空调器及使其按冷却模式运行的方法 【技术领域】
本发明涉及一种空调器及使其按冷却模式运行的方去，更具体地说，涉及一种在需要移去大冷却负载时能改变压缩机运行模式的空调器，本发明还涉及使该空调器按冷却模式运行的方法。
背景技术
一般而言，空调器是一种利用压缩机将制冷剂压缩成高温高压状态的制冷剂的制冷循环而对室内进行冷却或加热的设备。
图1是传统空调器的示意图。
如图1所示，传统空调器包括一个用于将室内空气与制冷剂进行热交换以便冷却室内或加热室内的室内热交换器2；一个室外热交换器4，当室内热交换器2起冷却器作用时，该室外热交换器起使制冷剂冷凝的冷凝器的作用，而当室内热交换器2起加热器的作用时，该室外热交换器起使制冷剂蒸发的蒸发器的作用；一个将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂，以便将高温高压气态制冷剂提供给室内热交换器2或室外热交换器4的压缩机6；一个设置在室内热交换器2和室外热交换器4之间用于将所述制冷剂膨胀成低温低压状态的膨胀装置8；一个可以由用户操纵空调器运行的操作面板12；一个用于检测室内温度的温度传感器14；以及一个响应用户的操作以及根据需要移去的冷负载或热负载控制压缩机6运行的控制单元16。所述室内热交换器2，室外热交换器4，压缩机6和膨胀装置8用制冷剂管道9连接。
标号24表示一个与压缩机6的吸气管线6a相连的公用低压平衡筒。该低压平衡筒24用以储存没有被室内热交换器2或室外热交换器4蒸发的液态制冷剂，以便防止液态制冷剂进入压缩机6。所述液态制冷剂若进入压缩机6将对压缩机6造成损害。
另外，标号26表示一换向阀，例如是一个根据控制单元16的控制信号改变制冷剂流动方向、从而使空调器用于冷却或加热地四通阀。该四通阀26与常规低压平衡筒24和压缩机6的排气管道6b相连。在冷却模式时，四通阀26将经压缩机6压缩的高温高压气态制冷剂导向室外热交换器4，而在加热模式时，四通阀26将高温高压气态制冷剂导向室内热交换器2。
现在详细介绍所述空调器按冷却模式运行的方法。
首先，在设定了目标温度T0的情况下，将空调器设定成以冷却模式运行，如图1所示，控制单元16将四通阀26切换到对应于冷却模式的位置。
控制单元16将由温度传感器14检测到的室内温度与用户通过操作面板12设定的目标温度T0进行比较。当室内温度不低于目标温度T0时，控制单元16使压缩机6运行。当室内温度低于目标温度T0时，控制单元16使压缩机6停止运行。
当压缩机6运行时，压缩机6将高温高压气态制冷剂排到室外热交换器4中。当制冷剂通过室外热交换器4时，制冷剂与周围的空气进行热交换，从而放热，制冷剂冷凝成高温高压液态制冷剂。然后，经冷凝的高温高压液态制冷剂通过膨胀装置8被膨胀成可蒸发的低温低压状态。经膨胀的制冷剂通过室内热交换器2时，制冷剂与室内空气进行热交换，因而吸热蒸发。此后再将所述制冷剂引入压缩机6。这样就完成了一次制冷循环。
近来，为了满足大规模和多功能发展的趋势，已经开发了包括两台或更多压缩机的空调器。多台压缩机的总容量可根据室内需要移去的冷负载或热负载而变化。因此，可以减少使多台压缩机运行所需要的能量消耗，而且能迅速应对冷负载或热负载的变化。
由于早期的传统的空调器按冷却模式运行时只一台压缩机6运行，并通过将室内温度与目标温度比较而使压缩机6停止运行。此外，近来开发的包括多台压缩机的空调器由于即使室内的待移去的冷负载很小，多台压缩机也是同时运行和多台压缩机同时停止运行，因此很难降低电能消耗率。
【发明内容】
因此，鉴于所述缺点，本发明要解决的技术问题是：提供一种能降低电能消耗率的空调器以及使这种空调器按冷却模式运行的方法。
本发明的另一要解决的问题是：提供一种能快速适应用户需求使空调器按冷却模式运行的方法。
