CN108362052A - 在保持过热的同时保持制冷剂的流率的方法 - Google Patents

在保持过热的同时保持制冷剂的流率的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108362052A
CN108362052A CN201711069040.1A CN201711069040A CN108362052A CN 108362052 A CN108362052 A CN 108362052A CN 201711069040 A CN201711069040 A CN 201711069040A CN 108362052 A CN108362052 A CN 108362052A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hvac
systems
pwm
metering valve
calculated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711069040.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108362052B (zh
Inventor
A.P.饶
D.K.贝萨尔拉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Microstaq Inc
Dunan Microstaq Inc
Original Assignee
Microstaq Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Microstaq Inc filed Critical Microstaq Inc
Publication of CN108362052A publication Critical patent/CN108362052A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108362052B publication Critical patent/CN108362052B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/31—Expansion valves
    • F25B41/34—Expansion valves with the valve member being actuated by electric means, e.g. by piezoelectric actuators
    • F25B41/345—Expansion valves with the valve member being actuated by electric means, e.g. by piezoelectric actuators by solenoids
    • F25B41/347—Expansion valves with the valve member being actuated by electric means, e.g. by piezoelectric actuators by solenoids with the valve member being opened and closed cyclically, e.g. with pulse width modulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/02—Evaporators
    • F25B39/028—Evaporators having distributing means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/04—Condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/31—Expansion valves
    • F25B41/315—Expansion valves actuated by floats
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F25B49/022—Compressor control arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/02—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K15/00—Testing or calibrating of thermometers
    • G01K15/005—Calibration
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1927—Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors
    • G05D23/193—Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors sensing the temperaure in different places in thermal relationship with one or more spaces
    • G05D23/1931—Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors sensing the temperaure in different places in thermal relationship with one or more spaces to control the temperature of one space
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/20—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/19—Calculation of parameters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/21—Refrigerant outlet evaporator temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2513—Expansion valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2515—Flow valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/04—Refrigerant level
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/13—Mass flow of refrigerants
    • F25B2700/135—Mass flow of refrigerants through the evaporator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/19—Pressures
    • F25B2700/193—Pressures of the compressor
    • F25B2700/1933—Suction pressures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2115—Temperatures of a compressor or the drive means therefor
    • F25B2700/21151—Temperatures of a compressor or the drive means therefor at the suction side of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2117—Temperatures of an evaporator
    • F25B2700/21175—Temperatures of an evaporator of the refrigerant at the outlet of the evaporator
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Abstract

一种保持HVAC‑R系统中的流体流率同时将HVAC‑R系统中的过热保持在期望水平的方法包括：连续测量HVAC‑R系统的工作流体温度；以预定速率连续计算HVAC‑R系统过热；确定所计算的HVAC‑R系统过热是否稳定；每当过热稳定时，测量和记录HVAC‑R系统的工作流体压力；随后每次过热稳定时，记录平均工作流体压力；根据方程式计算输出PWM：输出PWM＝流率分量+过热分量；当实际HVAC‑R系统PWM大于所计算的输出HVAC‑R系统PWM时，通过调节到计量阀中的微型阀的PWM信号来减少通过HVAC‑R系统中的计量阀的流体流量；反之，通过调节到计量阀中的微型阀的PWM信号来增大通过计量阀的流体流量。

