CN106403017A - 低环境冷却方案和控制 - Google Patents

Abstract

一种用于在低环境条件下当以冷却模式操作时控制压力的系统和方法被提供。一个或多个控制器可以是可操作的，用于接收在制冷剂管线处的第一水头压力的测量结果并且确定该第一水头压力是否低于预定最低水头压力临界值。所述一个或多个控制器可以是进一步可操作的，以响应于确定所述第一水头压力低于所述预定最小水头压力临界值以及一个或多个室外风机电机的速度小于或等于预定最低操作风机速度而发出打开热气体旁通阀的命令。

Description

低环境冷却方案和控制

技术领域

本申请总体上涉及一种加热、通风和空调系统(HVAC)，并且更具体涉及低环境冷却方案和控制。

背景技术

变制冷剂流量(“VRF”)系统是通常利用室外冷凝单元和多个室内风机-盘管单元的HVAC系统。VRF系统可被调节用于提供单独的加热和冷却需求，用于建筑内的不同空间。该系统通过调节室外压缩机速度和控制来响应室内载荷变化，这允许制冷剂被，根据对每个空间的加热和/或冷却需求，以可变速率递送到单个的室内风机盘管单元。然而，在传统的HVAC系统中，压缩机不断地循环，在常规的环境条件下在VRF系统中压缩机以变化的速度不断地操作。

背景技术

根据一个实施例，一种用于在低环境条件下控制水头压力的HVAC系统包括冷凝器，室外膨胀阀，室内膨胀阀，热气体旁通阀，一个或多个室外风机，一个或多个室外风机电机，和一个或多个控制器。冷凝器是可操作的用于接收来自排放管线的制冷剂，冷凝制冷剂，以及将制冷剂排放到制冷剂管线的第一部分。室外膨胀阀设置在在制冷剂管线的所述第一部分和制冷剂管线的第二部分之间，室内膨胀阀设置在在制冷剂管线的所述第二部分和制冷剂管线的第三部分之间。热气体旁通阀被耦连到排放管线以及到制冷剂管线的第二部分，使得当被打开时通过热气体旁通阀的制冷剂绕开冷凝器和室外膨胀阀。一个或多个室外风机是可操作的用于冷却所述冷凝器，所述一个或多个室外风机电机是可操作的用于控制所述一个或多个室外风机的风机速度。所述一个或多个室外风机电机具有预定最低操作风机速度。一个或多个控制器是可操作的用于接收在制冷剂管线处(例如，在制冷剂管线的第一部分和/或第二部分处)的第一水头压力的测量结果和确定第一水头压力是否低于预定最小水头压力临界值。所述一个或多个处理器是进一步可操作的，以响应于对下述的确定而发出至少部分地打开所述热气体旁通阀的命令：所述第一水头压力低于所述预定最小水头压力临界值，以及所述一个或多个室外风机电机的速度小于或等于所述预定最低操作风机速度。

根据另一实施例，一种用于在低环境条件下控制HVAC系统中的水头压力的方法包括通过处理器接收在制冷剂管线处的第一水头压力的测量结果，以及通过处理器确定第一水头压力是否低于预定最小水头压力临界值。本方法还包括通过处理器响应于对下述的确定而发出至少部分地打开热气体旁通阀的命令：所述第一水头压力低于所述预定最小水头压力临界值，以及一个或多个室外风机的速度小于或等于所述一个或多个室外风机的预定最低操作速度。

有利地，本申请的各方面可允许HVAC系统在低环境条件下操作同时保持平滑的操作。本申请的另一优势方面可提供超出室外风机的最低速度时平滑操作VRF或HVAC系统的方法。此外，本申请的各方面能够保持HVAC系统在最佳环境下操作，同时HVAC系统在低环境条件下操作。因此，本申请的各方面可被用于防止不稳定的抽吸压力和容量输出，从而提供HVAC系统在低环境条件下的平滑操作。

附图说明

为了更完整地理解本申请及其优势，现在结合附图进行下述具体实施方式描述，图中：

图1示意出根据本申请的实施例的、用于在低环境条件下控制水头压力的示例性HVAC系统；

图2示意出能够在根据本申请的实施例的、用于在低环境条件下控制水头压力的示例性HVAC系统中使用的示例性控制器；

图3示意出根据本申请的实施例的、用于在低环境条件下控制水头压力的示例性HVAC系统；和

图4示意出根据本申请的实施例的、用于在低环境条件下控制HVAC系统中的水头压力的示例性方法。

具体实施方式

总体上，VRF系统可响应于室内载荷的变化而通过调节压缩机速度和控制来提供平滑的操作和关闭。在某些情况下，可能想要在低环境条件下以冷却模式操作VRF系统。例如，在冬天，室外环境温度可能在零下。然而，可能想要在此低环境条件下以冷却模式操作VRF系统，例如，如果通过VRF系统调节的室内空间容纳着许多计算机，这些计算机在此被调节的空间内产生热量。

当处于冷却模式时，制冷剂可经过冷却该制冷剂的室外冷凝器。冷却制冷剂一般导致制冷剂的压力降低。在常规的环境条件中，冷却的量值以及因此压力降低的量值可通过调节使环境空气循环经过室外冷凝器的一个或多个室外风机的速度进行控制。风扇速度可被增大用于较好的冷却以及可被减小用于较差的冷却。在低环境条件中，VRF系统的室外风机中的一个或多个减慢下来，以减少热消耗并且保持适当的水头压力。然而，用于驱动室外风机的风机电机具有最低速度以确保可靠的操作，当环境非常冷时，即使风机速度最低，水头压力也不能得以保持。传统地，当最低的风机速度不能保持水头压力时，风机将基于预定的液体压力进行间断性循环。这可能导致不稳定的抽吸压力和容量(capacity)输出。