根据本发明的一个方面，解决所述问题的方案是提供一种空调器，该空调器包括：用于压缩制冷剂的小容量压缩机和大容量压缩机；一个用于检测室内温度的温度传感器；一个可以使用户操纵空调器并输入目标温度的操作面板；以及一个控制单元，该控制单元通过将温度传感器检测到的室内温度与比目标温度高和低一允许偏差的上限温度和下限温度进行比较来确定室内需要移去的冷负载，并控制小容量压缩机和大容量压缩机单独运行或同时运行，使得当该控制单元确定冷负载较大时，将室内温度保持在上和下限温度的范围内。
根据本发明的另一方面，提供一种使空调器按冷却模式运行的方法，以便根据冷负载的变化，通过使小容量压缩机和大容量压缩机单独或同时运行来冷却室内空气，该方法包括如下步骤：(a)使小容量压缩机运行；(b)在小容量压缩机按步骤(a)运行经过第一预定时间以后，如果检测到的室内温度高于第一设定温度，则使小容量压缩机停止运行，而使大容量压缩机运行；和(c)在大容量压缩机按步骤(b)运行经过第二预定时间后，如果检测到的室内温度高于第二设定温度，则在大容量压缩机运行的同时再使小容量压缩机一起运行。
【附图说明】
通过下面结合附图的详细描述将能更清楚地理解本发明的所述和其它要解决的问题、特征及其它优点。附图中：
图1是传统空调器的示意图；
图2是本发明一实施方式的空调器的示意图；
图3是本发明的使空调器按冷却模式运行的方法流程图；和
图4用曲线表示了本发明的空调器以冷却模式运行期间压缩机随室内温度变化的运行情况。
【具体实施方式】
现在结合附图详细描述本发明的优选实施方式。
图2是本发明一实施方式的空调器的示意图。
如图2所示，本发明的空调器包括：一个用于使室内的空气与制冷剂进行热交换从而冷却或加热室内空气的室内热交换器52；一个室外热交换器54，当室内热交换器52起冷却器的作用时，该室外热交换器起使制冷剂冷凝的冷凝器作用，而当室内热交换器52起加热器的作用时，该室外热交换器起使制冷剂蒸发的蒸发器的作用；将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂，以便将所述高温高压气态制冷剂供给室内热交换器52或室外热交换器54的小容量压缩机56和大容量压缩机66；以及一个设置在室内热交换器52和室外热交换器54之间的膨胀装置58，该膨胀装置将所述制冷剂膨胀到低温低压状态。用制冷剂管道59将室内热交换器52、室外热交换器54、小容量和大容量压缩机56和66及膨胀装置58连接起来。
所述小容量和大容量压缩机56和66都为恒速压缩机或变容式压缩机。也可选择，所述小容量和大容量压缩机56和66中的一个为变容式压缩机，而所述小容量和大容量压缩机56和66中的另一个为恒速压缩机。
所述小容量压缩机56的容量最好为小容量和大容量压缩机56和66的总容量的20-40％，而大容量压缩机56的容量最好为小容量和大容量压缩机56和66的总容量的60-80％。
将一个公用低压平衡筒74连接到小容量压缩机56的吸气管道56a和大容量压缩机66的吸气管道66a上。该公用低压平衡筒74用于储存未被室内热交换器52或室外热交换器54蒸发的液态制冷剂，以便防止液态制冷剂进入小容量和大容量压缩机56和66中。
将截止阀82和84分别装在小容量压缩机56的排气管线56b和大容量压缩机66的排气管线66b中。截止阀82和84用于防止从当前正在运行的压缩机(例如小容量压缩机56)中排出的制冷剂流入当前已经停止运行的压缩机(例如大容量压缩机66)中。
该空调器还包括一个用于检测室内温度的温度传感器92；一个可以让用户操纵空调器运行并输入期望的目标温度的操作面板94；以及一个控制单元96，响应温度传感器92和操作面板94发出的信号，该控制单元确定小容量和大容量压缩机56和66是运行还是停止运行，然后将控制信号发送给小容量和大容量压缩机56和66中。
