CN108266913A - 用于具有喷射器的跨临界系统的闪蒸罐压力控制 - Google Patents

用于具有喷射器的跨临界系统的闪蒸罐压力控制 Download PDF

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Abstract

在一些实施例中，跨临界制冷系统通过使二氧化碳(CO2)制冷剂循环通过系统来提供制冷。跨临界制冷系统的闪蒸罐能够操作成向低温制冷柜和中温制冷柜供应液体形式的二氧化碳制冷剂。低温压缩机能够操作成压缩从低温制冷柜排出的二氧化碳制冷剂。中温压缩机、并联压缩机和喷射器均能够操作成压缩从中温制冷柜排出的二氧化碳制冷剂、从低温压缩机排出的二氧化碳制冷剂、和/或从闪蒸罐排出的二氧化碳闪蒸气体。气体冷却器能够操作成冷却从中温压缩机和并联压缩机排出的二氧化碳制冷剂。控制器能够操作成动态地调节闪蒸罐的压力设定点。

Description

用于具有喷射器的跨临界系统的闪蒸罐压力控制
技术领域
本公开总体上涉及制冷系统。更具体来说，本公开涉及用于具有一个或多个喷射器的跨临界系统的闪蒸罐(flash tank)压力控制。
背景技术
制冷系统能够用于调节封闭空间内的环境。各种类型的制冷系统(比如住宅制冷系统和商业制冷系统)可以用于维持封闭空间(比如制冷柜)内的低温。为了维持制冷柜内的低温，在制冷剂移动通过制冷系统时，制冷系统控制制冷剂的温度和压力。在控制制冷剂的温度和压力时，制冷系统消耗能量。通常希望有效地运行制冷系统以避免浪费能量。
发明内容
在一些实施例中，一种跨临界制冷系统通过使二氧化碳(CO2)制冷剂循环通过系统来提供制冷。跨临界制冷系统的闪蒸罐能够操作成向低温制冷柜和中温制冷柜供应液体形式的二氧化碳制冷剂。低温压缩机能够操作成压缩从低温制冷柜排出的二氧化碳制冷剂。中温压缩机、并联压缩机和喷射器均能够操作成压缩从中温制冷柜排出的二氧化碳制冷剂、从低温压缩机排出的二氧化碳制冷剂、和/或从闪蒸罐排出的二氧化碳闪蒸气体。气体冷却器能够操作成冷却从中温压缩机和并联压缩机排出的二氧化碳制冷剂。控制器能够操作成动态地调节闪蒸罐的压力设定点。
在一些实施例中，控制器基于气体冷却器出口处的温度动态地调节闪蒸罐的压力设定点。例如，响应于确定气体冷却器出口处的温度已升高从而该温度超过温度阈值，控制器调节闪蒸罐的压力设定点以增大⊿p，其中⊿p是闪蒸罐的压力和中温压缩机的抽吸压力之间的差值。响应于确定气体冷却器出口处的温度已降低从而该温度小于第二温度阈值，控制器调节闪蒸罐的压力设定点以减小⊿p。
举另一个例子，响应于确定气体冷却器出口处的温度小于或者等于30℃，控制器调节闪蒸罐的压力设定点，以使得⊿p小于或等于8巴。在一些实施例中，响应于确定气体冷却器出口处的温度小于或者等于28℃，控制器调节闪蒸罐的压力设定点，以使得⊿p小于8巴(例如，⊿p可以为6巴)。举另一个例子，响应于确定气体冷却器出口处的温度大于或者等于32℃，控制器调节闪蒸罐的压力设定点，以使得⊿p大于或等于8巴。在一些实施例中，响应于确定气体冷却器出口处的温度大于或者等于34℃，控制器调节闪蒸罐的压力设定点，以使得⊿p大于8巴(例如，⊿p可以是10巴)。
在一些实施例中，控制器基于测量气体冷却器出口温度的传感器来确定气体冷却器出口处的温度。在一些实施例中，控制器至少部分地基于气体冷却器附近的环境空气温度传感器的测量值来根据近似法确定气体冷却器出口温度。
在一些实施例中，控制器还能够操作成确定一个或多个压缩设定点，所述一个或多个压缩设定点能够操作成使闪蒸罐的测量压力朝向闪蒸罐的压力设定点移动。控制器随后指示中温压缩机、并联压缩机和/或喷射器中的每个根据其各自的压缩设定点操作。
还公开了一种用于制冷系统的控制器。所述控制器包括一个或多个处理器和在非瞬时计算机可读存储器中编码的逻辑。逻辑在由一个或多个处理器执行时能够操作成基于环境空气温度和/或气体冷却器出口温度动态地调节闪蒸罐的压力设定点。例如，逻辑能够操作成确定环境空气温度值和/或气体冷却器出口温度已升高从而温度值超过温度阈值，并且操作成调节闪蒸罐的压力设定点以增大⊿p。⊿p是闪蒸罐的压力和制冷系统的压缩机的抽吸压力之间的差值。在一些实施例中，控制器基于来自测量靠近气体冷却器的环境空气温度的传感器的信息来确定环境空气温度。在一些实施例中，控制器基于来自气体冷却器出口处的传感器的信息确定气体冷却器出口温度。
