CN107709894A - 用于运行具有热量回收的蒸气压缩系统的方法 - Google Patents

Abstract

披露了一种运行包括热量回收式换热器(4)的蒸气压缩系统(1)的方法。该热量回收系统请求由该热量回收式换热器(4)向该热量回收系统提供所需回收热量水平、生成指示所需回收热量水平的信号、并且将所生成的信号提供给该蒸气压缩系统(1)的控制单元。基于所生成的信号来计算对于该蒸气压缩系统(1)的至少一个控制参数的设定点值，并且根据所计算出的一个或多个设定点值来运行该蒸气压缩系统(1)。

Description

用于运行具有热量回收的蒸气压缩系统的方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行包括热量回收式换热器的蒸气压缩系统的方法，该热量回收式换热器被安排成用于回收来自在该蒸气压缩系统的制冷剂路径中流动的制冷剂的热量、并且将所回收的热量提供给热量回收系统。本发明的方法允许按以下方式运行该蒸气压缩系统：使得被提供至该热量回收系统的回收热量被调整至满足该热量回收系统的特定要求。

背景技术

在蒸气压缩系统中，流体介质(例如，制冷剂)被交替地压缩和膨胀，同时在排热换热器(例如，冷凝器或气体冷却器)处以及在吸热换热器(例如，蒸发器)处发生热交换。相应地，蒸气压缩系统可以提供加热或冷却。在蒸气压缩系统主要用于提供冷却或制冷的情况下，制冷剂中被排热换热器排出的热量原则上被损失或浪费。因此，这样的蒸气压缩系统有时配备有热量回收系统，该热量回收系统回收被拒热量的至少一些、并且用它例如以房间加热和/或加热生活用水的形式来满足该蒸气压缩系统所在地的加热需求。由此，可以减少为了满足场所处的制冷与加热组合要求而需要的总能量消耗。

US 2009/0120110披露了一种制冷系统以及一种用于从制冷剂回路提供可控热量回收量的方法。冷却回路包括通过制冷剂流动管线串联连接的压缩机、冷凝器、膨胀装置、以及蒸发器。包括热量回收式换热器的热量回收回路连接至该冷却回路，使得该热量回收式换热器与该冷凝器并联，并且该热量回收式换热器与待加热流体处于热交换关系。制冷剂选择性地被引导穿过冷却回路的冷凝器、或者穿过热量回收回路的热量回收式换热器，以便将流体的温度维持在由最终用户提供的设定点附近的温度范围内。

发明内容

本方面的实施例的目的是提供一种用于控制来自蒸气压缩系统的热量回收以便获得所需回收热量水平的方法。

根据本发明的第一方面提供了一种用于运行蒸气压缩系统的方法，该蒸气压缩系统包括沿着制冷剂路径安排的压缩机单元、热量回收式换热器、排热换热器、膨胀装置、以及蒸发器，该压缩机单元包括一个或多个压缩机，该热量回收式换热器被安排成用于回收来自在该制冷剂路径中流动的制冷剂的热量并且将所回收的热量提供给热量回收系统，该方法包括以下步骤：

-该热量回收系统请求由该热量回收式换热器向该热量回收系统提供所需回收热量水平、生成指示所需回收热量水平的信号、并且将所生成的信号供应至该蒸气压缩系统的控制单元，

-基于所生成的信号来计算对于该蒸气压缩系统的至少一个控制参数的设定点值，并且

-根据所计算出的一个或多个设定点值来运行该蒸气压缩系统。

根据本发明的第一方面的方法是用于运行蒸气压缩系统。在本文的上下文中，术语‘蒸气压缩系统’应当被解释为意指以下任何系统：其中流体介质(诸如制冷剂)循环并且交替地压缩和膨胀，由此提供对一定体积的制冷或加热。因而，该蒸气压缩系统可以是制冷系统、空调系统、热泵等。

该蒸气压缩系统包括沿着制冷剂路径安排的压缩机单元、热量回收式换热器、排热换热器、(例如，呈膨胀阀形式的)膨胀装置、以及蒸发器，该压缩机单元包括一个或多个压缩机。该热量回收式换热器被安排成用于回收来自在该制冷剂路径中流动的制冷剂的热量、并且将所回收的热量提供给热量回收系统。该热量回收系统可以例如是或形成家用供热系统(即，提供房间加热和/或加热生活用水的系统)的一部分。

相应地，通过根据本发明的第一方面的方法来控制的蒸气压缩系统是能够提供热量回收的类型。

通过压缩机单元的压缩机对在制冷剂路径中流动的制冷剂进行压缩。经压缩的制冷剂被供应至该热量回收式换热器，在该热量回收式换热器处与热量回收流体发生热交换，由此回收来自制冷剂的热量并将其供应给热量回收系统。该制冷剂接着被传递至该排热换热器，在该排热换热器处与周围环境也发生热交换，其方式为使得来自该制冷剂的热量被排出至周围环境。在排热换热器呈冷凝器的形式的情况下，制冷剂在穿过该排热换热器时被至少部分地冷凝。在该排热换热器呈气体冷却器的形式的情况下，穿过该排热换热器的制冷剂被冷却，但是保持呈气态。

应注意的是，该蒸气压缩系统可以进一步配备有绕过该热量回收式换热器的第一旁通路径、和/或配备有绕过该排热换热器的第二旁通路径。在这种情况下，每条旁通路径应优选地配备有适当的旁通阀安排，以用于控制制冷剂应穿过该旁通路径还是应穿过相关联的换热器。因此，在这种情况下，可以以绕过该热量回收式换热器和/或该排热换热器的方式来控制该蒸气压缩系统。然而，由于该热量回收式换热器和该排热换热器串联地安排在该制冷剂路径中，因此在没有开通旁通路径时制冷剂将相继地穿过这两个换热器。

