CN1641279A

CN1641279A - 空调及其控制方法

Info

Publication number: CN1641279A
Application number: CNA2004100318260A
Authority: CN
Inventors: 徐炯濬; 金钟文
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-01-13
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2024-03-30
Also published as: KR20050074153A; CN100504212C; JP2005201630A; KR100541455B1

Abstract

一种空调，包括：室内单元，所述室内单元设置在室内并包括与室内空气交换热量的室内换热器；室外单元，所述室外单元通过制冷剂管连接到室内单元的并安置在室外，并且包括与制冷剂换热的室外换热器，所述空调包括：压缩机，其设置在所述室外单元中，并以多于三种运转阶段变化制冷剂的压缩容量；用于驱动压缩机的驱动件；以及控制器，所述控制器根据室内单元所需的容量预先存储最优容量和驱动件的最优转数，计算室内单元的所需的容量以根据计算的所需容量在最优容量来驱动压缩机，并控制在最优转数转动驱动件。如上所述，根据本发明的实施例的空调及其控制方法可以提高能量效率并保证驱动件的较长的寿命周期。

Description

空调及其控制方法

技术领域

本发明涉及空调及其控制方法，尤其涉及能够提高能量效率并保证驱动件较长的寿命周期的空调及其控制方法。

背景技术

通常，空调指的是能够反复执行压缩、冷凝、膨胀和蒸发冷却剂的循环以在冬季通过冷凝发热而加热房间以及在夏季通过蒸发吸热来冷却房间的装置。

图1是一种具有冷却剂压缩方法的冷却循环的空调的示意图。

如图1中所示，传统空调包括：室内单元200，其安装在室内并和室内空气进行热交换；室外单元100，其通过冷却剂管300而连接到室内单元200，并安装在室外以交换冷却剂的热量。

室外单元100包括：压缩机102，其将气态的制冷剂压缩为高温高压状态；驱动压缩机102的发动机104；电子离合器106，其设置在发动机104与压缩机102之间并调节压缩机102的驱动；四通阀108，其在制冷操作和加热操作之间改变操作；室外扇110和室外换热器112，用于将从压缩机102所释放的制冷剂与室外空气进行热交换；室外阀114，其用于控制在加热操作中的制冷剂量。

室内单元200包括：室内换热器202，其用于交换来自室外换热器112或者压缩机102的制冷剂的热量；和室内阀204，其用以控制在制冷操作中的制冷剂量。

在具有所述结构的传统空调的冷却操作中，自压缩机释放的处于高温高压状态的制冷剂将热散发到外部，并在制冷剂与室外空气通过室外换热器112换热时冷凝为液态。通过室外换热器112而冷凝的制冷剂在通过制冷剂管300提供给室内换热器202时减压。同样，处于液态的制冷剂通过室内换热器202蒸发，制冷剂吸热并冷却室内空气。然后，回到室外单元100的制冷剂流入压缩机102并重复上述循环。

同时，在加热过程中自压缩机102释放的处于高温高压状态的制冷剂通过四通阀108提供给室内单元200，以通过室内换热器202与室内空气热交换以加热室内空气，并冷凝。处于冷凝液态的制冷剂在通过制冷剂管300提供给室外换热器112时减压。同样，其通过室外换热器112与室外空气热交换而转换为气态的制冷剂，气态的制冷剂被吸入压缩机102并重复上述循环。

下面，将参照图2说明具有所述结构的传统空调的运转过程。此处，当两个压缩机102并行安装，术语定义为：阶段-1运转指的是只有一个压缩机102运转的情况，阶段-2指的是两个压缩机同时运转的情况。有时，对阶段-1和阶段-2运转而言，可以使用阶段-2变量压缩机。

一旦空调开始运转，在步骤S100控制器(未示出)计算室内单元200所需的容量。在步骤S102，确定是否室内单元200的所需容量达到压缩机102的阶段-1运转的容量。根据判断结果，如果压缩机102的阶段-1运转容量达到室内单元200的所需的容量，压缩机102在步骤S104以阶段-1运转工作。如果室内单元200的所需容量超过压缩机102的阶段-1运转的容量，在步骤S106压缩机102以阶段-2运转工作。

图3A表示根据图1的发动机的转数的变化的容量的变化特性。图3B表示根据图1的发动机转数的性能系数(COP)变化特性。

如图3A中所示，在压缩机102的阶段-1运转过程中，发动机转数大约在1000rpm和2300rpm之间的运转大约达到室内单元200的所需性能的5％至60％。同时，在压缩机102的阶段-2运转过程中，发动机转数大约在1000rpm和2000rpm之间的转数可以达到室内单元200所需性能的60％至100％。相应地，对室内单元200所需容量在5％至100％之间的范围，使用发动机转数和可选的压缩机的阶段-1和阶段-2运转就可能有多样的容量响应。