Description

在保持过热的同时保持制冷剂的流率的方法
技术领域
本发明总体上涉及过热控制器。特别地，本发明涉及诸如在常规的加热、通风、空调和制冷(HVAC-R)系统中，保持制冷剂的流率，同时保持HVAC-R系统中的过热在期望水平下的一种改进的方法。
背景技术
在典型HVAC-R系统中的常规过热控制分别使用压力传感器和温度传感器测量HVAC-R系统流体压力和温度。然后使用测量的温度与压力，针对特定的制冷剂计算过热，并且通过使用任何一组已知的开环算法或者闭环算法、诸如经典的比例-积分-微分(PID)环来调节所述压力和温度，使所述过热移动到目标过热值，而控制所述过热。
过热是压力和温度的函数，并且在常规上使用映射特定压力下的饱和温度的压力-温度(P-T)图进行计算。特定压力下的饱和温度的值可以随不同制冷剂而变化。饱和温度和制冷剂温度的这些值在常规HVAC-R系统中典型地在蒸发器的出口处测量，并且典型地用以计算过热。
在常规过热控制中，系统流体压力已经显示为振荡，而导致通过典型HVAC-R系统中的电子膨胀阀(EEV)的不良的不均匀流体流率，不理想地使得典型HVAC-R系统的接通时间延长。由于系统的热特性，特别是温度传感器稳定所需的较长时间，过热的常规计算反映实际过热会是迟缓的。但是，压力几乎以即时方式响应。
由此，提供一种诸如在常规HVAC-R系统中、保持制冷剂的流率同时将HVAC-R系统中的过热保持在期望水平下的改进的方法，会是期望的。
发明内容
本发明涉及通过以下方式诸如在常规HVAC-R系统中、保持制冷剂流率同时将HVAC-R系统中的过热保持在期望水平下的改进方法：连续测量所述HVAC-R系统的工作流体温度；以预定速率连续计算HVAC-R系统过热；确定所计算的HVAC-R系统过热是否稳定；每当所计算的HVAC-R系统过热稳定时，测量和记录所述HVAC-R系统的工作流体压力；随后每次所述过热稳定时，记录平均工作流体压力；根据方程式计算输出PWM：输出PWM＝(流率分量)+(过热分量)；以及当实际HVAC-R系统PWM大于所计算的输出HVAC-R系统PWM时，通过调节到计量阀中的微型阀的PWM信号，减少通过所述HVAC-R系统中的所述计量阀的流体流量，并且当所述实际HVAC-R系统PWM小于所计算的输出HVAC-R系统PWM时，通过调节到所述计量阀中的微型阀的PWM信号，增大通过所述计量阀的流体流量。
当按照附图阅读时，通过以下关于优选实施例的详细说明，本发明的各种方面对本领域技术人员将变得明显。
附图说明
图1是示出根据本发明的改进方法的第一步骤的流程图。
图2是示出根据本发明的改进方法的第二步骤的流程图。
图3是根据本发明的改进方法的第三步骤的流程图。
图4是可以应用根据本发明的方法的HVAC-R系统的代表性实施例的框图。
图5是可以应用根据本发明的方法的通用过热控制器的实施例的透视图。
图6是图5中所示的通用过热控制器的横截面图。
具体实施方式
本发明包括诸如在常规HVAC-R系统中、保持制冷剂的流率同时将HVAC-R系统中的过热保持在期望水平下的改进方法。如已知的，过热是压力和温度的函数。但是本发明的改进方法提供了对HVAC-R系统的偏重压力的过热控制，以消除关联于常规过热控制方法的不良的不均匀流体流量。由此，本发明的改进方法允许将通过HVAC-R系统的流体流量保持在期望的最佳流率下。
现在参考附图，在图1至图3中示出了一系列的流程图，以示出根据本发明的控制过热48的改进方法。将稍后详细描述控制过热48的改进方法。
