專利名稱：具有多區(qū)監(jiān)控與診斷的供暖、通風、空調及制冷系統(tǒng)的制作方法
具有多區(qū)監(jiān)控與診斷的供暖、通風、空調及制冷系統(tǒng)技術領域：
本申請涉及一種供暖、通風、空調和制冷(HVAC&R，暖通空調制冷) 系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中經(jīng)調節(jié)溫濕度的空氣被傳到多個氣候控制區(qū)，且其中針對 與各個氣候控制區(qū)相關的系統(tǒng)組件設置有監(jiān)控和診斷測試程序。
背景技術：
眾所周知的制冷系統(tǒng)在許多應用中#1利用，例如空調、制冷和熱泵系統(tǒng)， 以調節(jié)(保持溫度和濕度)被傳入氣候受控環(huán)境的空氣。也可以采用其它第 二流體(不是空氣)，例如水或乙二醇。 一個提供經(jīng)調節(jié)溫濕度的空氣給多個 不同的氣候控制區(qū)的單一 的制冷系統(tǒng)，在現(xiàn)代暖通空調制冷領域中并非是不 尋常的應用。例如，氣候控制區(qū)可能是一個單一建筑物內不同的房間或辦公 室或保持在不同溫度下的不同冷凍室。每個氣候控制區(qū)通常都能夠單獨控制 以便特定區(qū)的住戶能夠得到需要的溫度和/或濕度以及新鮮空氣量。
在這樣一個復雜的制冷系統(tǒng)中，很難診斷出發(fā)生故障的系統(tǒng)組件。因為 一個單 一 的制冷系統(tǒng)為不同的氣候控制區(qū)提供舒適，所以許多區(qū)都可能與正 常運作的設備有關，與此同時任何一個氣候控制區(qū)也可能與出故障的組件有 關。如果這樣的問題不能及時發(fā)現(xiàn)和隔離，出故障的或破損的組件可能會導 致二次系統(tǒng)的其它組件遭受損害。此外， 一個區(qū)中的出故障的設備可能會影 響其它區(qū)中的系統(tǒng)組件的運行而給氣候控制區(qū)的住戶造成不適。通常情況下， 這種出故障的元件可能與內部的制冷回路(如閥或換熱器)有關，或者可能 是一個外部的空氣端元件(如阻尼器或空氣端節(jié)熱器)。
一些多區(qū)系統(tǒng)具有與各個區(qū)相關的專門的制冷回路元件，如換熱器或閥， 還有空氣端元件，如阻尼器或節(jié)熱器。這些元件可能發(fā)生故障，在故障排除 過程中及時有效地確認故障的根源，是 一 項艱巨的任務。
發(fā)明內容
在本發(fā)明所揭示的一個實施例中，定期地(例如，在每個系統(tǒng)關機時) 一個控制單元將分別單步調試每個區(qū)并且評估各個區(qū)的元件。在評估過程中， 制冷閥、空氣阻尼器、空氣端節(jié)熱器等在開啟和關閉位置之間切換(如開啟 的和關閉的)。相應的操作參數(shù)上的變化被觀察，例如制冷劑的吸氣壓力、飽 和吸氣溫度、供氣溫度、區(qū)域溫度。如果元件壞了，那么被感應的狀況不會 發(fā)生變化。另一方面，如果元件工作正常，那么相應的操作參數(shù)上的階躍變 化將^皮記錄。
雖然在系統(tǒng)剛關閉之前執(zhí)行這個系統(tǒng)檢查也許是最方便的，但是在正常 運行過程中，或者當某一 區(qū)域被關閉或開始連接到線路上時也可能執(zhí)行一個
類似的檢查。
舉一個例子，空氣阻尼器可能被關閉以使空氣流停止進入空調環(huán)境區(qū)。 如果阻尼器工作正常，應當能觀察到循環(huán)通過與這個區(qū)相關的換熱器的制冷 劑隨后發(fā)生的吸氣壓力(或其它相關的操作參數(shù))的減小。在另一個例子中， 正常運作的制冷劑流量控制裝置，例如隔離閥，可能被封閉，因此，飽和吸 氣溫度應當降低且排氣溫度通常應當上升。還可發(fā)現(xiàn)其它的系統(tǒng)操作特點。 如果與一個單一區(qū)域相關的制冷回路被停用，并且空氣端節(jié)熱器被打開使得