如图3B中所示，在室内单元200所需的容量大约在60％至100％之间时，需要阶段-2运转，其中两个压缩机都运转。结果，COP变为80％至100％之间。在室内单元200的所需容量大约在5％至60％之间，需要阶段-1运转，其中只有一个压缩机运转。不利的是，COP被降低至15％至40％。换言之，能量效率恶化。

发明内容

因此，本发明的一方面是提供一种空调及其控制方法来提高能量效率和保证驱动件的较长的寿命周期。

本发明的其它方面和特点将通过下述详细说明并结合附图而理解，或者可以从本发明的应用中了解到。

本发明的前述和其它方面可以通过提供一种空调实现，包括：室内单元，所述室内单元设置在室内并包括与室内空气交换热量的室内换热器；室外单元，所述室外单元通过制冷剂管连接到室内单元的并安置在室外，并且包括与制冷剂换热的室外换热器，所述空调包括：压缩机，其设置在所述室外单元中，并以多于三种运转阶段变化制冷剂的压缩容量；用于驱动压缩机的驱动件；以及控制器，所述控制器根据室内单元所需的容量预先存储最优容量和驱动件的最优转数，计算室内单元的所需的容量以根据计算的所需容量在最优容量来驱动压缩机，并控制在最优转数转动驱动件。

根据本发明的一方面，控制器在室内单元所需的容量在预定水平之上的情况下以最大容量驱动压缩机，并在室内单元所需的容量低于预定水平的情况下以多运转阶段驱动压缩机。

根据本发明的一方面，控制器将压缩机的中间运转阶段的容量比率设置为介于30％至60％之间。

根据本发明的另外一方面，本发明的上述和其它方面也可以通过提供一种控制空调的方法实现，所述空调包括：室内单元，所述室内单元安装在室内并包括与室内空气交换热量的室内换热器；室外单元，所述室外单元通过制冷剂管连接到室内单元并安装在室外，并且包括与制冷剂进行热交换的室外换热器，所述方法包括：提供设置在室外单元中的压缩机，以多于三个运转阶段来变化制冷剂的压缩容量；根据室内单元所需的容量预先存储压缩机的最优容量和驱动压缩机的驱动件的转数；以及根据所计算的所需容量控制驱动件在最优容量驱动压缩机，并在最优转数转动驱动件。

根据本发明的一方面，控制驱动件包括在室内单元的所需容量超过预定水平的情况下在最大容量上驱动压缩机，在室内单元的所需容量低于预定水平的情况下以多运转阶段驱动压缩机。

根据本发明的一方面，控制空调的方法还包括在压缩机的中间运转阶段将容量比设置在30％至60％之间。

附图说明

本发明的这些和/或者其它方面和特征在结合附图对本发明的各方面详细说明的情况下得以很容易理解，其中：

图1是传统空调的示意图；

图2是传统空调的运转过程的流程图；

图3A和图3B分别是根据图1中的发动机的转数变化的容量变化特性和性能系数(COP)变化特性；

图4是根据本发明的实施例的空调的示意图；

图5是根据本发明的实施例的空调的控制框图；

图6A和图6B分别表示在运转阶段-4的压缩机的控制过程中容量控制模式和COP模式；

图7是根据本发明的实施例的空调的控制流程图；

图8和图9比较压缩机的阶段-2运转和阶段-4运转；

图10和图11比较了压缩机的阶段-3运转和阶段-4运转；

图12A和图12B分别表示在压缩机的阶段-3运转过程中容量控制模式和COP模式；

图13说明了在压缩机的阶段-3的运转过程中各容量的COP特性。

具体实施方式

下面将对本发明的具体实施例进行详细描述，在相应的附图中示出了其中的具体实例，其中相似的附图标记表示类似的部件。下述方面是为了参照附图解释本发明。

图4是根据本发明的实施例的空调的示意图。如其中所示，根据本发明的实施例的空调包括：室内单元30，其安装在室内并与室内空气进行热交换；以及室外单元10，其通过制冷剂管40连接到室内单元30并安装在室外以与制冷剂交换热量。