离开该排热换热器的制冷剂被供应至该膨胀装置，在该膨胀装置处该制冷剂经受膨胀、然后被供应至该蒸发器。被供应至该蒸发器的制冷剂由此呈液气混合状态。在穿过蒸发器时，制冷剂的液态部分被至少部分地蒸发，同时在制冷剂与周围环境之间发生热交换，其方式为使得由制冷剂吸收来自周围环境的热量。最后，该制冷剂再次被供应至该压缩机单元的压缩机。

因此，在该制冷剂路径中流动的制冷剂交替地被该压缩机单元的压缩机压缩并且被膨胀装置膨胀，同时在热量回收式换热器、排热换热器、和蒸发器之间发生热交换。例如，蒸发器可以被安排成与制冷体积(例如，超市中的展示柜)相接触。此外，蒸气压缩系统可以包括沿着制冷剂路径并联安排的两个或更多个蒸发器，每个蒸发器被安排成与单独的展示柜相接触。在这种情况下，热量回收系统可以有利地用于在蒸气压缩系统的场所处提供房间加热和/或自来水加热。

在蒸气压缩系统的制冷剂路径中流动的制冷剂可以例如是跨临界制冷剂、例如CO₂。作为替代方案，制冷剂可以是任何其他适合的跨临界或次临界制冷剂。

在根据本发明的第一方面的方法中，该热量回收系统初始地请求由该热量回收式换热器向该热量回收系统提供所需回收热量水平。相应地，该热量回收系统例如基于该热量回收系统的一个或多个热量消耗器的要求来限定它需要从该热量回收式换热器接收的回收热量水平。因此，该热量回收系统请求该蒸气压缩系统经由该热量回收式换热器来提供以下程度的回收热量：满足该热量回收系统的热量消耗器的要求。

此外，该热量回收系统生成指示所需回收热量水平的信号并且将所生成的信号供应至该蒸气压缩系统的控制单元。因此，该蒸气压缩系统的控制单元接收指示经该热量回收系统限定的所需回收热量水平的信号。

接下来，基于所生成的信号来计算对于该蒸气压缩系统的至少一个控制参数的设定点值。由于该设定点值是基于所生成的信号计算的，因此它是基于由该热量回收系统所请求的所需回收热量水平。由此，所计算出的设定点值可以预期会使得：如果该蒸气压缩系统以使对应控制参数达到基本上等于该设定点值的值的方式来运行，则该热量回收式换热器将向该热量回收系统提供所需回收热量水平。相应地，所计算出的设定点值规定了针对对应的控制参数来如何运行该蒸气压缩系统，以便获得所需回收热量水平。

该设定点值可以例如由该蒸气压缩系统的控制单元计算。作为替代方案，该设定点值可以由另一个适合的单元(优选地被安排成与该蒸气压缩系统的控制单元通信)来计算。

最后，根据所计算出的一个或多个设定点值来运行该蒸气压缩系统。因此，该蒸气压缩系统的运行方式为：针对该一个或多个相关控制参数中的每一个，该蒸气压缩系统试图达到基本上等于对应计算出的设定点值的该控制参数的值。由此获得的是，该蒸气压缩系统以使该热量回收式换热器向该热量回收系统提供所需且所请求的回收热量水平的方式来运行。

因此，当根据本发明的第一方面的方法来运行该蒸气压缩系统时，不仅考虑了该系统的制冷部分的能量效率，还考虑了该蒸气压缩系统所在场所的加热系统的能量效率。由此，该蒸气压缩系统以满足该蒸气压缩系统所在场所的制冷需求以及加热需求的方式以尽可能能量有效的方式来运行。

该一个或多个控制参数之一可以是在该排热换热器内部占主导的压力，并且该运行蒸气压缩系统的步骤可以包括运行该蒸气压缩系统以便将在该排热换热器内部占主导的压力调整至达到以下压力：该压力等于对于在该排热换热器内部占主导的压力计算出的设定点值。

根据这个实施例，基于在该排热换热器内部占主导的压力来运行该蒸气压缩系统，以便获得所需回收热量水平。当该排热换热器内部的压力相对较高时，穿过该热量回收式换热器的制冷剂的压力以及离开该压缩机单元的制冷剂的压力也相对较高。由此，分别穿过该热量回收式换热器和该排热换热器的制冷剂的温度也相对较高，并且可以在该热量回收式换热器中提供相对较高的热传递。此外，当在该排热换热器内部占主导的压力相对较高时，离开该热量回收式换热器的制冷剂的焓相对较低，由此允许在该热量回收式换热器中有相对较高的热传递。

另一方面，当该排热换热器内部的压力相对较低时，出于类似原因，仅可以在该热量回收式换热器中提供相对较低的热传递。因此可以通过适当地调整在该排热换热器内部占主导的压力来调整在该排热换热器中发生的热传递、并且由此调整由该热量回收式换热器提供的回收热量水平。

可以例如通过调整被安排成用于致使空气流过该排热换热器的风扇的速度、和/或通过操作相对于该排热换热器的出口被安排在下游的高压阀，来调整在该排热换热器内部占主导的压力。

替代地或额外地，该一个或多个控制参数之一可以是离开该排热换热器的制冷剂的温度，并且该运行蒸气压缩系统的步骤可以包括运行该蒸气压缩系统以便将该离开排热换热器的制冷剂的温度调整至达到以下温度：该温度等于对于离开该排热换热器的制冷剂的温度计算出的设定点值。

