一种用于定频制冷设备的节能控制方法与流程

1.本发明涉及制冷设备领域，尤其涉及一种用于定频制冷设备的节能控制方法。


背景技术：

2.随着经济的发展，制冷设备在食品保存过程中起着越来越重要的作用，用于制冷的压缩冷凝机组的性能及节能性越来越受到人们的关注。目前用于制冷的压缩冷凝机组中，多联式主要是用变频压缩机带动多台负载或者多台压缩机置于一台机组中分别控制多台负载来实现的，而定频压缩机控制两个以上负载的情况并不多见，这主要是由于定频压缩机控制多台负载时，当负载所需制冷量很小及蒸发器的蒸发量少，无法满足压缩机的吸气量，导致设备无法正常运行。而变频压缩机虽然能精准的调节制冷量，但是价格昂贵，成本较高；多台压缩机分别控制的情况，不仅成本高，而且机组占地面积大。


技术实现要素：

3.为了解决上述现有技术中无法通过定频压缩机带动多台负载的缺陷，本发明提出了一种用于定频制冷设备的节能控制方法。
4.本发明采用以下技术方案：
5.一种用于定频制冷设备的节能控制方法，包括以下步骤：
6.s1、将多个蒸发器并联接入制冷剂循环回路；所述制冷剂循环回路设有两路循环，第一路循环为：压缩部输出的制冷剂部分或者全部经过冷凝部制冷后通过蒸发器回流到压缩部；第二路循环为：压缩部输出的制冷剂经过冷凝部制冷后进行汽化并回流到压缩部；
7.s2、以并联的多个蒸发器中处于工作状态的蒸发器的数量作为有效负载，根据制冷剂循环回路中的有效负载数量控制第二路循环中制冷剂的流通量。
8.优选的，步骤s2之前还包括步骤s0：针对第二路循环中制冷剂的流通量设置m个流通量控制值，m个流通量控制值分别对应有效负载数量为1到m的情况， m为制冷剂循环回路中蒸发器的数量；步骤s2具体为：获取制冷剂循环回路当前的有效负载数量获取对应的第二路循环的流通量控制值作为控制目标，根据设定的控制目标调整第二路循环中的制冷剂流通量。
9.优选的，流通量控制值对应的第二路循环中的制冷剂流通量与有效负载数量成反比例关系；当有效负载数量为m时，第二路循环中的制冷剂流通量为0。
10.优选的，所述制冷剂循环回路中，第二路循环包括与蒸发器并联的液体旁通管路，所述流通量控制值通过调整液体旁通管路上设置的第一阀门的开度实现。
11.优选的，液体旁通管路中的制冷剂通过压缩部输出的制冷剂的热量进行汽化处理。
12.优选的，液体旁通管路中的制冷剂和压缩部输出的制冷剂在相互隔离的状态下进行换热，以对液体旁通管路中的制冷剂进行汽化。
13.优选的，压缩部输出的部分制冷剂经过预冷凝后进入液体旁通管路与液体旁通管
路中的制冷剂混合，以对液体旁通管路中的制冷剂进行汽化；预冷凝后的制冷剂的温度高于冷凝部输入液体旁通管路和蒸发器的制冷剂的温度。
14.优选的，冷凝部输入液体旁通管路和蒸发器的制冷剂为对预冷凝后的制冷剂进行再冷凝后的产物。
15.本发明的优点在于：
16.(1)本发明中，第一路循环为制冷设备的制冷工作回路，第二路循环可在第一路循环回流到压缩部的气态制冷剂较少时进行补充，以满足压缩部的吸气量。
17.(2)本发明中，通过第一路循环中的有效负载数量与第二路循环中制冷剂的流通量的对应调节，保证了压缩部输入端的进气量的动态平衡，从而保证了压缩部实现恒定工作频率的可能性，为通过一台定频压缩机带动多台负载即蒸发器的实现奠定了基础。
