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Dokumentenidentifikation DE602004001659T2 09.08.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001536186
Titel Klimaanlage
Anmelder Hitachi Air Conditioning Systems Co., Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Nagamatsu, Shinichiro c/o Shimizu Works Hitachi, Shizuoka-shi Shizuoka-ken 424-0926, JP;
Katsumata, Naoto c/o Shimizu Works Hitachi, Shizuoka-shi Shizuoka-ken 424-0926, JP;
Endo, Takeshi c/o Shimizu Works Hitachi, Shizuoka-shi Shizuoka-ken 424-0926, JP;
Kawaguchi, Hiroyuki c/o Shimizu Works Hitachi, Shizuoka-shi Shizuoka-ken 424-0926, JP
Vertreter BEETZ & PARTNER Patentanwälte, 80538 München
DE-Aktenzeichen 602004001659
Vertragsstaaten DE, ES, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 26.11.2004
EP-Aktenzeichen 040281198
EP-Offenlegungsdatum 01.06.2005
EP date of grant 26.07.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.08.2007
IPC-Hauptklasse F24F 11/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse F24F 3/06(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   F25B 49/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   F25B 13/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klimaanlage, die einen Dampfkompressionskühlungs-Kreislauf verwendet, im Hinblick auf die Sicherung von Komfort und Zuverlässigkeit bevorzugt ist und auf eine Senkung des Energieverbrauchs abzielt.

Stand der Technik

Bisher war es bekannt, den Energieverbrauch durch Bereitstellung eines Bedarfsreglers und einer Ablaufsteuerung zu verringern, wobei es der Ablaufsteuerung ermöglicht wird, Kompressoren einer Mehrzahl von Klimaanlagen zu steuern und die einzelnen Klimaanlagen im Turnus abzuschalten, während die übrigen in Betrieb bleiben. Dies wird zum Beispiel in Patentdokument Nr. 1 (JP-A-10-89744) beschrieben.

Der tatsächliche Energieverbrauch einer Klimaanlage variiert stark, je nach Klimatisierungslast, Umgebungslufttemperatur während der Betriebszeit und Installationsbedingungen. Wenn zum Beispiel die Umgebungslufttemperatur hoch und die Klimatisierungslast groß ist, steigt der Betriebsdruck der zu verwendenden Klimaanlage, und der Energieverbrauch nimmt im Vergleich zum üblichen stark zu. Daher mindert ein Verfahren zum Anhalten einer Klimaanlage im Turnus gemäß dem oben genannten Stand der Technik den Komfort erheblich.

Da sich bei einer Klimaanlage, bei der ein Kompressor einfach angehalten und neu gestartet wird, außerdem die Häufigkeit der Aktivierungen nach dem Anhalten der Klimaanlage unnötig erhöht, nimmt die Beanspruchung der Lebensdauer eines Kontaktpunktes eines Relais und dergleichen, die zwischen dem Kompressor und einem Netzanschluss vorgesehen sind, eines Gebläsemotors und des Kompressors zu. Da das Erreichen einer stabilen Klimatisierungskapazität durch das Reaktivieren nach dem Anhalten Zeit erfordert, verringert sich dabei die Betriebseffizienz, was dem Energiesparen entgegensteht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Lösung von Problemen des oben genannten Stands der Technik und die Sicherung einer maximalen Klimatisierungskapazität innerhalb eines Grenzwerts entsprechend dem Bedarf des Benutzers, zum Beispiel der Begrenzung des Energieverbrauchs, ohne dabei den Komfort zu mindern.

Außerdem ist es ihre Aufgabe, für Zuverlässigkeit zu sorgen, während gleichzeitig die Senkung des Energieverbrauchs angestrebt wird.

Kurze Zusammenfassung der Erfindung

Um die oben genannten Probleme zu lösen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer Klimaanlage, in der eine außenseitige Einheit, die eine Mehrzahl von Kompressoren, ein Vierwegeventil, hitzequellenseitige Hitzeaustauscher, außenseitige Expander und außenseitige Lüfter hat, und mehrere innenseitige Einheiten, die Motorexpansionsventile, nutzungsseitige Hitzeaustauscher und innenseitige Lüfter haben, verbunden sind mit einem Flüssigkeitsverbindungsleitungssystem und einem Gasverbindungsleitungssystem, und die eine Betriebsfrequenz des Kompressors steuert, ein oberer Grenzwert des Energieverbrauchs vorher festgelegt und eine Betriebsfrequenz von mindestens einem der Mehrzahl der Kompressoren um einen vorbestimmten Steuerbereich reduziert, wenn ein Betriebsstrom der Klimaanlage größer ist als ein auf einem oberen Grenzwert basierender Stromwert.