本申请的某些实施例允许在超出室外风机的最低速度时平滑地操作VRF系统。例如，在某些实施例中，如果水头压力低于预定临界值并且风机速度处于最低风机速度，那么热气体旁通阀可被至少部分地打开，使制冷剂的至少一部分绕开冷凝器。绕开冷凝器的制冷剂保持高温和高压。绕开冷凝器的制冷剂可与经过冷凝器的更冷、压力更低的制冷剂混合，从而获得适当的温度和压力。用于低环境冷却控制的系统和方法的示例将在下面参考图1-4进行进一步描述。

参考图1，示出了用于在低环境条件下控制水头压力的HVAC系统100的示例性实施例。HVAC系统100可以是用于在低环境条件下控制水头压力的任何类型的系统。例如，HVAC系统100可以是通过控制被提供到室内单元的制冷剂的量来响应于室内载荷变化的VRF系统。HVAC系统100可以是热回收系统，热泵系统，分裂式或包装式系统，或适于在HVAC应用中使用的任何其它系统。

HVAC系统100可被提供为只能冷却、只能加热、或能够加热并且能够冷却两种操作的部件配置。例如，参考图1的实施例，HVAC系统100部件可被配置用于冷却操作，其中HVAC系统100的制冷剂在图1的箭头指示的方向上流动。HVAC系统100可在任何适当的环境中使用，比如商业、工业、和住宅建筑，并且可用于制冷业。HVAC系统100的容量可以是适合于其预期目的的任何容量。例如，对于商业或工业应用来说，HVAC系统100的容量可从6吨至36吨变化，而对于住宅应用来说，HVAC系统100的容量可从3吨至5吨变化。

参考图1，HVAC系统100可包括室外单元110，控制器112，压缩机120，排放管线126，冷凝器130，风机132，风机电机134，室外膨胀阀140，热气体旁通阀150(例如，电磁阀)，制冷剂管线155，室内膨胀阀160，蒸发器170，和压力传感器180。在图示实施例中，室外单元110，压缩机120，冷凝器130，风机132，风机电机134，室外膨胀阀140，热气体旁通阀150，和压力传感器180布置在外面，而室内膨胀阀160和蒸发器170布置在里面。在其它实施例中，被示出在外面的一个或多个HVAC部件可被布置或部分布置在里面。类似地，被示出在里面的一个或多个HVAC部件可被布置或部分布置在外面。此外，HVAC系统100可包括另外的部件，更少部件，或与图1的实施例中示出的那些不同的部件。例如，HVAC系统100可包括另外的或更少的传感器180，所述传感器可设置在与图示的那些不同的位置。

如图1中所示，HVAC系统100的室外单元110可包括壳罩，压缩机120，冷凝器130，风机132，风机电机134，室外膨胀阀140，热气体旁通阀150，和压力传感器180。室外单元110可设置在室外位置，比如邻近建筑的板上或建筑屋顶上，例如。在可选实施例中，室外单元110可包括另外的部件，更少部件，或与图1的实施例中示出的那些不同的部件。例如，室外单元110可包括附加的室外风机132以及对应的附加电机134。

如图1中所示，HVAC系统100可包括控制器112。控制器112可以以接收测量结果、进行决定、和发出命令的逻辑来实现。在某些实施例中，控制器112包括存储器、处理器、和类似于在下面参考图2描述的那些的接口。

在一实施例中，控制器112可接收水头压力的测量结果并且确定该水头压力是否低于预定最低水头压力临界值。例如，控制器112可确定所接收的水头压力测量结果低于预定最低水头压力临界值。根据该系统，任何适当的预定最低水头压力临界值可被使用。在某些实施例中，该预定最低水头压力临界值可在200和300磅每平方英寸表压(“psig”)之间，比如250psig，例如，对于HVAC系统的某些实施例来说当使用R-410A作为制冷剂时。附加地，或可选地，控制器112可接收水头压力的测量结果并且确定该水头压力是否超过预定最大水头压力临界值。根据该系统，任何适当的预定最大水头压力临界值可被使用。在某些实施例中，预定最大水头压力临界值可在400和500psig之间，比如450psig。

控制器112可选择性地供电、断电或配置HVAC系统100部件。例如，在一实施例中，控制器112可设置压缩机、电机或类似装置的操作速度。在一些实施例中，控制器112可以是可操作的，用于发出部分或完全打开或关闭HVAC系统100的一个或多个阀的命令。附加地，或可选地，控制器112可以是可操作的，用于增大或减小HVAC系统100的风机电机的速度。例如，控制器112可，响应于确定了在制冷剂管线处的水头压力超过了预定最大水头压力临界值，而发出增大HVAC系统100的风机电机134的速度的命令。

控制器112可经由有线或无线连接操作地连接到HVAC系统100部件。例如，如图1中所示，控制器112被耦连到室外单元110。在一些实施例中，控制器112可布置在室外单元110的壳罩内。HVAC系统100可包括一个以上控制器。例如，室外单元110可被连接到一个或多个控制器或被其控制，并且室内部件、比如室内膨胀阀160和蒸发器170可被连接到设置在室内的一个或多个控制器或被其控制。虽然已经描述了某些示例性，但任何适当数目的控制器可被设置在任何适当的位置，用于控制室外和/或室内部件。

