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CN107076485A - 用于控制具有喷射器的蒸气压缩系统的方法 - Google Patents

用于控制具有喷射器的蒸气压缩系统的方法 Download PDF

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CN107076485A CN201580060854.1A CN201580060854A CN107076485A CN 107076485 A CN107076485 A CN 107076485A CN 201580060854 A CN201580060854 A CN 201580060854A CN 107076485 A CN107076485 A CN 107076485A
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Abstract

披露了一种用于控制蒸气压缩系统(1)的方法，该蒸气压缩系统(1)包括喷射器(5)。该方法包括控制压缩机单元(2)以便基于检测到的离开蒸发器(8)的制冷剂的压力来调整接收器(6)内部的压力。离开蒸发器(8)的制冷剂的被供应至喷射器的次级入口(15)的部分被最大化并且制冷剂的被直接供应至压缩机单元(2)的部分被最小化，同时确保离开蒸发器(8)的制冷剂的压力没有下降到低于可接受水平。

Description

用于控制具有喷射器的蒸气压缩系统的方法
发明领域
本发明涉及一种用于以节能方式在大范围的环境温度内控制蒸气压缩系统的方法，该蒸气压缩系统包括喷射器。本发明的方法尤其适于蒸气压缩系统，在该蒸气压缩系统中应用如CO2的跨临界制冷剂。
发明背景
在一些蒸气压缩系统中，喷射器被安排在制冷剂路径中、在相对于排热换热器的下游位置处。由此，离开排热换热器的制冷剂被供应至喷射器的初级入口。离开蒸气压缩系统的蒸发器的制冷剂被供应至喷射器的次级入口。
喷射器是使用文丘里效应借助于被供应至喷射器的动力入口(或初级入口)的动力流体来增大在喷射器的吸入口(或次级入口)处流体的压力能的一种泵。由此，如所描述地将喷射器安排在制冷剂路径中将致使制冷剂做功，并且由此与没有提供喷射器的情形相比，减小了蒸气压缩系统的功耗。
喷射器的出口通常被连接至接收器，在该接收器中液态制冷剂与气态制冷剂分离。制冷剂的液态部分经由膨胀装置被供应至蒸发器。制冷剂的气态部分可以被供应至压缩机。由此，制冷剂的气态部分不经受由膨胀装置引起的压降，并且因此可以减少为了压缩制冷剂所需要的功。
如果接收器内部的压力高，那么由压缩机为了压缩从接收器接收的气态制冷剂所需要的功相应地较低。另一方面，接收器内部的高压对接收器中的制冷剂的液/气比有影响，效果是存在更少的气态制冷剂和更多的液态制冷剂，并且因此接收器内部的过高压力是不令人希望的，因为这迫使排热换热器内部的压力更高，因而降低蒸气压缩系统的效率。此外，在低的环境温度下，当排热换热器内部的压力相对较低时，蒸气压缩系统的效率通常得到提高。
相应地，必须限定接收器内部的适当的压力水平，这使压缩机所需要的功与其他系统要求平衡，如上所述。此外，令人希望的是，将尽可能多的制冷剂从蒸发器的出口供应至喷射器的次级入口，因为被供应至压缩机的制冷剂的压力更高，由此减小由压缩机为了压缩制冷剂所需要的功的量。然而，从蒸发器的出口供应至喷射器的次级入口的制冷剂的量不能过大以至于离开蒸发器的制冷剂的压力下降到低于可接受的水平。被吸入喷射器的次级入口的制冷剂的量尤其取决于在离开排热换热器的制冷剂的压力与离开喷射器的制冷剂的压力(即，接收器内部的压力)之间的压力差。
US 2012/0167601 A1披露了一种喷射器循环。排热换热器被联接至压缩机以便接收被压缩的制冷剂。喷射器具有初级入口、次级入口和出口，该初级入口联接至排热换热器。分离器具有入口、气体出口和液体出口，该入口联接至喷射器的出口。系统可以在第一模式与第二模式之间切换。在第一模式中，离开排热换热器的制冷剂被供应至喷射器的次级入口。在第二模式中，离开排热换热器的制冷剂被供应至压缩机。
发明说明
本发明的多个实施例的目的是提供一种用于以节能方式在大范围的环境温度内控制蒸气压缩系统的方法。
根据第一方面，本发明提供了一种用于控制蒸气压缩系统的方法，该蒸气压缩系统包括被安排在制冷剂路径中的压缩机单元、排热换热器、喷射器、接收器、膨胀装置和蒸发器，该压缩机单元包括一个或多个压缩机，其中，排热换热器的出口被连接至喷射器的初级入口，喷射器的出口被连接至接收器，并且蒸发器的出口选择性地连接至喷射器的次级入口和/或压缩机单元的入口，并且其中，接收器的气体出口被连接至压缩机单元的入口，方法包括以下步骤：