只有外面的空氣進入該區(qū)域，那么區(qū)域溫度和外界溫度應當彼此接近。有關 相似元件的功能和性能測試的許多其它例子對于所屬領域的普通技術人員而 言應當是顯 而易見的。
對各個元件診斷的頻率和次序可在某種程度上基于某一元件的可靠性或 該元件在正常系統(tǒng)運作上的重要程度。在其中一個所揭示的實施例中，建議 這樣的診斷檢查每天至少進行一次。如果關鍵部件的性能退化被監(jiān)測和記錄 一段時間，那么它可以構成預測工具軟件的基礎。本發(fā)明特別強大，因為沒 有任何額外的系統(tǒng)組件需要任何額外支出。所有需要的只是在主控制器的邏 輯上的軟件修改。
通過診斷所收集的信息可經(jīng)由諸如因特網(wǎng)的媒介信息傳輸?shù)竭h程維護位置。
本發(fā)明的這些及其它特征能從下述說明書和圖示中得到最好的說明，以 下是筒要說明。


圖1是本發(fā)明的第一回路原理圖。
圖2是本發(fā)明的第二回路原理圖。
圖3顯示的是至少一個操作參數(shù)的預期變化。具體實施例
圖1顯示的是具有壓縮機22的制冷系統(tǒng)20 ，壓縮才幾22壓縮制冷劑并把 制冷劑傳到冷凝器24。膨脹裝置26設置在冷凝器24的下游位置，且蒸發(fā)器 28設置在膨脹裝置26的下游位置，這兩個下游位置都是就貫穿系統(tǒng)的制冷 劑流而言?？諝怛寗悠魅顼L扇30吹動蒸發(fā)器28上方的空氣，并將空氣傳入 一個共同的供氣管道38中，供氣管道38通向單獨的管道40和42,管道40 和42將經(jīng)調節(jié)溫濕度的空氣傳入單獨的氣候控制區(qū)44和46。眾所周知，溫 度傳感器48設置在每個氣候控制區(qū)內以感應該區(qū)的空氣溫度。同樣，濕度或 二氧化碳傳感器(未顯示)可設置在單獨的供氣管道40和42內或在氣候控 制區(qū)44和46內。阻尼器50由一個主要的系統(tǒng)控制器34 (或一個與主要的 系統(tǒng)控制器34相連的單獨控制器)控制以調整位于單獨的供氣管道40和42 中的開口從而控制傳入各個氣候控制區(qū)44和46的經(jīng)調節(jié)溫濕度的空氣數(shù)量， 正如大家所知。如圖所示，控制器34通過如因特網(wǎng)的i某介將信息傳達給遠程 監(jiān)測(且可能維修)站點36。進一步如圖所示，傳感器32和/或33可感應 制冷系統(tǒng)內的狀況。這樣的狀況可以是，例如，壓力或溫度。更進一步如圖 所示，空氣端節(jié)熱器45將來自外部環(huán)境的通過新鮮空氣管道52的空氣與從 空調空間返回的通過回風管道200的空氣混合。眾所周知，回風管道200使 來自區(qū)A和/或B及位于蒸發(fā)器28上方的空氣再循環(huán)?？諝舛斯?jié)熱器，如 節(jié)熱器45，在本領域中是周知的，其安裝在蒸發(fā)器28和室內空氣過濾媒體
7(未顯示)的上游位置，這是就室內空氣流而言的，并且其作用是把新鮮的 室外空氣與從空調空間返回的空氣混合。
控制器34將周期性地通過各種步驟循環(huán)檢查與各個氣候控制區(qū)相關的 元件的功能和可靠運行。舉一個例子，與氣候控制區(qū)46相關的阻尼器50的 開口可加以調整(相對于當前的位置開啟或關閉)以讓更多或更少的空氣傳 到氣候控制區(qū)46。供給氣候控制區(qū)46且由例如溫度傳感器48感應的空氣的 溫度應該可以改變。此外，由于傳入空調環(huán)境和流過蒸發(fā)器28的空氣量變化， 由例如傳感器32和33感應的制冷劑狀況也將發(fā)生變化。供給氣候控制區(qū)46 的較少的空氣應符合由傳感器32測量的較低的飽和吸氣溫度或吸氣壓力以 及由溫度傳感器48測量的較低的供氣溫度。如果這沒有發(fā)生，那么阻尼器 50就出故障了。當然，相關的傳感器也可能出故障，但這不太可能發(fā)生，且 通?？赡芡ㄟ^其它方式來確定，例如通過與系統(tǒng)中其它的傳感器相比或通過 比較由控制器34的傳感器測量到的和預期的電信號水平。
