制冷机及其操作方法技术

本发明专利技术涉及一种制冷机，特别是一种热力泵，其包括具有制冷剂的闭合环路，在该闭合环路中依次设置有：蒸发器、压缩机、冷凝器、以及特别是电驱动的膨胀阀，并且该热力泵还具有过热调节单元，其用于至少间隔性地调节压缩机区域中的制冷剂温度，特别是压缩终止温度。此外，本发明专利技术还涉及一种用于操作前述类型的制冷机的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种制冷机，特别是一种热力泵，其包括具有制冷剂的闭合环路，在该环路中依次设置有蒸发器、压缩机、冷凝器以及特别的电驱动的膨胀阀。此外，本专利技术还涉及一种用于操作该制冷机的方法。
技术介绍
开头所述类型的制冷机基本上是为人所熟知的。制冷剂在蒸发器中蒸发并使之过热，也就是说，超过其饱和温度。制冷剂的过热也意味着，在恒定的压力下，制冷剂温度超过其饱和温度。过热被定义为例如在蒸发器出口区域中的制冷剂的实际温度和制冷剂的蒸发温度或饱和温度之间的差。通常，在传统的制冷机中预设有用于制冷剂过热的预定值，并且，为了一方面实现制冷机优化的效率，另一方面确保制冷剂的完全蒸发，而这样地调整过热，即过热不依赖于其他的工作条件而基本不偏离预定值。过热的典型数值例如为6K到10K。在已知的热力泵中存在的问题是，在一定的工作条件下，例如在特别低的外部温度下，蒸发的制冷剂温度在压缩机的出口处达到相当高的值，即破坏了压缩机中的油(例如，润滑油)和/或造成了压缩机的机械性磨损。这可以导致压缩机的损坏，并且需要关闭热力泵或压缩机。此外，在特别低的外部温度下，产生蒸发器冻结的危险，这也要求关闭热力泵或切换为此目的而设置在压缩机和冷凝器或蒸发器之间的转换阀(特别是四通转换阀)，以便于蒸发器的解冻。为了避免在压缩机出口处升高的压缩终止温度而关闭热力泵，并且为了蒸发器的解冻而关闭热力泵或切换转换阀都关系到热力泵的停机时间，这削弱了热力泵的经济性。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提出一种具有改善的经济性的制冷机，以及一种用于操作该制冷机的方法。该目的通过根据权利要求1所述的方法及根据权利要求13所述的制冷机来实现。因此，根据本专利技术的方法的特征尤其在于，在压缩机区域中的制冷剂的温度，特别是压缩终止温度将通过过热调节单元至少间隔性地这样调节，即该温度不超过临界的温度上限值。在此，温度被理解为临界的温度上限值，在该温度时，由于例如压缩机中的润滑油的破坏和/或压缩机的机械磨损将产生损坏压缩机的危险。通过将制冷剂温度调节到预定的目标温度，在压缩机区域中的制冷剂温度，特别是压缩终止温度能够始终保持在临界的温度上限值之下，其中，为了考虑到制冷剂温度的过冲特性，预定的目标温度优选地选择为在临界的温度上限值之下的一定数值。通过这种方式，有效地避免了压缩机的损坏以及从前为保护压缩机而必须关闭制冷机。因此，由制冷机的关闭或压缩机的损坏导致的制冷机的停机时间，以及与之相关的冷却功率或加热功率的损失被最小化。同时，制冷剂温度可以通过过热调节单元这样地调节，即该温度尽可能紧密地靠近温度上限值，也就是尽可能地高。借此，实现了作为热力泵工作的制冷机的最佳化的加热功率。此外，过热调节单元满足双重功能其不仅用于将过热调节到预定值上，而且同时也用于调节在压缩机区域中的制冷剂温度。制冷机的最少停机时间以及其优化的加热功率都导致了制冷机的全年总效率的提高，由此而改善了制冷机的经济性。不需要持续地进行在压缩机区域中的制冷剂温度的调节，特别是压缩终止温度的调节。例如，可以仅仅在特别低的外部温度时，例如在冬季时调节制冷剂温度就足够了，因为在这样的条件下，压缩终止温度达到的值导致压缩机损坏的危险特别高。本专利技术的有利实施例在从属权利要求、说明书及附图中详细说明。根据本专利技术的方法的有利实施例，制冷机的环境温度，特别是外部温度被测量。假如没有提供对制冷剂温度的持续的、例如全年的调节，那么当环境温度或外部温度超过预设温度下限值时，可以在测量环境温度或外部温度时激活该调节。因此，制冷剂温度的调节的激活根据天气情况来实现。优选地，测量压缩机的下游，特别是在压缩机出口区域中的制冷剂温度。通过这种方式能够直接地确定出在压缩机出口处的制冷剂温度是否超出预设目标温度，其中，在压缩机出口处的制冷剂温度是最高的。如果制冷剂温度超出了该目标温度或者有发生这类情况的征兆，那么制冷剂温度可以通过相关措施的干预(将在下文中详细说明)相应地向下调节。一旦制冷剂温度再次处于目标温度的范围内，干预措施可以再次撤消或终止。制冷剂温度以有利的方式通过在蒸发器中制冷剂的过热的变化来调节。制冷剂的过热的提高导致在压缩机区域中制冷剂温度的升高，特别是压缩终止温度的升高，反之，过热的减少引起制冷剂温度的降低。换句话说，过热并不是被调节成一个一直保持恒定的值，待设定的过热值是变化的，其中过热的可变调节尤其根据天气情况来实现。通过过热的相应变化，在压缩机区域中的制冷剂温度，特别是压缩终止温度在确定的界限内这样地调节，即该界限始终处于预设目标温度的范围内。为了实现最佳化的加热效率，过热优选地这样控制，即在压缩机出口的制冷剂温度尽可能紧密地靠近临界的温度上限值，但是不超过该温度上限值。因此，在压缩机区域中的制冷剂温度构成调节参数，而过热被描述为变量，并且膨胀阀被描述为相应的调节装置。此外，通过过热的减少能够降低蒸发器冻结的危险。通过这种方式将进一步减少停机时间并进一步改善制冷机的经济性。当特别是在压缩机区域中被测量的制冷剂温度超过或将要超过预设目标温度时，过热可以被减少。因此，在这种情况中，为了调节制冷剂温度，优选地在压缩机出口上进行制冷剂温度的直接监测。过热以有利的方式基于制冷机的环境温度，尤其是外部温度来调节。过热由制冷剂的饱和压力和/或饱和温度来确定。例如由于外部温度的降低而造成的饱和温度或饱和压力的下降将导致过热的增加，以及因此而导致在压缩机中制冷剂温度的上升，反之，例如由于外部温度的上升而造成的饱和温度或饱和压力的升高将导致过热的减少，以及因此而导致在压缩机中制冷剂温度的下降。考虑到环境温度或外部温度，通过对过热的相应调节，可以相对地起到升高或降低压缩机中制冷剂温度的作用。优选地，过热通过相应地控制膨胀阀来改变。增加通过膨胀阀的制冷剂流量，也就是打开膨胀阀，将导致过热的减少，反之，关闭膨胀阀则造成制冷剂流量的减少及过热的增加。可选地或者额外地，为了减少过热，在压缩机区域中的制冷剂温度通过单独冷却压缩机中的制冷剂来降低。通过这种方式，当用于降低制冷机中的制冷剂温度的过热的减少不充分或不能减少时，压缩机中制冷剂温度本身可以还是继续保持在临界的温度上限值之下。可以通过将液态的制冷剂导入到压缩机中来冷却压缩机。使用液态的制冷剂是特别有利的，因为该液态制冷剂相比压缩机中的压缩气态制冷剂具有更低的温度。优选地，液态制冷剂特别是压缩机的出口区域中被导入到压缩的制冷剂中。借此，制冷剂被直接冷却并由此而间接地降低压缩机的温度。液态的制冷剂以有利的方式在冷凝器的下游从环路中分流并向压缩机传送。制冷剂在穿过冷凝器之后具有一个温度，在该温度时制冷剂被液化，因此，该温度低于压缩终止温度，但其同时比压缩机入口处的制冷剂温度要高。因此，液态的制冷剂可以喷射到蒸发的制冷剂中，而且不会损坏压缩机。通过权利要求15所述的根据本专利技术的制冷机及其有利的设计方案将相应地实现前述优点。附图说明接下来，参照附图示例性地说明本专利技术。图中示出图1是根据本专利技术的制冷机的示意图；图2是图1中的制冷机的制冷剂的log p-H图及其相关循环；图3是在降低的制冷剂的饱和温度或降低的制冷剂饱和压力时的图2的log p-H图；图4是在升高的制冷剂的液化温度时的图2的log p-H本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于操作制冷机，特别是操作热力泵的方法，所述热力泵包括具有制冷剂的闭合环路（１０），在所述环路中依次设置有：蒸发器（１２）、压缩机（１４）、冷凝器（１６）、以及特别是电驱动的膨胀阀（１８），其特征在于，在所述压缩机区域中的制冷剂温度，特别是压缩终止温度通过过热调节单元（３２）至少间隔性地这样调节，即所述温度不超过临界的温度上限值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿里R内贾德，
申请(专利权)人：埃莫森电器两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]