DE60218627T2

DE60218627T2 - Verfahren zur Steuerung des Heizbetriebs in einer Klimaanlage

Info

Publication number: DE60218627T2
Application number: DE60218627T
Authority: DE
Inventors: Ki Seob Namdong-gu Lee; Kwan Ho Kuro-gu Yeom
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2002-03-05
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2022-07-30
Also published as: KR100474892B1; CN1228581C; JP2003254584A; DE60218627D1; CN1442640A; EP1342961A1; EP1342961B1; KR20030072063A; JP3732809B2

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klimaanlage, und insbesondere ein Verfahren zum Steuern eines Heizvorganges in einer Klimaanlage.
Erörterung des verwandten Standes der Technik
Eine Klimaanlage ist allgemein eine Vorrichtung, die in einem Raum eines Geschäfts, eines Büros, einer Wohnstätte und ähnlichem installiert wird, um so Raumluft zu kühlen oder zu erwärmen. Solch eine Klimaanlage weist ein Kühlkreislaufsystem auf, das mit einem Kompressor, einem ersten und einem zweiten Wärmetauscher und einem Expansionsventil konstruiert ist, wobei der Raum durch die fortlaufende Verdampfung und Kondensation eines in einem Kühlkreislauf zirkulierenden Kühlmittels gekühlt oder erwärmt wird.
Obwohl alle Komponenten einer Klimaanlage in einem einzigen Gehäuse installiert werden können, weisen Klimaanlagen üblicherweise eine Innenraumeinheit auf, welche den ersten Wärmetauscher hat, und eine Außenraumeinheit, welche den zweiten Wärmetauscher für ein angenehmes Raumklima hat. In diesem Fall, wird die Heiz- oder Kühlluft vom ersten Wärmetauscher in Übereinstimmung mit einer Strömungsrichtung des Kühlmittels erzeugt.
Solch ein Verfahren wird schematisch wie folgt erklärt. Zuerst wird zur Raumheizung ein Kühlmittelgas, das bei hoher Temperatur und Druck komprimiert wurde, zum ersten Wärmetauscher gesandt und tauscht dann die Wärme mit der Raumluft durch den ersten Wärmetauscher, um so kondensiert zu werden. Die Temperatur der Raumluft, welche den ersten Wärmetauscher passiert hat, steigt stark an, um so in den Raum geblasen zu werden. Während solch eines Verfahrens wird die Hochtemperatur-Raumluft in einer nutzergeforderten Richtung durch ein Windrichtungssteuerungselement geblasen, um so den Raum zu erwärmen. Anschließend passiert eine Kühlmittelflüssigkeit, welche durch den ersten Wärmetauscher kondensiert wurde, das Expansionsventil, um auf einen Druck zur leichten Verdampfung dekomprimiert zu werden, um so zum zweiten Wärmetauscher geschickt zu werden. Die Kühlmittelflüssigkeit tauscht dann durch den zweiten Wärmetauscher die Wärme mit der Außenluft, um so zu verdampfen. In diesem Fall wird die Temperatur der Außenluft, welche den zweiten Wärmetauscher passiert hat, verringert, wodurch die Außenluft aus dem Raum hinaus geblasen wird.
Währenddessen zirkuliert zur Raumkühlung das Kühlmittel in einer Richtung entgegen gesetzt zu der in der vorstehenden Erklärung genannten. Daher tritt die Kondensation des Kühlmittels im zweiten Wärmetauscher auf, während die Verdampfung des Kühlmittels im erstem Wärmetauscher stattfindet. In diesem Fall wird die Raumluft in der Temperatur verringert, um den Raum zu kühlen.
Die oben wirkende Klimaanlage betreibt gleichmäßig einen Ventilator, welcher die Raumluft zwangsweise zirkuliert, einen Kompressor, ein Windrichtungssteuerelement, und ähnliches, bis ihr Betrieb endet, wenn nicht ein Nutzer etwas zusätzliches bedient. Daher hat die Klimaanlage die folgenden Probleme oder Nachteile.
Erstens dauert es, da der Ventilator und Kompressor gleichförmig vom Anfang bis zum Ende des Betriebs arbeiten, eine ziemlich lange Zeit, bis eine Temperatur eines ganzen Raumes ein gefordertes Maß bzw. Gradzahl erreicht. Es verursacht einem Nutzer, welchem es nicht gelingt, zu vermeiden, dass er kalter Luft ausgesetzt wird, während der Zeit, die man braucht, um die geforderte Temperatur-Gradzahl zu erreichen, Unbehagen.
Zweitens dauert es, da die Heizluft in einer festgelegten Richtung geblasen wird, wenn nicht ein Nutzer etwas zusätzlich vom Beginn bis zum Ende des Betriebes bedient, eine ziemlich lange Zeit, um den Zimmerraum gleichmäßig zu erwärmen. Ein Windrichtungs-Steuerelement hat im allgemeinen Blaswinkel, wie z.B. obere, halbobere, mittige, halbuntere und untere Winkel. Ohne die Bedienung durch einen Nutzer hat das Windrichtungssteuerelement den mittigen Blaswinkel. Folglich wird die Heizluft normalerweise in einen mittleren Teil im Raum geblasen, für welchen eine beträchtliche Temperaturdifferenz zwischen den oberen und unteren Bereichen des Raums eine Weile lang auftritt. Die Heizluft mit einer geringen Dichte, welche in den mittleren Teil des Raums geblasen wurde, steigt naturgemäß, während kalte Luft im oberen Teil des Raumes, welche eine relativ niedrige Dichte hat, absinkt. Daher wird der Raumbereich für den Heizvorgang in der Reihenfolge der oberen, mittleren, und unteren Teile erwärmt. Doch der Nutzer steht im wesentlichen auf einem Boden des Raums, wodurch er der Heizluft am Beginn des Heizvorgangs nicht ausreichend ausgesetzt wird.
Das Dokument US 5 613 369 offenbart eine Klimaanlage und ein Verfahren zur Steuerung einer Klimaanlage, welche in mindestens zwei Betriebsweisen arbeiten kann, wie z.B. einem Kühlmodus und einem Heizmodus.
Zusammenfassung der Erfindung
Folglich ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Steuern eines Heizvorganges in einer Klimaanlage gerichtet, welches eines oder mehrere Probleme aufgrund von Beschränkungen und Nachteilen des verwandten Standes der Technik anspricht.
Es wäre wünschenswert, ein Verfahren zum Steuern eines Heizvorgang in einer Klimaanlage zu schaffen, welches ermöglicht, die Zeit zu verringern, welche benötigt wird, um eine vom Nutzer geforderte Temperatur beim Heizvorgang zu erreichen.
Es wäre auch wünschenswert, ein Verfahren zum Steuern eines Heizvorganges einer Klimaanlage bereitzustellen, welches es ermöglicht, eine Temperaturdifferenz in einem Raumbereich beim Heizbetrieb zu überwinden.
Zusätzliche Vorteile, Ziele und Merkmale der Erfindung werden zum Teil in der folgenden Beschreibung dargelegt und zum Teil einem Fachmann bei der Prüfung des folgenden offensichtlich oder können aus der Praxis der Erfindung gelernt werden. Die Ziele und anderen Vorteile der Erfindung können realisiert und erreicht werden durch die in der schriftlichen Beschreibung und deren Ansprüchen, sowie in den beigefügten Zeichnungen speziell dargelegte Struktur.
Es wird ein Verfahren bereitgestellt zum Steuern des Heizvorgangs in einer Klimaanlage, umfassend einen Kompressor, einen ersten Wärmetauscher, der Wärme abgibt, einen zweiten Wärmetauscher, der die Wärme absorbiert, ein Kühlmittel, welches zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher zirkuliert, einen ersten Ventilator auf einer Seite des ersten Wärmetauschers, einen zweiten Ventilator auf einer Seite des zweiten Wärmetauschers, und ein Windrichtungssteuerelement, das die Windrichtung einer Luftströmung einstellt, wobei das Verfahren einen Starkheizmodus aufweist, der Heizluft zur Verfügung stellt durch Variation der Strömungsmenge des Kühlmittels, einer Luftströmung und der Windrichtung in Übereinstimmung mit einer Vorgangszeit, um so eine Raumtemperatur schnell zu erhöhen und eine Raumtemperaturdifferenz schnell zu beseitigen; und einen Normalheizmodus, der die Heizluft mit einer gleichmäßigen Luftströmung und einer gleichmäßigen Windrichtung liefert, bis eine vom Nutzer gewünschte Temperatur erreicht ist; dadurch gekennzeichnet, dass der Starkheizmodus umfasst: einen Schritt (a) als Schnellbetriebsschritt, bei dem der Kompressor während einer ersten Startzeit mit maximaler Betriebsfrequenz betrieben wird, um so die Raumtemperatur abrupt zu erhöhen; und einen Schritt (b) als Langsambetriebsschritt, nach dem Schritt (a), bei dem der Kompressor mit einer variablen Betriebsfrequenz betrieben wird, die während einer zweiten Startzeit in Übereinstimmung mit der Raumtemperatur variiert.
Der Starkheizmodus weist vorzugsweise einen Schritt (a) als einen Schnellbetriebsschritt auf, bei dem der Kompressor während einer ersten Startzeit mit einer maximalen Betriebsfrequenz betrieben wird, um so die Raumtemperatur abrupt zu erhöhen;
einen Schritt (b), bei dem nach dem Schritt (a) die Raumtemperatur mit einer Einstelltemperatur verglichen wird; einen Schritt (c) als ersten Langsambetriebsschritt, bei dem der Kompressor während einer zweiten Startzeit mit einer gleichmäßigen Betriebsfrequenz betrieben wird, die kleiner ist als die maximale Betriebsfrequenz, um so die Raumtemperaturdifferenz zu beseitigen, wenn die Raumtemperatur höher ist als die Einstelltemperatur; und einen Schritt (d) als zweiten Langsambetriebsschritt, bei dem der Kompressor während einer zweiten Startzeit mit einer variablen Betriebsfrequenz betrieben wird, die in Übereinstimmung mit der Raumtemperatur variiert, um so die Raumtemperaturdifferenz zu beseitigen, wenn die Raumlufttemperatur niedriger ist als die Einstelltemperatur.
Es wird auch eine Klimaanlage bereitgestellt, wie in Anspruch 22 dargelegt.
Folglich ermöglicht die vorliegende Erfindung durch den Schnellbetriebsschritt, eine Zeit zu verringern, welche eine Raumtemperatur braucht, um eine geforderte Gradzahl zu erreichen, sowie den Temperaturunterschied durch den Langsambetriebsschritt einzustellen.
