CN1502922A - 空调器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空调器及其控制方法。空调器包括温度传感器、比较单元和控制器。温度传感器靠近室外机组设置，用于检测室外温度。比较单元将温度传感器检测的室外温度与预定温度比较。当比较单元确定室外温度超过预定温度时，控制器确定热负荷；并且基于确定的热负荷控制多个压缩机的运转。该装置借助室外温度确定热负荷，并根据确定的热负荷适当运转多个压缩机，由此提高了空调器的加热效率。

Description

空调器及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种空调器，其中当室外温度低时，热负荷根据室外或室内的热损失来确定，而且多个压缩机根据得到的所确定的热负荷的结果而有效运转，还涉及控制空调器的方法。
背景技术
通常，空调器是一种用于冷却和加热房间的设备。空调器包括压缩机、冷凝器、膨胀装置、蒸发器和制冷剂管。压缩机起到将制冷剂压缩成高温高压气态的作用。冷凝器起到将通过压缩机的制冷剂冷凝成高温高压液态的作用。膨胀装置起到将通过冷凝器的制冷器减压成低温低压液态的作用。蒸发器起到将通过膨胀装置的制冷剂蒸发成低温低压气态的作用。压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器由制冷剂管连接。
热泵型空调器还包括变向阀，诸如三通阀或四通阀，适于根据冷却/加热目的来改变制冷剂的流向，由此可选择地在制冷或加热模式下工作。
在空调器的制冷模式下，室外热交换器作用为冷凝器，室内热交换器作用为蒸发器。另一方面，在空调器的加热模式下，室外热交换器作用为蒸发器，室内热交换器作用为冷凝器。
制冷模式中，空调器使得室内空气通过作用为蒸发器的室内热交换器，由此排出冷空气。加热模式中，空调器使得室内空气通过作用为冷凝器的室内热交换器，由此排出热空气。
近来，空调器已经采用了多个具有不同能力的压缩机，这样可使得多个压缩机根据冷负荷或热负荷而同时或有选择地运转。因而，可以适当处理冷负荷或热负荷的变化，由此使得空调器的制冷或加热效率得以优化。
在空调器的加热模式下，用户设定所需的目标温度并且随后运转空调器。在此，热负荷通过目标温度和当前室温之差确定，空调器根据确定的热负荷使得全部压缩机同时运转或者多个压缩机的一部分有选择地运转。
当压缩机运转时，压缩机压缩制冷剂成高温高压气态。然后，作用为冷凝器的室内热交换器使通过压缩机的制冷剂与室内空气进行热交换，从而将制冷剂冷凝成高温高压液态并且温暖室内空气。膨胀装置将通过室内热交换器的制冷剂膨胀成低温低压液态。起到蒸发器作用的室外热交换器使通过膨胀装置的制冷剂与室外空气进行热交换，从而将制冷剂蒸发成低温低压气态。
冬季，当室外温度低时，室外温度等于流经室外热交换器的制冷剂的温度，或者低于流经室外热交换器的制冷剂的温度。因而，热量不能从室外空气传递到室外热交换器的制冷剂。相反，热量从室外热交换器的制冷剂传递到室外空气。
因此，室外热交换器的制冷剂的温度通过从制冷剂到室外空气的上述传热而下降，温度下降的制冷剂循环通过空调器，从而降低了空调器的加热效率。
此外，基于室温和目标温度之差确定的负荷，全部压缩机同时运转或者多个压缩机的一部分有选择地运转。因而，尽管室外温度低，当确定了热负荷较小时，只有一部分压缩机运转，因而难以令人满意地保持室温。
发明内容
因此，鉴于上述问题研发本发明，本发明的一个目的是提供一种空调器，其借助室外温度以及热负荷正确地确定在加热模式下是否多个压缩机同时或有选择地运转，还提供一种控制该空调器的方法，从而提高空调器的加热效率。
