ПАРОВАЯ КОМПРЕССИОННАЯ СИСТЕМА С ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ДВУМЯ ИСПАРИТЕЛЬНЫМИ УСТАНОВКАМИ
STEAM COMPRESSION SYSTEM WITH AT LEAST TWO EXTERNAL INSTALLATIONS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к паровой компрессионной системе, содержащей по меньшей мере две испарительные установки. Каждая испарительная установка содержит эжекторный агрегат, и эжекторные агрегаты расположены параллельно между выпускным отверстием теплоотводящего теплообменника и впускным отверстием ресивера. Настоящее изобретение дополнительно относится к способу управления такой паровой компрессионной системой.
Предпосылки создания изобретения
Холодильные системы обычно содержат компрессор, теплоотводящий теплообменник, например, в виде конденсатора или охладителя газа, дроссельное устройство, например, в виде дроссельного вентиля, и испаритель, расположенный в канале для холодильного агента. Холодильный агент, который течет в канале для холодильного агента, альтернативно сжимается компрессором и расширяется дроссельным устройством. Теплообмен имеет место в теплоотводящем теплообменнике и испарителе таким образом, что тепло отводится от холодильного агента, текущего через теплоотводящий теплообменник, и тепло поглощается холодильным агентом, текущим через испаритель. Таким образом, холодильная система может быть применена для обеспечения как нагрева, так и охлаждения.
В некоторых паровых компрессионных системах эжектор расположен в канале для холодильного агента в положении ниже по потоку относительно теплоотводящего теплообменника. Таким образом, холодильный агент, покидающий теплоотводящий теплообменник, подается в основное впускное отверстие эжектора. Холодильный агент, покидающий испаритель паровой компрессионной системы, подается во вторичное впускное отверстие эжектора.
Эжектор является типом насоса, в котором использован эффект Вентури для увеличения энергии давления текучей среды во входном впускном отверстии (или вторичном впускном отверстии) эжектора посредством рабочей текучей среды, подаваемой в рабочее впускное отверстие (или основное впускное отверстие) эжектора. Таким образом, размещение эжектора в канале для холодильного агента, как описано, будет вызывать выполнение работы холодильным агентом, и таким образом, потребление мощности паровой компрессионной системой снижается по сравнению с ситуацией, когда эжектор отсутствует.
В некоторых паровых компрессионных системах две или более отдельные испарительные установки соединены с такой же компрессорной установкой и таким же теплоотводящим теплообменником. В этом случае каждая испарительная установка образует отдельный контур циркуляции холодильного агента между теплоотводящим теплообменником и компрессорной установкой, и испарители различных испарительных установок могут быть использованы для различных целей в одном и том же оборудовании. Например, одна испарительная установка может быть использована для обеспечения охлаждения одного или нескольких охлаждающих объектов или витрин в супермаркете, тогда как другая испарительная установка может быть использована для кондиционирования воздуха в супермаркете, например, в помещении, где размещены охлаждающие объекты или витрины, и/или в соседних помещениях. Таким образом, охлаждение для охлаждающих объектов или витрин и кондиционирование воздуха помещения(-й) осуществляют с использованием только одной паровой компрессионной системы, а не с использованием отдельных паровых компрессионных систем, с отдельными агрегатами для наружной установки.
В документе EP 2504640 B1 раскрыта эжекторная холодильная система, содержащая компрессор, теплоотводящий теплообменник, первый и второй эжекторы, первый и второй теплопоглощающие теплообменники и разделитель. Эжекторы расположены последовательно, в том смысле, что вторичное впускное отверстие одного из эжекторов соединено с выпускным отверстием другого эжектора.
Описание изобретения
Целью вариантов осуществления настоящего изобретения является обеспечение паровой компрессионной системы, содержащей по меньшей мере две испарительные установки, в которых энергетическая эффективность во время работы паровой компрессионной системы улучшается по сравнению с паровыми компрессионными системами известного уровня техники.
Дополнительной целью вариантов осуществления настоящего изобретения является обеспечение паровой компрессионной системы, содержащей по меньшей мере две испарительные установки, при этом паровая компрессионная система выполнена с возможностью очень стабильной работы.
Еще одной дополнительной целью вариантов осуществления настоящего изобретения является обеспечение способа управления паровой компрессионной системой, содержащей по меньшей мере две испарительные установки, с эффективным энергопотреблением.
Еще одной дополнительной целью вариантов осуществления настоящего изобретения является обеспечение способа стабильного управления паровой компрессионной системой, содержащей по меньшей мере две испарительные установки.
Согласно первому аспекту в настоящем изобретении представлена паровая компрессионная система, содержащая:
компрессорную установку, содержащую один или несколько компрессоров,
теплоотводящий теплообменник,
ресивер и
по меньшей мере две испарительные установки, при этом каждая испарительная установка содержит эжекторный агрегат, по меньшей мере один испаритель и устройство управления потоком, управляющее потоком холодильного агента к по меньшей мере одному испарителю,
при этом выпускное отверстие теплоотводящего теплообменника соединено с основным впускным отверстием эжекторного агрегата каждой из испарительных установок, выпускное отверстие каждого эжекторного агрегата соединено с впускным отверстием ресивера, и выпускное отверстие по меньшей мере одного испарителя каждой испарительной установки соединено со вторичным впускным отверстием эжекторного агрегата соответствующей испарительной установки.
Согласно первому аспекту настоящее изобретение относится к паровой компрессионной системе. В данном контексте термин «паровая компрессионная система» должен интерпретироваться как означающий любую систему, в которой поток жидкой среды, такой как холодильный агент, циркулирует и поочередно сжимается и расширяется, тем самым обеспечивая либо охлаждение, либо нагрев объема. Таким образом, паровая компрессионная система может представлять собой холодильную систему, систему кондиционирования воздуха, тепловой насос и т.д.
Паровая компрессионная система содержит компрессорную установку, содержащую один или несколько компрессоров. Например, компрессорная установка может содержать один компрессор, в случае чего данный компрессор может преимущественно представлять собой компрессор переменной производительности. В качестве альтернативы, компрессорная установка может содержать два или более компрессоров, расположенных параллельно. Таким образом, производительность компрессорной установки может быть изменена путем включения или выключения компрессоров и/или путем изменения производительности одного или нескольких компрессоров, если по меньшей мере один из компрессоров представляет собой компрессор переменной производительности. Все компрессоры могут иметь впускное отверстие, соединенное с такой же частью канала для холодильного агента паровой компрессионной системы, или компрессоры могут быть соединены с различными частями канала для холодильного агента. Ниже это будет описано более подробно.
Паровая компрессионная система дополнительно содержит теплоотводящий теплообменник, выполненный с возможностью приема сжатого холодильного агента от компрессорной установки. В теплоотводящем теплообменнике теплообмен имеет место между потоком холодильного агента через теплоотводящий теплообменник и вторичным потоком текучей среды таким образом, что тепло отводится от холодильного агента, текущего через теплоотводящий теплообменник, к текучей среде вторичного потока текучей среды. Вторичный поток текучей среды может представлять собой окружающий воздух, текущий через теплоотводящий теплообменник, или другой вид теплоотводящей текучей среды, такой как морская вода или текучая среда, которая способна обмениваться теплом с окружающей средой посредством другого теплоотводящего теплообменника, или он может представлять собой теплоотводящую текучую среду, способную рекуперировать тепло от холодильного агента. Теплоотводящий теплообменник может быть представлен в виде конденсатора, в случае чего холодильный агент, проходящий через теплоотводящий теплообменник, по меньшей мере частично конденсируется. В качестве альтернативы, теплоотводящий теплообменник может быть представлен в виде охладителя газа, в случае чего холодильный агент, проходящий через теплоотводящий теплообменник, охлаждается, но остается в газообразной фазе, т.е. фазовое изменение не происходит.
В ресивере холодильный агент разделяется на жидкую часть и газообразную часть.
Паровая компрессионная система дополнительно содержит по меньшей мере две испарительные установки. В данном контексте термин «испарительная установка» должен интерпретироваться как означающий часть паровой компрессионной системы, которая содержит один или несколько испарителей, и расположенная таким образом, что испарительные установки не зависят друг от друга, в том смысле, что давления, преобладающие в одной испарительной установке, в основном не зависят от давлений, преобладающих в другой испарительной установке. Следовательно, испарительные установки паровой компрессионной системы могут быть использованы для различных целей. Например, одна испарительная установка может быть предназначена для обеспечения охлаждения ряда охлаждающих объектов или витрин в супермаркете, тогда как другая испарительная установка может быть предназначена для обеспечения кондиционирования воздуха части здания, в котором расположен супермаркет. Более того, две или более испарительные установки могут быть использованы для обеспечения кондиционирования воздуха различных частей здания. Однако, все испарительные установки соединены с одной и той же компрессорной установкой и одним и тем же теплоотводящим теплообменником, вместо обеспечения отдельных паровых компрессионных систем для различных целей.
Каждая испарительная установка содержит эжекторный агрегат, по меньшей мере один испаритель и устройство управления потоком, управляющее потоком холодильного агента к по меньшей мере одному испарителю. Эжекторный агрегат содержит один или несколько эжекторов. Поскольку испарительные установки оснащены эжекторными агрегатами, можно свести к минимуму потребление энергии паровой компрессионной системы, как описано выше.
В испарителях теплообмен имеет место между холодильным агентом и окружающей средой таким образом, что тепло поглощается холодильным агентом, текущим через испарители, тогда как холодильный агент по меньшей мере частично испаряется. Каждая испарительная установка может содержать один испаритель. В качестве альтернативы, по меньшей мере одна из испарительных установок может содержать два или более испарителей, например, расположенных по текучей среде параллельно. Например, как описано выше, одна из испарительных установок может быть использована для обеспечения охлаждения ряда охлаждающих объектов или витрин супермаркета. В этом случае каждый охлаждающий объект или витрина могут быть оснащены отдельным испарителем, и каждый испаритель может преимущественно быть оснащен отдельным устройством управления потоком с целью обеспечения потока холодильного агента к каждому испарителю, подлежащему независимому управлению.
Не исключено, что паровая компрессионная система содержит одну или несколько дополнительных испарительных установок, которые не оснащены эжекторным агрегатом.
Выпускное отверстие теплоотводящего теплообменника соединено с основным впускным отверстием эжекторного агрегата каждой из испарительных установок. Таким образом, холодильный агент, покидающий теплоотводящий теплообменник, распределяется среди испарительных установок, через основные впускные отверстия эжекторных агрегатов.
Выпускное отверстие эжекторного агрегата каждой испарительной установки соединено с впускным отверстием ресивера. Таким образом, холодильный агент, текущий через соответствующие эжекторные агрегаты, собирается в ресивере, где он разделяется на жидкую часть и газообразную часть, как описано выше.
Наконец, выпускное отверстие испарителя(ей) каждой испарительной установки соединено с вторичным впускным отверстием эжекторного агрегата соответствующей испарительной установки. Таким образом, эжекторный агрегат заданной испарительной установки всасывает холодильный агент из испарителя(ей) такой испарительной установки, но не из испарителя(ей) любой из других испарительных установок. Преимущество этого заключается в том, что это обеспечивает управление каждой из испарительных установок с эффективным энергопотреблением, по существу независимо от управления другой(ими) испарительной(ыми) установкой(ами). Например, каждой испарительной установкой можно управлять способом, который обеспечивает потенциальную производительность эжекторного агрегата, подлежащего использованию, к наиболее высокой возможной степени. Более того, это обеспечивает очень стабильную работу паровой компрессионной системы.
Подводя итог вышесказанному, холодильный агент, текущий в паровой компрессионной системе, поочередно сжимается компрессором(ами) компрессорной установки и расширяется эжекторами эжекторных агрегатов, тогда как теплообмен имеет место в теплоотводящем теплообменнике и испарителях испарительных установок.
Впускное отверстие компрессорной установки может быть соединено с выпускным отверстием для газа ресивера, и устройство управления потоком каждой испарительной установки может быть соединено с выпускным отверстием для жидкости ресивера. Таким образом, газообразная часть холодильного агента в ресивере подается непосредственно в компрессоры, тогда как жидкая часть холодильного агента в ресивере подается в испарители испарительных установок посредством устройств управления потоком, т.е. жидкая часть холодильного агента испаряется при помощи испарителей. В случае если по меньшей мере одно из устройств управления потоком представляет собой дроссельное устройство, тем самым происходит предотвращение расширения газообразной части холодильного агента в ресивере в дроссельном(-ых) устройстве(-ах), и следовательно, она подается в компрессорную установку при более высоком уровне давления. Таким образом, снижается количество энергии, необходимой компрессорам для сжатия холодильного агента, и соответственно снижается потребление энергии паровой компрессионной системы.
В этом случае компрессорная установка может содержать один или несколько главных компрессоров и один или несколько компрессоров ресивера, при этом главный(-е) компрессор(-ы) соединены с выпускным отверстием испарителя(-ей) по меньшей мере одной испарительной установки, и компрессор(-ы) ресивера соединены с выпускным отверстием для газа ресивера. Согласно данному варианту осуществления компрессорная установка содержит один или несколько компрессоров, которые предназначены для сжатия холодильного агента, принятого от выпускного отверстия одного или нескольких испарителей, т.е. главного(-ых) компрессора(-ов), и один или несколько компрессоров, которые предназначены для сжатия холодильного агента, принятого от выпускного отверстия для газа ресивера, т.е. компрессора(-ов) ресивера. Главный(-е) компрессор(-ы) и компрессор(-ы) ресивера работают независимо друг от друга. Путем соответственного управления компрессорами можно установить, насколько большая доля холодильного агента, сжатая компрессорной установкой, выходит из выпускного отверстия для газа ресивера, и насколько большая доля выходит из выпускного(-ых) отверстия(-ий) испарителя(-ей).
В качестве альтернативы, все компрессоры компрессорной установки могут быть соединены с выпускным отверстием для газа ресивера, а также с выпускным отверстием одного или нескольких испарителей, т.е. все компрессоры компрессорной установки могут действовать в качестве «главного компрессора» или в качестве «компрессора ресивера». Это обеспечивает сдвиг суммарной доступной производительности компрессора компрессорной установки от «производительности главного компрессора» до «производительности компрессора ресивера» согласно действующим требованиям. Это может, например, быть достигнуто путем управления клапанами, например трехходовыми клапанами, расположенными на впускном отверстии каждого компрессора, соответственным образом.
Согласно вышеописанному варианту осуществления выпускное(ые) отверстие(я) испарителя(ей) по меньшей мере одной из испарительных установок соединено/соединены с впускным отверстием компрессорной установки, а также с вторичным впускным отверстием соответствующего эжекторного агрегата. Для данных испарительных установок возможно управление тем, насколько большая доля холодильного агента, покидающего испаритель(и), подается в компрессорную установку, и насколько большая доля подается во вторичное впускное отверстие соответствующего эжекторного агрегата. Как правило, желательно подавать настолько большую долю, насколько возможно, во вторичное впускное отверстие эжекторного агрегата, поскольку, тем самым, испарительная установка работает при наименьшем возможном энергопотреблении.
Следует отметить, что не исключено, что выпускное(ые) отверстие(я) испарителя(ей) по меньшей мере одной из испарительных установок не соединено/соединены с впускным отверстием компрессорной установки. Таким образом, для данных испарительных установок весь холодильный агент, покидающий испаритель(и), подается во вторичное впускное отверстие соответствующего эжекторного агрегата.
Эжекторный агрегат по меньшей мере одной испарительной установки может содержать два или более эжекторов, расположенных параллельно. Таким образом, производительность эжекторного агрегата может быть отрегулирована посредством активации или деактивации отдельных эжекторов.
В качестве альтернативы или дополнения, эжекторный агрегат по меньшей мере одной испарительной установки может содержать по меньшей мере один эжектор переменной производительности. Таким образом, производительность эжекторного агрегата может быть отрегулирована посредством регулирования производительности одного или нескольких эжекторов.
Устройство управления потоком по меньшей мере одной из испарительных установок может представлять собой или содержать дроссельное устройство, например, в виде дроссельного клапана. В этом случае холодильный агент, проходящий через устройство управления потоком, подвергается расширению перед подачей в испаритель(и).
В качестве альтернативы, по меньшей мере одно из устройств управления потоком может быть другого вида, например двухпозиционным клапаном. Он может, например, быть приемлемым, если испаритель(-и) представлен/представлены в виде теплообменника(-ов) пластинчатого типа, такого(-их) как жидкостно-жидкостный(-е) теплообменник(-и). В этом случае испарительная установка может быть использована для обеспечения кондиционирования воздуха части здания, которая расположена на расстоянии от компрессорной установки и теплоотводящего теплообменника.
Согласно второму аспекту в настоящем изобретении представлен способ управления паровой компрессионной системой согласно первому аспекту настоящего изобретения, при этом способ включает этапы:
определения давления холодильного агента, покидающего теплоотводящий теплообменник,
для по меньшей мере одной испарительной установки определения значения для рабочего параметра, связанного с такой испарительной установкой, и
управления эжекторными агрегатами в соответствии с определенным давлением холодильного агента, покидающего теплоотводящий теплообменник, и/или в соответствии с определенным(-и) рабочим(-и) параметром(-ами).
Следует отметить, что специалист в данной области техники легко определит, что любой признак, описанный в сочетании с первым аспектом настоящего изобретения, также может быть объединен со вторым аспектом настоящего изобретения, и наоборот.
Паровая компрессионная система, подлежащая управлению при помощи способа согласно второму аспекту настоящего изобретения, представляет собой паровую компрессионную систему согласно первому аспекту настоящего изобретения. Таким образом, пометки, изложенные выше, в равной степени применимы и здесь.
Согласно способу по второму аспекту настоящего изобретения изначально определяют давление холодильного агента, покидающего теплоотводящий теплообменник. Он может, например, включать непосредственное измерение давления, или он может включать определение давления из одного или нескольких других измеренных параметров. Давление холодильного агента, покидающего теплоотводящий теплообменник, зависит от условий окружающей среды, таких как температура наружного воздуха и температура вторичного потока текучей среды через теплоотводящий теплообменник. Такие условия окружающей среды оказывают влияние на то, как следует управлять паровой компрессионной системой с целью работы с эффективным энергопотреблением, и желательно поддерживать данное давление на уровне, который является приемлемым в заданных условиях. Более того, поскольку основное впускное отверстие эжекторного агрегата каждой из испарительных установок соединено с выпускным отверстием теплоотводящего теплообменника, давление холодильного агента, покидающего теплоотводящий теплообменник, также представляет собой давление холодильного агента, подаваемого в основные впускные отверстия эжекторных агрегатов.
Кроме того, для по меньшей мере одной испарительной установки определяют значение для рабочего параметра, связанного с такой испарительной установкой. Как указано выше, испарительными установками могут управлять независимо друг от друга, и следовательно, рабочий параметр, связанный с одной испарительной установкой, может не оказывать влияния на работу другой(их) испарительной(ых) установки(ок).
Наконец, эжекторными агрегатами управляют в соответствии с определенным давлением холодильного агента, покидающего теплоотводящий теплообменник, и/или в соответствии с определенным(и) рабочим(и) параметром(ами). Таким образом, можно гарантировать, что каждой испарительной установкой стабильно управляют с эффективным энергопотреблением, одновременно обеспечивая стабильное управление всей паровой компрессионной системой с эффективным энергопотреблением.
Управление одним из эжекторных агрегатов может, например, включать регулирование одного или нескольких переменных параметров эжекторного агрегата. Например, можно отрегулировать степень открытия основного впускного отверстия эжекторного агрегата и, тем самым, ведущий поток эжекторного агрегата. В случае, если эжекторный агрегат содержит два или более эжекторов, расположенных по текучей среде параллельно, этого можно достичь путем открывания или закрывания основных впускных отверстий отдельных эжекторов эжекторного агрегата. В качестве альтернативы, степень открытия основного впускного отверстия может быть отрегулирована путем перемещения клапанного элемента, например, конического клапанного элемента относительно седла клапана.
В качестве альтернативы или дополнения, можно отрегулировать степень открытия вторичного впускного отверстия эжекторного агрегата и, тем самым, вторичного потока эжекторного агрегата, например, способом, аналогичным описанному выше относительно основного впускного отверстия.
В качестве альтернативы или дополнения, можно отрегулировать размеры и/или геометрическую форму зоны смешивания, определенной эжекторным агрегатом, и/или можно отрегулировать длину диффузора эжекторного агрегата.
Все различные регулировки, описанные выше, в результате приводят к регулировке рабочего диапазона эжекторного агрегата.
Этап управления эжекторными агрегатами может включать:
управление по меньшей мере одним из эжекторных агрегатов в соответствии с определенным давлением холодильного агента, покидающего теплоотводящий теплообменник, и
управление по меньшей мере одним из эжекторных агрегатов в соответствии с определенным рабочим параметром, связанным с соответствующей испарительной установкой.
Согласно данному варианту осуществления испарительными установками управляют полностью независимо друг от друга. Например, в случае если паровая компрессионная система содержит точно две испарительные установки, одной из испарительных установок могут управлять исключительно на основе давления холодильного агента, покидающего теплоотводящий теплообменник, а другой испарительной установкой могут управлять исключительно на основе рабочего параметра, связанного с такой испарительной установкой. Соответственно, первой испарительной установкой управляют таким образом, что на выпускном отверстии теплоотводящего теплообменника поддерживают приемлемое давление, тем самым обеспечивая стабильную работу паровой компрессионной системы как таковой с эффективным энергопотреблением. Одновременно, второй испарительной установкой управляют таким образом, что данная испарительная установка стабильно работает с эффективным энергопотреблением.
Способ может дополнительно включать этап определения температуры холодильного агента, покидающего теплоотводящий теплообменник, и/или температуры вторичной текучей среды, текущей через теплоотводящий теплообменник, и этап управления по меньшей мере одним из эжекторных агрегатов в соответствии с определенным давлением холодильного агента, покидающего теплоотводящий теплообменник, может включать этапы:
вычисления эталонного значения давления на основе определенной температуры,
сравнения вычисленного эталонного значения давления с определенным давлением, и
управления эжекторным(и) агрегатом(ами) на основе указанного сравнения.
Вычисленное эталонное значение давления соответствует уровню давления холодильного агента, покидающего теплоотводящий теплообменник, который является приемлемым при заданных рабочих условиях, в частности, при заданной текущей температуре холодильного агента, покидающего теплоотводящий теплообменник, и/или при температуре окружающей среды. Эталонное давление затем сравнивают с определенным давлением холодильного агента, покидающего теплоотводящий теплообменник, т.е., с давлением, которое в настоящее время преобладает в холодильном агенте, покидающем теплоотводящий теплообменник, и эжекторным(и) агрегатом(ами) управляют на основе указанного сравнения. Желательно, чтобы актуальное давление было равным эталонному значению давления, поскольку эталонное значение давления представляет оптимальное давление при заданных условиях. Соответственно, эжекторным(и) агрегатом(ами) управляют способом, который гарантирует, что давление холодильного агента, покидающего теплоотводящий теплообменник, достигает вычисленного эталонного значения давления в случае, когда сравнение показывает, что существует несовпадение между вычисленным эталонным значением давления и определенным давлением.
Согласно альтернативному варианту осуществления этап управления эжекторными агрегатами может включать этапы:
установления необходимости увеличения, уменьшения или поддержки суммарной производительности эжекторных агрегатов на основе определенного давления холодильного агента, покидающего теплоотводящий теплообменник,
в случае необходимости увеличения или уменьшения суммарной производительности эжекторных агрегатов, выбора по меньшей мере одной испарительной установки на основе определенного(ых) рабочего(их) параметра(ов), и
увеличения или уменьшения производительности эжекторного агрегата выбранной(ых) испарительной(ых) установки(ок).
Согласно данному варианту осуществления суммарной производительностью эжекторных агрегатов управляют на основе давления холодильного агента, покидающего теплоотводящий теплообменник, т. е. суммарную производительность эжекторных агрегатов выбирают таким образом, чтобы поддерживать приемлемое давление холодильного агента, покидающего теплоотводящий теплообменник. Однако, распределением данной производительности среди эжекторных агрегатов управляют на основе рабочего(их) параметра(ов), связанного(ых) с отдельными испарительными установками.
Таким образом, определенное давление холодильного агента, покидающего теплоотводящий теплообменник, устанавливает необходимость увеличения или уменьшения суммарной производительности эжекторных агрегатов или возможность ее поддержки на текущем уровне. И если устанавливают необходимость увеличения или уменьшения суммарной производительности эжекторных агрегатов с целью определения приемлемого уровня давления холодильного агента, покидающего теплоотводящий теплообменник, затем выбирают приемлемую испарительную установку на основе определенного(ых) рабочего(их) параметра(ов). Например, в случае необходимости увеличения суммарной производительности эжекторных агрегатов, далее могут выбирать испарительную установку, которой необходима дополнительная производительность эжектора. Аналогичным образом, в случае необходимости уменьшения суммарной производительности эжекторных агрегатов, далее могут выбирать испарительную установку, которой необходима наименьшая производительность эжектора. Далее приемлемым образом регулируют производительность эжектора эжекторного агрегата выбранной испарительной установки.
Этап выбора по меньшей мере одной испарительной установки может включать этапы:
сравнения определенного(ых) рабочего(их) параметра(ов) с соответствующим(и) эталонным(и) значением(ями),
в случае необходимости увеличения суммарной производительности эжекторных агрегатов, выбора испарительной установки, имеющей наибольшее отклонение между рабочим параметром и эталонным значением, и
в случае необходимости уменьшения суммарной производительности эжекторных агрегатов, выбора испарительной установки, имеющей наименьшее отклонение между рабочим параметром и эталонным значением.
Эталонное значение заданной испарительной установки представляет собой значение рабочего параметра, что гарантирует стабильную работу данной испарительной установки с эффективным энергопотреблением. Следовательно, желательно, чтобы определенный рабочий параметр был близок эталонному значению. Соответственно, если отклонение между определенным рабочим параметром и эталонным значением является большим, следовательно, вероятно, испарительная установка не работает в оптимальном режиме, и увеличение производительности эжектора эжекторного агрегата испарительной установки может быть необходимо с целью улучшения работы испарительной установки. Следовательно, выбор такой испарительной установки является приемлемым, если необходимо увеличение суммарной производительности эжектора.
С другой стороны, если отклонение между определенным рабочим параметром и эталонным значением является небольшим, следовательно, испарительная установка работает в оптимальном режиме. Следовательно, уменьшение производительности эжектора эжекторного агрегата испарительной установки будет в результате приводить к работе испарительной установки с менее эффективным энергопотреблением. Однако, поскольку испарительная установка работает близко к оптимальному режиму, вероятно, она будет и дальше работать в рамках приемлемого диапазона, даже при уменьшении производительности эжектора. Следовательно, выбор такой испарительной установки является приемлемым, если необходимо уменьшение суммарной производительности эжектора.
Способ может дополнительно включать этап регулирования давления, преобладающего внутри ресивера, в случае если отклонение между определенным рабочим параметром и эталонным значением превышает заданное пороговое значение для одной или нескольких испарительных установок.
В случае если несколько испарительных установок имеют рабочие параметры, которые значительно отклоняются от соответствующих эталонных значений, то паровая компрессионная система как таковая может не работать приемлемым образом. Следовательно, в этом случае может быть желательно отрегулировать параметры, отличные от производительности эжектора эжекторных агрегатов, с целью достижения улучшения работы паровой компрессионной системы как таковой. Например, давление, преобладающее внутри ресивера, можно отрегулировать в этом случае.
Способ может дополнительно включать этап увеличения производительности эжекторного агрегата первой испарительной установки и уменьшения производительности эжекторного агрегата второй испарительной установки, в случае если отклонение между определенным рабочим параметром и эталонным значением для первой испарительной установки значительно больше, чем отклонение между определенным рабочим параметром и эталонным значением второй испарительной установки.
Согласно данному варианту осуществления распределение суммарной производительности эжектора среди эжекторных агрегатов различных испарительных установок может быть сдвинуто в случае, если выясняется, что в некоторых испарительных установках есть большая необходимость в производительности эжектора, чем у других. Это может быть выполнено, даже если увеличение или уменьшение суммарной производительности эжектора не требуется. Более того, таким образом, можно гарантировать, что суммарная доступная производительность эжектора используется в максимально возможной степени.
Рабочий параметр для по меньшей мере одной испарительной установки может представлять собой давление, преобладающее внутри испарителя(ей) испарительной установки.
В качестве альтернативы или дополнения, рабочий параметр для по меньшей мере одной испарительной установки может представлять собой температуру вторичной жидкой среды, текущей через испаритель(и) испарительной установки.
В качестве альтернативы или дополнения, рабочий параметр по меньшей мере одной испарительной установки может представлять собой параметр, отражающий долю холодильного агента, текущего через испаритель(и) испарительной установки, который не испаряется.
Все рабочие параметры, упомянутые выше, указывают на то, работает ли или нет соответствующая испарительная установка с эффективным энергопотреблением.
Краткое описание графических материалов
Настоящее изобретение будет далее описано более подробно со ссылками на прилагаемые графические материалы, на которых:
на фиг. 1-6 представлены схематические изображения паровых компрессионных систем согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание графических материалов
На фиг. 1 представлено схематическое изображение паровой компрессионной системы 1 согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Паровая компрессионная система 1 содержит компрессорную установку 2, содержащую ряд компрессоров 3, два из которых показаны, и теплоотводящий теплообменник 4. Паровая компрессионная система 1 дополнительно содержит две испарительные установки 5a, 5b. Первая испарительная установка 5a выполнена с возможностью обеспечения охлаждения ряда охлаждающих объектов или витрин, а вторая испарительная установка 5b выполнена с возможностью обеспечения кондиционирования воздуха одного или нескольких помещений в сооружении, где размещены охлаждающие объекты или витрины. Паровая компрессионная система 1 дополнительно содержит ресивер 6.
Первая испарительная установка 5a содержит первый эжекторный агрегат 7a, устройство управления потоком в виде первого дроссельного клапана 8a и первый испаритель 9a. Следует отметить, что даже хотя первый испаритель 9a показан в виде одного испарителя, на самом деле может быть два или более испарителей, расположенных по текучей среде параллельно, при этом каждый испаритель выполнен с возможностью обеспечения охлаждения конкретного охлаждающего объекта или витрины. В этом случае каждый испаритель может быть оснащен отдельным клапаном управления потоком, например в виде дроссельного клапана, управляющим потоком холодильного агента к испарителю.
Аналогичным образом, вторая испарительная установка 5b содержит второй эжекторный агрегат 7b, устройство управления потоком в виде второго дроссельного клапана 8b и второй испаритель 9b. Также в этом случае второй испаритель 9b может представлять собой два или более испарителей, каждый выполненный с возможностью обеспечения кондиционирования воздуха отдельного помещения.
Холодильный агент, текущий в паровой компрессионной системе 1, сжимается при помощи компрессоров 3 компрессорной установки 2. Сжатый холодильный агент подается в теплоотводящий теплообменник 4, где теплообмен имеет место с окружающей средой таким образом, что тепло отводится от холодильного агента,  в окружающую среду. В случае если теплоотводящий теплообменник 4 представлен в виде конденсатора, холодильный агент, проходящий через теплоотводящий теплообменник 4, по меньшей мере частично конденсируется. В случае если теплоотводящий теплообменник 4 представлен в виде охладителя газа, холодильный агент, проходящий через теплоотводящий теплообменник 4, охлаждается, но фазовое изменение не происходит.
Холодильный агент, покидающий теплоотводящий теплообменник 4, подается в основное впускное отверстие 10a первого эжекторного агрегата 7a и в основное впускное отверстие 10b второго эжекторного агрегата 7b. Холодильный агент, покидающий эжекторные агрегаты 7a, 7b, подается в ресивер 6, где холодильный агент разделяется на жидкую часть и газообразную часть. Жидкая часть холодильного агента покидает ресивер 6 через выпускные отверстия 11а, 11b для жидкости и подается в испаритель 9a первой испарительной установки 5a через первый дроссельный клапан 8a, а также в испаритель 9b второй испарительной установки 5b через второй дроссельный клапан 8b.
Холодильный агент, покидающий первый испаритель 9а, подается либо в компрессорную установку 2, либо во вторичное впускное отверстие 12а первого эжекторного агрегата 7а. Часть холодильного агента, которая подается в компрессорную установку 2, подается в определенный главный компрессор 3a, который может получить только холодильный агент от первого испарителя 9a. Желательно, чтобы как можно большая доля холодильного агента, покидающего первый испаритель 9а, подавалась во вторичное впускное отверстие 12а первого эжекторного агрегата 7а, потому что при этом первая испарительная установка 5а работает при наименьшем возможном энергопотреблении. На самом деле, при идеальных рабочих условиях главный компрессор 3a не должен работать вообще. Однако главный компрессор 3а можно включить, когда рабочие условия таковы, что первый эжектор 7а не способен всасывать весь холодильный агент, покидающий первый испаритель 9а.
Весь холодильный агент, покидающий второй испаритель 9b, подается во вторичное впускное отверстие 12b второго эжекторного агрегата 7b. Таким образом, выпускное отверстие второго испарителя 9b не соединено с компрессорной установкой 2, и поток холодильного агента во второй испарительной установке 5b в основном устанавливается производительностью эжектора второго эжекторного агрегата 7b.
Таким образом, вторичное впускное отверстие 12а первого эжекторного агрегата 7а получает только холодильный агент от первого испарителя 9а, а вторичное впускное отверстие 12b второго эжекторного агрегата 7b получает только холодильный агент от второго испарителя 9b. Соответственно, первая испарительная установка 5а и вторая испарительная установка 5b не зависят друг от друга и могут управляться независимо друг от друга путем управления производительностью эжектора соответствующих эжекторных агрегатов 7a, 7b.
Газообразная часть холодильного агента в ресивере 6 подается в компрессорную установку 2 через выпускное отверстие 13 для газа ресивера 6. Данный холодильный агент подается непосредственно в определенный компрессор 3b ресивера. Холодильный агент, подаваемый из выпускного отверстия 13 для газа ресивера 6 в компрессор 3b ресивера, находится на уровне давления, который выше уровня давления холодильного агента, подаваемого из первого испарителя 9а в главный компрессор 3а, поскольку холодильный агент, подаваемый из выпускного отверстия 13 для газа ресивера 6 не претерпевает расширения в первом дроссельном клапане 8а. Следовательно, количество энергии, необходимой для сжатия холодильного агента, определенного из выпускного отверстия 13 для газа ресивера 6, меньше количества энергии, необходимой для сжатия холодильного агента, определенного из первого испарителя 9а.
Согласно одному варианту осуществления производительностью эжектора первого эжекторного агрегата 7a можно управлять на основе давления холодильного агента, покидающего теплоотводящий теплообменник 4, и для обеспечения поддержки давления на приемлемом уровне. В этом случае производительностью второго эжектора 7b можно управлять на основе рабочего параметра, связанного со второй испарительной установкой 5b, например, давления, преобладающего внутри второго испарителя 9b, температуры вторичного потока текучей среды через второй испаритель 9b, или параметра, отражающего, сколько холодильного агента, циркулирующего во второй испарительной установке 5b, на самом деле испаряется или не испаряется при прохождении через второй испаритель 9b.
Согласно другому варианту осуществления давление холодильного агента, покидающего теплоотводящий теплообменник 4, может быть использовано в качестве основы для установления необходимости увеличения, уменьшения или поддержки на текущем уровне суммарной производительности эжектора эжекторных агрегатов 7a, 7b. Если будет установлено, что суммарная производительность эжектора должна быть увеличена или уменьшена, выбирается либо первая испарительная установка 5а, либо вторая испарительная установка 5b на основе измеренного рабочего параметра для каждой из испарительных установок 5а, 5b, например, одного из вышеописанных рабочих параметров. В случае необходимости увеличения суммарной производительности эжектора, выбирается испарительная установка 5a, 5b, которая больше всего нуждается в дополнительной производительности эжектора. Аналогичным образом, в случае необходимости уменьшения суммарной производительности эжектора, выбирается испарительная установка 5a, 5b, которая требует наименьшей производительности эжектора. Наконец, производительность эжектора эжекторного агрегата 7а, 7b выбранной испарительной установки 5а, 5b регулируется для обеспечения необходимого увеличения или уменьшения суммарной производительности эжектора.
На фиг. 2 представлено схематическое изображение паровой компрессионной системы 1 согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Паровая компрессионная система 1 на фиг. 2 похожа на паровую компрессионную систему 1 на фиг. 1, и следовательно, она не будет подробно описана здесь. В паровой компрессионной системе 1 на фиг. 2, компрессорная установка 2 содержит ряд компрессоров 3, три из которых показаны. Каждый из компрессоров 3 оснащен трехходовым клапаном 14, обеспечивающим соединение каждого из компрессоров 3 либо с выпускным отверстием первого испарителя 9а, либо с выпускным отверстием 13 для газа ресивера 6. Таким образом, компрессоры 3 не рассматриваются как «главные компрессоры» или «компрессоры ресивера», но каждый компрессор 3 может работать как «главный компрессор» или как «компрессор ресивера». Это обеспечивает сдвиг суммарной доступной производительности компрессора компрессорной установки 2 от «производительности главного компрессора» до «производительности компрессора ресивера» согласно действующим требованиям путем соответственного управления трехходовыми клапанами 14.
На фиг. 3 представлено схематическое изображение паровой компрессионной системы 1 согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения. Паровая компрессионная система 1 на фиг. 3 очень похожа на паровую компрессионную систему 1 на фиг. 2, и следовательно, она не будет подробно описана здесь. Паровая компрессионная система 1 на фиг. 3 дополнительно содержит клапан 15 высокого давления, расположенный в части канала для холодильного агента, который соединяет выпускное отверстие теплоотводящего теплообменника 4 и ресивер 6. Таким образом, клапан 15 высокого давления расположен по текучей среде параллельно с эжекторными агрегатами 7а, 7b. В паровой компрессионной системе 1 на фиг. 3, следовательно, можно выбрать, должен ли холодильный агент, покидающий теплоотводящий теплообменник 4, проходить через один из эжекторных агрегатов 7a, 7b или через клапан 15 высокого давления.
На фиг. 4 представлено схематическое изображение паровой компрессионной системы 1 согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения. Паровая компрессионная система 1 на фиг. 4 очень похожа на паровую компрессионную систему 1 на фиг. 1, и следовательно, она не будет подробно описана здесь. Паровая компрессионная система 1 на фиг. 4 содержит третью испарительную установку 5c, содержащую третий эжекторный агрегат 7c, третий дроссельный клапан 8c и третий испаритель 9c.
Выпускное отверстие третьего испарителя 9с соединено только с вторичным впускным отверстием 12с третьего эжекторного агрегата 7с, т. е. весь холодильный агент, покидающий третий испаритель 9с, подается во вторичное впускное отверстие 12с третьего эжекторного агрегата 7с, аналогично случаю, описанному со ссылкой на фиг. 1, и вторую испарительную установку 5b.
Третий испаритель 9с представлен в виде пластинчатого теплообменника, например жидкостно-жидкостного теплообменника. Таким образом, третья испарительная установка 5c может, например, быть использована для обеспечения кондиционирования воздуха части здания, которая расположена на расстоянии от компрессорной установки 2 и теплоотводящего теплообменника 4.
На фиг. 5 представлено схематическое изображение паровой компрессионной системы 1 согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения. Паровая компрессионная система 1 на фиг. 5 очень похожа на паровую компрессионную систему 1 на фиг. 4, и следовательно, она не будет подробно описана здесь. В паровой компрессионной системе 1 на фиг. 5 все компрессоры 3 компрессорной установки 2 соединены с выпускным отверстием первого испарителя 9а, а также с газообразным выпускным отверстием 13 ресивера 6 через соответствующие трехходовые клапаны 14. Это уже было описано выше со ссылкой на фиг. 2.
На фиг. 6 представлено схематическое изображение паровой компрессионной системы 1 согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения. Паровая компрессионная система 1 на фиг. 6 очень похожа на паровую компрессионную систему 1 на фиг. 4, в том смысле, что паровая компрессионная система 1 содержит три испарительные установки 5a, 5b, 5c. Однако, в паровой компрессионной системе 1 на фиг. 6 только вторая испарительная установка 5b и третья испарительная установка 5c оснащены эжекторным агрегатом 7b, 7c. Первая испарительная установка 5а, с другой стороны, не оснащена эжекторным агрегатом. Соответственно, весь холодильный агент, покидающий первый испаритель 9а, подается в главный компрессор 3а компрессорной установки 2, весь холодильный агент, покидающий второй испаритель 9b, подается во вторичное впускное отверстие 12b второго эжекторного агрегата 7b, и весь холодильный агент, покидающий третий испаритель 9с, подается во вторичное впускное отверстие 12с третьего эжекторного агрегата 7с.
Паровая компрессионная система 1 на фиг. 6 может, например, быть подходящей в ситуациях, когда суммарная производительность расширения, обеспечиваемая эжекторными агрегатами 7b, 7c, может быть легко использована второй испарительной установкой 5b и третьей испарительной установкой 5c. В этом случае добавление дополнительного эжекторного агрегата к первой испарительной установке 5a не улучшит энергоэффективность паровой компрессионной системы 1. В качестве альтернативы паровая компрессионная система 1 на фиг. 6 может, например, быть подходящей в ситуациях, когда температура испарения первого испарителя 9а настолько мала, что эжекторный агрегат, расположенный в первой испарительной установке 5a, не будет способен поднимать давление холодильного агента, покидающего первый испаритель 9а.