18.(3)本发明中，通过压缩机和蒸发器的设置，实现当有效负载数量为m时，第二路循环中的制冷剂流通量为0。即，当制冷剂循环回路中的蒸发器全部处于工作状态时，各蒸发器输出的气态制冷剂总和已经满足压缩部的吸气量，此时，第二路循环中无制冷剂流通，以避免制冷剂的制冷量浪费，保证压缩部的工作效率。
19.(4)本发明中，通过液体旁通管路上设置的第一阀门的开度对第二路循环上的制冷剂流通量进行调整。具体实施时，可设置第一路循环和第二路循环的压缩部和制冷部重合，以节约设备占地面积和设备成本。
20.(5)本发明中，液体旁通管路中的制冷剂通过压缩部输出的制冷剂的热量进行汽化处理。如此，即实现了对液体旁通管路中的制冷剂进行汽化，又对压缩部输出的高热进行回收利用，进一步提高了该设备的节能效率。
附图说明
21.图1为一种用于定频制冷设备的节能控制方法流程图；
22.图2为另一种用于定频制冷设备的节能控制方法；
23.图3为一种制冷剂循环回路的连接示意图；
24.图4为另一种制冷剂循环回路的连接示意图；
25.图5为实施例1中的制冷剂循环回路的连接示意图；
26.图6为实施例2中的制冷剂循环回路的连接示意图。
27.图示：
28.压缩部1：压缩机11、汽液分离器12；
29.冷凝部2：第一冷凝器21、储液部22、液体汽化部23、视液镜24；
30.第一种液体汽化部23：换热器231、导热输送管232；
31.第二种液体汽化部23：汽体旁通管路233、汽体流量计234、第三阀门235、第二冷凝器236；
32.液体旁通管路3：第一管段31、第二管段32、液体流量计33、第一阀门34、第二阀门35；
33.负载连接部4：蒸发单元40、前置阀门401和后置阀门402。
具体实施方式
34.本实施方式提出的一种用于定频制冷设备的节能控制方法，包括以下步骤。
35.s1、将多个蒸发器并联接入制冷剂循环回路；所述制冷剂循环回路设有两路循环，第一路循环为：压缩部1输出的制冷剂部分或者全部经过冷凝部2制冷后通过蒸发器回流到压缩部；第二路循环为：压缩部1输出的制冷剂经过冷凝部2制冷后进行汽化并回流到压缩部1。
36.其中，第一路循环为制冷设备的制冷工作回路，第二路循环可在第一路循环回流到压缩部1的气态制冷剂较少时进行补充，以满足压缩部1的吸气量。
37.s2、以并联的多个蒸发器中处于工作状态的蒸发器的数量作为有效负载，根据制冷剂循环回路中的有效负载数量控制第二路循环中制冷剂的流通量。
38.本实施方式中，通过第一路循环中的有效负载数量与第二路循环中制冷剂的流通量的对应调节，保证了压缩部1输入端的进气量的动态平衡，从而保证了压缩部1实现恒定工作频率的可能性，为通过一台定频压缩机带动多台负载即蒸发器的实现奠定了基础。
39.本实施方式中，步骤s2之前还包括步骤s0：针对第二路循环中制冷剂的流通量设置m个流通量控制值，m个流通量控制值分别对应有效负载数量为1到m 的情况，m为制冷剂循环回路中蒸发器的数量。步骤s2具体为：获取制冷剂循环回路当前的有效负载数量获取对应的第二路循环的流通量控制值作为控制目标，根据设定的控制目标调整第二路循环中的制冷剂流通量。如此，使得第二路循环的控制更加清晰明确，有利于保证压缩部吸气量的稳定。
40.本实施方式中，流通量控制值对应的第二路循环中的制冷剂流通量与有效负载数量成反比例关系；当有效负载数量为m时，第二路循环中的制冷剂流通量为0。即，当制冷剂循环回路中的蒸发器全部处于工作状态时，各蒸发器输出的气态制冷剂总和已经满足压缩部1的吸气量，此时，第二路循环中无制冷剂流通，以避免制冷剂的制冷量浪费，保证压缩部1的工作效率。