-检测离开蒸发器的制冷剂的压力，
-检测压缩机单元的状态，压缩机单元的所述状态指明制冷剂是否从蒸发器的出口被供应至压缩机单元的入口，
-在检测压缩机单元的状态的步骤揭示制冷剂是从蒸发器的出口被供应至压缩机单元的入口的情况下，运行压缩机单元以便减小接收器内部的压力，
-在检测压缩机单元的状态的步骤揭示制冷剂不是从蒸发器的出口被供应至压缩机单元的入口的情况下，将检测到的离开蒸发器的制冷剂的压力与下阈值和上阈值进行对比，并且
-运行压缩机单元，以便：
-在检测到的离开蒸发器的制冷剂的压力低于下阈值的情况下，增加接收器内部的压力，
-在检测到的离开蒸发器的制冷剂的压力高于上阈值的情况下，减小接收器内部的压力，并且
-在检测到的离开蒸发器的制冷剂的压力在下阈值与上阈值之间的情况下，维持接收器内部的压力。
根据第一方面，本发明提供一种用于控制蒸气压缩系统的方法。在本文的上下文中，术语‘蒸气压缩系统’应当被解释为意指以下任何系统：其中流体介质流(诸如制冷剂)循环并且交替地压缩和膨胀，由此提供对一定体积的制冷或加热。因而，该蒸气压缩系统可以是制冷系统、空调系统、热泵等。
蒸气压缩系统包括被安排在制冷剂路径中的压缩机单元、排热换热器、喷射器、接收器、(例如呈膨胀阀形式的)膨胀装置和蒸发器，该压缩机单元包括一个或多个压缩机。
排热换热器的出口被连接至喷射器的初级入口。相应地，离开排热换热器的制冷剂被供应至喷射器的初级入口。
喷射器的出口被连接至接收器。相应地，离开喷射器的制冷剂被供应至接收器。
蒸发器的出口选择性地连接至喷射器的次级入口和/或压缩机单元的入口。相应地，离开蒸发器的制冷剂被供应至喷射器的次级入口或者压缩机单元。离开蒸发器的所有制冷剂可以被供应至喷射器的次级入口。作为替代方案，离开蒸发器的所有制冷剂可以被供应至压缩机单元。作为另一个替代方案，离开蒸发器的一些制冷剂可以被供应至喷射器的次级入口，并且离开蒸发器的一些制冷剂可以被供应至压缩机单元。此外，在任何给定的情形和给定的情况下，可以选择要应用上述三种选择中的哪一种。
接收器的气体出口被连接至压缩机单元的入口。相应地，接收器中的制冷剂的气态部分被供应至压缩机。
通过压缩机单元的该一个或多个压缩机对在制冷剂路径中流动的制冷剂进行压缩。被压缩的制冷剂被供应至排热换热器，在排热换热器中与周围环境发生热交换，其方式为使得从流动穿过该排热换热器的制冷剂中排出热量。在排热换热器呈冷凝器的形式的情况下，制冷剂在穿过排热换热器时被至少部分地冷凝。在排热换热器呈气体冷却器的形式的情况下，流动穿过排热换热器的制冷剂被冷却，但是保持呈气态。
制冷剂从排热换热器被供应至喷射器的初级入口，并且制冷剂从喷射器的出口被供应至接收器。在接收器中，制冷剂被分离成液态部分和气态部分。制冷剂的液态部分被供应至膨胀装置，在制冷剂被供应至蒸发器之前在膨胀装置处膨胀。由此，被供应至蒸发器的制冷剂呈气态和液态的混合态。在蒸发器中，制冷剂的液态部分至少部分地蒸发，同时与周围环境发生热交换，其方式为使得由流动穿过蒸发器的制冷剂吸收热量。
制冷剂从蒸发器的出口被供应至喷射器的次级入口和/或压缩机单元，如上所述。
接收器中的制冷剂的气态部分被供应至压缩机单元。由此，气态制冷剂不经受由膨胀装置引起的压降，并且由这些压缩机消耗的能量减小，如上所述。
因而，在制冷剂路径中流动的制冷剂的至少一部分交替地被压缩机压缩和被膨胀装置膨胀，同时在排热换热器和蒸发器处发生热交换。由此，可以获得对一定体积的冷却或加热。
根据本发明的方法，最初是检测制冷剂的压力。此外，检测压缩机单元的状态。被检测的压缩机单元的状态属于表明制冷剂是否从蒸发器的出口被供应至压缩机单元的入口的类型。因而，参照上述三种选择，一方面检测了离开蒸发器的制冷剂是否仅被供应至喷射器的次级入口，或者另一方面，检测了离开蒸发器的制冷剂是被供应至喷射器的次级入口和压缩机单元的入口还是仅被供应至压缩机单元。检测压缩机单元的状态的步骤例如可以包括检测专用于压缩从蒸发器接收的制冷剂的一个或多个压缩机是否在运行。作为替代方案，检测压缩机单元的状态的步骤例如可以例如包括检测控制制冷剂从蒸发器供应至压缩机单元的阀门的状态。这将在以下更详细地描述。
在压缩机单元的检测到的状态揭示制冷剂被供应至压缩机单元的情况下，这表明了离开蒸发器的制冷剂中的至少一些被供应至压缩机而不是喷射器的次级入口。因此，可以用确保将更多的制冷剂从蒸发器的出口供应至喷射器的次级入口的方式来控制蒸气压缩系统，由此允许更大部分的制冷剂做功而不是被压缩机单元的压缩机直接压缩。
为了获得这种结果，运行压缩机单元以便减小接收器内部的压力。原则上从蒸发器的出口流动至喷射器的次级入口的制冷剂的量由以下方程式确定：