根据这个实施例，基于离开该排热换热器的制冷剂的温度来运行该蒸气压缩系统，以便获得所需回收热量水平。当离开该排热换热器的制冷剂的温度相对较高时，该蒸气压缩系统的冷却能力相对较低。这样的结果是，在该蒸气压缩系统中循环的制冷剂的质量流率相对较高，从而在该热量回收式换热器中有相对较高的热传递。因此可以通过适当地调整离开该排热换热器的制冷剂的温度来调整在该排热换热器中发生的热传递、并且由此调整由该热量回收式换热器提供的回收热量水平。

例如可以通过调整被安排成用于致使空气流过该排热换热器的风扇的速度来调整离开该排热换热器的制冷剂的温度。

替代地或额外地，该一个或多个控制参数之一可以是进入该压缩机单元的制冷剂的过热度，并且该运行蒸气压缩系统的步骤可以包括运行该蒸气压缩系统以便将进入该压缩机单元的制冷剂的过热度调整至达到以下过热度值：该过热度值等于对于进入该压缩机单元的制冷剂的过热度计算出的设定点值。

根据这个实施例，基于进入该压缩机单元的制冷剂的过热度来运行该蒸气压缩系统，以便获得所需回收热量水平。在本文的上下文中，术语‘过热度’应被解释为意指在制冷剂的露点与制冷剂的实际温度之间的温度差。由于制冷剂的露点取决于制冷剂的压力，基于关于在该蒸气压缩系统中应用的是哪种制冷剂的知识，通常可以从该制冷剂的温度和压力的测量值来推导出过热度。

当进入该压缩机单元的制冷剂的过热度相对较高时，则进入该压缩机单元的制冷剂的温度也相对较高。由此，离开该压缩机单元并且进入该热量回收式换热器的制冷剂的温度也相对较高，并且出于如上文所描述的类似原因，可以在该热量回收式换热器中提供相对较高的热传递。类似地，进入该压缩机单元的制冷剂的相对较低的过热度导致被供应至该热量回收式换热器的制冷剂的温度相对较低、并且由此导致在该热量回收式换热器中的热传递相对较低。因此可以通过适当地调整进入该压缩机单元的制冷剂的过热度来调整在该排热换热器中发生的热传递、并且由此调整由该热量回收式换热器提供的回收热量水平。

可以例如通过调整从接收器的液体出口到该制冷剂路径的将蒸发器的出口与压缩机单元的入口互连的一部分的制冷剂供应，来调整进入该压缩机单元的制冷剂的过热度，由此绕过膨胀装置和蒸发器。当来自接收器的液体制冷剂与来自蒸发器的出口的气态制冷剂混合时，液态制冷剂被气态制冷剂加热，并且液态制冷剂将蒸发。因此，来自蒸发器的出口的气态制冷剂被冷却，即，制冷剂的过热度降低。因此，增大旁通流量将降低进入该压缩机单元的制冷剂的过热度，并且减少旁通流量将增大进入该压缩机单元的制冷剂的过热度。

该热量回收系统请求所需回收热量水平的步骤可以包括：生成指示在最大制冷负荷条件下最大可得可回收热量的分数的信号，该分数对应于所需回收热量水平。根据这个实施例，请求相对回收热量水平，而不是绝对回收热量水平。由此，对所需热量回收水平的请求考虑了该蒸气压缩系统的运行条件，由此确保了该蒸气压缩系统实际上能够向该热量回收系统提供所请求的回收热量水平。

该计算设定点值的步骤可以包括建立该蒸气压缩系统的与该一个或多个控制参数相关的一部分的模型、并且使用所建立的模型来计算该设定点值。该模型可以例如反映在该蒸气压缩系统的与该一个或多个控制参数相关的一部分中占主导的热力学条件。该模型由此可以适当地反映该一个或多个相关控制参数与回收热量水平之间的关系，即使这种关系不是线性的。由此，所计算出的一个或多个设定点值以准确的方式对应于回收热量水平。

替代地或额外地，该计算设定点值的步骤可以包括以下步骤：

-计算穿过该压缩机单元的质量流率，

-计算在穿过该压缩机单元的计算出的质量流率下为了提供所请求的回收热量水平而需要的单位质量焓，并且

-计算对于提供所计算出的单位质量焓的至少一个控制参数的设定点值。

根据这个实施例，基于所生成的信号按以下方式来计算该设定点值。计算穿过该压缩机单元的质量流率。这可以例如通过确定在该压缩机单元的入口处的制冷剂的密度、温度、以及压力、并且基于所获得的参数计算穿过该压缩机单元的制冷剂的质量流率来完成。所计算出的质量流率表示在给定运行条件下，被该压缩机单元的该一个或多个压缩机压缩并且被供应至该热量回收式换热器的制冷剂每单位时间的量。相应地，所计算出的质量流率进一步表示该压缩机单元的该一个或多个压缩机的当前容量。

此外，计算出为了提供所请求的回收热量水平而需要的单位质量焓，前提是以上文所描述的方式来计算穿过压缩机单元的质量流率。这可以例如通过将所请求的回收热量水平(如由从该热量回收系统接收到的信号所指示的)除以计算出的穿过该压缩机单元的质量流率来完成。单位质量焓表示在给定运行条件(包括该压缩机单元的当前容量)下该热量回收式换热器必须能够给该热量回收系统提供的热量的量。

最后，对于至少一个控制参数来计算设定点值。该设定点值的计算方式为使得，当对应控制参数具有基本上等于所计算出的设定点值的值时，则该热量回收式换热器将能够提供计算出的单位质量焓。

根据一个实施例，该蒸气压缩系统还可以包括接收器，该接收器具有入口、气体出口、以及液体出口，该入口连接至该排热换热器的出口，并且该压缩机单元可以包括具有连接至该蒸发器的出口上的入口的一个或多个压缩机、以及具有连接至该接收器的气体出口上的入口的一个或多个压缩机，该接收器的气体出口进一步可连接至该制冷剂路径的以下一部分，该部分经由旁通阀将该蒸发器的出口与该压缩机单元的入口互连，在这种情况下，本方法还可以包括以下步骤：