41.本实施方式中，所述制冷剂循环回路中，第二路循环包括与蒸发器并联的液体旁通管路，所述流通量控制值通过调整液体旁通管路3上设置的第一阀门 34的开度实现。即通过液体旁通管路3上设置的第一阀门34的开度对第二路循环上的制冷剂流通量进行调整。具体实施时，可设置第一路循环和第二路循环的压缩部和制冷部重合，以节约设备占地面积和设备成本。
42.本实施方式中，液体旁通管路中的制冷剂通过压缩部1输出的制冷剂的余热进行汽化处理。如此，即实现了对液体旁通管路3中的制冷剂进行汽化，又对压缩部1输出的高热进行回收利用，进一步提高了该设备的节能效率。
43.本方法的一个实施方式中，液体旁通管路中的制冷剂和压缩部1输出的制冷剂在相互隔离的状态下进行换热，以对液体旁通管路中的制冷剂进行汽化。
44.本方法的另一个实施方式中，压缩部1输出的部分制冷剂经过预冷凝后进入液体旁通管路与液体旁通管路中的制冷剂混合，以对液体旁通管路中的制冷剂进行汽化；预冷凝后的制冷剂的温度高于冷凝部2输入液体旁通管路和蒸发器的制冷剂的温度。更进一步的，冷凝部2输入液体旁通管路和蒸发器的制冷剂为对预冷凝后的制冷剂进行再冷凝后的产物。
45.以下，结合具体的制冷剂循环回路对本发明提供的用于定频制冷设备的节能控制方法做进一步说明。
46.一种制冷剂循环回路
47.本实施方式提出的一种制冷剂循环回路，包括：压缩部1、冷凝部2、液体旁通管路3和负载连接部4。压缩部1用于对制冷剂进行压缩，冷凝部2用于对制冷剂进行冷凝。
48.压缩部1的输出端连接冷凝部2的输入端，冷凝部2的输出端分别连通液体旁通管路3的输入端和负载连接部4的输入端，液体旁通管路3的输出端和负载连接部4的输出端均连通压缩部1的输入端。
49.负载连接部4包括多个并联的蒸发单元40，蒸发单元40包括前置阀门401、后置阀门402和蒸发器。前置阀门401一端连接负载连接部4的输入端，另一端用于连接蒸发器的输入端。后置阀门402一端连接负载连接部4的输出端，另一端用于连接蒸发器的输出端。本实施方式中，前置阀门401和后置阀门402 的设置，提高了蒸发单元40的可控性，具体实施时，蒸发单元40中也可不设置前置阀门401和后置阀门402。具体实施时，前置阀门401采用电磁阀，后置阀门402采用单向阀。
50.具体的，本实施方式中，压缩部1输出为高温高压的气态制冷剂，冷凝部2 用于将高温高压的气态制冷剂冷凝为低温高压的液态制冷剂；蒸发单元40中的蒸发器作为负载发挥作用时，蒸发器用于将低温高压的液态制冷剂汽化为高温低压的气态制冷剂，从而对蒸发器所处环境进行吸热降温；该高温低压的气态制冷剂经负载连接部4的输出端输入压缩部1的输出端被压缩部1压缩。
51.本实施方式中，由于负载连接部4中接入的蒸发器数量的不同，导致负载连接部4输出的高温低压的气态制冷剂的量不同，当负载连接部4中接入的蒸发器数量较少时，压缩部1从负载连接部4获得的气态制冷剂量较少；此时，可通过液体旁通管路3直接将冷凝部2输出的低温高压的液态制冷剂输入压缩部1，以补充压缩部1的输入，从而保证压缩部1正常工作。
52.本实施方式中，负载连接部4中的蒸发单元40与蒸发器一一对应，负载连接部4工作状态下，处于工作状态的蒸发器最少为1，最多等于蒸发单元40的数量n；由于处于工作状态的蒸发器的数量不同，导致负载连接部4输出的气态制冷剂的量不同，液体旁通管路3需要向压缩部1提供不同量的液态制冷剂，以保证压缩部1输入端获得的输入量的稳定。因此，本实施方式中，液体旁通管路3的制冷剂流通量可调，具体可在液体旁通管路3上设置流量调节阀件实现。