标号98表示一个换向阀，例如四通阀，按照操作面板94的操作，该阀响应控制单元96发出的控制信号改变制冷剂的流动方向，从而使空调器用于冷却或加热目的。该四通阀98与公用低压平衡筒74及小容量和大容量压缩机56和66的排气管线56b和66b连通。在冷却模式中，该四通阀98将小容量压缩机56或大容量压缩机66压缩过的高温高压气态制冷剂引入到室外热交换器54，而在加热模式中，该四通阀将所述气态制冷剂引入到室内热交换器52。
图3是使本发明的空调器按冷却模式运行的方法流程图。图4用曲线表示了本发明的空调器以冷却模式运行期间压缩机随室内温度变化的运行情况。
下面结合图2至4介绍本发明所述空调器的运行方法。
首先，根据用户对操作面板94的操纵，在设定了目标温度T0的情况下，将空调器设定在冷却模式下运行。然后，控制单元96将四通阀98切换到对应于冷却模式的运行位置，并将室内温度T与第一设定温度T1进行比较。当确定室内温度T高于第一设定温度T1时，控制单元96使小容量压缩机56单独运行(S1，S2和S3)。
此处，第一设定温度T1是用(T0+ΔT)表示的上限温度，它比目标温度T0高一允许的温度偏差ΔT，例如该偏差为1℃。也就是说，第一设定温度T1是一用于确定小容量压缩机56是运行还是停止运行的参考温度。
当小容量压缩机56单独运行时，该小容量压缩机56将高温高压气态制冷剂排到室外热交换器54中。流过室外热交换器54的制冷剂与周围空气进行热交换，借此散热并进行冷凝。由室外热交换器54冷凝了的高温高压液态制冷剂通过膨胀装置58，借此被膨胀成可以进行蒸发的低温低压状态的制冷剂，然后再被传送到室内热交换器52中。
当所述制冷剂通过室内热交换器52时，低温低压液态制冷剂与室内的空气进行热交换，吸热后再被蒸发。然后所述制冷剂再进入小容量压缩机56。这样就完成了一次制冷循环，由于室内热交换器52的吸热作用使室内温度T降低。
在小容量压缩机56开始单独运行经过第一预定时间t1以后，控制单元96将室内温度T与第一设定温度T1进行比较(S4和S5)。
此处，第一预定时间t1是在小容量压缩机56单独运行期间确保室内温度变化稳定的参考时间，例如1分钟。
当室内温度T没有达到第一设定温度T1，即由(T0+ΔT)表示的上限温度比目标温度T0高一允许的温度偏差ΔT时，也就是说，当室内温度T高于第一设定温度T1时，控制单元96确定室内的冷却负载较大，而由小容量压缩机56单独运行不足以移去该负载。因此，控制单元96使小容量压缩机56停止运行，而使大容量压缩机66单独运行(S6)。
当大容量压缩机66单独运行时，从大容量压缩机66排到室外热交换器54中的高温高压气态制冷剂量大于小容量压缩机56运行时排到该室外热交换器中的制冷剂量。因此，由大容量压缩机66的运行实现所述制冷循环，其运行过程与小容量压缩机56的运行过程相同，室内温度T因室内热交换器52的吸热作用而降低。
与小容量压缩机56的运行相比，在这种情况下，更多的制冷剂流过室内热交换器52，因此进一步降低了室内温度。
另一方面，在经过第一预定时间t1以后，当室内温度T达到第一设定温度T1时，也就是说，当室内温度T不高于由(T0+ΔT)表示的上限温度时，控制单元96确定通过小容量压缩机56的单独运行可移去室内的冷负载，并继续使小容量压缩机56运行。此后，当室内温度T不高于第二设定温度T2时，为了避免室内温度过冷，控制单元96使小容量压缩机56停止运行(S7和S8)。小容量压缩机56单独运行/停止运行以后，重复步骤S1至S8的过程。
此处，第二设定温度T2是由(T0-ΔT)表示的下限温度，它比目标温度T0低一允许的温度偏差ΔT。也就是说，与第一设定温度一样，第二设定温度T2是一个用于确定小容量压缩机56是运行还是停止运行的参考温度。
