CN108474580A - 用于制冷剂检测的传感器阵列 - Google Patents
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Abstract
一种HVAC/R组件,其包括:HVAC/R单元,所述HVAC/R单元包括壳体、安置在所述壳体内的热交换器,所述热交换器被配置成使制冷剂从中循环;以及与所述HVAC/R单元通信的多个感测装置,其中所述多个感测装置中的每一个被配置成检测所述制冷剂的存在。
Description
相关申请的交叉引用
本申请是国际申请,其要求2016年1月19日提交的美国专利申请序列号62/280,485的优先权,所述美国专利申请全文并入本文中。
技术领域
当前公开的实施方案总体涉及暖通空调和制冷(“HVAC/R”)系统,并且更具体地,涉及一种用于制冷剂检测的传感器阵列。
背景技术
HVAC/R应用中使用的制冷系统利用闭环制冷剂回路来调节内部空间中的空气。多年来,HVAC/R行业一直在使用含有消耗臭氧的氯氟烃(CFC)和氢氯氟烃(HCFC)的制冷剂;然而,该行业目前正在逐步淘汰消耗臭氧的制冷剂的使用。
已经开发出了符合有关全球变暖潜势(GWP)的环境法规的新制冷剂。为了符合所提出的GWP法规,正在开发具有不同可燃性水平的氢氟烃(HFC)和烃制冷剂,并且考虑将它们用于HVAC/R系统。
与任何系统一样,HVAC/R应用中使用的可燃制冷剂有可能泄漏并迁移到HVAC/R系统附近的不期望的区域。当可燃制冷剂在存在空气或其他氧化剂的情况下暴露于点火源时,如果混合物高于可燃性下限(LFL)且低于可燃性上限(UFL),则可能发生燃烧事件。因此,需要一种检测制冷剂泄漏并降低点燃泄漏的制冷剂的可能性的HVAC/R系统。
发明内容
在一个方面,提供了一种HVAC/R组件。HVAC/R组件包括HVAC/R单元和与HVAC/R单元通信的多个感测装置。HVAC/R单元包括壳体和安置在壳体内的热交换器,热交换器被配置成使制冷剂从中循环。所述多个感测装置中的每一个被配置成检测制冷剂的存在。
在一个实施方案中,HVAC/R单元安置在一定容积内。在前述实施方案的任一个中,所述多个感测装置中的至少一个安置在HVAC/R单元内,并且所述多个感测装置中的至少另一个安置在所述容积内和HVAC/R单元的外部。
在前述实施方案的任一个中,HVAC/R组件还包括可操作地耦接到HVAC/R单元的至少一个导管。在该实施方案中,所述多个感测装置中的至少一个安置在HVAC/R单元内,并且所述多个感测装置中的至少另一个安置在导管内。
在前述实施方案的任一个中,所述多个感测装置中的一个或多个被配置成检测制冷剂的浓度水平。在该实施方案中,制冷剂的浓度水平包括职业暴露限值和制冷剂浓度限值中的至少一个。在一个实施方案中,所述多个感测装置中的一个或多个被配置成在存在制冷剂时改变状态。
在前述实施方案的任一个中,HVAC/R单元12还包括与热交换器气流连通的风扇组件。在前述实施方案的任一个中,HVAC/R单元还包括可操作地耦接到风扇组件和所述多个感测装置的控制器。在一个实施方案中,控制器被配置成部分地基于来自所述多个感测装置的输出而执行诊断。在一个实施方案中,控制器还被配置成部分地基于制冷剂的存在而执行缓解动作。在一个实施方案中,缓解动作包括以下各项中的至少一个:停止制冷剂在热交换器内的流动、调整风扇组件的气流速率、启动警报以及停止HVAC/R单元。
在一个实施方案中,HVAC/R单元还包括点火源。在该实施方案中,缓解动作包括禁用点火源。
在一个实施方案中,HVAC/R组件还包括至少一个阻尼器,所述阻尼器可操作地耦接到所述至少一个导管并且与控制器可操作地通信;其中所述至少一个阻尼器被配置成在打开状态与关闭状态之间操作。在该实施方案中,缓解动作包括将所述至少一个阻尼器置于关闭状态。
在HVAC/R组件的任何实施方案中,制冷剂包括可燃制冷剂。在另一个实施方案中,制冷剂包括有毒制冷剂
附图说明
图1示出了根据本公开的实施方案的HVAC/R系统的示意图。
具体实施方式
为了促进对本公开的原理的理解,现在将参考附图中所示的实施方案,并且将使用特定语言来描述这些实施方案。然而,应当理解,无意因而限制本公开的范围。
图1示意性地示出总体上用10表示的HVAC/R组件的实施方案。在所示的实施方案中,HVAC/R组件10包括安置在一定容积13内的HVAC/R单元12。在另一个实施方案中,如图1所示,HVAC/R单元12可操作地耦接到导管14。HVAC/R单元12(例如,举一个非限制性示例,机械密闭室内的空气处理器)被配置成将经调节的空气穿过导管14输送到内部空间16。在另一个示例中,HVAC/R单元12可以是安置在机房内的冷却器。
HVAC/R单元12包括安置在壳体24内的热交换器18。在一个实施方案中,HVAC/R单元12包括与热交换器18气流连通的风扇组件20。应该理解的是,风扇组件20可以或可以不安置在壳体24内。在一个实施方案中,HVAC/R单元还包括安置在壳体24内的点火源25。
在一个实施方案中,HVAC/R单元12包括控制器22。应该理解的是,控制器22可以在壳体24的内部或外部。控制器22可操作地耦接到风扇组件20以控制其操作。热交换器18被配置成使制冷剂从中循环。在一个实施方案中,制冷剂包括可燃制冷剂。例如,举几个非限制性示例,诸如R-32、R-290、R-1234yf和R-1234ze(E)等制冷剂。在另一个实施方案中,制冷剂包括有毒制冷剂。应该理解的是,有毒制冷剂可能不一定是可燃的。
例如,为了调节内部空间16内的空气,制冷剂可以从第二HVAC/R单元(未示出)穿过热交换器18循环。控制器22操作风扇组件20旋转;从而将经调节的空气从HVAC/R单元12拉入导管14,在所述导管中所述经调节的空气可被分配到内部空间16。应该理解的是,在一些实施方案中,HVAC/R单元12和第二HVAC/R单元可以位于相同的壳体24内。
HVAC/R组件10还包括可操作地耦接到控制器22的多个感测装置26A-H。在一个实施方案中,所述多个感测装置26A-B中的至少一个安置在HVAC/R单元12内,并且多个感测装置26C-G中的至少另一个安置在至少一个导管14内。在另一个实施方案中,多个感测装置26A-B中的至少一个安置在HVAC/R单元12内,并且多个感测装置26H中的至少另一个安置在容积13内。
在一个实施方案中,多个感测装置26A-H被配置成连续地监测和/或测量制冷剂存在的量值。在一个实施方案中,多个感测装置26A-H还被配置成监测和/或测量作为纯组分、共混物的一部分或其他气体的制冷剂的存在的量值;达到或低于目标职业暴露限值(OEL)和/或制冷剂浓度限值(RCL)。应该理解的是,给定制冷剂的OEL和RCL可以在制冷系统安全标准(例如ASHRAE STD34)中找到。在所示的实施方案中,存在八个感测装置;然而,应该理解的是,可以有八个以上的感测装置或少于八个的感测装置。
在一个实施方案中,多个感测装置26A-H中的一个或多个是模拟装置,其向控制器22提供非离散输入(例如,4-20mA输入、0-5VDC输入等),使得控制器22可以将信号输入转换为感测装置26A-H正在感测的制冷剂浓度的量值。在另一个实施方案中,多个感测装置26A-H中的一个或多个是当感测到的制冷剂浓度超过一个或多个阈值时在离散状态之间改变的数字装置。此外,应该理解的是,数字制冷剂感测装置可以具有其中设定的多个阈值,使得当感测到的浓度超过第一阈值时,传感器指示第一值(例如,低制冷剂浓度),并且当感测到的浓度超过第二阈值时,传感器指示第二值(例如,中等制冷剂浓度、高制冷剂浓度等)。应该理解的是,可以设想任何数量的阈值(预设定或实时动态设定)。
应该理解的是,多个感测装置26A-H可以包括离散和/或模拟输出,或者通过系统总线与控制器22通信。还应该理解的是,如果所述多个感测装置26A-H中的一个失效,则多个感测装置26A-H在HVAC/R组件10中提供冗余。
在一个实施方案中,控制器22还被配置成为多个感测装置26A-H中的每一个指派阈值(例如,OEL和/或RCL),并基于多个感测装置26A-H的输出而确定制冷剂的定向流动。在一个实施方案中,控制器22可以部分地基于在多个感测装置26A-H中的任一个或多个处检测到制冷剂的存在而执行不同的缓解动作,举几个非限制性示例,诸如减小气流、停止制冷剂流动、增加气流、停用任何电连接等。
例如,如果感测装置26A检测到制冷剂高于第一传感器阈值,则控制器22可以采取动作来停止制冷剂在热交换器18内的流动。此外,如果感测装置26B检测到制冷剂高于第二感测阈值,则控制器22可以采取动作而以第一检测速度操作风扇组件20。以第一检测速度操作风扇组件20可以降低可燃物浓度;从而降低制冷剂在暴露于潜在点火源时将点燃的可能性。
如果感测装置26C检测到制冷剂高于第三感测阈值,则控制器22可以确定制冷剂气体存在于导管14内并采取另外的行动以缓解制冷剂的扩散。例如,控制器22可以将风扇组件20的操作速度增加到第二检测速度,并且可以关闭阻尼器28以防止制冷剂从指定为导管A的导管14进入内部空间16。应该理解的是,控制器22可以基于任何感测装置26A-H检测到的制冷剂的检出和/或浓度水平而采取不同的缓解动作。
在一些实施方案中,感测装置26A-H的输出连同风扇组件20的操作允许控制器22执行一定程度的诊断以确定是否有可能是假警报。例如,当最远的感测装置26G记录到比在HVAC/R单元12中最靠近制冷剂源的感测装置(例如,感测装置26A)更高的响应时,控制器22可以确定这可能是假警报。因此,缓解动作可能会延迟,直到来自其他传感设备的进一步输入可以确认制冷剂的存在。应该理解的是,控制器22可以连续或间歇地监测感测装置26A-H的基线输出,以确保感测装置26A-H的故障是可检测的,并且可以发送通知以通知用户是否发生此类故障。
因此,应该理解的是,本发明的HVAC/R组件10包括控制器22,其可操作地耦接到安置在HVAC/R单元12和/或导管14和/或容积13内的多个感测装置26A-H,以检测制冷剂的存在并执行不同的缓解动作以防止制冷剂的点燃。
尽管已经在附图和前面的描述中详细地示出和描述了本公开,但是特性上将其视为是说明性的而不是限制性的,应当理解,仅仅示出和描述了某些实施方案,并且希望处在本公开的精神内的所有改变和修改均受到保护。
Claims (19)
1.一种HVAC/R组件,其包括:
HVAC/R单元,所述HVAC/R单元包括:
壳体;和
安置在所述壳体内的热交换器,所述热交换器被配置成使制冷剂从中循环;以及
与所述HVAC/R单元通信的多个感测装置;
其中所述多个感测装置中的每一个被配置成检测所述制冷剂的存在。
2.根据权利要求1所述的HVAC/R组件,其中所述HVAC/R单元安置在一定容积内。
3.根据权利要求1-2所述的HVAC/R组件,其中所述多个感测装置中的至少一个安置在所述HVAC/R单元内,并且所述多个感测装置中的至少另一个安置在所述容积内和所述HVAC/R单元的外部。
4.根据前述权利要求中任一项所述的HVAC/R组件,其还包括可操作地耦接到所述HVAC/R单元的至少一个导管。
5.根据权利要求4所述的HVAC/R组件,其中所述多个感测装置中的至少一个安置在所述HVAC/R单元内,并且所述多个感测装置中的至少另一个安置在所述导管内。
6.根据前述权利要求中任一项所述的HVAC/R组件,其中所述多个感测装置中的一个或多个被配置成检测所述制冷剂的浓度水平。
7.根据权利要求6所述的HVAC/R组件,其中所述制冷剂的所述浓度水平包括职业暴露限值和制冷剂浓度限值中的至少一个。
8.根据权利要求1-5所述的HVAC/R组件,其中所述多个感测装置中的一个或多个被配置成在存在所述制冷剂时改变状态。
9.根据前述权利要求中任一项所述的HVAC/R组件,其中所述HVAC/R单元还包括风扇组件,所述风扇组件与所述热交换器气流连通。
10.根据前述权利要求中任一项所述的HVAC/R组件,其还包括可操作地耦接到所述风扇组件和所述多个感测装置的控制器。
11.根据权利要求10所述的HVAC/R组件,其中所述控制器被配置成部分地基于来自所述多个感测装置的输出而执行诊断。
12.根据权利要求10-11所述的HVAC/R组件,其中所述控制器被配置成部分地基于所述制冷剂的存在而执行缓解动作。
13.根据权利要求12所述的HVAC/R组件,其中所述缓解动作包括以下各项中的至少一个:停止所述热交换器内的制冷剂流动、调整所述风扇组件的气流速率、启动警报以及停止所述HVAC/R单元。
14.根据权利要求13所述的HVAC/R组件,其中所述HVAC/R单元还包括点火源。
15.根据权利要求14所述的HVAC/R组件,其中所述缓解动作包括禁用所述点火源。
16.根据权利要求4所述的HVAC/R组件,其还包括至少一个阻尼器,所述至少一个阻尼器可操作地耦接到所述至少一个导管并且与所述控制器可操作地通信;其中所述至少一个阻尼器被配置成在打开状态与关闭状态之间操作。
17.根据权利要求16所述的HVAC/R组件,其中所述缓解动作包括将所述至少一个阻尼器置于关闭状态。
18.根据前述权利要求中任一项所述的HVAC/R组件,其中所述制冷剂包括可燃制冷剂。
19.根据权利要求1-17所述的HVAC/R组件,其中所述制冷剂包括有毒制冷剂。
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