还公开了一种操作制冷系统的方法。所述方法包括确定与气体冷却器的出口关联的温度(比如靠近气体冷却器的室外空气的环境温度)；执行比较，所述比较对比与气体冷却器的出口关联的温度和温度阈值；基于所述比较调节闪蒸罐的压力设定点；和指示制冷系统的一个或多个部件根据一种配置进行操作，所述配置使闪蒸罐的测量压力朝闪蒸罐的压力设定点移动。
一些实施例可以提供一种或多种技术优势。一些实施例可以使制冷系统更为有效地运行。例如，代替保持闪蒸罐压力总是恒定的是，闪蒸罐的压力能够基于气体冷却器出口温度而升高或降低，以增加喷射器效率并且降低与并联压缩关联的能量使用。一些实施例可以不包括上述技术优势，或者包括上述技术优势中的一些或者全部。从本文包括的附图、说明书和权利要求书，一个或多个其他技术优势可以对于本领域技术人员是显而易见的。
附图说明
为了更完整理解本公开，现在结合附图参照以下的描述，其中：
图1是说明根据本公开特定实施例的示例制冷系统的框图；
图2-4是示出在各种温度和压力条件下用于制冷系统的效率特征的示例的图；
图5是示出根据本公开特定实施例的制冷系统的操作方法的流程图；
图6示出根据特定实施例的制冷系统的控制器的示例。
具体实施方式
通常，制冷系统通过使用从闪蒸罐循环到制冷负载物的冷却液体制冷剂来冷却该制冷负载物。例如，制冷负载物可以包括一个或多个温度受控的柜子，比如分别用于存储冷冻食物和新鲜食物(比如水果，蔬菜，蛋，奶，饮料等)的低温(LT)和中温(MT)食品杂货店存储柜。冷却制冷负载物导致制冷剂膨胀和温度升高。制冷系统压缩和冷却从制冷负载物排出的制冷剂，从而冷却液体制冷剂能够再次循环通过制冷系统，以保持制冷负载物冷却。
为了压缩制冷剂，制冷系统包括一个或多个压缩机。压缩机的示例包括一个或多个被构造成压缩来自LT柜的制冷剂的LT压缩机、以及一个被构造成压缩来自MT柜的制冷剂的MT压缩机。压缩机还可以包括一个或多个并联压缩机和一个或多个喷射器。通常，一个并联压缩机以和制冷系统的另一个压缩机(比如MT压缩机)并联的方式运行，由此减小其他压缩机需要施加的压缩量。类似的，喷射器能够作为压缩机来减小另一个压缩机需要施加的压缩量。
包含一个或多个压缩机和/或一个或多个喷射器可以与一些能量效率益处相关。如下文进一步所述，并联压缩机和喷射器的效率取决于闪蒸罐压力和气体冷却器出口温度。因此，本公开的实施例允许基于气体冷却器出口温度动态调节闪蒸罐压力的设定点。这与将闪蒸罐压力维持在恒定设定点(比如520psi)的常规制冷系统相比，可以提高效率。
参照附图的图1至6更好理解本公开的实施例及其优势，相同的附图标记用于各附图相同和相应部件。
图1示出跨临界制冷系统的示例。跨临界制冷系统可以包括控制器100、闪蒸罐105、对应于一个或多个蒸发器115的一个或多个蒸发器阀110、至少两个压缩机120、一个或多个喷射器125、气体冷却器130、以及膨胀阀135。如图1所示，制冷系统包括对应于两个蒸发器(115a和115b)的两个蒸发器阀(110a和110b)、以及三个压缩机120a-c。每个部件均可以安装在任何合适的位置，比如机械室(比如图1示出机械室中的闪蒸罐105、压缩机120、喷射器125和膨胀阀135)、消费者可接近的位置(比如图1示出位于销售区的蒸发器阀110和蒸发器115)、或者室外(比如图1示出位于屋顶的气体冷却器130)。
第一阀110a可以被构造成将低温液体制冷剂排出到第一蒸发器115a(本文也称为低温(“LT”)柜115a)。第二阀110b可以被构造成将中温液体制冷剂排出到蒸发器115b(本文也称为中温(“MT”)柜115b)。在一些实施例中，LT柜115a和MT柜115b可以安装在杂货食品店中，并且可以分别用于存储冷冻食物和冷藏新鲜食物。在一些实施例中，第一蒸发器115a可以被构造成将暖的制冷剂蒸汽排到第一压缩机120a(本文也称为LT压缩机120a)，并且第二蒸发器115b可以被构造成将暖的制冷剂蒸汽排到第二压缩机120b(本文也称为MT压缩机120b)。在这种制冷系统中，第一压缩机120a给来自LT柜115a的暖的制冷剂提供第一阶段的压缩，并将压缩的制冷剂排出到第二压缩机120b、并联压缩机120c、和/或喷射器125(比如取决于系统内制冷剂线路和阀的构造)。