Des Weiteren kann eine Betriebsanzahl des Rests der Kompressoren reduziert werden, wenn ein Betriebsstrom der Klimaanlage größer ist als der auf dem oberen Energieverbrauchsgrenzwert basierende Stromwert, selbst wenn die Frequenz einen unteren Grenzwert der Betriebsfrequenz annimmt.

Zusätzlich ist es bei der oben genannten Klimaanlage erwünscht, dass die Mehrzahl von Kompressoren einen Kompressor des variablen Kapazitätstyps und Kompressoren des festgelegten Kapazitätstyps umfasst, wobei eine Betriebsfrequenz des Kompressors des variablen Kapazitätstyps um einen vorbestimmten Steuerbereich reduziert wird, wenn ein Betriebsstrom der Klimaanlage größer ist als ein auf dem oberen Grenzwert basierender Stromwert, und dann eine Betriebsanzahl der Kompressoren des festgelegten Kapazitätstyps reduziert wird.

Des Weiteren ist es bei der oben genannten Klimaanlage wünschenswert, dass die Mehrzahl von Kompressoren einen Kompressor des variablen Kapazitätstyps und Kompressoren des festgelegten Kapazitätstyps umfasst, wobei eine Betriebsfrequenz des Kompressors des variablen Kapazitätstyps um einen vorbestimmten Steuerbereich reduziert wird, wenn ein Betriebsstrom der Klimaanlage größer ist als ein auf dem oberen Grenzwert basierender Stromwert, und dann eine Betriebsanzahl der Kompressoren des festgelegten Kapazitätstyps reduziert wird, nachdem eine gegebene Zeitlänge gewartet wurde.

Darüber hinaus ist es bei der oben genannten Klimaanlage wünschenswert, dass eine Abschaltprozedur ausgeführt wird, wenn die Betriebsfrequenz des Kompressors, dessen Betriebsfrequenz reduziert wird, einen unteren Grenzwert annimmt und der Rest der Kompressoren angehalten wird.

Zusätzlich ist es bei der oben genannten Klimaanlage wünschenswert, dass, wenn die Klimaanlage mit einem oberen Energieverbrauchsgrenzwert, der vorher gesetzt wurde, betrieben wird, die Öffnungsausmaße der Motorexpansionsventile im Vergleich mit dem Fall, dass ein oberer Energieverbrauchsgrenzwert nicht gesetzt wurde, klein gemacht werden.

Des Weiteren ist es bei der oben genannten Klimaanlage wünschenswert, dass der Mehrzahl der innenseitigen Einheiten Prioritäten zugeordnet werden und die Öffnungsausmaße der vorstehend genannten Motorexpansionsventile vergrößert werden, wenn die Priorität der innenseitigen Einheiten höher ist.

Darüber hinaus ist es bei der oben genannten Klimaanlage wünschenswert, dass der Mehrzahl der innenseitigen Einheiten Priorität zugeordnet wird und dass die Priorität als ein Bedarfsniveau ausgedrückt wird.

Zusätzlich ist es bei der oben genannten Klimaanlage wünschenswert, dass die Mehrzahl der Klimaanlagen installiert ist, mindestens eine der Mehrzahl der Klimaanlagen mit einem oberen Energieverbrauchsgrenzwert, der vorher festgelegt wurde, betrieben wird und dass die Klimaanlage, die mit dem festgelegten, oberen Grenzwert betrieben wird, im Turnus wechselt.

Des Weiteren ist es bei der oben genannten Klimaanlage wünschenswert, dass die Mehrzahl der Klimaanlagen installiert ist und dass angezeigt wird, dass sie mit einem oberen Energieverbrauchsgrenzwert, der vorher festgelegt wurde, in Betrieb ist.

Da es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich ist, eine ausreichende Klimatisierungskapazität mit einem oberen Energieverbrauchsgrenzwert, der vorher festgelegt wurde, zu sichern, ist es möglich, auf die Verringerung des Energieverbrauchs abzuzielen, ohne den Komfort zu mindern.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.