室外单元10包括：压缩机12，以将气态的制冷剂压缩为高温高压状态；驱动压缩机12的发动机或者驱动件14；在制冷操作与加热操作之间转换操作的四通阀18；室外风扇20和室外换热器22，以将自压缩机12所释放的制冷剂与室外空气进行换热；室外阀24，以在加热过程中控制制冷剂量。

此处，压缩机12可以是并行安装的三个或者多个高容量压缩机结构，或者是具有三运转阶段或更多阶段的可变压缩机结构。

室内单元30包括：室内换热器32，其交换来自室外换热器22或者压缩机12的制冷剂的热量；室内阀34，用以在制冷过程中控制制冷剂量。

图5是根据本发明的实施例的空调的示意控制框图。如图中所示，在空调中，室外单元10包括压缩机12、驱动压缩机12的驱动件14、用于与室内单元30交互数据的通信电路16、控制上述部件的室外控制器19，室内单元30包括检测室内温度的室内温度检测器33、用以配置用户所需的温度的所需温度配置件35和用于与室外单元10交换数据的通信电路36，以及控制上述部件室内控制器38。

室内控制器38被输入通过室内温度检测器33检测的室内温度，并输入通过所需温度配置件35配置的配置温度。室内控制器38具有其自身的冷却/加热容量信息。室内控制器38可以在计算所需的冷却/加热容量时计算室内温度与配置温度之间的差异，并可以在其自身的冷却/加热容量的基础上计算所需的冷却/加热容量。同样，可以只在室内单元30的冷却/加热容量的基础上计算所需的冷却/加热容量。在室内单元30中所计算的所需制冷/加热容量通过通信电路36和16被传输到室外控制器19。

室外控制器19根据室内单元30的所需容量预先存储压缩机12的最佳容量和最佳的发动机转数。压缩机12和发动机根据自室内控制器38所传输的室内单元30的所需容量对应最佳的容量和最佳的发动机转数而运转。对此的详细说明将参照图6在后续显示。

如图6A中所示，如果压缩机12能够变化四个运转阶段，室外控制器19控制压缩机12以在室内单元30的所需容量超过60％时，在最大容量处或者阶段运转。同样，室外控制器19控制压缩机12以在室内单元30的所需容量低于60％的情况下使发动机以最小的发动机转数在运转阶段-1至运转阶段-3进行运转。

相应地，在除了操作阶段-4的运转阶段，诸如运转阶段-1、运转阶段-2、运转阶段-3，只用诸如1500rpm及其以下的小的发动机转数就可以操作。同样，其可以保证较长的寿命周期。

同样，如图6B中所示，需要注意的是与传统空调相比COP得以改良。此处，COP以相对比率表示，最大值100％。

下面，将参照图6A和7说明根据本发明的实施例的空调的控制流。

室内控制器38在步骤S10计算室内单元30的所需容量。同样，室外控制器19根据所计算的室内单元30的所需容量可变地控制压缩机12的容量。

如果室内单元30的所需容量可以被压缩机12的运转阶段-1达到，或者室内单元30的所需容量大约在5％至25％之间，在步骤S12和S14中室外控制器19以运转阶段-1使压缩机12运转。

同时，如果室内单元30的所需容量可以通过运转阶段-1达到以及可以通过运转阶段-2达到，或者所需的室内单元30的所需容量大约介于25％至45％之间，在步骤S16和S18中室外控制器19以运转阶段-2使压缩机12运转。

如果室内单元30的所需容量不能通过运转阶段-2达到，但可以通过运转阶段-3达到，或者室内单元30的所需容量大约在45％至60％之间，在步骤S20和S22中室外控制器19以运转阶段-3使压缩机12运转。如果室内单元30的所需容量大约在60％至100％之间，室外控制器19在步骤S24以运转阶段-4使压缩机12运转。

图8和图9比较了压缩机12的运转阶段-2和运转阶段-4。在所需容量介于25％至45％之间的情况下，运转阶段-4比运转阶段-2的COP提高了大约30％。同样，在所需的容量介于45％至60％之间的情况下，运转阶段-4比运转阶段-2的COP提高了大约60％。换言之，如果压缩机12被控制在运转阶段-4，COP比压缩机12被控制在运转阶段-2的情况提高大约是图9中的面积‘A’。

图10和图11比较了压缩机12的运转阶段-3和运转阶段-4。如图10中所示，在所需的容量介于45％和60％之间的情况下，运转阶段-4比运转阶段-3的COP改良了大约30％。图11中的面积‘B’表示对应所提高的效率的容量。

