CN101852523A

CN101852523A - 制冷循环系统的过热度控制方法和系统

Info

Publication number: CN101852523A
Application number: CN200910133328A
Authority: CN
Inventors: 王瑞生; 相金波; 王东参; 赵慧敏; 刘俊明; 秦鸿亮
Original assignee: Haier Group Corp; Mitsubishi Heavy Industries Haier Qingdao Air Conditioners Co Ltd
Current assignee: Haier Group Corp; Mitsubishi Heavy Industries Haier Qingdao Air Conditioners Co Ltd
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: CN101852523B

Abstract

本发明公开了一种制冷循环系统的过热度控制方法，包括：A、所述制冷循环系统启动一定时间后将过热度向预设方向调整一个预设级别；B、判断调整后的能效比是否比调整前的高，是则执行步骤C，否则执行步骤D；C、将过热度向预设方向调整一个预设级别，一定时间后返回步骤B；D、将过热度向预设方向的反方向调整一个预设级别，一定时间后返回步骤B。还相应提供了一种制冷循环系统的过热度控制系统，包括：预设调整模块、能效比判断模块、正向调整模块和反向调整模块。本发明能更好的避免因预设的过热度定值和最佳过热度之间的误差所带来的能效比损失，同时还能更好的避免实际的过热度和检测的过热度之间存在的误差所带来的能效比损失。

Description

制冷循环系统的过热度控制方法和系统

技术领域

本发明涉及一种制冷循环系统的技术领域，特别是指一种制冷循环系统的过热度控制方法和系统。

背景技术

制冷循环系统通常包括压缩机、蒸发器、冷凝器和节流机构四大部件。其中节流机构具有控制蒸发器出口制冷剂过热度的功能。如图1所示的，在蒸发器出口设置压力传感器P和温度传感器T，利用与压力传感器P测得压力值所对应的饱和温度关系得出饱和温度值，饱和温度值与温度传感器T测得的温度值之差即为过热度值。或者如图2所示，在蒸发器的进出口分别设置温度传感器T1和T2，利用T1、T2测得的温度值的差近似的作为过热度值。

在工况一定、负荷一定的情况下，过热度值越接近某一特定值即，最佳过热度，制冷循环系统的制冷/制热效果越好，系统的能效比越高。但是随着工况和负荷的变化，这一特定值也会变化。目前大多对固定工况下不同负荷设定不同过热度定值，以适应负荷变化。但是此种控制方式必须预设过热度定值作为最佳过热度，因此如果设定的有误差就会造成能效比较低。另外热工测试元件本身也会产生测量误差(如图1所示)或设计计算误差(如图2所示)导致实际的过热度和所测得的过热度之间存在误差，即实际的过热度并不是所设定的过热度定值。从而导致制冷循环系统的能效比较低。目前通常考虑的是提高过热度检测的准确度来解决这个问题。即，使得实际的过热度尽量的接近于预设的过热度定值。中国专利CN200510122563.9公开了一种空调机的过热度控制系统及其方法。该发明采用的方法包括：监测蒸发器温度；监测冷凝器温度；从所监测的冷凝器温度预测所述压缩机排出压力，并根据所预测的压缩机排出压力和所监测的蒸发器温度计算目标排出温度而控制所述压缩机的吸入过热度。以此改进低温条件下的对压缩机吸入过热度的控制。但是此种方式因为仍然需要预设过热度定值作为最佳过热度，其依然不能很好避免因实际的过热度和最佳过热度之间的误差所带来的能效比损失。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种制冷循环系统的过热度控制方法，以更好的避免因预设的过热度定值和最佳过热度之间的误差所带来的能效比损失。

本发明的另一个目的在于，更好的避免实际的过热度和检测的过热度之间存在的误差所带来的能效比损失。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种制冷循环系统的过热度控制方法，包括以下步骤：