同樣，空氣端節(jié)熱器的開口可加以調整(開啟或關閉)以控制外部空氣 的數(shù)量。如果空氣端節(jié)熱器45全開(阻尼器50可能同時被關閉以利于穩(wěn)定 過程)，同時制冷系統(tǒng)壓縮機22關閉，那么由位于與氣候控制區(qū)46相通的管 道42內的溫度傳感器48感應到的供氣溫度應當接近由溫度傳感器53感應到 的外界空氣溫度。如果這沒有發(fā)生，那么就表明空氣端節(jié)熱器45出故障了。 出故障的或其中一個溫度傳感器48和53可通過一個單獨的程序確認，如上 所述。顯然， 一個空氣端節(jié)熱器也可與每個氣候控制區(qū)相連。
一個更為復雜的系統(tǒng)60在圖2中加以說明。不同的膨脹裝置126，蒸發(fā) 器128和蒸發(fā)器風扇130與不同的氣候控制區(qū)144， 146和147相關。不同的 溫度傳感器148感應供給這些氣候控制區(qū)的空氣的溫度。不同的傳感器(例 如溫度或壓力傳感器)132設置在從各個蒸發(fā)器128引出的吸入管路上。這 個更為復雜的系統(tǒng)將允許更高程度的控制，因為它也有獻身于特定氣候控制 區(qū)的制冷劑端元件。因此，隔離和診斷一個故障元件變得更加難。然而，一 個擬議的診斷程序將允許發(fā)現(xiàn)和確定與各個制冷劑端元件相關的問題，例如 各自的蒸發(fā)器128、膨脹裝置126、或風扇130 (除了空氣端元件以外，如上所述)。該方法將遵照在前實施例的邏輯。舉一個例子，與其中一個蒸發(fā)器相 關的制冷劑分支可能被關閉，且空氣仍然傳到相關的溫度控制區(qū)。由相關的
溫度傳感器148測量的在這個區(qū)的空氣溫度應當增加，同時由傳感器132測 量的對應的制冷劑溫度或壓力也應當增加，如果這沒有發(fā)生那么相應的隔離 工具例如膨脹閥126或吸入閥62不會正常工作。在另一個例子中， 一個供氣 阻尼器150可從其原始位置調整，并且由溫度傳感器148測量的相應的供氣 溫度或由相關的傳感器132測量的制冷劑溫度或壓力應當相應做出反應(例 如當阻尼器關閉時降低)。如果這沒有發(fā)生，那么，正在討論的供氣阻尼器 150發(fā)生了故障。為簡單起見，回風管道及混合新鮮空氣和回風的節(jié)熱器管 從圖2中略去。然而，它們也可能#:納入制冷系統(tǒng)60的設計并以如上所述的 類4以方式加以測試。
圖3顯示的是一個有關操作參數(shù)的階躍變化的例子，當釆取任何一個如 上所述的診斷步驟時該階躍變化預計可能發(fā)生。平直的虛線將表明當測試的 系統(tǒng)元件出現(xiàn)故障時感測的結果。雖然圖3顯示向上的階躍變化，但在某些 情況下向下的階躍變化也是可能的(取決于采取的行動的關系和相應的操作 特點)。顯然，如本領域所周知，只有少數(shù)幾個例子是上面提及的情況，并不 涉及所有的多區(qū)系統(tǒng)組件和相關的操作參數(shù)。所有這些系統(tǒng)的配置和操作特 點都在本發(fā)明范圍內，且同樣可以通過本發(fā)明獲益。
因此本發(fā)明提供一種筒單而強大的工具來確定在一個多區(qū)制冷系統(tǒng)中發(fā) 生故障的元件。該系統(tǒng)控制器單步調試多個氣候控制區(qū)的系統(tǒng)組件，依次改
當與同 一個參數(shù)的預期變化相比，如果在相應操作參數(shù)上所觀察到的變化在 公差范圍之外，確定是否是考慮中的元件發(fā)生故障。假使任何一個元件被確 定是故障元件，可能發(fā)出一個警告信號，可能產(chǎn)生一張維修票或者可能脫開 制冷系統(tǒng)的某一分支。診斷檢查之后，每個元件都可能被置于其原始位置。 針對特定元件的診斷程序的周期由其重要和可靠程度來確定。如果相應參數(shù) 的階躍變化記錄并存儲在數(shù)據(jù)庫中，那么可觀察到該元件經(jīng)過一段時間后發(fā) 生的退化并且可以以預測的方式做出這個特定元件何時需要預防性維修或置 換的判斷。在這種情況下，維修可安排在方便的時間，且空調空間的住戶的舒適將不受到影響。最后，其它通過媒介(不是因特網(wǎng))，例如一個安全網(wǎng)路、 局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)等的信息可以用來把信息傳輸?shù)竭h程位置。
