制冷剂控制系统和制冷剂控制方法与流程

本公开内容涉及制冷系统，并且更具体地，涉及用于制冷系统的泄漏检测和隔离装置。

背景技术：

1、本部分提供了与本公开内容相关的背景技术信息，这不一定是现有技术。

2、制冷和空气调节应用对于降低其使用的制冷剂的全球变暖潜能面临越来越大的监管压力。为了使用较低全球变暖潜能的制冷剂，制冷剂的可燃性可能会增加。

3、已经开发了被认为是低全球变暖潜能选项的若干种制冷剂，并且它们具有意味着微可燃的a2l的ashrae(美国供暖、制冷和空气调节工程师协会)分类。ul(保险商实验室)60335-2-40标准和类似标准规定了a2l制冷剂的预定(m1)水平，并且指出了低于预定水平的a2l制冷剂充注水平不需要泄漏检测和缓解。

技术实现思路

1、本部分提供了本公开内容的总体概述，并且不是其全部范围或所有特征的全面公开。

2、本公开内容涉及用于将建筑物之内或系统的任何隔离部分或系统内的固定装置内的a2l制冷剂的水平保持在针对a2l制冷剂规定的预定水平以下的系统配置和控制方法。虽然本公开内容提供了a2l制冷剂的示例，但是本公开内容也适用于其他类型的制冷剂。

3、住宅和商业供暖通风和空气调节(hvac)系统可以包括放置在制冷剂管线中的隔离阀，使得在发生泄漏时，一个或更多个隔离阀将自动关闭，并且将在建筑物之内的隔离阀之间的任何特定部分内保持的制冷剂的量将在预定水平(m1)以下。在一些应用中，泄漏传感器可以放置在系统周围，使得在发生泄漏时，作为缓解形式，隔离阀将被强制关闭。

4、在较大的制冷系统例如超市的制冷系统中，制冷剂充注可能非常高，数百磅或更高。通过使用泄漏传感器和隔离阀，在发生泄漏时，隔离阀可以关闭检测到泄漏的部分。这将使可能泄漏的量最小化，以及使得系统的其余部分能够继续操作。这在满足一个或更多个监管要求和/或降低整体泄漏率方面可能是巨大的优势。在具有使用a2l制冷剂的空气调节(ac)和/或热泵系统的住宅或商业建筑配置中，在其中系统充注高于m1充注量水平的情况下，可能需要泄漏检测、控制和缓解系统。一旦检测到制冷剂泄漏，控制模块可以启动换向阀和与压缩机相配合的一系列隔离阀，以泵送制冷剂并将制冷剂隔离在建筑物之外。

5、在针对仅ac系统的配置中，控制模块在每个系统循环后关闭隔离阀，将大部分制冷剂隔离在建筑物之外，其中建筑物之内的制冷剂充注量保持在预定水平(m1)以下的水平处。这可以通过防止室内制冷剂的量超过预定水平(m1)来消除对a2l泄漏检测和缓解的需要。

6、在针对仅ac系统的配置中，各种传感器(例如，温度、压力等)可以被添加至系统。传感器提供测量结果，控制模块可以根据这些测量结果确定建筑物之内的充注量和系统内的总充注。控制模块还可以跟踪任何充注损失，这可能是泄漏的指示。通过增加控制，更复杂的控制成为可能。基于来自附加温度和压力传感器的数据，在制冷剂泄漏的情况下，控制模块可以执行从建筑物之内的系统的一部分移除大部分制冷剂并关闭阀的泵送序列，从而确保大部分制冷剂在建筑物之外的系统的一部分中。这可能导致建筑物内的制冷剂少于预定水平(m1)。

7、在特征中，蒸汽压缩系统包括：包括压缩机和冷凝器以及室内部件的制冷循环，其中，至少冷凝器被设置在室外，室内部件包括膨胀阀和蒸发器；第一隔离阀，其被设置在制冷循环中的蒸发器与压缩机之间；第二隔离阀，其被设置在制冷循环中的冷凝器与膨胀阀之间，其中，第一隔离阀和第二隔离阀可以被操作成关闭以将制冷循环的室内部件与室外部分隔离；以及控制模块，其被配置成控制第一隔离阀和第二隔离阀的操作，并且将室内部件内的制冷剂的量保持在m1水平以下。

8、在特征中，蒸汽压缩系统包括：包括压缩机和冷凝器以及室内部件的制冷循环，其中，至少冷凝器被设置在室外，室内部件包括膨胀阀和蒸发器；第一隔离阀，其被设置在制冷循环中的蒸发器与压缩机之间；第二隔离阀，其被设置在制冷循环中的冷凝器与膨胀阀之间，其中，第一隔离阀和第二隔离阀可以被操作成关闭以将室内部件与冷凝器隔离；以及控制模块，其被配置成顺序打开和关闭第一隔离阀和第二隔离阀，并且操作压缩机以将制冷剂从制冷循环的室内部件泵出至室外部分，其中，制冷循环没有蓄能器。

9、在另外的特征中，控制模块被配置成通过第一隔离阀的预定定时延迟来执行泵出，其中，第一隔离阀响应于吸入压力或温度而被致动关闭。

10、在另外的特征中，第一隔离阀为止回阀。

11、在另外的特征中，第一隔离阀和第二隔离阀的顺序确保关闭期间室内部件中的制冷剂不超过预定量。

12、在特征中，蒸汽压缩系统包括：包括压缩机和冷凝器以及室内部件的制冷循环，在压缩机和冷凝器中，至少冷凝器为室外部件，室内部件包括膨胀阀和蒸发器；第一隔离阀，其被设置在制冷循环中的蒸发器与压缩机之间；第二隔离阀，其被设置在制冷循环中的冷凝器与膨胀阀之间，其中，第一隔离阀和第二隔离阀可以被操作成关闭以将室内部件与室外部件隔离；以及控制模块，其被配置成控制压缩机的操作以打开和关闭第一隔离阀和第二隔离阀，以基于压力和温度中的至少一个执行室内和室外充注计算，以及基于室内和室外充注计算控制第一隔离阀和第二隔离阀的操作。

13、在另外的特征中，控制模块被配置成在系统不操作时关闭第一隔离阀和第二隔离阀。

14、在另外的特征中，控制模块被配置成当充注计算指示系统中的泄漏时，关闭第一隔离阀和第二隔离阀，并且停止压缩机。

15、在另外的特征中，控制模块被配置成如果压缩机吸入压力降至预定值以下，则关断压缩机。

16、在另外的特征中，室内风扇被设置在蒸发器附近，其中，控制模块被配置成当充注计算指示系统中的泄漏时，操作室内风扇。

17、在另外的特征中，在发生泄漏时，控制模块被配置成在压缩机关断之后操作室内风扇达预定的时间长度。

18、在另外的特征中，控制模块被配置成独立打开和关闭第一隔离阀和第二隔离阀。

19、在另外的特征中，当充注计算指示系统中的泄漏时，控制模块被配置成生成视觉指示、生成听觉指示以及将指示传输至外部装置中的至少一种。

20、在特征中，蒸汽压缩系统包括：包括压缩机和冷凝器以及室内部件的制冷循环，在压缩机和冷凝器中，至少冷凝器为室外部件，室内部件包括膨胀阀和蒸发器；设置在压缩机上游的第一压力传感器和第一温度传感器；设置在膨胀阀上游的第二压力传感器和第二温度传感器；设置在蒸发器附近的室内风扇；以及控制模块，被配置成控制压缩机和室内风扇的操作，其中，控制模块被配置成基于来自第一压力传感器和第二压力传感器以及第一温度传感器和第二温度传感器的测量结果来计算室内充注量和室外充注量，并且基于计算出的室内和室外充注量来确定制冷剂是否泄漏，其中，控制模块被配置成当检测到制冷剂泄漏时操作室内风扇。

21、在另外的特征中，控制模块被配置成操作室内风扇达预定时段。

22、在另外的特征中，控制模块被配置成当充注计算指示泄漏时，禁止压缩机的操作。

23、在特征中，制冷系统包括：具有室外部件和室内部件的制冷循环，室外部件包括至少一个压缩机和冷凝器，室内部件包括多个膨胀阀和多个蒸发器；多个制冷剂泄漏传感器，每个制冷剂泄漏传感器被设置成邻近多个蒸发器中的相应蒸发器；多个第一隔离阀，每个第一隔离阀被设置在多个蒸发器中相应蒸发器的上游；和多个第二隔离阀，每个第二隔离阀被设置在多个蒸发器中相应蒸发器的下游；以及控制模块，其被配置成接收来自多个制冷剂泄漏传感器的信号，并且在制冷剂泄漏传感器检测到泄漏的情况下，关闭与多个蒸发器中的一个蒸发器相关联的多个第一隔离阀中的相应隔离阀和多个第二隔离阀中的相应隔离阀，从而将多个蒸发器中的一个蒸发器与系统的其余部分隔离。

24、在另外的特征中，第一隔离阀和第二隔离阀选自密封球阀、电磁阀、电子膨胀阀、止回阀、针阀、蝶阀、截止阀、垂直滑阀、节流阀、刀阀、夹管阀、旋塞阀、闸阀和隔膜阀。

25、在另外的特征中，控制模块被配置成独立打开和关闭多个第一隔离阀和第二隔离阀。

26、在另外的特征中，当制冷剂泄漏传感器指示系统中的泄漏时，控制模块被配置成生成视觉指示、听觉指示和与外部装置通信中的至少一种。

27、在特征中，制冷系统包括：具有室外部件和室内部件的制冷循环，室外部件包括至少一个压缩机和冷凝器，室内部件包括多个电动膨胀阀和多个蒸发器；多个制冷剂泄漏传感器，每个制冷剂泄漏传感器被设置成邻近多个蒸发器中的相应蒸发器；多个隔离阀，每个隔离阀被设置在多个蒸发器中相应蒸发器的下游；以及控制模块，其被配置成接收来自多个制冷剂泄漏传感器的信号，并且当制冷剂泄漏传感器检测到泄漏时，关闭与多个蒸发器中的一个蒸发器相关联的多个电动膨胀阀中的相应电动膨胀阀和多个隔离阀中的相应隔离阀，从而将多个蒸发器中的一个蒸发器与系统的其余部分隔离。

28、在另外的特征中，多个隔离阀选自密封球阀、电磁阀、电子膨胀阀、止回阀、针阀、蝶阀、截止阀、垂直滑阀、节流阀、刀阀、夹管阀、旋塞阀、闸阀和隔膜阀。

29、在另外的特征中，控制模块被配置成独立地打开和关闭多个电动膨胀阀和多个隔离阀。

30、在另外的特征中，当制冷剂泄漏传感器指示系统中的泄漏时，控制模块被配置成生成视觉指示、生成听觉指示以及将指示传送至外部装置中的至少一种。

31、在特征中，供暖、通风和空气调节(hvac)系统包括：制冷循环，包括相对于建筑物设置在室外的压缩机和冷凝器，以及相对于建筑物设置在室内的膨胀阀和蒸发器；第一隔离阀，其在室内被设置在制冷循环中的蒸发器与压缩机之间；第二隔离阀，其在室外被设置在制冷循环中的冷凝器与膨胀阀之间；第一温度传感器，其被设置在第二隔离阀与膨胀阀之间以及第二温度传感器，其被设置在膨胀阀与蒸发器之间；以及控制模块，其被配置成基于来自第一温度传感器和第二温度传感器的测量结果来诊断通过膨胀阀的泄漏的存在，并且控制第一隔离阀和第二隔离阀的状态和压缩机的操作。

32、在特征中，hvac系统包括：制冷循环，包括相对于建筑物设置在室外的压缩机和冷凝器，以及相对于建筑物设置在室内的膨胀阀和蒸发器；第一隔离阀，其在室内被设置在制冷循环中的蒸发器与压缩机之间；第二隔离阀，其在室外被设置在制冷循环中的冷凝器与膨胀阀之间；第一压力传感器，其被设置在第二隔离阀与膨胀阀之间，以及第二压力传感器，其被设置在膨胀阀与蒸发器之间；以及控制模块，其被配置成基于来自第一压力传感器和第二压力传感器的测量结果来诊断通过膨胀阀的泄漏，并且控制第一隔离阀和第二隔离阀的状态和压缩机的操作。

33、在特征中，hvac系统包括：制冷循环，包括相对于建筑物设置在室外的压缩机和冷凝器，以及相对于建筑物设置在室内的膨胀阀和蒸发器；第一隔离阀，其在室内被设置在制冷循环中的蒸发器与压缩机之间；第二隔离阀，其在室外被设置在制冷循环中的蒸发器与压缩机之间；第三隔离阀，其在室内被设置在制冷循环中的冷凝器与膨胀阀之间；第四隔离阀，其在室外被设置在制冷循环中的冷凝器与膨胀阀之间；第一温度传感器，其被设置在第一隔离阀上游；第二温度传感器，其被设置在第一隔离阀与第二隔离阀之间；第三温度传感器，其被设置在第二隔离阀下游；第四温度传感器，其被设置在第四隔离阀上游；第五温度传感器，其被设置在第四隔离阀与第三隔离阀之间；第六温度传感器，其被设置在第三隔离阀下游；以及控制模块，其被配置成控制第一隔离阀、第二隔离阀、第三隔离阀和第四隔离阀的状态和压缩机的操作，其中，控制模块被配置成基于来自第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器和第六温度传感器的测量结果在第一隔离阀、第二隔离阀、第三隔离阀和第四隔离阀关闭时诊断泄漏。

34、在特征中，蒸汽压缩系统包括：包括压缩机和冷凝器以及室内部件的制冷循环，在压缩机和冷凝器中，至少冷凝器为室外部件，室内部件包括膨胀阀和蒸发器；第一隔离阀，其被设置在制冷循环中的蒸发器与压缩机之间；以及第二隔离阀，其被设置在制冷循环中的冷凝器与膨胀阀之间，其中，第一隔离阀和第二隔离阀可以被操作成关闭以将制冷循环的室内部件与室外部分隔离；以及控制模块，其被配置成计算制冷循环的隔离室内区域中的制冷剂充注，并且控制第一隔离阀和第二隔离阀并将隔离区域中的制冷剂充注保持在预定充注水平以下。

35、在另外的特征中，控制模块被配置成基于液体温度、吸入温度和吸入压力来计算隔离室内区域的制冷剂充注。

36、在另外的特征中，控制模块被配置成基于液体温度、吸入温度和蒸发器温度来计算隔离室内区域的制冷剂充注。

37、在另外的特征中，控制模块被配置成使用制冷剂相区的比容与焓之间的关系来计算制冷剂充注。

38、在另外的特征中，控制模块基于测量值与预定设计值之间的对数平均温差与焓变化之间的预定比率以及液体、蒸汽和2-相传热的总传热系数之间的预定比率来计算制冷剂充注。

39、在特征中，蒸汽压缩系统包括：包括压缩机和冷凝器以及室内部件的制冷循环，在压缩机和冷凝器中，至少冷凝器为室外部件，室内部件包括膨胀阀和蒸发器；以及控制模块，其被配置成计算系统的室内制冷剂充注和系统的室外制冷剂充注，以基于室内和室外制冷剂充注来确定系统的总充注，并且基于系统的总充注来诊断是否存在泄漏。

40、在另外的特征中，控制模块被配置成基于液体温度、吸入温度和吸入压力来计算室内制冷剂充注。

41、在另外的特征中，控制模块被配置成基于液体温度、吸入温度和蒸发温度来计算室内制冷剂充注。

42、在另外的特征中，控制模块被配置成基于液体温度、液体压力和吸入温度来计算室外制冷剂充注。

43、在另外的特征中，控制模块被配置成基于液体温度、吸入温度和冷凝温度来计算室外制冷剂充注。

44、在另外的特征中，控制模块被配置成基于制冷剂相区的比容与焓之间的关系来计算室内和室外制冷剂充注。

45、在特征中，一种制冷剂控制系统包括：充注模块，该充注模块被配置成确定建筑物的制冷系统内存在的制冷剂的量；泄漏模块，该泄漏模块被配置成基于制冷剂的量来诊断制冷系统中存在泄漏；以及至少一个模块，所述至少一个模块被配置成响应于制冷系统中存在泄漏的诊断而采取至少一个补救措施。

46、在另外的特征中，至少一个模块包括：隔离模块，该隔离模块被配置成响应于制冷系统中存在泄漏的诊断，关闭定位在位于建筑物之外的第一热交换器与位于建筑物内的第二热交换器之间的第一隔离阀；以及压缩机模块，该压缩机模块被配置成响应于制冷系统中存在泄漏的诊断，操作制冷系统的压缩机达预定时段。

47、在另外的特征中，隔离模块还被配置成响应于预定时段已经经过的确定，关闭位于制冷系统的压缩机与第二热交换器之间的第二隔离阀。

48、在另外的特征中，第一隔离阀和第二隔离阀位于建筑物之外。

49、在另外的特征中，充注模块被配置成基于制冷系统内的制冷剂的温度以及制冷系统内的制冷剂的压力中的至少一者来确定制冷系统内的制冷剂的量。

50、在另外的特征中，充注模块被配置成还基于位于建筑物之外的第一热交换器的体积、位于建筑物内的第二热交换器的体积以及制冷系统的制冷剂管线的体积来确定制冷系统内的制冷剂的量。

51、在另外的特征中，充注模块被配置成基于制冷系统内的制冷剂的至少一个温度、至少一个压力和制冷系统的压缩机的体积流率来确定第一热交换器的体积。

52、在另外的特征中，充注模块被配置成基于制冷系统内的制冷剂的至少一个温度、至少一个压力和制冷系统的压缩机的体积流率来确定制冷剂管线的体积。

53、在另外的特征中，泄漏模块被配置成基于来自位于制冷系统的蒸发器处的泄漏传感器的测量结果来诊断制冷系统中存在泄漏。

54、在另外的特征中，泄漏模块被配置成当由建筑物内的压力传感器测量的建筑物内的制冷剂的压力降低时，诊断制冷系统中存在泄漏。

55、在另外的特征中，被配置成采取至少一个补救措施的至少一个模块包括：警报模块，该警报模块被配置成响应于制冷系统中存在泄漏的诊断，经由视觉指示器生成警报。

56、在另外的特征中，被配置成采取至少一个补救措施的至少一个模块包括：警报模块，该警报模块被配置成响应于制冷系统中存在泄漏的诊断，经由网络向外部装置发送警报。

57、在另外的特征中：充注模块被配置成：确定制冷系统的位于建筑物之内的第一部分内存在的制冷剂的第一量；确定制冷系统的位于建筑物之外的第二部分内存在的制冷剂的第二量；基于第一部分内的制冷剂的第一量以及第二部分内的制冷剂的第二量来确定制冷系统内的制冷剂的量；以及泄漏模块被配置成基于以下中的至少一者来诊断制冷系统中存在泄漏：制冷剂的第一量、制冷剂的第二量和制冷剂的量。

58、在特征中，一种制冷剂控制方法包括：确定建筑物的制冷系统内存在的制冷剂的量；基于制冷剂的量来诊断制冷系统中存在泄漏；以及响应于制冷系统中存在泄漏的诊断，执行至少一个补救措施。

59、在另外的特征中，至少一个补救措施包括：关闭定位在位于建筑物之外的第一热交换器与位于建筑物内的第二热交换器之间的第一隔离阀；以及操作制冷系统的压缩机达预定时段。

60、在另外的特征中，确定制冷剂的量包括基于制冷系统内的制冷剂的温度以及制冷系统内的制冷剂的压力中的至少一者来确定制冷系统内的制冷剂的量。

61、在另外的特征中，所述诊断包括基于来自位于制冷系统的蒸发器处的泄漏传感器的测量结果来诊断制冷系统中存在泄漏。

62、在另外的特征中，所述诊断包括当由建筑物内的压力传感器测量的建筑物内的制冷剂的压力降低时，诊断制冷系统中存在泄漏。

63、在另外的特征中，至少一个补救措施包括以下中的至少一个：经由视觉指示器生成警报；以及经由网络向外部装置发送警报。

64、在另外的特征中：所述确定包括：确定制冷系统的位于建筑物之内的第一部分内存在的制冷剂的第一量；确定制冷系统的位于建筑物之外的第二部分内存在的制冷剂的第二量；基于第一部分内的制冷剂的第一量以及第二部分内的制冷剂的第二量来确定制冷系统内的制冷剂的量；以及所述诊断包括基于以下中的至少一者来诊断制冷系统中存在泄漏：制冷剂的第一量、制冷剂的第二量和制冷剂的量。

65、根据本文中提供的描述，另外的应用领域将变得明显。该概述中的描述和具体示例旨在仅用于说明的目的，并不旨在限制本公开内容的范围。