Kurze Beschreibung der verschiedenen Ansichten der Zeichnungen

1 ist ein Blockdiagramm eines Kühlungskreislaufs, der eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

2 ist ein Flussdiagramm, das eine Betriebsweise von Kompressoren gemäß einer Ausführungsform zeigt;

3 ist ein Flussdiagramm, das ein Steuerverfahren eines motorbetriebenen Ventils gemäß einer Ausführungsform zeigt;

4 ist eine Vorderansicht, die eine innenseitige Fernbedienung gemäß einer Ausführungsform zeigt;

5 ist ein Diagramm, das ein Steuerverfahren für eine Mehrzahl von Klimaanlagen gemäß einer Ausführungsform zeigt; und

6 ist eine Vorderansicht, die die Bedienanzeige bei Bereitschaftsbetrieb gemäß einer Ausführungsform zeigt.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Es ist zwar notwendig, die Kapazität eines Kompressors entsprechend der Lastfluktuation zu ändern, um den Energieverbrauch zu senken, aber es ist nicht möglich, die nötige Klimatisierungskapazität mit der verbrauchten elektrischen Energie abzugleichen, die nur durch Verringerung der Kapazität des Kompressors verringert werden kann, was die im Umlauf befindliche Menge des Kühlmittels stark reduziert und zu einer Verminderung der Zuverlässigkeit führt.

Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

In 1 umfasst eine außenseitige Einheit 13 einen Kompressor des variablen Kapazitätstyps 1, der mit einer durch einen Inverter veränderten Betriebsfrequenz gesteuert wird, sowie Kompressoren des festgelegten Kapazitätstyps 2, und die Kompressoren sind jeweils parallel mit einem Vierwegeventil 3 verbunden. Die Leitungsverbindung des Vierwegeventils 3 verläuft zu einem hitzequellenseitigen Hitzeaustauscher 4 und ist weiterhin über ein außenseitiges Expandergerät 5 vom hitzequellenseitigen Hitzeaustauscher 4 aus mit einem Kühlmittelmengenregler 7 verbunden. Im Übrigen bezeichnet das Bezugszeichen 6 ein motorbetriebenes Ventil, das einen Durchlass zum hitzequellenseitigen Hitzeaustauscher 4 schaltet, und das Bezugszeichen 8 bezeichnet einen außenseitigen Lüfter, der den hitzequellenseitigen Hitzeaustauscher 4 belüftet.

Des Weiteren bezeichnet das Bezugszeichen 9 ein elektrisches Expansionsventil, das Bezugszeichen 10 bezeichnet einen nutzungsseitigen Hitzeaustauscher und das Bezugszeichen 11 bezeichnet einen innenseitigen Lüfter, aus denen jede innenseitige Einheit 12 aufgebaut ist. Die innenseitigen Einheiten 12 sind mit den außenseitigen Einheiten 13 durch ein Flüssigkeitsverbindungsleitungssystem 14und ein Gasverbindungsleitungssystem 15 verbunden. Der Kompressor des variablen Kapazitätstyps 1, die Kompressoren des festgelegten Kapazitätstyps 2, die außenseitigen Lüftereinheiten 8 und die innenseitigen Lüfter 11 sind in Betrieb, und die innenseitige Klimatisierung wird durch Hitzeaustausch mit der Luft durchgeführt.

Als nächstes wird die Betriebsweise dieser Ausführungsform erklärt.

Während des Kühlungsbetriebs fließt ein Kühlmittel in Richtung der ausgezogenen Pfeile im Diagramm. Das aus dem Kompressor des variablen Kapazitätstyps 1 und den Kompressoren des festgelegten Kapazitätstyps 2 ausströmende gasförmige Kühlmittel passiert das Vierwegeventil 3 und wird durch die hitzequellenseitigen Hitzeaustauscher 4 kondensiert, die aus mehreren Kühlmittelpassagen bestehen. Das kondensierte Kühlmittel tritt in den Kühlmittelmengenregler 7 ein. Das aus dem Kühlmittelmengenregler 7 ausströmende flüssige Kühlmittel wird durch Druckverlust entsprechend der Leitungslänge im Flüssigkeitsverbindungsleitungssystem 14, das die außenseitigen Einheiten 13 und die innenseitigen Einheiten 12 verbindet, zu einem Gas/Flüssigkeits-Zweiphasenstrom und tritt in die elektrischen Expansionsventile 9 ein.

Jedes elektrische Expansionsventil 9 ist ein Expansionsgerät, bei dem das Maß der Drosselung beliebig eingestellt werden kann, und das vom elektrischen Expansionsventil 9 dekomprimierte Kühlmittel wird an einen als Verdampfer verwendeten nutzungsseitigen Hitzeaustauscher 10 geschickt, verdampft und kühlt die innenseitige Luft. Das verdampfte Kühlmittel durchströmt das Gasverbindungsleitungssystem 15 und kehrt zu den Einlassseiten der Kompressoren 1 und 2 zurück.

