CN112665106A - 制冷剂泄漏检测 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制冷剂泄漏检测。提供了一种用于检测中到低GWP值制冷剂的制冷剂检测组件、一种用于将制冷剂检测组件并入的空气调节系统以及一种使用制冷剂检测组件来检测制冷剂泄漏的方法。制冷剂检测组件可靠近室内热交换器而设置。制冷剂检测组件包括：非分散红外(NDIR)传感器；风扇，其设置成与非分散红外传感器相邻，风扇配置成将样品引导至非分散红外传感器；以及控制器，其操作性地连接到非分散红外传感器和风扇。控制器配置成以恒定操作来操作风扇并且当制冷剂检测组件在样品中检测到至少25%的可燃性下限(LWL)时触发响应。

Description

制冷剂泄漏检测
对相关申请的交叉引用
本申请要求提交于2019年10月15日的美国临时申请No. 62/915295的权益，该临时申请的内容以其整体并入本文中。
技术领域
本文中所公开的主题涉及检测中到低全球变暖潜势(GWP)值制冷剂的泄漏。更特别地，本文中所公开的主题涉及一种用于检测中到低GWP值制冷剂的制冷剂检测组件、一种用于将制冷剂检测组件并入的空气调节系统以及一种使用制冷剂检测组件来检测制冷剂泄漏的方法。
背景技术
用于住宅建筑物或商业建筑物的空气调节系统典型地包括室外单元和室内单元。室内单元包含室内热交换器，当系统在冷却模式下操作时，室内热交换器使用制冷剂来从穿过系统的空气吸附热。室外单元包含室外热交换器，当系统在冷却模式下操作时，室外热交换器使气态制冷剂冷却并且冷凝。该制冷剂在历史上已作为具有高GWP值的流体(诸如，R134A或R410A)而提供。尽管这些制冷剂是有效的冷却剂，但这些制冷剂可对环境造成的影响已导致改为采用具有中到低GWP值的新制冷剂的要求的制定。
然而，中到低GWP制冷剂(即，A2L制冷剂)可为适度地可燃的，并且因而，这些制冷剂在空气调节系统中的使用可呈现需要解决的风险。特别地，就有可能在空气调节系统中发生制冷剂泄漏而言，合乎期望的是，当针对用于导管式住宅加热、通风和空气调节(HVAC)产品和其它类似系统的室内单元而使用A2L制冷剂时使得泄漏检测系统就位。
可用来检测制冷泄漏的现有技术之一是非分散红外传感器(NDIR)。然而，与其它技术相比，使用NDIR传感器的当前限制是高响应时间。这样的响应时间对于确保有效的安全措施而言是关键的。因此，依然需要具有用以检测A2L制冷剂的泄漏的可接受的响应时间的制冷检测组件。
发明内容
根据一个实施例，提供了一种空气调节系统，该空气调节系统包括靠近室内热交换器而设置的制冷剂检测组件。制冷剂检测组件包括：非分散红外(NDIR)传感器；风扇，其设置成与非分散红外传感器相邻，风扇配置成将样品引导至非分散红外传感器；以及控制器，其操作性地连接到非分散红外传感器和风扇。控制器配置成以恒定操作来操作风扇并且当制冷剂检测组件在样品中检测到至少25%的可燃性下限(LFL)时触发响应。
根据额外或备选的实施例，非分散红外传感器配置成检测至少一种A2L制冷剂。
根据额外或备选的实施例，在样品达到100%的可燃性下限的十秒内触发响应。
根据额外或备选的实施例，响应包括下者中的至少一个：警报信号；停止系统的操作；开启分区阻尼器；以及操作室内风扇。
根据额外或备选的实施例，制冷剂检测组件附接到室内热交换器。
根据本公开的另一方面，提供了一种制冷剂检测组件，该制冷剂检测组件包括：非分散红外(NDIR)传感器；风扇，其配置成将样品引导至非分散红外传感器；以及控制器，其操作性地连接到风扇。控制器配置成以恒定操作来操作风扇并且当传感器在样品中检测到至少25%的可燃性下限时触发响应。
根据额外或备选的实施例，样品中的至少25%的可燃性下限通过至少一种A2L制冷剂的泄漏而达到。
根据额外或备选的实施例，在样品达到100%的可燃性下限的十秒内触发响应。