如图1的实施例中所示，HVAC系统100可包括压缩机120，用于压缩制冷剂，作为蒸汽压缩循环的一部分。根据图1中示出的实施例，压缩机120可经由抽吸管线接收制冷剂并且可将压缩的制冷剂排放到排放管线126内。排放管线126可连接到压缩机120的排放端口。排放管线126可将压缩的制冷剂引导至HVAC系统100的冷凝器130。

压缩机120可以是任何适当类型，比如回转式压缩机，涡旋压缩机，往复式压缩机，或在HVAC系统应用中适用的任何其它类型的压缩机。压缩机120可经结构设计用于变速或单速地操作。压缩机120可经由有线或无线连接操作地连接到控制器112，并且可被选择性地通电、断电或通过控制器112设置至预期的操作速度，以满足HVAC系统100的要求。

如图所示，单一压缩机120可被包括在HVAC系统100中。例如，HVAC系统100可包括单一变速压缩机。在可选实施例中，HVAC系统100可包括一个以上压缩机120。例如，HVAC系统100可包括变速压缩机再加上定速压缩机。作为另一示例，HVAC系统可包括多个变速压缩机。在这种实施例中，所提供的压缩机可被配置成作为串轴式压缩机组操作。串轴式压缩机可分别被引入到HVAC部件的、被配置用于蒸汽压缩循环操作的单一回路内，每个串轴式压缩机操作地连接到排放管线126和抽吸管线。

如图1中所示，HVAC系统100可还包括冷凝器130。冷凝器130可被提供用于在HVAC系统100的制冷剂和在冷凝器130的盘管上经过的空气流之间进行热传递，作为蒸汽压缩循环的一部分。在冷凝器130上经过的空气流可包括室外环境空气。冷凝器130可以是在HVAC系统中常用的任何已知类型的盘管型热交换器，比如翅片管热交换器盘管，微通道热交换器盘管，等。在一些情况下，冷凝器盘管可包括带铝翅片的铜管道。在一些特殊情况下，冷凝器盘管可包括带有亲水性铝翅片的内螺纹铜管。可选地，冷凝器盘管可包括全铝管道。

根据图1中示出的实施例，HVAC系统100可被配置用于冷却操作，冷凝器130经由排放管126接收制冷剂。在这种配置中，冷凝器130可以是蒸汽压缩循环部件的回路中的冷凝器。被冷凝器130接收的制冷剂可以是相对高压力和温度的气相制冷剂。所接收的制冷剂可在冷凝器130内流动的同时排出热并且冷凝。高压液体制冷剂可离开冷凝器130并且流入高压液体管内。在可选实施例中，HVAC系统100可被配置为以加热模式操作。在这种实施例中，室外单元110内的冷凝器130可被配置为作为蒸发器操作，作为蒸汽压缩循环的一部分。

HVAC系统100可包括引导环境空气在冷凝器130上流动的室外风机132。根据图示实施例，室外风机132可包括多个叶片，所述叶片可连接到毂或轴，并且通过风机电机134的致动而围绕着毂或轴转动。为风机电机134供电可导致室外风机132叶片围绕着毂转动。室外风机132叶片的转动可导致环境空气运动，以引导环境空气在冷凝器130上流动。在冷凝器130上流动的环境空气可具有环境温度。

风机电机134可以是响应于被接收到的一信号或多信号而能够转动的电机。风机电机134可被配置用于作为变速电机操作，因此风机电机134可以多个速度操作，所述多个速度以每分钟的转数(RPM)测量。风机电机134的速度可响应于所述所接受的信号或多信号的变化而改变。在这种实施例中，风机电机134可被提供有风机电机134能够操作的速度值范围。该范围可具有预定最低操作速度，低于该速度风机电机134便不能操作。如果被命令在风机电机134的操作范围之外的速度下操作，那么风机电机134可以断电，或可选地可以以最低速度设置操作。类似地，风机电机134能够被操作的该速度值范围可具有预定最大操作速度。

在一实施例中，风机电机134可以是电换向(EC)型电机。至风机电机134的电输入可以是直流(DC)输入或交流(AC)输入。风机电机134的速度可使用任何已知的电机速度控制方法控制。风机电机134可操作地连接到控制器112。控制器112可传输控制和/或功率信号至风机电机134以改变风机电机134的速度。在一实施例中，在一实施例中，控制器可改变控制和/或功率信号电压，以调节风机电机134的速度。例如，如果在制冷剂管线155处的水头压力超过预定最大水头压力临界值，那么HVAC系统100的控制器112可发出增大室外风机134的速度的命令。可选地，控制器可改变被传输到风机电机134的功率和/或控制信号的脉冲宽度，以改变风机电机134的速度。在低环境条件下，控制器112可断电风机电机134。低环境温度可包括从华氏0度至华氏23度变化的室外温度。因此，按照控制器所执行的控制逻辑，控制器可响应于HVAC系统100内的条件而设定风机电机134的速度。

HVAC系统100可包括室外膨胀阀140，如图1中所示。室外膨胀阀140可以是任何适当类型的膨胀阀，比如电子膨胀阀(EXV)。如图示实施例中所示，室外膨胀阀140可设置在冷凝器130和室内膨胀阀160之间并且被耦连到冷凝器130和室内膨胀阀160。在一些实施例中，室外膨胀阀140可设置在室外单元110的壳罩内。在图1中示出的实施例中，提供了单一室外膨胀阀140。在HVAC系统100的可选实施例中，附加室外膨胀阀可被提供。例如，附加膨胀阀可被提供在HVAC系统中，被配置为作为双流，热泵，VRF，和/或其它HVAC系统类型操作。在其它实施例中，HVAC系统100的室外膨胀阀可消除。

