[发明专利]低温环境冷却的空气调节系统

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种空气调节系统，尤其地，本发明涉及在低温环境下工作的一种空气调节系统。

【背景技术】

空气调节系统通常运行于在一预设空间内比如(但不局限于)房间，大厦，汽车，冰箱，冷冻箱以及其它，调节空气(如加热，制冷或者除湿)。

当室外温度低于某个特定的温度比如华氏55度时，许多空气调节系统并未被设计于在制冷模式下工作。通常，当空气调节器工作在低于此温度的制冷模式下，那么流经其室外热交换器盘管的制冷剂的温度和压力下降到期望的标准。空气调节系统的性能变量，比如制冷能力和效率逐渐下降。空气调节系统的可靠性，由于诸如液态制冷剂在压缩机中溢流或内部热交换盘管被冻住等问题的发生，也同样下降。

然而，空气调节系统的许多应用被安装在甚至当外部温度低于一预设点仍存在制冷需要的场所。这种应用的一个例子比如在某个商业大厦内的计算机房，在那设备产生大量的热量从而需要适度地冷却温度以保证正常并可靠的运行。因此对空气调节系统存在一种需要：空气调节系统被配置于在环境外部温度低于预设点下在制冷模式下维持高效运行。为了将宅用的空气调节系统的工作范围延伸至更低的室外温度，目前几种低温环境冷却装置已经可行。这些装置存在很多改变，其中存在两个典型实施例。这些装置的共同目的都是，通过循环或改变将空气吹入室外热交换器盘管的室外风扇马达的速度，维持在空气调节系统的室外热交换器盘管内流动的制冷剂的温度或者压力在期望的界限内。

其中这些装置的一个实施例包括一温度传感器和用于改变标准交流风扇马达转速的电路，其中交流风扇马达将周围空气吹入室外热交换器盘管。该温度传感器安装在盘管上的合适位置用以感测液态制冷剂的温度。该电路根据检测到的制冷剂的温度，典型地切断加在风扇马达上的部分交流正弦电压以改变其转速。风扇马达速度随着感测的温度下降降低得越来越快。更低的风扇速度减少了通过盘管内的制冷剂散发到室外空气中的热量数量。如果制冷温度升高，风扇速度加快，将导致制冷剂与外界空气更高的热交换率。这整个机制使得制冷温度的调节在室外空气温度的一较大范围下相对较窄的期望范围内。然而这种装置不经济，并且需要在一个宽的速度范围内能够可靠运行的滚珠轴承风扇马达。同时，改变马达速度的电子“切断”方法也会产生交流电力线内不期望的谐波。

在现有技术中的低温环境装置的另一个实施例中，一压力开关被安装在室外热交换器盘管内的合适位置处。该压力开关在预设的制冷剂压力水平下接通和切断。它与室外风扇马达是电性串联的。当制冷压力低于一个预设的压力水平时，压力开关会将风扇马达切断。当制冷压力升高超过第二预设水平时，压力开关将风扇马达重新启动。在这种方式下风扇马达被循环用以调节制冷压力。

这个实施例虽然简单，但需要安装者进入到制冷系统中安装压力开关，这可能导致制冷剂的泄漏。同样它也会导致快速的风扇循环，从而使系统各种部件上地受压。而且，在更低的室外温度下制冷能力和效率大大地下降了。

这两种实施例都需要几个额外的部件安装在空气调节系统内。空气调节系统通常包括一低压开关(LPS)，它作为保护元件并且当制冷压力下降到非常低的水平时(通常意味制冷剂的损耗)，将系统关闭。然而，即使制冷水平处于正常水平，低压开关也会故障切断，并引起在低温环境制冷循环的初始阶段就被扰动切断。所以，这样的低温环境装置需要一LPS旁路计时开关，其旁路了LPS，允许在一设定时间内，典型地为3分钟，在每个循环的初始阶段允许持续的运行。在这设定时间后，制冷压力通常会升高到复位LPS的水平，并且旁路就不需要了。如果即使超过这一设定时间后LPS仍切断，那么很显然指示了系统故障并且相应的关机是有道理的。

在空气调节系统中，低温环境冷却运行也可导致室内热交换器盘管被冻结。所以需要在室内盘管上安装一冷冻恒温器。这是一个很简单的温度开关，其测量盘管上冷冻温度并切断空气调节系统。

目前双级空气调节系统应用越来越普遍。在这种系统中，第一级通过降低由压缩机产生的制冷剂流率提供显著的低温制冷能力，而第二级则提供完全的制冷能力。由于在较适中的温度条件下更低的制冷能力足以满足制冷需求，第一级是典型地更高效能。而效能稍差的第二级则可以当温度较热的情况下处理更高的需求。