根据额外或备选的实施例，响应包括下者中的至少一个：警报信号；停止系统的操作；操作分区阻尼器；以及操作空气调节系统的室内风扇。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于检测制冷剂泄漏的方法。该方法提供了：操作非分散红外传感器；利用风扇来持续地将样品引导至非分散红外传感器；以及当传感器在样品中检测到至少25%的可燃性下限时，利用控制器来触发响应。制冷剂检测组件包括：非分散红外(NDIR)传感器；风扇，其设置成与非分散红外传感器相邻；以及控制器，其操作性地连接到风扇。
根据额外或备选的实施例，控制器操作性地连接到风扇，以持续地操作风扇。
根据额外或备选的实施例，样品中的至少25%的可燃性下限通过至少一种A2L制冷剂的泄漏而达到。
根据额外或备选的实施例，在样品达到100%的可燃性下限的十秒内触发响应。
根据额外或备选的实施例，响应包括下者中的至少一个：警报信号；停止系统的操作；开启分区阻尼器；以及操作空气调节系统的室内风扇。
附图说明
被视为本公开的主题在说明书的结尾处的权利要求书中被特别地指出并且清楚地要求保护。以下对附图的描述不应当被认为以任何方式进行限制。参考附图，相同的元件编号相同：
图1是根据本公开的一个方面的空气调节系统的示意性图示。
图2是根据本公开的一个方面的制冷剂检测组件的透视图。
图3是图示根据本公开的一个方面的检测制冷剂泄漏的方法的流程图。
具体实施方式
如将在下文中描述的，提供了一种制冷剂检测组件、一种用于将制冷剂检测组件并入的空气调节系统以及一种使用制冷剂检测组件来检测制冷剂泄漏的方法。制冷剂检测组件实现在暴露于100%的可燃性下限(LFL)的十秒内检测到泄漏。制冷剂检测组件利用非分散红外(NDIR)传感器。制冷剂检测组件通过将风扇并入以迫使样品进入NDIR传感器中来解决在传统上与非分散红外传感器相关联的高响应时间。当在空气调节系统中存在泄漏时，该样品将包含空气与制冷剂的混合物。通过迫使样品进入NDIR传感器中，风扇有效地减少制冷剂扩散到NDIR传感器中所耗费的时间量，由此缩短检测泄漏的响应时间。例如，制冷剂检测组件可能够检测至少一种A2L制冷剂的泄漏。
制冷剂的分类基于美国加热、制冷和空气调节协会(ASHRAE)标准34。该标准评估每种制冷剂的可燃性和毒性，并且赋予其作为字母与数字的组合而引用的类别。字母指代制冷剂毒性，并且基于特定制冷剂的职业暴露极限(OEL)。对具有400 ppm或更大的OEL的制冷剂赋予“A”。对具有小于400 ppm的OEL的制冷剂赋予“B”。与字母相邻的数字指代制冷剂可燃性，并且基于特定制冷剂的焚烧速度(BV)、燃烧热(HOC)以及可燃性下限(LFL)。“1”的可燃性是最低的，其中，“3”是最高的。最近，第二类别被分成“2L”和“2”。“2L”的评定指示虽然制冷剂仍然被认为是可燃的，但该制冷剂的可燃性远低于类别2或类别3的可燃性。预想的是，本文中所描述的制冷剂检测组件可能够当NDIR传感器在样品中检测到至少25%的LFL时检测到至少一种A2L制冷剂的泄漏并触发其响应。
制冷剂的可燃性下限(LFL)是制冷剂变得潜在可燃烧所要求的最小浓度极限。例如，R-32(其为A2L制冷剂)具有13.3%的LFL。25%的LFL值是LFL的值的四分之一。例如，R-32具有3.3%的25%的LFL值。出于说明性目的，如果R-32用作空气调节系统中的制冷剂，则制冷剂检测组件可配置成当NDIR传感器在样品中检测到至少3.3%的R-32时触发响应。在某些实例中，制冷剂检测组件可使得有可能在样品达到100%的LFL的十秒内触发响应。例如，如果将R-32用作制冷剂，则制冷剂检测组件可使得有可能在样品包含13.3%的R-32的十秒内触发响应。
现在参考附图，在图1中示意性地示出了空气调节系统100，空气调节系统100将图2的制冷剂检测组件10并入。如图1中所示出的，空气调节系统100包括靠近室内热交换器110而定位的制冷剂检测组件10。提供空气调节系统100以用于在诸如住宅建筑物或商业建筑物之类的建筑物内使用，并且可构造为无导管式系统或导管式系统。然而，出于清楚性和简洁性的目的，以下描述将涉及空气调节系统100作为导管式系统的示例性使用。