例如，在一些实施例中，从第一压缩机120a排出的压缩制冷剂加入从MT柜115b排出的暖的制冷剂，并且流动到第二压缩机120b、并联压缩机120c、和/或喷射器125用于压缩。通向第二压缩机120b的入口可以称为MT抽吸部。从第二压缩机120b和/或并联压缩机120c排出的制冷剂可以随后排出到气体冷却器130，用于冷却。气体冷却器130排出混合状态的制冷剂(比如，呈蒸汽和液体两种形式的制冷剂)。在正常运行期间，从气体冷却器130排出的制冷剂可以继续到喷射器125。在旁路运行期间，从气体冷却器130排出的制冷剂可以继续到打开的膨胀阀135。混合状态的制冷剂随后从喷射器125或膨胀阀135流动通过闪蒸罐105，在闪蒸罐中，制冷剂被分成蒸汽(即闪蒸气体)和液体制冷剂。
液体制冷剂从闪蒸罐105通过蒸发器阀110流到一个或多个柜115，并且循环再次开始。蒸汽制冷剂从闪蒸罐105流动到MT压缩机120b和/或并联压缩机120c中的一个或多个。在一些实施例中，闪蒸罐105的压力可以根据气体冷却器出口温度来调节，以确保并联压缩机120c和/或喷射器125的有效运行。气体冷却器出口温度可以称为气体冷却器130的出口处的制冷剂温度。在一些条件中，可以从气体冷却器130的出口处的传感器(例如如果气体冷却器130位于建筑物的屋顶或者其他室外位置时， 比如是测量室外空气温度的传感器)来确定气体冷却器出口温度。
在一些实施例中， 制冷系统100可以被构造成使天然制冷剂(比如烃(HC)，像二氧化碳(CO2)，丙烷(C3H8)，异丁烷(C4H10)，水(H2O)和空气)循环。 天然制冷剂可以与各种环境意识益处相关(比如， 天然制冷剂不会导致臭氧消耗和/或全球温室效应)。例如，可以在包括气体冷却器并使天然制冷剂CO2循环的跨临界制冷系统(即在高于临界点时发生排热过程的制冷系统)中实施一些实施例。下文的表1示出了用于CO2跨临界制冷系统的一个实施例的跨临界点的示例。表1还示出闪蒸罐105中的蒸汽百分比对比气体冷却器130的出口温度。总体来说，随着温度升高，蒸汽百分比增加。当闪蒸罐105中产生的蒸汽量增加时， 更为重要的是具有更高效的并联压缩。在具有较少蒸汽的较低温度下， 并联压缩效率变得较不重要，从而系统能够被构造成用于更高喷射器效率。
气体冷却器出口温度 状态 闪蒸罐蒸汽大致百分比
25℃,77℉ 亚临界 23％
28℃,82.5℉ 亚临界 28％
30℃,86℉ 亚临界 30％
31.10℃,87.98℉ 跨临界 33％
34℃,93℉ 超临界 38％
35℃,95℉ 超临界 41％
36℃,97℉ 超临界 44％
37.7℃,100℉ 超临界 50％
表1
在一些实施例中，制冷系统可以包括至少一个控制器100。控制器100可以被构造成引导制冷系统的运行。控制器100可以以通信的方式联接到制冷系统的一个或多个部件(比如闪蒸罐105、蒸发器阀110、蒸发器115、压缩机120、喷射器125、气体冷却器130和/或膨胀阀135)。因此，控制器100可以被构造成控制制冷系统100的一个或多个部件的运行。例如，控制器100可以被构造成将并联压缩机120c打开或关闭。举另一个例子，控制器100可以被构造成打开和关闭阀110和/或135。举另一个例子，控制器100可以被构造成调节闪蒸罐105的压力的设定点。
在一些实施例中，控制器100还可以被构造成从一个或多个传感器接收关于制冷系统的信息。例如，控制器100可以从一个或多个传感器接收关于环境(例如室外环境)的环境温度的信息。举另一个例子，控制器100可以从与压缩机120关联的传感器接收关于系统负载的信息。举另一个例子，控制器100可以从定位在制冷系统中的任何合适位置的传感器接收关于制冷剂的温度和/或压力的信息(例如，气体冷却器130的出口处的温度，MT压缩机120b的抽吸压力，闪蒸罐105的压力等)。
如上所述，控制器100可以被构造成向制冷系统的一个或多个部件提供指示。控制器100可以被构造成通过任何合适的通信线路(有线或无线)或模拟控制信号提供指示。如图1所示，控制器100被构造成与制冷系统的部件通信。例如，制冷系统响应于接收来自控制器100的指示，可以调节与闪蒸罐105的压力关联的设定点。结合图5在下文进一步描述例如基于来自控制器100的指示可由制冷系统执行的方法的示例。结合图6在下文进一步描述控制器100的示例。在一些实施例中，控制器100包括计算机系统或者是计算机系统。
