CN108397942A - 一种制冷系统的运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制冷系统的控制方法，该制冷系统至少由压缩机(1)、冷凝器(2)、过冷器(3)、膨胀阀(4)、蒸发器(5)和气液分离器(6)依次连接组成，所述气液分离器(6)中的冷媒为所述过冷器(3)提供冷量，所述制冷系统的运行方法为：依据高压侧的运行状态参数来控制所述膨胀阀(4)的开度，所述高压侧的运行状态参数为以下参数中的一个或多个：冷凝器(2)出口冷媒的过冷度、冷凝压力(或温度)、为冷凝器(2)冷却的介质的进口温度、排气温度、压缩机壳体温度。在各种工况下，本发明可以使制冷系统中的冷媒循环量控制在最优量，多余的冷媒存储在气液分离器(6)中，从而使系统在各种工况下均能可靠、高效运行。

Description

一种制冷系统的运行方法
技术领域
本发明涉及制冷领域，特别是涉及一种制冷系统的运行方法。
背景技术
冷凝器和蒸发器是制冷系统的核心部件，当冷凝器和蒸发器均处于理想的工作状态时，制冷系统才会处于理想的工作状态。冷凝器要处于理想的工作状态，需要冷凝器中具有理想的冷媒循环量，蒸发器要处于理想的工作状态，也需要蒸发器中具有理想的冷媒循环量，当冷凝器和蒸发器中均具有理想的冷媒循环量时，制冷系统才具有理想的冷媒循环量，从而具备使制冷系统处于理想工作状态的条件。
然而，现有技术存在较多问题，比如：
一，制冷系统中，若冷凝压力偏高，压缩机排气温度会上升，压缩比增大，制冷量减少，功耗增大，冷凝压力偏高，还容易引起设备破损事故。若冷凝压力过低，特别是在冬季，环境温度或冷却水温度较低，导致冷凝压力过低，以致热力膨胀阀前后压力差太小，供液动力不足，造成流经热力膨胀阀的制冷剂流量急剧减少，使制冷量大大降低，甚至制冷装置工作失调。另外，多数厂家的压缩机，也会有最低冷凝压力的使用要求，甚至随着蒸发压力的不同，最低冷凝压力要求也不同。因此，为保证制冷系统和压缩机的可靠工作，必须对冷凝压力实施控制。冷凝压力的控制方法，现有技术主要有两种：1、控制冷却水流量或者冷却风量，对于风冷，常用的有：a)风扇电动机变速；b)风阀控制调节冷却空气流量；c)冷凝风机开、停控制，这些方法应用在常年环境温度高于4℃以上场合比较有效；2、从制冷剂侧采用旁通调节方法控制制冷压力，具体连接方式为：在冷凝器出口安装一个高压调节阀，高压调节阀的另一端连接储液器入口，在压缩机排气口与储液器入口之间接旁通管，在旁通管上安装差压调节阀。
采用以上两种方法，制冷系统在寒冷季节工作时冷凝器和风机(或水泵)的换热能力没有得到充分利用，能效比仍然较低，与温暖季节甚至夏季时相比，比较接近。因为风机或水泵的能耗大约只占到系统总能耗的10％，而压缩机的能耗大约能占到90％。
二，在冷凝热回收制冷系统中，采用热回收模式时，随着热水温度的逐步升高，系统制冷量逐步下降，由此或者导致用户舒适度下降，或者制冷能力不足导致食品温度上升，以致需要安装更大能力的机组，但系统中室外换热器的能力没有得到利用，如果能使室外换热器在系统运行热回收模式时成为过冷器，随着热水温度的升高，系统的制冷量几乎不会下降。
三，对于空调热水一体机(三联供)，在冬季制热水时，随着热水温度的逐步升高，系统总的制热量几乎不增加或者逐步下降。
四，空调在冬季除霜时，冷凝压力偏低，除霜效果不好。常规的冷藏冷冻制冷系统采用逆向热气除霜时，冷凝压力同样偏低，除霜效果不好。