其中，K是常数，是从蒸发器的出口供应至喷射器的次级入口的制冷剂的质量流量，并且Δp是在接收器内部的压力与离开蒸发器的制冷剂的压力之间的差。应注意的是可以给上述方程式增加因数以便考虑喷射器的效率。因而，如果接收器内部的压力减小，那么接收器内部的压力接近离开蒸发器的制冷剂的压力，并且压力差Δp因此减小。作为结果，质量流量增加，即，更大部分的离开蒸发器的制冷剂被供应至喷射器的次级入口，如所希望的。
另一方面，在检测压缩机单元的状态的步骤揭示制冷剂不是从蒸发器的出口被供应至压缩机单元的情况下，这表明了离开蒸发器的所有制冷剂被供应至喷射器的次级入口。相应地，制冷剂在最大可能的程度上做功。然而，在这种情况下，必须确保的是，离开蒸发器的制冷剂的压力不减小到低于可接受水平。因此，将检测到的离开蒸发器的制冷剂的压力与下阈值和上阈值进行对比。
如果这种对比揭示检测到的离开蒸发器的制冷剂的压力低于下阈值，则表明存在以下风险：离开蒸发器的制冷剂的压力下降到低于可接受水平。因此，希望的是增加离开蒸发器的制冷剂的压力。这可以通过降低从蒸发器的出口供应至喷射器的次级入口的制冷剂的质量流量而获得。
为了获得这种结果，运行压缩机单元以便增加接收器内部的压力。参照上述方程式，当接收器内部的压力增加时，压力差Δp增加。作为结果，质量流量降低，并且离开蒸发器的制冷剂的压力由此增加，如所希望的。
如果这种对比揭示检测到的离开蒸发器的制冷剂的压力高于上阈值，则表明从蒸发器的出口供应至喷射器的次级入口的制冷剂的量可能不足以去除离开蒸发器的制冷剂。因此，存在以下风险：离开蒸发器的制冷剂的压力增加至致使在蒸发器的出口与压缩机单元之间的连接打开的水平(例如，通过启动被连接至蒸发器的出口的压缩机)。这是不希望的，并且因此，离开蒸发器的制冷剂的压力需要减小。这可以通过增加从蒸发器的出口供应至喷射器的次级入口的制冷剂的质量流量而获得。
为了获得这种结果，运行压缩机单元以便减小接收器内部的压力。参照上述方程式，当接收器内部的压力减小时，接收器内部的压力接近离开蒸发器的制冷剂的压力，并且压力差Δp因此减小。作为结果，质量流量增加，并且离开蒸发器的制冷剂的压力由此减小，如所希望的。
最后，如果这种对比揭示检测到的离开蒸发器的制冷剂的压力在下阈值与上阈值之间，则表明离开蒸发器的制冷剂的压力在可接受范围内。因此，在这种情况下，运行压缩机单元以便维持接收器内部的压力。
因而，本发明的方法允许制冷剂在最大可能的程度上从蒸发器的出口供应至喷射器的次级入口，而没有使离开蒸发器的制冷剂的压力下降到低于可接受水平的风险。
压缩机单元可以包括一个或多个主压缩机以及一个或多个接收器压缩机，该一个或多个主压缩机被连接至蒸发器的出口，并且该一个或多个接收器压缩机被连接至接收器的气体出口，并且检测压缩机单元的状态的步骤可以包括检测该一个或多个主压缩机中的一个或多个是否在运行。
根据这个实施例，压缩机单元的这些压缩机中的一些压缩机(即，这些主压缩机)专用于压缩从蒸发器的出口接收的制冷剂，并且压缩机单元的这些压缩机中的一些压缩机(即，这些接收器压缩机)专用于压缩从接收器的气体出口接收的制冷剂。这些主压缩机和这些接收器压缩机彼此独立运行，并且可以被安排成分开的压缩机组。
在这种情况下，检测压缩机单元的状态的步骤包括检测该一个或多个主压缩机中的一个或多个是否在运行。如果这些主压缩机都没有在运行，那么没有制冷剂从蒸发器的出口供应至压缩机单元。另一方面，如果该一个或多个主压缩机中的至少一个在运行，那么离开蒸发器的制冷剂中的至少一些制冷剂被直接供应至压缩机单元并且通过运行一个或多个主压缩机来被压缩。
在上述实施例中，运行压缩机单元以增加或减小接收器内部的压力的步骤可以包括运行该一个或多个接收器压缩机以调整接收器内部的压力。由于该一个或多个接收器压缩机被直接连接至接收器的气体出口，从接收器的气体出口至压缩机单元的制冷剂的质量流量可以通过调整该一个或多个接收器压缩机的运行而被调整。调整这个质量流量将导致接收器内部的压力调整。例如，该一个或多个接收器压缩机的容量可以例如通过调整一个或多个接收器压缩机的速度和/或通过打开或关闭一个或多个接收器压缩机来进行调整。
方法还可以包括以下步骤：检测该一个或多个接收器压缩机中的一个或多个是否在运行；并且在该一个或多个接收器压缩机没有运行的情况下运行压缩机单元以便减小接收器内部的压力。
如果该一个或多个接收器压缩机都没有在运行，则表明气态制冷剂没有从接收器的气体出口供应至压缩机单元。这可能是因为接收器中的可用气态制冷剂的量不足以确保至少一个接收器压缩机的恰当运行。由于在气态制冷剂从接收器的气体出口直接供应至压缩机单元时能量守恒，因此希望的是增加在接收器中的可用气态制冷剂的量。这可以通过减小接收器内部的压力而获得。
根据替代性实施例，压缩机单元可以包括一个或多个阀门，该一个或多个阀门被安排成用于控制压缩机单元的入口是被连接至接收器的气体出口还是被连接至蒸发器的出口，并且检测压缩机单元的状态的步骤可以包括检测该一个或多个阀门的状态。