如上所述，制冷系统包括一个或多个压缩机120。制冷系统可包括任何适合数量的压缩机120。压缩机120可以在设计上和/或容量上变化。例如，一些压缩机设计方案可以比其他压缩机设计方案在能量上更有效，并且一些压缩机120可以具有模块化容量(即改变容量的能力)。如上所述，压缩机120a可以是被构造成压缩从LT柜(例如LT柜115a)排出的制冷剂的LT压缩机，并且压缩机120b可以是被构造成压缩从MT柜(例如MT柜115b)排出的制冷剂的MT压缩机。
在一些实施例中，制冷系统包括并联压缩机120c。并联压缩机120c可以被构造成给循环通过制冷系统的制冷剂提供补充压缩。例如，并联压缩机120c可以操作成压缩从闪蒸罐105排出的闪蒸气体。制冷系统可以包括一个或多个喷射器125，所述喷射器125被构造成给从MT柜115b和/或LT压缩机120a排出的制冷剂提供补充压缩。总体来说，喷射器125可以比并联压缩机120c小，并且可以通过压力被提供动力(而并联压缩机120c通常通过电力被提供动力)。喷射器125可以直接排放制冷剂到闪蒸罐105(而并联压缩机120c可以将制冷剂排到气体冷却器130)。
在喷射器125运行的同时，喷射器将来自MT抽吸部的一些负载(比如420psi)压缩到闪蒸罐(比如520psi)。并联压缩机120c工作以通过将来自闪蒸罐105的蒸汽压缩到MT排放部，来将闪蒸罐105的压力保持在设定点，比如520psi。如下文进一步讨论，基于气体冷却器130的出口处的温度或者环境温度(比如室外空气温度)来动态确定闪蒸罐压力设定点。能够通过控制压缩机设定点来控制闪蒸罐压力。
如图1所示，在一些实施例中，制冷系统可以包括一个或多个气体冷却器130。气体冷却器130被构造成接收压缩的制冷剂蒸汽(例如来自MT压缩机和并联压缩机120b、120c的制冷剂蒸汽)并且冷却接收的制冷剂。在一些实施例中，气体冷却器130是换热器，该换热器包括被构造成循环接收的制冷剂的冷却器管和强迫环境空气通过的线圈。在气体冷却器130内，线圈可以吸收来自制冷剂的热量，由此给制冷剂提供冷却。在一些实施例中，制冷系统包括膨胀阀135。在正常运行期间，从气体冷却器130排出的制冷剂可以继续到喷射器125用于压缩，并且排到闪蒸罐105。在旁路运行期间，从气体冷却器130排出的制冷剂可以继续到打开的膨胀阀135。膨胀阀135可以被构造成降低制冷剂的压力。在一些实施例中，这种压力的降低导致一些制冷剂蒸发。因此，混合状态的制冷剂(例如制冷剂蒸汽和液体制冷剂)从膨胀阀135排出。在一些实施例中，这种混合状态的制冷剂排出到闪蒸罐105。
在一些实施例中，制冷系统100可以包括闪蒸罐105。闪蒸罐105可以被构造成接收混合状态的制冷剂，并且将接收的制冷剂分离成闪蒸气体和液体制冷剂。通常，闪蒸气体集中在闪蒸罐105的顶部附近，并且液体制冷剂集中在闪蒸罐105的底部。在一些实施例中，液体制冷剂从闪蒸罐105流出并且给一个或多个蒸汽(柜)115提供冷却，并且闪蒸气体流动到一个或多个压缩机(比如MT压缩机120b和/或并联压缩机120c)用于压缩。
在一些实施例中，制冷系统可以包括一个或多个蒸发器115。如图1所示，制冷系统包括两个蒸发器115(LT柜115a和MT柜115b)。如上所述，LT柜115a可以被构造成接收第一温度的液体制冷剂，并且MT柜115b可以被构造成接收第二温度的液体制冷剂，其中，大一温度(比如-29℃)在温度上低于第二温度(比如-7℃)。例如，LT柜115a可以是食品杂货店中的冰柜，MT115b可以是食品杂货店中的冷却器。
在一些实施例中，液体制冷剂离开闪蒸罐105通过第一线路到LT柜，并且通过第二线路到MT柜。在制冷剂离开闪蒸罐105时，第一线路中的温度和压力可以与第二线路中的温度和压力相同(比如4℃和38巴)。在到达柜115之前，液体制冷剂可以被引导通过一个或多个蒸发器阀110(比如图1的110a和110b)。在一些实施例中，每个阀可以得到控制(比如通过控制器100)，来调节液体制冷剂的温度和压力。例如，阀110a可以被构造成将-29℃和14巴的液体制冷剂排到LT柜115a，并且阀110b可以被构造成将-7℃和30巴的液体制冷剂排到MT柜115b。在一些实施例中，每个蒸发器115与特定阀110关联，并且阀110控制到达该蒸发器115的液体制冷剂的温度和压力。