A、所述制冷循环系统启动一定时间后将过热度向预设方向调整一个预设级别；

B、判断调整后的能效比是否比调整前的更高；

C、步骤B判断为更高时，将过热度向预设方向调整一个预设级别一定时间后进入步骤B；

D、步骤B判断为更低时，将过热度向预设方向的反方向调整一个预设级别一定时间后进入步骤B。

由上可以看出，通过比较过热度调整前后的能效比，就可以知道最佳过热度是高于还是低于实际的过热度。然后据此不断的调整实际的过热度以不断接近最佳过热度。这样就不必预设一个过热度定值作为最佳过热度。从而避免了预设的过热度定值和最佳过热度之间的误差所带来的问题。同时，即使因热工测试元件或设计计算等原因仍然存在测量值上的误差，但是该误差并没有影响调整的方向，也就是说实际的过热度依然是在向最佳过热度靠近，也就避免了实际的过热度和检测到的过热度之间的误差所带来的影响。使得实际的过热度能更接近最佳过热度。从而只要调整间隔时间以及等级设置合理就可以很简便的实现实际的过热度向最佳过热度的平稳快速接近。进而有效的提高能效比。

优选的是，所述步骤A包括：所述制冷循环系统启动一定时间后将过热度调低一个预设级别。

由上可以看出，因为通常过热度带来的效应是偏向负面的，而启动时的过热度往往是偏高的。即，一开始最佳过热度更可能低于实际的过热度。所以第一次调整是调低一个预设级别可以更快的使实际的过热度接近最佳过热度。

优选的是，所述步骤A包括：

A1，所述制冷循环系统启动；

A2，将过热度保持为预设值一定时间；

A3，将过热度向预设方向调整一个预设级别。

优选的是，所述步骤B包括：

B1、判断调整后的蒸发温度是否比调整前的更高；

B2、步骤B1判断为更高时，确定调整后的能效比比调整前的更高，步骤B1判断为更低时，确定调整后的能效比比调整前的更低。

由上可以看出，因为蒸发温度和能效比的变化趋势是一致的，所以可以根据容易检测的蒸发温度的变化趋势来得到能效比的变化趋势。由此根据调整前后蒸发温度的比较结果就可以确定调整前后能效比的比较结果，从而正确的确定过热度需要调整的方向。

优选的是，还包括：定期的或能力需求变化量大于预设值时，将过热度调整为预设值一定时间后执行步骤B。

由上可以看出，因为经过一段时间和/或能力需求变化量比较大的情况下，最佳过热度的变化会比较大。此时如果还是仍然一个一个级别的调整会相对较慢接近最佳过热度。所以需要将过热度直接调整到预设值，以更快接近最佳过热度。

优选的是，还包括：定期的或能力需求变化量大于预设值时，比较当前的能效比和以预设值运行时的能效比，将过热度重设为两者的更高值对应的过热度值，并在一定时间后执行步骤B。

由上可以看出，因为经过一段时间和/或能力需求变化量比较大的情况下，最佳过热度的变化会比较大。此时如果还是仍然一个一个级别的调整会相对较慢接近最佳过热度。所以当前的能效比和以预设值运行时的能效比中的更高值更接近与最佳过热度，则重设为两者的更高值可以更快接近最佳过热度。

本发明还相应提供了一种制冷循环系统的过热度控制系统包括：

预设调整模块、用于所述制冷循环系统启动一定时间后将过热度向预设方向调整一个预设级别；

能效比判断模块、用于判断调整后的能效比是否比调整前的更高；

正向调整模块、用于调整后的能效比更高时，将过热度向预设方向调整一个预设级别一定时间后调用能效比判断模块；

反向调整模块、用于调整后的能效比更低时，将过热度向预设方向的反方向调整一个预设级别一定时间后调用能效比判断模块。在本实施例中，向预设方向调整过热度是将过热度调低。