参考图4，总体上以40指示具有根据本发明的过程30的HVAC-R系统的代表性实施例的框图。不同于改进的过程30，所示的HVAC-R系统40在本领域中在很大程度上是常规的，仅旨在示出可使用本发明的一个环境。由此，本发明范围并非旨在限于与图4中所示的用于HVAC-R系统40的具体结构或者与通常的制冷系统一起使用。相反，如稍后将变得明显的，本发明可在任何期望环境下用于如下所述的目的。
如本领域中已知的，HVAC-R系统40使制冷剂通过闭合回路循环，在闭合电路中，制冷剂相继受到压缩、凝结、膨胀和蒸发。循环制冷剂从一个区域去除热(由此冷却该区域)，在另一区域中排出热。
为实现这一点，所示的HVAC-R系统40包括蒸发器41，诸如蒸发器旋管。蒸发器41在本领域中是常规的，适于在其进口处接收较低压力的液体制冷剂。可以使得比较温暖的流体、诸如空气流过蒸发器41，而使得在蒸发器41中流动的较低压力的液体制冷剂膨胀、从流过蒸发器41的流体吸收热，并且在蒸发器41中蒸发。进入蒸发器41的进口中的较低压力的液体制冷剂由此改变为较低压力的制冷剂气体，从蒸发器41的出口离开。
蒸发器41的出口与压缩机42的进口连通。压缩机42在本领域中是常规的，适于压缩从蒸发器41离开的较低压力的制冷剂气体，并使这些较低压力的制冷剂气体在较高压力下移动通过HVAC-R系统40。较高压力的制冷剂气体从与冷凝器43的进口连通的、压缩机42的出口排出。冷凝器43在本领域中是常规的，并且被配置为从较高压力的制冷剂气体在其从中通过时移除热。结果，较高压力的制冷剂气体凝结，变成较高压力的制冷剂液体。
较高压力的制冷剂液体然后从冷凝器43的出口移动到膨胀装置44的进口。在所示的实施方式中，膨胀装置44是模块化硅膨胀阀(MSEV)，如稍后所述，其被配置为限制流体从中流过。结果，较高压力的制冷剂液体在其离开膨胀装置时改变为较低压力的制冷剂液体。较低压力的制冷剂液体然后返回到蒸发器41的进口，重复制冷循环。
所示的HVAC-R系统40另外包括外部传感器45，外部传感器45与提供从蒸发器41到压缩机42的流体连通的流体管线连通。外部传感器45响应于流体管线中的一个或多个流体特性(诸如，例如压力、温度等等)，用于生成到控制器或处理器诸如处理器30的、表示该特性的信号或者那些特性的信号。响应于来自外部传感器45的信号(以及如果期望，其它传感器(未示出)或其它输入)，处理器30产生控制膨胀装置44的工作的信号。如果需要，外部传感器45和处理器30可以作为SHC 10(稍后详细描述)实现在一起。
MSEV，诸如MSEV 44，是电子控制的、常闭的且直流式的定向阀。MSEV 44可在常规HVAC和HVAC-R应用中用于制冷剂质流控制。
MSEV 44是两阶段比例控制阀。第一阶段是构造为导向阀的微型阀(未示出)，其控制第二阶段的滑阀(未示出)。当微型阀(未示出)接收到来自处理器30的脉宽调制(PWM)信号时，微型阀(未示出)调制以改变第二阶段的滑阀(未示出)两端的压差。滑阀(未示出)将移动以平衡压差，从而有效改变MSEV 44的孔口开度，以控制制冷剂流的期望量。
美国专利No.9,140,613公开了一种过热控制器(SHC)。其中公开的SHC是单个整装式的独立装置，其包含所有的传感器、电子器件和智能性，以自动检测流体类型，诸如制冷剂，并报告在住宅、工业和科学应用中使用的多个共同流体类型的过热。美国专利No.9,140,613以其整体并入本文。
图5和图6在此示出了SHC 10，其类似于美国专利No.9,140,613中公开的过热控制器。SHC 10，类似上述的HVAC-R系统40，在很大程度上本领域中是常规的，仅旨在示出可使用本发明的一个装置。由此，本发明范围并非旨在限于与图5和图6中所示的用于SHC 10的具体结构或者与被配置为检测和报告通常的流体系统中的过热的装置一起使用。相反，如稍后将变得明显的，本发明可在任何期望装置中用于稍后所述的目的。
