TWI224664B - Air conditioning system with refrigerant charge management - Google Patents

Description

!224664 玟、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明通常係關於提供供熱功能之 於具有複數個室内單元與一室外單元進2统，尤其係關 築中複數個房間或區域提供熱量之空調：凌體交換’爲建 【先前技術】 。>、、、先。 建築空調系統形式多樣。絕大多數系統^ —壓縮機與-旋管組。室内單元可能爲— ：：：早元具有 —旋管組之單一單元。其他系統具有浐〃—風扇組與 中每個單元都具有本身之風扇與旋管、:：個室内單元，其 某些空調系統能夠在溫度較高時致冷 低時供熱。當複數個室内單元系統（「多 室外溫度較 時’此時需要控制系統中致冷劑之饋入量:、、在」)用於供熱 ，並不需要運轉所有室内單元來爲建築之不= 某些情況下 熱，因此，部分系統暫停不用。於此種情'、兄=分充分供 行部分中致冷劑镇入量可能變得相當高或相去低系=運 運行部分(亦即包括正處於加熱狀態：元二 :Γ太多.或太少之致冷劑時，系統的運二 糸、'先之運行部分中致冷劑太多時， … 车絲夕、番\丄 、出口昼力過高。 降低…”…夂冷劑太少時，則典型地會使加熱能力 牛：，亚増加室外單元之旋管上形成冰塊之可能。 /種管理此種系統中運行部分之致冷劑饋人量 ， 係將忒等室内單元之上游截流閥包括於其中。當不•要某 一特定的室内單元處於運行狀態時，截流閱關閉從L卜單 85273 1224664 兀至暫停不用之室内單元(一個或複數個 然此種方法有用，但其缺點是 :“置。雖 ^ σσ ^ , 而要其加埶睥，穿 内早70中增加致冷 …日守生 另一輸， 1外之時間。此類方法之 缺“，經由整個系統之流量減 狀態之管路中的厂堅力增大，並導致處於運行 ^ - IjU ^L. 4- %仃狀恕之久宮肉 軍韓^熱之空氣’此將5丨起建築空間中供熱不稃定及 糸統運轉效率不佳。 铋疋π 有必要利用-更爲有效之方法，以管理 提供熱量之多路空調夺统中之致卿θ空間 足了此種需要，二 劑饋入量。本發明既滿 要同日守亦避免了前述方法之缺f占。 【發明内容】 概。之’本發明係一種用以控制一空調 入詈水進夕士、X T双令劑饋 法及系統，其中此空調系統具 與複數個室内單开^ # ^ , 至外早兀 早凡，而其中之各室内單元可單獨進行栌制 ，故所有室内萤-Τ ^ A T ^ 早凡不必同日守處於運行狀能。 ::康本”原理設計之一系統包括一:有一 凝…室外單元。複數個室内單元設置於—建築中：每 一至内單元都有苴太 母 U身之風扇與旋管組。供給管與回流管 ^ 早元與該等室内單元連接在一起。一流旦 置控制各室内單元至該— 、:里工制裝 器控制該流量押 2兀之返口肌版极里。一控制 里&制裊置，以選擇性地改變自任何 ::内單元向下游流出之致冷劑量，以便系統之運二： 中正體:冷劑饋入量水準被控制在理想之水準内。刀 lJ中，每一自該等室内單元引出之回流管皆包括 85273 Ϊ224664 一調卽式衫脹閥。控制器控制每個 σ u鬧，以控制各室内單元 回流至該室外单元與系統運行部分 〈致冷劑流體流量。 本發明之一種方法包括確定該系 $、、先運行部分中之致冷劑 饋入量水準何時會超出理想範圍。 ^ ^, 允终致冷劑流體流入至 所有至内早7L中，甚至在任何特定 可間流入至處於暫停不 用狀態之室内單元中。藉由控制自 ^ 、、 處於暫停不用狀態之室 内皁元回流之流體流量，則可控制 ^ 糸統運行部分中之致冷 劑饋入量水準。 當系統運行部分中致冷劑饋入量 里過低時，允許自處於暫 停不用之各室内單元中返回之致冷 d /爪里增加；系統運行 部分中致冷劑饋入量過高時，則致 d "丨1·體有效地於處於

曰停不用之各室内單元中至少存儲—段日H 藉由隨後詳細描述現今一較佳呈俨每 /、to貝施例，熟習此項技 術者將更清晰地了解本發明之各種 口不垔％欲與優點。附有詳細 說明之圖可簡要描述於後。 【實施方式】 空調系統20爲一建築22内部提供溫度控制。一室外單元 Μ包括-旋管組26與—㈣機28。—控制器3()控制該室外 單元之運轉及監測有關整個系㈣狀況之數據。爲便於顯 不，控制器30示意性顯示爲室外單元24之部分。然而，設 若系統20之相應部分可獲得適當信號與能量傳輸，、則該2 制器可固定於建築22中任何合適位置。 複數個室内單元32、34、36及38，每_單元都有其本身 之風扇與旋管組。每-室内單元負責按需要設定建築22内 85273 1224664 部某一特定房間或區域之溫度。每一室内單元藉由一流體 供給管40及回流管42與室外單元聯繫。 系統20最好能爲建築22中之區域供熱或致冷。下面之說 明集中於描述以供熱模式運轉之系統2 〇。 從圖2(其以室内單元32與38作爲複數個室内單元之代表） 可知，致冷劑自壓縮機28流出，經供給管4〇流至室内單元 。在5亥不例中，每一室内單元各自都有一專用回流管42。 在回流官42A上提供了一調節式膨脹閥5〇A，用於有選擇地 控制自室内單元32向下游回流至室外單元24之致冷劑量。 一似地，在回流管42B上亦提供了一調節式膨服閥$⑽。儘 管此示例中使用了調節式膨脹閥M壬何其他市售包含可選 擇流量控制之闊門配置都可用於-依據本發明原理摩 系統。 虽至内單元3 2處於運行妝能―、日日〇 仃肽L或開啓狀態，爲建築22之;f 關部分供熱時，至少包括室内單

、 Π早凡32、室外單元24及其F 所有流體通道管路在内之部分糸 ^ 刀系統破涊爲系統之「運行 部分。假定由室内單元38供敖 一 、 …、建木22之一部分已達到王」 心之溫度（例如由一溫度自動

勁凋即态控制），則室内單元3 被關閉或讓其處於暫停運行狀能 円早兀J ,—肉„ _ 狀想（比如風扇停止轉動）。爲在 至内早兀38、室外單元24盥 一 管路被稱爲系統2。之「暫停運二内…之間之流體㈣ 曰朽連仃」部分。 儘管室内單元3 8被關閉，單 致、人匈> 8中最好可允許流入一也 致々Μ。爲此，少量預定數 二 一。。+ 之致冷劑將在暫停運行之j 疋8中凝結，爲此最好設置 、恥脹閥，以使凝結在, 85273 -9- h運行單元3 8中之柏η 之相冋數量之致冷劑返 部分中。 至糸統20之運行 只要系統之運杆却八 οσ 刀有過夕致冷劑，就需| # 仃早元3 8中存俜争夕μ λ 而要在暫停運 .. 多致冷劑。此係藉由減少h,- 式膨脹閥50B之流量來& °午！由調節 里求凡成。在此種情形下， 之單元38中保持#在 允許暫停運行 m飞存儲更多之致 中之流體溫度可伴掊_ 曰铮運行單元38 溫;^&機28(或運行㈣）之飽和h :下甚P此運轉狀況最好在系統運行部分之^θ ^ J 了接文靶圍之内前一直保持不變。 在控制器30確定㈣之運行部分中致冷劑 開啓調節式膨關，增加自暫停不用單元= 統運行部分中之致冷劑量。 μ至糸 、：管圖2中僅顯示了兩個室内單元’但可以不同序列或方 式選擇性地控制自複數個暫停運行單元流出之致冷劑， 從暫停運行單元流至系統運行部分之致冷劑返回速率達到 理想值。可按具體要求定制控制膨脹閥5〇之特殊策略以適 合特定情況之特殊需要。受益於此説明之熟習此項技術者 ，利用所介紹之内容可發現何者最適合於特定系統。 在圖3之示例中，對於圖2中之示例作了 一更改。在圖3 之例示令，在供給管40Α及4〇Β上各自提供了電磁閥ΜΑ及 52Β。藉由控制電磁閥可調節流入暫停運行單元中之流體流 量，此點或許有用，例如，在一暫停運行單元處於飽和壓 力狀態時，另一單元或許仍能依據需要存儲來自系統運行 部分之過量致冷劑。 85273 -10 - 1224664 JIZL·測至外早元2 4之壓縮機吸氣過程中之過熱，係一種確 疋系統20中致冷劑饋入量水準之方法。此方法確認在系統 處於加熱模式時，於何時開啓室内單元至室外單元間回流 路徑中之調節式膨脹閥至一固定位置，從室内單元返回至 至外旋官組之致冷劑往往比室外旋管組作爲蒸發器運轉時 更夕。爲此，離開室外旋管，進入壓縮機之過熱在此情況 下將爲零。最好對控制器3〇進行程式化，使其能識別一顯

不μ度、壓力，或二者皆可之感測器輸出（圖中沒有顯示） ’以確定此類情況。 /二地，4統運行部分致冷劑不足，在系統20處於 、、二弋τ各恥脹裝置提供給室外旋管組之致冷劑量將 “匕瘵^之$要少。處於此類情況時，離開室外旋管组 過熱將過高。壓缩應哄a ^ '、、佰祛及軋過程中之過熱因此顯示了系統 ==劑饋人量。藉由對控制器3q進行適當程式化，以 縮機：氣過程中之過熱水準，控制器3。即

降低牵m 硬數個膨脹單元，以增加 化低系統運仃部分中之致冷劑量。 另一種監測系絲逭^， 甘/ 、、先運P分中致冷劑饋入量水準之方氺 其係比較壓縮機出口壓 一 里U之方法 冷劑飽和塵力，…至内環境•力相對應之至 其中環境壓 — 器獲得。在此示例方、丰由♦ 至内單元空氣溫度感須 以確定壓縮機之出 對控制器3〇進行了程式化，用 … 歷力過度高於飽和麼力之、編” 刖段中所描述太、、+ ^ /土刀之過载狀悲。 致冷劑不足時，复广項冠觀點，係在系統運行部分中 4村心H運㈣分巾之致冷劍量 85273 -11 - 1224664 。確定壓縮機實際出口壓力與致冷劑飽和壓力間之預定最 小差值後，可添加額外之致冷劑。藉由測試或系統模擬， 可爲不同系統確定此壓力間理想之最小差值。由此說明， 熱白此項技術者將能爲特定系統配置確定適當之最小差值。 另一種現今最受歡迎之方法，為監測離開室外單元以之 壓縮機之過熱。在該方法中，測量了 (致冷劑)離開壓縮機之 實際溫度，並確定了離開壓縮機之壓力。-種用於確定（致 冷劑）離開壓縮機之壓力之方法，係聚集室内單元之旋管溫 度貧訊，藉此推斷出壓力大小。另一種方法係藉由一壓力 感測器直接測量壓力。 當I縮機出π過熱過高’射、統運行部分致冷劑不足。 反之，系統運行部分中致冷劑饋入量水準過高，則出口過 熱將過低。在此方法中，出口過熱應不爲零。需要爲特殊 系統之特殊配置確定一可技為梦岡 隹疋J接叉乾圍，在此可接受範圍中， 藉此「推斷」方法，在系統中出口過熱可用於一可接受饋 入量水準。一典型可接受範圍在3(TF與8(TF之間。在一示 例系統中，大約50T被認爲是最佳出 疋取1土出口過熱（在監測點處） 。在此說明後’熟習此項技術者將能爲—特殊系統配 到一可接受範圍。 在利用上述所提及方法中之_種方法監測系統 中（致冷劑）饋入量水準時，在某些情況下最好採用溫度確定 ，而非採用歷力確定，因溫度感測器比麼力感測器廉價。 本發明允許採用多種策略監測系統運行部分内部之 入量水準’並藉由控制流經暫停運行之室内單元之物； 85273 • 12- 1224664 控制此致冷劑饋入量水準。 在此說明後，熟習此項技術者可自市售元件中選擇，以 提供本說明中提及之各種功能，並實現本發明提供之結果 。例如，控制器3 0或許爲一市售微處理器，其進行了適當 式化以監測各種溫度或壓力，並提供與本說明一致、管 理本系統運行部分中致冷劑饋入量水準所需之各種控制功 能。 前述說明爲示範性說明，本質上並不限於此。熟習此項 技術者很容易理解對公開示例之修改及變更，其中此修改 及艾更不致偏離本發明之本質。本發明之法律保護範圍僅 由下面所述之申請專利範圍確定。 【圖式簡單說明】 圖1不意性地顯示了 一依據本發明之原理設計之系統。 Θ方、某種％度上更爲詳細地、示意性地 體實施例的選定部分。 中/、 圖3 ”、、員不了 一配置，其可替換圖2中所示之配置。 【圖式代表符號說明】 20 空調系統 22 建築 24 室外單元 26 旋管組 28 壓縮機 30 控制器 32 室内單元 85273 -13 - 1224664 34 室内單元 36 室内單元 38 室内單元 40 供給管 42 回流管 42a 回流管 42b 回流管 5 0a 調節式膨脹閥 50b 調節式膨脹閥 52a 電磁間 52b 電磁閱 85273 14

Claims (1)

1224664 拾、申請專利範圍： 1 · 一種控制一空調系統之方法，其中之空調系統至少具有 一室外單元與複數個室内單元；室外單元具有一室外旋 管組，每一室内單元包括一室内旋管組，其中致冷劑流 體選擇性地在該室外單元與該等室内單元的每一個間流 動，其步驟如下： 啟動該室外單元； 啟動該等室内單元中至少一單元； 確定在包括被啟動之該室内單元在内之部分系統中， 致冷劑流體之饋入量是否在理想之水準；以及 調節該室外單元與至少一暫停運行之室内單元間致冷 劑流體之一流量，藉此使該饋入量接近理想之水準。 2.如申請專利範圍第1項之方法，其包括在該饋入量水準高 於該理想之水準時，降低從該至少一暫停運行之單元至 該室外單元之該致冷劑回流量。 3 ·如申請專利範圍第1項之方法，其包括在該饋入量水準低 於該理想之水準時，增加從該至少一暫停運行之單元至 該室外單元之該致冷劑流量。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其包括藉由確定該室外單 元吸氣之過熱量而確定該致冷劑饋入量水準。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其包括確定該室外單元之 一出口過熱量及確定該出口過熱是否在一預設允許範圍 之内。 6. 如申請專利範圍第5項之方法，其包括藉由確定離開該室 85273 外單元時該致冷劑之一％ 定$钤、/^ 恤度而確定該出口過熱；以及確 亥致以離開該室外單元時之屢力。 如申請專利範圍第6項之 、方法，其包括稭由確定該等室内 ^ 一早兀之旋管溫度，而確定離開該室外單元 之5亥致冷劑之壓力。 8. 如申請專利範圍第1項 甘' ,# ^ ^ Ό 、 / ，/、G括稭由石t定被啟動之 以至I元之—飽和溫度或壓力而確定該饋入量水準， 以及確定該官夕卜蒂； W 卜早70之一出口溫度或壓力是否在該飽和 k度或壓力之一可接受範圍之内。 9. 一種空調系統，其包括： 一具有一旋管組與一壓縮機之室外單元； T數個與4室外單元用流體管道連接之室内單元，其 中每至内單元具有一旋管組； 、、至二可變流量控制裝置，用於控制從該等室内單元 /’1L至A至外單元之一致冷劑流體量；以及 一：控制器，用於控制該流量控制裝置，使其在該至少 一至内早70處於暫停不用狀態時，調節從該等室内單元 中之一流出之致冷劑流量，以管理該系統包括 行狀態之室内單元在内之部分中之-致冷 d饋入！水準。 10·如申請專利範圍第9項之系統，其旦 一調節式膨脹閥。 ⑽里：1裝置包括 ⑴二申:專利範圍第9項之系統，其包括該等 至外早-間在每-室内單元下游之各流體管道，且其中 85273 -2- 1224664 該流量控制裝置包括與其中每一流體管道有關之調節式 膨脹閥。 12.如申請專利範圍第9項之系統，其包括該等室内單元與該 室外單元間在每一室内單元上游之各流體管道，且其中 該流量控制裝置包括至少一個與每一上游流體管道有關 之閥，該等閥選擇性地控制各個室内單元上游之流體流 動。 85273