优选的是，所述能效比判断模块包括：

蒸发温度判断模块、用于判断调整后的蒸发温度是否比调整前的更高；

能效比确定模块，用于蒸发温度判断模块判断为更高时，确定调整后的能效比比调整前的更高，蒸发温度判断模块判断为更低时，确定调整后的能效比比调整前的更低。

优选的是，还包括：

第一重设模块、用于定期的或能力需求变化量大于预设值时，将过热度调整为预设值一定时间后调用能效比判断模块。

优选的是，还包括：

第二重设模块、用于定期的或能力需求变化量大于预设值时，比较当前的能效比和以预设值运行时的能效比，将过热度重设为两者的更高值对应的过热度值，并在一定时间后调用能效比判断模块。

附图说明

图1为利用蒸发器出口压力值P和蒸发器出口温度T得到过热度的示意图；

图2为利用蒸发器的进出口温度T1和T2得到过热度的示意图；

图3为制冷循环图；

图4为过热度控制方法一个实施例的流程图；

图5为过热度控制系统一个实施例的结构图；

图6为在温熵图上表示制冷循环过程的示意图；

图7为过热度控制方法另一个实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对将本发明应用到制冷时的实施方式进行详细说明。

图3为制冷循环系统结构图。能力可变型压缩机1的入口处装有温度传感器11。蒸发器2的进口、中部和出口分别安装了温度传感器21、22和23。节流机构3为电子膨胀阀，采用比例或PI控制方式，设定合适的控制系数，即可通过调节电子膨胀阀的开度来调节过热度SH。在本实施例中，过热度是由下式得到的：

SH＝T0-(0.2*T1+0.5*T2+0.3*T3)

其中，T0是压缩机吸气温度，T1是蒸发器的进口温度，T2是蒸发器的中部温度，T3是蒸发器的出口温度。当然，过热度也可以采用现有技术中的其它方法得到。例如图1和图2示出的检测方法。

图4为过热度控制方法一个实施例的流程图。如图所示，包括以下步骤。

步骤102，在制冷循环系统启动时，调整电子膨胀阀，将过热度SH在一定时间内(如10分钟内)保持为定值3度，并检测记录此时的能效比。本实施例中制冷循环系统启动时先定值运行一定时间以进入平稳运行。所述制冷循环系统启动的10分钟内，保持过热度为3度。当然也可以根据工况和负荷的不同，启动时采用不同的预设的过热度定值。

步骤104，调整电子膨胀阀，将过热度调低一个级别(如0.5度)，将该过热度保持一周期(如1分钟)。通常过热度带来的效应是偏向负面的。即，一开始最佳过热度更可能低于实际的过热度。所以第一次调整是调低一个预设级别可以更快的使实际的过热度接近最佳过热度。

所以，在本实施例中，制冷循环系统启动后经过10分钟进入平稳运行时，首先是将过热度调低0.5度，即SH＝2.5度。当然无论之前的3度还是本周期的2.5度都是测量得到的，即和实际的过热度是存在一定误差的。

步骤106，判断调整后的能效比EER是否比调整前的更高，更高时进入步骤104，更低时进入步骤108。调整后的能效比EER比调整前的更高，则说明了调整后的实际的过热度已经比最佳过热度更低了，此时需要调高过热度，即进入步骤108。虽然测定的过热度值和真实值之间依然存在误差，但是因为过热度的调整依据的是能效比EER的比较结果，所以过热度的误差对调整并没有造成实质影响。同样的，预设最佳过热度和最佳过热度之间的误差也同样被避免了。

步骤108，调整电子膨胀阀，将过热度调高一个级别，在保持过热度一个周期后进入步骤106。以上为调整过热度的实施例。由上可以看出，通过比较过热度调整前后的能效比，就可以知道最佳过热度是高于还是低于实际的过热度。然后不断的调整实际的过热度以不断接近最佳过热度。这样就不必预设一个过热度定值作为最佳过热度。从而避免了预设的过热度定值和最佳过热度之间的误差所带来的问题。同时，即使因热工测试元件或设计计算等原因仍然存在测量值上的误差，但是该误差并没有影响调整的方向，也就是说实际的过热度依然是在向最佳过热度靠近，也就避免了实际的过热度和检测到的过热度之间的误差所带来的影响。使得实际的过热度能更接近最佳过热度。从而只要调整的时间以及等级设置合理就可以很简便的实现实际的过热度向最佳过热度的快速接近。进而有效的提高能效比。

