CN101694340A - 化霜起始点的判断方法及智能化霜的制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种化霜起始点的判断方法及智能化霜的制冷系统，其化霜起始点的判断方法，用于为冷库制冷系统中的蒸发器确定化霜起始时间，包括以下步骤：(1)实时监测提供给该蒸发器制冷剂的供液量。(2)判断当前制冷剂的供液量与最大供液量的比值是否小于一个初始设定的阀值。(3)若是，则将当前时间判定为化霜起始时间，并启动对蒸发器的化霜。本发明可以有效地控制蒸发器化霜的起始时间，合理安排化霜次数，从而使制冷系统具备节能、制冷效果好的优点。

Description

化霜起始点的判断方法及智能化霜的制冷系统

技术领域

本发明涉及制冷领域，尤其涉及一种化霜起始点的判断方法以及智能化霜的制冷系统。

背景技术

制冷系统如今广泛应用于各种场所与设备，如冷库、冰箱等。请参见图1，其为现有的一种制冷系统示意图，其主要包括冷凝器101、储液罐102、电子膨胀阀103、蒸发器104和压缩机105等几个部分。

其中蒸发器104是一种热交换器，其作用是使制冷剂液体在沸腾过程中吸收被冷却介质(空气、水、盐水或其他载冷剂)的热量，从而达到制冷的目的。

影响蒸发器制冷效果的因素较多，包括蒸发器固有的蒸发性能、蒸发器表面的霜层厚度、环境温度、吸气压力等诸多因素。而对于某一蒸发器而言，其固有的蒸发性能已经确定，不会因时间推移而改变。

在实际应用过程中，随着蒸发器制冷时间的推移，蒸发器表面的霜层会逐渐加厚，而霜层厚度将直接影响到蒸发器的热交换能力，从而会减弱其制冷能力。因此，大多数蒸发器在使用一段时间后都需要进行化霜，以恢复其制冷能力。

目前大多数蒸发器都是采用定时化霜的方式，即每隔一段时间对蒸发器化霜一次，但是这种化霜方式存在着一些缺陷，现归纳如下：由于蒸发器表面结霜的速度具有不确定性，例如周围空气湿度不同会使蒸发器表面的结霜速度不同。而传统的化霜方式，不管有无结霜，都定时对蒸发器表面进行化霜，若化霜起始时间过早，会使化霜过程浪费许多能源，也可能会给冷库带来多余的热量。若化霜起始时间过晚，蒸发器制冷能力将下降，直接影响系统的制冷量供应能力，无法满足需求。

综上所述，化霜起始时间的不准确是蒸发器化霜过程中较难解决的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种化霜起始点的判断方法，以解决现有的蒸发器化霜方法的化霜起始时间的不准确的问题。

本发明的另一目的是提供一种智能化霜的制冷系统，以解决现有的蒸发器化霜方法的化霜起始时间的不准确的问题。

本发明提出一种化霜起始点的判断方法，用于为冷库制冷系统中的蒸发器确定化霜起始时间，包括以下步骤：(1)实时监测提供给该蒸发器制冷剂的供液量。(2)判断当前制冷剂的供液量与最大供液量的比值是否小于一个初始设定的阀值。(3)若是，则将当前时间判定为化霜起始时间，并启动对蒸发器的化霜。

依照本发明较佳实施例所述的化霜起始点的判断方法，监测制冷剂的供液量时具体包括以下步骤：(1)实时监测蒸发器对应的电子膨胀阀的开启度，该电子膨胀阀与该蒸发器的制冷剂入口相连。(2)根据该电子膨胀阀的开启度确定提供给该蒸发器的制冷剂的供液量。

依照本发明较佳实施例所述的化霜起始点的判断方法，判定化霜起始时间时，具体是依照蒸发器当前供液量是否满足公式：Q1/Q0＜＝N0，

其中，Q0为满足设定过热度需求的情况下，蒸发器对应的电子膨胀阀最大开启度，Q1为满足设定过热度需求的情况下，电子膨胀阀当前的开启度，N0为一个预设的参数值。

依照本发明较佳实施例所述的化霜起始点的判断方法，其还包括步骤：(1)记录该蒸发器的化霜持续时间T。(2)将化霜时间T与一个预设值T0进行比对。(3)根据比对结果修正阀值N0，如果T＜T0，那么减小该阀值，否则增加该阀值。

依照本发明较佳实施例所述的化霜起始点的判断方法，其还包括步骤：(1)判断该蒸发器的供液量是否小于一个临界值。(2)若是，则判断冷库温度是否超出设定范围。(3)若是，则立即对蒸发器进行化霜

依照本发明较佳实施例所述的化霜起始点的判断方法，该临界值为该蒸发器最大供液量的10％。

依照本发明较佳实施例所述的化霜起始点的判断方法，在进行化霜之前还包括步骤：(1)为多个蒸发器进行等级排序。(2)依照等级顺序对不同的蒸发器进行化霜，并错开关系密切的蒸发器的化霜时间。

本发明另提出一种智能化霜的制冷系统，其可自动为冷库制冷系统中的蒸发器进行化霜，包括电子膨胀阀、化霜机构以及控制器。电子膨胀阀与蒸发器的制冷剂入口相连，用于控制提供给该蒸发器的制冷剂供液量。化霜机构用于为蒸发器进行化霜。控制器分别与电子膨胀阀及化霜机构相连，用于控制并实时监控该电子膨胀阀的开启度，并在当前供液量与最大供液量的比值小于一个阀值时启动化霜机构，并对蒸发器进行化霜。

依照本发明较佳实施例所述的智能化霜的制冷系统，控制器启动化霜机构参照的标准是：Q1/Q0＜＝N0，

其中，Q0为满足设定过热度需求的情况下，蒸发器对应的电子膨胀阀最大开启度，Q1为满足设定过热度需求的情况下，电子膨胀阀当前的开启度，N0为一个预设的参数值。

依照本发明较佳实施例所述的智能化霜的制冷系统，控制器还包括计时器以及修正单元。计时器用于记录蒸发器的化霜持续时间T。化霜时间T与一个预设值T0进行比对，并根据比对结果修正阀值N0。

本发明的有益效果是：本发明通过对蒸发器制冷剂供液量的实时监测，可以准确地控制其化霜的起始时间，从而可以及时地化去蒸发器表面霜层，并且不会消耗多余的能量，使得制冷系统在具备良好制冷效果的同时，还达到了节能的优点。

附图说明

图1为现有的一种制冷系统示意图；

图2为本发明实施例的一种化霜起始点的判断方法流程图；

图3为本发明实施例的一种供液量的监测方法流程图；

图4为本发明实施例的一种修正预设的参数值N0的流程图；

图5为本发明实施例的一种冷库温度场均衡控制系统构造图；

图6为本发明实施例的一种控制器结构图。

具体实施方式

以下结合附图，具体说明本发明。

请参见图2，其为本发明实施例的一种化霜起始点的判断方法流程图，此方法用于为冷库制冷系统中的蒸发器进行化霜，其包括以下步骤：

S201，实时监测提供给该蒸发器制冷剂的供液量。

S203，判断当前制冷剂的供液量与最大供液量的比值是否小于一个初始设定的阀值，若是，则进入步骤S205。

S205，将当前时间判定为化霜起始时间，并启动对蒸发器的化霜。

在蒸发器制冷过程中，随着制冷时间的推移，蒸发器表面的霜层将逐渐加厚，而霜层厚度将直接影响到蒸发器的热交换能力，而其随着制冷能力的变化，将使系统对供液量需求产生变化，因此供液量与霜层厚度存在密切的联系。假设在没有霜的情况下，其热交换能力最强，那么在制冷过程中随着霜层厚度的增加，蒸发器的热交换能力将进行递减，即意味着供液量的下降，因此供液量的大小可以判断霜层的厚薄程度，即反映当前蒸发器的制冷能力。

由此，为了设定准确的化霜起始时间，本实施例首先对提供给蒸发器的制冷剂供液量进行实时监测(步骤201)。而采用电子膨胀阀的制冷系统，可以准确地知道其当前阀体的开启度(即供液量的大小)，如图3所示，监测供液量时具体可以采用以下步骤：

S301，实时监测一电子膨胀阀的开启度，电子膨胀阀与该蒸发器的制冷剂入口相连。

S303，根据电子膨胀阀的开启度获得提供给该蒸发器的制冷剂的供液量。

电子膨胀阀的开启度越大，则说明蒸发器的供液量越多。因此在判断蒸发器供液量是否小于一个阀值时(步骤203)，可以由电子膨胀阀的开启度来判定。假设在某一种运行工况下(冷库温度、吸气压力、过热度等)，刚结束化霜的蒸发器处于制冷状况时，其电子膨胀阀最大开启度达到Q0，随着时间推移，蒸发器表面的霜层逐渐增加，导致热交换能力的下降，当某一时刻电子膨胀阀开启度达到Q1时(冷库温度、吸气压力、过热度变化作为补偿进行修正)，如果Q1/Q0＜＝N0时，则立即对蒸发器进行化霜(步骤205)。反之，则不需要对蒸发器进行化霜。蒸发器化霜可以采用热水冲霜、制冷剂回热化霜、电加热化霜等，这些化霜技术均为现有技术，这里不再赘述。

其中，N0为一个预设的参数值，N0的值会随着蒸发器运行工况的变化而调整，其取决于冷库温度、吸气压力、过热度等参数。值得注意的是，考核N0的前提就是要确保工况比较一致，否则在不同工况下的N0值是没有意义的。譬如，同等的热负荷条件下，不同的过热度意味着所需要的制冷剂数量是不一样的，过热度越小，需要的制冷剂越多，否则需要交换同等的热量将使气化后的制冷剂温度升高，也就是过热度值变大。

另外，在每次化霜结束后还可以对N0的值进行修正，从而达到调整供液量的阀值的目的，使化霜的起始时间更加合理，如图4所示，可以采用下述步骤来对N0值进行修正：

S401，记录该蒸发器的化霜时间T。

S403，将化霜时间T与一个预设值T0进行比对。

S405，根据比对结果修正N0。

步骤S403中，所述的预设值T0是一个经验值，如果化霜时间T小于设定的预设值T0，则代表化霜很快完成，也即表示当前的霜层不需要启动化霜，那么减小N0。如果化霜时间T大于设定的经验值T0，则代表结霜过厚，应该提前化霜，那么增大N0。

特别地，如果电子膨胀阀的开启度减小到一个临界值，例如电子膨胀阀最大开启度的10％(即提供给蒸发器最大供液量的10％)，这时说明蒸发器表面已经覆盖有较厚的霜层，此时蒸发器的制冷能力较弱。为了确保冷库内的温度保持在设定的范围，此时可以对冷库温度进行测量。如果冷库温度超出设定的温度范围，则立即对蒸发器进行化霜，以提高其制冷能力，并迅速降低冷库的温度到设定的范围。

如果同一冷库中采用了多个蒸发器，则每个蒸发器的控制器在联网的情况下采用智能化霜时，需要进行智能调度控制化霜起始点，以避免多个蒸发器同时处于化霜状态导致冷库温度的上升，因此在采用智能化霜的同时需要对每个蒸发器的控制器进行化霜等级的排序，且需要配置受其化霜影响的其它蒸发器的编号，通过调度的方式将其关系密切的蒸发器错开化霜时间，以确保冷库温度的平稳。如果一旦系统网络瘫痪，则启动预先设定的定时化霜模式进行化霜。

便于更好地理解本发明，以下给出化霜起始点的判断方法的硬件实现环境，如图5所示，其为本发明实施例的一种制冷系统构造图。此制冷系统包括冷凝器501、储液罐502、电子膨胀阀503、蒸发器504、压缩机505、控制器507以及温度传感器508。其中冷凝器501、储液罐502、电子膨胀阀503、蒸发器504、压缩机505依次首尾相连组成一环状制冷系统。电子膨胀阀503与蒸发器504的制冷剂入口相连，用于控制提供给该蒸发器504的制冷剂供液量。控制器507分别与电子膨胀阀503及化霜机构相连，用于控制并实时监控电子膨胀阀503的开启度，并在供液量小于一个阀值时启动化霜机构，来对蒸发器进行化霜。本实施例中的化霜机构内设于蒸发器504中，其可以采用热水冲霜、制冷剂回热化霜、电加热化霜等。温度传感器

与控制器507相连，用于测量冷库中的温度。

此系统在正常运行过程中，蒸发器504会持续地为冷库制冷，但随着制冷时间的推移，蒸发器504表面的霜层将逐渐加厚，霜层厚度将直接影响到蒸发器504的热交换能力，而蒸发器504的热交换能力变化会使制冷剂供液量也随着变化。假设在没有霜的情况下，其热交换能力最强，那么在制冷过程中随着霜层厚度的增加，蒸发器504的热交换能力将进行递减，即意味着供液量的下降。

因此，只要控制器507实时对电子膨胀阀503的开启度进行监测，就可以知道蒸发器504表面的霜层厚度。而只要蒸发器504的供液量小于一个阀值，便立即控制化霜机构对蒸发器504进行化霜。其中，开启化霜机构时可以具体可以参照以下准则：Q1/Q0＜＝N0

Q0为蒸发器504刚结束化霜且过热度稳定时电子膨胀阀503的开启度(即最大开启度)，Q1为电子膨胀阀当前的开启度，N0为一个预设的参数值，N0的值会随着蒸发器504运行工况的变化而调整，其取决于冷库温度、吸气压力、过热度等参数。

为了使化霜的起始时间更加合理，可以根据实际情况对N0的值进行修正，请参见图6，其为本发明实施例的一种控制器结构图。在控制器507中还包括有计时器601和修正单元603。在化霜过程中，计时器601会记录下化霜所用的时间T，然后修正单元603将化霜时间T与一个预设值T0进行比较，如果化霜时间T小于设定的预设值T0，则代表化霜很快完成，表示当前的霜层不需要启动化霜，那么减小N0。如果化霜时间T大于设定的经验值T0，则代表结霜过厚，应该提前化霜，那么增大N0。

