制冷系统的热能回收控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种制冷系统的热能回收控制方法，应用于具有热能回收功能的制冷系统中。制冷系统在压缩机的下游和冷凝器之间配置一热能回收系统。热能回收系统包括热交换器和三通阀。热交换器具有一进水管路和一出水管路，三通阀设在出水管路上，三通阀的第一端和第二端连接出水管路，第三端连接进水管路的旁路。本发明专利技术的方法包括以下步骤：在正常工况下，根据最小回路负荷计算一第一目标水流量；其中，最小回路负荷是制冷系统的一个或多个回路中运行压缩机占本回路的最小冷量比例。控制三通阀以使流经热交换器的水流量达到该第一目标水流量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及从制冷系统回收废热，尤其是涉及从制冷系统回收热能的控制方法。
技术介绍
在工厂、商业场所和家庭中使用制冷系统来使局部区域的温度低于自然温度。一般制冷系统的制冷原理是压缩机吸入从蒸发器出来的较低压力的工质蒸汽，使之压力升高后送入冷凝器，在冷凝器中冷凝成压力较高的液体，经节流阀节流后，成为压力较低的液体后，送入蒸发器，在蒸发器中吸热蒸发而成为压力较低的蒸汽，再送入压缩机的入口，从而完成制冷循环。与自然冷却相比，“制冷”的过程实际上是通过消耗一定的外界能量(如电能、热能、太阳能等)，把热量从“低温热源”转移到“高温热源”的过程。制冷系统在制冷时，经压缩机压缩后的高温制冷工质通过冷凝器将热量排放到室外，这种热量称为空调的废热，并对周围环境造成热污染。由于废热包括从室内(“低温热源”)带出的热量和制冷机消耗一定的外界能量做功产生的热量，因此废热量比制冷量更大。若将此废热回收利用，不仅可以减少环境热污染，还可以达到节能的目的。为此，目前的热能回收方案在压缩机的出口配备热能回收热交换器，通过水循环来回收压缩机排气热量。不过对于制冷系统来说，其首要任务是进行制冷，如果因为回收热能的关系，导致制冷系统无法正常工作，是得不偿失的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种，其在确保制冷系统稳定运行的前提下，从制冷系统回收尽可能多的热能。本专利技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种，应用于具有热能回收功能的制冷系统中。制冷系统在压缩机的下游和冷凝器之间配置一热能回收系统。热能回收系统包括热交换器和三通阀。热交换器具有一进水管路和一出水管路，三通阀设在出水管路上，三通阀的第一端和第二端连接出水管路，第三端连接进水管路的旁路。本专利技术的方法包括以下步骤在正常工况下，根据最小回路负荷计算一第一目标水流量；其中，最小回路负荷是制冷系统的一个或多个回路中运行压缩机占本回路的最小冷量比例。控制三通阀以使流经热交换器的水流量达到该第一目标水流量。根据本专利技术的一实施例，上述方法还包括，当压缩机排气温度测量值高于一上限时，提高流经热交换器的水流量至超过第一目标水流量。根据本专利技术的一实施例，第一目标水流量的计算公式为腳肝AT· MCCWFRT = -~outset in其中WFRT是第一目标水流量，Λ T是流经热交换器的设计水温度差，MCC是最小回路负荷，Toutset是热能回收系统出水温度设置点，Tin是热能回收系统进水温度。3根据本专利技术的一实施例，上述方法还包括确保压缩机的排气饱和温度高于环境温度。根据本专利技术的一实施例，确保压缩机的排气饱和温度高于环境温度的步骤包括如果Tin < Tamb-AT，则根据以下公式计算一第二目标水流量，腳肝AT· MCCWFRT =-Kr τ \ τ，Tamb + Coef *[Tamb -AT-T1J-Tm其中，WFRT是第二目标水流量，Λ T是流经热交换器的设计水温度差，MCC是最小回路负荷，Tamb是环境温度，Tin是热能回收系统进水温度，Coef是能够使制冷系统正常运行的设计系数且根据实际测试结果得出；并且控制三通阀以使流经热交换器的水流量达到该第二目标水流量。根据本专利技术的一实施例，确保压缩机的排气饱和温度高于环境温度的步骤包括降低冷凝器的进风量，以提高压缩机的排气饱和温度。本专利技术的配备热能回收系统的制冷系统中，由于考虑最小回路负荷来确定目标水流量，使得制冷系统不会受到低温水流的冲击，确保了制冷系统的稳定性。附图说明为让本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作详细说明，其中图I示出制冷系统原理图。