图7为过热度控制方法另一个实施例的流程图。如图所示，包括以下步骤。步骤702、所述制冷循环系统启动一定时间(如10分钟)后将过热度向预设方向调整一个预设级别；

步骤704、判断调整后的能效比是否比调整前的高；

步骤706、调整后的能效比比调整前的高时，将过热度向此次调整方向调整一个预设级别，一定时间后返回步骤B；

步骤708、调整后的能效比比调整前的低时，将过热度向此次调整方向的反方向调整一个预设级别，一定时间后返回步骤B。

在本实施例中，如果调整后的效果比调整前的效果好，则沿着此次调整的方向继续调整，直到调整后的效果更低为止。

另外，在设备运行过程中，当判断制冷能力需求变化量大于预设值(如15％)时或每一定时间(如每30分钟)，可调节膨胀阀，将过热度SH调为3度，并保持一个周期，然后转到上述步骤104进行过热度的调整步骤。

在另一个实施例中，定期的或能力需求变化量大于预设值时，比较当前的能效比EER和以预设定值运行时所记录的能效比EER，取两者的更高值对应的过热度值，保持一个周期。例如能力需求变化量大于15％时或每30分钟，将当前的过热度下测得能效比EER和过热度SH为3度时的EER比较。再由两者的最优值进行调整。

经过一段时间和/或能力需求变化量比较大的情况下，最佳过热度的变化会比较大。此时如果还是仍然一个一个级别的调整会相对较慢接近最佳过热度。所以当前的能效比和以预设值运行时的能效比中的更高值更接近与最佳过热度，则重设为两者的更高值可以更快接近最佳过热度。

能效比EER值(制冷效率)实际就是制冷循环系统所能实现的制冷量(制热量)和输入功率的比值，在相同的工况下，其比值越大说明这个系统的效率越高越节能。下文将结合附图详细介绍如何判断调整后的能效比是否比调整前的更高。

图6为在温熵图上表示制冷循环(逆卡诺循环)过程的示意图。如图所示，过程1-2，2-3，3-4和4-1分别表示等熵压缩，等温放热，绝热节流，等温吸热四个过程。图中T_L和T_H分别冷凝温度和蒸发温度。

吸热量Q0＝T_L(S1-S4) 式1

放热量QH＝T_H(S2-S3) 式2

净输入功W＝(T_H-T_L)ΔS 式3

能量守恒QH＝Q0+W 式4

由此可得：

COP = \frac{Q 0}{W} = \frac{T_{L}}{T_{H} - T_{L}} = \frac{1}{T_{H} / T_{L} - 1}

式5

由式5可得冷凝温度不变时，蒸发温度T_L降低时COP也随之降低。而COP可以近似为EER。

由此可知，蒸发温度和能效比的变化趋势是一致的，所以可以根据容易检测的蒸发温度的变化趋势来得到能效比的变化趋势。由上可以看出，直接采用调整前后蒸发温度的比较结果或经过一定处理变化就可以作为调整前后能效比的比较结果，从而正确的确定过热度需要调整的方向。

当然，也可以采用其它方法判断调整后的能效比是否比调整前的更高。例如检测获得整个机组的输入功率WN(包括压缩机电机室内室外风扇电机电控元件消耗电功率等)和流经蒸发器冷媒的换热量Q0也可计算出能效比的大小EER＝Q0/WN，从而判断调整前后的能效比EER。

