用于控制亚临界和超临界模式下的蒸汽压缩系统的运行的方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于控制蒸汽压缩系统(1)的运行的方法以及一种蒸汽压缩系统(1)。所述蒸汽压缩系统(1)包括沿着制冷剂在其中流动的制冷剂路径布置的压缩器(2)、排热换热器(3)、可控阀(4)、接收器(5)、至少一个膨胀装置和至少一个蒸发器。所述蒸汽压缩系统(1)能够在亚临界控制机制以及以超临界控制机制运行。所述方法包括如下步骤：测量离开排热换热器的制冷剂的温度TGC；基于所测的温度TGC并且采用可用于亚临界控制机制以及超临界控制机制的计算公式计算压强基准PGC,Ref；以及，控制可控阀的打开程度，从而获取离开排热换热器的制冷剂的等于所计算的压强基准PGC,Ref的压强。由于计算公式可应用于亚临界控制机制以及超临界控制机制，因而仅需要一个计算公式，因而可以以非常简单的方式控制蒸汽压缩系统(1)。
【专利说明】用于控制亚临界和超临界模式下的蒸汽压缩系统的运行的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于控制蒸汽压缩系统的方法。根据本发明的方法，蒸汽压缩系统可以以亚临界控制机制以及以超临界控制机制运行，仅采用一个用于计算压强基准的计算公式。本发明还涉及用于根据所述方法控制蒸汽压缩系统的控制系统，以及，包括这种控制系统的蒸汽压缩系统。
【背景技术】
[0002]一些蒸汽压缩系统，诸如制冷系统、热泵或者空调系统能够以亚临界控制机制以及以超临界控制机制运行。在蒸汽压缩系统中流动的制冷剂在压缩器中被压缩并且随后被供给至排热换热器。当蒸汽压缩系统在亚临界控制机制下运行时，排热换热器作为冷凝器运行，即，被压缩的制冷剂在经过排热换热器的同时被冷凝，并且因而离开排热换热器的制冷剂至少部分处于液态。另一方面，当蒸汽压缩系统以超临界控制机制操作时，排热换热器中不发生制冷剂的相转变。因此，在此情况中，排热换热器运行作为气体冷却器，并且离开排热换热器的制冷剂处于气态。
[0003]通常地，一种控制策略被用于亚临界控制机制，而另一种不同的控制策略被用于超临界控制机制。这需要系统能够保持蒸汽压缩系统是否以亚临界或超临界机制运行的轨迹。而且，当蒸汽压缩系统在接近亚临界机制和超临界机制之间的转变点的区域中运行时必须小心。
[0004]W02006/087005A1公开了一种用于控制间歇地超临界地运行的制冷回路。在亚临界模式，控制阀被控制成保持预定“亚临界压强”，该“亚临界压强”确保在排热换热器的出口处的液体制冷剂的预定过冷。在超临界模式中，控制阀被控制成保持预定“超临界压强”，该“超临界压强”被优化用于保持在排热换热器的出口处的超临界制冷剂的最优效率。在边界模式中，在邻近临界点的区域中，依赖于以预定的“亚临界压强”和“超临界压强”为基础确定的“连续性压强”控制控制阀。因此根据三个不同的控制策略控制制冷回路。
【发明内容】
[0005]本发明的实施例的一个目的在于提供一种用于控制蒸汽压缩系统的运行的方法，该方法允许在亚临界控制机制中以及在超临界控制机制中各易地控制蒸汽压缩系统。
[0006]本发明的实施例的另一个目的在于提供一种用于控制蒸汽压缩系统运行的方法，该方法允许采用相同的控制公式在亚临界控制机制中以及在超临界控制机制中容易地控制蒸汽压缩系统。
[0007]本发明的实施例的还一个目的在于提供一种用于控制蒸汽压缩系统运行的控制系统，该控制系统能够以各易的方式在亚临界控制机制中以及在超临界控制机制中各易地控制蒸汽压缩系统。
[0008]本发明的实施例的又一个目的在于提供一种用于控制蒸汽压缩系统运行的控制系统，该控制系统能够使用相冋的控制公式在亚临界控制机制中以及在超临界控制机制中控制蒸汽压缩系统。
[0009]根据本发明的第一方面，本发明提供一种用于控制蒸汽压缩系统运行的方法，所述蒸汽压缩系统包括沿制冷剂在其中流动的制冷剂路径布置的压缩器、排热换热器、可控阀、接收器、至少一个膨胀装置和至少一个蒸发器，所述蒸汽压缩系统能够以亚临界控制机制以及超临界控制机制运行，所述方法包括如下步骤:
[0010]测量离开排热换热器(3)的制冷剂的温度Tcc;
[0011]基于所测的温度Te。，和使用可应用于亚临界控制机制以及超临界控制机制的计算公式计算压强基准Peaitef ；以及
[0012]控制可控阀(4)的打开程度，从而获取离开排热换热器(3)的制冷剂的等于所计
算的压强基准Peaitef的压强。
[0013]在本文中，术语“蒸汽压缩系统”应该被解读成表示其中诸如制冷剂的流体媒质流循环并且被交替地压缩和膨胀，由此提供一容积的制冷或加热的任何系统。因此，蒸汽压缩系统可以是制冷系统、空调系统、热泵等。因此，蒸汽压缩系统包括沿着制冷剂路径布置的压缩器、排热换热器、诸如膨胀阀形式的至少一个膨胀装置、和至少一个蒸发器。根据本发明的第一方面的方法控制的蒸汽压缩系统还包括可控阀和接收器，可控阀布置在制冷剂路径中排热换热器和接收器之间。由此，可控阀的打开程度确定离开排热换热器的制冷剂的压强。在接收器处，制冷剂的液体部分可以与制冷剂的气态部分分开。在此情况下，制冷剂的液体部分被供给至蒸汽压缩系统的低压强侧，即被供给至膨胀装置，在膨胀装置中，它在进入蒸发器之前被膨胀，并且制冷剂的气态部分经由阀被直接供给至压缩机。可选地或者附加地，接收器可以设有换热器，该换热器确保制冷剂的气态部分在接收器中至少部分地被冷凝。被冷凝的制冷剂接着可以被供给至如上所述的制冷系统的低压强侧。
[0014]蒸汽压缩系统能够在亚临界控制机制以及以超临界控制机制运行。当以亚临界控制机制运行时，制冷剂的运行循环使得，在经过排热换热器时，制冷剂经历相变，即，制冷剂至少部分地被冷凝。另一方面，当以超临界控制机制运行时，制冷剂的运行循环使得在制冷剂经过排热换热器时不发生相变，离开排热换热器的制冷剂因而基本上处于气相中。蒸汽压缩系统，以及在其中流动的制冷剂，是一种时而在亚临界控制机制中运行、时而在超临界控制机制中的类型。
[0015]根据本发明的第一方面的方法，初始地，测量离开排热换热器的制冷剂的温度Te。。这可以，例如通过使用布置在制冷剂路径的排热换热器的出口处的温度传感器完成。
[0016]接下来，基于所测的温度Ttx计算压强基准Peaitef。为此，使用可应用于亚临界控制机制以及超临界控制机制的计算公式。对两个控制机制使用相同的计算公式是有利的，因为由此不必知晓蒸汽压缩系统是否处于亚临界或超临界控制机制中。总是通过使用一个并且相同的计算公式完成压强基准的计算，因而控制蒸汽压缩系统非常简单。
[0017]最后，控制可控阀的打开程度，从而获取离开排热换热器的制冷剂的压强，所述压强等于所计算的压强基准Peaitef。
[0018]所述方法还可以包括测量离开排热换热器的制冷剂的压强Ptx的步骤，并且，控制可控阀(4)的打开程度的步骤可以包括将所测的压强P,。与所计算的压强基准Peaitef进行比较。根据此实施例，根据反馈控制策略控制可控阀的打开程度。[0019]所述计算的步骤可以采用以下计算公式执行:
[0020]
【权利要求】
1.一种用于控制蒸汽压缩系统(I)的运行的方法，所述蒸汽压缩系统(I)包括沿制冷剂在其中流动的制冷剂路径布置的压缩器(2)、排热换热器(3)、可控阀(4)、接收器(5)、至少一个膨胀装置和至少一个蒸发器，所述蒸汽压缩系统(I)能够以亚临界控制机制以及超临界控制机制运行，所述方法包括如下步骤: 测量离开排热换热器(3)的制冷剂的温度Tec; 基于所测的温度Ttx和采用可应用于亚临界控制机制以及超临界控制机制的计算公式计算压强基准Peaitef ;以及 控制可控阀(4)的打开程度从而获取离开排热换热器(3)的制冷剂的等于所计算的压强基准Peaitef的压强。
2.如权利要求1所述的方法，还包括测量离开排热换热器(3)的制冷剂的压强Pec的步骤，并且，其中，控制可控阀(4)的打开程度的步骤包括将所测的压强P,。与所计算的压强基准P^f对比。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，采用以下计算公式执行计算步骤:
4.如权利要求3所述的方法，其中，计算步骤还包括基于预选定的转变压强P*和想要的过冷值Λ T获得转变温度 Τ*。
5.一种控制蒸汽压缩系统(I)的运行的控制系统，所述控制系统能够执行如前述权利要求中任一所述的方法的方法步骤。
6.一种蒸汽压缩系统(I)，包括沿着制冷剂在其中流动的制冷剂路径布置的压缩器(2)、排热换热器(3)、可控阀(4)、接收器(5)、至少一个膨胀装置和至少一个蒸发器，所述蒸汽压缩系统(I)还包括如权利要求5所述的控制系统。
7.如权利要求6所述的蒸汽压缩系统(I)，其中，所述排热换热器(3)被布置成当蒸汽压缩系统(I)在亚临界控制机制下运行时作为冷凝器运行，并且所述排热换热器(3)被布置成当蒸汽压缩系统(I)在超临界控制机制下运行时作为气体冷却器运行。
8.如权利要求6或7所述的蒸汽压缩系统(I)，其中，所述可控阀(4)是膨胀阀。
9.如权利要求6-8中任一所述的蒸汽压缩系统(I)，其中，所述蒸汽压缩系统(I)是制冷系统。
10.如权利要求6-9中任一所述的蒸汽压缩系统(I)，其中，在制冷剂路径中流动的制冷剂是CO2。
【文档编号】F25B49/02GK103649651SQ201280032978
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年7月3日 优先权日:2011年7月5日
【发明者】简·普林斯 申请人:丹佛斯公司