在某些实例中，空气调节系统100包括室内单元和室外单元，室内单元包含室内热交换器110，并且，室外单元包含室外热交换器。当在冷却模式下操作时，室内热交换器110从穿过空气调节系统100的空气吸附热。冷却的空气然后通过空气导管的方式循环到建筑物中。室外单元除了包括室外热交换器之外，还包括风扇和压缩机。当在冷却模式下操作时，室外热交换器与风扇组合而操作，以从穿过室外单元的制冷剂吸附热。室外单元中的压缩机以循环方式泵送制冷剂通过空气调节系统100。在罕见的实例中，该制冷剂可泄漏到空气调节系统100中。当在空气调节系统100中利用A2L制冷剂时，由于A2L制冷剂的适度地可燃的性质，制冷剂的泄漏可导致不合期望的后果。为了识别空气调节系统100中的泄漏，空气调节系统提供靠近室内热交换器110而定位的制冷剂检测组件10。在某些实例中，制冷剂检测组件10附接到室内热交换器110。例如，制冷剂检测组件10可附接到室内热交换器110的盘管三角板的片状金属。
在图2中示出了制冷剂检测组件10的示例性实施例。如图2中所示出的，制冷剂检测组件10包括：非分散红外传感器11；风扇12，其设置成与非分散红外传感器11相邻，风扇12配置成将样品引导至非分散红外传感器11；控制器13，其操作性地连接到非分散红外传感器11和风扇12。控制器13配置成以恒定操作来操作风扇12并且当制冷剂检测组件10在样品中检测到至少25%的可燃性下限(LFL)时触发响应。在某些实例中，制冷剂检测组件10的控制器13配置成在样品达到100%的可燃性下限的十秒内触发响应。
在制冷剂检测组件10在空气调节系统100中检测到泄漏(例如，当制冷剂检测组件10在样品中检测到至少25%的LFL时)的实例中，由控制器13触发的响应可包括下者中的至少一个：警报信号；停止空气调节系统100的操作；操作分区阻尼器120；以及操作空气调节系统100的室内风扇130。例如，控制器13可通过将空气从空气调节系统100引导至建筑物外部而促进制冷剂在建筑物或空气调节系统100中的稀释。在某些实例中，控制器操作空气调节系统的分区阻尼器120和室内风扇130两者，以将空气从空气调节系统100引导至建筑物外部。通过利用分区阻尼器120，当存在潜在危险的条件时，空气调节系统100能够将空气再引导至建筑物外部。在某些实例中，由控制器13触发的对空气调节系统100的停止操作包括至少切断室外单元中的压缩机，以使制冷剂在室外单元与室内单元之间的循环中断。
为了确保有效地针对泄漏而监测空气调节系统100，制冷剂检测组件10的风扇12由控制器13以持续方式操作。风扇12的持续操作不应当被解释为操作达短时间段以便建立校准(例如，NDIR传感器的校准)，而是改为应当被解释为通过控制器13而使风扇12不间断地运行，以恒定地将样品朝向NDIR传感器11引导。通过以持续方式运行，与在不使用风扇12的情况下原本将有可能的用于在空气调节系统100中检测泄漏的响应时间相比，制冷剂检测组件10实现缩短的所述响应时间。在某些实例中，当NDIR传感器11在样品中检测到至少25%的LFL时，制冷剂检测组件10触发响应。样品中的该25%的LFL可通过至少一种A2L制冷剂的泄漏而达到。在其中使用制冷剂检测组件10的构造和方法缩短了用于检测制冷剂泄漏的响应时间，使得可启动有效的安全措施。
在图3中图示了使用制冷剂检测组件10来检测制冷剂泄漏的方法。如图3中所示出的，方法300包括操作制冷剂检测组件10的步骤310，制冷剂检测组件10包括：非分散红外传感器11；风扇12，其设置成与非分散红外传感器11相邻；以及控制器13，其操作性地连接到风扇12。方法300进一步包括利用风扇12来持续地将样品引导至非分散红外传感器11的步骤320。为了确保风扇12被持续地操作，在某些实例中，控制器13操作性地连接到风扇。方法300进一步包括用于当传感器11在样品中检测到至少25%的可燃性下限时利用控制器13来触发响应的步骤330。样品中的25%的LFL可通过至少一种A2L制冷剂的泄漏而达到。在某些实例中，在样品达到100%的LFL的十秒内触发响应。当传感器11在样品中检测到至少25%的LFL时，由控制器13触发的响应可包括下者中的至少一个：警报信号；停止空气调节系统100的操作；操作分区阻尼器120；以及操作空气调节系统100的室内风扇130。该响应可使得有可能缓解潜在危险的条件。
虽然已参考一个或多个示例性实施例而描述了本公开，但本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可作出多种改变，并且可用等同体来替代其元件。另外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可作出许多修改，以使特定的情形或材料适应于本公开的教导。因此，意图的是，本公开不限于作为针对实施本公开而设想的最佳模式来公开的特定实施例，而是本公开将包括落入权利要求书的范围内的所有实施例。

Claims (14)

1.一种空气调节系统，包括：
室内热交换器；
制冷剂检测组件，其靠近所述室内热交换器而定位，所述制冷剂检测组件包括：
非分散红外传感器；
风扇，其设置成与所述非分散红外传感器相邻，所述风扇配置成将样品引导至所述非分散红外传感器；以及
控制器，其操作性地连接到所述非分散红外传感器和所述风扇，所述控制器配置成：
以恒定操作来操作所述风扇；并且
当所述制冷剂检测组件在所述样品中检测到至少25%的可燃性下限时触发响应。
2.根据权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述非分散红外传感器配置成检测至少一种A2L制冷剂。
3.根据权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，在所述样品达到100%的可燃性下限的十秒内触发所述响应。
4.根据权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述响应包括下者中的至少一个：警报信号；停止所述系统的操作；开启分区阻尼器；以及操作室内风扇。
5.根据权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述制冷剂检测组件附接到所述室内热交换器。
6.一种制冷剂检测组件，包括：
非分散红外传感器；
风扇，其配置成将样品引导至所述非分散红外传感器；以及
控制器，其操作性地连接到所述风扇，所述控制器配置成：
以恒定操作来操作所述风扇，并且
当所述传感器在所述样品中检测到至少25%的可燃性下限时触发响应。
7.根据权利要求6所述的制冷剂检测组件，其特征在于，所述样品中的所述至少25%的可燃性下限通过至少一种A2L制冷剂的泄漏而达到。
8.根据权利要求6所述的制冷剂检测组件，其特征在于，在所述样品达到100%的可燃性下限的十秒内触发所述响应。
9.根据权利要求6所述的制冷剂检测组件，其特征在于，所述响应包括下者中的至少一个：警报信号；停止系统的操作；开启分区阻尼器；以及操作空气调节系统的室内风扇。
10.一种用于检测制冷剂泄漏的方法，所述方法包括：
操作制冷剂检测组件，所述制冷剂检测组件包括非分散红外传感器、设置成与所述非分散红外传感器相邻的风扇以及操作性地连接到所述风扇的控制器；
利用所述风扇来持续地将样品引导至所述非分散红外传感器；以及
当所述传感器在所述样品中检测到至少25%的可燃性下限时，利用所述控制器来触发响应。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述控制器操作性地连接到所述风扇，以持续地操作所述风扇。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述样品中的所述至少25%的可燃性下限通过至少一种A2L制冷剂的泄漏而达到。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述样品达到100%的可燃性下限的十秒内触发所述响应。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述响应包括下者中的至少一个：警报信号；停止系统的操作；开启分区阻尼器；以及操作空气调节系统的室内风扇。
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