höher wird, wenn der Wert der Kühl-/Heizkapazität der Inneneinheit gemäß der fühlbaren Wärmelast näher an einer diagonalen Linie zwischen der horizontalen und der vertikalen Achse der Grafik ist.
Im Fall der Klimaanlage 10 der vorliegenden Offenbarung (8B) ist im Vergleich zur herkömmlichen Klimaanlage (8A) zu erkennen, dass die Kühl-/Heizkapazität der Inneneinheit in der Kühl- und Heizbetriebsart in ähnlicher Weise an die fühlbare Wärmelast angepasst ist.

Die nachstehende Tabelle 1 ist eine Darstellung, die den Leistungskoeffizienten der Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung mit dem einer herkömmlichen Klimaanlage vergleicht. Tabelle 1 zeigt die Vergleichsergebnisse, die in einem Klimaanlagen-Mehrfachsystem gemessen wurden, bei dem acht Inneneinheiten mit einer Außeneinheit verbunden sind. Bei dem Vergleichsexperiment wird die Drehzahl des Kompressors in der Kühlbetriebsart bei 25 %, 50 % und 75 % der Last manuell eingestellt, und nur der Außenventilator ist so eingestellt, dass er automatisch betrieben wird. Die Drehzahl eines Außenventilators, die Kühlkapazität, der Energieverbrauch und der Leistungskoeffizient (COP) der existierenden Druckverfolgungslogik und der Logik der vorliegenden Offenbarung sind gezeigt. Tabelle 1

Betriebsart	Last	Existierende Außenventilatorsteuerlogik					Steuerlogik der vorliegenden Offenbarung
Betriebsart	Last	Kompressor Hz	Au-ßenventilator RPM	Kühlkapazität kW	Energieverbrauch kW	COP W/W	Kompressor Hz	Au-ßenventilator RPM	Kühlkapazität kW	Energieverbrauch kW	COP W/W
Kühlen	25 %	17	100	16,0	2,35	6,80	14	440	15,1	1,52	9,95
	50 %	48	230	29,9	5,12	5,83	42	790	30,9	3,41	9,03
	75 %	51	500	44,4	11,3	3,90	48	1030	44,6	9,40	4,75

Bezug nehmend auf 9 in Verbindung mit der nachstehenden Tabelle 1 ist zu sehen, dass der Leistungskoeffizient B der Klimaanlage 10 der vorliegenden Offenbarung im Fall von 25 %, 50 % und 75 % der Last um 46,3 %, 54,9 % bzw. 21,7 % höher ist als der Leistungskoeffizient Ader herkömmlichen Klimaanlage. Bezug nehmend auf 10 ist zu sehen, dass der über ein Jahr integrierte Energieverbrauch B der Klimaanlage 10 der vorliegenden Offenbarung 75 % des über ein Jahr integrierten Energieverbrauchs A der herkömmlichen Klimaanlage ist. Dies liegt daran, dass die Genauigkeit der Lastanpassung der Klimaanlage 10 der vorliegenden Offenbarung hoch ist und der Leistungskoeffizient höher ist, wie in den 8 und 9 gezeigt.
Wie in den 8 bis 10 gezeigt, kann die Klimaanlage 10 der vorliegenden Offenbarung die Innenraumtemperatur und die Innenraumluftfeuchtigkeit zum Zeitpunkt des Betriebs und der Betriebsunterbrechung der Inneneinheit messen und basierend auf der Messung die fühlbare Wärmelast und die latente Wärmelast des Innenraums berechnen, um die Genauigkeit der Innenraumlastanpassung zu verbessern, die Soll-Kältemitteltemperatur und das Luftvolumen der Inneneinheit basierend auf der berechneten fühlbaren Wärmelast und der latenten Wärmelast bestimmen, um die Kühl-/Heizeffizienz der Klimaanlage zu erhöhen, und kann die Effizienz der Klimaanlage durch Berechnen der Drehzahl des Außenventilators, bei der der Leistungskoeffizient maximiert wird, maximieren.
Spezielle oder andere Ausführungsformen der vorstehend beschriebenen vorliegenden Offenbarung schließen sich nicht gegenseitig aus oder unterscheiden sich voneinander. Spezielle oder andere Ausführungsformen der vorstehend beschriebenen vorliegenden Offenbarung können in Kombination oder Kombination der jeweiligen Komponenten oder Funktionen verwendet werden.
Beispielsweise kann die in einer spezifischen Ausführungsform und/oder Zeichnung beschriebene Konfiguration A mit der in einer anderen Ausführungsform und/oder Zeichnung beschriebenen Konfiguration B kombiniert werden. Das heißt, selbst wenn die Kombination zwischen den Komponenten nicht direkt erläutert ist, bedeutet dies, dass die Kombination möglich ist, außer in dem Fall, in dem die Kombination unmöglich ist.
Die vorstehende ausführliche Beschreibung ist nicht in jeder Hinsicht als einschränkend zu deuten und sollte als erläuternd betrachtet werden. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung sollte durch angemessene Interpretation der beigefügten Ansprüche bestimmt werden, und alle Änderungen innerhalb des äquivalenten Umfangs der vorliegenden Erfindung sind im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung enthalten.