如上所述，由第二设定温度T2可确定小容量压缩机56的运行是否停止。此外，当室内温度T低于目标温度T0时，可以停止小容量压缩机56的运行。
从大容量压缩机66开始单独运行经过第二预定时间t2以后，控制单元96将室内温度T与第二设定温度T2进行比较(S9和S10)。
此处，第二预定时间t2是在大容量压缩机66单独运行期间确保室内温度变化稳定的参考时间，例如1分钟。
第二设定温度T2是用于确定大容量压缩机66以及小容量压缩机56是运行还是停止的参考温度。
当室内温度T没有达到第二设定温度T2时，即由(T0-ΔT)表示的下限温度比目标温度T0低一个允许的温度偏差ΔT时，也就是说，当室内温度T高于第二设定温度T2时，控制单元96确定室内的冷却负载较大，大容量压缩机66单独运行不足以移去此冷负载。因此，控制单元96使小容量压缩机56与大容量压缩机66一起运行(S11)。
当小容量与大容量压缩机56和66同时运行时，小容量与大容量压缩机56和66都将高温高压气态制冷剂排放到室外热交换器54中，总排放量既大于小容量压缩机56单独运行时的制冷剂排放量也大于大容量压缩机66单独运行时的制冷剂排放量。因此，制冷循环由小容量和大容量压缩机56及66同时运行实现，其运行过程与小容量压缩机56单独运行或大容量压缩机66单独运行的过程相同，室内温度T因室内热交换器52的吸热作用而降低。
与小容量或大容量压缩机56或66单独运行相比，在这种情况下更多的制冷剂通过室内热交换器52，因此进一步降低了室内的温度。
然后，通过小容量和大容量压缩机56及66同时运行使室内温度T低于第二设定温度T2即低于下限温度(T0-ΔT)时，控制单元96确定室内的冷负载完全被移去。于是，为了防止室内过冷，控制单元96使小容量和大容量压缩机56及66停止运行(S12和S13)。
另一方面，在经过第二预定时间t2以后，当室内温度T达到第二设定温度T2时，也就是说，当室内温度T不高于下限温度(T0-ΔT)时，控制单元96确定室内的冷负载因大容量压缩机66的单独运行而被移去，则使大容量压缩机66停止运行，以便防止室内过冷(S14)。在大容量压缩机66单独运行/停止运行以后，重复步骤S1至S14的过程。
因此，在小容量压缩机56单独运行/停止运行、大容量压缩机66单独运行及小容量与大容量压缩机56和66同时运行/停止以后，重复所述过程。
在本发明的该实施方式中，尽管将第二设定温度T2用作大容量压缩机66单独运行以后的参考时间，但该第二设定温度T2也可以用作小容量压缩机56单独运行以后的参考时间。
本发明的空调器以及使该空调器按冷却模式运行的方法具有如下优点：
首先，所述空调器包括用于压缩制冷剂的小容量压缩机和大容量压缩机，还包括用于控制小容量和大容量压缩机单独运行或同时运行的控制单元，因而在通过将室内温度与经操作面板输入的目标温度的上或下允许极限值比较而确定室内的冷负载较大时，可将室内温度保持在目标温度的上或下允许极限值的范围内。因此，可以减少电能的消耗率。
其次，小容量压缩机单独运行，从小容量压缩机开始单独运行经过第一预定时间以后，当确定冷却负载较大时，停止小容量压缩机的运行，使大容量压缩机单独运行。此后，从小容量压缩机开始单独运行经过第二预定时间以后，当再次确定冷却负载较大时，重新使小容量压缩机运行，并使其与大容量压缩机一起工作。因此，可以迅速应对冷负载的变化。
第三，将用作上限温度的第一设定温度设定成比目标温度高一允许的温度偏差，将用作下限温度的第二设定温度设定成比目标温度低一允许的温度偏差，由此根据待移去的冷负载的变化，使小容量和大容量压缩机运行和/或停止，从而将室内温度保持在目标温度的上限和下限的范围内。
虽然为了说明对本发明的优选实施方式作了描述，但本领域的普通技术人员很清楚，在不超出所附的权利要求书的保护范围和本发明的构思的前提下可以进行各种改型、增加和删减。