五，空调器制冷系统的冷媒充灌量对空调器性能的影响很大，不同环境温度、不同工况及不同压缩机频率负荷下运行时，空调器达到最佳能效状态需要的冷媒量并不相同，例如，高频高负荷时，需要的冷媒量更多，低频低负荷时，需要的冷媒量较少。但是空调器制冷系统作为一个封闭的系统，充注在其中的冷媒量是一定的。空调器的冷媒充灌量一般是以设计工况来确定的，而实际的运行工况又往往偏离设计工况，这样，即使以设计工况下的最佳充灌量来充灌的空调器，也不可避免的存在因工况变化产生的充灌量相对较多或较少的问题，从而影响实际运行的能效比，造成能量的浪费。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题。
本发明的技术方案如下：
一种制冷系统，至少由压缩机(1)、冷凝器(2)、过冷器(3)、膨胀阀(4)、蒸发器(5)和气液分离器(6)依次连接组成，所述气液分离器(6)中的冷媒为所述过冷器(3)提供冷量，该制冷系统的运行方法为：依据高压侧的运行状态参数来控制所述膨胀阀(4)的开度，所述高压侧的运行状态参数为以下参数中的一个或多个：冷凝器(2)出口冷媒的过冷度、冷凝压力(或温度)、为冷凝器(2)冷却的介质的进口温度、排气温度、压缩机壳体温度。
优先的，所述高压侧的运行状态参数为以下参数中的一个或多个：冷凝器(2)出口冷媒的过冷度、冷凝压力(或温度)、为冷凝器(2)冷却的介质的进口温度。
优先的，所述高压侧的运行状态参数为：冷凝器(2)出口冷媒的过冷度。
优先的，当所述过冷度大于目标值时，所述膨胀阀(4)的开度增加；当所述过冷度小于目标值时，所述膨胀阀(4)的开度减小。
优先的，所述高压侧的运行状态参数为：冷凝器(2)出口冷媒的过冷度和冷凝压力(或温度)；当冷凝压力(或温度)高于最低设定值时，若所述过冷度大于目标值时，则所述膨胀阀(4)的开度增加，若所述过冷度小于目标值时，则所述膨胀阀(4)的开度减小；当冷凝压力(或温度)低于最低设定值时，所述膨胀阀(4)的开度减小。
优先的，所述高压侧的运行状态参数为：冷凝压力(或温度)和为冷凝器(2)冷却的介质的进口温度。
优先的，为冷凝器(2)冷却的介质的进口温度不变时，若冷凝压力(或温度)高于目标值，所述膨胀阀(4)的开度增加；为冷凝器(2)冷却的介质的进口温度不变时，若冷凝压力(或温度)低于目标值，所述膨胀阀(4)的开度减小。
一种制冷系统，至少由压缩机(1)、冷凝器(2)、过冷器(3)、主膨胀阀(4)、蒸发器(5)和气液分离器(6)依次连接组成，所述气液分离器(6)中的冷媒为所述过冷器(3)提供冷量，所述冷凝器(2)与所述过冷器(3)之间的管路上还设有旁通支路，该旁通支路通过旁通膨胀阀(4”)连通所述气液分离器(6)，该制冷系统的运行方法为：当冷凝器(2)出口冷媒的过冷度小于目标值时，所述旁通支路关闭。
进一步的，当冷凝器(2)出口冷媒的过冷度小于目标值时，所述主膨胀阀(4)的开度减小。
进一步的，当冷凝器(2)出口冷媒的过冷度大于目标值时，若蒸发压力(或温度)高于最高蒸发压力(或温度)设定值，则所述主膨胀阀(4)的开度减小，所述旁通膨胀阀(4”)打开；当冷凝器(2)出口冷媒的过冷度大于目标值时，若蒸发压力(或温度)低于最高蒸发压力(或温度)设定值，则所述主膨胀阀(4)的开度增加。
基于上述技术方案，在各种工况下，本发明可以使制冷系统中的冷媒循环量控制在最优量，多余的冷媒存储在气液分离器(6)中，从而使系统在各种工况下均能可靠、高效运行。
附图说明
图1为本发明所基于的制冷系统第一实施例的组成原理示意图。
图2为本发明所基于的制冷系统第二实施例的组成原理示意图。
图3为本发明所基于的制冷系统第三实施例的组成原理示意图。
图4为本发明所基于的制冷系统第四实施例的组成原理示意图。
图5为本发明所基于的制冷系统第五实施例的组成原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，为本发明所基于的制冷系统第一实施例的组成原理示意图。其中，1为压缩机，2为冷凝器，3为过冷器，4为电子膨胀阀，5为蒸发器，6为气液分离器。