特别地，如果电子膨胀阀503的开启度减小到一个临界值，例如电子膨胀阀503最大开启度的10％(即提供给蒸发器504最大供液量的10％)，这时说明蒸发器504表面已经覆盖有较厚的霜层，此时蒸发器504的制冷能力较弱。为了确保冷库内的温度保持在设定的范围，此时可以通过温度传感器508对冷库温度进行测量。如果冷库温度超出设定的温度范围，则立即对蒸发器504进行化霜，以提高其制冷能力，并迅速降低冷库的温度。

同一冷库中采用多个蒸发器504的系统中，每个蒸发器504的控制器507在联网的情况下采用智能化霜时，需要进行智能调度控制化霜起始点，以避免多个蒸发器504同时处于化霜状态导致冷库温度的上升，因此在采用智能化霜的同时需要对每个蒸发器504的控制器507进行化霜等级的排序，且需要配置受其化霜影响的其它蒸发器504的编号，通过调度的方式将其关系密切的蒸发器504错开化霜时间，以确保冷库温度的平稳。如果系统网络瘫痪，则启动预先设定的定时化霜模式进行化霜。

本发明通过对蒸发器制冷剂供液量的实时监测，可以准确地控制其化霜的起始时间，从而可以及时地化去蒸发器表面霜层，并且不会消耗多余的能量，使得制冷系统在具备良好制冷效果的同时，还达到了节能的优点。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种化霜起始点的判断方法，用于为冷库制冷系统中的蒸发器确定化霜起始时间，其特征在于，包括以下步骤：

实时监测提供给该蒸发器制冷剂的供液量；

判断当前制冷剂的供液量与最大供液量的比值是否小于一个初始设定的阀值；

若是，则将当前时间判定为化霜起始时间，并启动对蒸发器的化霜。

2.如权利要求1所述的化霜起始点的判断方法，其特征在于，监测制冷剂的供液量时具体包括以下步骤：

实时监测蒸发器对应的电子膨胀阀的开启度，该电子膨胀阀与该蒸发器的制冷剂入口相连；

根据该电子膨胀阀的开启度确定提供给该蒸发器的制冷剂的供液量。

3.如权利要求2所述的化霜起始点的判断方法，其特征在于，判定化霜起始时间时，具体是依照蒸发器当前供液量是否满足公式：Q1/Q0＜＝N0，

其中，Q0为满足设定过热度需求的情况下，蒸发器对应的电子膨胀阀最大开启度，Q1为满足设定过热度需求的情况下，电子膨胀阀当前的开启度，N0为一个预设的参数值。

4.如权利要求3所述的化霜起始点的判断方法，其特征在于，其还包括步骤：

记录该蒸发器的化霜持续时间T；

将化霜时间T与一个预设值T0进行比对；

根据比对结果修正阀值N0，如果T＜T0，那么减小该阀值，否则增加该阀值。

5.如权利要求4所述的化霜起始点的判断方法，其特征在于，其还包括步骤：

判断该蒸发器的供液量是否小于一个临界值；

若是，则判断冷库温度是否超出设定范围；

若是，则立即对蒸发器进行化霜。

6.如权利要求5所述的化霜起始点的判断方法，其特征在于，该临界值为该蒸发器最大供液量的10％。

7.如权利要求1所述的化霜起始点的判断方法，其特征在于，在进行化霜之前还包括步骤：

为多个蒸发器进行等级排序；

依照等级顺序对不同的蒸发器进行化霜，并错开关系密切的蒸发器的化霜时间。

8.一种智能化霜的制冷系统，其可自动为冷库制冷系统中的蒸发器进行化霜，其特征在于，包括：

一电子膨胀阀，其与该蒸发器的制冷剂入口相连，用于控制提供给该蒸发器的制冷剂供液量；

一化霜机构，用于为该蒸发器进行化霜；

一控制器，其分别与该电子膨胀阀及该化霜机构相连，用于控制并实时监控该电子膨胀阀的开启度，并在当前供液量与最大供液量的比值小于一个阀值时启动该化霜机构，并对该蒸发器进行化霜。

9.如权利要求8所述的智能化霜的制冷系统，其特征在于，该控制器启动该化霜机构参照的标准是：Q1/Q0＜＝N0，

其中，Q0为满足设定过热度需求的情况下，蒸发器对应的电子膨胀阀最大开启度，Q1为满足设定过热度需求的情况下，电子膨胀阀当前的开启度，N0为一个预设的参数值。

10.如权利要求8所述的智能化霜的制冷系统，其特征在于，该控制器还包括：

一计时器，用于记录该蒸发器的化霜持续时间T；

一修正单元，与该计时器相连，用于将化霜时间T与一个预设值T0进行比对，并根据比对结果修正该阀值。

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