满液式蒸发器的液位控制方法和制冷循环系统与流程

本发明涉及制冷领域，尤其涉及一种满液式蒸发器的液位控制方法和制冷循环系统。

背景技术

制冷循环系统通常包括顺序连通形成循环回路的压缩机、蒸发式冷凝器、电子膨胀阀和满液式蒸发器，其中，满液式蒸发器的液位能否维持在最佳高度，对系统的运行能效至关重要。现有技术中，有的根据环境干球温度来控制电子膨胀阀前制冷剂的过冷度值，从而控制满液式蒸发器的液位高度，或者采用液位传感器控制满液式蒸发器的液位高度，使得满液式蒸发器的液位高度满足需求。而对于蒸发式冷凝器，冷凝温度和电子膨胀阀前的液体过冷度与环境干球温度影响很小，所以依靠环境干球温度不能有效控制满液式蒸发器的液位。

技术实现要素：

本发明提供一种满液式蒸发器的液位控制方法和制冷循环系统。

具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：

根据本发明的第一方面，提供一种满液式蒸发器的液位控制方法，满液式蒸发器位于一制冷循环系统中，该制冷循环系统还包括压缩机、蒸发式冷凝器和电子膨胀阀，所述压缩机、蒸发式冷凝器、电子膨胀阀和满液式蒸发器顺序连通形成循环回路，所述蒸发式冷凝器包括一水泵；所述方法包括：

根据所述电子膨胀阀入口的压力和温度，计算所述电子膨胀阀入口的制冷剂的实际过冷度值；

根据环境温度、满液式蒸发器的出水温度和压缩机的负荷率，计算过冷度目标值，其中所述环境温度由所述水泵的运行状态确定；

根据所述实际过冷度值和所述过冷度目标值，控制所述电子膨胀阀阀口的开度，以使所述电子膨胀阀入口的制冷剂的实际过冷度值接近所述过冷度目标值。

可选地，所述根据环境温度、满液式蒸发器的出水温度和压缩机的负荷率，计算过冷度目标值，包括：

在水泵运行时，根据环境湿球温度、满液式蒸发器的出水温度和压缩机的负荷率，计算过冷度目标值。

可选地，环境湿球温度选择以下任一种方式获得：

通过蒸发式冷凝器进风口上的干球温度传感器获得环境干球温度值；

通过蒸发式冷凝器进风口上的湿度传感器获得相对湿球值；

根据所述环境干球温度值和所述相对湿球值，获得环境湿球温度；

或者，

通过蒸发式冷凝器进风口上的干湿球温度传感器，直接获取环境湿球温度。

可选地，所述根据环境温度、满液式蒸发器的出水温度和压缩机的负荷率，计算过冷度目标值，包括：

在水泵停止运行时，根据环境干球温度、满液式蒸发器的出水温度和压缩机的负荷率，计算过冷度目标值。

可选地，所述根据所述实际过冷度值和所述过冷度目标值，控制所述电子膨胀阀阀口的开度，包括：

根据所述实际过冷度值和所述过冷度目标值，采用pid算法、模糊控制算法和神经网络算法中的一种控制所述电子膨胀阀阀口的开度。

根据本发明的第二方面，提供一种制冷循环系统，包括该制冷循环系统还包括压缩机、蒸发式冷凝器、电子膨胀阀、满液式蒸发器和控制器，所述压缩机、蒸发式冷凝器、电子膨胀阀和满液式蒸发器顺序连通形成循环回路，所述蒸发式冷凝器包括一水泵；

所述控制器与所述电子膨胀阀电连接，所述控制器用于：

根据所述电子膨胀阀入口的压力和温度，计算所述电子膨胀阀入口的制冷剂的实际过冷度值；

根据环境温度、满液式蒸发器的出水温度和压缩机的负荷率，计算过冷度目标值，其中所述环境温度由所述水泵的运行状态确定；

根据所述实际过冷度值和所述过冷度目标值，控制所述电子膨胀阀阀口的开度，以使所述电子膨胀阀入口的制冷剂的实际过冷度值接近所述过冷度目标值。

可选地，在水泵运行时，所述控制器根据环境湿球温度、满液式蒸发器的出水温度和压缩机的负荷率，计算过冷度目标值。

可选地，还包括设于所述蒸发式冷凝器进风口上的干球温度传感器和设于所述蒸发式冷凝器进风口上的湿度传感器；

所述控制器通过所述干球温度传感器获得环境干球温度值和所述湿度传感器获得相对湿球值，获得环境湿球温度；

或者，

还包括设于所述蒸发式冷凝器进风口上的干湿球温度传感器，所述控制器通过所述干湿球温度传感器，直接获取环境湿球温度。

可选地，在水泵停止运行时，所述控制器根据环境干球温度、满液式蒸发器的出水温度和压缩机的负荷率，计算过冷度目标值。

可选地，所述控制器根据所述实际过冷度值和所述过冷度目标值，采用pid算法、模糊控制算法和神经网络算法中的一种控制所述电子膨胀阀阀口的开度。

由以上本发明实施例提供的技术方案可见，本发明实施例由蒸发式冷凝器水泵的运行状态确定环境温度，并通过电子膨胀阀入口的制冷剂的实际过冷度值和根据系统参数计算的过冷度目标值，调整电子膨胀阀的开度，使得电子膨胀阀入口制冷剂的实际过冷度值跟随蒸发式冷凝器水泵的运行状态、环境温度和负荷的变化改变，满足预设要求，从而使满液式蒸发器的液位维持在最高效的高度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明一示例性实施例示出的一种制冷循环系统的结构示意图；

图2是本发明一示例性实施例示出的一种满液式蒸发器的液位控制方法的流程示意图；

图3是本发明一示例性实施例示出的一种满液式蒸发器的液位控制方法的具体流程示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

下面结合附图，对本发明的满液式蒸发器的液位控制方法和制冷循环系统进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

图1为本发明实施例的制冷循环系统的结构示意图，如图1所示，所述制冷循环系统可包括压缩机1、蒸发式冷凝器2、电子膨胀阀3和满液式蒸发器4。其中，所述压缩机1、蒸发式冷凝器2、电子膨胀阀3和满液式蒸发器4顺序连通形成循环回路。需要说明的是，本发明实施例中，顺序连通仅说明各个器件之间连接的顺序关系，而各个器件之间还可包括其他器件，例如截止阀等。

在制冷时，参见图1，压缩机1将低温低压的气态制冷剂压缩成高温高压的气态制冷剂，高温高压的气态制冷剂进入蒸发式冷凝器2，高温高压的制冷剂在蒸发式冷凝器2中与室外空气流换热，制冷剂释放热量，释放的热量被空气流带到室外环境空气中，制冷剂则发生相变而冷凝成液态或气液两相制冷剂。制冷剂流出蒸发式冷凝器2，进入电子膨胀阀3膨胀，降温降压变成低温低压的制冷剂。低温低压的制冷剂进入满液式蒸发器4，低温低压制冷剂吸收满液式蒸发器4内的冷冻水的热量，使满液式蒸发器4内的冷冻水的温度降低，实现制冷效果。制冷剂则发生相变而蒸发成低温低压的气态制冷剂，回流入压缩机1，实现制冷剂的循环利用。又参见图1，本实施例的满液式蒸发器4还与用户端侧相连，满液式蒸发器4内的冷冻水的温度降低后，进入用户侧，并且，满液式蒸发器4内的冷冻水可由用户侧补充。

其中，所述压缩机1可以选择为螺杆压缩机，也可以选择为其他类型的压缩机。

蒸发式冷凝器2包括水箱、连通水箱的水泵6、排风口以及与排风口进行配合的风机，水泵6将水箱底部的水抽至水箱的顶部并喷洒，通过风机和排风口的配合对喷洒的水进行蒸发。

进一步地，水箱上设有补水口以及设于补水口处的浮球阀，从而可对水箱内的水进行补充。

进一步地，本实施例的制冷循环系统还包括控制器5，所述控制器5与所述电子膨胀阀3电连接，从而可通过控制器5控制电子膨胀阀3的开度，使得满液式蒸发器4的液位维持在所需高度。

图2为本发明实施例提供的一种满液式蒸发器4的液位控制方法的流程示意图。本实施例的控制方法的执行主体为制冷循环控制系统的控制器5。

如图2所示，所述满液式蒸发器4的液位控制方法可以包括如下步骤：

步骤s201：根据所述电子膨胀阀3入口的压力px和温度tx，计算所述电子膨胀阀3入口的制冷剂的实际过冷度值；

本实施例中，电子膨胀阀3入口是指电子膨胀阀3连接蒸发式冷凝器2一端的端口。

在一些例子中，可在电子膨胀阀3入口设置压力传感器和温度传感器，从而对应获得电子膨胀阀3入口的压力px和温度tx。

步骤s202：根据环境温度、满液式蒸发器4的出水温度和压缩机1的负荷率，计算过冷度目标值(即最优过冷度)，其中所述环境温度由所述水泵的运行状态确定；

本实施例中，环境温度根据水泵6运行与否分别采用不同的计算方式，参见图3，步骤s202进一步包括以下步骤：

步骤s301：判断水泵6是否运行，若水泵6运行(即pu＝1)，则执行步骤s302；若水泵6停止运行(即pu≠1)，执行步骤s303。

其中，判断水泵6是否运行的方式可选择现有任意方式，例如，在一实施例中，水泵6由控制器5控制启动与否，控制器5直接根据其发送至水泵6的控制信号来判断水泵6是否处于运行状态。而在另一实施例中，水泵6与控制器5电连接，当水泵6被触发而启动时，水泵6发送用于指示水泵6运行的信号至控制器5。

步骤s302：在水泵6运行时，根据环境湿球温度、满液式蒸发器4的出水温度和压缩机1的负荷率，计算过冷度目标值。

在一具体实施例中，水泵6运行时，过冷度目标值的计算公式如下：

subcooling＝(x1+x2*twb+x3*twb²+x4*twb³+x5*tlw)*sv(1)

公式(1)中，x1、x2、x3、x4和x5均为经验常数，可采用拟合方式获得；twb为环境湿球温度；tlw为满液式蒸发器4的出水温度；sv为压缩机的负荷率。需要说明的是，在水泵6运行时，过冷度目标值的计算方式并不限于公式(1)。

环境湿球温度twb可选择不同的方式获取，例如，在一实施例中，蒸发式冷凝器2进风口上设有干球温度传感器和湿度传感器，环境湿球温度twb的获取过程包括：

通过干球温度传感器获得环境干球温度值tdb；

通过湿度传感器获得相对湿球值rh；

根据所述环境干球温度值tdb和所述相对湿球值rh，获得环境湿球温度twb。

在另一实施例中，蒸发式冷凝器2进风口上设有干湿球温度传感器，控制器5通过干湿球温度传感器，直接获取环境湿球温度twb。步骤s303：在水泵6停止运行时，根据环境干球温度、满液式蒸发器4的出水温度和压缩机1的负荷率，计算过冷度目标值。

由于环境温度较低(一般低于0度下)，为了保护水不冻结，水泵6停止运转；或者水泵6因为故障、或者运行、控制等限制不能运行时，此时由于蒸发式冷凝器2特性为风冷特性，此时的过冷度控制规律需要切换为使用环境干球温度、蒸发器出水温度和压缩机1负荷率进行预估，从而控制膨胀阀开度，使蒸发器液位稳定在高效处。

在一具体实施例中，当压缩机1的负荷较小，或者冬季防冻情况下，水泵不能运行时，环境干球温度对最优过冷度的影响会很大。本实施例中，水泵6停止运行时，过冷度目标值的计算公式如下：

subcooling＝(y1+y2*tdb+y3*tdb²+y4*tdb³+y5*tlw)*sv(2)

公式(2)中，y1、y2、y3、y4和y5均为经验常数，可采用拟合方式获得；tdb为环境干球温度；tlw为满液式蒸发器4的出水温度；sv为压缩机的负荷率。需要说明的是，在水泵6停止运行时，过冷度目标值的计算方式并不限于公式(2)。

环境干球温度值tdb也可采用不同的方式获取，例如，在一实施例中，控制器5通过干球温度传感器，直接获得环境干球温度值tdb。在另一实施例中，控制器5干湿球温度传感器，直接获取环境干球温度值tdb。本实施例的电子膨胀阀3入口的制冷剂的过冷度最优值通过对蒸发式冷凝器2的水泵6是否运行、环境干球温度、环境湿球温度、蒸发器出水温度和压缩机1负荷率进行监测和计算。通过此控制方法，确保满液式蒸发器4的液位在水泵6运转和水泵6停转下都能维持在换热性能最优的位置，使机组始终运行在高效工况。

步骤s203：根据所述实际过冷度值和所述过冷度目标值，控制所述电子膨胀阀3阀口的开度，以使所述电子膨胀阀3入口的制冷剂的实际过冷度值接近所述过冷度目标值。

该步骤中，控制器5根据所述实际过冷度值和所述过冷度目标值，采用pid算法、模糊控制算法和神经网络算法中的一种控制所述电子膨胀阀3阀口的开度。其中，pid算法、模糊控制算法和神经网络算法均为现有算法，此处不再赘述。

本发明实施例由蒸发式冷凝器2的水泵6的运行状态确定环境温度，并通过电子膨胀阀3入口的制冷剂的实际过冷度值和根据系统参数计算的过冷度目标值，调整电子膨胀阀3的开度，使得电子膨胀阀3入口制冷剂的实际过冷度值跟随蒸发式冷凝器2的水泵6的运行状态、环境温度的变化以及负荷的变化改变，满足预设要求，从而使满液式蒸发器4的液位维持在最高效的高度。

参见图1，本发明实施例还提供一种制冷循环系统，包括该制冷循环系统还包括压缩机1、蒸发式冷凝器2、电子膨胀阀3、满液式蒸发器4和控制器5，所述压缩机1、蒸发式冷凝器2、电子膨胀阀3和满液式蒸发器4顺序连通形成循环回路，所述蒸发式冷凝器包括一水泵。所述控制器5与所述电子膨胀阀3电连接。

所述控制器5用于：根据所述电子膨胀阀3入口的压力和温度，计算所述电子膨胀阀3入口的制冷剂的实际过冷度值；根据环境温度、满液式蒸发器4的出水温度和压缩机1的负荷率，计算过冷度目标值，其中所述环境温度由所述水泵的运行状态确定；根据所述实际过冷度值和所述过冷度目标值，控制所述电子膨胀阀3阀口的开度，以使所述电子膨胀阀3入口的制冷剂的实际过冷度值接近所述过冷度目标值。

在一些实施例中，在水泵6运行时，所述控制器5根据环境湿球温度、满液式蒸发器4的出水温度和压缩机1的负荷率，计算过冷度目标值。

在一些实施例中，还包括设于所述蒸发式冷凝器2进风口上的干球温度传感器和设于所述蒸发式冷凝器2进风口上的湿度传感器；所述控制器5通过所述干球温度传感器获得环境干球温度值和所述湿度传感器获得相对湿球值，获得环境湿球温度；或者，还包括设于所述蒸发式冷凝器2进风口上的干湿球温度传感器，所述控制器5通过所述干湿球温度传感器，直接获取环境湿球温度。

在一些实施例中，在水泵6停止运行时，所述控制器5根据环境干球温度、满液式蒸发器4的出水温度和压缩机1的负荷率，计算过冷度目标值。

在一些实施例中，所述控制器5根据所述实际过冷度值和所述过冷度目标值，采用pid算法、模糊控制算法和神经网络算法中的一种控制所述电子膨胀阀3阀口的开度。

本发明实施例提供的制冷循环系统的具体原理和实现方式均与图2所示实施例类似，此处不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。