[发明专利]用于控制断续超临界运行制冷回路中的高压的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制断续超临界运行制冷回路中的制冷剂的高压的方法，该制冷回路在使用中按预定流向循环制冷剂，并沿流向包括压缩机、排热热交换器(heat-rejecting heat exchanger)、与排热热交换器的出口相关联的控制阀、以及用于控制该控制阀的控制器。

背景技术

用于控制亚临界和超临界运行状态下的排热热交换器之后(即，气体冷却器和/或冷凝器)的制冷剂中的高压的各种方法是公知的。例如，浮球调节阀是众所周知的用于在亚临界运行制冷回路中进行高压调节的设备。根据浮球调节阀中的液位，浮球打开或关闭用于将液态制冷剂抽入制冷回路的出口，并且一般抽入到接收器中，在将制冷剂传送到制冷用户前，在接收器中，收集并存储制冷剂。另一方面，气态制冷剂不会抬高浮球，使得出口会保持关闭。相应地，将升高排热热交换器中的液压，从而确保液态制冷剂向浮球调节阀传送。

在超临界运行模式下，排热热交换器之后不会存在液态制冷剂，并且浮球调节阀不能进行高压调节。然而，在超临界模式下，在气体冷却器出口温度和COP(性能系数)最大时的制冷剂的高压之间存在相关性。对本领域技术人员来说，用于计算超临界模式下的该最优高压的各个公式是公知的，借助于分别与排热热交换器和气体冷却器的出口相关联的控制阀，制冷剂压力可以根据该公式来控制。

例如，在将CO₂作为制冷剂的情况下，断续超临界运行的制冷回路断续运行在超临界运行模式下，其中离开气体冷却器的制冷剂处于气态。它们还断续运行在亚临界或“正常”模式下，此时离开冷凝器的制冷剂处于流态。制冷回路是否运行在超临界或亚临界模式下取决于制冷剂在排热热交换器中分别被冷却和冷凝时相对媒介的温度。因为该媒介一般是周围的空气，所以亚临界运行模式也称为“冬季模式”，而超临界运行模式也称为“夏季模式”。可选地，媒介可以是水或盐水。

在靠近临界点的边界区域中，对制冷剂的高压的控制是这类制冷回路的一个问题，在临界点处超临界运行模式将转换到亚临界运行模式，反之亦然。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于在靠近临界点的边界区域中控制断续超临界运行的制冷回路的方法。

根据本发明的实施例，该目的将通过以下步骤实现：

(a)在亚临界模式下，控制控制阀，以便保持预定的“亚临界压力”，该预定的“亚临界压力”确保排热热交换器的出口处的液态制冷剂的预定过冷；

(b)在超临界模式下，控制控制阀，以便保持排热热交换器的出口处的超临界制冷剂的预定的“超临界压力”，优化该预定的“超临界压力”以使效率最优；以及

(c)在靠近临界点的边界区域中的边界模式下，根据“连续压力”来控制控制阀，基于步骤(a)和(b)中的预定的“亚临界压力”和预定的“超临界压力”来确定该“连续压力”。

根据本发明，控制阀控制用于亚临界模式、超临界模式以及边界模式的高压。在超临界模式下，控制器基本采用与现有技术相同的方法来控制控制阀，即基于公知的针对最优效率的相关性，可以通过考虑排热热交换器的特定类型的系数进行调整；使得获得制冷回路的最优效率或接近最优效率。在亚临界模式下，控制器对类似于浮球调节阀的控制阀进行控制，使得只允许液态制冷剂通过控制阀。提供排热热交换器的出口处的液态制冷剂的预定过冷，用以确保允许液态制冷剂通过控制阀。

在超临界模式和亚临界模式下的控制比较常规时，问题主要存在于临界点附近的边界区域中，即亚临界和超临界运行之间的过渡区。对临界点来说，各个亚临界压力和超临界压力的计算可能完全不同。实际上，诸如制冷剂温度等参数的微小变化可能导致很大的压力跳跃，从而导致控制阀的控制中的不规则和不连续。为了解决该问题，出于控制目的，定义了临界点周围或靠近临界点的边界区域，并基于预定的“亚临界压力”和预定的“超临界压力”来计算和/或定义“连续压力”。相应地，这样确定的“连续压力”用于将亚临界压力与超临界压力连续连接。这样，即使在临界点附近也可以分别实现对控制阀和制冷剂压力的连续控制。