Es sollte klar sein, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung beispielhaft und erläuternd sind und eine weitere Erklärung der beanspruchten Erfindung liefern sollen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beiliegenden Zeichnungen, welche enthalten sind, um ein weiteres Verständnis der Erfindung zu liefern, und aufgenommen sind und einen Teil dieser Anmeldung darstellen, zeigen (eine) Ausführungsformen) der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, das Prinzip der Erfindung zu erklären. In den Zeichnungen zeigen:
1A eine schematische Darstellung von Komponenten einer Klimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung;
1B eine Ansicht aus der Vogelperspektive einer Innenraumeinheit in einer Klimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung eines Heizvorganges in einer Klimaanlage gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3A und 3B Tabellen für optimale Betriebsfrequenzen eines Kompressors bei einem Verfahren zur Steuerung eines Heizvorganges in einer Klimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung; und
4A und 4B ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung eines Heizvorganges in einer Klimaanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Es wird nun im Detail auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, von welchen Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind. Wo immer es möglich ist, werden die gleichen Bezugszahlen in den Zeichnungen benutzt, um die gleichen oder ähnliche Teile zu bezeichnen.
1A zeigt eine schematische Darstellung von Komponenten einer Klimaanlage, welche die vorliegende Erfindung verkörpert.
Mit Bezug auf 1A weist eine Klimaanlage, welche die vorliegende Erfindung verkörpert, einen Kompressor 1 auf, der ein Kühlmittel bei einer hohen Temperatur und Druck komprimiert, einen ersten Wärmetauscher 2, welcher das komprimierte Kühlmittel kondensiert, ein Expansionsventil 3, welches das kondensierte Kühlmittel adiabatisch expandiert, und einen zweiten Wärmetauscher 4, welcher das adiabatisch expandierte Kühlmittel isobarisch verdampft. In diesem Fall ermöglichen der erste und zweite Wärmetauscher 2 und 4 Funktionen auszuführen, welche gemäß einer Strömungsrichtung des Kühlmittels zueinander entgegen gesetzt sind.
Eine Betriebsgeschwindigkeit des Kompressors 1 variiert gemäß einer Frequenz (hier im folgenden Betriebsfrequenz genannt) einer daran angelegten Spannung, wobei eine Strömungsmenge des Kühlmittels variiert. Die Strömungsmenge des Kühlmittels nimmt im Verhältnis mit der Betriebsfrequenz des Kompressors 1 zu.
Ein erster Ventilator 2a wird an einer Seite des ersten Wärmetauschers 2 installiert, um so die Kondensation des Kühlmittels durch erzwungenes Zirkulieren von Luft zu unterstützen. Und ein zweiter Ventilator 4a ist an einer Seite des zweiten Wärmetauschers 4 installiert, um so die Verdampfung des Kühlmittels durch erzwungenes Zirkulieren von Luft zu unterstützen. In diesem Fall werden der erste und der zweite Ventilator 2a und 4a betrieben, um einen starken, mittleren oder schwachen Wind in Übereinstimmung mit einer Luftströmungsmenge bereitzustellen.
Die oben konstruierte Klimaanlage weist eine Innenraumeinheit auf, welche den ersten Wärmetauscher 2 hat, und eine Außenraumeinheit, welche den zweiten Wärmetauscher 4 und den Kompressor 1 hat.
1B zeigt eine Ansicht aus der Vogelperspektive einer Innenraumeinheit in einer Klimaanlage, welche die vorliegende Erfindung verkörpert.
Mit Bezug auf 1B weist die Innenraumeinheit ein Gehäuse 10 mit einer Einlassöffnung 10a an einem unteren Teil und einen Strömungsauslass 10b an einem oberen Teil auf und den ersten Wärmetauscher und Ventilator (2 und 2a in 1A), welche im Gehäuse 10 installiert sind. In diesem Fall ist ein Windrichtungssteuerelement 20, welches eine Windrichtung einer Luftströmung einstellt, am Strömungsauslass 10b installiert. Das Windrichtungssteuerelement 20 stellt die Windrichtungen der Luftströmung in fünf Schritten ein, wie z.B. "aufwärts", "halbaufwärts", "mittig", "halbabwärts" und "abwärts".
Währenddessen ist ein Anzeigeteil 30, das einen Nutzer über einen Betriebszustand einer Vorrichtung informiert, an einer Vorderseite des Gehäuses 10 installiert. Eine Mehrzahl von Knöpfen, die eine Beeinflussung durch den Nutzer herbeiführen, sind am Anzeigeteil 30 installiert. Die Knöpfe schließen einen Knopf ein, der es ermöglicht, einen Starkheizmodus oder einen Normalheizmodus als Heizbetrieb auszuwählen. In diesem Fall ist ein Steuerteil, der den gesamten Betrieb der Vorrichtung steuert, an einer Rückseite des Anzeigeteils 30 installiert. Der Steuerteil steuert eine Luftströmung und eine Lage des Windrichtungssteuerelements 29 sowie eine an den Kompressor angelegte Spannung.
In diesem Fall bedeutet der Starkheizmodus einen Betriebszustand, der eine Heizluft durch Variieren einer Strömungsmenge des Kühlmittels, der Luftströmung und der Windrichtung in Übereinstimmung mit einer Betriebszeit liefert, um die Temperaturdifferenz im Raum zu überwinden, sowie um eine Temperatur des Raumes zu erhöhen. Solch ein Starkheizmodus kann wirkungsvoll in einem Anfangsstadium des Heizvorganges angewandt werden, dessen detaillierte Erläuterung später beschrieben wird.
Der Normalheizmodus bedeutet einen Betriebszustand, bei welchem die Heizluft mit der konstanten Luftströmung und Windrichtung zugeführt wird, bis eine vom Nutzer geforderte Temperatur erreicht ist. Beim Normalheizmodus ist das Windrichtungssteuerelement 20 nämlich auf die mittige Richtung eingestellt und der erste Ventilator 2a wird mit dem mittleren Wind betrieben.