图2示出示例性热能回收系统的水循环图。图3示出本专利技术中改善排气饱和温度的曲线。图4示出本专利技术中限制热能回收水流量的区域。图5示出本专利技术一实施例的热能回收水流量控制原理图。具体实施例方式图I示出一种典型的制冷系统。该系统主要包括压缩机11、冷凝器14、除液器15、电子膨胀阀16 (Electronic Expansion Valve, EXV)以及蒸发器17。压缩机11、冷凝器14和蒸发器17组成一个循环系统。电子膨胀阀16设置在冷凝器4和蒸发器之间。为了实现热能回收，在制冷系统中配置了热能回收热交换器(Heat Recovery Heat exchanger,HRHE) 12和三通阀13。热交换器12安装在压缩机11的下游，其一方面通过压缩机11的排气，另一方面通过循环水，二者在热交换器12内进行热交换。由此，热交换器12冷却压缩机的排气并将能量注入给独立的水循环，用于提供热水。三通阀13第一端和第二端连接在出水管路上，第三端连接进水管路的旁路。第三端的开口可以控制，以确定从进水管路直接流入出水管路的水流量。图2示出示例性热能回收系统的水循环图。参照图2所示，在这一水循环环境中包含水罐21、膨胀罐22、循环泵23、安全阀24、进水温度传感器25、热交换器26、三通阀27、出水温度传感器28和主加热器29。在一实施例中，虚框中的部件可以安装于工厂内，而其他部件则由客户提供。进水温度传感器25、热交换器26、三通阀27、出水温度传感器28组成热能回收系统。循环水管路流经热交换器26和水罐21，循环水在热交换器26处吸收热量，并在水罐21内释放热量。进水温度传感器25设在热交换器26的进水管路，用来检测热能回收系统进水温度。出水温度传感器28设在热交换器26的出水管路，用来检测热能回收系统出水温度。主加热器29设在水罐21内，为客户应用维持足够高的循环温度。膨胀罐22、循环泵23、安全阀24设置在进水管路上。循环泵23从水罐21抽取水流。进水管路的进水量可以根据客户需要，由循环泵23控制。但是并非所有来自进水管路的进水都必然会流经热交换器26。举例来说，当制冷系统能够提高足够多的废热时，所有进水可以流经热交换器26。然而，当制冷系统没有能力提供足够多的废热时，部分水会经过三通阀27直接流到出水管路而不经过热交换器26。三通阀27通过调整流经热交换器26的水流量以提供尽可能大的热容量而不导致制冷系统故障或失效。目标水流量衡量流经热交换器26的水流量占来自进水管路的水流量的比例，以百分比衡量。因此根据本专利技术的构思，热能回收控制方法应考虑制冷系统的负荷。根据一实施例中，一个目标水流量基础算法引入了最小回路负荷。最小回路负荷是指制冷系统中运行压缩机占本回路的最小冷量比例，以百分比衡量。为此，计算制冷系统中的各个回路中，正在运行的压缩机占本回路中所有压缩机的冷量比例(即回路负荷)，并选取冷量比例最小的那一回路，其冷量比例即作为最小回路负荷。当然，目标水流量应基于热交换器出水温度设置点和热交换器进水温度。公式I描述了目标水流量的示例性计算方法腳肝AT· MCCWFRT = -~outset inWFRT(% )是目标水流量，即期望流经热交换器的水流量；AT(°C )是流经热交换器的设计水温度差，这是在热交换器26 (图2)的进口和出口之间的水温差；MCC (% )是最小回路负荷；Toutset (°C )是热能回收系统出水温度设置点，这是客户希望达到的温度，可以通过出水温度传感器26来监控是否满足这一设置点；Tin(°C )是热能回收系统进水温度，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
制冷系统的热能回收控制方法，应用于具有热能回收功能的制冷系统中，所述制冷系统在压缩机的下游和冷凝器之间配置一热能回收系统，所述热能回收系统包括热交换器和三通阀，所述热交换器具有一进水管路和一出水管路，所述三通阀设在所述出水管路上，所述三通阀的第一端和第二端连接出水管路，第三端连接进水管路的旁路，所述方法包括以下步骤：在正常工况下，根据最小回路负荷计算一第一目标水流量；其中，最小回路负荷是制冷系统的一个或多个回路中运行压缩机占本回路的最小冷量比例；以及控制所述三通阀以使流经热交换器的水流量达到所述第一目标水流量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：芦晓明，任海涛，王新文，庄迅，S·芒斯，JM·热奈，L·贝托霍，
申请(专利权)人：特灵空调系统中国有限公司，
类型：发明
国别省市：