同时，在压缩机12在三个运转阶段可变受控的情况下，能量效率的改良依赖于对应介质容量的操作阶段-2的设计。

如图12A中所示，如果运转阶段-2被设计为运转阶段-2’，COP显示如图12B中所示的特性。

下面，将参照图13比较各容量的COP。

如图13中所示，在运转自运转阶段-1通过运转阶段-2转换到运转阶段-3的情况下，面积‘C’表示了运转容量的面积，其显示比所述运转自运转阶段-1通过运转阶段-2’转换到运转阶段-3的情况的效率高。同时，在所述运转自运转阶段-1通过运转阶段-2’转换到运转阶段-3的情况下，面积‘D’表示运转容量的面积比所述运转在自运转阶段-1通过运转阶段-2转换到运转阶段-3的情况具有更好的效率。如果所述运转的这两个面积进行比较，可以注意到存在一个面积对各个运转而言相对所述运转的其它面积显示具有更好的效率。但是，在所述运转自运转阶段-1通过运转阶段-2’转换到运转阶段-3的情况具有比所述运转相对更大的面积，显示了更好的效率。室内单元30的所需容量为100％的概率是1％，所需容量是75％的概率是42％。同样，所需容量是50％的概率为45％，所需容量为25％的概率是12％。为了提高频率最高的的50％的面积的效率，优选设计是运转自运转阶段-1通过运转阶段-2’转换至运转阶段-3，而不是所述运转自运转阶段-1通过运转阶段-2转换为运转阶段-3。相应地，在三阶段的设计运转中，对应介质运转阶段的运转阶段-2所设计的容量范围为30％至60％可以提高***的效率。

同时，尽管上述实施例可以三阶段或者四阶段变化压缩机12的容量，但是可以应用更多的阶段。

如上所述，本发明的实施例在最佳容量驱动压缩机12，并在最佳转数转动驱动件14，这样效率提高，驱动件14的长寿命周期得以保证。

如上所述，根据本发明的实施例的空调及其控制方法可以提高能量效率并保证驱动件的较长的寿命周期。

尽管对本发明的一些实施例进行了展示和说明，本领域技术人员将会理解在不偏离本发明的原理和实质的情况下，可对这些实施例进行改变，其范围也落入本发明的权利要求及其等同物所限定的范围内。

Claims

1.一种空调，包括：室内单元，所述室内单元设置在室内并包括与室内空气交换热量的室内换热器；室外单元，所述室外单元通过制冷剂管连接到所述室内单元并安装在室外，并且包括与制冷剂换热的室外换热器，所述空调包括：

压缩机，其设置在所述室外单元中并以多于三种运转阶段变化制冷剂的压缩容量；

用于驱动所述压缩机的驱动件；以及

控制器，所述控制器根据室内单元的所需容量预先存储所述压缩机的最优容量和驱动件的最优转数，计算室内单元的所需容量，以根据计算的所需容量在最优容量来驱动压缩机，并控制在最优转数转动驱动件。

2.根据权利要求1所述的空调，其特征在于，所述控制器在室内单元所需的容量在预定水平之上的情况下以最大容量驱动压缩机，并在室内单元所需的容量低于预定的水平的情况下以多阶段运转驱动压缩机。

3.根据权利要求1所述的空调，其特征在于，所述控制器将压缩机的中间运转阶段的容量比率设置为介于30％至60％之间。

4.根据权利要求2所述的空调，其特征在于，所述控制器将压缩机的中间运转阶段的容量比率设置为介于30％至60％之间。

5.一种控制空调的方法，包括：室内单元，所述室内单元安装在室内的并包括与室内空气交换热量的室内换热器；室外单元，所述室外单元通过制冷剂管连接到室内单元并安装在室外，并且包括与制冷剂进行热交换的室外换热器，所述方法包括：

提供设置在所述室外单元中的压缩机，以多于三个运转阶段来变化制冷剂的压缩容量；

根据室内单元的所需容量预先存储压缩机的最优容量和驱动压缩机的驱动件的转数；以及

根据所计算的所需容量控制所述驱动件，以在最优容量驱动压缩机，并在最优转数转动驱动件。

6.根据权利要求5所述的控制空调的方法，其特征在于，控制所述驱动件包括在室内单元的所需容量超过预定水平的情况下以最大容量驱动压缩机，在室内单元的所需容量低于预定水平的情况下以多运转阶段驱动压缩机。

7.根据权利要求5所述的控制空调的方法，其特征在于，还包括在压缩机的中间运转阶段将容量比设置在30％至60％之间。

8.根据权利要求6所述的控制空调的方法，其特征在于，还包括在压缩机的中间运转阶段将容量比设置在30％至60％之间。