盡管本發(fā)明的優(yōu)選實施例已經(jīng)被揭露，但所屬領域的普通技術人員應當 能夠認識到某些修改將包含在本發(fā)明的范圍內。出于這個原因，應當對下列 權利要求加以研究以確定本發(fā)明的真正范圍和內容。
權利要求
1、一種制冷系統(tǒng)，其包括壓縮機，用于壓縮制冷劑并把制冷劑傳給第一換熱器，制冷劑從所述第一換熱器進入膨脹裝置，然后進入至少一個第二換熱器；至少一個空氣驅動裝置，用于驅動位于所述至少一個第二換熱器上方的空氣進入至少一個空氣管道，所述至少一個空氣管把經(jīng)調節(jié)溫濕度的空氣傳入多個氣候控制區(qū)，每個所述氣候控制區(qū)具有單獨的空氣處理元件和制冷系統(tǒng)元件中的至少一個；和所述制冷系統(tǒng)的控制器，所述控制器被編程為定期對每個所述氣候控制區(qū)中的所述空氣處理和制冷系統(tǒng)元件中的至少一個進行診斷測試。
2、 根據(jù)權利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于所述至少一個空氣管 道包括一個單一的管道，所述單一的管道將空氣傳入多個氣候控制區(qū)。
3、 根據(jù)權利要求2所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于與各個所述氣候控制 區(qū)相關的所述空氣處理元件包括至少一個供氣阻尼器。
4、 根據(jù)權利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于與所述氣候控制區(qū)中 的至少 一個相關的所述空氣處理元件包括一個空氣端節(jié)熱器。
5、 根據(jù)權利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于所述至少一個第二換 熱器包括多個蒸發(fā)器，通過與所述多個蒸發(fā)器相關的各個空氣驅動裝置，各 個所述氣候控制區(qū)擁有經(jīng)調節(jié)溫濕度的空氣。
6、 根據(jù)權利要求5所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于所述多個蒸發(fā)器和所 述多個空氣驅動裝置包含在由所述控制器執(zhí)行的所述診斷步驟中。
7、 根據(jù)權利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于溫度傳感器感應傳入 所述多個氣候控制區(qū)的空氣的溫度，且所述感應到的溫度在所述診斷步驟前 后進行比較以確認發(fā)生故障的元件。
8、 根據(jù)權利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于制冷狀況在每個所述 診斷步驟前后纟皮感應以確定系統(tǒng)組件是否發(fā)生故障。
9、 根據(jù)權利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于所述控制器通過因特 網(wǎng)向建立在所述診斷測試基礎上的遠程位置提供信息。
10、 根據(jù)權利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于多個元件依次被測試。
11、 根據(jù)權利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于所述受測試的元件 返回到其原始狀態(tài)。
12、 根據(jù)權利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于所述診斷測試的頻 率至少取決于所述元件的重要和可靠程度。
13、 根據(jù)權利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于所述測試至少一天 進行一次。
14、 根據(jù)權利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于信息被記錄和保存 一段時間以確定元件退化。
15、 一種運行制冷系統(tǒng)的方法，其包括下列步驟提供一個壓縮機用于壓縮制冷劑并把制冷劑傳給第 一換熱器，制冷劑從 所述第一換熱器進入膨脹裝置，然后進入至少一個第二換熱器；提供至少一個空氣驅動裝置，用于驅動位于所述至少一個第二換熱器上 方的空氣進入至少一個空氣管道，所述至少一個空氣管把經(jīng)調節(jié)溫濕度的空 氣傳入多個氣候控制區(qū)，每個所述氣候控制區(qū)具有單獨的空氣處理元件和制 冷系統(tǒng)元件中的至少 一個；和通過對每個所述氣候控制區(qū)中的所述至少一個空氣處理和制冷系統(tǒng)元件 定期進行診斷測試而控制所述制冷系統(tǒng)。
16、 根據(jù)權利要求15所述的方法，其特征在于與所述氣候控制區(qū)中的至少一個相關的所述空氣處理元件包括一個空氣端節(jié)熱器。
17、 根據(jù)權利要求15所述的方法，其特征在于所述至少一個第二換熱 器包括多個蒸發(fā)器，通過與所述多個蒸發(fā)器相關的各個空氣驅動裝置，各個 所述氣候控制區(qū)擁有經(jīng)調節(jié)溫濕度的空氣。
18、 根據(jù)權利要求10所述的方法，其特征在于溫度傳感器感應傳入所 述多個氣候控制區(qū)的空氣的溫度，且所述感應到的溫度在所述診斷步驟前后 進行比較以確認發(fā)生故障的元件。
19、 根據(jù)權利要求10所述的方法，其特征在于制冷狀況在每個所述診 斷步驟前后^皮感應以確定系統(tǒng)組件是否發(fā)生故障。
20、 根據(jù)權利要求10所述的方法，其特征在于通過因特網(wǎng)向建立在所 述診斷測試基礎上的遠程位置提供信息。
21、 根據(jù)權利要求15所述的方法，
22、 根據(jù)權利要求15所述的方法， 到其原始狀態(tài)。
23、 根據(jù)權利要求15所述的方法， 少取決于所述元件的重要和可靠程度。
24、 根據(jù)權利要求15所述的方法， 一次。
25、 根據(jù)權利要求15所述的方法， 時間以確定元件退化。其特征在于多個元件依次被測試。 其特征在于所述受測試的元件返回其特征在于所述診斷測試的頻率至其特征在于所述測試至少一天進行其特征在于信息被記錄和保存一段
全文摘要
本發(fā)明公開一種多區(qū)暖通空調制冷系統(tǒng)，其控制程序能為與各個氣候控制區(qū)相關的空氣處理元件和制冷元件依次提供診斷測試。所述控制改變相應元件的原始位置，且由此產(chǎn)生于相關操作參數(shù)上的變化被感測到。如果實際變化在與預期變化相關的公差范圍之外，那么正在考慮的元件被確認發(fā)生了故障。針對某一元件的診斷程序的周期性通常由其重要和可靠程度確定。如果相應的操作參數(shù)上的變化被記錄和保存在數(shù)據(jù)庫中，那么所述元件的退化經(jīng)過一段時間可觀察到并且可以預測出某一元件何時需要預防性維修或置換。
文檔編號F24F3/00GK101529171SQ200680056177
公開日2009年9月9日 申請日期2006年10月23日 優(yōu)先權日2006年10月23日
發(fā)明者A·利夫森, M·F·塔拉斯 申請人:開利公司