-基于所生成的信号来计算对于以下制冷剂的质量流量的设定点值，所述制冷剂从该接收器的气体出口朝向该制冷剂路径的将该蒸发器的出口与该压缩机单元的入口互连的一部分，并且

-根据对于制冷剂的质量流量计算出的设定点值来操作该旁通阀。

根据这个实施例，该蒸气压缩系统是包括接收器的类型，在该接收器中离开该排热换热器的制冷剂分离成气态部分和液态部分。气态制冷剂可以直接从该接收器供应至专用的接收器压缩机的入口，而制冷剂的液态部分从该接收器供应至该膨胀装置。直接从该接收器供应至该专用的接收器压缩机的气态制冷剂不经历在膨胀装置中发生的膨胀，并且因此与为了对已经穿过膨胀装置和蒸发器的制冷剂进行压缩而需要做的功相比，减少了该接收器压缩机为了对制冷剂的这部分进行压缩而需要做的功。然而，还可以将气态制冷剂从接收器供应给压缩机单元的该一个或多个压缩机，该一个或多个压缩机还接收来自蒸发器的制冷剂。在下文中，这些压缩机将被称为主压缩机。在这种情况下，该接收器的气体出口可以连接至制冷剂路径的以下一部分，该部分优选地经由可控旁通阀将该蒸发器的出口与该一个或多个主压缩机的入口互连。由此，来自该接收器的气态制冷剂与离开该蒸发器的制冷剂混合，然后经混合的制冷剂被供应至该一个或多个主压缩机。

当气态制冷剂从该接收器被供应至该一个或多个专用的接收器压缩机时，离开该一个或多个主压缩机的制冷剂与离开该一个或多个专用的接收器压缩机的制冷剂混合，然后该制冷剂被供应至该热量回收式换热器。这样的结果是，被供应至该热量回收式换热器的制冷剂的温度低于离开该一个或多个主压缩机的制冷剂的温度。相应地，可以通过调整将来自该接收器的气态制冷剂供应至该一个或多个专用的接收器压缩机还是提供至该一个或多个主压缩机，来调整被供应至该热量回收式换热器的制冷剂的温度。由于被供应至该热量回收式换热器的制冷剂的温度影响由该热量回收式换热器提供的回收热量水平，由此可以通过调整从该接收器的气体出口朝向制冷剂路径的将蒸发器的出口与压缩机单元的入口互连的一部分的制冷剂的质量流量来调整该回收热量水平。相应地，这个质量流量是为此目的的适当的控制参数，并且适宜的是，基于所生成的信号来计算对于这个质量流量的设定点值，并且运行该蒸气压缩系统，以便获得基本上等于所计算出的设定点值的质量流量，由此获得所请求的回收热量水平。

根据本发明的第二方面提供了一种用于运行蒸气压缩系统的方法，该蒸气压缩系统包括沿着制冷剂路径安排的压缩机单元、热量回收式换热器、排热换热器、膨胀装置、以及蒸发器，该压缩机单元包括一个或多个压缩机，该热量回收式换热器被安排成用于回收来自在该制冷剂路径中流动的制冷剂的热量并且将所回收的热量提供给热量回收系统，该方法包括以下步骤：

-该热量回收系统请求由该热量回收式换热器向该热量回收系统提供所回收热量的增大或减小、生成指示所回收热量的增大或减小的信号、并且将所生成的信号供应至该蒸气压缩系统的控制单元，并且

-基于所生成的信号来调整进入该压缩机单元的制冷剂的过热度，以便提供所请求的所回收热量的增大或减小。

通过根据本发明的第二方面的方法来运行的蒸气压缩系统类似于通过根据本发明的第一方面的方法来运行的蒸气压缩系统。因此，将不在此详细描述该蒸气压缩系统，并且上文关于参照本发明的第一方面的蒸气压缩系统所阐述的评述在此同等适用。

在根据本发明的第二方面的方法中，该热量回收系统初始地请求由该热量回收式换热器向该热量回收系统提供所回收热量的增大或减小。这可以包括请求特定水平的回收热量，如上文参照本发明的第一方面所描述的。替代地，该热量回收系统可以请求，使所回收热量增大或减小特定量或当前回收热量水平的特定百分比，或者简单地请求增大或减小回收热量水平，而不指定多少量。

该热量回收系统进一步生成指示所回收热量的增大或减小的信号、并且将所生成的信号供应至该蒸气压缩系统的控制单元，类似于上文参照本发明的第一方面所描述的情形。

随后，基于所生成的信号来调整进入该压缩机单元的制冷剂的过热度，以便提供所请求的所回收热量的增大或减小。

如上文所描述的，调整进入该压缩机单元的制冷剂的过热度对离开该压缩机单元且被供应至该热量回收式换热器的制冷剂的温度具有影响、并且由此对在该热量回收式换热器中发生的热传递具有影响。因此，可以通过适当地调整进入该压缩机单元的制冷剂的过热度以希望的方式来调整由该热量回收式换热器提供给该热量回收系统的回收热量水平。