本发明还相应的提供了过热度控制系统。

图5为过热度控制系统一个实施例的结构图。如图所示，包括以下模块。

预设调整模块1、用于所述制冷循环系统启动一定时间后将过热度向预设方向调整一个预设级别。

在本实施例中，所述预设调整模块是在所述制冷循环系统启动的10分钟内，保持过热度为3度，之后调整电子膨胀阀，将过热度调低0.5度。当然，也可以根据工况和负荷的不同，启动时采用其它的预设值。

能效比判断模块2、用于判断调整后的能效比是否比调整前的更高。

在本实施例中，所述能效比判断模块包括：

正向调整模块3、用于调整后的能效比更高时，将过热度向预设方向调整一个预设级别一定时间(如1分钟)后调用能效比判断模块；

反向调整模块4、用于调整后的能效比更低时，将过热度向预设方向的反方向调整一个预设级别一定时间(如1分钟)后调用能效比判断模块。

在另一个实施例中，过热度控制系统包括：

预设调整模块，用于制冷循环系统启动一定时间后将过热度向预设方向调整一个预设级别；

能效比判断模块，用于判断调整后的能效比是否比调整前的高；

第一调整模块，用于调整后的能效比比调整前的高时，将过热度向此次调整方向调整一个预设级别，一定时间后调用能效比判断模块；

第二调整模块，用于调整后的能效比比调整前的低时，将过热度向此次调整方向的反方向调整一个预设级别，一定时间后调用能效比判断模块。在另一个实施例中，过热度控制系统还包括：

在本实施例中，第二重设模块在每30分钟或制冷/制热能力需求变化量大于15％时，将过热度调整为3度一定时间后调用能效比判断模块

在另一个实施例中，过热度控制系统还包括：

在本实施例中，第二重设模块在每30分钟或制冷/制热能力需求变化量大于15％时，比较当前过热度下测得能效比EER和过热度SH为3度时的能效比EER。再由两者的最优值开始进行调整。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，例如将本发明应用与制冷循环系统的制热，或者根据不同工况、负荷或运行时间等设置多种调整的级别，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种制冷循环系统的过热度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

B、判断调整后的能效比是否比调整前的高，是则执行步骤C，否则执行步骤D；

C、将过热度向预设方向调整一个预设级别，一定时间后返回步骤B；

D、将过热度向预设方向的反方向调整一个预设级别，一定时间后返回步骤B。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A中所述将过热度向预设方向调整一个预设级别为：将过热度调低一个预设级别。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括：

A1，所述制冷循环系统启动；

A2，将过热度保持为预设值一定时间；

A3，将过热度向预设方向调整一个预设级别。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B包括：

判断调整后的蒸发温度是否比调整前的高；

根据所述判断结果的高低确定调整后的能效比比调整前的高低。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：定期的或能力需求变化量大于预设值时，将过热度调整为预设值，一定时间后执行步骤B。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：定期的或能力需求变化量大于预设值时，比较当前的能效比和以预设值运行时的能效比，将过热度重设为两者的最高值对应的过热度值，并在一定时间后执行步骤B。

7.一种制冷循环系统的过热度控制系统，其特征在于，包括：

能效比判断模块，用于判断调整后的能效比是否比调整前的高，是则调用正向调整模块，否则调用反向调整模块；

正向调整模块，用于将过热度向预设方向调整一个预设级别，一定时间后调用能效比判断模块；

反向调整模块，用于将过热度向预设方向的反方向调整一个预设级别，一定时间后调用能效比判断模块。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述能效比判断模块包括：

蒸发温度判断模块、用于判断调整后的蒸发温度是否比调整前的高；

能效比确定模块，用于根据蒸发温度判断模块的判断结果的高低确定调整后的能效比比调整前的高低。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括：

第一重设模块、用于定期的或能力需求变化量大于预设值时，将过热度调整为预设值，且一定时间后调用能效比判断模块。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括：

第二重设模块、用于定期的或能力需求变化量大于预设值时，比较当前的能效比和以预设值运行时的能效比，将过热度重设为两者的高值对应的过热度值，并在一定时间后调用能效比判断模块。