在HVAC系统100内流动的制冷剂可被引导通过室外膨胀阀140至室内膨胀阀160。室外膨胀阀140可从冷凝器130接收制冷剂并且经由制冷剂管线155将制冷剂递送至室内膨胀阀160。室外膨胀阀140可经由有线或无线连接操作地耦连到控制器。在一实施例中，控制器可以是可操作的，以响应于确定水头压力低于预定水头压力临界值而发出至少部分地关闭室外膨胀阀的命令。例如，HVAC系统100的控制器112可响应于确定水头压力低于200psig的预定水头压力临界值而发出完全关闭室外膨胀阀140的命令。

在图中示出的实施例中，HVAC系统100包括热气体旁通阀150。热气体旁通阀150可设置在排放管线126和制冷剂管线155之间。在图示实施例中，排放管线126设置在压缩机120和冷凝器130之间，并且制冷剂管线155设置在室外膨胀阀140和室内膨胀阀160之间。热气体旁通阀150可以是可操作的，用于将高压高温气体的一部分从排放管线126引导至制冷剂管线155。在一实施例中，热气体旁通阀150可用于响应于在操作期间变化的环境条件以及HVAC系统100内变化的环境而操纵HVAC系统100内的水头压力。例如，在当制冷剂管线155中的水头压力低于预定临界值时的低环境条件中，系统100的热气体旁通阀150可打开，以将热气体从压缩机120引入制冷剂管线155内。热气体可与制冷剂管线155中的制冷剂混合以增大制冷剂管线155中的水头压力。

在一实施例中，热气体旁通阀150可经由有线或无线连接操作地耦连到控制器。控制器可以是可操作的，以响应于某些确定而至少部分地打开热气体旁通阀150。例如，当所接收的水头压力测量结果低于预定水头压力临界值并且室外风机电机134操作的速度小于或等于预定操作风机速度时，控制器112可完全打开热气体旁通阀150。类似地，在一些实施例中，控制器112可以是可操作的，用于响应于某些确定而至少部分地关闭热气体旁通阀150。

热气体旁通阀150和室外膨胀阀140可一起工作用于保持制冷剂管线155中的水头压力在预定水头压力范围内。在一实施例中，控制器112可部分地或完全打开或关闭热气体旁通阀150和/或室外膨胀阀140用于在制冷剂管线155处保持水头压力在250psig和450psig。在某些实施例中，HVAC系统100的最低水头压力临界值可以是200和300psig之间的值，其中最大水头压力临界值可以是400psig和500psig之间的值。然而，本领域内的那些人员将意识到系统100的预定水头压力范围根据环境而变化，比如HVAC系统中使用的制冷剂的类型和HVAC系统的结构。在优选实施例中，最低水头压力临界值可基于室内膨胀阀160为满足蒸发器170的负载要求而需要的压降。

如图1中所示，在一实施例中，HVAC系统100可包括室内膨胀阀160。室内膨胀阀160可以是任何适当类型的膨胀阀，包括电子的膨胀阀(EXV)，热膨胀阀(TXV)，短孔，等。在HVAC系统100内的制冷剂流可被引导通过室内膨胀阀160至蒸发器170。室内膨胀阀160可从液体制冷剂消除压力以允许膨胀或在蒸发器中从液体至蒸汽的状态变化。例如，室内膨胀阀160可与高压液体管连接，并且从其接收高温度和压力的液体制冷剂。室内膨胀阀160可还与低压管连接，并且传送低压制冷剂至低压管。在一实施例中，室内膨胀阀160可以可操作地经由有线或无线连接耦连到控制器。

如图示实施例中所示，室内膨胀阀160可设置在HVAC系统100的室外膨胀阀140和蒸发器170之间，作为蒸汽压缩循环的一部分。根据图示的HVAC系统100实施例，单一室内膨胀阀160被提供。在HVAC系统100的可选实施例中，附加室内膨胀阀可被提供。例如，附加室内膨胀阀可被提供于HVAC系统中，经结构设计用于作为双流，热泵，VRF，和/或其它HVAC系统类型操作。另外，一些实施例可包括多个室内膨胀阀并且不包括室外膨胀阀。这种室内膨胀阀的操作对于本领域内的那些技术人员来说是广泛已知的并且从本说明书中省略。

在可选实施例中，HVAC系统100可附加地、或可选地包括用于控制HVAC系统100内的制冷剂流动方向和/或速率的一个或多个阀。例如，在HVAC系统100的实施例中，HVAC系统100可另外被提供有换向阀以及用于适应HVAC系统100内的双向制冷剂流容量的附加管段。本领域内的那些技术人员将意识到制冷剂管道配置的相应变化可被提供，用于适应所提供的特定部件配置的HVAC系统100实施例。

如图1的实施例中所示，HVAC系统100可包括蒸发器170。蒸发器170可提供在HVAC系统100的制冷剂和经过蒸发器170的气流之间的热传递，作为蒸汽压缩循环的一部分。在一实施例中，蒸发器170可以是在HVAC系统中常用的任何已知类型的热交换器盘管组件，比如翅片管式热交换器盘管，微通道热交换器盘管，等。蒸发器盘管可包括带铝翅片的铜管道。可选地，蒸发器盘管可包括全铝管道。蒸发器盘管可包括在HVAC系统中常用的任何适当材料。