因此，根据本发明的第二方面提供了一种用于运行蒸气压缩系统的方法，在该蒸气压缩系统中通过控制进入该压缩机单元的制冷剂的过热度来控制热量回收。

该调整进入该压缩机单元的制冷剂的过热度的步骤可以包括对阀进行控制，该阀被安排在该制冷剂路径的绕过该蒸发器的一部分中。这已参照本发明的第一方面进行描述。

根据本发明的第三方面提供了一种用于运行蒸气压缩系统的方法，该蒸气压缩系统包括沿着制冷剂路径安排的压缩机单元、热量回收式换热器、排热换热器、接收器、膨胀装置、以及蒸发器，该压缩机单元包括一个或多个压缩机，该热量回收式换热器被安排成用于回收来自在该制冷剂路径中流动的制冷剂的热量并且将所回收的热量提供给热量回收系统，该接收器具有入口、气体出口、以及液体出口，该入口连接至该排热换热器的出口，并且其中该压缩机单元的该一个或多个压缩机中的一个或多个具有连接至该蒸发器的出口上的入口，并且该压缩机单元的该一个或多个压缩机中的一个或多个具有连接至该接收器的气体出口上的入口，该接收器的气体出口进一步可连接至该制冷剂路径的以下一部分，该部分经由旁通阀将该蒸发器的出口与该压缩机单元的入口互连，该方法包括以下步骤：

-该热量回收系统请求由该热量回收式换热器向该热量回收系统提供所回收热量的增大或减小、生成指示所回收热量的增大或减小的信号、并且将所生成的信号供应至该蒸气压缩系统的控制单元，并且

-基于所生成的信号来操作该旁通阀，以便调整以下制冷剂的质量流量，所述制冷剂从该接收器的气体出口朝向该制冷剂路径的将该蒸发器的出口与该压缩机单元的入口互连的一部分，由此提供所请求的所回收热量的增大或减小。

应注意的是，本领域技术人员将容易地认识到，与本发明的第一方面组合描述的任何特征也可以与本发明的第二方面或第三方面相组合、与本发明的第二方面组合描述的任何特征也可以与本发明的第一方面或第三方面相组合、并且与本发明的第三方面组合描述的任何特征也可以与本发明的第一方面或第二方面相组合。

通过根据本发明的第三方面的方法来运行的蒸气压缩系统非常类似于通过根据本发明的第一方面的方法来运行的蒸气压缩系统。因此，将不在此详细描述该蒸气压缩系统，并且上文参照本发明的第一方面在这方面所阐述的评述也适用于此。

在根据本发明的第三方面的方法中，该热量回收系统请求由该热量回收式换热器向该热量回收系统提供所回收热量的增大或减小、生成指示所回收热量的增大或减小的信号、并且将所生成的信号供应至该蒸气压缩系统的控制单元。这非常类似于上文参照本发明的第二方面所描述的情形，并且上文关于这点所阐述的评述在此同等适用。

接下来，基于所生成的信号并且由此基于请求增加还是减少所回收热量以及可能请求增大或减小多少量来操作旁通阀。操作该旁通阀，以便调整以下制冷剂的质量流量，所述制冷剂从该接收器的气体出口朝向该制冷剂路径的将该蒸发器的出口与该压缩机单元的入口互连的一部分，并且以便提供所请求的所回收热量的增大或减小。

如上文参照本发明的第一方面所描述的，来自接收器的气态制冷剂被供应至该一个或多个专用的接收器压缩机还是被供应至该一个或多个主压缩机对被供应至该热量回收式换热器的制冷剂的温度具有影响、并且由此对在该热量回收式换热器中发生的热传递具有影响。因此，可以通过适当地操作该旁通阀、适当地调整从该接收器的气体出口朝向该制冷剂路径的将该蒸发器的出口与该压缩机单元的入口互连的一部分的制冷剂的质量流量，来以希望的方式调整由该热量回收式换热器向热量回收系统提供的回收热量水平。

因此，根据本发明的第三方面提供了一种用于运行蒸气压缩系统的方法，在该蒸气压缩系统中，通过控制从该接收器的气体出口朝向该制冷剂路径的将该蒸发器的出口与该压缩机单元的入口互连的一部分的制冷剂的质量流量来控制热量回收。

附图说明

现在将参照附图更详细地描述本发明，在附图中

图1至图3是通过根据本发明的实施例的方法运行的三个不同的蒸气压缩系统的图解视图，并且

图4至图7是展示了根据本发明的不同实施例的方法的logP-h图。

具体实施方式

图1是根据本发明的实施例运行的蒸气压缩系统1的图解视图。蒸气压缩系统1包括沿着制冷剂路径安排的压缩机单元2、热量回收式换热器4、排热换热器5、高压阀6、接收器7、以及(呈膨胀阀形式的)两个膨胀装置8，该压缩机单元包括多个压缩机3(示出了其中的两个)，每个膨胀装置被安排成用于向蒸发器9供应制冷剂。这些蒸发器9在该制冷剂路径中流体地并联安排。蒸气压缩系统1还包括控制阀10，该控制阀被安排在该制冷剂路径的与接收器的气体出口11互连的一部分中、以及在该制冷剂路径中的将蒸发器9的出口与压缩机单元2的入口互连的一部分中。

在该制冷剂路径中流动的制冷剂被压缩机单元2的压缩机3压缩，然后被供应至热量回收式换热器4。在热量回收式换热器4中，在制冷剂与(例如，呈空气或水的形式的)次级流体流之间发生热交换，该次级流体流需要被所回收热量加热并且形成热量回收系统的一部分。相应地，热量回收式换热器4确保了从制冷剂回收热量并将其供应至该热量回收系统。

然后制冷剂被供应给排热换热器5，在该排热换热器处在制冷剂与周围环境之间发生进一步的热交换，其方式为使得从制冷剂排出热量。排热换热器5可以呈冷凝器的形式、或者呈气体冷却器的形式。

接下来，制冷剂穿过高压阀6，在该高压阀处制冷剂经受膨胀，然后被供应给接收器7。在接收器7中，制冷剂被分离成液态部分和气态部分。制冷剂的液态部分经由液体出口12被供应至膨胀装置8。当穿过膨胀装置8时，制冷剂经受膨胀、然后被供应至蒸发器9。在蒸发器9中，制冷剂的液态部分至少部分地蒸发，同时在制冷剂与周围环境之间发生热交换，其方式为使得由制冷剂吸收热量。