本公开认识到，制冷系统(比如图1所示的制冷系统)可以包括一个或多个其他部件。例如，在一些实施例中，制冷系统可以包括一个或多个减温器。本领域技术人员将会理解，制冷系统可以包括本文没有提及的其他部件。
图2-4示出了在各种温度和压力条件下用于CO2跨临界制冷系统的效率特征的示例。例如，图2示出用于多喷射器系统的性能系数(COP)的值。这些图示出用于各种气体冷却器出口温度(比如28℃，30℃，32℃，34℃和36℃)和各种压力⊿p的COP值，其中⊿p指闪蒸罐105的压力和MT压缩机120b的抽吸压力之间的差值。如图2所示，COP值大体增加/上升，从而系统随温度降低更有效率。例如，在大致6巴的⊿p处，28℃的COP值大于3.4，这比36℃的COP值更有效率，原因在于36℃的COP值小于2.2。总体来说，产生最有效COP值的压力取决于温度。例如，如图2所示，当温度为28℃时，系统在大致6巴的⊿p处更有效率。与此相反，在温度是36℃时，大致6巴的⊿p不是最有效率的值(例如，COP值小于2.2)。当温度为36℃时，在大致10巴的⊿p处实现更好的COP值(例如，COP值大于2.4)。
图3和图2相似，不同之处在于其示出了并联系统。与图2的多喷射器系统类似，在温度降低时，并联系统的效率提升，并且产生最有效COP值的压力(⊿p)取决于温度。
基于上文，可以确定的是，当闪蒸罐和MT抽吸部之间的压力差较低(较低解除压力)时，喷射器125具有较高效率。与此相反，当闪蒸罐和MT抽吸部之间的压力差较高时，并联压缩机120c具有较高效率。此外，环境温度和气体冷却器出口温度与高压膨胀阀135之后的CO2蒸汽量具有直接关系。取决于环境温度和气体冷却器出口温度，通过增加并联压缩效率或增加喷射器效率能够实现跨临界增压系统的性能系数(COP)的增大。
因此，代替保持闪蒸罐压力总是恒定的是，闪蒸罐105的压力能够基于气体冷却器出口温度而升高或降低，以增加喷射器效率并且降低并联压缩的能量使用。在特定气体冷却器出口温度下，并联压缩机效率在用于维持制冷系统的总体效率上可以被认为比喷射器效率更为重要。例如，对于特定CO2跨临界系统来说，当气体冷却器出口温度根据实施例不同而大于31℃、大于32℃、或者大于33℃时，并联压缩机效率可以被认为比喷射器效率更为重要。在这些温度下，闪蒸罐和MT抽吸部之间的压力差能够增大以改善并联压缩机的效率。
在其他温度下，喷射器效率在维持制冷系统的总体效率上可以比并联压缩机效率更为重要。另外，对于特定CO2跨临界系统来说，当气体冷却器出口温度根据实施例不同而小于33℃、小于32℃、或者小于31℃时，喷射器效率可以被认为比并联压缩机效率更为重要。在这些温度下，闪蒸罐和MT抽吸部之间的压力差能够减小以改善喷射器的效率。
图4示出MT抽吸部和闪蒸罐之间的压力差的示例，该压力差可以被用在特定CO2跨临界系统中，以根据对于给定温度来说并联压缩机效率更为重要还是喷射器效率更为重要，在各种温度下最大化COP值。在图4中，对于28℃-30℃(82.5℉-86℉)的气体冷却器出口温度来说，⊿p值可以被设定为6巴(87psi)，并且并联压缩抽吸压力在控制中可以被设定为507psi。对于30℃-33℃(82.5℉-91.5℉)的气体冷却器出口温度来说，⊿p值可以被设定为8巴(116psi)，并且并联压缩抽吸压力在控制中可以被设定为536psi。对于高于33℃(91.5℉)的气体冷却器出口温度来说，⊿p值可以被设定为10巴(145psi)，并且并联压缩抽吸压力在控制中可以被设定为565psi。
图5示出了一种操作根据特定实施例的制冷系统(如关于图1描述的制冷系统)的方法的示例。在一些实施例中，可以通过控制器100来实施该方法，例如通过使用处理器630来执行存储在控制器100的存储器620中的逻辑(如关于图6在下文所讨论的)。为了示例和解释的目的，参照图4中所示的温度阈值和⊿p设定点来讨论图5的步骤。然而，一些实施例可以使用不同的阈值和设定点。另外，可以以任何合适的方式确定阈值和设定点。在特定实施例中，可以由制造商或技术人员预先设置阈值和设定点。在一些实施例中，制冷系统可以动态地确定阈值和设定点，例如通过测试/监视各种构造的系统效率和保存更有效率的构造。
在方法开始时，制冷系统可以根据初始⊿p值(比如8巴)操作。在步骤502时，该方法确定与气体冷却器130的出口关联的温度。如上所述，气体冷却器130可以操作成冷却从一个或多个压缩机(比如，MT压缩机120b和并联压缩机120c)接收的制冷剂，并且通过一个或多个喷射器125将制冷剂排到闪蒸罐105。在一些实施例中，该方法基于来自传感器的信息来确定气体冷却器出口温度，所述传感器被构造成测量气体冷却器130的出口处的温度。在替代的实施例中，该方法可以假定气体冷却器130将制冷剂冷却到室外环境温度，并且可以将由环境空气温度传感器测量的环境空气温度或从天气预报(比如通过互联网)接收的环境空气温度作为气体冷却器出口温度。
在确定气体冷却器出口温度之后，该方法执行气体冷却器出口温度和温度阈值之间的对比。步骤504和506均示出将气体冷却器出口温度和阈值对比的示例。例如，在步骤504，该方法确定气体冷却器出口温度是否大于或等于第一温度阈值。将图4中的值作为示例，第一温度阈值可以为34℃。如果步骤502处确定的气体冷却器出口温度小于34℃(即气体冷却器出口温度不大于或等于第一温度阈值)，则该方法进行到步骤506。在步骤506，该方法确定气体冷却器出口温度是否小于或等于第二温度阈值。将图4中的值作为示例，第二温度阈值可以为28℃。如果步骤502处确定的气体冷却器出口温度大于28℃(即气体冷却器出口温度不小于或等于第二温度阈值)，则该方法可以返回步骤502，以确定更新的气体冷却器出口温度，并且该方法再次开始。在特定实施例中，在步骤502重新开始之前，该方法可以等待预定时间的发生，例如计时器到期。
如果在步骤504气体冷却器出口温度大于或等于第一温度阈值，则该方法进行到步骤508，以将闪蒸罐105的压力设定点调节到一个使⊿p增大的值。使用图4的值作为示例，如果该方法确定步骤502确定的气体冷却器出口温度大于或等于34℃，则该方法将闪蒸罐105的压力设定点调节到一个使⊿p从8巴(即，上述的示例初始值)增大到10巴的值。
如果在步骤506气体冷却器出口温度小于或等于第二温度阈值，则该方法进行到步骤510，以将闪蒸罐105的压力设定点调节到一个使⊿p减小的值。使用图4的值作为示例，如果该方法确定步骤502确定的气体冷却器出口温度小于或等于28℃，则该方法将闪蒸罐105的压力设定点调节到一个使⊿p从8巴(即，上述的示例初始值)减小到6巴的值。
在根据步骤508或510(取决于气体冷却器出口温度大于或等于第一阈值，还是小于或等于第二阈值)调节闪蒸罐105的压力设定点之后，该方法进行到步骤512。在步骤512，该方法指示制冷系统的一个或多个部件根据如下的配置进行操作：所述配置使闪蒸罐105的测量压力朝向步骤508或510确定的压力设定点移动。例如，该方法可以指示其中一个压缩机根据如下的压缩设定点操作，该压缩设定点使闪蒸罐105的测量压力朝向闪蒸罐的压力设定点移动。在特定实施例中，可以基于来自传感器(比如测量闪蒸罐105的压力的传感器)的信息来确定闪蒸罐105的测量压力。该方法随后结束。
图6示出根据本公开的特定实施例的用于制冷系统的示例控制器100，比如图1的控制器100。控制器100可以包括一个或多个接口610、存储器620和一个或多个处理器630。接口610接收输入(比如传感器数据或系统数据)，发送输出(比如指示)，处理输入和/或输出，和/或执行其他合适的操作。接口610可以包括硬件和/或软件。例如，接口610从传感器接收信息，比如关于制冷系统的环境温度的信息、关于制冷系统的负载的信息、关于制冷系统中的任何合适位置处的制冷剂的温度的信息、和/或关于制冷系统中的任何合适位置处的制冷剂的压力的信息(比如，气体冷却器130的出口处的温度，MT压缩机120b的抽吸压力，闪蒸罐105的压力等)。控制器100可以将接收的信息与阈值进行对比，以确定是否调整制冷系统的操作。例如，控制器100可以比较气体冷却器出口温度和阈值，并且基于气体冷却器出口温度是否超过阈值来增大或减小与闪蒸罐105关联的压力设定点。
在一些实施例中，如果控制器100确定调整制冷系统的操作，则控制器100发送指示到制冷系统中控制器100已确定调节的部件。例如，控制器100可以发送指示到压缩机129，以施加压缩使闪蒸罐压力增大。
处理器630可以包括在一个或多个模块中实施的硬件和软件的任何合适的组合，以执行指令并且操作数据来执行控制器100的上述功能中的一些或全部。在一些实施例中，处理器430例如可以包括一个或多个电脑、一个或多个中央处理单元(CPU)、一个或多个微处理器、一个或多个程序、一个或多个应用型专用集成电路(ASIC)、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、和/或其他逻辑。
存储器(或存储器单元)620存储信息。例如，存储器620可以存储一个或多个气体冷却器出口温度阈值和一个或多个相应的闪蒸罐105的压力设定点。控制器100可以使用这些存储的气体冷却器出口温度阈值，以确定是否响应于气体冷却器出口温度已改变(比如基于来自传感器的输入)来调节压力设定点。举另一个例子，存储器620可以存储用于执行上文关于图5讨论的方法的逻辑。存储器620可以包括一个或多个非瞬时、有形、计算机可读和/或计算机可执行的存储介质。存储器620的示例包括计算机存储器(比如随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM))、大容量存储器(例如硬盘)、移动存储器(例如光盘(CD)或数字视盘(DVD))、数据库和/或网络存储(例如服务器)、和/或其他计算机可读介质。
在不偏离本公开的范围的情况下，可以对本文所述的系统、设备和方法做出修改、增加或者省略。系统和设备的部件可以集成或分开。另外，可以通过更多部件、更少部件、或其他部件来执行系统和设备的操作。例如，在性能需求决定时，制冷系统可以包括任何合适数量的压缩机、冷凝器、冷凝器风扇、蒸发器、阀、传感器、控制器等。本领域技术人员还将理解，制冷系统可以包括没有示出但通常包括在制冷系统中的其他部件。此外，可以通过包括软件、硬件和/或其他逻辑的任何合适逻辑来执行系统和设备的操作。如在本文献使用那样，“每个”指示一个集合的每个构件或者一个集合的子集的每个构件。
在不偏离本公开的范围的情况下，可以对本文所述的方法做出修改、增加或者省略。此外，可以以任何适当的顺序来执行步骤。
尽管以特定实施例的方式描述了本公开，但是这些实施例的替代方案和变换方案对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，这些实施例的上文描述不限制本公开。在不偏离本公开的精神和范围的情况下，可以有其他变化方案、替代方案和变更方案。

Claims (17)

1.一种跨临界制冷系统，所述跨临界制冷系统能够操作成使二氧化碳(CO2)制冷剂循环通过跨临界制冷系统以提供制冷，跨临界制冷系统包括：
闪蒸罐，所述闪蒸罐能够操作成向低温制冷柜和中温制冷柜供应液体形式的二氧化碳制冷剂；
低温压缩机，所述低温压缩机能够操作成压缩从低温制冷柜排出的二氧化碳制冷剂；
中温压缩机、并联压缩机和喷射器，所述中温压缩机、并联压缩机和喷射器均能够操作成压缩从中温制冷柜排出的二氧化碳制冷剂、从低温压缩机排出的二氧化碳制冷剂、和/或从闪蒸罐排出的二氧化碳闪蒸气体；
气体冷却器，所述气体冷却器能够操作成冷却从中温压缩机和并联压缩机排出的二氧化碳制冷剂；和
控制器，所述控制器能够操作成动态地调节闪蒸罐的压力设定点。
2.根据权利要求1所述的跨临界制冷系统，其中，控制器基于气体冷却器出口处的温度来动态地调节闪蒸罐的压力设定点。
3.根据权利要求2所述的跨临界制冷系统，其中，响应于确定气体冷却器出口处的温度已升高从而该温度超过温度阈值，控制器调节闪蒸罐的压力设定点以增大⊿p，其中⊿p是闪蒸罐的压力和中温压缩机的抽吸压力之间的差值。
4.根据权利要求2所述的跨临界制冷系统，其中，响应于确定气体冷却器出口处的温度小于或者等于30℃，控制器调节闪蒸罐的压力设定点，以使得⊿p小于或等于8巴，其中⊿p是闪蒸罐的压力和中温压缩机的抽吸压力之间的差值。
5.根据权利要求2所述的跨临界制冷系统，其中，响应于确定气体冷却器出口处的温度大于或者等于32℃，控制器调节闪蒸罐的压力设定点，以使得⊿p大于或等于8巴，其中⊿p是闪蒸罐的压力和中温压缩机的抽吸压力之间的差值。