蒸发器170可与制冷剂管线155连接，并且经由制冷剂管线155接收制冷剂。制冷剂管线155可包括低压管。根据图1中示出的部件配置和制冷剂流动方向，HVAC系统100可被配置用于以冷却模式操作。在冷却操作过程中，流经蒸发器170的制冷剂可能沸腾，从2相状态变化到气体状态，作为蒸汽压缩循环的一部分。当以冷却模式操作时，气态制冷剂可经由公共抽吸管被递送至压缩机120以完成HVAC系统100内的制冷剂流动循环。

如图所示，HVAC系统100可以是只冷却单元或，可选地，可以是以冷却模式操作的热泵单元。在可选实施例中，HVAC系统100可经结构设计用于以加热模式操作，仅作为加热装置的一部分，或热泵单元，例如。在这种实施例中，蒸发器170可被配置用于作为冷凝器操作，作为蒸汽压缩循环的一部分，同时制冷剂流被在与图中相反的方向上引导。

如图1中所示，在一实施例中，HVAC系统100可包括一个或多个传感器180。每个传感器可感测和/或测量一个或多个HVAC系统100特征参数值。参数值可表示HVAC系统100的制冷剂的环境和/或在室外单元110内的室外环境空气的环境。在图1示出的实施例中，传感器180是可被配置用于感测在制冷剂管线处的制冷剂水头压力的压力传感器。传感器180可测量在制冷剂管线的任何适当部分处的水头压力，比如第一部分处(例如，在冷凝器130和室外膨胀阀140之间)和/或第二部分处(例如，室外膨胀阀140和室内膨胀阀160之间)。在一些实施例中，传感器180可被配置用于感测环境温度，制冷剂温度，环境空气或制冷剂流速，等。

传感器180可以是远程感测装置，其可经由有线或无线连接与控制器112连接，用于传输所感测的、或测量的数据至控制器112。传感器180可或直接或间接地传输模拟或气动信号至控制器112。在这种实施例中，通过传感器180传输的信号可在被控制器112使用之前转换成数字信号。可选地，在一实施例中，传感器180可传输数字信号至控制器112。在这种实施例中，通过传感器180传输的数字信号可在控制器112使用之前进行处理，以将这些信号转换成不同电压，以从回路中消除干扰，放大信号，或其它类似形式的数字信号处理。对于在这里描述的每个可选方式，传感器180的信号可被直接或间接地传输至控制器112，比如通过一个或多个中间装置。

在一实施例中，传感器180可设置在室外单元110内，并且可被配置用于感测室外单元110内的室外环境空气温度。在这种实施例中，传感器180可以是热敏电阻器。可选地，在这种实施例中，传感器180可以是热电偶，电阻温度检测传感器，测温传感器，红外热像传感器，或用于感测室外环境空气的温度值的一些其它传感器类型。传感器可将所感测到的环境温度传输至控制器112，用于被控制器112使用，用作向一个或多个控制方法的输入。例如，控制器112可使用从传感器180接收的环境温度数据作为至控制方法的输入，用于设置在HVAC系统100的操作过程中电机134的速度，来控制至或来自室外单元110内的制冷剂的热传递速率。

在可选实施例中，在HVAC系统100内，传感器180可设置在与图1中示出的特殊实施例不同的位置。例如，传感器180可设置在HVAC系统100的室内部分内，或可被耦连到制冷剂管道在HVAC系统100内的那一段。此外，在可选实施例中，HVAC系统100可被提供有类似传感器180的附加感测装置，用于感测表示HVAC系统100的制冷剂环境的参数值，环境空气的参数值，室内回风的参数值，等。感测装置可被配置用于感测温度，压力，流速，相对湿度，和其它类似参数值。附加感测装置可设置在HVAC系统100内任何位置。例如，传感器180可设置在蒸发器170处，室外膨胀阀140处，室内膨胀阀160处，被调节的空间内，和/或被耦连到制冷剂管道。所提供的附加感测装置可连接到控制器112，与控制器112通信，或可选地，可独立于控制器112操作，如上所述。还应了解在这里公开的一些控制方法可能要求HVAC系统100设置如图所示的或在这里描述的一个或多个传感器180。

在可选实施例中，HVAC系统100可被提供与图1的实施例中示出的不同的部件配置。例如，HVAC系统100可包括：附加室外单元110；压缩机120，比如串轴式压缩机组；附加冷凝器130；附加室内膨胀阀160和蒸发器170，比如在VRF系统中；等。此外，在可选实施例中，HVAC系统100可被提供有与图1的实施例中示出的不同的部件配置。

现在参考图2，HVAC系统100可包括一个或多个控制器200，为满足需求而控制本系统内的一个、一些或所有部件的操作。在图2的图示实施例中，控制器200包括存储器210，处理器220，和接口230。在一实施例中，控制器200可包括带有存储器210的计算机可读介质，或被耦连到计算机可读介质，存储器210用于存储操作HVAC系统100部件的控制逻辑或命令。控制器存储器210可以是在HVAC系统中常用的任何已知类型的易失性或非易失性存储器。控制器200可将计算机可执行命令存储在存储器210内。计算机可执行命令可被包括在计算机编码中。控制器200可用硬件，软件，固件，或它们的任何组合实施。

另外，控制器200可以用于执行所存储的命令的处理器220实施。控制器200可响应于或可操作以执行作为软件、硬件、集成电路、固件、微编码等的一部分存储的命令。如这里公开的，控制器200执行的功能、动作、方法或任务可用执行在存储器210中存储的命令的处理器220执行。这些命令用于实施在这里公开的过程、技术、方法、或动作。控制器处理器220可以是在HVAC系统中常用的任何已知类型的处理器。处理器可以是单一器件或器件组合，比如与网络或分布式处理装置相关联。控制器200可经由有线或无线连接操作地连接到HVAC系统100部件。

控制器200可接收数据，所述数据可包括来自一个或多个远程感测装置的信号。控制器200接收的数据可直接从一个或多个远程感测装置接收或可通过一个或多个中间装置间接接收，比如信号转换器，处理器，输入/输出接口(例如接口230)，放大器，调理电路，连接器，等。控制器200可响应于从远程感测装置接收的数据而操作HVAC系统100部件。另外，控制器200可响应于使用者输入，所调节的空间的需求，制冷剂和/或环境空气条件，控制逻辑等而操作HVAC系统100部件。

现在参考图3，HVAC系统300示意出HVAC系统的示例性实施例包括被连接到一个室外单元的多个室内单元，比如在VRF系统中。在图示实施例中，HVAC系统300包括室外单元310，控制器312，压缩机320，排放管线326，冷凝器330，风机332a-n，风机电机334a-n，室外膨胀阀340，热气体旁通阀350，制冷剂管线355，室内膨胀阀360a-n，蒸发器370a-n，和压力传感器380。如图所示，室外单元310，压缩机320，冷凝器330，室外风机332a-n，风机电机334a-n，室外膨胀阀340，热气体旁通阀350，和压力传感器380布置在外面，而室内膨胀阀360a-n和蒸发器370a-n布置在里面。在其它实施例中，被示出在外面的一个或多个HVAC部件可布置或部分布置在里面。类似地，被示出在里面的一个或多个HVAC部件可布置或部分布置在外面。HVAC系统300的一个或多个部件可与HVAC系统100的类似部件共享特征。

在图3中示出的实施例中，每个室内蒸发器具有其自己的室内膨胀阀。例如，室内膨胀阀360a被耦连到蒸发器370a，室内膨胀阀360b被耦连到蒸发器370b，等等。如图所示，制冷剂管线355向蒸发器370a-n供应制冷剂。制冷剂管线355可包括一个或多个分支。HVAC系统300的图示实施例包括换向阀324以及用于适应HVAC系统300内的双向制冷剂流容量的附加管段。

如图3中所示，HVAC系统300可包括多个室外风机332a-n。在实施例中，每个风机或风机堆可被耦连到风机电机。例如，风机332a可被耦连到风机电机334a，风机332b可被耦连到风机电机334b，等等。在一些实施例中，多个风机332a-n和/或多个风机电机334a-n可具有单一预定最低操作风机速度和/或最大操作风机速度。可选地，或另外地，风机332a-n或风机电机334a-n中的一个或多个可具有预定最低操作风机速度和/或最大操作风机速度。例如，在冷凝器具有六个风机的实施例中，六个风机中的四个可被中断循环，并且预定最低操作风机速度可以是以2个操作风机的风机速度为基础。

参考图4，示出了用于在低环境条件下控制HVAC系统中的水头压力的示例性方法400的流程图。方法400可以图示顺序实施或，可选地，可以不同于图示的顺序实施。在可选实施例中，根据在下面的讨论中包含的可选输入、功能、和/或采取的措施，可为方法400提供附加的、更少的、或不同的步骤。图4的方法400可通过一个或多个处理器(例如，处理器220)实施，用于在低环境条件下控制HVAC系统(例如，HVAC系统100或HVAC系统300)的水头压力。

方法400起始于步骤402。在步骤402，方法400处于常规冷却模式操作。在某些实施例中，在常规冷却模式操作过程中，室外膨胀阀(例如，室外膨胀阀140或室外膨胀阀340)完全打开并且热气体旁通阀(例如，热气体旁通阀150或热气体旁通阀350)完全关闭。这样，制冷剂经过冷凝器(例如，冷凝器130或330)，并且冷凝器降低制冷剂的温度和压力。在常规冷却模式操作过程中，室外风机的风机速度可被调节用于控制冷却的量以保持适当压力。随着风机速度的减小，更少的环境空气被循环经过冷凝器，导致更差的冷却和更小温度降低。总体上，在低环境条件中所需要的风机速度趋于相对较低，比如当室外环境空气极冷时，因为暴露于低环境条件导致一些热损失。

在步骤404，处理器确定一个或多个室外风机(例如，风机132和/或风机232)的风机速度是否小于或等于预定最低操作风机速度。例如，在低环境条件下，比如当室外温度处于华氏0度和华氏23度或在它们之间时，所述一个或多个室外风机可以预定最低操作风机速度操作。如果处理器确定所述一个或多个室外风机的速度大于预定最低操作风机速度，那么本方法停留在常规冷却模式操作。本方法可周期性地重复步骤404，例如，根据预定的时间周期或响应于风机速度的变化。如果在步骤404处理器确定所述一个或多个室外风机的速度小于或等于预定最低操作风机速度，那么本方法进行到步骤406。

在方法400的步骤406，如图4中所示，处理器接收第一水头压力的测量结果。作为示例，处理器可接收制冷剂管线处(例如，制冷剂管线155或制冷剂管线355)180psig的水头压力测量结果。然后本方法进行到步骤408。在步骤408，处理器确定第一水头压力是否低于预定最低水头压力临界值。如果处理器确定第一水头压力不低于预定最低水头压力临界值，那么方法可返回步骤402。然而，如果处理器确定第一水头压力低于预定最低水头压力临界值，则方法进行到步骤410。例如，如果水头压力测量结果是180psig而预定最低水头压力临界值是200psig，那么处理器可确定水头压力低于预定最低水头压力临界值。

在方法400的步骤410，处理器发出至少部分地打开热气体旁通阀(例如，热气体旁通阀150和热气体旁通阀350)的命令。因此，至少一部分制冷剂绕开冷凝器。绕开冷凝器的制冷剂保持比经过冷凝器的制冷剂更高的温度和压力。绕开冷凝器的制冷剂和经过冷凝器的制冷剂可在制冷剂管线(例如，制冷剂管线155)中混合。在某些实施例中，绕开冷凝器的制冷剂与没有绕开冷凝器的制冷剂的比值可被调节以保持制冷剂管线中的适当压力。该比值可通过打开热气体旁通阀、关闭热气体旁通阀、或调节热气体旁通阀被打开的程度(例如，在阀能够被部分打开的实施例中)而进行调节。

然后该方法进行到步骤412，其中处理器接收第二水头压力的测量结果。如图400中所示，然后该方法进行到步骤414，其中处理器确定第二水头压力是否超过预定最大水头压力临界值。如果处理器确定第二水头压力超过预定最大水头压力临界值，则该方法进行到步骤416。在步骤416，处理器发出增大一个或多个室外风机的速度的命令。例如，如果水头压力测量结果是600psig并且最大水头压力临界值是500psig，则处理器发出增大所述一个或多个室外风机的速度的命令。增大室外风机速度导致更多的空气循环经过冷凝器，使得通过冷凝器的制冷剂可以被冷却，从而降低压力。

从步骤416，图4的方法400进行到步骤418，其中处理器确定一个或多个室外风机是否在预定最大速度下操作。如果处理器确定所述一个或多个室外风机在预定最大速度下操作，则该方法返回到步骤402。在某些实施例中，该方法假设在步骤402是以标准冷却模式操作。例如，热气体旁通阀可关闭，室外膨胀阀可打开，并且制冷剂的温度和压力可通过控制室外风机的速度而进行调节。如果处理器确定所述一个或多个室外风机没有在预定最大速度下操作，则该方法进行到步骤412，其中处理器接收制冷剂管线处第三水头压力的测量结果。

可选地，如果在步骤414处理器确定第二水头压力没有超过预定最大水头压力临界值，则本方法进行到步骤420。在步骤420，处理器确定第二水头压力是否低于预定最低水头压力临界值。如果处理器确定第二水头压力低于预定最低水头压力临界值，则本方法400进行到步骤422。在步骤422，处理器发出至少部分地关闭室外膨胀阀的命令。作为示例，如果水头压力测量结果是190psig而最低水头压力临界值是200psig，则处理器可发出完全关闭室外膨胀阀的命令。在某些实施例中，关闭室外膨胀阀可导致经过冷凝器的制冷剂的量减少从而经过热气体旁通阀的制冷剂的量增大。这样，温度越高，可被提供到制冷剂管线的制冷剂压力越高。

可选地，如果在步骤420处理器确定第二水头压力不低于预定最低水头压力临界值，则本方法进行到步骤412，其中处理器接收第三水头压力的测量结果。第三测量结果可被与步骤414中的最大水头压力临界值相比较。本方法可根据需要重复这些步骤并且可调节室外风机速度、热气体旁通阀、和室外膨胀阀，来保持制冷剂管线中的适当压力。

在前述讨论中，阐述了许多特殊细节以提供对本发明的彻底理解。然而，应理解本申请可在没有这些特殊细节的情况下实施。在其他情况下，广泛已知的元件被以示意或方框图的形式示意，以免将本申请掩盖在不必要的细节中。另外，对于大部分来说，与广泛已知的特征和元件相关的细节，只要这些细节不被认为是必要的，都已经被省略以获得对本发明的完整理解，并且被认为在相关领域的普通技术人员的理解范围内。

已经关于其首选实施例中的一些描述了本发明，请注意所公开的实施例是示意性的而不是本质上限制性的，而且广范范围内的变化、修改、改变和替代都考虑在前述的公开内容中，在一些情况下，本申请的一些特征可在不对应地使用其它特征的情况下采用。许多这种变化和修改都能够基于前述对首选实施例的描述而被认识到。

Claims (20)

1.一种用于在低环境条件下控制水头压力的HVAC系统，包括：

冷凝器，其是可操作的用于接收来自排放管线的制冷剂，冷凝制冷剂，以及将制冷剂排放到制冷剂管线的第一部分；

在制冷剂管线的所述第一部分和制冷剂管线的第二部分之间的室外膨胀阀；

在制冷剂管线的所述第二部分和制冷剂管线的第三部分之间的室内膨胀阀；

热气体旁通阀，其被耦连到排放管线以及制冷剂管线的所述第二部分，使得在所述热气体旁通阀打开时，通过热气体旁通阀的制冷剂绕开所述冷凝器和所述室外膨胀阀；

一个或多个室外风机，其是可操作的用于冷却所述冷凝器；

一个或多个室外风机电机，其是可操作的用于控制所述一个或多个室外风机的风机速度，其中所述一个或多个室外风机电机具有预定最低操作风机速度；和

一个或多个控制器，其是可操作的用于：

接收在制冷剂管线处的第一水头压力的测量结果；

确定第一水头压力是否低于预定最小水头压力临界值；以及

响应于对下述的确定，发出至少部分地打开所述热气体旁通阀的命令：

所述第一水头压力低于所述预定最小水头压力临界值；和

所述一个或多个室外风机电机的速度小于或等于所述预定最低操作风机速度。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器是进一步可操作的用于：

在至少部分地打开所述热气体旁通阀之后，接收在制冷剂管线处的第二水头压力的测量结果；

确定第二水头压力是否超过预定最大水头压力临界值；和

响应于确定了第二水头压力超过所述预定最大水头压力临界值，发出增大所述一个或多个室外风机电机的速度的命令。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器是进一步可操作的用于：

在打开所述热气体旁通阀之后，接收在制冷剂管线处的第二水头压力的测量结果；

确定第二水头压力是否低于所述预定最小水头压力临界值；和

响应于确定了第二水头压力低于所述预定最小水头压力临界值，发出至少部分地关闭所述室外膨胀阀的命令。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述控制器是进一步可操作的用于：

在至少部分地关闭所述热气体旁通阀之后，接收在制冷剂管线处的第三水头压力的测量结果；

确定第三水头压力是否超过所述预定最大水头压力临界值；和

响应于确定了第三水头压力超过所述预定最大水头压力临界值，发出增大所述一个或多个室外风机电机的速度的命令。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述控制器是进一步可操作的，用于确定所述一个或多个室外风机电机的被增大了的速度等于所述一个或多个室外风机电机的预定最大操作速度，并且响应于此，发出下述中的至少一个：

至少部分地打开所述至少部分地关闭的室外膨胀阀的命令；和

至少部分地关闭所述至少部分地打开的热气体旁通阀的命令。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，至少部分地打开所述室外膨胀阀包括完全打开所述室外膨胀阀。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，至少部分地打开所述热气体旁通阀包括完全打开所述热气体旁通阀。

8.根据权利要求1所述系统，其中，所述系统的容量从6吨至36吨变化，所述最小水头压力临界值是200和300磅每平方英寸表压(“psig”)之间的值，而所述最大水头压力临界值是400和500psig之间的值。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述低环境条件包括从华氏0度至华氏23度的变化室外温度。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述HVAC系统是变流量制冷剂系统并且所述制冷剂管线的第三部分被耦连到两个或更多个室内膨胀阀，每个室内膨胀阀与多个蒸发器中的不同蒸发器相关联。

11.一种用于在低环境条件下控制HVAC系统中的水头压力的方法，包括：

通过处理器，接收在制冷剂管线处的第一水头压力的测量结果；

通过处理器，确定第一水头压力是否低于预定最小水头压力临界值；以及

通过处理器，响应于对下述的确定，发出至少部分地打开热气体旁通阀的命令：

所述第一水头压力低于所述预定最小水头压力临界值；和

一个或多个室外风机的速度小于或等于所述一个或多个室外风机的预定最低操作速度。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：

通过处理器，在至少部分地打开所述热气体旁通阀之后，接收在制冷剂管线处的第二水头压力的测量结果；

通过处理器，确定第二水头压力是否超过预定最大水头压力临界值；和

通过处理器，响应于确定了第二水头压力超过所述预定最大水头压力临界值，发出增大所述一个或多个室外风机的速度的命令。

13.根据权利要求11所述的方法，还包括：

通过处理器，在打开所述热气体旁通阀之后，接收在制冷剂管线处的第二水头压力的测量结果；

通过处理器，确定第二水头压力是否低于所述预定最小水头压力临界值；和

通过处理器，响应于确定了第二水头压力低于所述预定最小水头压力临界值，发出至少部分地关闭室外膨胀阀的命令。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括：

通过处理器，在至少部分地关闭所述热气体旁通阀之后，接收在制冷剂管线处的第三水头压力的测量结果；

通过处理器，确定第三水头压力是否超过所述预定最大水头压力临界值；和

通过处理器，响应于确定了第三水头压力超过所述预定最大水头压力临界值，发出增大所述一个或多个室外风机的速度的命令。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，还包括确定所述一个或多个室外风机电机的被增大了的速度等于所述一个或多个室外风机电机的预定最大操作速度，并且响应于此，发出下述中的至少一个：

至少部分地打开所述至少部分地关闭的室外膨胀阀的命令；和

至少部分地关闭所述至少部分地打开的热气体旁通阀的命令。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，至少部分地打开所述室外膨胀阀包括完全打开所述室外膨胀阀。

17.根据权利要求11所述的方法，其中，至少部分地打开所述热气体旁通阀包括完全打开所述热气体旁通阀。

18.根据权利要求11所述的方法，其中，所述系统的容量从6吨至36吨变化，所述最小水头压力临界值是200和300磅每平方英寸(“psig”)之间的值，而所述最大水头压力临界值是400和500psig之间的值。

19.根据权利要求11所述的方法，其中，所述低环境条件包括从华氏0度至华氏23度的变化室外温度。

20.一种包括逻辑的非暂时性计算机可读介质，所述逻辑当被处理器执行是可操作的用于：

接收在制冷剂管线处的第一水头压力的测量结果；

确定第一水头压力是否低于预定最小水头压力临界值；以及

响应于对下述的确定，发出至少部分地打开热气体旁通阀的命令：

所述第一水头压力低于所述预定最小水头压力临界值；和

一个或多个室外风机的速度小于或等于所述一个或多个室外风机的预定最低操作速度。