Während des Heizungsbetriebs fließt das Kühlmittel in Richtung der gestrichelten Pfeile im Diagramm, indem das Vierwegeventil 3 umgeschaltet wird. Das aus dem Kompressor des variablen Kapazitätstyps 1 und den Kompressoren des festgelegten Kapazitätstyps 2 ausströmende Kühlmittel durchströmt das Vierwegeventil 3 und das Gasverbindungsleitungssystem 15, gibt Wärme ab und wird in den nutzungsseitigen Hitzeaustauschern 10 kondensiert, um die innenseitige Luft zu erwärmen.

Das Kondensat wird durch die elektrischen Expansionsventile 9 gedrosselt und expandiert und im Flüssigkeitsverbindungsleitungssystem 14 als Gas-Flüssigkeits-Zweiphasenstrom an die außenseitigen Einheiten 13 weitergeleitet. Das Kühlmittel, das durch den Druckverlust im Flüssigkeitsverbindungsleitungssystem 14 eine größere Trockenheit erlangt, wird an die hitzequellenseitigen Hitzeaustauscher 4 geschickt. Das an die hitzequellenseitigen Hitzeaustauscher 4 geschickte Kühlmittel verdampft, erlangt eine große Trockenheit und kehrt durch das Vierwegeventil 3 zum Kompressor des variablen Kapazitätstyps 1 und zu den Kompressoren des festgelegten Kapazitätstyps 2 zurück.

Da die elektrischen Expansionsventile 9 während einer Kühlperiode oder die Motorexpansionsventile 5 während einer Heizperiode so gesteuert werden, dass ein geringer Grad an Überhitzung der Einlassseiten des Kompressors des variablen Kapazitätstyps 1 und der Kompressoren des festgelegten Kapazitätstyps 2 hinzukommen kann, treten nie eine Nasskompression und ein ineffizienter Betrieb auf.

2 ist ein Flussdiagramm, das die Steuerung der Kompressoren bei Begrenzung des Energieverbrauchs zeigt. Die Betriebskapazität der Kompressoren wird durch Steuern der Kapazität durch Änderung der Betriebsfrequenz des Kompressors des variablen Kapazitätstyps 1durch einen Inverter, so dass der vorher festgelegte Energieverbrauch nicht überschritten werden kann, und durch Betrieb des Kompressors des variablen Kapazitätstyps 1 in Kombination mit den Kompressoren des festgelegten Kapazitätstyps 2 gesteuert.

Der Kompressor des variablen Kapazitätstyps 1 und die Kompressoren des festgelegten Kapazitätstyps 2 messen einen Stromwert mit einem Stromwandler oder veranschlagen einen Betriebsstrom aufgrund einer Funktion oder eines Tabellenwerts der Kapazität durch Ermitteln von Hochdruck und Niederdruck und übermitteln einen Gesamtstromwert der in Betrieb befindlichen Klimaanlage an eine Steuerschaltung.

Wenn in 2 ein Bedarfssignal empfangen wird (Schritt 16) und die Energieverbrauchs-Begrenzungssteuerung durch ein externes Eingabesignal oder die voreingestellte Zeit ausgelöst wird, wird ein Klimaanlagenstrom I2 bei Betrieb mit einem Stromwert I1 verglichen, der einem begrenzten Energieverbrauch in Schritt 17 und 18 äquivalent ist. Wenn I1 < I2, wechselt der Arbeitsvorgang zu Schritt 19.

Wenn ein Kapazitätsvariablenwert Hz des Kompressors des variablen Kapazitätstyps 1 nicht die untere Kapazitätsvariablengrenze Hzmin in Schritt 19 ist, wird die Betriebskapazität des Kompressors des variablen Kapazitätstyps in einem Steuerbereich &Dgr;Hz pro Zeit des Kapazitätsvariablenwerts in Schritt 20 verringert, bis I1 ≥ I2 zutrifft. Wenn dann I1 < I2, selbst wenn Hz = Hzmin in Schritt 19 zutrifft, wird die Anzahl der Kompressoren des festgelegten Kapazitätstyps in Schritt 21 um einen von der aktuellen Betriebsanzahl n verringert.

Auch wenn eine zirkulierende Menge des Kühlmittels durch Betrieb des Kompressors des variablen Kapazitätstyps 1 in Schritt 20 verringert wird, findet die Verringerung eines Betriebsstroms zeitverzögert statt. Wenn bei Schritt 19 Hz = Hzmin zutrifft, wird eine Stromwertveränderung daher erleichtert, wenn über einen festgelegten Zeitraum von etwa 30 Sekunden bis zu einer Minute gewartet wird, statt die Anzahl sofort zu verringern.