在可控阀10的控制下，气态制冷剂可以经由可控阀10从接收器7的气体出口11被供应至制冷剂路径的将蒸发器9的出口与压缩机单元2的入口互连的一部分。由此，来自接收器7的气态制冷剂与离开蒸发器9的制冷剂混合，然后制冷剂再次被供应至压缩机单元2的压缩机3。

相应地，在制冷剂路径中流动的制冷剂交替地被压缩机单元2的压缩机3压缩并且被高压阀6和膨胀装置8膨胀，同时在热量回收式换热器4、排热换热器5、和蒸发器9之间发生热交换。

在图1的蒸气压缩系统1中，由热量回收式换热器4向热量回收系统提供的回收热量水平可以通过适当地调整蒸气压缩系统1的一个或多个控制参数来调整，如上文所描述的。例如，可以通过调整在排热换热器5中占主导的压力和/或离开排热换热器5的制冷剂的温度(例如通过调整压缩机单元2的压缩机3的容量)来调整该回收热量水平。

图2是根据本发明的实施例运行的替代性蒸气压缩系统1的图解视图。图2的蒸气压缩系统1非常类似于图1的蒸气压缩系统1，并且因此在此将不对其进行详细描述。

图2的蒸气压缩系统1还配备有旁通阀13，该旁通阀将接收器7的液体出口12与制冷剂路径的以下一部分互连：该部分将蒸发器9的出口与压缩机单元2的入口互连。由此可以绕过膨胀装置8和蒸发器9，并且允许液态制冷剂直接从接收器7的液体出口12供应给制冷剂路径的将蒸发器9的出口与压缩机单元2的入口互连的那一部分。这允许对进入压缩机单元2的制冷剂的过热度进行控制，如上文所描述的。

因此，在图2的蒸气压缩系统1中，可以通过控制旁通阀13来调整由热量回收式换热器4向热量回收系统提供的回收热量水平，由此调整进入压缩机单元2的制冷剂的过热度。

图3是根据本发明的实施例运行的另一个替代性蒸气压缩系统1的图解视图。图3的蒸气压缩系统1非常类似于图1的蒸气压缩系统1，并且因此在此将不对其进行详细描述。

在图3的蒸气压缩系统1中，压缩机单元2包括多个主压缩机14(示出了其中的两个)以及多个接收器压缩机15(示出了其中之一)。经由气体出口11离开接收器7的气态制冷剂通常被供应至接收器压缩机15。然而，经由气体出口11离开接收器7的一些或全部气态制冷剂可以通过适当地对阀16进行控制而被供应至主压缩机14。由此，可以调整从接收器7的气体出口11朝向制冷剂路径的将蒸发器9的出口与压缩机单元2的入口互连的那一部分、并由此朝向主压缩机14的入口的制冷剂的质量流量。

因此，在图3的蒸气压缩系统1中，可以通过控制该阀16来调整由热量回收式换热器4向热量回收系统提供的回收热量水平，由此调整从接收器7的气体出口11朝向制冷剂路径的将蒸发器9的出口与压缩机单元2的入口互连的那一部分、并由此朝向主压缩机14的入口的制冷剂的质量流量。

图4至图7是展示了根据本发明的不同实施例的运行蒸气压缩系统的方法的logP-h图。该蒸气压缩系统可以是例如图1至图3中所示的蒸气压缩系统之一。

图4的logP-h图展示了可以如何通过调整在排热换热器内部占主导的压力来调整回收热量水平。实线表示在正常运行过程中(即，当运行该蒸气压缩系统来仅优化该蒸气压缩系统的制冷部分时)在蒸气压缩系统的制冷剂路径中循环的制冷剂的焓和压力。虚线表示与正常运行相比，当在排热换热器内部占主导的压力增大时制冷剂的焓和压力。

点17对应于压缩机单元的入口，点18a和18b对应于压缩机单元的出口，点19a和19b对应于排热换热器的出口，点20a和20b对应于接收器7的入口，点21对应于接收器的液体出口，点22对应于接收器的气体出口，并且点23对应于蒸发器的入口。线24是表示离开该热量回收式换热器的制冷剂的可能的最低温度的等温线，并且线25是表示离开该排热换热器的制冷剂的可能的最低温度的等温线。

离开压缩机单元的制冷剂穿过该热量回收式换热器、并且随后穿过该排热换热器。在该热量回收式换热器中和该排热换热器中分别发生的热交换致使制冷剂中的焓减少，如logP-h图所展示的。穿过该热量回收式换热器，制冷剂的焓可以仅减少到使该制冷剂的焓等于等温线24在制冷剂压力下的焓的点。相应地，箭头26表示在该蒸气压缩系统的正常运行过程中，由该热量回收式换热器向热量回收系统提供的每单位质量的最大可回收热量。

然而，当在该排热换热器中占主导的压力增大时，每单位质量的最大可回收热量也增大，如箭头27所展示的，因为进入该热量回收式换热器中的制冷剂的焓较高，并且因为等温线24的焓在增大压力下较低。

因此，可以通过适当地调整在该排热换热器中占主导的压力来调整由该热量回收式换热器供应给该热量回收系统的回收热量水平。此外，如果请求特定水平的回收热量(对应于箭头27的特定长度)，可以推导或计算出获得的所请求的回收热量水平的压力值。

图5的logP-h图展示了可以如何通过调整离开该排热换热器的制冷剂的温度来调整回收热量水平。实线表示在正常运行过程中(即，当运行该蒸气压缩系统来仅优化该蒸气压缩系统的制冷部分时)在蒸气压缩系统的制冷剂路径中循环的制冷剂的焓和压力。虚线表示与正常运行相比，当离开该排热换热器的制冷剂的温度增大时制冷剂的焓和压力。

从图5的logP-h图看来，由箭头26展示的每单位质量的最大可回收热量不受离开该排热换热器的制冷剂的温度变化的影响。然而，增大的温度致使每单位质量的制冷剂的冷却能力降低，并且因此在该蒸气压缩系统中循环的制冷剂的质量流率增大。相应地，由该热量回收式换热器向该热量回收系统提供的回收热量水平增大。

图6的logp-h图展示了可以如何通过调整进入压缩机单元的制冷剂的过热度来调整回收热量水平。实线表示在正常运行过程中(即，当运行该蒸气压缩系统来仅优化该蒸气压缩系统的制冷部分时)在蒸气压缩系统的制冷剂路径中循环的制冷剂的焓和压力。虚线表示当进入压缩机单元的制冷剂的过热度增大时制冷剂的焓和压力。这可以例如通过减少从接收器的液体出口朝向制冷剂路径的将蒸发器的出口与压缩机单元的入口互连的那一部分的旁通流量来获得，如上文所描述的。因此，该蒸气压缩系统可以有利地是图2所展示的类型。

从图6的logP-h图看来，进入压缩机单元的制冷剂的过热度增大导致进入压缩机单元的制冷剂的焓增大、以及离开压缩机单元并进入热量回收式换热器的制冷剂的焓增大。在正常的运行条件下，与用箭头26展示的每单位质量的最大可回收热量相比，这导致了用箭头27展示的每单位质量的最大可回收热量增加。

因此，可以通过适当地调整进入压缩机单元的制冷剂的过热度来调整由该热量回收式换热器向热量回收系统供应的回收热量水平。此外，如果请求特定水平的回收热量(对应于箭头27的特定长度)，可以推导或计算出获得的所请求的回收热量水平的过热度值。

图7的logP-h图展示了可以如何通过调整从接收器的气体出口朝向制冷剂路径的将蒸发器的出口与压缩机单元的入口互连的那一部分的制冷剂的质量流量来调整回收热量水平。实线表示在正常运行过程中(即，当运行该蒸气压缩系统来仅优化该蒸气压缩系统的制冷部分时)在蒸气压缩系统的制冷剂路径中循环的制冷剂的焓和压力。虚线表示较大部分的制冷剂从接收器的气体出口供应至制冷剂路径的将蒸发器的出口与压缩机单元的入口互连的那一部分。

该蒸气压缩系统是以下类型，其中压缩机单元包括一个或多个主压缩机以及一个或多个接收器压缩机，该一个或多个主压缩机被安排成用于对从蒸发器的出口接收到的制冷剂进行压缩，该一个或多个接收器压缩机被安排成用于对从接收器的气体出口接收到的制冷剂进行压缩。因此，该蒸气压缩系统可以有利地是图3所展示的类型。

在图7的logP-h图中，点28对应于该一个或多个主压缩机的出口，并且点29对应于该一个或多个接收器压缩机的出口。从图7的logP-h图看来，离开该一个或多个主压缩机的制冷剂的焓高于离开该一个或多个接收器压缩机的制冷剂的焓。离开该一个或多个主压缩机的制冷剂与该离开该一个或多个接收器压缩机的制冷剂混合，然后该制冷剂被供应至该热量回收式换热器。因此，被供应至该热量回收式换热器的制冷剂的焓处于在离开该一个或多个接收器压缩机的制冷剂的焓与离开该一个或多个主压缩机的制冷剂的焓之间的水平处。确切的水平取决于被供应至该热量回收式换热器的制冷剂有多大一部分是从该一个或多个接收器压缩机接收到的、以及有多大一部分是从该一个或多个主压缩机接收到的。相应地，这种分配影响了由该热量回收式换热器向热量回收系统提供的最大可回收热量，如箭头26和27所展示的。

相应地，通过控制离开接收器的气态制冷剂被供应至该一个或多个接收器压缩机或者该一个或多个主压缩机的程度，可以调整每单位质量的最大可回收热量。这可以例如通过对以下阀进行控制来获得，该阀将来自接收器的气体出口的气态制冷剂引导朝向制冷剂路径的将蒸发器的出口与压缩机单元的入口互连的那一部分、并且因此引导朝向该一个或多个主压缩机而不是朝向该一个或多个接收器压缩机。

因此，可以通过对以下阀进行控制来调整由热量回收式换热器向热量回收系统提供的回收热量水平，该阀控制从接收器的气态出口朝向制冷剂路径的将蒸发器的出口与压缩机单元的入口互连的那一部分的制冷剂的质量流量，由此调整该制冷剂的此质量流量。

Claims (11)

1.一种用于运行蒸气压缩系统(1)的方法，该蒸气压缩系统(1)包括沿着制冷剂路径安排的压缩机单元(2)、热量回收式换热器(4)、排热换热器(5)、膨胀装置(8)、以及蒸发器(9)，该压缩机单元包括一个或多个压缩机(3，14，15)，该热量回收式换热器(4)被安排成用于回收来自在该制冷剂路径中流动的制冷剂的热量并且将所回收的热量提供给热量回收系统，该方法包括以下步骤：

-该热量回收系统请求由该热量回收式换热器(4)向该热量回收系统提供所需回收热量水平、生成指示所需回收热量水平的信号、并且将所生成的信号提供给该蒸气压缩系统(1)的控制单元，

-基于所生成的信号来计算对于该蒸气压缩系统(1)的至少一个控制参数的设定点值，并且

-根据所计算出的一个或多个设定点值来运行该蒸气压缩系统(1)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，该一个或多个控制参数之一是在该排热换热器(5)内部占主导的压力，并且其中，该运行蒸气压缩系统(1)的步骤包括运行该蒸气压缩系统(1)以便将在该排热换热器(5)内部占主导的压力调整至达到以下压力：该压力等于对于在该排热换热器(5)内部占主导的压力计算出的设定点值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该一个或多个控制参数之一是离开该排热换热器(5)的制冷剂的温度，并且其中，该运行蒸气压缩系统(1)的步骤包括运行该蒸气压缩系统(1)以便将该离开排热换热器(5)的制冷剂的温度调整至达到以下温度：该温度等于对于离开该排热换热器(5)的制冷剂的温度计算出的设定点值。

4.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，该一个或多个控制参数之一是进入该压缩机单元(2)的制冷剂的过热度，并且其中，该运行蒸气压缩系统(1)的步骤包括运行该蒸气压缩系统(1)以便将进入该压缩机单元(2)的制冷剂的过热度调整至达到以下过热度值：该过热度值等于对于进入该压缩机单元(2)的制冷剂的过热度计算出的设定点值。

5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，该热量回收系统请求所需回收热量水平的步骤包括：生成指示在最大制冷负荷条件下最大可得可回收热量的分数的信号，该分数对应于所需回收热量水平。

6.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，该计算设定点值的步骤包括建立该蒸气压缩系统(1)的与该一个或多个控制参数相关的一部分的模型、并且使用所建立的模型来计算该设定点值。

7.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，该计算设定点值的步骤包括以下步骤：

-计算穿过该压缩机单元(2)的质量流率，

-计算在穿过该压缩机单元(2)的计算出的质量流率下为了提供所请求的回收热量水平而需要的单位质量焓，并且

-计算对于提供所计算出的单位质量焓的至少一个控制参数的设定点值。

8.根据以上权利要求中任一项所述的方法，该蒸气压缩系统(1)还包括接收器(7)，该接收器具有入口、气体出口(11)、以及液体出口(12)，该入口连接至该排热换热器(5)的出口，并且其中，该压缩机单元(2)包括具有连接至该蒸发器(9)的出口上的入口的一个或多个压缩机(14)、以及具有连接至该接收器(7)的气体出口(11)上的入口的一个或多个压缩机(15)，该接收器(7)的气体出口(11)进一步可连接至该制冷剂路径的以下一部分，该部分经由旁通阀(16)将该蒸发器(9)的出口与该压缩机单元(2)的入口互连，其中该方法还包括以下步骤：

-基于所生成的信号来计算对于以下制冷剂的质量流量的设定点值，所述制冷剂从该接收器(7)的气体出口(11)朝向该制冷剂路径的将该蒸发器(9)的出口与该压缩机单元(2)的入口互连的一部分，并且

-根据对于制冷剂的质量流量计算出的设定点值来操作该旁通阀(16)。

9.一种用于运行蒸气压缩系统(1)的方法，该蒸气压缩系统(1)包括沿着制冷剂路径安排的压缩机单元(2)、热量回收式换热器(4)、排热换热器(5)、膨胀装置(8)、以及蒸发器(9)，该压缩机单元包括一个或多个压缩机(3，14，15)，该热量回收式换热器(4)被安排成用于回收来自在该制冷剂路径中流动的制冷剂的热量并且将所回收的热量提供给热量回收系统，该方法包括以下步骤：

-该热量回收系统请求由该热量回收式换热器(4)向该热量回收系统提供所回收热量的增大或减小、生成指示所回收热量的增大或减小的信号、并且将所生成的信号供应至该蒸气压缩系统(1)的控制单元，并且

-基于所生成的信号来调整进入该压缩机单元(2)的制冷剂的过热度，以便提供所请求的所回收热量的增大或减小。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，该调整进入该压缩机单元(2)的制冷剂的过热度的步骤包括对阀(13)进行控制，该阀被安排在该制冷剂路径的绕过该蒸发器(9)的一部分中。

11.一种用于运行蒸气压缩系统(1)的方法，该蒸气压缩系统(1)包括沿着制冷剂路径安排的压缩机单元(2)、热量回收式换热器(4)、排热换热器(5)、接收器(7)、膨胀装置(8)、以及蒸发器(9)，该压缩机单元包括一个或多个压缩机(3，14，15)，该热量回收式换热器(4)被安排成用于回收来自在该制冷剂路径中流动的制冷剂的热量并且将所回收的热量提供给热量回收系统，该接收器(7)具有入口、气体出口(11)、以及液体出口(12)，该入口连接至该排热换热器(5)的出口，并且其中该压缩机单元(2)的该一个或多个压缩机(3，14)中的一个或多个具有连接至该蒸发器(9)的出口上的入口，并且该压缩机单元(2)的该一个或多个压缩机(3，15)中的一个或多个具有连接至该接收器(7)的气体出口(11)上的入口，该接收器(7)的气体出口(11)进一步可连接至该制冷剂路径的以下一部分，该部分经由旁通阀(16)将该蒸发器(9)的出口与该压缩机单元(2)的入口互连，该方法包括以下步骤：

-该热量回收系统请求由该热量回收式换热器(4)向该热量回收系统提供所回收热量的增大或减小、生成指示所回收热量的增大或减小的信号、并且将所生成的信号供应至该蒸气压缩系统(1)的控制单元，并且

-基于所生成的信号来操作该旁通阀(16)，以便调整以下制冷剂的质量流量，所述制冷剂从该接收器(7)的气体出口(11)朝向该制冷剂路径的将该蒸发器(9)的出口与该压缩机单元(2)的入口互连的一部分，由此提供所请求的所回收热量的增大或减小。