Ein Verfahren zum Steuern eines Heizvorganges einer Klimaanlage, welches die vorliegende Erfindung verkörpert, wird im Detail wie folgt erläutert.
2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung eines Heizvorgangs einer Klimaanlage gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Mit Bezug auf 2 beurteilt der Steuerteil, ob ein vom Nutzer eingegebener Betriebszustand der Stark- oder Normalheizmodus ist (S1). In diesem Fall gibt der Nutzer den Betriebszustand durch Bedienung von Knöpfen am Anzeigeteil 30 oder einer Fernbedienung ein.
Wenn festgestellt wird, dass der Normalheizmodus eingegeben ist, betreibt der Steuerteil das Windrichtungssteuerelement 20 und den ersten Ventilator 2a mit der zuvor eingestellten Luftströmung und Windrichtung, bis die Raumtemperatur das vom Nutzer geforderte Maß (S10) erreicht hat.
Wenn festgestellt wird, dass der Starkheizmodus eingegeben ist, überprüft der Steuerteil die Betriebszeit (S2) und beurteilt, ob die Betriebszeit eine erste Startzeit erreicht hat (S3). In diesem Fall führt der Steuerteil den Schnellbetriebsschritt des abrupten Anhebens der Temperatur aus, bevor die Betriebszeit die erste Startzeit erreicht (S20).
Dazu weist der Schnellbetriebsschritt (S20) die Teilschritte des Betreibens des Kompressors 1 mit einer maximalen Betriebsfrequenz auf, um eine maximale Strömungsmenge des Kühlmittels zu erreichen (S21), stellt das Windrichtungssteuerelement 20 abwärts ein, um die durch den ersten Wärmetauscher 2 erzeugte Heizluft an einem Raumboden zu konzentrieren (S22), und betreibt den ersten Ventilator 2a mit dem starken Wind, um so die Strömungsmenge der Heizluft maximal werden zu lassen (S23). In diesem Fall wird der zweite Ventilator 4a, der an der Außenraumeinheit installiert ist, vorzugsweise auch mit dem starken Wind betrieben (S24). Dies ist zur Verbesserung der Effizienz des mit der maximalen Betriebsfrequenz betriebenen Kompressors und einer Wärmetauschrate im ersten Wärmetauscher 2.
Anschließend führt, wenn die Betriebszeit die erste Startzeit erreicht, der Steuerteil einen Langsambetriebsschritt aus, um so die Raumtemperaturdifferenz zu beseitigen (S30). Danach beurteilt der Steuerteil sowohl, ob eine zweite Startzeit erreicht ist oder nicht (S4), und führt auch den Langsambetriebsschritt S30 aus.
Dazu weist der Langsambetriebsschritt (S30) die Teilschritte des Betreibens des Kompressors 1 mit einer variablen Betriebsfrequenz, abhängig von einer Raumtemperatur (S31), Einstellen des Windrichtungssteuerelements 20 nach unten, um so die Heizluft an einem Boden des Raums zu konzentrieren (S32), und Betreiben des ersten Ventilators 2 mit dem mittleren Wind (S33) auf. Es ist eine Tatsache, dass der zweite Ventilator 4a vorzugsweise mit dem schwachen Wind betrieben wird, um die Effizienz des Kompressors 1 und die Wärmetauschrate in dem ersten Wärmetauscher 2 zu verbessern (S34).
Bei dem Langsambetriebsschritt S30 wird die Betriebsfrequenz des Kompressors 1 durch eine Differenz zwischen einer Kompressor-Stopp-Temperatur Ts, welche in Übereinstimmung mit einer von einem Nutzer geforderten Gradzahl eingestellt wird, und einer Temperatur Td der angesaugten Raumluft bestimmt, wobei die Kompressor-Stopp-Temperatur Ts eine Gradzahl bezeichnet bzw. meint, wenn der Kompressor 1 den Betrieb einstellt, nachdem die Raumtemperatur um ein gewisses Maß steigt. Die Kompressor-Stopp-Temperatur Ts wird erhalten durch Addieren von 3–4°C zu der vom Nutzer geforderten Temperatur. In diesem Fall hat der Kompressor, um den Kompressor 1 optimal zu betreiben, vorzugsweise verschiedene Stufen von Betriebsfrequenzen gemäß der Temperaturdifferenz Ts–Td, und bevorzugter mindestens eine maximale Betriebsfrequenz, eine minimale Betriebsfrequenz und eine Nennbetriebsfrequenz zwischen der maximalen und der minimalen Betriebsfrequenz.
3a und 3B zeigen Tabellen für optimale Betriebsfrequenzen eines Kompressors bei einem Verfahren zur Steuerung eines Heizvorganges in einer Klimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung.
Mit Bezug auf 3a wird der Kompressor 1 im Langsambetriebsschritt mit der minimalen Betriebsfrequenz betrieben, wenn Ts-Td 0,0–0,99°C beträgt, mit der Nennbetriebsfrequenz, wenn Ts-Td 1,0–2,49°C beträgt, oder mit der maximalen Betriebsfrequenz, wenn Ts-Td über 2,5°C liegt. Ein großer Wert von "Ts-Td" zeigt nämlich, dass die Differenz zwischen der Raumtemperatur und der vom Nutzer geforderten Temperatur groß ist. Um die Raumtemperaturdifferenz schnell zu beseitigen, sollte der Kompressor 1 mit der Betriebsfrequenz betrieben werden, welche zu "Ts-Td" proportional ist.
Mit Bezug auf 3B ist zu sehen, dass die Betriebsfrequenz des Kompressors 1 weiter unterteilt ist als bei 3A. In diesem Fall ist sie in der Lage, den Kompressor 1 optimaler zu betreiben.
Zwischen der minimalen Betriebsfrequenz und der Nennbetriebsfrequenz existiert eine erste und eine zweite Betriebsfrequenz, und eine dritte Betriebsfrequenz liegt zwischen der Nennbetriebsfrequenz und der maximalen Betriebsfrequenz. In diesem Fall ist die zweite Betriebsfrequenz größer als die erste und kleiner als die dritte Betriebsfrequenz.
Beim Langsambetriebsschritt S30 wird der Kompressor 1 mit der ersten Betriebsfrequenz zwischen der minimalen Betriebsfrequenz und der Nennbetriebsfrequenz betrieben, wenn Ts-Td 0,5–0,99°C beträgt, mit der zweiten Betriebsfrequenz zwischen der minimalen Betriebsfrequenz und der Nennbetriebsfrequenz, wenn Ts-Td 1,0–1,49°C beträgt, oder mit der dritten Betriebsfrequenz zwischen der Nennbetriebsfrequenz und der maximalen Betriebsfrequenz, wenn Ts-Td 2,0–2,49°C beträgt.
Danach beendet der Steuerteil den Starkheizmodus, wenn die Betriebszeit die zweite Startzeit erreicht und wird automatisch in den Normalheizmodus umgeschaltet, um so das Heizen des Raums weiterzuführen (S10).
Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steuert sozusagen eine Betriebsgeschwindigkeit des Kompressors 1 in Übereinstimmung mit der Zeit beim Schnellbetriebsschritt S20 oder der Zeit und Raumtemperatur beim Langsambetriebsschritt S30. Dies funktioniert beim schnellen Anheben der Raumtemperatur auf die geforderte Temperatur sowie beim wirkungsvollen Beseitigen der Raumtemperaturdifferenz.
4A und 4B zeigen ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung eines Heizvorganges einer Klimaanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Mit Bezug auf 4A und 4B beurteilt der Steuerteil, ob ein durch den Nutzer eingegebener Betriebszustand der Stark- oder Normalheizmodus ist (S1).
Falls beurteilt wird, dass der Normalheizmodus eingegeben ist, betätigt der Steuerteil das Windrichtungssteuerelement 20 und den ersten Ventilator 2a mit der zuvor eingestellten Luftströmung und Windrichtung, bis die Raumtemperatur das vom Nutzer geforderte Maß erreicht (S10).
Falls beurteilt wird, dass der Starkheizmodus eingegeben ist, prüft der Steuerteil die Betriebszeit (S2) und beurteilt, ob die Betriebszeit eine erste Startzeit (S3) erreicht.
In diesem Fall führt der Steuerteil den Schnellbetriebsschritt des abrupten Anhebens der Temperatur aus, bevor die Betriebszeit die erste Startzeit erreicht (S20).
Der Schnellbetriebsschritt S20 schließt die Teilschritte des Betreibens des Kompressors 1 mit einer maximalen Betriebsfrequenz (S21), Einstellen des Windrichtungssteuerelements 20 abwärts und Betätigen des ersten Ventilators 2a mit starkem Wind ein (S23). In diesem Fall wird der zweite Ventilator 4a, welcher an der Außenraumeinheit installiert ist, vorzugsweise ebenfalls mit starkem Wind betrieben (S24). Der Schnellbetriebsschritt S20 ist der gleiche wie der bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Danach vergleicht, wenn die Betriebszeit die erste Startzeit erreicht, der Steuerteil eine Einstelltemperatur mit einer Temperatur der zum Wärmetausch angesaugten Raumluft (S5). In diesem Fall ist die Starttemperatur niedriger als die vom Nutzer geforderte Temperatur, um so eine Referenz zur unterschiedlichen Steuerung des Kompressors 1, des Windrichtungssteuerelements 20 und ähnlichem zu sein, um die Raumtemperaturdifferenz zu überwinden.
Wenn die Temperatur der angesaugten Luft höher ist als die Einstelltemperatur, führt der Steuerteil einen ersten Langsambetriebsschritt aus, der den Kompressor 1 mit einer gleichmäßigen Betriebsfrequenz betreibt, die kleiner ist als die maximale Betriebsfrequenz, um so die Raumtemperaturdifferenz zu beseitigen (S40).
Der erste Langsambetriebsschritt (S40) weist die Teilschritte auf, den Kompressor 1 mit einer Betriebsfrequenz zwischen der minimalen Betriebsfrequenz und der Nennbetriebsfrequenz (S41) zu betreiben, Einstellen des Windrichtungssteuerelements 20 auf die Halbabwärts-Richtung (S42) und Betreiben des ersten Ventilators 2 mit dem mittleren Wind (S43). In diesem Fall kann der Kompressor mit der ersten oder zweiten Betriebsfrequenz in 3B betrieben werden.
In diesem Fall wird der zweite Ventilator 4 vorzugsweise mit dem mittleren Wind betrieben, um die Effizienz des Kompressors 1 und die Wärmeaustauschrate im ersten Wärmetauscher 2 zu verbessern (S44).
Mit dem Ergebnis des Vergleichs führt, wenn die Temperatur der angesaugten Luft niedriger ist als die Einstelltemperatur, der Steuerteil einen zweiten Langsambetriebsschritt aus, der den Kompressor 1 während einer zweiten Startzeit mit einer Betriebsfrequenz betreibt, welche in Übereinstimmung mit der Raumtemperatur variiert, um so die Raumtemperaturdifferenz (S60) zu beseitigen.
Der zweite Langsambetriebsschritt S60 weist die Teilschritte auf, den Kompressor 1 mit einer variablen Betriebsfrequenz zu betreiben, abhängig von der Raumtemperatur (S61), Einstellen des Windrichtungssteuerelements 20 auf die Halbabwärts-Richtung (S62), und Betreiben des ersten Ventilators 2 mit dem mittleren Wind (S63). Es ist eine Tatsache, dass der zweite Ventilator 4 vorzugsweise mit dem schwachen Wind betrieben wird, um die Effizienz des Kompressors 1 und die Wärmeaustauschrate des ersten Wärmetauschers 2 zu verbessern (S64).
Im zweiten Langsambetriebsschritt S60 wird die Betriebsfrequenz des Kompressors 1, wie es bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Fall ist, durch eine Differenz zwischen einer Kompressor-Stopp-Temperatur Ts und einer Temperatur Td der Raumtemperatur bestimmt. In diesem Fall hat der Kompressor 1 vorzugsweise verschiedene Stufen von Betriebsfrequenzen gemäß der Temperaturdifferenz Ts-Td, um den Kompressor 1 optimal zu betreiben, und bevorzugter mindestens eine maximale Betriebsfrequenz, eine minimale Betriebsfrequenz und eine Nennbetriebsfrequenz zwischen der maximalen und minimalen Betriebsfrequenz.
Im zweiten Langsambetriebsschritt S60 wird der Kompressor 1 nämlich mit der minimalen Betriebsfrequenz betrieben, wenn Ts-Td 0,0–0,99°C ist, mit der Nennbetriebsfrequenz, falls Ts-Td 1,0–2,49°C ist, oder der maximalen Betriebsfrequenz, falls Ts-Td über 2,5°C liegt, was klar in 3a dargestellt ist.
Außerdem ist es möglich, den Kompressor 1 mit den mehr unterteilten Betriebsfrequenzen zu betreiben. Der Kompressor 1 wird nämlich mit einer ersten Betriebsfrequenz zwischen der der minimalen Betriebsfrequenz und der Nennbetriebsfrequenz betrieben, falls Ts-Td 0,5–0,99°C beträgt, mit einer zweiten Betriebsfrequenz zwischen der minimalen Betriebsfrequenz und der Nennbetriebsfrequenz, falls Ts–Td 1,0–1,49°C ist, oder mit einer dritten Betriebsfrequenz zwischen der Nennbetriebsfrequenz und der maximalen Betriebsfrequenz, falls Ts–Td 2,0–2,49°C beträgt, was deutlich in 3B dargestellt ist.
Danach beendet der Steuerteil den Starkheizmodus, wenn die Betriebszeit die zweite Startzeit erreicht, und wird automatisch in den Normalheizmodus geschaltet, um so den Raum weiterzuheizen (S10).
Kurz gesagt wird beim Langsambetriebsschritt gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Kompressor mit einer konstanten Betriebsfrequenz entsprechend der Raumtemperatur betrieben, welche abrupt durch den Schnellbetriebsschritt angehoben wird, oder mit einer Betriebsfrequenz, welche in Übereinstimmung mit der Raumtemperatur variiert, wodurch es ermöglicht wird, die Temperaturdifferenz schnell zu beseitigen.
Folglich ermöglicht die vorliegende Erfindung, die Zeit zu reduzieren, welche gebraucht wird, um die geforderte Temperatur vom Beginn des Heizvorganges an zu erreichen, sowie die Raumtemperaturdifferenz schnell zu beseitigen. Deshalb wird es dem Nutzer ermöglicht, schnell mit der Heizluft versorgt zu werden, welche die geforderte Temperatur in einem frühen Stadium des Vorganges schafft.
Es ist für einen Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Variationen bei der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können. Daher soll die vorliegende Erfindung Modifikationen und Variationen dieser Erfindung abdecken, vorausgesetzt, dass sie in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

Verfahren zum Steuern des Heizvorgangs in einer Klimaanlage, umfassend einen Kompressor (1), einen ersten Wärmetauscher (2), der Wärme abgibt, einen zweiten Wärmetauscher (4), der die Wärme absorbiert, ein Kühlmittel, welches zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher zirkuliert, einen ersten Ventilator (2a) auf einer Seite des ersten Wärmetauschers, einen zweiten Ventilator (4a) auf einer Seite des zweiten Wärmetauschers, ein Windrichtungssteuerelement, das die Windrichtung einer Luftströmung einstellt, und ein Steuerteil mit einem Anzeigeteil (30), umfassend: einen Starkheizmodus, der Heizluft zur Verfügung stellt durch Variation der Strömungsmenge des Kühlmittels, einer Luftströmung und der Windrichtung in Übereinstimmung mit einer Vorgangszeit, um so eine Raumtemperatur schnell zu erhöhen und eine Raumtemperaturdifferenz schnell zu beseitigen; und einen Normalheizmodus, der die Heizluft mit einer gleichmäßigen Luftströmung und einer gleichmäßigen Windrichtung liefert, bis eine vom Nutzer gewünschte Temperatur erreicht ist; dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsheizmodus umfasst: einen Schritt (a) als Schnellbetriebsschritt, bei dem der Kompressor während einer ersten Startzeit mit maximaler Betriebsfrequenz betrieben wird, um so die Raumtemperatur abrupt zu erhöhen; und einen Schritt (b) als Langsambetriebsschritt, nach dem Schritt (a), bei dem der Kompressor mit einer variablen Betriebsfrequenz betrieben wird, die während einer zweiten Startzeit in Übereinstimmung mit der Raumtemperatur variiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt (a) umfasst: einen Teilschritt (a1), bei dem der Kompressor mit der maximalen Betriebsfrequenz betrieben wird; einen Teilschritt (a2), bei dem, wenn das Windrichtungssteuerelement in Übereinstimmung mit der Blasrichtung der Heizluft aufwärts, halbaufwärts, mittig, halbabwärts und abwärts justiert ist, das Windrichtungssteuerelement nach abwärts justiert wird, um so die Heizluft auf einen Raumboden zu konzentrieren; und einen Teilschritt (a3), bei dem, wenn der erste Ventilator in Übereinstimmung mit einer Blasmenge der Heizluft mit einer starken, mittleren oder schwachen Windstärke betrieben wird, der erste Ventilator mit starker Windstärke betrieben wird, um so eine maximale Blasmenge der Heizluft zur Verfügung zu stellen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt (a) ferner umfasst einen Teilschritt (a4), bei dem, wenn der zweite Ventilator in Übereinstimmung mit der Blasmenge einer Außenluft mit einer starken, mittleren oder schwachen Windstärke betrieben wird, der zweite Ventilator mit der starken Windstärke betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt (b) umfasst: einen Teilschritt (b1), bei dem der Kompressor mit einer variablen Betriebsfrequenz betrieben wird, die von der Raumtemperatur bestimmt ist; einen Teilschritt (b2), bei dem, wenn das Windrichtungssteuerelement in Übereinstimmung mit der Blasrichtung der Heizluft nach oben, halboben, mittig, halbunten oder unten justiert ist, das Windrichtungssteuerelement nach unten justiert wird, so dass die Heizluft auf einen Raumboden konzentriert wird; und einen Teilschritt (b3), bei dem, wenn der erste Ventilator in Übereinstimmung mit einer Blasmenge der Heizluft mit einer starken, mittleren oder schwachen Windströmung betrieben wird, der erste Ventilator mit einer mittleren Windstärke betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei Schritt (b) ferner umfasst, einen Teilschritt (b4), bei dem, wenn der zweite Ventilator in Übereinstimmung mit einer Blasmenge von Außenluft mit einer starken, mittleren oder schwachen Windstärke betrieben wird, der zweite Ventilator mit einer schwachen Windstärke betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Kompressor mit wenigstens drei Betriebsfrequenzen betrieben wird, die durch eine Differenz zwischen einer Kompressor- Stopp-Temperatur Ts, die in Übereinstimmung mit der vom Nutzer verlangten Temperatur und einer Temperatur Td einer eingesaugten Raumtemperatur bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Teilschritt (b1) umfasst: einen weiteren Teilschritt (b11), bei dem der Kompressor mit einer minimalen Betriebsfrequenz betrieben wird, wenn die Differenz zwischen Ts und Td zwischen 0,0 und 0,99°C liegt; einen weiteren Teilschritt (b12), bei dem der Kompressor mit einer Nennbetriebsfrequenz betrieben wird, wenn die Differenz zwischen Ts und Td zwischen 1,0 und 2,49°C liegt; und einen weiteren Teilschritt (b13), bei dem der Kompressor mit der maximalen Betriebsfrequenz betrieben wird, wenn die Differenz zwischen Ts und Td größer als 2,5°C ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der weitere Teilschritt (b11) einen Schritt umfasst, bei dem der Kompressor mit einer Betriebsfrequenz zwischen der minimalen Betriebsfrequenz und der Nennbetriebsfrequenz betrieben wird, wenn die Differenz zwischen Ts und Td zwischen 0,5 und 0,99°C liegt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Teilschritt (b12) ferner die Schritte umfasst: Betreiben des Kompressors mit einer Betriebsfrequenz zwischen der minimalen Betriebsfrequenz und der Nennbetriebsfrequenz, wenn die Differenz zwischen Ts und Td zwischen 1,0 und 1,49°C liegt; und Betrieb des Kompressors mit einer Betriebsfrequenz zwischen der Nennbetriebsfrequenz und der maximalen Betriebsfrequenz, wenn die Differenz zwischen Ts und Td zwischen 2,0 und 2,49°C liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Stark- und der Normalheizmodus nacheinander ausgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Starkheizmodus umfasst: einen Schritt (a) eines Schnellbetriebsschritts, bei dem der Kompressor während einer ersten Startzeit mit einer maximalen Betriebsfrequenz betrieben wird, um so die Raumtemperatur abrupt zu erhöhen; einen Schritt (b), bei dem nach dem Schritt (a) die Raumtemperatur mit einer Einstelltemperatur verglichen wird; einen Schritt (c) als ersten Langsambetriebsschritt, bei dem der Kompressor für eine zweite Startzeit mit einer gleichmäßigen Operationsfrequenz betrieben wird, die kleiner ist als die maximale Betriebsfrequenz, um so die Raumtemperaturdifferenz zu beseitigen, wenn die Raumtemperatur höher ist als die eingestellte Temperatur; und einen Schritt (d) als zweiten Langsambetriebsschritt, bei dem der Kompressor für eine zweite Startzeit mit einer variablen Betriebsfrequenz betrieben wird, die in Übereinstimmung mit der Raumtemperatur variiert, um so die Raumtemperaturdifferenz zu beseitigen, wenn die Raumlufttemperatur niedriger ist als die eingestellte Temperatur.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt (a) umfasst: einen Teilschritt (a1), bei dem der Kompressor mit der maximalen Betriebsfrequenz betrieben wird; einen Teilschritt (a2), bei dem, wenn das Windrichtungssteuerelement in Übereinstimmung mit der Blasrichtung der Heizluft nach oben, halboben, mittig, halbunten oder unten gerichtet ist, das Windrichtungssteuerelement nach unten justiert wird, um so die Heizluft auf einem Raumboden zu konzentrieren; und einen Teilschritt (a3), bei dem, wenn der erste Ventilator in Übereinstimmung mit einer Blasmenge der Heizluft mit einer starken, mittleren oder schwachen Windstärke betrieben wird, der erste Ventilator mit der starken Windstärke betrieben wird, um so eine maximale Blasmenge der Heizluft zur Verfügung zu stellen.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt (a) ferner umfasst einen Teilschritt (a4), bei dem, wenn der zweite Ventilator in Übereinstimmung mit der Blasmenge einer Außenluft mit einer starken, mittleren oder schwachen Windstärke betrieben wird, der zweite Ventilator mit der starken Windstärke betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt (c) umfasst: einen Teilschritt (c1), bei dem der Kompressor mit einer Betriebsfrequenz zwischen einer minimalen Betriebsfrequenz und einer Nennbetriebsfrequenz betrieben wird; einen Teilschritt (c2), bei dem, wenn das Windrichtungssteuerelement in Übereinstimmung mit einer Blasrichtung der Heizluft nach oben, halboben, mittig, halbunten oder unten gerichtet ist, das Windrichtungssteuerelement auf die Halbuntenrichtung justiert wird; und einen Teilschritt (c3), bei dem, wenn der erste Ventilator in Übereinstimmung mit einer Blasmenge der Heizluft mit einer starken, mittleren oder schwachen Windstärke betrieben wird, der erste Ventilator mit der mittleren Windstärke betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt (c) ferner umfasst einen Teilschritt (c4), bei dem, wenn der zweite Ventilator die in Übereinstimmung mit einer Blasmenge der Außenluft mit einer starken, mittleren oder schwachen Windstärke betrieben wird, der zweite Ventilator mit der schwachen Windstärke betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt (d) umfasst: einen Teilschritt (d1), bei dem der Kompressor mit der variablen Betriebsfrequenz betrieben wird, die durch die Raumtemperatur bestimmt ist; einen Teilschritt (d2), bei dem, wenn das Windrichtungsteuerelement in Übereinstimmung mit einer Blasrichtung der Heizluft nach oben, halboben, mittig, halbunten oder unten gerichtet ist, das Windrichtungssteuerelement nach halbunten justiert wird, um so die Heizluft auf einen Mittelteil des Raums zu konzentrieren; und einen Teilschritt (d3), bei dem, wenn der erste Ventilator in Übereinstimmung mit einer Blasmenge der Heizluft mit einer starken, mittleren oder schwachen Windstärke betrieben wird, der erste Ventilator mit der mittleren Windstärke betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt (d) ferner umfasst einen Teilschritt (d4), bei dem, wenn der zweite Ventilator in Übereinstimmung mit einer Blasmenge der Außenluft mit einer starken, mittleren oder schwachen Windstärke betrieben wird, der zweite Ventilator mit der schwachen Windstärke betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Kompressor mit wenigstens drei Betriebsfrequenzen betrieben wird, die durch eine Differenz zwischen der Kompressor-Stopp-Temperatur Ts, die in Übereinstimmung mit der vom Nutzer verlangten Temperatur gesetzt ist und einer Temperatur Td einer eingesaugten Raumluft betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Teilschritt (d1) umfasst: einen weiteren Teilschritt (d11), bei dem der Kompressor mit einer minimalen Betriebsfrequenz betrieben wird, wenn die Differenz zwischen Ts und Td zwischen 0,0 und 0,99°C liegt; einen weiteren Teilschritt (d12), bei dem der Kompressor mit einer Nennbetriebsfrequenz betrieben wird, wenn die Differenz zwischen Ts und Td zwischen 1,0 und 2,49°C liegt; und einen weiteren Teilschritt (d13), bei dem der Kompressor mit der maximalen Betriebsfrequenz betrieben wird, wenn die Differenz zwischen Ts und Td größer als 2,5°C ist.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Teilschritt (d11) ferner umfasst einen Schritt, bei dem der Kompressor mit der Betriebsfrequenz zwischen der minimalen Betriebsfrequenz und der Nennbetriebsfrequenz betrieben wird, wenn die Differenz zwischen Ts und Td zwischen 0,5 und 0,99°C liegt.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Teilschritt (d12) ferner die Schritte umfasst: Betrieb des Kompressors mit einer Betriebsfrequenz zwischen der minimalen Betriebsfrequenz und der Nennbetriebsfrequenz, wenn die Differenz zwischen Ts und Td zwischen 1,0 und 1,49°C liegt; und Betrieb des Kompressors mit einer Betriebsfrequenz zwischen der Nennbetriebsfrequenz und der maximalen Betriebsfrequenz, wenn die Differenz zwischen Ts und Td zwischen 2,0 und 2,49°C liegt.
Klimaanlage mit einem Kompressor (1), einem ersten Wärmetauscher (2), der Wärme abgibt, einem zweiten Wärmetauscher (4), der Wärme aufnimmt, einem Kühlmittel, welches zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher zirkuliert, einem ersten Ventilator (2a) an einer Seite des ersten Wärmetauschers, einem zweiten Ventilator (4a) an einer Seite des zweiten Wärmetauschers, einem Windrichtungssteuerelement (20), welches die Windrichtung eines Luftstroms justiert und einem Kontrollteil einschließlich einem Anzeigeteil (30), wobei das Kontrollteil die Verfahrensschritte von einem der vorhergehenden Ansprüche ausführt.