系统运行时，压缩机1输出的高温高压冷媒首先进入冷凝器2，并在冷凝器2中散热变为高压液体输出，然后进入过冷器3中，再经电子膨胀阀3节流，变为低温低压的冷媒，再进入蒸发器5中，然后进入气液分离器6中，最后回到压缩机1的吸气口。运行过程中，通过冷凝器3出口的冷媒过冷度来控制电子膨胀阀4的开度，当过冷度大于目标值3K时，电子膨胀阀4的开度增加，当过冷度小于目标值3K时，电子膨胀阀4的开度减小，当过冷度等于目标值3K时，电子膨胀阀4的开度不变，由此，可以控制冷凝器2出口的冷媒过冷度在3K左右，使冷凝器2的冷凝面积得到比较充分的利用。
另外需要特别说明的是，气液分离器6中的液态冷媒在下部，气态冷媒在上部，过冷器3沉浸在气液分离器6中的液态冷媒中，由于过冷器3提供的热量，气液分离器6中的下部液态冷媒不断蒸发，所以当系统稳定时，从蒸发器5输出再进入气液分离器6的冷媒中也含有较多液态成分，并且单位时间内进入气液分离器6的液态冷媒量等于气液分离器6中的下部液态冷媒蒸发量。这样以来，蒸发器5的换热面积得到了充分利用，无过热段。
通过冷凝器3出口的冷媒过冷度来控制电子膨胀阀4的开度，无论工况如何变化，系统均能快速达到平衡，并且使冷凝器2和蒸发器5的换热面积得到充分利用，系统中多余的冷媒储存在气液分离器6中，当冷凝器2和蒸发器5中的冷媒较多时，气液分离器6中的液位较低，当冷凝器2和蒸发器5中的冷媒较少时，气液分离器6中的液位较高。
如图2所示，为本发明所基于的制冷系统第二实施例的组成原理示意图。本实施例是在上述第一实施例的基础上做的改进，在上一实施例的压缩机1和冷凝器2之间增加了套管换热器2’，在套管换热器2’的水路中还设置有水泵0。
常规模式运行时，水泵0停止运行，系统运行同上一实施例的说明。
当进行常规热回收模式时，通过套管换热器2’出口的冷媒过冷度来控制电子膨胀阀4的开度，控制方法参照上一实施例，这样，稳定运行后，套管换热器2’成为冷凝器，并且其出口有3K左右的过冷度，冷凝器2成为第一过冷器(该实施例中冷凝器2采用风冷，热回收模式下风机仍开启)，过冷器3成为第二过冷器。由此，随着套管换热器2’中的进水温度升高，冷凝器2出口的冷媒温度与环境空气温度一直比较接近，几乎不受进水温度升高的影响，从而使系统的制冷量几乎不下降。
当进行高温热回收模式时，水泵0运行，仍通过冷凝器2出口的冷媒过冷度来控制电子膨胀阀4的开度，参照第一实施例的说明。由此，通过套管换热器2’回收的是排气的过热热量。
如图3所示，为本发明所基于的制冷系统第三实施例的组成原理示意图。本实施例在第一实施例的基础上，增加了四通换向阀7和电子膨胀阀4’。制冷运行时，通过四通换向阀7的作用，冷媒在冷凝器2中冷凝，电子膨胀阀4’全开，电子膨胀阀4的开度根据冷凝器2出口的冷媒过冷度来控制，冷媒在蒸发器5中蒸发。制热运行时，通过四通换向阀7的作用，冷媒在蒸发器5中冷凝，电子膨胀阀4全开，电子膨胀阀4’的开度根据蒸发器5出口的冷媒过冷度来控制，冷媒在冷凝器2中蒸发。从而使制冷和制热工况均有最理想的冷媒循环量。
如图4所示，为本发明所基于的制冷系统第四实施例的组成原理示意图。本实施例在第一实施例的基础上，增加了四通换向阀7和过冷器3”(设置在气液分离器中)。制冷运行时，通过四通换向阀7的作用，冷媒在冷凝器2中冷凝，电子膨胀阀4的开度根据冷凝器2出口的冷媒过冷度来控制，冷媒在蒸发器5中蒸发。制热运行时，通过四通换向阀7的作用，冷媒在蒸发器5中冷凝，电子膨胀阀4的开度根据蒸发器5出口的冷媒过冷度来控制，冷媒在冷凝器2中蒸发。从而使制冷和制热工况均有最理想的冷媒循环量。
如图5所示，为本发明所基于的制冷系统第五实施例的组成原理示意图。本实施例在第一实施例的基础上，在冷凝器2出口的管路上设置了旁通支路，该旁通支路通过旁通电子膨胀阀4”连通气液分离器6。
该系统区别于第一实施例设置，是因为考虑到最高蒸发压力，因为冷库在初次开机运行降温时，很可能蒸发压力会高于压缩机允许的压力从而损害压缩机。