53.本实施方式中，负载连接部4包括3个并联的蒸发单元40。
54.压缩部
55.压缩部1包括压缩机11和汽液分离器12，汽液分离器12的汽体输出端连接压缩机11的输入端。汽液分离器12的输入端作为压缩部1的输入端，压缩机11的输出端作为压缩部1的输出端。如此，负载连接部4输出的制冷剂和液体旁通管路输出的制冷剂均进入汽液分离器12，汽液分离器12从获得的混合制冷剂中分离气态制冷剂输入压缩机11进行压缩，以便制冷剂在路径中循环。
56.本实施方式中，所述压缩机11为定频压缩机11，通过液体旁通管路3的开度调节，可配合不同工作状态下的负载连接部4，保证压缩机11输入制冷剂量的恒定，从而保证压缩
机11定频工作的可靠性。
57.液体旁通管路
58.液体旁通管路3划分为第一管段31和第二管段32。第一管段31与冷凝部 2的输出端连通，第二管段32与压缩部1的输入端连通。
59.第一管段31上设有液体流量计33和流通量可调的第一阀门34。第一阀门 34设有多个开度区间。负载连接部4输出的气态制冷剂的量随着接入且处于工作状态的蒸发器的数量而改变，所述开度区间与负载连接部4中处于工作状态的蒸发器的数量相对应。即，负载连接部4中处于工作状态的蒸发器较少，第一阀门34开度大；负载连接部4中处于工作状态的蒸发器较多，第一阀门34 开度小。
60.第二管段32背离第一管段31的一端设有第二阀门35。第二阀门35为单向阀，用于控制第二管段32内的制冷剂流入压缩部1。
61.冷凝部
62.冷凝部2包括第一冷凝器21、储液部22和液体汽化部23。压缩部1输出的制冷剂经液体汽化部23进入第一冷凝器21，第一冷凝器21的输出端与储液部22的入口连接，储液部22的出口作为冷凝部2的输出端。第一冷凝器21输出的制冷剂为低温高压的液态制冷剂，储液部22用于储存所述液态制冷剂。储液部22上设有视液镜24，用于观察储液部22内的液面位置，从而判断该制冷剂循环回路内的制冷剂充足状态。
63.液体汽化部23用于对第二管段32内的制冷剂进行汽化。如此，当负载连接部4中处于工作状态的蒸发器较少，即负载连接部4输出的气态的制冷剂较少时，液体旁通管路3从储液部22直接输送部分液态制冷剂对压缩部1的输入进行补足，液体汽化部23对第二管段32内的液态制冷剂进行汽化，使得压缩部1获得足够的气态制冷剂。
64.第一种液体汽化部23
65.该种液体汽化部23，用于液体旁通管路中的制冷剂和压缩部1输出的制冷剂在相互隔离的状态下进行换热，以对液体旁通管路中的制冷剂进行汽化。
66.本实施方式中，液体汽化部23包括：换热器231和导热输送管232，导热输送管232用于连通压缩部1的输出端和第一冷凝器21的输入端。换热器231 用于对导热输送管232和第二管段32进行换热，使得第二管段32内的制冷剂受热汽化。
67.本实施方式中，换热器231有壳体和壳体内填充的导热介质组成，第二管段32和导热输送管232均穿过所述壳体并在壳体内进行换热，导热介质用于提高第二管段32和导热输送管232的换热效率，导热介质可采用导热油、制冷剂等。
68.具体实施时，换热器231也可采用具有双流道的换热设备，所述双流道分别作为第二管段32和导热输送管232。
69.第二种液体汽化部23
70.该种液体汽化部23，用于压缩部1输出的部分制冷剂经过预冷凝后进入液体旁通管路与液体旁通管路中的制冷剂混合，以对液体旁通管路中的制冷剂进行汽化。
71.本实施方式中，液体汽化部23包括第二冷凝器236和汽体旁通管路233。第二冷凝器236的输入端与压缩部1的输出端连接，第二冷凝器236的输出端分别连接第一冷凝器21的输入端和汽体旁通管路233的输入端，汽体旁通管路 233的输出端与第二管段32背离压缩部1的输入端的一端连通。汽体旁通管路 233上设有汽体流量计234和第三阀门235。
72.如此，本实施方式中，当负载连接部4输出的气态制冷剂较少时，可通过汽体旁通管路233向汽液分离器12输入气态制冷剂，以保证压缩机11的吸气量。本实施方式中，汽体旁通管路233位于第二冷凝器236后端。汽体旁通管路233导通时，压缩部1输出制冷剂通过第二冷凝器236降温后，大部分进入第一冷凝器21冷凝为液态制冷剂，小部分通过汽体旁通管路233再回流到压缩部1输入端以保证压缩部1吸气量。第二冷凝器236的设置，有利于避免汽体旁通管路233回流的制冷剂温度过高。
73.同时，在汽体旁通管路233和液体旁通管路3均导通时，还可通过液体旁通管路3内由储液部22提供的低温高压制冷剂对汽体旁通管路233输出的气态制冷剂进一步进行降温；从而在负载连接部4中处于工作状态的蒸发器较少，汽体旁通管路233中回流的气态制冷剂多时，通过液体旁通管路3输入的液态制冷剂进一步对汽体旁通管路233输出的气态制冷剂降温，以降低压缩部1输入的制冷剂温度。
74.本实施方式中，液体旁通管路3输入的制冷剂和汽体旁通管路233输出的制冷剂在第二管段32内混合，有利于保证第二管段32输入压缩部1输入端的制冷剂的温度均匀。
75.本实施方式中，通过第二冷凝器236和液体旁通管路3中的低温制冷剂对汽体旁通管路233输出的高温气态制冷剂进行降温；第二冷凝器236采用显热换热器。具体实施时，也可删除第二冷凝器236，汽体旁通管路233的输入端和第一冷凝器21的输入端一起直接与压缩部1的输出端连通，仅通过液体旁通管路3中的低温制冷剂对汽体旁通管路233输出的高温气态制冷剂进行降温。
76.以下在上述的制冷剂循环回路的基础上，结合具体的实施例对本发明提供的定制制冷设备的节能控制方法做进一步说明。
77.实施例1
78.本实施例中的制冷剂循环回路采用第一种液体汽化部23，该设备的负载连接部4包括3个蒸发单元40。
79.本实施例中，负载连接部4接入有三个蒸发器，即蒸发器a、蒸发器b和蒸发器c。该设备工作前，蒸发器a、蒸发器b和蒸发器c所在环境的环境温度均为35℃到43℃之间。
80.本实施例中，以第一阀门34的开度为流通量控制值，有效负载数量与第一阀门34工作状态的对应关系如下表1所示。
81.表1：有效负载数量与第一阀门34工作状态的对应关系
82.有效负载数量第一阀门34的开度302313/4
83.当蒸发器a、蒸发器b和蒸发器c均开启时，此时压缩机11的吸气压力较高，液体旁通管路3上的第一阀门34为关闭状态；此时，制冷剂从压缩机11 的输出端依次经过第一冷凝器21、储液部22、蒸发器组、汽液分离器12后进入压缩机11，完成制冷循环。所述蒸发器组为蒸发器a、蒸发器b和蒸发器c 中处于工作状态的蒸发器的组合。
84.当蒸发器a所在环境的环境温度达到预设的低温阈值例如a1℃时，蒸发器a自动停止工作，此时只有蒸发器b和蒸发器c继续工作，负载连接部4输出的气态制冷剂减少，压缩机11的吸气量减少，液体旁通管路3上的第一阀门34 间歇开启，且最大开启度为总开启度
的1/3。此时，大部分制冷剂从储液部22 进入蒸发器b和蒸发器c，小部分制冷剂从储液部22进入液体旁通管路3，液体旁通管路3内的液态制冷剂由换热器231换热蒸发后形成气态制冷剂进入汽液分离器12，以保证汽液分离器12输出的气态制冷剂的量，保证压缩机11的吸气量。
85.当蒸发器a所在环境的环境温度达到预设的低温阈值例如a1℃，且当蒸发器b所在环境的环境温度达到预设的低温阈值例如b1℃时，蒸发器a和b均停止工作，此时只有蒸发器c继续工作，小部分制冷剂从储液部22进入蒸发器c，此时第一阀门34的开度增大，可设置为总开度的3/4，使得大部分制冷剂从储液部22进入液体旁通管路3，以保证制冷剂循环。
86.具体实施时，低温阈值a1和b1根据蒸发器a和蒸发器b所在环境需要的环境温度进行设置。同时，第一阀门34的最大开度必须小于1，以避免制冷剂全部经过液体旁通管路3进入压缩机11，造成蒸发器中的制冷剂不足。
87.实施例2
88.本实施例中的制冷剂循环回路采用第二种液体汽化部23，该设备的负载连接部4包括3个蒸发单元40。
89.本实施例中，负载连接部4接入有三个蒸发器，即蒸发器a、蒸发器b和蒸发器c。该设备工作前，蒸发器a、蒸发器b和蒸发器c所在环境的环境温度均为35℃到43℃之间。
90.本实施例中，以第三阀门235的工作状态为流通量控制值，有效负载数量与第三阀门235的工作状态的对应关系如下表1所示。
91.表1：有效负载数量与第三阀门235的工作状态的对应关系
92.有效负载数量第三阀门235的工作状态3截止2间歇导通1持续导通
93.当蒸发器a、蒸发器b和蒸发器c均开启时，此时压缩机11的吸气压力较高，液体旁通管路3上的第一阀门34和汽体旁通管路233上的第三阀门235均为关闭状态；此时，制冷剂从压缩机11的输出端依次经过第二冷凝器236、第一冷凝器21、储液部22、蒸发器组、汽液分离器12后进入压缩机11，完成制冷循环。所述蒸发器组为蒸发器a、蒸发器b和蒸发器c中处于工作状态的蒸发器的组合。
94.当蒸发器a所在环境的环境温度达到预设的低温阈值例如a1℃时，蒸发器 a自动停止工作，此时只有蒸发器b和蒸发器c继续工作，负载连接部4输出的气态制冷剂减少，压缩机11的吸气量减少，汽体旁通管路233上的第三阀门235 间歇开启。此时，第二冷凝器236输出的大部分制冷剂进入第一冷凝器21，然后经储液部22进入蒸发器b和蒸发器c，第二冷凝器236输出的小部分制冷剂经汽体旁通管路233进入汽液分离器12，以保证汽液分离器12输出的气态制冷剂的量，保证压缩机11的吸气量。
95.当蒸发器a所在环境的环境温度达到预设的低温阈值例如a1℃，且当蒸发器b所在环境的环境温度达到预设的低温阈值例如b1℃时，蒸发器a和b均停止工作，此时只有蒸发器c继续工作，此时，第二冷凝器236输出的小部分制冷剂进入第一冷凝器21，然后经储液部22进入蒸发器c，第二冷凝器236输出的大部分制冷剂经汽体旁通管路233进入汽液分离器12，以保证汽液分离器12 输出的气态制冷剂的量，保证压缩机11的吸气量。
96.本实施例中，第三阀门235打开时，第一阀门34同时打开，以便液体旁通管路3内的低温制冷剂与汽体旁通管路233输出的高温制冷剂混合对气态制冷剂进行降温。
97.以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。