热泵系统的制作方法_3

文档序号:9414472阅读:来源:国知局
示。换向阀288在第一位置和第二位置之间的运动将制热和空气调节系统270的操作从图7所示的冷却模式改变为图8所示的制热模式。换向阀288的运动能够基于来自控制模块34、节温器(未示出)或系统控制器(未示出)的命令。
[0045]现在参照图7,当制热和空气调节系统270在冷却模式下时,换向阀288在第一位置中。在该第一位置中,排气导管240与室外导管289连通以将被压缩的工作流体引导至室外热交换器222。在室外热交换器222中,工作流体的温度降低并且工作流体能够冷凝为液体。工作流体通过导管272离开室外热交换器222。在冷却模式下,膨胀设备274a关闭,结果,流动通过导管272的工作流体流动通过旁通导管272a并且通过止回阀287a。工作流体在流动通过旁通导管272a和止回阀287a时其状态或特性可能不会发生显著改变。在流动通过旁通导管272a后,工作流体再次进入导管272并且流动通过膨胀设备274b,该膨胀设备274b为激活的并且降低该工作流体的压力。低压、低温的工作流体从膨胀设备274b流至室内热交换器278中,在室内热交换器278中工作流体能够从沿着室内热交换器278流动的流体吸收热量,因而增加该工作流体的温度。由于止回阀287b的存在以及其两侧的工作流体的压力差的存在,该工作流体被防止通过旁通导管272b而绕过膨胀设备274b。工作流体从室内热交换器278通过导管291返回到换向阀288并通过吸气导管238进入压缩机32中。
[0046]现在参考图8,示出了制热模式下的制热和空气调节系统270的操作。在制热模式下,换向阀288在第二位置中以使得排气导管240与室内导管291连通并且吸气导管238与室外导管289连通。排出的工作流体流动通过排气导管240、通过换向阀288,并且通过室内导管291进入室内热交换器278。在室内热交换器278中,随着热量从该工作流体传递至沿着室内热交换器278流动的流体,例如气流,工作流体的温度降低。随着工作流体的温度在室内热交换器278中降低,工作流体能够冷凝为液体。工作流体通过导管272离开室内热交换器278。在制热模式下,膨胀设备274b关闭并且工作流体流动通过旁通导管272b和止回阀287b。工作流体在流动通过旁通导管272b和止回阀287b时其状态或特性可能不会发生显著改变。工作流体继续流动通过导管272并且通过膨胀设备274a,该膨胀设备274b在制热模式下为激活的并且降低了流动通过其中的工作流体的压力。工作流体从膨胀设备274a通过导管272流动到室外热交换器222。由于止回阀287a的存在以及其两侧的压力差的存在,该工作流体被防止流动通过旁通导管272a。低压、低温的工作流体从膨胀设备274a流动通过流体导管272并流至室外热交换器222中。在室外热交换器222中,工作流体能够从沿着室外热交换器222的流体吸收热量,因而增加该工作流体的温度。工作流体从室外热交换器222通过室外导管289、换向阀288和吸气导管238返回到压缩机32中。
[0047]在图7和8所示的机械化构造中,流体导管64在膨胀设备274a、274b之间与导管272连通。流体导管64的这种定位允许冷凝的工作流体流动到流体导管64中并且通过阀66膨胀并且流动通过基部54并将热量从控制模块34上移除,如上面参照图4中示出的机械化构造所描述的那样。当在冷却模式下时,由于膨胀设备274a关闭而膨胀设备274b激活,所以与流体导管64连通的工作流体处于冷凝的非膨胀状态。当在制热模式下时,由于膨胀设备274b关闭而膨胀设备274a激活,所以与流体导管64连通的工作流体仍然处于冷凝的非膨胀状态。因此,无论制热和空气调节系统270以冷却模式还是制热模式操作,都能够为控制模块34提供相同类型的冷却,如上文中参照图4中示出的机械化构造所描述的那样。
[0048]根据本教示,控制模块34能够通过由风扇26、风扇86(当存在时)引起的气流以及由流动通过散热器36的基部54的工作流体冷却。通常,控制模块34将被流动穿过散热器36的翅片60的空气进行空气冷却。当空气冷却不足以将控制模块34保持在预定温度以下或预定温度操作范围内时,通过向基部54提供工作流体以为控制模块34提供额外冷却,能够补充该冷却。通过工作流体提供额外冷却的状况能够基于控制模块34的需要以及压缩机32和使用了该压缩机32的系统的期望的操作而变化。例如,空气冷却和工作流体冷却的使用能够由操作包线92中的当前的压缩机32操作状况来描述,例如图9的图形93所示。在图形93中,饱和的蒸发器温度沿着横轴示出而饱和的冷凝器温度沿着竖轴示出。线95在横轴和竖轴之间延伸。线95之下、竖轴之上至横轴左侧的区域代表压缩机32可操作的操作包线92。
[0049]在操作包线92内,控制模块34能够通过空气冷却而被冷却,在一些区域中,通过由工作流体提供的额外冷却进行补充。转变线96能够将操作包线划分为第一区域97和第二区域98,在第一区域97中,控制模块34仅通过空气冷却被冷却,在第二区域98中,控制模块34的冷却通过由流动通过散热器36的工作流体提供的额外冷却来补充。第二区域98在图9中由交叉阴影线表示。转变线96的位置和形状能够基于压缩机32的期望的操作、控制模块34的操作温度范围和/或冷凝单元20所操作于的系统的期望的操作而变化。例如,在一些实施方式中,转变线96能够基于140° F的冷凝器温度,如图9所示。在该情形中,当冷凝器温度为140° F或更高时,工作流体能够供给至散热器36的基部54。当温度降到140° F以下时,流动通过基部54的工作流体被停止并且能够完全由空气冷却提供冷却。在一些实施方式中(例如,地热单元),操作包线92可不为上文描述的情形。例如,转变线96可处在低于140° F的温度。在该实施方式中,可使用独立的风扇86来协助冷却散热器36。
[0050]使用工作流体来向控制模块34提供额外冷却为压缩机32所操作于的系统添加了效率损失。为了减少该效率损失,在一些实施方式中,工作流体能够仅在需要额外冷却的情形中被供给至散热器36的基部54。另外,在一些实施方式中,工作流体的使用能够被限制在不影响压缩机32和/或使用压缩机32的系统的效率评级的范围内。例如,压缩机32和/或使用它的系统的效率评级能够限制在特定的操作点,例如图9中示出的点99a、99b。这些评级点能够为用于对压缩机和/或制热和空气调节系统的效率进行评级的源自工业的标准。使用由引导通过散热器36的基部54的工作流体提供的补充冷却能够影响该效率。因此,由工作流体提供的补充冷却能够被限制到操作包线92内的不出现压缩机评级点99a、99b的区域中。例如,如图9所示,评级点99a、99b都处于第一区域97中,在该第一区域97中,控制模块34的全部冷却由穿过翅片60的气流提供。因此,通过将使用工作流体为控制模块34提供冷却限制在不存在压缩机评级点的区域,例如,第二区域98中,使用工作流体来冷却控制模块34不会影响系统评级。另外,使用工作流体来冷却控制模块34能够允许控制模块34在更低的温度下操作,因而有可能为控制模块34使用更便宜的部件。
[0051]应当理解,压缩机操作包线92本质上仅仅是示例性的,并且仅仅描绘了根据本教示的用于将操作包线92划分为使用不同的冷却方法的第一区域97和第二区域98的一种可能的布置。根据需要,能够利用具有不同的转变线和不同的第一区域97和第二区域98的其他的操作包线来实现控制模块34的期望的冷却。
[0052]现在参照图10,示出了根据本教示的补充控制模块34的冷却的方法。该方法开始于压缩机32操作的启动,如方块200所示。在压缩机32最初启动时,控制模块34被空气冷却,如方块202所示。这能够通过引起穿过散热器36的翅片60的气流的风扇26和/或风扇86 (当存在时)来实现。
[0053]当控制模块34被空气冷却时,该控制监控状态,如方块204所示。冷却模块50能够监控该状态。被监控的信息的类型能够包括一一以非限定性的示例的方式一一控制模块34的温度、散热器36的温度、设置于压缩机32上的需求和/或环境状况。在一些实施方式,例如利用图5和6中示出的构造中的阀190监控膨胀设备74下游的冷凝工作流体的温度。
[0054]做出是否需要补充冷却的判断,如方块206所示。如果不需要补充冷却,则该控制移动至方块208并且监控该状态。如果需要补充冷却,则控制模块34由工作流体冷却,如方块210所示。具体地,在图4、7和8中示出的构造中,冷却模块50命令阀66打开,因而允许工作流体流动通过流体导管64和散热器36的基部54以将热量从控制模块34上移除。在图5和6中示出的构造的情形中,阀190能够在检测到流动到其处的工作流体的温度在预定温度之上时自动打开。控制阀190的打开因而引导工作流体通过流体导管164和散热器36的基部54以将热量从控制模块34上移除。
[0055]当控制模块34被工作流体冷却时,由冷却模块50监控该状态,如方块208所示。在方块212中,确定是否需要补充冷却。是否需要补充冷却的判断能够通过冷却模块50做出并且能够基于上文参考方块206讨论的相同的考虑因素而做出。如果需要补充冷却,则控制返回到方块210,并且如果利用工作流体冷却控制模块34尚未发生,则启动该冷却;或者,如果利用工作流体冷却控制模块34已经发生,则继续用工作流体冷却该控制模块34。如果不需要补充冷却,则停止流动到散热器35的基部54的工作流体,如方块213所示。在图4、7和8示出的构造中,这能够通过冷却模块50命令阀66关闭因而停止流动通过散热器36的工作流
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