Claims

Klimaanlage, die umfasst: eine Außeneinheit; wenigstens eine Inneneinheit, die konfiguriert ist, einen Innenraum zu kühlen und zu heizen, während sie Betrieb (Thermo-ON) und Betriebsunterbrechung (Thermo-OFF) wiederholt; eine Sensoreinheit, die konfiguriert ist, eine Temperatur und eine Luftfeuchtigkeit in jedem Innenraum, in dem sich die wenigstens eine Inneneinheit befindet, zu messen; und eine Steuereinheit, wobei die Steuereinheit eine fühlbare Wärmelast und eine latente Wärmelast jedes Innenraums basierend auf einem Zeitpunkt, zu dem die Betriebsunterbrechung auftritt, einem Zeitpunkt, zu dem der Betrieb nach dem Auftreten der Betriebsunterbrechung wieder beginnt, und auf Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsinformationen jedes Innenraums berechnet, eine fühlbare Soll-Wärme und latente Soll-Wärme basierend auf der berechneten fühlbaren Wärmelast und latenten Wärmelast ableitet, und eine Soll-Kältemitteltemperatur und ein Luftvolumen der wenigstens einen Inneneinheit basierend auf der fühlbaren Soll-Wärme und der latenten Soll-Wärme ableitet.
Klimaanlage nach Anspruch 1, wobei die Sensoreinheit eine erste Innenraumtemperatur und eine erste Innenraumluftfeuchtigkeit zu einem ersten Zeitpunkt misst, wenn der Betrieb der wenigstens einen Inneneinheit unterbrochen wird, und eine zweite Innenraumtemperatur und eine zweite Innenraumluftfeuchtigkeit zu einem zweiten Zeitpunkt misst, wenn der Betrieb nach dem ersten Zeitpunkt wieder startet, wobei die Steuereinheit eine Temperaturänderungsrate jedes Innenraums während einer Betriebsunterbrechungszeit unter Verwendung des ersten Zeitpunkts, des zweiten Zeitpunkts, der ersten Innenraumtemperatur und der zweiten Innenraumtemperatur ableitet und die fühlbare Wärmelast jedes Innenraums basierend auf der Temperaturänderungsrate und einem Volumen jedes Innenraums berechnet, und eine Enthalpieänderungsrate jedes Innenraums während der Betriebsunterbrechungszeit unter Verwendung des ersten Zeitpunkts, des zweiten Zeitpunkts, der ersten Innenraumluftfeuchtigkeit und der zweiten Innenraumluftfeuchtigkeit ableitet und die latente Wärmelast jedes Innenraums basierend auf der Enthalpieänderungsrate, dem Volumen jedes Innenraums und der fühlbaren Wärmelast berechnet.
Klimaanlage nach Anspruch 1, wobei die fühlbare Soll-Wärme um ein vorbestimmtes Verhältnis im Vergleich zur fühlbaren Wärmelast größer eingestellt wird und die latente Soll-Wärme um ein vorbestimmtes Verhältnis im Vergleich zur latenten Wärmelast größer eingestellt wird.
Klimaanlage nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit eine Betriebsart bestimmt, und wenn die Betriebsart eine Kühlbetriebsart ist, falls die latente Wärmelast 0 ist, das Luftvolumen der Inneneinheit basierend auf der der fühlbaren Soll-Wärme und einer Soll-Zulufttemperatur der Inneneinheit ableitet, und falls die latente Wärmelast eine positive Zahl ist, das Luftvolumen der Inneneinheit basierend auf der latenten Soll-Wärme ableitet.
Klimaanlage nach Anspruch 4, wobei die Steuereinheit, wenn die Betriebsart eine Heizbetriebsart ist, das Luftvolumen der Inneneinheit basierend auf der fühlbaren Soll-Wärme und der Soll-Zulufttemperatur der Inneneinheit ableitet.
Klimaanlage nach Anspruch 5, wobei die Steuereinheit die Soll-Kältemitteltemperatur basierend auf der fühlbaren Soll-Wärme bestimmt, wobei die Soll-Kältemitteltemperatur ferner basierend auf der Anzahl der Inneneinheiten, einem Verhältnis der Nenn-Kühl/Heizkapazität jeder der Inneneinheiten, einer Effektivität des Austauschs der fühlbaren Wärme, eines Luftmassenstroms der Inneneinheit und einer Innenraumtemperatur bestimmt wird.
Klimaanlage nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit die Drehzahl des Außenventilators, die einen Leistungskoeffizienten (COP) maximiert, ableitet.
Klimaanlage nach Anspruch 7, wobei der Leistungskoeffizient ein Wert ist, der durch Dividieren einer Heiz-/Kühlkapazität durch den Gesamtenergieverbrauch erhalten wird, wobei der Gesamtenergieverbrauch ein Wert ist, der durch Addieren des Energieverbrauchs eines Kompressors, eines Innenventilators und eines Außenventilators erhalten wird, wobei die Drehzahl des Außenventilators von der Drehzahl, die eine Bedingung erfüllt, bei der eine Änderungsrate des Gesamtenergieverbrauchs aufgrund einer Änderung der Drehzahl des Außenlüfters Null ist, abgeleitet wird.
Klimaanlage nach Anspruch 8, wobei die Steuereinheit eine Betriebsart bestimmt, und wenn die Betriebsart eine Kühlbetriebsart ist, eine effektive Wärmekapazität berechnet, eine Auslasstemperaturänderung gemäß einer Kondensationstemperaturänderung berechnet und die Drehzahl des Außenventilators ableitet, indem sie die berechnete effektive Wärmekapazität und die berechnete Auslasstemperaturänderung gemäß der Kondensationstemperaturänderung auf die Bedingung anwendet, bei der die Änderungsrate des Gesamtenergieverbrauchs aufgrund der Änderung der Drehzahl des Außenventilators Null ist.
Klimaanlage nach Anspruch 8, wobei die Steuereinheit eine Betriebsart bestimmt, und wenn die Betriebsart eine Heizbetriebsart ist, eine Taupunkttemperatur berechnet, und falls die berechnete Taupunkttemperatur höher ist als eine Wärmetauschertemperatur, die Drehzahl des Außenventilators als eine maximale Drehzahl bestimmt, und falls die berechnete Taupunkttemperatur niedriger ist als die Wärmetauschertemperatur, eine effektive Wärmekapazität berechnet und eine Auslasstemperaturänderungsrate gemäß einer Verdampfungstemperaturänderung berechnet, und die Drehzahl des Außenventilators ableitet, indem sie die berechnete effektive Wärmekapazität und die berechnete Auslasstemperaturänderungsrate gemäß der Verdampfungstemperaturänderung auf die Bedingung anwendet, bei der die Änderungsrate des Gesamtenergieverbrauchs aufgrund der Drehzahl des Außenventilators Null ist.
Klimaanlage nach Anspruch 9 oder 10, wobei die effektive Wärmekapazität eine Änderungsrate einer Differenz zwischen der Auslassenthalpie und der Ansaugenthalpie gemäß der Kondensationstemperaturänderung oder der Verdampfungstemperaturänderung ist.