CN1918443A - 多回路节能系统的控制 - Google Patents

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Abstract

多个致冷剂回路并行地运行，而且每一个致冷剂回路都具有节能器环路。两个回路中的一个可以具有比另一个大的容量。通过控制两个回路使其以节能的、传统的、旁路的或节能器旁路的操作方式运行，控制装置能够匹配要求的容量。另外，通过采取类似的技术，控制装置可以提供较好的湿度控制，可以限制或维持压头，以及可以避免功率消耗峰值。

Description

多回路节能系统的控制
发明背景
本申请涉及通过多回路致冷剂系统中节能环路的管理来控制的致冷剂环路中的若干工作参数。
致冷剂系统用来调节(供暖/冷却)环境。如所周知，在致冷方式下，致冷剂环路一般包括压缩机，压缩机压缩致冷剂并把致冷剂提供给冷凝器。致冷剂从冷凝器进入膨胀装置，然后向下游至蒸发器。致冷剂从蒸发器回到压缩机。在供暖方式下，一般地所述流程反过来。
提高效率、增大容量和向设计者提供附加的控制选项的一种类型的致冷剂环路是节能器环路。在致冷剂节能环路中，致冷剂在冷凝器下游分为两股流。两股流中较小的一股流被膨胀以便降低这股分出的致冷剂的温度，然后这股引出的致冷剂通过节能器热交换器。分流中的主要部分也通过节能器热交换器。膨胀后的节能器流冷却主致冷剂流。因而，当主流致冷剂达到蒸发器时，具有较大的致冷能力。所述分出的致冷剂一般在节能器热交换器下游的中间压缩点回到压缩机。
尽管节能环路确实提供增大的能力，但是它们还为附加的控制特征提供选项。这些特征中的许多仍有待利用。
发明概要
在本发明的公开的实施例中，致冷剂环路的控制装置接通或断开一个或多个致冷剂回路的节能器环路，以便得到各种各样的系统控制参数。在本发明的一个特征中，可以有两个回路并行地运行。控制装置可以运行这两个等效回路，以便提供多达八个不同的容量等级。作为示例，两个致冷剂回路可以都以节能方式运行，或者可以以传统的非节能方式运行，或者可以无载运行，或者可以以无载节能方式运行。若两个压缩机具有不同的容量等级，则仅仅传统和节能选项便提供八个不同的容量等级。
这些无载水平也可以被利用来提供较大的湿度控制。各种各样的无载水平可以等同于系统从空气中去除湿气的能力。因而，控制装置可以确定是否想要较大的湿度控制，并可以通过保持与所需湿度值对应的无载水平来降低环境中的水分含量。
在另一个特征中，若压头高于所需值，则例如所述控制装置可以接通所述环路的节能器分支。这会减少通过冷凝器循环的致冷剂量，因而，降低压头。这特征会通过防止与高排放压力相联系的令人讨厌的停机提供好处，尽管所述系统将在无载方式下运行。
另一方面，控制装置还可以通过断开节能器环路来保证达到最小压头，如果压头低于所需值或接近下限的话。这消除了系统停机和与低吸入压力和压缩机溢流流相联系的可靠性问题。
在另一个特征中，如果存在表示功率消耗控制可能接近极限的状态，诸如高负载状态，则控制装置可能使致冷剂回路通过几个无载水平，诸如以上所述，以便减小容量。这特征还在单一回路系统和多回路系统中都提供好处。
从以下说明书和附图可以最佳地理解本发明的这些及其他特征，以下是附图的简要说明。
附图的简要说明
图1表示致冷剂环路的简图。
图2是本发明提供的不同容量步骤的表。
图3是表示图2的各个级如何与需求匹配的曲线图。
图4是另一个特征的流程图。
图5是另一个特征的流程图。
图6是另一个特征的流程图。
图7是又一个特征的流程图。
优选实施例的详细说明
图1表示包括两个回路A和B的致冷剂环路20。每一个回路都包括压缩机22、冷凝器24、冷凝器下游的主液体管线26和从主液体管线26引出的分流节能器管线28。如图所示，返回管线36使来自分流节能器管线28的致冷剂返回压缩机22的中间点。压缩机22最好是螺旋压缩机，以及如已知的，使来自管线36的致冷剂在压缩环路的中间点返回。
在分流管线28上设置节能器膨胀装置30。分流管线28中的节能器致冷剂流，和液体管线26中的主流两者都通过节能器热交换器32。在节能器热交换器32的下游，主流穿过膨胀装置33，通过蒸发器34然后返回压缩机22吸入口。
图2示出在两个压缩机22A和22B具有不同大小时可用的几个容量等级。因而，如图所示，仅仅通过让两个压缩机中的每一个的节能操作断开和接通(除传统的操作方式以外)，便可以提供八个容量等级。在图2举例说明的图表中，与回路2相联系的压缩机较大，因此提供这八个在数字上不同的无载级。因而，控制40装置可以用来或者断开压缩机22A和22B或者在停止运行节能器膨胀装置30以便停止节能操作的情况下运行所述环路。应该明白，节能器膨胀装置30还可以是断路装置或者可以把单独的断路装置与膨胀装置结合使用。单独的断路装置可以处于节能器热交换器32的上游或在其下游。另外，应该认识到，尽管来自分流点28的致冷剂流和主流26都表示为在同一方向上通过节能器热交换器32，但是在推荐的实施例中，它们最好以逆流关系流入。另外，必须理解，可以通过传统的无载和无载节能操作方式来提供无载附加级。
控制装置可以把要求的负载和系统容量比较，比先有技术更准确地与需求匹配。例如，如图3中所示，在没有节能操作的情况下，所提供的实际容量就不会接近于需求，也不能满足所述公开的双节能器回路系统能够满足的较高的需求水平。
回路A的标称容量小于回路B。从图2可以理解，最好选择这两个压缩机的容量使得节能操作的级A的容量等级大于非节能操作的级B的容量。这样，就可以提供八级的容量。
如图4所示，若控制40装置确定待调节的环境中湿度应该减小，则如图2所示，可以提供比不然所述系统就会要求的更高的容量等级。就是说，在保持比温度控制可能需要的更高容量的同时，人们能够提供较好的湿度控制。这想法可以单独使用或与其它湿度控制方法结合使用。实质上，人们往往利用节能操作来提供较大的除湿能力。另外，若使用旁路或节能旁路操作，则可以甚至更准确地控制水份含量。
作为示例，若系统以级6运行，并且要求更严格的湿度控制，则控制装置可以把系统移向级7，诸如通过把回路B移向节能操作。当然，倘若选择彼此比较接近的级，则通过任何一级变化都仅仅提供小的增量步骤。
如图5所示，在某些状态下，和特别是在周围温度高的条件下操作中，系统上的压头接近不希望有的高水平。这有时可能要求回路达到阈值极限，而可能需要将压缩机停机。控制装置40可以用来使压缩机在断开和接通中循环，以避免这些跳闸点。但是，因为控制装置也可以决定移入或移出节能操作，所以它具有另一个解决高压头的方法。控制装置往往把操作移向停止节能操作，以避免这些限制。作为示例，若系统要运行在级7，则回路B接近压头极限，控制装置40可以决定转向级6，使得回路B不再以节能方式运行。通过断开节能操作，压头一般会下降。此外，因为这些级可能相当接近，级6和7之间的差值不提供过分的过剩容量，同时仍旧降低了高压头。
另一方面，有时在周围温度低时压头不足。在这样的状态下，可能造成蒸发器的盘管冻结或压缩机溢流，这些将是不希望有的。此外，利用节能方案，可以将节能器的环路接通，以便把系统压头维持在可以避免压缩机溢流的水平。做法和先前示例中的刚好相反。例如，若控制装置发现它运行在级6，而回路B具有不希望有的低压头，则控制装置可以移到级7，断开回路B上的节能器，因而增大压头。
如图7所示，若功率消耗水平接近峰值，则控制装置还可以移到较低的操作容量等级。作为示例，若回路B功率消耗接近峰值，而该回路在级7上，则控制装置可以把两个回路都移到级6。这样，本来已经接近功率峰值的回路B降低其工作功率，而控制装置不必将系统的环路断开，由于压缩机电动机功率限制或整个电力网要求的缘故，可能出现这情况。
因而，一般控制装置配备有几个选项来管理不同的致冷剂环路操作方式。应该明白，这些参数中的许多参数将在单一回路系统中提供好处，尽管这些参数中间每一个参数如图中所示的那样在本发明的双回路系统中或在其它使用两个以上回路的致冷剂环路中提供好处。
除具有节能回路以外，这些回路还可以备有附加的无载能力，其中节能器管线连接到吸入管线，正如已知的，在该管线内设置附加的断流阀。在这种情况下，可以通过选择性地断开和接通所述断流阀来实现附加的致冷剂环路控制。
尽管已经公开了本发明的优选实施例，但是本专业的普通技术人员会意识到，某些修改会落在本发明的范围内。因此，应该研究以下权利要求书，以确定本发明的真实范围和内容。

Claims (13)

1.一种致冷剂环路包括：
至少两个回路，其中所述回路中的每一个回路具有压缩机、带有中间膨胀装置的第一热交换器和第二热交换器、和节能环路，所述节能环路处在所述第一和第二热交换器之一和所述主膨胀装置的中间，从所述第一和第二热交换器之一引到节能器热交换器的管线具有分支，所述分支分出所述管线中致冷剂流的一部分，同时，所述管线中致冷剂流的主要部分穿过所述节能器热交换器，而所述分支中的所述部分穿过节能器膨胀装置并且从所述节能器膨胀装置进入所述节能器热交换器；
所述致冷剂的主要部分从所述第一热交换器通过所述节能器热交换器流到所述主膨胀装置，然后流到所述第一和第二热交换器中的另一个，并从那里回到所述压缩机；以及
用于控制所述至少两个回路的操作用的控制装置，所述控制装置可以用来断开或接通所述各节能器环路中的每一个并且可以用来停止或运行所述各压缩机中的每一个，以便实现所需的系统状态。
2.如权利要求1所述的环路，其中所述控制装置控制所述操作，以便使所提供的容量和要求的容量匹配。
3.如权利要求1所述的环路，其中所述要求的状态是湿度控制。
4.如权利要求1所述的环路，其中所述需要的系统状态是压头控制。
5.如权利要求4所述的环路，其中所述控制装置确定应当限制所述压头并运转所述系统，以便在经历不希望有的高压头的回路上具有闭合的节能器环路。
6.如权利要求5所述的环路，其中所述控制装置确定在所述各回路中的一个上所述压头太低，并断开与所述回路相关联的所述节能器环路。
7.如权利要求1所述的用于两个回路的环路，其中与所述两个回路中每一个相关联的所述压缩机具有不同的容量，使得可以通过断开或接通所述节能器环路，并运行或不运行所述压缩机来提供八个截然不同的容量等级。
8.一种操作致冷剂环路的方法包括以下步骤：
(1)使致冷剂环路配备有至少两个回路，每一个所述回路都具有压缩机、在所述压缩机的下游的第一和第二热交换器以及在所述第一和第二热交换器中间的主膨胀装置、在所述膨胀装置和所述第一和第二热交换器之一中间的节能器，所述节能器热交换器具有分支，所述分支分出在所述管线中的致冷剂流的一部分，同时，所述管线中的致冷剂流的主要部分穿过所述节能器热交换器，而所述分支中的所述部分穿过节能器膨胀装置并从所述节能器膨胀装置进入所述节能器热交换器，所述两个压缩机具有不同的容量；以及
(2)通过断开或接通所述节能器环路并运行或停止与所述至少两个回路中的每一个相关联的所述压缩机，来控制所述回路，以便提供所需的容量等级。
9.如权利要求8所述的方法，其中致冷剂环路包括两个回路。
10.如权利要求8所述的方法，其中步骤(2)的所述控制用来匹配所需的系统容量。
11.如权利要求8所述的方法，其中步骤(2)的所述控制用来提供湿度控制。
12.如权利要求8所述的方法，其中步骤(2)的所述控制用来控制压头。
13.如权利要求8所述的方法，其中若控制装置表明功率消耗电平接近不希望有的高电平，则步骤(2)的所述控制用来降低功率消耗，。
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