6.根据权利要求1所述的跨临界制冷系统，控制器还能够操作成：
确定一个或多个压缩设定点，所述一个或多个压缩设定点能够操作成使闪蒸罐的测量压力朝向闪蒸罐的压力设定点移动；和
指示中温压缩机、并联压缩机和/或喷射器中的每个根据其各自的压缩设定点操作。
7.一种用于制冷系统的控制器，所述控制器包括一个或多个处理器和在非瞬时计算机可读存储器中编码的逻辑，逻辑在由一个或多个处理器执行时能够操作成：
基于温度值动态地调节闪蒸罐的压力设定点，所述温度值由环境空气温度和/或气体冷却器出口温度来确定。
8.根据权利要求7所述的控制器，其中，逻辑能够操作成：
确定温度值已升高从而该温度值超过温度阈值；和
调节闪蒸罐的压力设定点以增大⊿p，其中⊿p是闪蒸罐的压力和制冷系统的压缩机的抽吸压力之间的差值。
9.根据权利要求8所述的控制器，其中，逻辑能够操作成：
确定一个或多个压缩设定点，所述一个或多个压缩设定点能够操作成使闪蒸罐的测量压力朝向闪蒸罐的压力设定点移动；和
指示压缩机根据压缩设定点操作。
10.根据权利要求7所述的控制器，其中，控制器能够操作控制的制冷系统包括使二氧化碳(CO2)制冷剂循环的跨临界制冷系统。
11.根据权利要求10所述的控制器，其中，控制器能够操作控制的制冷系统包括：
所述闪蒸罐，所述闪蒸罐能够操作成向低温制冷柜和中温制冷柜供应液体形式的二氧化碳制冷剂；
低温压缩机，所述低温压缩机能够操作成压缩从低温制冷柜排出的二氧化碳制冷剂；
中温压缩机、并联压缩机和喷射器，所述中温压缩机、并联压缩机和喷射器均能够操作成压缩从中温制冷柜排出的二氧化碳制冷剂、从低温压缩机排出的二氧化碳制冷剂、和/或从闪蒸罐排出的二氧化碳闪蒸气体；和
气体冷却器，所述气体冷却器能够操作成冷却从中温压缩机和并联压缩机排出的二氧化碳制冷剂；
其中，控制器基于来自测量气体冷却器出口处的温度的传感器的信息来确定温度值。
12.根据权利要求11所述的控制器，其中：
响应于确定气体冷却器出口处的温度小于或者等于28℃，控制器调节闪蒸罐的压力设定点，以使得⊿p小于8巴，其中⊿p是闪蒸罐的压力和中温压缩机的抽吸压力之间的差值；和
响应于确定气体冷却器出口处的温度大于或者等于34℃，控制器调节闪蒸罐的压力设定点，以使得⊿p大于8巴。
13.一种操作制冷系统的方法，所述方法包括：
确定与气体冷却器的出口关联的温度，所述气体冷却器能够操作成冷却从一个或多个压缩机接收的制冷剂并且通过一个或多个喷射器将制冷剂排到闪蒸罐；
执行比较，所述比较对比与气体冷却器的出口关联的温度和温度阈值；
基于所述比较调节闪蒸罐的压力设定点；和
指示制冷系统的一个或多个部件根据一种配置进行操作，所述配置使闪蒸罐的测量压力朝闪蒸罐的压力设定点移动。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，响应于确定与气体冷却器出口关联的温度已升高从而该温度超过温度阈值，调节闪蒸罐的压力设定点以增大⊿p，其中⊿p是闪蒸罐的压力和其中一个压缩机的抽吸压力之间的差值。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述方法操作使二氧化碳制冷剂循环的跨临界制冷系统，并且响应于确定与气体冷却器出口关联的温度小于或者等于30℃，调节闪蒸罐的压力设定点，以使得⊿p小于或等于8巴，其中⊿p是闪蒸罐的压力和其中一个压缩机的抽吸压力之间的差值。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述方法操作使二氧化碳制冷剂循环的跨临界制冷系统，并且响应于确定与气体冷却器出口关联的温度大于或者等于30℃，调节闪蒸罐的压力设定点，以使得⊿p大于或等于8巴，其中⊿p是闪蒸罐的压力和其中一个压缩机的抽吸压力之间的差值。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，指示制冷系统的所述一个或多个部件包括指示其中一个压缩机根据压缩设定点操作，所述压缩设定点使闪蒸罐的测量压力朝向闪蒸罐的压力设定点移动。
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