[发明专利]制冷剂控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及使用节能装置的制冷系统，例如用于冷冻机应用的那些使用节能装置的制冷系统。

背景技术

一些制冷空调系统依赖冷冻机，以降低过程流体(通常为水)的温度。在这样的应用中，已冷冻的水可经过下游设备(例如，空气处理器)，以冷却其他流体，例如建筑物中的空气。在典型的冷冻机中，通过蒸发器来冷却过程流体，所述蒸发器通过使制冷剂蒸发而从该过程流体吸收热。然后，通过压缩机来压缩制冷剂，并且该制冷剂被传递至冷凝机。在该冷凝机中，制冷剂通常通过空气流动来冷却，并且再冷凝为液体。气冷式冷凝机通常包括一个冷凝机盘管和一个将气流引导在盘管上的风扇。在一些常规设计中，在冷冻机设计中使用节能装置，以改进性能。在采用闪蒸箱(flash tank)节能装置的系统中，已冷凝的制冷剂可被引导至该闪蒸箱，其中液体制冷剂至少部分地蒸发。可从该闪蒸箱提取蒸气，并且将蒸气重新引导至压缩机，且将来自闪蒸箱的液体制冷剂引导至蒸发器，使制冷剂循环闭合。

在该类型的常规系统中，一个流量控制阀(其可被称为进给阀)被设置在冷凝器和闪蒸箱之间的导管中。通常基于闪蒸箱液位(level)以闭环方式控制进入闪蒸箱中的流动。通常还可基于使离开蒸发器的制冷剂的过热以闭环方式控制排放阀(其用于从闪蒸箱提取液体)。使该制冷剂的过热指的是加热到沸点以上。

然而，存在通常不能使该制冷剂过热的其他类型的蒸发器的应用。将所述蒸发器与闪蒸箱结合使用可带来一定优势。这种类型的蒸发器可包括壳程蒸发器(shell-side evaporator)，例如降膜蒸发器，其中制冷剂被喷射在第二过程流体(例如，水)循环穿过的管上方。其他具有壳程蒸发作用的蒸发器包括满液式蒸发器或者降膜蒸发器设计和满液式蒸发器设计的混合。制冷剂在所述管的外侧上的蒸发使第二过程流体冷却。由于从蒸发器流出的制冷剂未发生过热，尚无基于过热来调整闪蒸箱中的液位的常规技术。

因而，需要一种改进的技术，用于控制暖通空调系统中的制冷剂液位和流动，所述暖通空调系统可利用具有闪蒸箱的管程冷凝器和壳程蒸发器。

发明内容

本发明提供了响应于所述需求而设计的一种系统设计和控制方法。具体而言，该系统可与任何期望类型的制冷系统一起使用，但是尤其适用于冷冻流体(例如水)的应用。该系统利用管程冷凝器和壳程蒸发器，例如降膜蒸发器。该系统还可利用冷凝器和蒸发器之间的闪蒸箱。冷凝器流出量低温冷却可被用于调整通向闪蒸箱的流入量。然后可通过孔口来控制从闪蒸箱至蒸发器的流出量，所述孔口在某些实施方案中可以是固定的孔口。可以将所述孔口调整大小，并且定位用于所述闪蒸箱的流出量的导管，从而在所述闪蒸箱的流出量(从质量流量观点看，其通常将主要包括液体)中提供一些气体。本发明还提供用于对进给箱进给管线(feed tank feed line)的多参数控制，例如基于除了冷凝器输出低温冷却以外的压缩机容量。一些参数可有效地提供前馈分量(feed forward component)，如在压缩机容量的实例中。

附图说明

图1示出了商业暖通空调制冷(HVAC&R)系统的一个示例实施方案，该系统包括根据本技术的多个方面的气冷式制冷系统。

图2是用于例如图1中示出的冷冻机应用中的现有技术的制冷系统的示意图，以及该制冷系统采用蒸发器排放过热，用于闭环控制闪蒸箱的排放阀；以及

图3是根据本技术的示例性HVAC&R系统的示意图。

具体实施方式

图1描绘了制冷系统的一个示例应用。这样的系统通常可被应用在HVAC&R领域内或者该领域外的多种设置(setting)中。制冷系统可通过蒸气压缩制冷、吸收制冷或热电冷却来给数据中心、电气设备、冷冻箱、冷却器或其他环境提供冷却。然而，在当前考虑的应用中，制冷系统可在民用、商用、轻工业、工业和任何其他应用中用于加热或冷却一个体积或壳体，例如住宅、建筑物、结构等的应用中。此外，制冷系统可在适合的工业应用中用于各种流体的基本制冷和加热。