根据这个实施例，压缩机单元的这些压缩机不是专用于压缩从蒸发器的出口接收的制冷剂或者用于压缩从接收器的气体出口接收的制冷剂。相反，压缩机单元的这些压缩机可以通过上述方式作为‘主压缩机’或者作为‘接收器压缩机’运行，并且在任何给定时间下给定的压缩机是作为‘主压缩机’或是作为‘接收器压缩机’运行可以通过以适当方式切换这些阀门中的一个或多个来进行选择。
因而，在这种情况下，压缩机单元的可用压缩机容量可以根据当前的要求在‘主压缩机容量’与‘接收器压缩机容量’之间切换，并且可以通过以适当方式控制该一个或多个阀门来获得可用压缩机容量的适当分配。
在这种情况下，检测压缩机单元的状态的步骤包括检测该一个或多个阀门的状态。具体地，所调查的是，是否有至少一个阀门处于使制冷剂从蒸发器的出口供应至压缩机单元的位置中。应注意的是，除了检测该一个或多个阀门的状态之外，检测压缩机单元的状态的步骤还可以包括确定压缩机单元的这些压缩机中的一个或多个是否在运行。
该一个或多个阀门例如可以呈三通阀的形式。
根据这个实施例，在制冷剂从蒸发器的出口被供应至压缩机单元的入口的情况下，运行压缩机单元以减小接收器内部的压力的步骤可以包括将该一个或多个阀门中的至少一个切换至使压缩机单元的入口连接至接收器的气体出口的位置。
当制冷剂从蒸发器的出口被供应至压缩机单元时，至少一个阀门可以处于允许这种情况的位置中。因此，为了减小接收器内部的压力，至少一个阀门从使压缩机单元的入口连接至蒸发器的出口的位置切换至使压缩机单元的入口连接至接收器的气体出口的位置。由此，可用压缩机容量的分配以如下方式改变，使得较大部分的可用压缩机容量指配给‘接收器压缩机容量’，并且较小部分被指配给‘主压缩机容量’。作为结果，增加了从接收器的气体出口至压缩机单元的气态制冷剂的质量流量，并且由此减小了接收器内部的压力。此外，在所有阀门都被切换至使压缩机单元的入口连接至接收器的气体出口的位置的情况下，从蒸发器的出口至压缩机单元不再有开放的流动路径。由此，确保的是，离开蒸发器的所有制冷剂被供应至喷射器的次级入口。
在制冷剂不是从蒸发器的出口供应至压缩机单元的入口的情况下，运行压缩机单元以减小或增加接收器内部的压力的步骤可以包括增加或减小压缩机单元的压缩机容量。这例如可以包括增加或减小一个或多个压缩机的速度和/或打开或关闭一个或多个压缩机。
运行压缩机单元的步骤可以包括以下步骤：
-根据检测到的离开蒸发器的制冷剂的压力来调整接收器内部的压力的设定点值，并且
-根据经调整的设定点值运行压缩机单元。
根据这个实施例，压缩机单元基于接收器内部的压力的设定点值来运行。然而，设定点值不是固定值，而是根据检测到的离开蒸发器的制冷剂的压力而变化。设定点基本上如上所述来调整(即，增加或减小)。
蒸气压缩系统还可以包括将排热换热器的出口与接收器的入口互连的高压阀，该高压阀被安排成与喷射器并联，并且离开排热换热器的制冷剂可以被分离成穿过高压阀的流动和经由喷射器的初级入口穿过喷射器的流动。根据这个实施例，可以调整希望有多大部分的离开排热换热器的制冷剂穿过喷射器。
蒸气压缩系统可以被安排成使诸如CO2的跨临界制冷剂在制冷剂路径中流动。在这种类型的蒸气压缩系统中，在系统的高压部分中占主导的压力通常相对较高。因此非常相关的是，减小由压缩机为了压缩这种类型的蒸气压缩系统中的制冷剂所需要的功。
排热换热器可以是气体冷却器。在这种情况下，流动穿过排热换热器的制冷剂保持呈气态，并且气态制冷剂仅由于在排热换热器中发生的热交换而冷却。气体冷却器典型地应用在将诸如CO2的跨临界制冷剂用于蒸气压缩系统中时。
作为替代方案，排热换热器可以是冷凝器。这种情况下，在发生热交换过程中，穿过排热换热器制冷剂至少部分地冷凝。
蒸气压缩系统还可以包括被安排在将接收器的气体出口与压缩机单元的入口互连的制冷剂路径中的旁通阀，并且该方法还可以包括在接收器内部的压力减小到低于最小值的情况下打开旁通阀的步骤。在接收器内部的压力变得非常高的情况下(表明“接收器压缩机”不能压缩存在于接收器中的气态制冷剂的量)，旁通阀可以被进一步打开。
当接收器内部的压力下降到低于最小值时，在接收器中可用的气态制冷剂的量很小以至于不足以使专用压缩机适当地运行。因此，在这种情况下，旁通阀被打开，并且接收器中的制冷剂的气态部分替代地与离开蒸发器的制冷剂(在其到达压缩机单元之前)混合。这种压力下降例如可能是离开排热换热器的制冷剂的温度下降到低于某个值的结果。
根据第二方面，本发明提供了一种蒸气压缩系统，该蒸气压缩系统包括被安排在制冷剂路径中的压缩机单元、排热换热器、喷射器、接收器、膨胀装置以及蒸发器，该压缩机单元包括一个或多个压缩机，其中，排热换热器的出口被连接至喷射器的初级入口并且喷射器的出口被连接至接收器，
其中，蒸气压缩系统还包括一个或多个阀门，该一个或多个阀门被安排成用于控制压缩机单元的入口是否被连接至接收器的气体出口和/或蒸发器的出口，并且其中，蒸发器的出口被连接至该一个或多个阀门和喷射器的次级入口。
应当注意，本领域的技术人员将容易认识到，结合本发明的第一方面所描述的任何特征都可以与本发明的第二方面结合，并且反之亦然。因而，根据本发明的第一方面的方法因此可以在根据本发明的第二方面的蒸气压缩系统中适当地执行，并且因此，以上参照本发明的第一方面阐述的论述在此同等适用。
根据本发明的第二方面的蒸气压缩系统属于包括一个或多个阀门的类型，该一个或多个阀门被安排成用于控制压缩机单元的入口是否被连接至接收器的气体出口和/或蒸发器的出口。因而，压缩机单元的这些压缩机不是专用于压缩从蒸发器的出口接收的制冷剂或者专用于压缩从接收器的气体出口接收的制冷剂，而是可以相反地取决于该一个或多个阀门的位置作为‘主压缩机’和/或作为‘接收器压缩机’运行，如以上参照本发明的第一方面所述的。该一个或多个阀门的位置可以使得压缩机单元的入口仅接收来自蒸发器的出口的制冷剂、或者使得压缩机单元的入口仅接收来自接收器的气体出口的制冷剂、或者使得压缩机单元的入口接收来自蒸发器的出口以及来自接收器的气体出口的制冷剂。
此外，蒸发器的出口被连接至该一个或多个阀门和蒸发器的次级入口。因而，离开蒸发器的制冷剂经由该一个或多个阀门被供应至喷射器的次级入口或者压缩机单元的入口。在该一个或多个阀门处于防止制冷剂从蒸发器的出口供应至压缩机单元的入口的位置中的情况下，则离开蒸发器的所有制冷剂被供应至喷射器的次级入口。在该一个或多个阀门处于允许制冷剂从蒸发器的出口供应至压缩机单元的入口的位置中的情况下，则离开蒸发器的所有制冷剂可以被供应至压缩机单元、或者离开蒸发器的所有制冷剂可以被供应至喷射器的次级入口、或者离开蒸发器的制冷剂中的一些可以被供应至压缩机单元的入口并且制冷剂中的一些可以被供应至喷射器的次级入口。
因而，接收器内部的压力可以通过适当地调整该一个或多个阀门的位置而调整以增加或减小从接收器的气体出口朝向压缩机单元的入口的制冷剂流动。
该一个或多个阀门可以是或包括三通阀，该三通阀可以在使制冷剂从蒸发器的出口供应至压缩机单元的入口的位置与使制冷剂从接收器的气体出口供应至压缩机单元的入口的位置之间进行切换。三通阀易于操作，并且因此，可以容易地控制在根据这个实施例的蒸气压缩系统中接收器内部的压力。
附图简要说明
现在将参考附图更详细地描述本发明，在附图中
图1是使用根据本发明的第一实施例的方法来控制的蒸气压缩系统的简图，
图2是使用根据本发明的第二实施例的方法来控制的蒸气压缩系统的简图，并且
图3是使用根据本发明的第三实施例的方法来控制的蒸气压缩系统的简图。
附图详细说明
图1是使用根据本发明的第一实施例的方法来控制的蒸气压缩系统1的简图。蒸气压缩系统1包括被安排在制冷剂路径中的压缩机单元2、排热换热器3、高压阀4、喷射器5、接收器6、(呈膨胀阀形式的)膨胀装置7和蒸发器8。接收器6包括液体出口9和气体出口10。液体出口9被连接至膨胀装置7，即，接收器6中的制冷剂的液态部分经由膨胀装置7被供应至蒸发器8。
压缩机单元2包括两个主压缩机11和接收器压缩机12。这些主压缩机11的入口被连接至蒸发器8的出口。因而，这些主压缩机11专用于压缩从蒸发器8的出口接收的制冷剂。
接收器压缩机12的入口被连接至接收器6的气体出口10。因而，接收器压缩机12专用于压缩从接收器6的气体出口10接收的制冷剂。
蒸气压缩系统1还包括被安排在将接收器6的气体出口10与主压缩机11的入口互连的制冷剂路径中的旁通阀13。因而，当旁通阀13打开时，来自接收器6的气态制冷剂被供应至主压缩机11。
离开排热换热器3的制冷剂在高压阀4与喷射器5的初级入口14之间划分，其方式为使得在制冷剂被供应至接收器6之前，制冷剂中的一些可以穿过高压阀4并且制冷剂中的至少一些经由初级入口14穿过喷射器5。
喷射器5的次级入口15被连接至蒸发器8的出口。因而，离开蒸发器8的制冷剂可以选择性地被供应至喷射器5的次级入口15或者主压缩机11。
图1的蒸气压缩系统1可以例如通过以下方式运行。制冷剂在被供应至排热换热器3之前被压缩机单元2的压缩机11、12压缩。在排热换热器3中，在制冷剂与周围环境之间发生热交换，其方式使得从流动穿过排热换热器3的制冷剂中排出热量。
离开排热换热器3的制冷剂如上所述被供应至高压阀4和喷射器5的初级入口14中的一者或两者，其中制冷剂在被供应至接收器6之前经受膨胀。
在接收器6中，制冷剂被分离成液态部分和气态部分。制冷剂的液态部分经由液体出口9被供应至膨胀装置7。在制冷剂被供应至蒸发器8之前，膨胀装置7使制冷剂膨胀。被供应至蒸发器8的制冷剂呈液态和气态的混合态。
在蒸发器8中，制冷剂的液态部分至少部分地蒸发，同时在制冷剂与周围环境之间发生热交换，其方式使得由流动穿过蒸发器8的制冷剂吸收热量。离开蒸发器8的制冷剂被供应至主压缩机11或者喷射器5的次级入口15，其中由于在喷射器5的初级入口14处接收的来自排热换热器3的制冷剂所做的功使得制冷剂的压力增加。
在接收器6中的制冷剂的气态部分被直接供应至接收器压缩机12。由此，制冷剂的气态部分不经受由膨胀装置7引起的膨胀，并且由此减少了由接收器压缩机12为了压缩制冷剂所需要的功。
希望的是将尽可能多的制冷剂从蒸发器8的出口引导至喷射器5的次级入口15。实际上，优选的是主压缩机11根本不运行，并且离开蒸发器8的所有制冷剂由此被引导至喷射器5的初级入口15。然而，还必须确保的是离开蒸发器8的制冷剂的压力没有下降到低于可接受水平，或者增加到高于可接受水平。
为此目的，首先检测主压缩机11中的至少一个是否在运行。如果情况就是这样，那么离开蒸发器8的制冷剂中的至少一些制冷剂被供应至主压缩机11。如果这些主压缩机11都没有在运行，那么离开蒸发器8的所有制冷剂被供应至喷射器5的次级入口15。
在揭示主压缩机11中的至少一个在运行的情况下，希望的是使得离开蒸发器8的制冷剂中的较大部分被供应至喷射器5的次级入口15。为了获得这种结果，增加接收器压缩机12的速度。这使得从接收器6的气体出口10至接收器压缩机12的气态制冷剂的质量流量增加，由此降低接收器6内部的压力。
如上所述，从蒸发器8的出口至喷射器5的次级入口15的制冷剂的质量流量原则上是由以下方程式确定的：
其中，K是常数，是从蒸发器8的出口供应至喷射器5的次级入口15的制冷剂的质量流量，并且Δp是在接收器6内部的压力与离开蒸发器8的制冷剂的压力之间的差。相应地，如上所述的在接收器6内部的压力下降导致压力差Δp下降，并且由此导致质量流量增加。这最终将引起离开蒸发器8的制冷剂的压力下降到使得主压缩机11停止运行的水平。
在揭示这些主压缩机11都没有在运行的情况下，检测离开蒸发器8的制冷剂的压力，并且将检测到的压力与下阈值和上阈值进行对比。
在检测到的离开蒸发器8的制冷剂的压力低于下阈值的情况下，存在以下风险：离开蒸发器8的制冷剂的压力下降到不可接受的水平。因此，在这种情况下，希望的是增加离开蒸发器8的制冷剂的压力。这可以通过降低从蒸发器8的出口供应至喷射器5的次级入口15的制冷剂的质量流量而获得。
为了获得这种结果，减小接收器压缩机12的速度。由此，减小了从接收器6的气体出口10至接收器压缩机12的气态制冷剂的质量流量，并且相应地增加了接收器6内部的压力。参照上述方程式，这使得压力差Δp增加并且由此使质量流量减小。
在检测到的离开蒸发器8的制冷剂的压力高于上阈值的情况下，存在以下风险：离开蒸发器8的制冷剂的压力增加到使得主压缩机11中的一个或多个开始运行的水平。因此，在这种情况下，希望的是减小离开蒸发器8的制冷剂的压力。这可以通过增加从蒸发器8的出口被供应至喷射器5的次级入口15的制冷剂的质量流量而获得。
为了获得这种结果，增加接收器压缩机12的速度。由此，增加了从接收器6的气体出口10至接收器压缩机12的气态制冷剂的质量流量，并且相应地减小了接收器6内部的压力。参照上述方程式，这使得压力差Δp减小并且由此使质量流量增加。
在检测到的离开蒸发器8的制冷剂的压力在下阈值与上阈值之间的情况下，离开蒸发器8的制冷剂的压力在合适范围内，并且因此对接收器压缩机12的运行不进行调整。
在接收器6内部的压力下降到低于预定阈值的情况下，在接收器6中的气态制冷剂的量不足以允许接收器压缩机12适当地运行。因此，在这种情况下，接收器压缩机12停止并且旁通阀13打开。由此，来自接收器6的气态制冷剂被供应至将蒸发器8的出口与主压缩机11的入口互连的制冷剂路径中。因而，来自接收器6的气态制冷剂与离开蒸发器8的制冷剂混合，并且经混合的制冷剂流在被供应至排热换热器3之前被供应至主压缩机11并且借助于主压缩机11被压缩。
图2是使用根据本发明的第二实施例的方法来控制的蒸气压缩系统1的简图。图2的蒸气压缩系统1非常类似于图1的蒸气压缩系统1，并且因此将在此对其不进行详细描述。
在图2的蒸气压缩系统1中，压缩机单元2包括两个压缩机16和三通阀17，该三通阀可以在使制冷剂从蒸发器8的出口供应至压缩机16的位置与使制冷剂从接收器6的气体出口10供应至压缩机16的位置之间进行切换。相应地，压缩机单元2的压缩机16可以选择性地作为‘主压缩机’或作为‘接收器压缩机’来运行。
图2的蒸气压缩系统1基本上如以上参照图1所描述的来运行。然而，在图2的蒸气压缩系统1中，首先检测三通阀17的位置，而不是检测是否有至少一个主压缩机在运行。因而，基本上检测的是这些压缩机16是作为‘主压缩机’还是作为‘接收器压缩机’来运行。
如果三通阀17处于使蒸发器8的出口连接至压缩机16的入口的位置中(即，压缩机16作为‘主压缩机’运行)，那么三通阀17被切换至使接收器6的气体出口10连接至压缩机16的入口的位置。因而，使得压缩机16作为‘接收器压缩机’来运行。这将使得从接收器6的气体出口10至压缩机16的入口的气态制冷剂的质量流量增加，导致压力差Δp减小，以及质量流量的相应增加，基本上如上所述。
另一方面，如果三通阀17处于使接收器6的气体出口10连接至压缩机16的入口的位置中(即，压缩机16作为‘接收器压缩机’来运行)，那么对离开蒸发器8的制冷剂的压力进行检测并与下阈值和上阈值进行对比，如上所述。于是通过调整压缩机16的容量(例如，通过调整压缩机16中的一个或两个的速度和/或通过打开或关闭压缩机16之一)使质量流量基本上如上参照图1所描述的来调整。
在接收器6内部的压力下降到低于最小值的情况下，当三通阀17处于使接收器6的气体出口10连接至压缩机16的位置中时，在接收器6中的气态制冷剂的量不足以允许压缩机单元2的压缩机16之一适当地运行。因此，在这种情况下，三通阀17被切换至使蒸发器8的出口连接至压缩机16的位置，并且旁通阀13打开。由此，来自接收器6的气态制冷剂被供应至将蒸发器8的出口与压缩机16互连的制冷剂路径中。因而，来自接收器6的气态制冷剂与离开蒸发器8的制冷剂混合，并且经混合的制冷剂流在被供应至排热换热器3之前被供应至压缩机16，在这些压缩机处被压缩。
图3是使用根据本发明的第三实施例的方法来控制的蒸气压缩系统1的简图。图3的蒸气压缩系统1非常类似于图1的蒸气压缩系统1，并且因此将在此对其不进行详细描述。
图3的蒸气压缩系统1包括附加喷射器5a。附加喷射器5a的初级入口14a被连接至排热换热器3的出口，并且附加喷射器5a的出口被连接至接收器6。相应地，离开排热换热器3的制冷剂在喷射器5的初级入口14、附加喷射器5a的初级入口14a与高压阀4之间分配。
蒸气压缩系统1还包括附加接收器18(或分离器)，该附加接收器被安排成用于接收离开蒸发器8的制冷剂，并且在该附加接收器中，制冷剂被分离成液态部分和气态部分。附加接收器18的液体出口19被连接至附加喷射器5a的次级入口15a。
附加接收器18的第一气体出口20被连接至喷射器的次级入口15，并且附加接收器18的第二气体出口21被连接至主压缩机11。
相应地，离开蒸发器8的制冷剂被供应至附加接收器18，其中制冷剂被分离成液态部分和气态部分。制冷剂的液态部分在被供应至接收器6之前被供应至附加喷射器5a的次级入口15a，在该处经受膨胀。在附加接收器18中的制冷剂的气态部分被供应至喷射器5的次级入口15或者主压缩机11。
图3的蒸气压缩系统1基本上如以上参照图1所描述的来控制。

Claims (14)

1.一种用于控制蒸气压缩系统(1)的方法，该蒸气压缩系统(1)包括被安排在制冷剂路径中的压缩机单元(2)、排热换热器(3)、喷射器(5)、接收器(6)、膨胀装置(7)以及蒸发器(8)，该压缩机单元包括一个或多个压缩机(11，12，16)，其中，该排热换热器(3)的出口被连接至该喷射器(5)的初级入口(14)，该喷射器(5)的出口被连接至该接收器(6)，并且该蒸发器(8)的出口选择性地连接至该喷射器(5)的次级入口(15)和/或该压缩机单元(2)的入口，并且其中，该接收器(6)的气体出口(10)被连接至该压缩机单元(2)的入口，该方法包括以下步骤：
-检测离开该蒸发器(8)的制冷剂的压力，
-检测该压缩机单元(2)的状态，该压缩机单元(2)的所述状态指明该制冷剂是否从该蒸发器(8)的出口被供应至该压缩机单元(2)的入口，
-在检测该压缩机单元(2)的状态的步骤揭示制冷剂是从该蒸发器(8)的出口被供应至该压缩机单元(2)的入口的情况下，运行该压缩机单元(2)以便减小该接收器(6)内部的压力，
-在检测该压缩机单元(2)的状态的步骤揭示制冷剂不是从该蒸发器(8)的出口被供应至该压缩机单元(2)的入口的情况下，将检测到的离开该蒸发器(8)的制冷剂的压力与下阈值和上阈值进行对比，并且
-运行该压缩机单元(2)，以便：
-在检测到的离开该蒸发器(8)的制冷剂的压力低于该下阈值的情况下，增加该接收器(6)内部的压力，
-在检测到的离开该蒸发器(8)的制冷剂的压力高于该上阈值的情况下，减小该接收器(6)内部的压力，并且
-在检测到的离开该蒸发器(8)的制冷剂的压力在该下阈值与该上阈值之间的情况下，维持该接收器(6)内部的压力。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，该压缩机单元(2)包括一个或多个主压缩机(11)以及一个或多个接收器压缩机(12)，该一个或多个主压缩机(11)被连接至该蒸发器(8)的出口，并且该一个或多个接收器压缩机(12)被连接至该接收器(6)的气体出口(10)，并且其中，检测该压缩机单元(2)的状态的步骤包括检测该一个或多个主压缩机(11)中的一个或多个是否在运行。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，运行该压缩机单元(2)以增加或减小该接收器(6)内部的压力的步骤包括运行该一个或多个接收器压缩机(12)以调整该接收器(6)内部的压力。
4.根据权利要求2或3所述的方法，该方法还包括以下步骤：检测该一个或多个接收器压缩机(12)中的一个或多个是否在运行；并且在该一个或多个接收器压缩机(12)没有运行的情况下运行该压缩机单元(2)以便减小该接收器(6)内部的压力。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，该压缩机单元(2)包括一个或多个阀门(17)，该一个或多个阀门被安排成用于控制该压缩机单元(2)的入口是被连接至该接收器(6)的气体出口(10)还是被连接至该蒸发器(8)的出口，并且其中，检测该压缩机单元(2)的状态的步骤包括检测该一个或多个阀门(17)的状态。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在制冷剂从该蒸发器(8)的出口被供应至该压缩机单元(2)的入口的情况下，运行该压缩机单元(2)以减小该接收器(6)内部的压力的步骤包括将该一个或多个阀门(17)中的至少一个切换至该压缩机单元(2)的入口被连接至该接收器(6)的气体出口(10)的位置。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，在制冷剂不是从该蒸发器(8)的出口被供应至该压缩机单元(2)的入口的情况下，运行该压缩机单元(2)以减小或增加该接收器(6)内部的压力的步骤包括增加或减小该压缩机单元(2)的压缩机容量。
8.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，运行该压缩机单元(2)的步骤包括以下步骤：
-根据检测到的离开该蒸发器(8)的制冷剂的压力来调整该接收器(6)内部的压力的设定点值，并且
-根据经调整的设定点值来运行该压缩机单元(2)。
9.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，该蒸气压缩系统(1)还包括将该排热换热器(3)的出口与该接收器(6)的入口互连的高压阀(4)，该高压阀(4)被安排成与该喷射器(5)并联，并且其中，离开该排热换热器(3)的制冷剂被分离成穿过该高压阀(4)的流动和经由该喷射器(5)的初级入口(14)穿过该喷射器(5)的流动。
10.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，该蒸气压缩系统(1)被安排成使跨临界制冷剂在该制冷剂路径中流动。
11.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，该排热换热器(3)是气体冷却器。
12.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，该蒸气压缩系统(1)还包括被安排在将该接收器(6)的气体出口(10)与该压缩机单元(2)的入口互连的制冷剂路径中的旁通阀(13)，并且其中，该方法还包括在该接收器(6)内部的压力减小到低于最小值的情况下打开该旁通阀(13)的步骤。
13.一种蒸气压缩系统(1)，该蒸气压缩系统包括被安排在制冷剂路径中的压缩机单元(2)、排热换热器(3)、喷射器(5)、接收器(6)、膨胀装置(7)以及蒸发器(8)，该压缩机单元包括一个或多个压缩机(16)，其中，该排热换热器(3)的出口被连接至该喷射器(5)的初级入口(14)并且该喷射器(5)的出口被连接至该接收器(6)，
其中，该蒸气压缩系统(1)还包括一个或多个阀门(17)，该一个或多个阀门被安排成用于控制该压缩机单元(2)的入口是否被连接至该接收器(6)的气体出口(10)和/或该蒸发器(8)的出口，并且其中，该蒸发器(8)的出口被连接至该一个或多个阀门(17)和该喷射器(5)的次级入口(15)。
14.根据权利要求13所述的蒸气压缩系统(1)，其中，该一个或多个阀门(17)是三通阀(17)或包括三通阀(17)，该三通阀能够在使制冷剂从蒸发器(8)的出口供应至该压缩机单元(2)的入口的位置与使制冷剂从该接收器(6)的气体出口(10)供应至该压缩机单元(2)的入口的位置之间进行切换。
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