Der Betrieb innerhalb eines Energieverbrauchs-Grenzwerts wird durch Wiederholung der obigen Schaltung erreicht, bis I1 ≥ I2 zutrifft. Wenn der Kapazitätsvariablenwert Hz die untere Kapazitätsvariablengrenze Hzmin ist und sämtliche aktuellen Kompressoren des festgelegten Kapazitätstyps bei Schritt 21 angehalten werden, wird zusätzlich in Schritt 23 ein Abschaltevorgang durchgeführt und ein Neustart durchgeführt. Somit wird ein Betrieb jenseits des Energieverbrauchsgrenzwerts verhindert.

Die Kompressoren des festgelegten Kapazitätstyps 2 verfügen über eine gesonderte Steuerfähigkeit gegenüber dem Kompressor des variablen Kapazitätstyps 1, da durch Änderung der Betriebsanzahl im Gegensatz zum Kompressor des variablen Kapazitätstyps 1 ein Betriebsstrom gesteuert wird. Daher wird I2 durch Verringerung der Anzahl der Kompressoren des festgelegten Kapazitätstyps 2 vorübergehend wesentlich geringer als I1. Somit wird die Kapazität des Kompressors des variablen Kapazitätstyps 1 durch den Steuerbereich pro Zeit erhöht, &Dgr;Hz des Kapazitätsvariablenwerts in Schritt 26, bis I1 – &Dgr;I1 = I2 in Schritt 24 zutrifft. Vorliegend ist &Dgr;I1 ein durch die Kapazität der Klimaanlage bestimmter Steuerparameter oder ein variabler Bereich des Kompressors des variablen Kapazitätstyps 1.

Wenn der volle Stromwert der Klimaanlage durch Änderung der Betriebslast oder der Umgebungstemperatur fällt und I1 > I2 in Schritt 18 zutrifft, wird die Kapazität des Kompressors des variablen Kapazitätstyps 1 in Schritt 26 erhöht. Wenn der variable Wert Hz des Kompressors des variablen Kapazitätstyps 1 in Schritt 25 einen Maximalwert Hzmax erreicht und der veranschlagte Strom I3, bewirkt durch Erhöhen der Betriebsanzahl n der Kompressoren des festgelegten Kapazitätstyps 2, I1 ≥ I3 ist, wird die Betriebsanzahl n der Kompressoren des festgelegten Kapazitätstyps 2 in Schritt 27 um eins erhöht. Im Fall von I1 < I3 wird die Betriebsanzahl dann nicht geändert.

Die oben genannte Steuerung wird auch dann in ähnlicher Weise durchgeführt, wenn die Klimaanlage nur aus dem Kompressor des variablen Kapazitätstyps 1 oder nur aus den Kompressoren des festgelegten Kapazitätstyps besteht. Eine fortlaufende Kapazitätssteuerung kann zwar nicht wie beim Kompressor des variablen Kapazitätstyps 1 durchgeführt werden, wenn alle Kompressoren aus den Kompressoren des festgelegten Kapazitätstyps 2 aufgebaut sind, aber es ist möglich, die Klimaanlage im Vergleich zur Verwendung des Kompressors des variablen Kapazitätstyps 1 kostengünstig zu konstruieren.

Da eine zirkulierende Kühlmittelmenge abnimmt und die Wirkung der Expansionsausstattung zum Zeitpunkt der oben genannten Steuerungsanwendung gering wird, steigt der Einlassdruck in die Kompressoren leicht an. Da deshalb das Verhältnis zwischen dem Kompressorausstoßdruck und dem Einlassdruck klein wird, entsteht leicht eine Fehlfunktion, wie zum Beispiel der Abfall einer Zufuhrmenge des im Umlauf befindlichen Öls zu den Kompressoren. Daher ist, wenn der Energieverbrauch nach oben hin begrenzt ist, eine Expansionsausstattung (Motorexpansionsventile) vorgesehen, die mit den nutzungsseitigen Hitzeaustauschern verbunden ist, die wiederum mit der Klimaanlage verbunden sind, und einen variablen Drosselmechanismus hat, der auf ein beliebiges Drosselmaß eingestellt werden kann, und ein Grad der Öffnung der Expansionsausstattung wird durch ein Maß gedrosselt, das einer verringerten Menge der zirkulierenden Menge entspricht. Dadurch kann das Ansteigen des Einlassdrucks der Kompressoren unterdrückt werden.

Des Weiteren wirkt sich das Drosselmaß der Expansionsausstattung direkt auf eine an jede innenseitige Einheit verteilte Kühlmittelmenge und auf die Umlaufmenge des Kühlmittels der gesamten Klimaanlage aus. Je höher daher der Grad der Öffnung der Expansionsausstattung ist, desto mehr Kühlmittel fließt, und somit ist der Grad der Öffnung proportional zur Klimatisierungskapazität. Dann ist es möglich, die der Bedarfseinstellung bei beschränktem Energieverbrauch entsprechende Klimatisierungskapazität zu erhalten, indem das Drosselmaß der Expansionsausstattung zu den innenseitigen Einheiten nicht geändert wird, deren Klimatisierungskapazität Priorität erhält, indem die Bedarfseinstellung vorher durchgeführt wird, oder durch Verringerung des Drosselbereichs im Vergleich zu den innenseitigen Einheiten mit niedriger Priorität der Klimatisierungskapazität aufgrund einer anderen Bedarfseinstellung. Somit sind die Zuverlässigkeit der Klimaanlage und die Verringerung des Energieverbrauchs vergleichbar, ohne den Komfort zu mindern.

3 zeigt ein Ablaufdiagramm der Steuerung eines Drosselmaßes der Expansionsausstattung unter Bedarfssteuerung.

Wenn die Bedarfssteuerung, die den oberen Energieverbrauchsgrenzwert begrenzt, in Schritt 29 in Kraft tritt, wird die Kapazität der Kompressoren verringert, und eine im Umlauf befindliche Menge des Kühlmittels wird verringert, wie in 2 erläutert. Da jedoch aufgrund des durch die elektrischen Expansionsventile 9 dekomprimierten Kühlmittels das Drosselmaß im Vergleich zu der zur üblichen Zeit im Umlauf befindlichen Menge an Kühlmittel relativ verringert ist, wird ein Kühlkreislauf durch weiteres Drosseln der Motorexpansionsventile 9 um &Dgr;V in Schritt 30 stabilisiert. Da sich jedoch die zirkulierende Menge des in den innenseitigen Einheiten 12 fließenden Kühlmittels ebenfalls relativ verringert und somit die Klimatisierungskapazität gering wird, wird eine Priorität durch Bedarfseinstellung vorher unter den installierten innenseitigen Einheiten festgelegt, um eine Minderung des Komforts in jedem Innenraum durch Verringerung der Klimatisierungskapazität der gesamten Klimaanlage zu verhindern.

Wenn das Drosselmaß von &Dgr;V notwendig ist, wobei die Drosselmaße in allen innenseitigen Einheiten wie in Schritt 31 summiert werden, ist das Drosselmaß von &Dgr;V normalerweise von &Dgr;V11 bis &Dgr;V1n entsprechend der Kapazität jedes Motorexpansionsventils 9 der innenseitigen Einheiten, der voreingestellten Temperatur, der Raumtemperatur und dergleichen verteilt. Dann wird in Schritt 32 ein Koeffizient Ki, der die durch die Bedarfseinstellung definierte Kapazitätspriorität ausdrückt, bestimmt, und eine Umverteilung gemäß der Priorität der Klimatisierungskapazität wird unter den innenseitigen Einheiten durchgeführt. Das heißt, die Drosselmenge &Dgr;V2i unter Berücksichtigung der Priorität der Klimatisierungskapazität wird so eingestellt, dass &Dgr;V2i = Ki × &Dgr;V1i zutreffen kann, und die Klimatisierungskapazität, die dem Komfort des Benutzers am meisten entspricht, wird erreicht. In Schritt 33 wird die Gesamtsumme des Drosselmaßes &Dgr;Vi, die jeder innenseitigen Einheit befohlen wird, durch Multiplikation von &Dgr;V2i mit einem durch k = &Dgr;V/(&Sgr;&Dgr;V2i) definierten Korrekturfaktor zu &Dgr;V.

Dadurch wird es möglich, den Anstieg des Einlassdrucks der Kompressoren zu unterdrücken, indem die Kompressorkapazität vermindert wird, und Zuverlässigkeit und Komfort mit der gleichzeitigen Begrenzung des Energieverbrauchs zu vereinbaren.

4 zeigt ein Beispiel für eine Anzeige auf einer Anzeigeeinheit einer Fernbedienung 34 für eine innenseitige Einheit, gemäß der die Bedarfssteuerung in Betrieb ist, wobei die Priorität jeder innenseitigen Einheit als Zahl der Ebene 5 und eine Balkengrafik der Kapazität zum Zeitpunkt der Begrenzung des Energieverbrauchs angezeigt werden, wie in 3 dargestellt, indem die Priorität zur Bedarfsebene gemacht wird. Da ein Benutzer die Klimatisierungskapazität aufgrund des aktuellen Betriebsstatus einer innenseitigen Einheit der Bedarfsebene und der effektiven Temperatur zuordnen kann, wird es dadurch ermöglicht, den Betriebsvorgang durch Anpassung der Bedarfsebene durchzuführen, was die Ansprüche eines unabhängigen Benutzers erfüllt.

Um den oberen Grenzwert einer gesamten Klimaanlagenvorrichtung in dem Fall zu begrenzen, dass mehrere Klimaanlagen installiert sind, die jeweils eine Funktion zum Einstellen eines oberen Energieverbrauchsgrenzwerts aufweisen, ist es notwendig, einen oberen Energieverbrauchsgrenzwert individuell einzustellen, so dass der Gesamtwert der oberen Energieverbrauchsgrenzwerte geringer ist als der Begrenzungswert des Energieverbrauchs der gesamten Klimaanlagenvorrichtung. In diesem Fall könnte, da die Steuerung zum Senken einer zirkulierenden Menge eines Kühlmittels in der gesamten Klimaanlagenvorrichtung angewandt wird, der Komfort gemindert werden, während die Begrenzung des Energieverbrauchs in Gang gesetzt wird. Außerdem häufen sich bei der Begrenzung des Energieverbrauchs in jeder Klimaanlage Abweichungen zwischen den oberen Energieverbrauchsgrenzwerten und dem tatsächlichen Betriebsenergieverbrauch, und daher vergrößert sich die Abweichung, wenn die Klimaanlagenvorrichtung groß ist und die Anzahl der Installationen steigt. Zu diesem Zeitpunkt wechselt die Klimaanlage, die den oberen Energieverbrauchsgrenzwert begrenzt, entsprechend der Zeit und der Reihenfolge, die vorher eingestellt wurden, zwischen den Klimaanlagen.

5 zeigt die Betriebsweise in dem Fall, dass mehrere Klimaanlagen installiert sind und die Klimaanlage, die den Energieverbrauch begrenzt, im Turnus wechselt. Die Klimaanlage, bei der die Bedarfssteuerung angewandt wird, und Klimaanlagen, bei denen die Bedarfssteuerung nicht angewandt wird, wechseln zu jeder beliebigen Einrichtungszeit, damit die innenseitigen Einheiten mit niedriger Priorität nicht ihre Kapazität verringern, um eine Senkung des Energieverbrauchs der gesamten Klimaanlagenvorrichtung zu erreichen. Im Besonderen wird, wenn keine Bedarfssteuerung durchgeführt wird, der Energieverbrauch zu einem Wert zu der Zeit, wenn die Bedarfseinstellung abgeschaltet wird, wie auf der linken Seite von 5 gezeigt ist. Wenn dann die Begrenzung des Energieverbrauchs, d. h. die Bedarfseinstellung der ersten von mehreren Klimaanlagen eingeschaltet wird, wird der Energieverbrauch zu diesem Zeitpunkt zu einem Wert zu der Zeit, wenn die Bedarfseinstellung gemäß 5 eingeschaltet wird. Als Nächstes wird die Bedarfseinstellung der ersten Klimaanlage nach einer vorbestimmten Zeitspanne (&Dgr;T Stunden) abgeschaltet und die Bedarfseinstellung einer zweiten wird eingeschaltet. Daraufhin werden die Außerkraftsetzung und die Inkraftsetzung der Bedarfseinstellungen nacheinander wiederholt.

6 zeigt ein Beispiel dafür, wie auf einer außenseitigen Einheit unter Einsatz der Bedarfssteuerung angezeigt wird, dass diese in Betrieb ist. Eine Anzeigetafel 36 ist an einer gut sichtbaren Position vorgesehen, zum Beispiel einem Abschnitt oberhalb der Mitte in Höhenrichtung, das heißt, einem Seitenendabschnitt der Vorderseite der außenseitigen Einheit 35. Die jeweiligen Steuerzustände der in 5 dargestellten Wechselsteuerung, wie "Normalbetrieb", "Bedarfssteuerung" und "in Bereitschaft bei Bedarfssteuerung", werden von oben nach unten auf der Anzeigetafel 36 angezeigt und unterscheiden sich durch Beleuchtung, Blinken oder ausgeschaltetes Licht. Da ein Arbeiter, der Kontrollen und Wartungsdienste durchführt, den aktuellen Betriebsstatus dadurch leicht erkennen kann, ist es möglich, die Überprüfungszeit zu verkürzen, wodurch die Dienstleistung verbessert werden kann. Zusätzlich wird die Durchführung der Betriebsverwaltung des Energiesparbetriebs und der Energiesparleistung einer Klimaanlage erleichtert, indem diese Information an Fernüberwachungsgeräte, wie ein externes zentralisiertes Steuersystem, übertragen wird.