本实施例中，系统运行时，当冷凝器2出口冷媒的过冷度小于目标值3K时，所述旁通支路关闭(全关旁通电子膨胀阀4’)；且减小主电子膨胀阀4的开度。
当冷凝器2出口冷媒的过冷度大于目标值3K时，若蒸发压力(或温度)高于最高蒸发压力(或温度)设定值，则减小主电子膨胀阀4的开度，且打开旁通电子膨胀阀4”；若蒸发压力(或温度)低于最高蒸发压力(或温度)设定值，则增加主电子膨胀阀4的开度。
由此，不仅可以实现第一实施例的功能，而且也考虑到了最高蒸发压力使系统可以安全可靠运行。
最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，所属技术领域的普通技术人员应当理解，仍可以对本发明的具体实施方式及应用场合或领域进行修改或者对部分技术特征进行等效替换。所以，只要不脱离本发明技术方案的精神，均应该涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种制冷系统，至少由压缩机(1)、冷凝器(2)、过冷器(3)、膨胀阀(4)、蒸发器(5)和气液分离器(6)依次连接组成，所述气液分离器(6)中的冷媒为所述过冷器(3)提供冷量，该制冷系统的运行方法为：
依据高压侧的运行状态参数来控制所述膨胀阀(4)的开度，所述高压侧的运行状态参数为以下参数中的一个或多个：冷凝器(2)出口冷媒的过冷度、冷凝压力(或温度)、为冷凝器(2)冷却的介质的进口温度、排气温度、压缩机壳体温度。
2.根据权利要求1所述的制冷系统的运行方法，其特征在于：
所述高压侧的运行状态参数为以下参数中的一个或多个：冷凝器(2)出口冷媒的过冷度、冷凝压力(或温度)、为冷凝器(2)冷却的介质的进口温度。
3.根据权利要求2所述的制冷系统的运行方法，其特征在于：
所述高压侧的运行状态参数为：冷凝器(2)出口冷媒的过冷度。
4.根据权利要求3所述的制冷系统的运行方法，其特征在于：
当所述过冷度大于目标值时，所述膨胀阀(4)的开度增加；当所述过冷度小于目标值时，所述膨胀阀(4)的开度减小。
5.根据权利要求2所述的制冷系统的运行方法，其特征在于：
所述高压侧的运行状态参数为：冷凝压力(或温度)和为冷凝器(2)冷却的介质的进口温度。
6.根据权利要求5所述的制冷系统的运行方法，其特征在于：
为冷凝器(2)冷却的介质的进口温度不变时，若冷凝压力(或温度)高于目标值，所述膨胀阀(4)的开度增加；
为冷凝器(2)冷却的介质的进口温度不变时，若冷凝压力(或温度)低于目标值，所述膨胀阀(4)的开度减小。
7.一种制冷系统，至少由压缩机(1)、冷凝器(2)、过冷器(3)、主膨胀阀(4)、蒸发器(5)和气液分离器(6)依次连接组成，所述气液分离器(6)中的冷媒为所述过冷器(3)提供冷量，所述冷凝器(2)与所述过冷器(3)之间的管路上还设有旁通支路，该旁通支路通过旁通膨胀阀(4”)连通所述气液分离器(6)，该制冷系统的运行方法为：
当冷凝器(2)出口冷媒的过冷度小于目标值时，所述旁通支路关闭。
8.根据权利要求7所述的制冷系统的运行方法为：
当冷凝器(2)出口冷媒的过冷度小于目标值时，所述主膨胀阀(4)的开度减小。
9.根据权利要求8所述的制冷系统的运行方法为：
当冷凝器(2)出口冷媒的过冷度大于目标值时，若蒸发压力(或温度)高于最高蒸发压力(或温度)设定值，则所述主膨胀阀(4)的开度减小，所述旁通膨胀阀(4”)打开。
10.根据权利要求9所述的制冷系统的运行方法为：
当冷凝器(2)出口冷媒的过冷度大于目标值时，若蒸发压力(或温度)低于最高蒸发压力(或温度)设定值，则所述主膨胀阀(4)的开度增加。
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