根据本发明的一个方面，上述和其他目的可以通过提供这样的空调器来完成，该空调器包括：多个用于压缩制冷剂的压缩机；设置在室外的室外热交换器，以使之连接到压缩机上，用于使制冷剂与室外空气进行热交换；设置在室内的室内热交换器，以使之连接到室外热交换器上，用于使制冷剂与室内空气进行热交换；温度传感器，其设置在室外靠近室外热交换器，用于检测室外温度(T)；比较单元，用于将温度传感器检测的室外温度(T)与预定温度(T1)比较；和控制器，用于在比较单元确定了室外温度(T)超过预定温度(T1)时确定热负荷，以及基于所确定的热负荷来运转全部压缩机或多个压缩机的一部分。
优选的是，比较单元可以包括用于存储预定温度(T1)的储存单元。
进一步优选的是，预定温度(T1)可以在5℃至9℃范围内，在该范围内，热量从室外热交换器的制冷剂传递到室外空气，以产生热损失。
此外还优选，控制器可以借助室温和理想目标温度之差确定热负荷。
优选的是，控制器可以在热负荷大于预定值时运转全部压缩机，或者在热负荷小于预定值时运转多个压缩机的一部分。
进一步优选的是，控制器可以在比较单元确定室外温度(T)未超过预定温度(T1)时运转全部压缩机。
此外还优选，压缩机可以包括两个具有不同能力的压缩机，控制器可以在热负荷小于预定值时运转两个压缩机中具有较小能力的一个压缩机。
根据本发明另一方面，提供了一种控制空调器的方法，包括如下步骤：(a)在室外热交换器设置成加热模式时检测室外温度(T)；(b)将步骤(a)中检测的室外温度(T)与预定温度(T1)比较；(c)当在步骤(b)中确定室外温度(T)超过预定温度(T1)时，确定热负荷；以及(d)基于步骤(c)确定的热负荷控制空调器的多个压缩机，以使得所有压缩机都运转或者一部分压缩机运转。
优选的是，该方法还可以包括在加热模式的初始阶段运转全部压缩机一指定时间的步骤。
进一步优选的是，步骤(b)中的预定温度(T1)可以在5℃至9℃范围内，在该范围内，热量从室外热交换器的制冷剂传递到室外空气。
此外，优选的是，当在步骤(b)中确定室外温度(T)未超过预定温度(T1)时，全部压缩机可以运转。
优选的是，步骤(c)可以包括通过将室温和理想目标温度之差与预定值比较来确定热负荷的步骤(c-1)。
进一步优选的是，当在步骤(c)中确定室温和理想目标温度之差大于预定值时，全部压缩机可以运转；或者在步骤(c)中确定室温和理想目标温度之差小于预定值时，多个压缩机的一部分可以运转。
此外，优选的是，多个压缩机可以包括两个具有不同能力的压缩机，当在步骤(c)中确定室温和理想目标温度之差小于预定值时，两个压缩机中具有较大能力的一个压缩机可以运转。
附图说明
本发明上述和其他目的、特征和其他优点将从下面接合附图的详细说明中得以更加清楚的理解，附图中：
图1是根据本发明的空调器的示意图；
图2是说明在热负荷较大时，根据本发明的空调器在加热模式下制冷剂的流动示意图；
图3是说明在热负荷较小时，根据本发明的空调器在加热模式下制冷剂的流动示意图；
图4是说明控制根据本发明空调器的方法流程图。
具体实施方式
现在，将参照附图对本发明优选实施例进行详细描述。
如图1所示，根据本发明的空调器包括经由制冷剂管彼此相连的室外机组A和室内机组B，以及用于控制室外机组A的多个压缩机运转的控制装置C。
室外机组A包括第一和第二压缩机52和54，诸如毛细管或电子膨胀阀的膨胀装置58，室外热交换器60，室外风扇60a，用于改变制冷剂流向的变向阀62，油隔离装置64，以及连接这些部件并设有多个止回阀52a和54a的制冷剂管。室内机组B包括室内热交换器56和室内风扇56a。
更特别的是，出口管o和o′分别连接到第一和第二压缩机52和54的后端。为了防止制冷剂回流到第一和第二压缩机52和54中，第一和第二止回阀52a和54a设置在出口管o和o′中。连接管c连接到出口管o和o′，以使来自两个出口管o和o′的制冷剂结合在一起并且引向室内热交换器56或室外热交换器60，根据制冷或加热模式循环通过空调器。
入口管i和i′从连接管c的端部分支，并连接到第一和第二压缩机52和54上，从而引导制冷剂到第一和第二压缩机52和54。油隔离装置14定位在连接管c与入口管i和i′之间，作用是分离从第一和第二压缩机52和54排放的与制冷剂混合的油，并将分离后的油供给到第一和第二压缩机52和54中。
在此，用于有选择地控制制冷剂流向的变向阀62设置在连接到第一和第二止回阀52a和54a后端的连接管c中。变向阀62使得由第一和第二压缩机52和54压缩的制冷剂朝向室外热交换器60流动，由此形成制冷循环；或者朝向室内热交换器56流动，由此形成加热循环。
第一压缩机52具有(100-X)％的制冷剂压缩能力，第二压缩机54具有X％的制冷剂压缩能力。因而，第一和第二压缩机52和54根据要消除的冷负荷或热负荷同时或有选择地运转。
室外风扇60a设置在室外热交换器60附近，而室内风扇56a设置在室内热交换器56附近。因而，室外风扇60a和室内风扇56a基于冷负荷或热负荷的变化以不同速度转动，由此分别控制室外空气和室内空气的送风量。
控制装置C包括温度传感器72、比较单元74和控制器76。温度传感器72靠近室外热交换器60定位，作用为检测室外温度(T)。比较单元74作用为将温度传感器72检测到的室外温度(T)与预定温度(T1)比较。在比较单元74确定室外温度(T)超过预定温度(T1)时，控制器76确定冷负荷或热负荷，并且根据确定的冷负荷或热负荷控制第一和第二压缩机52和54的运转。
当上述空调器在加热模式下运转时，控制装置C根据室外温度确定热负荷，由此控制第一和第二压缩机52和54的运转。
在此，温度传感器72设置在靠近室外热交换器60的制冷剂管中或者设置在室外机组A壳体附近，并且测量吹向室外热交换器60的室外空气的温度。
比较单元74包括事先存储了预定温度(T1)的存储单元74a。预定温度(T1)在5℃至9℃范围内，在该范围内，热量从室外热交换器60的制冷剂传递到室外空气，以产生热损失。
当比较单元7确定室外温度(T)超过预定温度(T1)时，控制器76确定热负荷。热负荷通过室内温度(t)和用户输入的理想目标温度(t0)之差确定。然后，控制器76将确定的热负荷与预定值比较，由此控制第一和第二压缩机52和54的运转。
当确定的热负荷未超过预定值时，控制器76使得第一和第二压缩机52和54中任一个运转。在此，控制器76运转具有较大制冷剂压缩能力的第一压缩机52。另外，当确定的热负荷超过预定值时，控制器76使第一和第二压缩机52和54两者都运转。
另一方面，当比较单元74确定室外温度(T)未超过预定温度(T1)时，控制器76无论热负荷如何都运转第一和第二压缩机52和54。
当室外温度(T)未超过预定温度(T1)时，热量从室外热交换器60的制冷剂传送到室外空气，从而产生热损失。然后，通过室外热交换器60的制冷剂的温度下降，温度下降的制冷剂循环通过空调器的加热循环。由此，空调器的加热效率降低。第一和第二压缩机52和54两者都运转，防止空调器加热效率如上述降低。
参照图2，如下只描述了借助本发明控制装置C的第一压缩机52的运转。当第一压缩机52运转时，制冷剂通过第一压缩机52压缩成高温高压气态，沿着第一压缩机52的出口管o和连接管c流动，引入作用为冷凝器的室内热交换器56中。然后，室内热交换器56将制冷剂冷凝成高温高压液态。
当室内风扇56a运转时，吹向室内热交换器56的室内空气与室内热交换器56的制冷剂进行热交换，由此升温，然后排放到房间内加热房间。
膨胀装置58将通过室内热交换器56的制冷剂膨胀成低温低压液态。然后，室外热交换器60将通过膨胀装置58的制冷剂蒸发成低温低压气态。即，当室外风扇60a运转时，制冷剂与吹入室外热交换器60的室外空气进行热交换，并且被蒸发成低温低压气态。接着，制冷剂通过油隔离装置64并沿着连接到第一压缩机52的入口管i返回到第一压缩机52。如上所述，由第一压缩机52压缩的制冷剂循环通过空调器，使得空调器在加热模式下运转。
另一方面，参照图3，如下描述了借助本发明控制装置C的第一和第二压缩机52和54二者的运转。制冷剂循环通过第一和第二压缩机52和54，出口管o和o′，室内热交换器56，膨胀装置58，室外热交换器60，油隔离装置64，和入口管i和i′，从而允许空调器在加热模式下运转。
下文中，参照图4，描述用于控制本发明空调器的方法。
首先，选择加热模式并且由用户设定所需的目标温度(t0)(S11)。热负荷由目标温度(t0)和当前室温(t)之差确定，同时第一和第二压缩机52和54运转一指定时间(S12)。
一般，加热模式初始阶段的热负荷较大。因此，第一和第二压缩机52和54同时运转指定时间，以便在短时间内将室温(t)升高到目标温度(t0)。
第一和第二压缩机52和54二者的运转快速升高室温(t)，从而快速有效地加热使用者房间。
在步骤S12中第一和第二压缩机52和54运转期间，室外温度(T)与预定温度(T1)比较(S13)。
在此，室外温度(T)表示由靠近室外机组A设置的温度传感器72检测到的室外空气的温度。预定温度(T1)设置在5℃至9℃范围内，在该范围内，热量从室外热交换器60的制冷剂传递到室外空气，因而产生热损失。预定温度(T1)存储在比较单元74的储存单元74a中。
当在步骤S13确定了室外温度(T)超过预定温度(T1)时，要消除的热负荷与预定值比较(S14)。
热负荷通过室内温度(t)和目标温度(t0)之差，以及其他因素，如借助第一和第二压缩机52和54运转的室内温度(t)的变化速率来确定。确定的热负荷与已经存储在存储单元74中的预定值比较。
当在步骤S14确定了室外温度(T)未超过预定温度(T1)时，第一和第二压缩机52和54持续运转。
该情况下，尽管室温(t)通过第一和第二压缩机52和54的运转而上升，并因而由室内温度(t)和目标温度(t0)之差确定的热负荷下降，但是热量从室外热交换器60的制冷剂传递到室外空气，从而产生热损失。然后，循环通过空调器的加热循环的制冷剂的温度下降，从而降低了空调器的加热效率。为了防止空调器加热效率如此下降，第一和第二压缩机52和54保持它们的运转。
当在步骤S14确定的热负荷未超过预定值时，第一和第二压缩机52和54中的一个停止，而另一个持续运转(S15)。
由于热负荷仅仅通过第一和第二热压缩机52和54中一个的运转得以消除，所以防止了第一和第二热压缩机52和54同时运转，从而提高空调器的加热效率并减少电力消耗。
然而，当在步骤S14确定了热负荷超过预定值时，第一和第二压缩机52和54持续运转。
确定室内温度(t)是否在步骤S15通过第一和第二热压缩机52和54其中一个的运转达到目标温度(t0)(S16)。当室温(t)达到目标温度(t0)时，第一和第二热压缩机52和54其中一个的运转停止(S17)。
然而，当室温(t)没有达到目标温度(t0)时，室外温度(T)再次与预定温度(T1)比较，由此确定热负荷。
根据本发明的控制空调器的方法具有如下几个优点。
首先，由于热负荷是由室温(T)确定的，而且多个压缩机的运转受到所确定的热负荷的控制，因此循环通过在加热模式下运转的空调器的制冷剂的温度升高，空调器的传热效率提高。
其次，由于多个压缩机的运转根据室外温度受到预定热负荷的适当控制，室温可得以适当保持，空调器的电力消耗降低。
尽管本发明的优选实施例出于说明性目的已经公开，但是本领域的技术人员将意识到在不脱离所附权利要求书公开的本发明范围和精神的前提下，各种改变、附加物和替代物都是可行的。

Claims (18)

1.一种空调器，包括：
多个用于压缩制冷剂的压缩机；
室外热交换器，其设置在室外以便连接到压缩机上，用于使制冷剂与室外空气进行热交换；
室内热交换器，其设置在室内以便连接到室外热交换器上，用于使制冷剂与室内空气进行热交换；
温度传感器，其设置在室外靠近室外热交换器，用于检测室外温度(T)；
比较单元，其用于将温度传感器检测的室外温度(T)与预定温度(T1)比较；和
控制器，其用于在比较单元确定了室外温度(T)超过预定温度(T1)时确定热负荷，以及基于所确定的热负荷来运转全部压缩机或多个压缩机的一部分。
2.如权利要求1所述的空调器，其中比较单元包括用于存储预定温度(T1)的储存单元。
3.如权利要求1所述的空调器，其中预定温度(T1)在5℃至9℃范围内，在该范围内，热量从室外热交换器的制冷剂传递到室外空气，从而产生热损失。
4.如权利要求1所述的空调器，其中控制器借助室温和理想目标温度之差确定热负荷。
5.如权利要求1所述的空调器，其中控制器在热负荷大于预定值时运转全部压缩机。
6.如权利要求1所述的空调器，其中控制器在热负荷小于预定值时运转多个压缩机的一部分。
7.如权利要求1所述的空调器，其中控制器在比较单元确定室外温度(T)未超过预定温度(T1)时运转全部压缩机。
8.如权利要求1所述的空调器，其中多个压缩机包括两个具有不同能力的压缩机。
9.如权利要求8所述的空调器，其中控制器在热负荷小于预定值时运转两个压缩机中具有较小能力的一个压缩机。
10.一种控制至调器的方法，包括步骤：
(a)在室外热交换器设置成加热模式时检测室外温度(T)；
(b)将步骤(a)中检测的室外温度(T)与预定温度(T1)比较；
(c)当在步骤(b)中确定室外温度(T)超过预定温度(T1)时，确定热负荷；以及
(d)基于步骤(c)中确定的热负荷控制空调器的多个压缩机，以使得所有压缩机都运转或者一部分压缩机运转。
11.如权利要求10所述的控制空调器的方法，还包括在加热模式的初始阶段运转全部压缩机一指定时间的步骤。
12.如权利要求10所述的控制空调器的方法，其中，步骤(b)中的预定温度(T1)在5℃至9℃范围内，在该范围内，热量从室外热交换器的制冷剂传递到室外空气。
13.如权利要求10所述的控制空调器的方法，其中，当在步骤(b)中确定室外温度(T)未超过预定温度(T1)时，全部压缩机运转。
14.如权利要求10所述的控制空调器的方法，其中，步骤(c)包括通过将室温和理想目标温度之差与预定值比较来确定热负荷的步骤(c-1)。
15.如权利要求14所述的控制空调器的方法，其中，当在步骤(c)中确定室温和理想目标温度之差大于预定值时，全部压缩机运转。
16.如权利要求14所述的控制空调器的方法，其中，当在步骤(c)中确定室温和理想目标温度之差小于预定值时，多个压缩机的一部分运转。
17.如权利要求14所述的控制空调器的方法，其中，多个压缩机包括两个具有不同能力的压缩机，以及
其中，当在步骤(c)中确定室温和理想目标温度之差小于预定值时，两个压缩机中具有较大能力的一个压缩机运转。
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