Für den Fachmann versteht es sich weiterhin, dass sich die obige Beschreibung zwar auf Ausführungsformen der Erfindung bezieht, die Erfindung aber nicht darauf beschränkt ist und verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.


Anspruch[de]
Eine Klimaanlage, in der eine außenseitige Einheit (13), die eine Mehrzahl von Kompressoren (1, 2), ein Vierwegeventil (3), hitzequellenseitige Hitzeaustauscher (4), außenseitige Expander (5) und außenseitige Lüfter (8) hat, und eine Mehrzahl von innenseitigen Einheiten (12), die Motorexpansionsventile (9), nutzungsseitige Hitzeaustauscher (10) und innenseitige Lüfter (11) haben, verbunden sind mit einem Flüssigkeitsverbindungsleitungssystem (14) und einem Gasverbindungsleitungssystem (15) und die eine Betriebsfrequenz des Kompressors (1) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betriebsfrequenz von mindestens einem der Mehrzahl der Kompressoren um einen vorbestimmten Steuerbereich reduziert wird, wenn ein Betriebsstrom der Klimaanlage größer ist als ein Stromwert basierend auf einem oberen Grenzwert; und eine Betriebsanzahl des Rests der Kompressoren reduziert wird, wenn ein Betriebsstrom der Klimaanlage größer ist als ein Stromwert basierend auf dem oberen Energieverbrauchsgrenzwert, selbst wenn die Frequenz einen unteren Grenzwert der Betriebsfrequenz annimmt. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Kompressoren einen Kompressor des variablen Kapazitätstyps (1) und Kompressoren des festgelegten Kapazitätstyps (2) umfasst, wobei eine Betriebsfrequenz des Kompressors des variablen Kapazitätstyps um einen vorbestimmten Steuerbereich reduziert wird, wenn ein Betriebsstrom der Klimaanlage größer ist als ein Stromwert basierend auf dem oberen Grenzwert, und dann eine Betriebsanzahl der Kompressoren des festgelegten Kapazitätstyps reduziert wird. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Kompressoren einen Kompressor des variablen Kapazitätstyps (1) und Kompressoren des festgelegten Kapazitätstyps (2) umfasst, wobei eine Betriebsfrequenz des Kompressors des variablen Kapazitätstyps um einen vorbestimmten Steuerbereich reduziert wird, wenn ein Betriebsstrom der Klimaanlage größer ist als ein Stromwert basierend auf dem oberen Grenzwert, und dann eine Betriebsanzahl der Kompressoren des festgelegten Kapazitätstyps reduziert wird, nachdem eine gegebene Zeitlänge gewartet wurde. Klimaanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abschaltprozedur ausgeführt wird, wenn die Betriebsfrequenz des Kompressors, dessen Betriebsfrequenz reduziert wird, einen unteren Grenzwert annimmt und der Rest der Kompressoren angehalten wird. Klimaanlage nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Klimaanlage betrieben wird mit einem oberen Energieverbrauchsgrenzwert, der vorher gesetzt wurde, die Öffnungsausmaße der Motorexpansionsventile klein gemacht werden im Vergleich mit dem Fall, dass ein oberer Energieverbrauchsgrenzwert nicht gesetzt wurde. Klimaanlage nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrzahl der innenseitigen Einheiten Prioritäten zugeordnet werden und die Öffnungsausmaße der Motorexpansionsventile vergrößert werden, wenn die Priorität der innenseitigen Einheiten höher ist. Klimaanlage nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrzahl der innenseitigen Einheiten Priorität zugeordnet wird und dass die Priorität als ein Bedarfsniveau ausgedrückt wird. Klimaanlage nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Klimaanlagen installiert ist, mindestens eine der Mehrzahl der Klimaanlagen betrieben wird mit einem oberen Energieverbrauchsgrenzwert, der vorher festgelegt wurde, und dass die Klimaanlage, die mit dem festgelegten, oberen Grenzwert betrieben wird, im Turnus wechselt. Klimaanlage nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Klimaanlagen installiert ist, und dass es angezeigt wird, dass sie in Betrieb ist mit einem oberen Energieverbrauchsgrenzwert, der vorher festgelegt wurde.






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