如图5、图6中所示，所述的SHC 10的实施例包括具有主体14的壳体12，盖子16和流体进口构件18。流体进口构件18可以由安装环19固定到壳体12。安装环19将流体进口构件18通过螺纹连接附接到壳体12部分。作为替代，安装环19可以通过任何期望方法附接到流体进口构件18，诸如，通过焊接或压配合。在图5、图6中所示的实施例中，流体进口构件18是黄铜配件，其具有限定密封表面20的中心形成的开口。
SHC 10包括安装到印制电路板(PCB)28的集成的压力温度传感器22，压力温度传感器22具有压力传感器部分24和温度传感器部分26。过热处理器30、数据报告或通信模块32以及输入/输出(IO)模块34也安装到PCB 28。IO模块34是物理硬件接口，其接收输入功率，并将数据通过可用的硬导线接口、诸如导线或电缆36报告给过热处理器30。可以经由IO模块34连接到SHC 10的目标装置38可包括附加的温度传感器、膝上计算机和笔记本计算机、蜂窝电话、存储卡，以及在线路测试设备的常规端中使用或与该常规端一起使用的任何装置。作为替代，目标装置38可以通过无线连接被连接到通信模块32。
过热处理器30安装到PCB 28，并且是一种高分辨率高精度装置，其处理来自集成的压力温度传感器22的、分别的压力传感器部分24和温度传感器部分26的输入信号，检测流体类型，计算流体过热，并提供识别所计算过热的水平的输出。过热处理器30也可以被配置为提供其它数据，诸如流体温度、流体压力、流体类型、保持在板载存储器上的相关历史数据(诸如警报和开关历史)，以及其它所需信息。有利地，过热处理器30在一次校淮之后，在典型的压力和温度工作范围上保持高精度水平。合适过热处理器的非限制性示例包括微控制器、现场可编程门阵列(FPGA)，以及具有嵌入式和/或板外存储器和外设的专用集成电路(ASIC)。
控制过热48的方法中的第一步骤在图1中以50示出。如图1中所示，该方法48的第一步骤50包括连续测量HVAC-R系统40的工作流体压力52A和工作流体温度52B(见图4)。通过传感器45在蒸发器41的出口处连续测量工作流体压力52A和工作流体温度52B，同时HVAC-R系统40工作。然后，工作流体压力52A和工作流体温度52B可用以计算HVAC-R系统40的过热54。过热54的计算可以非常频繁地发生，诸如以在大约一次计算/100ms至大约一次计算/秒的范围内的速率发生。
如在附图标记56处所示，确定系统过热是否稳定(稍后提供关于稳定过热的定义)，在附图标记62处记录目标或者初始平均工作压力。
控制过热48的方法的第二步骤在图2中以72示出，并且以记录的工作流体压力62开始。蒸发器41内的流体压力可以以频繁的间隔计算，诸如大约每100ms，如在附图标记74处所示的。
然后，将工作流体压力62与蒸发器流体压力比较，如框76所示。如果工作流体压力62大于蒸发器41内的流体压力，则可增大通过计量阀或者膨胀装置、诸如MSEV 44的流体流量，如在附图标记78处所示。如果工作流体压力62小于蒸发器41内的流体压力，则可减小通过MSEV 44的流体流量，如在附图标记80处所示。
控制过热48的方法的第三步骤在图3中以82显示，并且以HVAC-R系统40的计算的系统过热54开始。如上所述，过热54可以以频繁间隔、诸如大约每100ms计算。
然后，计算的系统过热54与目标过热比较，如框84中所示。目标过热可定义为系统运行所需的期望过热。计算的系统过热54可以大于或小于目标过热。如果计算的系统过热54大于目标过热某一预定量(下文讨论)，则如在附图标记86处所示，可增大通过MSEV 44的流体流量。如果计算的系统过热54小于目标过热某一预定量(下文讨论)，则如在附图标记88处所示，可以减小通过MSEV 44的流体流量。
第三步骤82的目标是实现稳定过热。如本文使用的，短语“稳定过热”可以定义为：对于HVAC-R系统40的工作时间的大约80％以上，具有在目标过热的大约+/﹣2°F内的温度的过热。由此，计算的系统过热54比目标过热大和小的所述预定量可以是目标过热的大约+/﹣2°F。
明显地，本发明的方法将HVAC-R系统流体压力用作通过HVAC-R系统40的流体流率的主要指标。使用测量的流体压力允许比基于压力及温度的常规过热计算有更快速响应，因为在HVAC-R系统40趋于存在热滞后，这不理想地延迟了基于压力及温度的常规过热计算。
如在图1中以附图标记62及在图2中以附图标记68示出的HVAC-R系统流体压力可用作通过HVAC-R系统40的流体流率的主要指标，由此用于HVAC-R系统40的过热控制。为确定HVAC-R系统40是否以期望的稳定过热值工作，可以根据方程式计算输出的HVAC-R系统PWM：
输出PWM＝(流率分量)+(过热分量)
其中：流率分量可以定义为围绕目标工作压力调节的结果，即通过如图2所示的过程步骤调节，而过热分量可以定义为围绕目标过热进行调节的结果，即通过执行如图3所示的过程步骤调节。
本文所述的输出PWM计算可以非常经常地发生，诸如大约每100ms。处理器30可以包括提供用于输出PWM计算的指令的算法。这一算法可非常迅速响应于HVAC-R系统40中的压力变化，因为HVAC-R系统40更易受在蒸发器41的出口处的压力变化的影响。本发明方法由此相对于计算的过热提供了对HVAC-R系统40的系统性能的更准确评估，因为常规计算过热除压力之外，还要求测量的温度，而在HVAC-R系统40中，温度趋于迟滞。
如果实际HVAC-R系统PWM大于所计算的输出HVAC-R系统PWM，则可以减小通过计量阀、诸如MSEV 44的流体流量，诸如通过调节PWM信号以通过已知方式减小所述实际HVAC-R系统PWM。如果所述实际HVAC-R系统PWM小于所计算的输出HVAC-R系统PWM，则可以增大通过MSEV 44的流体流量，诸如通过调节PWM信号以通过已知方式增大所述实际HVAC-R系统PWM。
有利地，PWM计算算法将MSEV 44保持为以小的增量连续地移动。MSEV 44以小增量的所述连续地移动有助于如果MSEV 44、即使MSEV 44处于闭合过程中，使MSEV 44迅速打开。在特大型阀中，诸如与使用该阀的流体系统所需的相比具有更大流量能力的阀，这是特别有利的。
如上所述，在HVAC-R系统40趋于存在热滞后，这不理想地延迟了基于压力及温度的常规过热计算。有利地，本发明的方法50将HVAC-R系统流体压力用作通过HVAC-R系统40的流体流率的主要指标，从而允许与基于压力及温度的常规过热计算相比更快速响应。因为系统的热特性，特别是由于温度传感器稳定需要的较长时间，常规的过热计算反映实际过热会是较慢的。但是，压力几乎瞬时地响应。如上所述，可以在蒸发器41的出口处测量HVAC-R系统的压力，并且压力传感器45能够几乎即时地、诸如在大约100ms内检测压力变化。另外，气压变化倾向于成比例地大于同一HVAC-R系统中的温度变化。本文所述的PWM计算可以非常经常地发生，诸如大约每100毫秒。可以在蒸发器41的出口处感测和测量的温度变化迟滞，并且较慢地由温度传感器检测到。由此，温度测量会是非常不准确的。
本发明的原理和工作模式已经以其优选实施例进行了解释和例示。但是，必需理解的是，在不偏离本发明精神和范围的情况下，本发明可以以所具体说明和例示的之外的不同方式来实施。

Claims (19)

1.一种保持加热、通风、空调和制冷(HVAC-R)系统中的流体流率同时将所述HVAC-R系统中的过热保持在期望水平的方法，所述方法包括：
连续测量所述HVAC-R系统的工作流体温度；
以预定速率连续计算HVAC-R系统过热；
确定所计算的HVAC-R系统过热是否稳定；
每当所计算的HVAC-R系统过热稳定时，测量和记录所述HVAC-R系统的工作流体压力；
随后每次所述过热稳定时，记录平均工作流体压力；
根据以下方程式来计算输出PWM：
输出PWM＝(流率分量)+(过热分量)；以及
当实际HVAC-R系统PWM大于所计算的输出HVAC-R系统PWM时，通过调节到计量阀中的微型阀的PWM信号，来减少通过所述HVAC-R系统中的计量阀的流体流量，并且当所述实际HVAC-R系统PWM小于所计算的输出HVAC-R系统PWM时，通过调节到所述计量阀中的微型阀的PWM信号，来增大通过所述计量阀的流体流量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，计算HVAC-R系统过热的步骤以在大约一次计算/100ms至大约一次计算/秒的范围内的速率发生。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，计算所述HVAC-R系统的蒸发器内的流体压力的步骤包括以大约100ms的间隔来计算所述流体压力。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述HVAC-R系统的蒸发器的出口处测量所述HVAC-R系统的工作流体压力。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述HVAC-R系统以及所述HVAC-R系统的工作状态，确定目标HVAC-R系统流体压力。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述流率分量是围绕目标工作压力进行调节的结果，并且所述过热分量是围绕目标过热进行调节的结果。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，减少通过所述HVAC-R系统的计量阀的流体流量的步骤另外包括调节到所述计量阀中的微型阀的PWM信号。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，增大通过所述HVAC-R系统的计量阀的流体流量的步骤另外包括调节到所述计量阀中的微型阀的PWM信号。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述计量阀是模块化硅膨胀阀。
10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括利用传感器在所述HVAC-R系统的蒸发器的出口处连续地监测所述HVAC-R系统的工作流体压力。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，计算所述输出PWM的步骤包括以大约100ms的间隔来计算所述输出PWM。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述HVAC-R系统包括被配置为计算所述输出PWM的控制器。
13.一种保持加热、通风、空调和制冷(HVAC-R)系统中的流体流率同时将所述HVAC-R系统中的过热保持在期望水平的方法，所述方法包括：
连续测量所述HVAC-R系统的工作流体压力；
连续测量所述HVAC-R系统的工作流体温度；
以预定速率连续计算HVAC-R系统过热；
确定所计算的HVAC-R系统过热是否稳定；
每当所计算的HVAC-R系统过热稳定时，测量和记录所述HVAC-R系统的工作流体压力；
记录初始工作流体压力；
随后每次所述过热稳定时，更新工作流体压力的记录；
以预定间隔来计算所述HVAC-R系统的蒸发器内的流体压力；
当所记录的工作流体压力测量的平均值大于所计算的蒸发器流体压力时，增大通过所述HVAC-R系统中的计量阀的流体流量，并且当平均工作流体压力小于所计算的蒸发器流体压力时，减少通过所述HVAC-R系统中的计量阀的流体流量；
将所计算的HVAC-R系统过热与目标过热值比较；
当所计算的系统过热大于所述目标过热时，增大通过所述HVAC-R系统中的计量阀的流体流量，并且当所计算的系统过热小于所述目标过热时，减少通过所述HVAC-R系统中的计量阀的流体流量；以及
根据以下方程式来计算输出PWM：
输出PWM＝(流率分量)+(过热分量)。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，在所述蒸发器的出口处测量所述HVAC-R系统的工作流体压力和工作流体温度。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，增大通过所述HVAC-R系统的计量阀的流体流量以及减少通过所述HVAC-R系统的计量阀的流体流量的步骤另外包括调节到所述计量阀中的微型阀的PWM信号。
16.根据权利要求14所述的方法，进一步包括利用传感器在所述蒸发器的出口处连续地监测所述HVAC-R系统的工作流体压力和工作流体温度。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，计算所述输出PWM的步骤包括以大约100ms的间隔来计算所述输出PWM。
18.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：当实际HVAC-R系统PWM大于所计算的输出HVAC-R系统PWM时，通过调节到所述计量阀中的微型阀的PWM信号，来减少通过所述HVAC-R系统中的计量阀的流体流量，并且当实际HVAC-R系统PWM小于所计算的输出HVAC-R系统PWM时，通过调节到所述计量阀中的微型阀的PWM信号，来增大通过所述计量阀的流体流量。
19.根据权利要求13所述的方法，其中，所述流率分量是围绕目标工作压力进行调节的结果，并且所述过热分量是围绕目标过热进行调节的结果。
CN201711069040.1A 2016-11-03 2017-11-03 在保持过热的同时保持制冷剂的流率的方法 Active CN108362052B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662417261P 2016-11-03 2016-11-03
US62/417,261 2016-11-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108362052A true CN108362052A (zh) 2018-08-03
CN108362052B CN108362052B (zh) 2021-01-26

Family

ID=62021173

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711069040.1A Active CN108362052B (zh) 2016-11-03 2017-11-03 在保持过热的同时保持制冷剂的流率的方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10429108B2 (zh)
CN (1) CN108362052B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109323492A (zh) * 2018-09-07 2019-02-12 青岛海尔智能技术研发有限公司 冷热交换系统控制的方法、装置及计算机存储介质

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201209971Y (zh) * 2008-05-09 2009-03-18 浙江盾安人工环境设备股份有限公司 一种设有新型电子膨胀阀开度控制装置的制冷系统
CA2790732A1 (en) * 2011-09-26 2013-03-26 Lennox Industries Inc. Multi-staged water manifold system for a water source heat pump
CN103308203A (zh) * 2012-03-16 2013-09-18 浙江盾安禾田金属有限公司 过热检测器
CN103609206A (zh) * 2011-04-19 2014-02-26 力博特公司 高效冷却系统
CN103673416A (zh) * 2012-08-31 2014-03-26 杭州三花研究院有限公司 汽车空调系统中制冷剂流量的控制方法及汽车空调系统
CN104197073A (zh) * 2012-12-27 2014-12-10 浙江盾安禾田金属有限公司 具有综合流动感应能力的微型阀

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8881541B2 (en) * 2011-04-19 2014-11-11 Liebert Corporation Cooling system with tandem compressors and electronic expansion valve control
US9140613B2 (en) 2012-03-16 2015-09-22 Zhejiang Dunan Hetian Metal Co., Ltd. Superheat sensor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201209971Y (zh) * 2008-05-09 2009-03-18 浙江盾安人工环境设备股份有限公司 一种设有新型电子膨胀阀开度控制装置的制冷系统
CN103609206A (zh) * 2011-04-19 2014-02-26 力博特公司 高效冷却系统
CA2790732A1 (en) * 2011-09-26 2013-03-26 Lennox Industries Inc. Multi-staged water manifold system for a water source heat pump
CN103308203A (zh) * 2012-03-16 2013-09-18 浙江盾安禾田金属有限公司 过热检测器
CN103673416A (zh) * 2012-08-31 2014-03-26 杭州三花研究院有限公司 汽车空调系统中制冷剂流量的控制方法及汽车空调系统
CN104197073A (zh) * 2012-12-27 2014-12-10 浙江盾安禾田金属有限公司 具有综合流动感应能力的微型阀

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109323492A (zh) * 2018-09-07 2019-02-12 青岛海尔智能技术研发有限公司 冷热交换系统控制的方法、装置及计算机存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
US20180120006A1 (en) 2018-05-03
CN108362052B (zh) 2021-01-26
US10429108B2 (en) 2019-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4878355A (en) Method and apparatus for improving cooling of a compressor element in an air conditioning system
EP2126490B1 (en) Optimization of air cooled chiller system operation
JP2997487B2 (ja) 冷凍装置及び冷凍装置における冷媒量表示方法
EP2888540B1 (en) A method for calibrating a temperature sensor of a vapour compression system
EP1839021A2 (en) Method and control for determining low refrigerant charge
WO2004036170B1 (en) A method and a device for detecting an abnormality of a heat exchanger, and the use of such a device
EP0784776B1 (en) Control arrangement for the superheat temperature of at least one evaporator of a refrigeration system
US20080011003A1 (en) System and method for controlling working fluid charge in a vapor compression air conditioning system
KR20180112550A (ko) 공조 장치 및 상기 공조 장치의 제어 방법
CN106032929B (zh) 除霜控制方法及装置
CN111140990A (zh) 一种空调换热器脏堵检验方法和空调器
EP2912389B1 (en) A control arrangement for controlling superheat
JP4711852B2 (ja) 温度調整装置および冷凍サイクル
CN103292534B (zh) 一种检测冷媒流量的方法
CN108362052A (zh) 在保持过热的同时保持制冷剂的流率的方法
US10648719B2 (en) Heating, ventilating, air conditioning, and refrigeration system with simultaneous sub-cooling and superheat control
US8783945B2 (en) Superheat sensor
US20190178545A1 (en) Heating, ventilating, air conditioning, and refrigeration system with mass flow stabilization
WO2021095238A1 (ja) 空気調和装置
JPWO2008078370A1 (ja) 冷凍サイクル用液バック検出方法及び装置
JP2011247525A (ja) 冷凍装置
EP2998667B1 (en) A method, an apparatus and a computer programm product for evaluating the energy efficiency of a refrigeration machine and/or heat pump
CN219415274U (zh) 室外机和空调系统
JP5119419B2 (ja) 冷凍サイクル用冷媒流量検出装置
AU2022250941A1 (en) Air conditioning system, abnormality estimation method for air conditioning system, air conditioner and abnormality estimation method for air conditioner

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant