制冷系统技术方案

公开了一种制冷系统，包括：制冷剂回路(10)；热交换器(34)；膨胀元件(38)，其在工作状态下使制冷剂的总质量流(G)膨胀，在该过程中产生由液态制冷剂组成的主质量流(H)和由气态制冷剂组成的附加质量流(Z)，所述主质量流和附加质量流都进入中间压力储蓄器(42)，所述制冷系统还包括至少一个正常冷却级(52)，其在至少一个正常冷却膨胀单元(54)中使正常冷却质量流(N)膨胀到低压，在该过程中使可用的制冷功率用于正常冷却，所述制冷系统还包括制冷剂压缩机单元(12)，其将所述正常冷却质量流从所述低压压缩到高压；以及并联压缩机(164)，其在所述制冷剂回路的并联压缩运行模式下从所述中间压力储蓄器吸入制冷剂并将其压缩到高压。为了提高这一类型的制冷系统的效率，所述并联压缩机的功率由控制器(40)控制，所述控制器确定表示所述制冷剂回路的负荷状态的至少一个参考变量，所述控制器至少在所述并联压缩机的运行期间根据所述至少一个参考变量确定期望的中间压力值，并且所述控制器至少在所述并联压缩机的运行期间根据所述期望的中间压力值调节中间压力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制冷系统
本专利技术涉及制冷系统，该制冷系统包括：制冷剂回路，通过该制冷剂回路馈送制冷剂的总质量流；热交换器，其布置在制冷剂回路中，用于冷却处在高压侧的制冷剂；膨胀元件，其布置在制冷剂回路中，并且在工作状态下通过膨胀来冷却制冷剂的总质量流，由此产生由液态制冷剂组成的主质量流和由气态制冷剂组成的副质量流，该主质量流和副质量流进入中间压力储蓄器并在其中分离成主质量流和副质量流；至少一个正常制冷级，其从中间压力储蓄器中的主质量流中抽取正常制冷质量流，并使其在至少一个正常制冷膨胀单元中膨胀到低压，由此使制冷能力能够用于正常制冷过程；制冷剂压缩机单元，其将正常制冷质量流从低压压缩到高压；和并联压缩机，其在制冷剂回路的并联压缩运行模式中从中间压力储蓄器抽吸制冷剂，并将其压缩到高压。
技术介绍
这种类型的制冷系统在现有技术中是熟知的。在这些制冷系统中，一直存在对使它们尽可能高效地运行的需求。
技术实现思路
根据本专利技术，在上述类型的制冷系统中实现了该目的，在于：并联压缩机的功率由控制系统控制，其中，控制系统确定表示制冷剂回路的负荷状态的至少一个参考变量，其中，控制系统在制冷剂回路的并联压缩机运行模式下基于该至少一个参考变量确定至少一个设定中间压力值，并且其中，控制系统至少在并联压缩机运行模式下根据该设定中间压力值调节中间压力。具体地是，将中间压力调节到设定中间压力值通过调节并联压缩机的功率、优选地是通过调节速度来实现。根据本专利技术的方案的优点在于，可以通过提供设定中间压力值来将中间压力调节到不同的、变化的中间压力值，并由此通过中间压力的变化来提高制冷系统的效率。由此，特别有利的是，参考变量与随其改变的设定中间压力值之间的关系被确定，使得：参照在并联压缩运行模式下的中间压力恒定的情况下的效率，效率由于变化的设定中间压力值而提高。由此，关于根据本专利技术的方案的效率应被理解为制冷系统的总体效率，该总体效率可以由具体制冷能力所需的、用于制冷系统的运行的能量来确定。具体地是，由此，设想了对(例如一年的)预定时间段内的效率求积分，由此由于这一年期间的气候波动以及不同地理位置处的必要制冷能力，产生了求积分效率的不同值。优选地是，为确定设定中间压力值，控制系统仅考虑在参考变量的中间压力变化范围内的参考变量。具体地是，由此，中间压力变化参考范围是与负荷相关的参考变量范围的子范围，该与负荷相关的参考变量范围包括用于制冷剂回路的所有可能的负荷状态的参考变量，而参考变量的中间压力变化范围仅表示来自该与负荷相关的参考变量范围的一部分区段。将参考变量的中间压力变化范围限制到这种类型的与负荷相关的参考变量范围的一部分区段具有的优点是：设定中间压力值的变化由此可以引出与参考变量的值的关系，在此关系下，设定中间压力值的变化对效率具有最显着的影响。此外，规定控制系统有利地仅利用位于从最小中间压力到最大中间压力的范围内的设定中间压力值来调节中间压力。该方案具有的很大优点，在于：设定中间压力值的变化由此被限制为不会显著影响制冷剂回路中的剩余控制和调节过程的值。具体地是，为设定中间压力值规定具有下限的最小中间压力具有很大的优点：中间压力由此不会下降到损害下游的制冷膨胀单元并且具体地是正常制冷膨胀单元以及还可能地是深冻膨胀单元的功能的值。此外，最大的设定中间压力值优选地设置成使得它是对于在满负荷下的效率而言最佳的设定中间压力值。迄今为止，还没有提供关于参考变量与由其产生的设定中间压力值之间的关系的特别详细的信息。一个有利方案由此设想：参考变量的值在参考变量的中间压力变化范围内的增大导致设定中间压力值的值的增大，并且特别地是，参考变量的值的减小也导致设定中间压力值的值的减小。由此，由于参考变量与设定中间压力值之间的这种总体关系，在特定情况下能够存在又一种不同的关系。非常简单的方案设想：在参考变量的中间压力变化范围内，参考变量的值与设定中间压力值之间是线性关系。另一个有利方案设想：在中间压力变化的参考范围内，参考变量的值与设定中间压力值之间的关系是非线性的。优选地是，通过不同方法实现基于参考变量来确定设定中间压力值。一种可能性是：通过针对不同的参考变量改变设定中间压力值，并将参考变量与对应的设定中间压力值之间的对应的成对值存储在控制系统的表格中，用实验方法确定效率的增加。另一种可能性在于：通过针对不同的参考值以及变化的设定中间压力值进行模拟计算，并且同样将其存储在控制系统的表格中，确定效率的增加。另一个有利方案在于：例如基于实验数据或模拟数据，利用数学算法，指定参考值、参考变量和使得相对于恒定的设定中间压力值能够提高效率的设定中间压力值之间的关系。关于效率，已经证明了：如果通过并联压缩机的运行限值来预先确定参考变量的值和设定中间压力值之间的关系，则是特别有利的。这意味着运行限值的特征曲线同时预先确定了参考变量与设定中间压力值之间的关系的特征曲线。具体地是，关于运行限值的方向(orientation)规定：通过在并联压缩机的运行限值内选择设定中间压力值的最大可能值以关联于参考变量的相应值，预先确定了参考变量与设定中间压力值之间的关系。由此，一方面确保并联压缩机在其运行限值内运行，另一方面确保分配给参考变量的相应值的设定中间压力值被选择得尽可能大，以保持效率尽可能高。如果用于设定中间压力值的值是沿着(lyingalong)并联压缩机的运行限值的可能值，则能够特别有利地进行这种类型的设定中间压力值的选择。在关于该类型的参考值的各个方案的上述解释的情形中，迄今为止并没有给出具体的细节。因此，一个有利方案设想：制冷剂回路中的高压的值代表参考变量。另一个有利方案设想：制冷剂从制冷剂-冷却热交换器的高压侧出来时的温度代表参考变量。另一个有利方案设想：对制冷剂-冷却热交换器的高压侧进行冷却的空气的环境温度代表参考变量。在根据本专利技术的方案的情形中，规定控制系统仅利用单个参考变量来确定设定中间压力值。另一个有利方案设想：控制系统利用多个参考变量来确定设定中间压力值。然而，除此之外，在根据本专利技术的方案的情况中还规定：除所述单个参考变量或所述多个参考变量外，控制系统还利用制冷剂回路的其它参数来确定设定中间压力值。关于参考变量的中间压力变化范围在与负荷相关的参考范围中的位置，迄今为止未给出具体的细节。因此，已经证明：如果参考变量的中间压力变化范围还包括热力学临界参考变量值，即该热力学临界参考变量值位于参考变量的中间压力变化范围内，则是有利的。作为其替代方案，如果参考变量的中间压力变化范围接近于该热力学临界参考变量值FK，则同样是有利的。本文中，表述“接近于该热力学临界参考变量值”例如被理解为一个值小于临界参考变量值的20％，更好地是小于临界参考变量值的15％，优选地是小于临界参考变量值的10％。当制冷剂处于对应于热力学临界点的状态时，存在这种类型的热力学临界参考变量值。如果例如该参考变量是制冷剂回路中的高压，则通过制冷剂的临界压力确定热力学临界变量值。如果例如参考变量是在制冷剂-冷却热交换器的高压侧出口处的制冷剂的温度，则制冷剂的临界温度对应于热力学临界参考变量值。根据本专利技术方案的另一有利实施例设想：参考变量的中间压力变化范围从上参考变量值延伸到下参考变量值。在这种情况下，在一个有利方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制冷系统，包括：制冷剂回路(10)，制冷剂的总质量流(G)被馈送通过所述制冷剂回路；热交换器(34)，所述热交换器(34)布置在所述制冷剂回路(10)中，用于冷却在高压侧的制冷剂；膨胀元件(38)，所述膨胀元件(38)布置在所述制冷剂回路(10)中，并且在工作状态下通过膨胀来冷却所述制冷剂的总质量流(G)，并由此产生由液态制冷剂组成的主质量流(H)和由气态制冷剂组成的副质量流(Z)，所述主质量流(H)和所述副质量流(Z)进入中间压力储蓄器(42)并且在所述中间压力储蓄器(42)中分离成所述主质量流(H)和所述副质量流(Z)；至少一个正常制冷级，所述正常制冷级从所述中间压力储蓄器(42)中的所述主质量流(H)抽取正常制冷质量流(N)，并且在至少一个正常制冷膨胀单元(54)中使所述正常制冷质量流(N)膨胀到低压(PN)，并由此使制冷能力能够用于正常制冷过程；制冷剂压缩机单元(12)，所述制冷剂压缩机单元(12)将所述正常制冷质量流(N)从低压(PN)压缩到高压(PH)；以及并联压缩机(164)，所述并联压缩机(164)在所述制冷剂回路(10)的并联压缩运行模式下从所述中间压力储蓄器(42)抽吸制冷剂并将其压缩到高压(PH)，其特征在于，所述并联压缩机(164)的功率由控制系统(40)控制，其中，所述控制系统(40)确定表示制冷剂回路(10)的负荷状态的至少一个参考变量(F)，其中所述控制系统(40)在并联压缩机运行模式下根据所述至少一个参考变量(F)确定至少一个设定中间压力值(PZS)，并且其中，所述控制系统(40)至少在所述并联压缩机运行模式下根据所述设定中间压力值(PZS)调节中间压力(PZ)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.29 DE 102015112439.41.一种制冷系统，包括：制冷剂回路(10)，制冷剂的总质量流(G)被馈送通过所述制冷剂回路；热交换器(34)，所述热交换器(34)布置在所述制冷剂回路(10)中，用于冷却在高压侧的制冷剂；膨胀元件(38)，所述膨胀元件(38)布置在所述制冷剂回路(10)中，并且在工作状态下通过膨胀来冷却所述制冷剂的总质量流(G)，并由此产生由液态制冷剂组成的主质量流(H)和由气态制冷剂组成的副质量流(Z)，所述主质量流(H)和所述副质量流(Z)进入中间压力储蓄器(42)并且在所述中间压力储蓄器(42)中分离成所述主质量流(H)和所述副质量流(Z)；至少一个正常制冷级，所述正常制冷级从所述中间压力储蓄器(42)中的所述主质量流(H)抽取正常制冷质量流(N)，并且在至少一个正常制冷膨胀单元(54)中使所述正常制冷质量流(N)膨胀到低压(PN)，并由此使制冷能力能够用于正常制冷过程；制冷剂压缩机单元(12)，所述制冷剂压缩机单元(12)将所述正常制冷质量流(N)从低压(PN)压缩到高压(PH)；以及并联压缩机(164)，所述并联压缩机(164)在所述制冷剂回路(10)的并联压缩运行模式下从所述中间压力储蓄器(42)抽吸制冷剂并将其压缩到高压(PH)，其特征在于，所述并联压缩机(164)的功率由控制系统(40)控制，其中，所述控制系统(40)确定表示制冷剂回路(10)的负荷状态的至少一个参考变量(F)，其中所述控制系统(40)在并联压缩机运行模式下根据所述至少一个参考变量(F)确定至少一个设定中间压力值(PZS)，并且其中，所述控制系统(40)至少在所述并联压缩机运行模式下根据所述设定中间压力值(PZS)调节中间压力(PZ)。2.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述参考变量(F)与随所述参考变量(F)改变的所述设定中间压力值(PZS)之间的关系被确定，使得：参照在所述并联压缩运行模式下的中间压力(PZ)恒定的情况下的效率，效率由于变化的设定中间压力值(PZS)而提高。3.根据前述权利要求中任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述控制系统(40)仅考虑位于参考变量的中间压力变化范围(FBZ)内的参考变量(F)，以确定所述设定中间压力值(PZS)。4.根据权利要求3所述的制冷系统，其特征在于，所述参考变量的中间压力变化范围(FBZ)是与负荷相关的参考变量范围(FBL)的子范围。5.根据前述权利要求中任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述控制系统(40)仅利用处于从最小中间压力(MiPZ)直到最大中间压力(MaPZ)的范围内的设定中间压力值来调节所述中间压力(PZ)。6.根据前述权利要求中任一项所述的制冷系统，其特征在于，在所述参考变量的中间压力变化范围(FBZ)内的所述参考变量(F)的值的增大导致所述设定中间压力值(PZS)的值的增大。7.根据前述权利要求中任一项所述的制冷系统，其特征在于，在所述参考变量的范围(FBZ)内，所述参考变量(F)的值与所述设定中间压力值(PZS)之间是线性关系。8.根据前述权利要求中任一项所述的制冷系统，其特征在于，在所述参考变量的中间压力变化范围(FBZ)内，所述参考变量(F)的值与所述设定中间压力值(PZS)之间的关系是非线性关系。9.根据前述权利要求中任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述参考变量(F)的值与所述设定中间压力值(PZS)之间的关系由所述并联压缩机(164、165)的运行限值(EG)预先确定。10.根据前述权利要求中任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述参考变量(F)与所述设定中间压力值(PZS)之间的关系被预先确定，在于：针对所述参考变量的相应值，在所述并联压缩机(164)的运行限值(EG)内选择所述设定中间压力值(PZS)的最大可能值。11.根据前述权利要求中任一项所述的制冷系统，其特征在于，针对所述设定中间压力值(PZS)的值是沿着所述并联压缩机(164)的运行限值(EG)的可能值。12.根据前述权利要求中任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述制冷剂回路(10)中的所述高压(PH)的值代表所述参考变量(F)。13.根据前述权利要求中任一项所述的制冷系统，其特征在于，从所述制冷剂冷却热交换器(34)的高压侧出来时的制冷剂的温度代表所述参考变量(F)。14.根据前述权利要求中任一项所述的制冷系统，其特征在于，在所述高压侧上的、冷却所述热交换器的空气的环境温度的值代表所述参考变量(F)。15.根据前述权利要求中任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述参考变量的中间压力变化范围(FBZ)中包括热力学临界参考变量值(FK)。16.根据权利要求1至14中任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述参考变量的中间压力变化范围(FBZ)接近于热力学临界参考变量值(FK)。17.根据前述权利要求中任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述参考变量的中间压力变化范围(FBZ)从上参考变量值(Fo)延伸到下参考变量值(Fu)。18.根据权利要求17所述的制冷系统，其特征在于，所述上参考变量值(Fo)与满负荷下的参考变量(Fv)一致。19.根据权利要求17所述的制冷系统，其特征在于，所述上参考变量值(Fo)位于满负荷下的参考变量(Fv)下方。20.根据权利要求15至19中任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述下参考变量值(Fu)与并联压缩参考变量限值(Fp)一致。21.根据权利要求15至19中任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述下参考变量值(Fu)位于所述并联压缩参考变量限值(Fp)上方。22.根据前述权利要求中任一项所述的制冷系统，其特征在于，如果所述参考变量(F)低于并联压缩参考变量限值(Fp)，则所述控制系统(40)从所述并联压缩运行模式切换到闪蒸/旁路运行模式。23.根据权利要求22所述的制冷系统，其特征在于，所述控制系统(40)在所述闪蒸/旁路运行模式下关停所述并联压缩机(164)。24.根据权利要求22所述的制冷系统，其特征在于，在所述闪蒸/旁路运行模式下，所述控制系统(40)将所述并联压缩机(164)从低压(PN)设定到高压，以用于压缩所述制冷剂。25.根据前述权利要求中任一项所述的制冷系统，其特征在于，在所述闪蒸/旁路运行模式下，所述控制系统借助于膨胀单元(134)使来自所述中间压力储蓄器(42)的制冷剂膨胀到低压力水平，并将所述中间压力(PZ)保持处在预定值。26.根据权利要求25所述的制冷系统，其特征在于，在所述闪蒸/旁路运行模式下，所述膨胀单元(134)使来自所述中间压力储蓄器(42)的制冷剂膨胀到低压(PN)。27.根据前述权利要求中任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述控制系统(40)在所述并联压缩机(164)的转速已经下降到预定最小转速时，中断取决于所述参考变量(F)的所述设定中间压力值(PZS)的变化，并且在所述并联压缩机(164)的转速再次高于所述预定最小转速时，重新启动取决于所述参考变量(F)的所述设定中间压力值的变化。28.根据前述权利要求中任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述控制系统(40)在所述膨胀元件(38)的开度已经降低到预定最小开度时，中断取决于所述参考变量(F)的所述设定中间压力值(PZ...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥利弗·亚韦尔舍克，
申请(专利权)人：比泽尔制冷设备有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE