專利名稱:用于監(jiān)控制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的方法和裝置的制作方法
技術領域:
0001本發(fā)明涉及用于測量制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的運行和效率的監(jiān)控系統(tǒng),舉例而言,所述制冷劑循環(huán)系統(tǒng)例如為空調系統(tǒng)或制冷系統(tǒng)。
背景技術:
0002住宅或商業(yè)建筑運行的主要連續(xù)花費之一就是向曖通空調(HVAC)系統(tǒng)供電的成本。如果HVAC系統(tǒng)沒有在最高效率下運行,則系統(tǒng)運行的成本會不必要地增加。系統(tǒng)中循環(huán)的每磅制冷劑必須做其該做的功。無論是氣冷,水冷,或蒸發(fā)冷卻,制冷劑必須吸收蒸發(fā)器或冷卻盤管中的熱量,并且必須將此熱通過冷凝器耗散掉(加上一些在壓縮機中加入的熱)。當每磅制冷劑通過蒸發(fā)器時,主要是當制冷劑經歷從液體到蒸汽的狀態(tài)變化時,其所做的功是由它從制冷負載中獲得的熱量反映的。
0003要使液體能夠變成蒸汽,必須向其加入熱或使其吸收熱。這是在冷卻盤管中進行的。制冷劑進入計量裝置時為液體,通過計量裝置進入蒸發(fā)器,在蒸發(fā)器中,它吸收熱蒸發(fā)形成蒸汽。成為蒸汽后,它向前通過吸入管道或吸入管而進入壓縮機中。在壓縮機中,它從低溫,低壓蒸汽被壓縮成高溫,高壓蒸汽;然后通過高壓或排出管進入冷凝器,在冷凝器中,它經歷了另一個狀態(tài)變化-從蒸汽變成液體-在液體狀態(tài)下,它流進液體管路再次向前進入計量裝置,以再次通過蒸發(fā)器。
0004當作為液體的制冷劑,離開冷凝器,它可能轉到接收器中,直到蒸發(fā)器中需要它時;或者它可能直接進入液體管路到達計量裝置,然后進入蒸發(fā)器盤管。進入計量裝置的液體具有一定的熱含量(焓),該熱含量取決于其進入盤管時的溫度,如附錄中的制冷劑表格所示,該計量裝置恰好在蒸發(fā)器盤管之前。離開蒸發(fā)器的蒸汽也具有取決于其溫度的一定的熱含量(焓),如制冷劑表格所示。
0005這兩種熱含量的數(shù)量差是當每磅制冷劑通過蒸發(fā)器,并獲得熱量時,其所做的功的數(shù)量。每一磅制冷劑所吸收的熱量稱為系統(tǒng)的制冷能力,或系統(tǒng)內的制冷劑的制冷能力。
0006能夠使系統(tǒng)的總效率降低的情況包括,制冷劑過量,制冷劑不足,制冷劑管路限制,壓縮機故障,過載,負載不足,管道工件不夠大或不干凈,空氣過濾器阻塞等。
0007不幸的是,現(xiàn)代HVAC系統(tǒng)沒有包括監(jiān)控系統(tǒng)運行的監(jiān)控系統(tǒng)?,F(xiàn)代的HVAC系統(tǒng)一般由維修技師安裝,并裝載制冷劑,然后就運行數(shù)月數(shù)年,而不進行進一步維修。只要系統(tǒng)放出冷空氣,建筑物主人或住宅業(yè)主就認為系統(tǒng)工作正常。這種想法可能很“昂貴”;因為業(yè)主并不知道系統(tǒng)運行的好壞。如果系統(tǒng)的效率下降,系統(tǒng)仍可能產生期望的冷氣量,但系統(tǒng)必須更努力地工作,消耗更多的能量來產生冷氣。在很多情況下,系統(tǒng)的主人在效率降至很低以致再不能使建筑物致冷之前,不會檢查或維修HVAC系統(tǒng)。造成這種情況的部分原因是因為維修HVAC系統(tǒng)需要特殊的工具和知識,而一般的建筑物主人或住宅業(yè)主是沒有的。因此,建筑物主人或住宅業(yè)主必須支付昂貴的業(yè)務通話成本,以使系統(tǒng)得到評估。即使業(yè)主支付了業(yè)務通話成本,許多HVAC維修技師也不能測量系統(tǒng)效率。一般,HVAC維修技師僅對系統(tǒng)進行初步檢查進行了培訓(如,制冷劑裝載,輸出溫度),但這種初步檢查不能揭示導致系統(tǒng)效率變差的其它因素。因此,一般的建筑物主人,或住宅業(yè)主年復一年地使HVAC系統(tǒng)運行,而不知道系統(tǒng)由于運行在最高效率以下,可能造成浪費錢財。而且,電能的低效率使用會導致由電力系統(tǒng)(一般稱為電網)超載所造成的熱浪期或其它高空調使用量時期的電燈暗淡及停電。
發(fā)明內容
0008實時監(jiān)控系統(tǒng)可以解決以上這些以及其它問題,實時監(jiān)控系統(tǒng)能監(jiān)控諸如HVAC系統(tǒng),冷凍機,冷卻器,制冷器,水冷卻器等的制冷劑系統(tǒng)運行的各個方面。在一個實施例中,所述監(jiān)控系統(tǒng)被配置成能安裝到現(xiàn)有的制冷劑系統(tǒng)中的改裝系統(tǒng)。
0009在一個實施例中,所述系統(tǒng)包括處理器,該處理器測量被提供給所述HVAC系統(tǒng)的功率,并采集來自一個或多個傳感器的數(shù)據(jù),以及使用所述傳感器數(shù)據(jù)計算與所述系統(tǒng)的效率有關的品質因數(shù)。在一個實施例中,所述傳感器包括以下所述的傳感器中的一個或多個吸入管路溫度傳感器,吸入管路壓力傳感器,吸入管路流量傳感器,熱氣管路溫度傳感器,熱氣管路壓力傳感器,熱氣管路流量傳感器,液體管路溫度傳感器,液體管路壓力傳感器,液體管路流量傳感器。在一個實施例中,所述傳感器包括一個或多個蒸發(fā)器空氣溫度輸入傳感器,蒸發(fā)器空氣溫度輸出傳感器,蒸發(fā)器氣流傳感器,蒸發(fā)器空氣濕度傳感器,和壓差傳感器。在一個實施例中,所述傳感器包括一個或多個冷凝器空氣溫度輸入傳感器,冷凝器空氣溫度輸出傳感器,和冷凝器氣流傳感器,蒸發(fā)器空氣濕度傳感器。在一個實施例中,所述傳感器包括一個或多個環(huán)境空氣傳感器和環(huán)境濕度傳感器。
0010圖1是用在HVAC系統(tǒng),冷凍機,制冷器及類似系統(tǒng)中的一般的制冷劑循環(huán)系統(tǒng)圖。
0011圖2是一般制冷劑(R-22)的詳細的壓力-熱圖。
0012圖3是說明在制冷循環(huán)中壓力-焓變化的壓力-熱圖。
0013圖4是說明蒸發(fā)器運行在40華氏度()的制冷循環(huán)的壓力值,熱值和溫度值的壓力-熱圖。
0014圖5是說明蒸發(fā)器運行在20的制冷循環(huán)的壓力值,熱值和溫度值的壓力-熱圖。
0015圖6是說明具有40蒸發(fā)溫度的圖4的循環(huán)的壓力-熱圖,此圖中冷凝溫度已經增加到120。
0016圖7是說明冷凝器的低溫冷卻是如何提高制冷能力和COP的壓力-熱圖。
0017圖8是說明蒸發(fā)器中的冷卻過程的壓力-熱圖。
0018圖9A是用于監(jiān)控制冷劑循環(huán)系統(tǒng)運行的監(jiān)控系統(tǒng)的方框圖。
0019圖9B是用于監(jiān)控制冷劑循環(huán)系統(tǒng)運行的監(jiān)控系統(tǒng)的方框圖,系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)通過采用電力線的數(shù)據(jù)傳輸,提供給諸如像電力公司或監(jiān)控中心的監(jiān)控設備。
0020圖9C是用于監(jiān)控制冷劑循環(huán)系統(tǒng)運行的監(jiān)控系統(tǒng)的方框圖,系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)通過采用計算機網絡的數(shù)據(jù)傳輸,提供給諸如像電力公司或監(jiān)控中心的監(jiān)控設備。
0021圖9D是用于監(jiān)控制冷劑循環(huán)系統(tǒng)運行的監(jiān)控系統(tǒng)的方框圖,有關系統(tǒng)運行的數(shù)據(jù)提供給恒溫器和/或諸如像現(xiàn)場監(jiān)控計算機,維護計算機,個人數(shù)字助理,個人計算機等的計算機系統(tǒng)。
0022圖9E是用于監(jiān)控制冷劑循環(huán)系統(tǒng)運行的監(jiān)控系統(tǒng)的方框圖,圖中提供了電子控制的計量裝置以允許用能效物質控制系統(tǒng)。
0023圖9F是恒溫器控制以及監(jiān)控系統(tǒng)的方框圖,該監(jiān)控系統(tǒng)具有提供給所述恒溫器的數(shù)據(jù)接口設備。
0024圖9G是恒溫器控制以及監(jiān)控系統(tǒng)的方框圖,該監(jiān)控系統(tǒng)具有提供給所述蒸發(fā)器單元的數(shù)據(jù)接口設備。
0025圖9H恒溫器控制以及監(jiān)控系統(tǒng)的方框圖,該監(jiān)控系統(tǒng)具有提供給所述冷凝器單元的數(shù)據(jù)接口設備。
0026圖10(包含圖10A和10B)說明可以與圖9A-H所示的系統(tǒng)結合使用的各種傳感器,以監(jiān)控所述制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的運行。
0027圖11說明通過蒸發(fā)器的空氣的溫降為濕度的函數(shù)。
0028圖12說明一般制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的熱容量為制冷劑載荷的函數(shù)。
0029圖13說明一般制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中消耗的功率是制冷劑載荷的函數(shù)。
0030圖14說明一般制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的效率是制冷劑載荷的函數(shù)。
0031圖15說明用來監(jiān)控空氣處理機系統(tǒng)中的空氣過濾器的壓差傳感器。
0032圖16說明監(jiān)控空氣處理機系統(tǒng)中的空氣過濾器的壓差傳感器,其使用無線系統(tǒng)將過濾器壓差數(shù)據(jù)提供給監(jiān)控系統(tǒng)的其它方面。
0033圖17說明使用過濾器框架實現(xiàn)圖16所示的系統(tǒng),使現(xiàn)有的空氣處理機系統(tǒng)易于改裝。
具體實施例方式0034圖1是用在HVAC系統(tǒng),冷凍機,制冷器及類似系統(tǒng)中的一般的制冷劑循環(huán)系統(tǒng)100的圖。在系統(tǒng)100中,壓縮機將熱壓縮制冷劑氣體提供給熱氣管路106。熱氣管路將熱氣提供給冷凝器107。冷凝器107冷卻氣體并將氣體冷凝成液體,該液體被提供給液體管路108。液體管路108中的液體制冷劑通過計量裝置109提供給蒸發(fā)器110。制冷劑在蒸發(fā)器110中膨脹成氣體,并通過吸入管路110回到壓縮機。吸入操作閥120提供進入吸入管路111的入口。液體管路操作閥121提供進入液體管路121的入口。風扇123給蒸發(fā)器110提供輸入空氣124。蒸發(fā)器冷卻該空氣并提供冷卻的蒸發(fā)器輸出空氣125。液體管路108上可以提供可選的干燥機/冷凍壓縮機130。風扇122給冷凝器107提供冷卻空氣。
0035計量裝置109可以是本領域使用的任何制冷劑計量裝置,諸如像毛細管,固定節(jié)流孔,恒溫膨脹閥(TXV),電子控制閥,脈動電磁閥,步進電機閥,低側浮標,高側浮標,自動膨脹閥等。當負載變化時,諸如毛細管或固定節(jié)流孔的固定計量裝置允許對系統(tǒng)容量進行一些調節(jié)。當室外冷凝溫度升高時,更多的制冷劑通過計量裝置送入蒸發(fā)器,稍微增加了其容量。相反,當熱負載下降時,室外冷凝溫度降低,較少的制冷劑被送入蒸發(fā)器中。對于負載變化不大的地點,固定計量裝置可以很好隨著負載浮動。然而,對于溫度變化范圍相對較大的氣候而言,一般使用可調計量裝置。
0036系統(tǒng)100使用膨脹氣體的制冷能力冷卻通過蒸發(fā)器110的空氣。該制冷能力用英熱單位/磅制冷劑(Btu/lb)標定;如果已知總的熱負載(用英熱單位/小時(Btu/hr)給出),則可以得出系統(tǒng)運行每小時必須循環(huán)的制冷劑的總磅數(shù)。通過用每小時的循環(huán)量除以60,此數(shù)值可以進一步分解成每分鐘必須循環(huán)的量。
0037由于計量裝置109上的節(jié)流孔很小,當壓縮的制冷劑從計量裝置上的較小的開口傳送到蒸發(fā)器上較大的管子時,會產生壓力變化,同時溫度也發(fā)生變化。溫度的變化是由于一小部分制冷劑(約為20%)的蒸發(fā)產生的,并且,在制冷劑蒸發(fā)過程中,有關熱量從制冷劑的剩余部分帶走了。
0038例如,從圖2的飽和R-22表中,可以看出100液體的熱含量為39.27 BTU/lb,40液體的熱含量為21.42 BTU/lb;這表明17.85BTU/lb必須從進入蒸發(fā)器的每磅制冷劑中去掉。40(17.85 BTU/lb)的蒸發(fā)潛熱為68.87 BTU/lb。此為用給定條件下的每磅制冷劑計算制冷能力或做功的另一種方法。
0039壓縮機105的容量應該是這樣的,以使從蒸發(fā)器中去掉蒸發(fā)器及計量裝置中已經蒸發(fā)的制冷劑量,來獲得必要的做功。壓縮機105必須能夠去掉同樣重量的制冷劑蒸汽,并轉送到冷凝器107,以使其能冷凝成液體,并繼續(xù)在制冷電路100中做額外的功。
0040如果壓縮機105不能移去此重量,則一些蒸汽將保留在蒸發(fā)器110中。這反過來會使蒸發(fā)器110內的壓力增大,并伴隨有溫度升高以及制冷劑做功減少,因此不能保持制冷空間內的計算工況。
0041壓縮機105太大,會使制冷劑從蒸發(fā)器110中出來得太快,使蒸發(fā)器110內部的溫度降低,以致不能保持計算工況。
0042為了保持制冷電路內的計算工況,需保持蒸發(fā)器110的需求和壓縮機105的容量之間的平衡。這一容量取決于其排量及其容積效率。容積效率取決于壓縮機105運行在此時的絕對吸入和排出壓力。
0043在一個實施例中,系統(tǒng)1000控制壓縮機105的速度以提高效率。在一個實施例中,系統(tǒng)1000控制計量裝置109以提高效率。在一個實施例中,系統(tǒng)1000控制風扇123的速度以提高效率。在一個實施例中,系統(tǒng)1000控制風扇122的速度以提高效率。
0044系統(tǒng)100中,當制冷劑吸收蒸發(fā)器110盤管中的熱量時,其從液體階段過渡到蒸汽階段。在壓縮機105離子階段,制冷劑蒸汽的溫度升高,壓力增加,然后在冷凝器107中制冷劑向周圍冷卻介質發(fā)出熱量,制冷劑蒸汽冷凝返回到液體狀態(tài),以準備好再次使用在循環(huán)中。
0045圖2說明制冷劑的壓力,熱量和溫度特性。焓是熱含量的另一種表示。像圖2的這種圖被稱作壓力-焓圖。詳細的壓力-焓圖可用于繪制圖2所示的循環(huán),但如圖3所示的基本圖或梗概圖對于初步圖解說明制冷回路的各個階段是有用的。圖上有三個基本區(qū)域,表明了圖中心的飽和液相線301和飽和氣相線302之間的狀態(tài)變化。飽和液相線301左邊的區(qū)域是低溫冷卻區(qū)域,在此區(qū)域中,制冷劑液體已經被冷卻到對應于其壓力的沸點以下;而飽和氣相線302的右邊的區(qū)域是過熱區(qū)域,在該區(qū)域中,制冷劑蒸汽已經被加熱到超過對應于其壓力的汽化溫度。
0046圖300的結構說明了在制冷循環(huán)內的各個階段制冷劑的變化。如果已知液體蒸汽狀態(tài)和制冷劑的任何兩個性質,則可以在圖上定位該點,從該圖中還可以確定其它性質。
0047如果此點位于飽和液相線310和氣相線302之間的任何位置,則制冷劑以液體和蒸汽的混合物的形式存在。如果此位置更靠近飽和液相線301,則混合物中的液體多于蒸汽,且如果該點位于該區(qū)域的中心,為一特定壓力,則表明其為50%液體,50%蒸汽的情況。
0048當循環(huán)的路徑從右至左進行時,則會發(fā)生從蒸汽狀態(tài)到液體狀態(tài)即冷凝過程的變化;而從液體至蒸汽狀態(tài)的變化,即蒸發(fā)過程是從左至右的。左邊的垂直軸表明絕對壓力,水平軸表明熱含量,即焓,單位為BTU/lb。
0049一定壓力下兩個飽和線310,302之間的距離,如熱含量線所示,等于一定絕對壓力下制冷劑蒸發(fā)的潛熱。在不同壓力下,兩個飽和線之間的距離并不相同,這是因為他們并不是平行曲線。因此,制冷劑蒸發(fā)的潛熱不同,該潛熱取決于絕對壓力。不同的制冷劑的壓力-焓圖存在差異,此差異取決于不同制冷劑的不同性質。
0050當冷凝的制冷液體離開冷凝器107,通過液體管路108通往膨脹或計量裝置109的途中,冷凝的制冷液體的溫度基本不變,或當制冷劑蒸汽離開蒸發(fā)器110,通過吸入管路111進入壓縮機105后,制冷蒸汽的溫度也基本不變。
0051圖4說明了簡單飽和循環(huán)的各階段,圖上適當?shù)貥俗⒘藟毫Γ瑴囟群蜔岷炕蜢?。從飽和液體上的A點開始,所有的100的制冷劑蒸汽已經冷凝成100的液體,并位于計量裝置的入口,A點和B點之間是制冷劑通過計量裝置109的膨脹過程;并且制冷劑溫度從100的冷凝溫度降低到40的蒸發(fā)溫度。
0052當垂直線A-B(膨脹過程)向下延伸至底部軸時,顯示讀數(shù)為39.27 BTU/lb,此為100液體的熱含量。飽和液相線108上的、點B左邊的是點Z,其也在40溫度線上。從點Z向下垂直劃線至熱含量線,顯示讀數(shù)為21.42 BTU/lb,此為40液體的熱含量。
0053點B和C之間的水平線表明蒸發(fā)器110中的蒸發(fā)過程,在蒸發(fā)器中,40液體吸收足夠的熱量以使制冷劑完全蒸發(fā)。點C在飽和氣相線上,表明該制冷劑已經完全蒸發(fā),并且已為壓縮過程做好準備。垂直向下繪的線與焓線的相交處,表明所示為hc的熱含量為108.14BTU/lb,ha和hc之間差值為68.87 BTU/lb,此為如前面例子所示的制冷能力。
0054焓線上點hz和hc之間差值等于86.72 BTU/lb,它為40時1磅R-22蒸發(fā)的潛熱。此數(shù)同樣也表明了制冷能力,但在100時,一些制冷劑必須蒸發(fā)或汽化,以使每磅R-22的剩余部分的溫度能從100下降到40。
0055所有制冷劑都具有體積,溫度,壓力,焓或熱含量性質,在氣態(tài)時,還具有熵的性質。熵定義為分子組成的無序程度。在制冷中,熵為氣體的熱含量與以蘭金溫度表示的絕對溫度的比率。
0056壓力-焓圖繪出了恒定熵線,當氣體被壓縮,且沒有加入外熱或帶走外熱沒有帶走,熵保持相同。當熵恒定時,壓縮過程稱作絕熱過程,其意思是氣體沒有從外界物體或源吸收熱量,也沒有向外界物體或源釋放熱量,就改變了其狀態(tài)。在研究制冷循環(huán)時,繪制沿恒定熵線的壓縮線或平行與恒定熵線的壓縮線是公知常識。
0057在圖5中,C-D線表示壓縮過程,在壓縮過程中,蒸汽的壓力和溫度從蒸發(fā)器110中的壓力和溫度增加到了冷凝器107中的壓力和溫度,假定在蒸發(fā)器110和壓縮機105之間的吸入管路111中沒有獲得熱量。對100的冷凝溫度,壓力計的讀數(shù)大約為196磅/平方英寸;但此圖是用絕對壓力標定的,所以需將14.7的大氣壓強加入到該磅/平方英寸中,實際上為210.61磅/平方英寸。
0058絕對壓力線上的點D等于100冷凝溫度;該點不在飽和氣相線上,它在過熱區(qū)域的右邊,在210.61磅/平方英寸線,40的恒定熵線,和大約為128的溫度線的交點上。從點D垂直向下繪線,與熱含量線相交在118.68 BTU/lb處,即hd,hc和hd之間的差為10.54BTU/lb-加入蒸汽中的壓縮熱。此熱量是與制冷壓縮循環(huán)過程中所做的功等同的熱能。它為假設飽和蒸汽進入循環(huán)的理論排出溫度;在實際運行中,此排出溫度可以比理論預測值高20到35。這可以通過在系統(tǒng)100中,將溫度傳感器1016連接到熱氣管路106來進行檢測。
0059在壓縮過程中,蒸汽通過其分子被推動或壓縮靠近的作用而被加熱,該作用通常稱作壓縮熱。
0060線D-E表示在蒸汽能夠開始冷凝過程前,必須從蒸汽中去掉的過熱量。從點E垂直向下繪線,到熱含量線上的點he的線表示距離hd-he,或等于6.54 BTU/lb的熱,因為100蒸汽的熱含量為112.11BTU/lb。此過熱通常是從熱氣排出管路或冷凝器107的上面部分除去的。在此過程中,蒸汽的溫度降低到冷凝溫度。
0061線E-A表示發(fā)生在冷凝器107中的冷凝過程。在點E上,制冷劑的冷凝溫度為100,絕對壓力為210.61磅/平方英寸的飽和蒸汽;相同的溫度和壓力散布到點A,但此時制冷劑為液體狀態(tài)。在線E-A的任何其它點上,制冷劑處在液體和蒸汽結合的階段;離點A越近的點,已經冷凝成液態(tài)的制冷劑的量也越大。在點A,當需要制冷劑以用于從蒸發(fā)器110中的負載上移除熱時,每磅制冷劑已再次準備好進入制冷循環(huán)。
0062決定制冷劑的性能系數(shù)(COP)的兩個因素是制冷能力和壓縮熱,可以寫成以下等式
帶入前面所示的簡單飽和循環(huán)的壓力-焓圖中的值,等式變成 0063因此,COP是一個比率,或者說是制冷循環(huán)的理論效率的度量,它是蒸發(fā)過程中吸收的能量除以壓縮過程中提供給氣體的能量。從等式1中可以看出,壓縮過程消耗的能量越小,制冷系統(tǒng)的COP就越大。
0064圖4和5中的壓力-焓圖比較了具有不同蒸發(fā)溫度的兩個簡單的飽和循環(huán),在循環(huán)的其它方面產生的各種差異。為了得出近似的數(shù)學計算比較,圖4和5中所示的循環(huán)具有相同的冷凝溫度,但蒸發(fā)溫度會降到20。圖4循環(huán)中A,B,C,D和E的值和圖5(具有20蒸發(fā)器110)中的各值進行比較。比較了每個制冷循環(huán)中的制冷能力,壓縮熱和冷凝器中的熱耗散。此比較基于以BTU/lb標定的有關熱含量或焓線的數(shù)據(jù)。
對于圖5中的20蒸發(fā)溫度的循環(huán)而言 凈制冷能力(hc′-ha)=67.11BTU/lb 壓縮熱(hd′-hc′)=67.11BTU/lb 0065將以上數(shù)據(jù)和圖4中具有40蒸發(fā)溫度的循環(huán)的數(shù)據(jù)進行比較,說明凈制冷能力(NRE)減少了2.6%,壓縮熱增加了16.7%。過熱也會增加一些,該過熱應該從熱氣管路106中除去,或從冷凝器107的上面部分除去。結果是吸入溫度降低,冷凝溫度保持相同。
0066從等式1得出,在20蒸發(fā)溫度和100冷凝溫度的循環(huán)中,每噸冷卻要循環(huán)的制冷劑的重量是2.98磅/分鐘/噸(lb/min/ton) 0067要使更多的制冷劑加入循環(huán),一般涉及較大的壓縮機105,或者使同樣大小的壓縮機105運行在較高轉速(rmp)。
0068圖6說明蒸發(fā)溫度為40的原來那個循環(huán),但冷凝溫度提高到了120。
0069再從熱含量或焓線中取出特定的數(shù)據(jù),可以得出對于120冷凝溫度循環(huán)而言,ha=45.71,hc=108.14,hd=122.01,he=112.78。因此,凈制冷能力(hc-ha’)=62.43 BTU/lb,壓縮熱(hd′-hc)=13.87BTU/lb,冷凝器107過熱(hd’-he’)=9.23 BTU/lb。
0070與具有100的冷凝溫度(圖4)的循環(huán)相比,此循環(huán)也可以允許在冷凝過程的溫度提高到120(如圖7所示)下進行計算。圖7表明NRE降少了9.4%,壓縮熱增加了31.6%,在排出管路或冷凝器107的上面部分任何一個中除去的過熱增加了40.5%。
007140蒸發(fā)溫度和120冷凝溫度時,循環(huán)的制冷劑的重量是3.2lb/min/ton。這表明當冷凝溫度為100時,必須使大約10%的更多的制冷劑循環(huán),以做同樣量的功。
0072這兩個例子都表明,對于系統(tǒng)的最優(yōu)效率而言,吸入溫度應該盡可能大,冷凝溫度應該盡可能低。當然,系統(tǒng)100在極端條件下能滿意運行是有限制的,還必須考慮其它的方法以提高效率。設備的經濟情況(成本+運行性能)最終決定可行性范圍。
0073參考圖8,在完成冷凝過程之后,所有的120的制冷劑蒸汽都為液態(tài),如果此液體能低溫冷卻到100線的點A’(20的差),NRE(hc-ha)將增加6.44 BTU/lb。在壓縮熱沒有增加時,蒸發(fā)器110吸收熱量的增加,將增大循環(huán)的COP,這是因為輸入壓縮機105的能量沒有增加。
0074當液體暫時存儲在冷凝器107或接收器時,會發(fā)生低溫冷卻,或者當液體通過液體管道在去往計量裝置的途中,一些液體熱量可能會耗散到環(huán)境溫度中。在商業(yè)類型的水冷系統(tǒng)中使用液體低溫冷卻器,也能產生低溫冷卻。
0075通常,吸入蒸汽并不會在飽和狀態(tài)下到達壓縮機105中。蒸發(fā)過程完成之后,過熱會加入蒸發(fā)器110和/或吸入管路111,以及壓縮機105的蒸汽中。如果此過熱僅加入到蒸發(fā)器110中,會進行一些有用的冷卻;因為除了在蒸發(fā)過程中除去的熱量以外,它也將從負載或產品中除去熱量。但是如果該蒸汽在位于工況空間外的吸入管路111內是過熱的,則沒有實現(xiàn)有用的冷卻;不過,許多系統(tǒng)都會發(fā)生這樣的情況。
0076系統(tǒng)100中,冷凝器107中的制冷劑壓力相對較高,而蒸發(fā)器110中的制冷劑壓力相對較低。通過壓縮機105壓力會升高,而通過計量裝置109壓力會下降。因此,壓縮機105和計量裝置會維持冷凝器107和蒸發(fā)器110之間的壓差。
0077因此,可以將制冷系統(tǒng)分成高側部分和低側部分。高側包含高壓蒸汽和液體制冷劑,它是排出熱量的系統(tǒng)的一部分。低側包含低壓液體蒸汽和制冷劑,是吸收熱量的一側。
0078通過從較熱的物體流動到較冷的物體,熱總是試圖達到平衡狀態(tài)。熱僅向一個方向流動,即從較熱的流到較冷的。溫度差(TD)允許熱從一個物體流動到另一個物體。溫度差越大,熱流動得越快。對于要排出熱量的制冷單元的高側,其溫度必須高于環(huán)境或周圍溫度。蒸發(fā)器110要吸收熱量,其溫度必須低于周圍環(huán)境溫度。
0079影響熱量在兩個物體之間傳導的兩個因素是兩個物體的溫度差和質量。制冷劑盤管(如,冷凝器107或蒸發(fā)器110)和周圍空氣之間的溫度差越大,熱傳導得也越快。制冷劑盤管的尺寸越大,制冷劑的質量越大,都會增大熱傳導的速率。工程師們可以設計具有很高溫度差的盤管,或設計較大的區(qū)域以增大熱傳導的速率。
0080要提高能效,系統(tǒng)需設計有較大的盤管,這是因為用較低的溫度,較大的區(qū)域來傳導熱更高效。在制冷系統(tǒng)中,只需要較少的能量就能產生較小的壓力/溫度差。新型高效空調系統(tǒng)制造商可以采用此原則。
0081同樣的原則也適用于蒸發(fā)器110的盤管。蒸發(fā)器輸入空氣124和蒸發(fā)器輸出空氣125之間的溫差較前面的系統(tǒng)低。比較陳舊低效的空調系統(tǒng)具有運行在35輸出溫度的蒸發(fā)盤管,而新式高效蒸發(fā)器110可以運行在45的輸出范圍。兩種蒸發(fā)器110都能獲取較高的溫度提供的相同的熱量,較高效的盤管具有較大區(qū)域,因此,有更多量的制冷劑暴露在氣流中以吸收熱量。較高的蒸發(fā)盤管溫度可以產生較少的脫濕。在濕潤氣候下,脫濕是整個空調的一個重要部分。
0082選擇恰當?shù)脑O備對確保系統(tǒng)運行及獲得期望的能效很重要。以前,安裝者為許多位置選擇與冷凝器單元101的容量不同噸位的蒸發(fā)器110是共知常識。盡管以前的常識可以提供較高的效率,但對如今的大多數(shù)更多的有技術含量的設計系統(tǒng)而言,使用制造商的說明書通常可以獲得合適的匹配,以提供適當運行。不匹配的系統(tǒng)使?jié)穸瓤刂戚^差,且會產生較高的運行成本。除了能效低,缺乏不適當?shù)臐穸瓤刂仆?,不匹配系統(tǒng)中的壓縮機105不會從返回的制冷劑蒸汽中得到足夠的冷卻。結果,壓縮機105的溫度將很高,這會減少壓縮機105的壽命。
0083在制冷劑蒸汽離開壓縮機105的排出側之后,它進入冷凝器107。當此蒸汽通過冷凝器107時,制冷劑的熱通過管道或散熱片耗散到周圍空氣中。當除去熱時,制冷劑開始從蒸汽改變狀態(tài)成為液體。當液體和蒸汽的混合物繼續(xù)流過冷凝器107時,有更多的熱被除去,最終所有的,或實際上所有的蒸汽都變成了液體。此液體從冷凝器107的出口通過液體管路108流動到計量裝置109。
0084高壓,高溫液體制冷劑通過計量裝置109,在此液體的溫度和壓力發(fā)生了變化。當壓力和溫度變化時,一些液體制冷劑沸騰形成閃發(fā)氣體。當制冷劑,液體和蒸汽的混合物流過蒸發(fā)器110時,熱量被吸收,剩余的液體制冷劑變成了蒸汽。在蒸發(fā)器110的出口,蒸汽回流通過吸入管路111到達壓縮機105。
0085壓縮機105吸入此低壓,低溫蒸汽,并在循環(huán)再次開始時,將其轉化成高溫,高壓蒸汽。
0086理想尺寸和功能的系統(tǒng)100是這樣的一個系統(tǒng),在冷凝器107的末端,最后一點制冷劑蒸汽變成液體,而在蒸發(fā)器110的末端,最后一點液體制冷劑變成了蒸汽。然而,因為不可能使系統(tǒng)運行在該理想狀態(tài),所以各單元被設計成具有一些液體制冷劑的額外的冷卻,稱作低溫冷卻,以確保沒有蒸汽離開冷凝器107。即使有少量的蒸汽離開冷凝器107,就會大大地降低系統(tǒng)100的效率。
0087在蒸發(fā)器110側,少量的額外溫度被加入稱作過熱的制冷劑蒸汽,以確保沒有液體制冷劑返回到壓縮機105中。液體制冷劑返回壓縮機105會損壞壓縮機105。
0088必須在寬范圍的溫度條件下運行的系統(tǒng)將很難維持期望的低溫冷卻水平或過熱水平。有兩種元件可以使用在這些系統(tǒng)中,以提高運行中的效率水平和安全水平。它們是接收器和冷凍壓縮機。接收器放置在液體管路108中,并含有一小部分額外的制冷劑,使系統(tǒng)在熱天能滿足高負載。冷凍壓縮機放置在吸入管路111中,在冷天輕負載時,能堵住任何會流回到壓縮機105中的液體制冷劑。
0089液體接收器可以位于冷凝器107的出口的一端,以收集液體制冷劑。液體接收器允許液體流入接收器中,并允許接收器中收集的任何蒸汽流回到冷凝器107中以轉換回液體。將接收器連接到冷凝器107的管路稱作冷凝管路,且其直徑必須足夠大,以允許液體流入接收器,蒸汽流回到冷凝器107。冷凝管路朝向接收器處必須有斜度,以允許液體制冷劑自由地從冷凝器107流入接收器。接收器的出口側位于底部,在此,堵住的液體能流出接收器,流入到液體管路中。
0090接收器應被制成這樣的尺寸,以使所有的制冷劑載荷能存儲在接收器中。一些制冷冷凝單元具有嵌入冷凝單元底部的接收器。
0091冷凍壓縮機位于蒸發(fā)器110的一端,并且當蒸汽制冷劑返回壓縮機105時,允許液體制冷劑在冷凍壓縮機的底部收集,并保留在此。冷凍壓縮機的入口側連接到蒸發(fā)器110,任何液體制冷劑和蒸汽都從此流入。冷凍壓縮機的出口通過U形管子或小槽吸入蒸汽。通常在U形管子或小槽的底部有一個小端口,其允許液體制冷劑和油被吸入到吸入管路中。如果沒有此小端口,則制冷劑油將在冷凍壓縮機中收集,并且不會返回壓縮機105。小的端口允許一些液體制冷劑進入吸入管路。然而,就是此小量的液體制冷劑會很快沸騰,所以流入壓縮機105的液體制冷劑幾乎沒有危險。
0092熱泵中常常有冷凍壓縮機。在轉換循環(huán)中,液體制冷劑能從室外盤管中回流。如果不是冷凍壓縮機阻止液體制冷劑返回,其會使壓縮機105損壞。
0093圖8的壓力-熱圖說明了蒸發(fā)器110中的冷卻過程。開始時,高壓液體通常被低溫冷卻到8-10或更低。當?shù)蜏乩鋮s液體從點A流過膨脹設備109時,其壓力下降到蒸發(fā)器110的壓力。大約20%的液體沸騰成氣體,冷卻剩余的液體-氣體混合物。點B的總熱量(焓)相對與點A沒有變化。沒有與外界交換熱能。從點B到點C,剩余的液體吸收從蒸發(fā)器110的負載(空氣,水等)流入的熱量而沸騰。在點C,所有的液體已經蒸發(fā),制冷劑在對應于蒸發(fā)器110壓力的飽和溫度下是蒸汽。
0094低溫冷卻提高了系統(tǒng)效率,并能阻止來自元件,管子摩擦或由于重量增加的壓力損失造成的閃發(fā)氣體。
0095許多較小的制冷系統(tǒng)被設計以使用膨脹設備來控制制冷劑流量,使蒸發(fā)器110將蒸汽加熱到超過飽和條件,并確保沒有液體小滴進入且可能損壞壓縮機105。為了簡便起見,這里假設通過蒸發(fā)器110沒有壓降。實際上,存在壓降,該壓降會使蒸發(fā)和冷凝過程稍微偏移所示的恒定壓力線。
0096如果蒸發(fā)器110不必使制冷劑蒸汽過熱,則其能產生更多的冷卻容量。在小型系統(tǒng)中,此差值相對很小,而且保護壓縮機105更為重要。在大型系統(tǒng)中,提高蒸發(fā)器性能很重要。滿液式蒸發(fā)器110從點B到C吸收熱量。每平方英尺的熱傳導表面能循環(huán)更多磅的制冷劑(更多的冷卻容量)。
0097具有較少熱傳導表面的尺寸不夠大的蒸發(fā)器,在相同的溫度下,不能與合適大小的蒸發(fā)器處理相同的熱負載。用較低的吸入壓力和溫度就能達到新的平衡點。負載會減少,排出壓力和溫度也會減小。蒸發(fā)器尺寸不夠大和熱負載的減少都對制冷循環(huán)產生類似的影響,這是因為它們從制冷劑中除去的熱較少。
0098當環(huán)境溫度升高時,蒸發(fā)器上的負載會增加。當蒸發(fā)器上的負載增加時,壓力會增大。運行點上移至壓力-熱量曲線的右邊。當蒸發(fā)器上的負載減小時,蒸發(fā)器上的負載減小,而且壓力下降。壓力-量曲線上的運行點下移。因此,環(huán)境溫度的知識對確定系統(tǒng)100是否有效運行很有用。
0099圖9A是用來監(jiān)控制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的運行的監(jiān)控系統(tǒng)900的方框圖。在圖9A中,一個或多個冷凝器單元傳感器901測量冷凝器單元101的各組件的運行特性,一個或多個蒸發(fā)器單元傳感器902測量蒸發(fā)器單元102的運行特性,一個或多個環(huán)境傳感器903測量環(huán)境條件。來自冷凝器單元傳感器901,蒸發(fā)器單元傳感器902及冷凝器單元傳感器903的傳感器數(shù)據(jù)提供給處理系統(tǒng)904。處理系統(tǒng)904使用這些傳感器數(shù)據(jù)來計算系統(tǒng)效率,識別潛在的性能問題,計算能量用量等。在一個實施例中,處理系統(tǒng)904計算由于低效運行造成的能量用量和能量成本。在一個實施例中,處理系統(tǒng)904根據(jù)逝去的時間和/或過濾器用量規(guī)劃過濾器維護。在一個實施例中,處理系統(tǒng)904識別潛在的性能問題(如,低氣流,不足或不平衡負載,過載,低環(huán)境溫度,高環(huán)境溫度,制冷劑不足,制冷劑過量,液體管路限制,吸入管路限制,熱氣管路限制,低效壓縮機等)。在一個實施例中,處理系統(tǒng)904提供能量用量和成本的繪圖或圖表。在一定實施例中,處理系統(tǒng)904,監(jiān)控系統(tǒng)提供由于制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的低效運行造成的額外能量成本的繪圖或圖表。在一個實施例中,處理系統(tǒng)904提供有溫度調節(jié)裝置或恒溫器952。在一個實施例中,將處理系統(tǒng)904和恒溫器952結合。
0100圖9B是系統(tǒng)900的方框圖,其中來自制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)提供給諸如像電力公司或監(jiān)控中心的遠程控制設備950。在一個實施列中,系統(tǒng)900將與制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的運行效率有關的運行數(shù)據(jù)提供給遠程監(jiān)控器950。在一個實施例中,遠程監(jiān)控設備將運行效率數(shù)據(jù)提供給電力公司或政府機構。
0101采用如圖9B所示的通過電力線傳輸數(shù)據(jù)和/或采用如圖9B所示的通過數(shù)據(jù)網絡(如,因特網,無線網絡,電纜調制解調器網絡等)傳輸數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)可以從系統(tǒng)900傳輸?shù)竭h程監(jiān)控設備。還結合圖9F-H進行了討論。
0102圖9D是用于監(jiān)控制冷劑循環(huán)系統(tǒng)運行的監(jiān)控系統(tǒng)的方框圖,圖中與系統(tǒng)運行有關的數(shù)據(jù)提供給恒溫器952和/或諸如像現(xiàn)場監(jiān)控計算機,維護計算機,個人數(shù)字助理,個人計算機等的計算機系統(tǒng)953。
0103圖9E是用于監(jiān)控制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的運行的監(jiān)控系統(tǒng)的方框圖,這里提供了電子控制的計量裝置960,從而允許以能效物質控制系統(tǒng)。
0104圖9F是恒溫器控制以及監(jiān)控系統(tǒng)的方框圖,該監(jiān)控系統(tǒng)提供給所述恒溫器952的數(shù)據(jù)接口設備955。恒溫器952一般使用相對較低的低壓控制線路與蒸發(fā)器單元控制器953通信??刂茊卧?53一般為空氣處理機風扇和蒸發(fā)器單元102中的其它系統(tǒng)提供繼電電路和其它的控制電路??刂凭€路還提供給冷凝器單元101中的冷凝器單元控制器954??刂破?54為壓縮機105,冷凝器風扇等提供了繼電電路和其它控制電路。將數(shù)據(jù)接口設備955提供給低壓控制線路,以允許恒溫器952接收來自在遠程監(jiān)控器950的控制信號。
0105圖9G是恒溫器控制和監(jiān)控系統(tǒng)的方框圖,其中數(shù)據(jù)接口設備956提供給控制器954。數(shù)據(jù)接口設備956允許遠程監(jiān)控器950和冷凝器單元通信。在一個實施例中,數(shù)據(jù)接口設備956允許遠程監(jiān)控器讀取來自冷凝器單元101的傳感器數(shù)據(jù)。在一個實施例中,數(shù)據(jù)接口設備956允許遠程監(jiān)控器關掉冷凝器單元101。在一個實施例中,數(shù)據(jù)接口設備956允許遠程監(jiān)控器將壓縮機105切換到低速模式。在一個實施例中,數(shù)據(jù)接口設備956允許遠程監(jiān)控器將冷凝器單元101切換到省電模式。
0106圖9H是恒溫器控制和監(jiān)控系統(tǒng)的方框圖,其中數(shù)據(jù)接口設備957提供給控制器953。
0107在一個實施例中,數(shù)據(jù)接口設備955-957被配置成電力線調制解調器(如,采用寬帶電力線傳輸(BPL),或其它電力線聯(lián)網技術)。在一個實施例中,數(shù)據(jù)接口設備955-957被配置成使用無線傳輸?shù)臒o線調制解調器進行通信。在一個實施例中,數(shù)據(jù)接口設備955-957被配置成電話調制解調器,電纜調制解調器,以太網調制解調器或類似,以使用有線網絡進行通信。
0108在一個實施例中,系統(tǒng)900將來自冷凝器單元傳感器901和/或蒸發(fā)器單元傳感器902的傳感器數(shù)據(jù)提供給遠程監(jiān)控設備950。在一個實施例中,系統(tǒng)900使用來自冷凝器單元傳感器901和/或蒸發(fā)器單元傳感器902的數(shù)據(jù),計算制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的效率因數(shù),而且系統(tǒng)900將此效率因數(shù)提供給遠程監(jiān)控設備950。在一個實施例中,系統(tǒng)900通過制冷劑循環(huán)系統(tǒng)提供功率用量數(shù)據(jù)(如,使用的功率量),且系統(tǒng)900將此效率因數(shù)提供給遠程監(jiān)控設備950。在一個實施例中,系統(tǒng)900為傳輸給遠程監(jiān)控器950的數(shù)據(jù)提供標識碼(ID)以識別系統(tǒng)900。
0109在一個實施例中,遠程監(jiān)控器950提供有與用于制冷劑循環(huán)系統(tǒng)(如,基于制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的制造商和設計特性)的最大期望效率有關的數(shù)據(jù),以使遠程監(jiān)控器950能確定相對效率(也就是,制冷劑循環(huán)系統(tǒng)是如何根據(jù)期望的運行效率運行的)。在一個實施例中,遠程監(jiān)控器950將效率數(shù)據(jù)提供給電力公司或政府機構,以能根據(jù)系統(tǒng)的效率收取電費。在一個實施例中,住宅主人(或建筑物主人)為提供給制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的電能被收取較高的電費,因為該制冷劑循環(huán)系統(tǒng)在相對較低的絕對效率下運行。在一個實施例中,住宅主人(或建筑物主人)為提供給制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的電能被收取較高的電費,因為該制冷劑循環(huán)系統(tǒng)在相對較低的相對效率下運行。在一個實施例中,根據(jù)制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的相對和絕對效率相結合,向住宅主人(或建筑物主人)收取電費。在一個實施例中,提供給監(jiān)控系統(tǒng)950的數(shù)據(jù)用來向住宅主人(或建筑物主人)提供提示制冷劑循環(huán)系統(tǒng)正在很低的效率下運行。在一個實施例中,提供給監(jiān)控系統(tǒng)950的數(shù)據(jù)用來向住宅主人(或建筑物主人)提供提示制冷劑循環(huán)系統(tǒng)正在很低的效率下運行,且系統(tǒng)必須檢修。在一個實施例中,向主人發(fā)出警告,需要檢修。如果經過一段時間此單元沒有檢修(或如果效率沒有提高),則系統(tǒng)900會通過向一個或多個接口設備955-957發(fā)送命令來遠程切斷制冷劑循環(huán)系統(tǒng)。
0110在一個實施例中,如果在一段特定的時間內,諸如,當電力系統(tǒng)有很高負載時,在最高下午冷卻時期,在熱浪期間,在輪流停電時等情況下,住宅主人(或建筑物主人)為提供給制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的電能被收取較高的電費,因為制冷劑循環(huán)系統(tǒng)在相對較低的效率運行。在一個實施例中,如果在一段特定的時間內,諸如,當電力系統(tǒng)有很高負載時,在最高下午冷卻時期,在熱浪期間,在輪流停電等情況下,住宅主人(或建筑物主人)為提供給制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的電能被收取較高的電費(額外成本),因為制冷劑循環(huán)系統(tǒng)以較低的效率運行。在一個實施例中,住宅主人(或建筑物主人)能對系統(tǒng)900進行編程,以接收來自電力公司的指示要收取的額外成本的信息。在一個實施例中,住宅主人(或建筑物主人)能對系統(tǒng)900進行編程,以在額外成本期間停機。在一個實施例中,住宅主人(或建筑物主人)在額外成本時期,通過允許電力公司遠程控制制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的運行來避免支付額外成本。在一個實施例中,如果系統(tǒng)在規(guī)定的效率之上運行,則住宅主人(或建筑物主人)僅允許在額外成本期間運行制冷劑循環(huán)系統(tǒng)。
0111在一個實施例中,系統(tǒng)900監(jiān)控制冷劑循環(huán)系統(tǒng)已經運行的時間量(如,在前一天,前一星期的運行時間量等)。在一個實施例中,遠程監(jiān)控系統(tǒng)能查詢系統(tǒng)900,以獲得有關制冷劑循環(huán)系統(tǒng)運行的數(shù)據(jù),一個或多個數(shù)據(jù)接口設備955-957接收查詢并將請求數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控系統(tǒng)950,查詢數(shù)據(jù)為,諸如像制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的效率額定值(如,SEER,EER等),制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的電流運行效率,一段特定時期內系統(tǒng)的運行時間等。系統(tǒng)950運行員(如,電力公司或電力傳輸公司),使用查詢數(shù)據(jù),以進行負載平衡決策。因此,例如像有關是否命令制冷劑循環(huán)系統(tǒng)停機或進入低功率模式的決策能夠基于系統(tǒng)效率(額定效率,絕對效率,和/或相對效率),系統(tǒng)已經運行的時間量,在切負載時期住宅或建筑物的主人愿意支付額外成本等。因此,如果住宅主人頻繁使用低效系統(tǒng),或住宅主人表示不愿意支付額外成本,則在此住宅主人已經安裝高效系統(tǒng),并相對較少使用該系統(tǒng),及住宅主人表示愿意支付額外成本前,系統(tǒng)950會切斷他/她的制冷劑循環(huán)系統(tǒng)。在一個實施例中,決定切斷系統(tǒng)900時,監(jiān)控系統(tǒng)950會考慮系統(tǒng)900的效率,系統(tǒng)900被使用的量以及主人愿意對付額外成本。在一個實施例中,相比低效率系統(tǒng),優(yōu)選高效率系統(tǒng)(也就是,在電源緊急情況時,高效率系統(tǒng)不太可能會被切斷),相對使用頻繁的系統(tǒng),優(yōu)選使用較少的系統(tǒng)。
0112在一個實施例中,系統(tǒng)900將與恒溫器952的設定溫度有關的數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控系統(tǒng)950。在一個實施例中,向住宅主人(或建筑物主人)收取的電費是根據(jù)恒溫器952的設定點計算的,以使較低的設定點會產生每千瓦/小時的更高費率收費。在一個實施例中,向住宅主人(或建筑物主人)收取的電費是根據(jù)恒溫器952的設定點和制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的相對效率計算的,以使較低的設定點和/或較低的效率會產生每千瓦/小時的更高費率收費。在一個實施例中,向住宅主人(或建筑物主人)收取的電費是根據(jù)恒溫器952的設定點和制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的絕對效率計算的,以使較低的設定點和/或較低的效率會產生每千瓦/小時的更高電費。在一個實施例中,向住宅主人(或建筑物主人)收取的電費是根據(jù)由公式確定的恒溫器952的設定點,制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的相對效率和制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的絕對效率計算的,其中較低的設定點和/或較低的效率會產生每千瓦/小時的更高費率收費。
0113在一個實施例中,如果制冷劑循環(huán)系統(tǒng)以低效率運行,監(jiān)控系統(tǒng)950能夠向系統(tǒng)900發(fā)送指令以切斷它。在一個實施例中,監(jiān)控系統(tǒng)950能向系統(tǒng)900發(fā)送指令以改變恒溫器952的設置(如,升高恒溫器952的設定溫度),以響應制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的低效率和/或避免停電。在一個實施例中,監(jiān)控系統(tǒng)能向冷凝器單元101發(fā)送指令,以將壓縮機105切換到低速模式以節(jié)省電能。
0114在一個實施例中,遠程監(jiān)控設備知道標識碼或數(shù)據(jù)接口設備955-957的地址,并將標識碼和數(shù)據(jù)庫關聯(lián)以確定制冷劑循環(huán)系統(tǒng)是否正在為相對較高優(yōu)選級的諸如像醫(yī)院,老年人或殘疾人的家庭等的客戶服務。在這些情況下,遠程監(jiān)控系統(tǒng)在制冷劑循環(huán)系統(tǒng)提供冷卻時,較少會斷電。
0115在一個實施例中,系統(tǒng)900與監(jiān)控系統(tǒng)950通信,以切負載。因此,例如監(jiān)控系統(tǒng)(如電力公司)能與數(shù)據(jù)接口設備956和/或數(shù)據(jù)接口設備957通信,以切斷制冷劑循環(huán)系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)950因此能轉動一個地區(qū)空調的開關時間,以不用實行輪流停電就能減少電力負載。在一個實施例中,數(shù)據(jù)接口設備956被配置成能安裝到冷凝器單元內的改裝設備,以提供遠程關斷。在一個實施例中,數(shù)據(jù)接口設備956被配置成能安裝到冷凝器單元的改裝設備,以遠程地將冷凝器單元切換到低功率(如,節(jié)能)模式。在一個實施例中,數(shù)據(jù)接口設備957被配置成能安裝到蒸發(fā)器單元中的改裝設備,以提供遠程關斷或遠程地將系統(tǒng)切換到低功率模式。在一個實施例中,遠程系統(tǒng)950將單獨的關斷和重啟命令發(fā)送給一個或多個數(shù)據(jù)接口設備955-957。在一個實施例中,遠程系統(tǒng)950向數(shù)據(jù)接口設備955-957發(fā)出命令,以使期關斷一特定的時間段(如,10分鐘,30分鐘,1小時等),在此時間段之后,系統(tǒng)自動重啟。
0116在一個實施例中,系統(tǒng)900與監(jiān)控系統(tǒng)950通信,來控制恒溫器952的溫度設定點,以不考慮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的效率阻止發(fā)生停電或電燈暗淡。當電燈暗淡或潛在的停電狀況發(fā)生時,系統(tǒng)950能重寫住宅主人的恒溫器設置,以使恒溫器952的溫度設定點變化(如升高),目的是減少電能用量。在大多數(shù)住宅安裝時,在恒溫器952,蒸發(fā)器單元102和冷凝器單元101之間提供有低壓控制線路。在大多數(shù)住宅(及許多工業(yè))應用中,恒溫器952通過低壓控制線路接入電源,該低壓控制線路來自提供給蒸發(fā)器單元102的降壓變壓器。
0117在一個實施例中,與電能計949連接時,提供有調制解調器955,且調制解調器955使用無線通信與恒溫器952進行通信。
0118在一般的制冷或空調系統(tǒng)中,冷凝器單元101放置在被冷卻的區(qū)域外,蒸發(fā)器單元102放置在被冷卻的區(qū)域內。里面和外面的本質取決于特定的安裝。例如,在空調或HVAC系統(tǒng)中,冷凝器單元101一般放置在建筑物的外面,而蒸發(fā)器單元102一般放置在建筑物的里面。在冷凍機或制冷器中,冷凝器單元101放置在冷凍機的外面,而蒸發(fā)器單元102放置在冷凍機的里面。在任何情況下,冷凝器的廢熱都應該丟棄到(如遠離)被冷卻的區(qū)域外。
0119當安裝系統(tǒng)900時,系統(tǒng)900通過規(guī)定使用的制冷劑類型,冷凝器107、壓縮機105以及蒸發(fā)器單元102的特征來進行編程。在一個實施例中,系統(tǒng)900也通過規(guī)定空氣處理機系統(tǒng)的尺寸來編程。在一個實施例中,系統(tǒng)900還通過規(guī)定系統(tǒng)100的期望的(如設計)效率來編程。
0120監(jiān)控系統(tǒng)能在公布的諸如能效比(EER)和SEER的性能評定的監(jiān)控效率上做得更好。EER是通過用80 dB/67 Wb室內和95 dB室外公布的穩(wěn)態(tài)容量除以公布的穩(wěn)態(tài)功率輸入來確定的。根據(jù)系統(tǒng)“現(xiàn)實世界”工況來說,這是目標,是不現(xiàn)實的。系統(tǒng)的公布SEER評定是通過用(運行時間)系統(tǒng)的部分負載因數(shù)(PLF)乘以在82室外溫度,80 dB/67 Wb室內進入空氣溫度的條件下測量的穩(wěn)態(tài)EER確定的。SEER計算中沒有考慮的主要因數(shù)是室內蒸發(fā)器冷卻盤管的實際部分負載因數(shù),它減少了單元列出的BTUH容量和SEER效率水平。許多較老式的空氣處理機和輸送管系統(tǒng),沒有給出公布的BTUH和季節(jié)性能源效率(SEER)評定。這主要是由于通過蒸發(fā)器110,不干凈的蒸發(fā)器110,和/或不干凈的送風機輪子的氣流不足造成的。同樣,送風散流器和回風通風裝置的位置不合適也會造成調冷空氣的最低效水平的再循環(huán),造成蒸發(fā)器110缺少熱負載。
0121在實際負載條件下,通過監(jiān)控系統(tǒng),以及通過測量相關的環(huán)境溫度和濕度,系統(tǒng)900能計算系統(tǒng)100運行時的實際效率。
0122圖10圖示了用于監(jiān)控制冷劑循環(huán)系統(tǒng)運行的監(jiān)控系統(tǒng)1000。圖10所示的系統(tǒng)1000是圖9A-E所示的系統(tǒng)900的一個實施例的一個例子。在系統(tǒng)1000中,冷凝器單元發(fā)送器1002通過一個或多個傳感器監(jiān)控冷凝器單元101的運行,蒸發(fā)器發(fā)送器單元1003通過一個或多個傳感器監(jiān)控蒸發(fā)器單元102的運行。冷凝器單元發(fā)送器1002和發(fā)送器單元1003與恒溫器1001通信,以向建筑物主人提供數(shù)據(jù)。為了解釋目的,并不是作為限制,圖10中,來自圖9A-E的處理器904和恒溫器952所示為一個單個的恒溫器-處理器。本領域技術人員能認識到處理器的功能可以從恒溫器出分離出來。
0123在一個實施例中,建筑物內部溫度傳感器1009提供給恒溫器101。在一個實施例中,建筑物內部濕度傳感器1010提供給恒溫器101。在一個實施例中,恒溫器1001包括用于顯示系統(tǒng)狀態(tài)和效率的顯示器1008。在一個實施例中,恒溫器1001包括小鍵盤1050和/或指示燈(如LED)1051。檢測壓縮機105消耗的電功率的功率傳感器1011提供給冷凝器單元發(fā)送器1002。在一個實施例中,檢測冷凝器風扇122消耗的電功率的功率傳感器1017提供給冷凝器單元發(fā)送器1002。來自蒸發(fā)器110的空氣125在管道系統(tǒng)1080中流動。
0124在一個實施例中,溫度傳感器1012提供給冷凝器單元發(fā)送器1002,溫度傳感器1012被配置成測量靠近壓縮機105處的吸入管路111中的制冷劑的溫度。在一個實施例中,溫度傳感器1016提供給冷凝器單元發(fā)送器1002,溫度傳感器1016被配置成測量熱氣管路106中的制冷劑的溫度。在一個實施例中,溫度傳感器1014提供給冷凝器單元發(fā)送器1002,溫度傳感器1014被配置成測量靠近冷凝器107處的液體管路108中的制冷劑的溫度。
0125制冷劑管路111,106,108等中的污染物會降低制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的效率,并會降低壓縮機或其它系統(tǒng)部件的壽命。在一個實施例中,在至少一個制冷劑管路中提供有一個或多個污染物傳感器1034,其被配置成檢測制冷劑中的污染物(如,水,氧氣,氮氣,空氣,不適當?shù)挠偷?,并且污染物傳感器提供給冷凝器單元發(fā)送器1002(或,可選地,提供給蒸發(fā)器單元發(fā)送器1003)。在一個實施例中,污染物傳感器1060在壓縮機105的輸入處檢測制冷劑液體或小滴,這些液體或小滴會對壓縮機105造成損壞。在一個實施例中,液體管路108中提供有污染物傳感器1060,以檢測制冷劑中的氣泡。液體管路106中的氣泡可能指示制冷劑水平很低,冷凝器109尺寸不夠大,冷凝器109的冷卻不足等。在一個實施例中,傳感器1034檢測制冷劑管路中的水或水蒸汽。在一個實施例中,傳感器1034檢測制冷劑管路中的酸。在一個實施例中,傳感器1034檢測制冷劑管路中的酸。在一個實施例中,傳感器1034檢測空氣或其它氣體(如,氧氣,氮氣,二氧化碳,氯等)。
0126在一個實施例中,壓力傳感器1013提供給冷凝器單元發(fā)送器1002,壓力傳感器1013被配置成測量吸入管路111中的壓力。在一個實施例中,壓力傳感器1015提供給冷凝器單元發(fā)送器1002,壓力傳感器1015被配置成測量液體管路108中的壓力。在一個實施例中,壓力傳感器(未示出)提供給冷凝器單元發(fā)送器1002,該壓力傳感器被配置成測量熱氣管路106中的壓力。在一個實施例中,通過將壓力傳感器1013和1015分別連接到操作閥120和121,壓力傳感器1013和壓力傳感器1015連接到系統(tǒng)100。改裝安裝中,將壓力傳感器連接到壓力閥是一種無需打開加壓的制冷劑系統(tǒng)而得到制冷劑壓力的方便方式。
0127在一個實施例中,流量傳感器1031提供給冷凝器單元發(fā)送器1002,流量傳感器1031被配置成測量吸入管路111中的流量。在一個實施例中,流量傳感器1030提供給冷凝器單元發(fā)送器1002,流量傳感器1030被配置成測量液體管路108中的流量。在一個實施例中,流量傳感器(未示出)提供給冷凝器單元發(fā)送器1002,該流量傳感器被配置成測量熱氣管路106中的流量。在一個實施例中,流量傳感器是超聲傳感器,無需打開加壓的制冷劑系統(tǒng),該傳感器就能連接到制冷劑管路。
0128在一個實施例中,配置成測量環(huán)境溫度的溫度傳感器1028提供給冷凝器單元發(fā)送器1002。在一個實施例中,配置成測量環(huán)境濕度的濕度傳感器1029提供給冷凝器單元發(fā)送器1002。
0129在一個實施例中,溫度傳感器1020提供給發(fā)送器單元1003,溫度傳感器1020被配置成測量靠近蒸發(fā)器110處的液體管路108中的制冷劑的溫度。在一個實施例中,溫度傳感器1021提供給發(fā)送器單元1003,溫度傳感器1021被配置成測量靠近蒸發(fā)器110處的吸入管路111中的制冷劑的溫度。
0130在一個實施例中,溫度傳感器1026提供給發(fā)送器單元1003,溫度傳感器1026被配置成測量流入蒸發(fā)器110的空氣124的溫度。
0131在一個實施例中,溫度傳感器1026提供給發(fā)送器單元1003,溫度傳感器1026被配置成測量流出蒸發(fā)器110的空氣125的溫度。在一個實施例中,流量傳感器1023提供給發(fā)送器單元1003,流量傳感器1023被配置成測量流出蒸發(fā)器110的空氣125的氣流。在一個實施例中,濕度傳感器1024提供給發(fā)送器單元1003,濕度傳感器1024被配置成測量流出蒸發(fā)器110的空氣125的溫度。在一個實施例中,壓差傳感器1025提供給發(fā)送器單元1003,壓差傳感器1025被配置成測量蒸發(fā)器110兩端的壓降。
0132在一個實施例中,溫度傳感器連接到制冷劑管路(如,管路106,108,111,目的是測量管路內循環(huán)的制冷劑的溫度)。在一個實施例中,壓縮機105內提供了溫度傳感器1012和/或1016。在一個實施例中,一個或多個制冷劑管路內提供有溫度傳感器。
0133轉速計1033檢測風扇123中的風扇刀片的旋轉速度。該轉速計提供給蒸發(fā)器單元發(fā)送器1003。轉速計1032檢測冷凝器風扇122中的風扇刀片的旋轉速度。轉速計1032提供給冷凝器單元發(fā)送器1003。
0134在一個實施例中,功率傳感器1027提供給發(fā)送器單元1003,功率傳感器1027被配置成測量由風扇123消耗的電功率。
0135在一個實施例中,通過無線傳輸,發(fā)送器單元1003將傳感器數(shù)據(jù)傳送給冷凝器單元發(fā)送器1002。在一個實施例中,通過現(xiàn)有的HVAC線路,發(fā)送器單元1003將傳感器數(shù)據(jù)傳送給冷凝器單元發(fā)送器1002。在一個實施例中,通過現(xiàn)有的HVAC線路,發(fā)送器單元1003將傳感器數(shù)據(jù)傳送給冷凝器單元發(fā)送器1002,這是通過將傳感器數(shù)據(jù)調制到載體上,再使用現(xiàn)有的HVAC線路傳輸載體來實現(xiàn)的。
0136圖10(如,傳感器1010-1034等)所示的每個傳感器都是可選的。系統(tǒng)1000能被圖解說明的傳感器的子集配置,目的是減少以監(jiān)控系統(tǒng)能力為代價的成本。因此,例如,可以去掉污染物傳感器1034,但系統(tǒng)1000探測由傳感器1034檢測的染污物的能力將會折衷或失去。
0137壓力傳感器1013和1015分別測量壓縮機105的吸入壓力和排出壓力。溫度傳感器1026和1022分別測量蒸發(fā)器110供給空氣和回風。溫度傳感器1018和1019分別測量冷凝器107處的輸入空氣和排出空氣。
0138功率傳感器1011,1017和1027被配置成測量電功率。在一個實施例中,一個或多個功率傳感器測量提供給負載的電壓,并使用規(guī)定阻抗的負載來計算功率。在一個實施例中,一個或多個功率傳感器測量提供給負載的電流,并使用規(guī)定阻抗的負載來計算功率。在一個實施例中,一個或多個功率傳感器測量提供給負載的電壓和電流,并使用負載的規(guī)定功率因數(shù)來計算功率。在一個實施例中,功率傳感器測量電壓,電流以及電壓和電流之間的相位關系。
0139溫度傳感器1012和/或1021測量吸入管路111處的制冷劑的溫度。通過測量吸入管路111的溫度,可以確定過熱。吸入壓力已由壓力傳感器1013測得,蒸發(fā)溫度可以從壓力-溫度圖中讀出。過熱是吸入管路111的溫度和蒸發(fā)溫度的差值。
0140溫度傳感器1014和/或1020測量液體管路108中的制冷劑的溫度。通過測量液體管路108的溫度,可以確定低溫冷卻。排出壓力由壓力傳感器1015測量,因此冷凝溫度可以從壓力-溫度圖中讀出。低溫冷卻是液體管路108的溫度和冷凝溫度之間的差值。
0141在一個實施例中,系統(tǒng)1000通過測量制冷劑循環(huán)系統(tǒng)所做的功(冷卻)并且除以系統(tǒng)消耗的功率來計算效率。在一個實施例中,系統(tǒng)1000監(jiān)控異常運行的系統(tǒng)。因此,例如,在一個實施例中,使用溫度傳感器1016和1014,系統(tǒng)1000測量冷凝器109兩端的溫降,以將其用在計算由冷凝器除去的熱。系統(tǒng)1000測量蒸發(fā)器110兩端的制冷劑溫降,以將其可以用在計算蒸發(fā)器100所吸收的熱量。
0142監(jiān)控系統(tǒng)一般用于監(jiān)控系統(tǒng)100的運行,系統(tǒng)100開始時就被檢驗,并在適當?shù)墓r下運行??照{系統(tǒng)中的機械問題一般可以分成兩類空氣側問題和制冷劑問題。
0143空氣類中會出現(xiàn)的主要問題是氣流的減小。空氣處理系統(tǒng)的容量不會突然增大,也就是說,不會增大盤管兩端的空氣量。另一方面,制冷系統(tǒng)的熱傳導能力也不會突然增大。系統(tǒng)1000使用溫度傳感器1026和1022,以測量通過蒸發(fā)器110的空氣的溫降。測量了回風和供給空氣的溫度之后,將它們相減得到溫降,系統(tǒng)1000檢驗溫差是否高于或低于其應該的值。
0144圖11表示通過蒸發(fā)器的空氣的溫降是濕度的函數(shù)。在一個實施例中,濕度傳感器1024和/或1041用來測量建筑物的濕度,和/或濕度傳感器1041用來測量環(huán)境濕度。根據(jù)相對濕度,濕度讀數(shù)用來更正濕球溫度計溫度的溫度讀數(shù)。
0145在一個實施例中,將蒸發(fā)器110兩端希望的(或期望的)溫降和測量到的實際溫降進行比較,以用來對制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的問題中的潛在的空氣問題進行分類。如果實際溫降小于需要的溫降,則氣流很可能減小了。減小的氣流是由于空氣過濾器或蒸發(fā)器110不干凈,風扇123的問題,和/或輸送管系統(tǒng)中不正常的限制引起的。
0146拋棄型空氣過濾器一般每年至少更換兩次,在較冷季節(jié)和較熱季節(jié)開始時更換。在一個實施例中,恒溫器允許主人指示何時安裝新的空氣過濾器。恒溫器記錄過濾器已經使用的時間,并向主人提供提示何時應該更換過濾器。在一個實施例中,恒溫器使用實際逝去的時鐘時間來確定過濾器用量。
0147在一個實施例中,恒溫器1001根據(jù)空氣處理機通過過濾器吹氣的時間量來計算過濾器用量。因此,例如,在溫和的氣候或季節(jié),空氣處理機并不連續(xù)使用,恒溫器在提示允許更換過濾器前,會等待一段較長的實際時間。在使用較多的一些地區(qū),或塵土較多的地區(qū),過濾器一般會相對多次地更換。在一個實施例中,恒溫器使用權重因子將運行時間和閑置時間結合來確定過濾器用量。因此,如在確定過濾器用量時,空氣處理機通過過濾器吹氣的小時數(shù)比空氣處理機系統(tǒng)閑置的小時數(shù)占相對較多的權重。在一個實施例中,主人可以對恒溫器進行編程,以經過一規(guī)定的小時或天數(shù)(如,實際天數(shù),運行天數(shù),或其兩者的結合)后指示需要更換過濾器。
0148在一個實施例中,恒溫器1001被配置成接收來自與日常大氣塵土狀況有關的信息源的信息,并使用這些信息來計算過濾器用量。因此,在一個實施例中,當計算過濾器用量時,恒溫器將具有相對較高大氣灰塵的天數(shù)較具有相對較低大氣灰塵的天數(shù)占相對較重的權重。在一個實施例中,用于大氣灰塵信息的信息源包括諸如像因特網,尋呼網,局域網等的數(shù)據(jù)網絡。
0149在一個實施例中,恒溫器收集用于計算過濾器用量的數(shù)據(jù),并將這些數(shù)據(jù)傳遞到計算機監(jiān)控系統(tǒng)。
0150在商業(yè)或工業(yè)應用中,通常使用常規(guī)的日常維護。在一個實施例中,提供有傳感器和空氣過濾器,參見下面結合圖11的描述。
0151在一個實施例中,由功率表1027測量的功率用來幫助診斷并檢測吹風機123和/或空氣處理系統(tǒng)的問題。如果吹風機123吸入過多或過少的電流,或如果吹風機123表現(xiàn)出低功率因數(shù),則表明吹風機和/或空氣處理機系統(tǒng)可能存在問題。
0152在回風柵格上放置設備或毯子會減小可用于吹風機處理的空氣。切斷不使用地區(qū)的空氣會減少通過蒸發(fā)器110的空氣。覆蓋回風柵格以減小來自位于中心的爐子的噪聲,或空氣處理機會減少使人不愉快的噪聲,但通過減小空氣數(shù)量也會顯著影響系統(tǒng)的運行?;仫L輸送管系統(tǒng)的破裂會影響整個輸送管系統(tǒng)的性能。返回輸送管中的空氣泄漏會使回風的溫度升高,并降低盤管兩端的溫降。
0153氣流傳感器1023可用于測量流過輸送管的氣流。在一個實施例中,氣流傳感器1023是熱導線(或熱薄膜)質量流量傳感器。在一個實施例中,壓差傳感器1025用來測量通過蒸發(fā)器110的氣流。在一個實施例中,壓差傳感器1025用來測量蒸發(fā)器110兩端的壓降。在一個實施例中,蒸發(fā)器兩端的壓差用來估計蒸發(fā)器110何時限制氣流(如,由于損壞,塵埃,毛發(fā),灰塵等)。在一個實施例中,壓差傳感器1025用來測量空氣過濾器兩端的壓降,以估計過濾器何時限制氣流(如,由于損壞,塵埃,毛發(fā),灰塵等)。在一個實施例中,指示燈1051用來指示過濾器需要更換。在一個實施例中,指示燈1051用來指示蒸發(fā)器110需要清潔。
0154在一個實施例中,氣流傳感器1023用來測量進入管道系統(tǒng)1080的氣流。在一個實施例中,指示器燈1051用來指示進入管道系統(tǒng)1080的氣流受到限制(如,由于塵埃,放置在排氣口前面的設備或毯子,關閉的排氣口,蒸發(fā)器不干凈,風扇刀片不干凈等)。
0155在一個實施例中,在蒸發(fā)器110的氣流中提供有灰塵傳感器。在一個實施例中,灰塵傳感器包括光源(光學的和/或紅外的)和光傳感器?;覊m傳感器測量源和光傳感器之間的光傳輸?;覊m的積累會使光削弱。傳感器通過測量光源和光傳感器之間的光削弱來探測蒸發(fā)器110處出現(xiàn)灰塵積累。當削弱超過希望值時,監(jiān)控系統(tǒng)1000提示需要清潔氣流系統(tǒng)(如風扇123,管道系統(tǒng)1080,和/或蒸發(fā)器110等)。
0156在一個實施例中,功率傳感器1027用來測量提供給風扇123中的吹風機電機的功率。如果風扇123正吸取過多的功率或太少的功率,則指示有潛在的氣流問題(如,阻塞或關閉的排氣口,風扇刀片不干凈,蒸發(fā)器不干凈,過濾器不干凈,風扇皮帶斷開,風扇皮帶滑落等)。
0157如果蒸發(fā)器1010兩端的溫降比期望的小,則系統(tǒng)的熱除去容量已經減小了。這種問題通常分成兩類制冷劑數(shù)量和制冷劑流速。如果系統(tǒng)100具有正確的制冷劑裝載量,且制冷劑正以希望的速率流動(如,像流量傳感器1031和/或1030測量的),則系統(tǒng)應該有效地工作,并傳送額定容量。當恰當量的空氣供給通過蒸發(fā)器110時,制冷劑容量或流速問題一般影響制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中出現(xiàn)的溫度和壓力。如果系統(tǒng)沒有制冷劑,則發(fā)生了泄漏,必須發(fā)現(xiàn)此泄露并修補。如果系統(tǒng)根本沒有運行,則很可能是電的問題,必須發(fā)現(xiàn)問題并更正。
0158如果系統(tǒng)100能起動并運行,但產生的冷卻不能令人滿意,則蒸發(fā)器110中獲得的熱量加上加入的電機熱量以及從冷凝器107發(fā)出的總量不是單元設計處理的總熱量。為了診斷此問題,需使用表1中列出的信息。與正常運行結果相比較,這些結果一般會識別問題(1)蒸發(fā)器110運行溫度;(2)冷凝單元冷凝溫度;和/或(3)制冷劑低溫冷卻。
0159可以根據(jù)單元期望的能效比(EER)對這些項進行修改。設計進入單元的蒸發(fā)和冷凝表面量是效率評定中的主要因素。較大的冷凝表面會產生較低的冷凝溫度和較高的EER。較大的蒸發(fā)表面會產生較高的吸入壓力和較高的EER。各條件的能效比是通過將BTU/hr表示的單元的凈容量除以瓦特輸入來計算的。
表1 0160標準蒸發(fā)器110的運行溫度可以通過從通過蒸發(fā)器110的平均空氣溫度中減去設計盤管裂口中得出。盤管裂口隨系統(tǒng)設計而變化。
EER范圍為7.0到8.0的系統(tǒng)一般具有范圍為25-30的設計裂口。
EER范圍為8.0-9.0的系統(tǒng)一般具有范圍為20-25的設計裂口。具有9.0+EER標稱值的系統(tǒng)具有范圍為15-20的設計裂口。用來確定盤管工作溫度的公式為 式中COT是盤管工作溫度,EAT是進入盤管的空氣的溫度(如,由溫度傳感器1026測量的),LAT是離開盤管的空氣溫度(如由溫度傳感器1022測量到的),split是設計裂口溫度。
0161值(EAT+LAT)/2是平均空氣溫度,它也被稱作平均溫差(MTD)。有時也被稱作盤管TED或ΔT。
0162“裂口”是根據(jù)EER標稱值的設計裂口。例如,在蒸發(fā)器110盤管兩端的進入空氣條件為80 DB和20溫降的單元的工作盤管的溫度由下式確定 對于7.0-8.0的EER標稱值而言
對于8.0-9.0的EER標稱值而言
對于9.0+的EER標稱值而言
因此,工作盤管的溫度隨著單元的EER標稱值而變化。
0163冷凝器107的表面區(qū)域影響系統(tǒng)100必須產生以在額定容量下運行的冷凝溫度。冷凝器107的尺寸的變化同樣影響單元的生產成本和價格。冷凝器107越小,效率(EER)標稱值越低。用于蒸發(fā)器110的同樣的EER標稱值中,在95外部環(huán)境下,7.0-8.0的EER分類將運行在25-30冷凝器107裂口范圍內,8.0-9.0的EER分類將運行在20-25冷凝器107裂口范圍內,9.0+EER分類將運行在15-20冷凝器107裂口范圍內。
0164這意味著當進入冷凝器107的空氣是95時,用于得出冷凝溫度的公式為 RCT=EAT+split 式中,RCT是制冷劑冷凝溫度,EAT是冷凝器107的進入空氣溫度,split是來自壓縮機105的熱高壓蒸汽的進入空氣溫度和冷凝溫度之間的設計溫度差。
0165例如,使用具有95 EAT的公式,用于各種EER系統(tǒng)的裂口為 對于7.0-8.0的EER標稱值而言 RCT=95+25至30°=120至125 對于8.0-9.0的EER標稱值而言 RCT=95+20至25°=115至120 對于9.0+的EER標稱值而言 RCT=95+15至20°=110至115 0166工作壓頭(head pressure)不僅隨室外溫度的變化而變化,還隨著不同的EER標稱值而變化。
0167冷凝器107中產生的低溫冷卻量主要是由系統(tǒng)中的制冷劑的數(shù)量確定的。進入冷凝器107的空氣的溫度和蒸發(fā)器110中的負載對產生的低溫冷卻量只有相對很小的影響。系統(tǒng)中制冷劑的量有主導影響。因此,無論EER標稱值,如果負載適當,則單元具有低溫冷卻到15-20的液體。高環(huán)境溫度會產生較低的低溫冷卻液體,這是因為系統(tǒng)中液態(tài)的制冷劑的數(shù)量減少了。更多的制冷劑將保持在蒸汽狀態(tài),以產生排出所需熱量所要求的較高壓力和冷凝溫度。
0168表1說明了空調系統(tǒng)中11個可能的故障原因。在每一可能原因是該原因會對制冷系統(tǒng)的低側或吸入壓力,蒸發(fā)器110過熱,高側或排出壓力,離開冷凝器107的液體低溫冷卻量,和冷凝單元的電流安培數(shù)造成影響的反應。在一個實施例中,包括氣流傳感器(未示出),以測量通過冷凝器的空氣。
0169當通過蒸發(fā)器110的空氣的溫降大于期望的溫降時,指示通過蒸發(fā)器110的空氣不足(例如通過使用氣流傳感器1023和/或壓差傳感器1025測量的)。蒸發(fā)器110上的不平衡的負載也會給出相反的指示,表明蒸發(fā)器110的一些電路超載,而另一些電路則輕載。在一個實施例中,溫度傳感器1022包括多個傳感器,以測量通過蒸發(fā)器的溫度。蒸發(fā)器110的輕載部分允許液體制冷劑離開盤管,進入進氣歧管和吸入管路。
0170在TXV系統(tǒng)中,通過TXV的檢測球狀物的液體制冷劑能使閥門關閉。這降低了運行溫度,蒸發(fā)器110的容量,并降低了吸入壓力。由于液體離開了蒸發(fā)器110的一些部分,蒸發(fā)器110運行過熱會變得很低。
0171具有不足氣流時,由于壓縮機105上的負載減小,加壓的制冷劑蒸汽減少以及冷凝器107上的熱負載減小,高側或排出壓力會很低。因為TXV需要的制冷劑減小,冷凝器107液體低溫冷卻將會在標準范圍的高側。由于負載減小,冷凝單元電流強度吸入會降低。
0172在使用固定計量裝置的系統(tǒng)中,因為由固定的計量裝置提供的制冷劑的量不會減少,所以不平衡的負載會在通過蒸發(fā)器110的空氣中產生較低的溫降;因此,系統(tǒng)壓力(沸點)會大致相同。
0173液體制冷劑流入吸入管路時,蒸發(fā)器110的過熱會下降至零。在極端不平衡情況下,返回壓縮機105的液體會對壓縮機105造成損壞。蒸發(fā)器110中聚集的熱量的減少以及進入壓縮機105的制冷劑蒸汽的降低會減輕壓縮機105上的負載。壓縮機105排出壓力(熱氣壓力)將減小。
0174因為壓頭較低,制冷劑的流速只會輕微降低。制冷劑的低溫冷卻將在正常范圍內。因為壓縮機105上的負載減輕以及壓頭下降,冷凝單元的電流安培數(shù)會輕微降低。
0175在過載情況下,存在相反的效應。通過盤管的溫降會較低,這是因為單元不能冷卻應該冷卻的空氣量??諝庖赃^高的速度移動通過盤管。還有這種可能,進入盤管的空氣的溫度高于受調節(jié)區(qū)域的回氣的溫度。這可能是返回輸送管系統(tǒng)中產生了空氣泄漏,返回輸送管系統(tǒng)從非調節(jié)區(qū)域中吸收熱空氣。
0176過載提高了吸入壓力。制冷劑以高于壓縮機105的抽氣速率的速率蒸發(fā)。如果系統(tǒng)使用TXV,過熱將為標準至稍微偏高。閥門在較高的流速下運行,以試圖維持過熱設置。如果系統(tǒng)使用固定的計量裝置,則過熱會很高。固定計量裝置不能供給足夠的增加的制冷劑量,以保持蒸發(fā)器110完全起作用。0177高側或排出壓力會很高。因為吸入壓力增加,壓縮機105會對更多的蒸汽進行加壓。冷凝器107必須處理更多的熱,并產生較高的冷凝溫度以放出額外的熱。冷凝溫度較高意味著高側壓力較大。系統(tǒng)中液體量沒有變化,制冷劑的流動也沒有受限。液體的低溫冷卻將在正常范圍內。因為壓縮機105上有額外負載,所以單元的電流安培數(shù)會很高。
0178當進入冷凝器107的環(huán)境空氣的溫度很低時,冷凝器107的熱傳導速率過大,產生了過低的排出壓力。結果,因為通過計量裝置的制冷劑的量減小,吸入壓力會很低。這種降低會減少供給到蒸發(fā)器110的液體制冷劑的量。盤管產生的蒸汽較少,吸入壓力降低。
0179進入盤管的制冷劑流速的降低,減少了起作用的盤管的量,產生了較高的過熱。此外,系統(tǒng)容量的降低使空氣中除去的熱量減小了。在工況區(qū)域,溫度和相對濕度會較高,高側壓力會很低。這使系統(tǒng)容量開始減小。液體的低溫冷卻量在正常范圍內。冷凝器107中的液體量會較高,但蒸發(fā)器110的熱傳導率較小。因為壓縮機105做的功較少,冷凝單元的電流安培數(shù)會很小。
0180空調系統(tǒng)能忍受的冷凝器107的環(huán)境空氣溫度的下降量取決于系統(tǒng)中壓力減小設備的類型。當外界環(huán)境溫度從95下降時,使用固定計量裝置的系統(tǒng)的容量會逐漸減小。此逐漸減小一直進行到65。在此溫度以下,容量損失急劇,必須使用一些維持壓頭的裝置,以阻止蒸發(fā)器110的溫度下降到凝固溫度以下。一些系統(tǒng)通過氣流中的節(jié)氣閘或變速冷凝器107風扇,控制通過冷凝器107的空氣。
0181使用TXV的系統(tǒng)在下降到47的環(huán)境溫度時,將保持較高的容量。在此溫度下,必須采取控制。使用節(jié)氣閘控制通過冷凝器107的氣流,或者也可以使用冷凝器107的風扇控制速度。在大型TXV系統(tǒng)中,用冷凝器107中的液體量來控制壓頭。
0182進入冷凝器107的空氣的溫度越高,制冷劑蒸汽釋放出蒸汽中的熱的冷凝溫度越高。冷凝溫度越高,壓頭越高。吸入壓力很高的兩個原因是(1)壓縮機105的泵唧效率較低;以及(2)較高的液體溫度會增加計量裝置中的閃發(fā)氣體的量,進一步降低系統(tǒng)效率。
0183盤管中產生的過熱量與TXV系統(tǒng)和固定計量裝置系統(tǒng)中的不同。在TXV系統(tǒng)中,即使涉及的實際溫度很高,閥門也會將過熱保持在接近調整范圍的極限內。在固定計量裝置系統(tǒng)中,盤管中產生的過熱量是通過冷凝器107的空氣的溫度的反。通過固定計量裝置的流速直接受到壓頭的影響。空氣溫度越高,壓頭越高,流速也越高。流速越高造成的結果是低溫冷卻越低。
0184表2說明了使用固定計量裝置有適當負載的空調系統(tǒng)中產生的過熱。因為需要較高的冷凝溫度,在越高的環(huán)境溫度下壓頭會很高。冷凝器107液體低溫冷卻在正常范圍的較低部分。冷凝器107中的液體制冷劑的量會稍微減小,這是因為更多的制冷劑將保持在蒸汽狀態(tài),以產生較高壓力和冷凝溫度。冷凝單元的電流安培數(shù)會很高。
表2 0185系統(tǒng)中如果制冷劑不足,意味著蒸發(fā)器110中獲得熱量的液體制冷劑較少,吸入壓力較低。供給蒸發(fā)器110的液體的量越少,意味著盤管中用于蒸發(fā)液體制冷劑的起作用的表面越少,提高蒸汽溫度的表面更多。過熱會很高。壓縮機105要處理的蒸汽會很少,冷凝器107釋放的熱會很少,高側壓力很低,冷凝溫度也很低??照{系統(tǒng)中的壓縮機105主要是由冷卻的返回吸入氣體來冷卻的。負載很低的壓縮機105s的運行溫度會高出許多。
0186取決于不足量,低溫冷卻量會低于標準值,或為零。在低溫冷卻為零,以及熱氣和液體制冷劑一起開始離開冷凝器107前,系統(tǒng)運行通常不會受嚴重影響。冷凝單元的電流安培數(shù)會稍微低于標準值。
0187制冷劑的過量會以不同的方式影響系統(tǒng),這取決于系統(tǒng)中使用的壓力減少設備和過載量。
0188在使用TXV的系統(tǒng)中,閥門將試圖控制盤管中制冷劑的流動,以維持閥門的過熱設置。然而,額外的制冷劑將返回到冷凝器107中,占據(jù)一些本來用于冷凝的熱傳導區(qū)域。結果,排出壓力會稍微高于標準值,液體低溫冷卻很高,單元電流安培數(shù)很高。吸入壓力和蒸發(fā)器110過熱為標準值。太大的過量會使壓頭更高,使TXV擺動。
0189如果TXV系統(tǒng)過載太大時,吸入壓力一般很高。壓縮機105的容量的減少(由于壓頭較高)不僅會增大吸入壓力,而且較高的壓力會使TXV閥門的開口行程過大。這會使閥門產生較寬范圍的擺動。蒸發(fā)器110過熱從較低的正常范圍到流出盤管的液體會非常不穩(wěn)定。高側或排出壓力極其高。由于冷凝器107中的過量液體,所以液體的低溫冷卻也會很高。由于壓縮機105電機上的極大負載,所以冷凝單元電流安培數(shù)會較高。
0190固定計量系統(tǒng)中制冷劑的量對系統(tǒng)性能有直接影響。過載比欠載影響更大,但兩者都會影響系統(tǒng)性能,效率(EER),和運行成本。
0191圖12-14說明了一般的毛細管空調系統(tǒng)的性能是如何受到制冷劑載荷的不恰當量影響的。在圖12中,100%的恰當載荷(55oz)時,單元產生的凈容量為26,200 BTU/hr。當載荷量在正負任何一個方向的5%內變化時,容量會隨著載荷的變化而降低。去掉5%(3oz)的制冷劑會使凈容量下降至25,000 BTU/hr。制冷劑再下降5%(2.5oz)會使容量降低至22,000 BTU/hr。從這開始,容量的減少變得非常急劇85%(8oz),18,000 BTU/hr;80%(11oz),13,000 BTU/hr;75%(14oz),8,000 BTU/hr。
0192過載也會造成類似的影響,但下降速率會更大。制冷劑增加3oz(5%)會使凈容量降至24,600 BTU/hr;增加6oz(10%)會使凈容量降至19,000 BTU/hr;增加8 oz(15%)會使凈容量降至11,000BTU/hr。這表明單元的過載對每盎斯制冷劑的影響比欠載大。
0193圖13是表明單元需要的電能的量的圖,因為當制冷劑載荷變化時,系統(tǒng)中制冷劑量會產生壓力。100%載荷時(55 oz),單元使用32kW。當載荷減少時,需要的瓦特數(shù)也下降,95%(3 oz)時降至29.6kW,90%(6.5 oz)時降至27.6kW,85%(8 oz)時降至25.7kW,80%(11oz)時降至25kW,75%(14 oz不足恰當載荷)時降至22.4kW。當單元過載時,消耗的功率也增加。在3 oz(5%過載)時,消耗的功率為34.2kW,在6 oz(10%過載)時,為39.5kW,8 oz(15%過載)時,為48kW。
0194圖14說明了以系統(tǒng)的BTU/hr容量相對冷凝單元消耗的功率為基礎的單元的效率(EER標稱值)。恰當載荷(55 oz)時,單元的效率(EER標稱值)為8.49。當制冷劑減少時,EER標稱值在載荷的9%時下降至8.22,在全部的制冷劑載荷的90%時下降至7.97,在全部的制冷劑載荷的85%時下降至7.03,在全部的制冷劑載荷的80%時下降至5.2,在全部的制冷劑載荷的75%時下降至3.57。當加入制冷劑時,5%(3 oz)時,EER標稱值下降至7.19。10%(6 oz)時,EER為4.8,15%(8 oz)過載時,EER為2.29。
0195因為流入蒸發(fā)器110的制冷劑增加,所以過載的結果會產生很高的吸入壓力。因為進入蒸發(fā)器110的額外量,吸入過熱減少了。在大約8-10%的過載時,吸入過熱變成零,液體制冷劑將離開蒸發(fā)器110。這造成制冷劑涌入壓縮機105,大大增加了壓縮機105故障的可能性。因為冷凝器107中的額外的制冷劑,高側或排出壓力很高。由于同樣的原因,液體低溫冷卻也很高。由于加壓的蒸汽量更大,以及壓縮機105排出壓力更大,所以功率消耗增加。
0196液體管路108中的限制減少了制冷劑進入壓力減少設備109的量。TXV閥門系統(tǒng)和固定計量裝置系統(tǒng)都以降低的制冷劑流速運行進入蒸發(fā)器110。以下是對液體管路108限制的觀察。首先,因為進入蒸發(fā)器110的制冷劑的量減少,吸入壓力很低。因為盤管的起作用的部分減少,吸入過熱很高,使更多的盤管表面用于提高蒸汽溫度,以及降低制冷劑的沸點。因為壓縮機105中的負載減少,高側或排出壓力很低。液體低溫冷卻會很高。液體制冷劑會聚集在冷凝器107中。由于受到限制,它不能以適當?shù)乃俾柿鞒觥=Y果,液體冷卻的量比期望的要多。最終,冷凝單元的電流安培數(shù)很低。
0197TXV閥門分配器和盤管之間的插入固定計量裝置或插入供給管中任何一個會使部分盤管不起作用。系統(tǒng)將在尺寸不足的盤管運行,使吸入壓力很低,這是因為盤管的容量減少了。在固定計量裝置系統(tǒng)中,吸入過熱會很高。盤管中產生的蒸汽量的減少以及造成吸入壓力的減少會降低壓縮機105的容量,降低壓頭,以及降低起作用的毛細管的流速。高側或排出壓力很低。
0198液體低溫冷卻很高;液體制冷劑將聚集在冷凝器107中。單元電流安培數(shù)很低。
0199在TXV系統(tǒng)中,插入供給管減小了盤管的容量。盤管不能提供足夠的蒸汽,以滿足壓縮機105的抽氣容量以及低壓時的吸入壓力平衡。然而,因為閥門會調節(jié)至較低的工況,并維持設置過熱范圍,所以過熱會在正常范圍內。因為壓縮機105和冷凝器107上的負載減少,所以高側或排出壓力會很低。低的吸入壓力和排出壓力表明制冷劑不足。液體低溫冷卻在標準值至稍微高于標準值。這表明在冷凝器107中有制冷劑剩余。大多數(shù)的制冷劑都在盤管中,盤管中蒸發(fā)速度很低,這是由于盤管中的工作壓力較高造成的。因為壓縮機105上的負載很輕,所以冷凝單元的電流安培數(shù)會很低。
0200如果熱氣管路106受限,則在壓縮機105的出口測量時,高側或壓縮機105的排出壓力很高,如果在冷凝器107的出口或液體管路測量時,高側或壓縮機105的排出壓力會很低。在任何一種情況下,壓縮機105電流安培數(shù)很高。由于壓縮機105上的抽氣容量減少,所以吸入壓力很高。因為吸入壓力很高,所以蒸發(fā)器110過熱很高。高側壓力在壓縮機105排出處測量時較高,而在液體管路處測量時較低。液體低溫冷卻在正常范圍的高端。即使這樣,壓縮機105的電流安培數(shù)仍高于標準值。所有這些征兆都是由熱氣管路106中的極端限制產生的。當在壓縮機105排出處測量排出壓力時,很容易發(fā)現(xiàn)這個問題。
0201當測量點在冷凝器107出口的液體管路108時,事實很容易被誤解。高的吸入壓力和低的排出壓力通常會被解釋為壓縮機105低效。必須測量壓縮機105的電流安培數(shù)。電流安培數(shù)高說明壓縮機105正運行抵抗高排出壓力。在壓縮機105的出口和壓力測量點之間明顯存在限制。
0202壓縮機105沒有對期望量的制冷劑蒸汽加壓(如,因為它尺寸不足,或沒有在額定容量下運行)。吸入壓力會將高于標準值的部分抵消。蒸發(fā)器110過熱很高。高側或排出壓力會極其低。因為冷凝器107中沒有更多的熱,所以液體低溫冷卻會很低。冷凝溫度因此會接近進入空氣的溫度。冷凝單元的電流安培數(shù)會極其低,這說明壓縮機105基本沒有做功。
0203以下公式可以為系統(tǒng)900,1000使用,以使用來自圖10所示的一個或多個傳感器的數(shù)據(jù),來計算制冷劑循環(huán)系統(tǒng)100的各種運行參數(shù)。
功率為 瓦特=電壓×電流×功率因數(shù) 式中,PF是功率因數(shù)。
熱為 BTU=W×ΔT 特定的熱為 BTU=W×c×ΔT 加入或從物質中去掉的顯熱是 Q=W×SH×ΔT 加入或從物質中去掉的潛熱是 Q=W×LH 制冷效率為 式中,W是每分鐘循環(huán)的制冷劑的重量(如,lb/min),200 BTU/min等于1噸的制冷,NRE是凈制冷效率(制冷劑的BTU/lb)性能系數(shù)(COP)是
系統(tǒng)容量是 Qt=4.45×CFM×Δh 式中,Qt是完成的總(顯式和潛式)冷卻,CFM是通過蒸發(fā)器110的氣流,Δh是通過盤管的空氣的焓的變化 冷凝溫度是 RCT=EAT+split 式中,RCT是制冷劑冷凝溫度,EAT是進入冷凝器107的空氣的溫度,split是進入空氣溫度和壓縮機105的熱高壓蒸汽的冷凝溫度之間的設計溫差 凈冷卻容量是 HC=HT-HM 式中,HT是熱傳導(全部容量),HM是電機熱,HC是凈冷卻容量,PF是功率因數(shù)。
系統(tǒng)的氣流速率可以表示為 Q=Qs(1.08×TD) 式中,Q是CFM中的流速,Qs是以BTU/hr表示的顯熱負載,TD是以表示的干球溫度差 在風扇中,氣流(CFM)大致與轉速(rpm)有關,表示為如下 在風扇中,壓力與轉速的大致關系表示為如下 在風扇中,做功與轉速的大致關系表示為如下 0204在一個實施例中,提供有轉速計1033,以測量風扇123的旋轉速率。在一個實施例中,提供有轉速計1032,以測量風扇122的旋轉速率。在一個實施例中,系統(tǒng)1000使用一個或多個上述風扇等式,以計算期望的風扇旋轉速率。在一個實施例中,系統(tǒng)1000控制風扇123和/或風扇122的速度,以提高系統(tǒng)效率。
0205基于等濕冷卻,用于冷卻的空氣量約為 CFM=Hs/(TD×1.08) 移除的顯熱為 Q1=1.08×CFM×DBT差 移除的潛熱為 Q1=0.68×CFM×gr濕度差 移除的總熱為 Q1=Qs+Q1 或 Q1=4.5×CFM×總熱量差 熱傳導的速率為 Q=U×A×TD 式中,Q是熱傳導(BTUh),U是全部熱傳導系數(shù)(Btuh/Ft2/),A是面積(ft2),TD是內部和外部設計溫度和制冷空間設計溫度之間的差值。
0206小鍵盤1050用于向效率監(jiān)控系統(tǒng)提供控制輸入。顯示器1008向用戶提供反饋,即提供溫度設定點顯示。在一個實施例中,功率用量和/或功率消耗可以顯示在顯示器1008上。在一個實施例中,系統(tǒng)1000接收來自電力公司的速率信息,以用于計算功率消耗。在一個實施例中,制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的絕對效率可以顯示在顯示器1008上。在一個實施例中,制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的相對效率可以顯示在顯示器1008上。在一個實施例中,來自系統(tǒng)1000的各個傳感器的數(shù)據(jù)可以顯示在顯示器1008上。在一個實施例中,診斷信息(如,更換過濾器,加入制冷劑等)可以顯示在顯示器1008上。在一個實施例中,來自電力公司的信息可以顯示在顯示器1008上。在一個實施例中,來自電力公司的警告信息可以顯示在顯示器1008上。在一個實施例中,恒溫器1001使用諸如像BPL的電力線通信方法與電力公司(或其它遠程裝置)通信。
0207然后,配置系統(tǒng)1000,安裝者對固定系統(tǒng)的參數(shù)進行編程,在效率計算和/或從傳感器數(shù)據(jù)中得出的其它量計算時,需要這些參數(shù)。一般固定編程參數(shù)包括制冷劑類型,壓縮機規(guī)格,冷凝器規(guī)格,蒸發(fā)器規(guī)格,輸送管規(guī)格,風扇規(guī)格,系統(tǒng)SEER,和/或其它系統(tǒng)參數(shù)。一般的固定編程參數(shù)還包括設備模型和/或序列號,制造數(shù)據(jù),工程數(shù)據(jù)等。
0208在一個實施例中,系統(tǒng)1000通過使制冷劑循環(huán)系統(tǒng)處于設計規(guī)格,然后以校準模式運行系統(tǒng)1000進行配置的,其中系統(tǒng)1000讀取傳感器讀數(shù),以測量用于制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的標準基準參數(shù)。使用測量的基準數(shù)據(jù),系統(tǒng)1000可以計算各種系統(tǒng)參數(shù)(如,裂口溫度等)。
0209在一個實施例中,系統(tǒng)1000首先運行在校準模式,以測量基準數(shù)據(jù),然后運行在標準監(jiān)控模式,在此它將制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的運行和基準數(shù)據(jù)進行比較。然后,當運行參數(shù)較基準數(shù)據(jù)變化太大時,系統(tǒng)1000發(fā)出存在潛在問題的警告。
0210在一個實施例中,系統(tǒng)1000使用編程參數(shù)(如,制冷劑類型,溫度裂口等)和從運行制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中獲得的基準數(shù)據(jù)的結合進行配置。
0211圖15說明了用于監(jiān)控空氣處理機系統(tǒng)中的空氣過濾器1501的壓差傳感器1502。當過濾器被阻塞時,過濾器兩端的壓差會升高。壓差的增加是由壓差傳感器1502測量的。由壓差傳感器1502測量的壓差用于評估過濾器1501的狀態(tài)。當壓差太高時,則指示更換過濾器1501。
0212圖16說明圖15的壓差傳感器1502,其提供給無線通信單元,以允許來自壓差傳感器1502的數(shù)據(jù)能提供給監(jiān)控系統(tǒng)的諸如像冷凝器單元發(fā)送器1002或恒溫器1001的其它方面。
0213圖17說明了用過濾器柜架1701實現(xiàn)的圖16所示的系統(tǒng),以易于改裝現(xiàn)有的空氣處理機系統(tǒng)。柜架1701包括傳感器1502和發(fā)送器1601。柜架1701被配置成適合標準的過濾器柜架。柜架1701被配置成支撐標準過濾器1501。在一個實施例中,柜架1701通過測量過濾器輸入和輸出空氣之間的壓差來評價過濾器1501的清潔度。在一個實施例中,柜架1701通過在過濾器的一邊提供光源,在過濾器的另一邊提供光傳感器,以及測量通過過濾器的光傳輸來評價過濾器1501的清潔度。在一個實施例中,柜架1701被校準到基準光傳輸水平。在一個實施例中,當光傳輸?shù)陀诠潭ǖ拈撝邓綍r,柜架1701發(fā)出過濾器很臟的信號。在一個實施例中,每當安裝干凈的過濾器時,柜架1701校準基準光傳輸水平。在一個實施例中,當光傳輸?shù)陀诨鶞仕降囊粋€百分比時,柜架1701發(fā)出過濾器很臟的信號。
0214盡管以上對各種實施方式進行了描述,但是其它的實施方式也在本領域技術人員掌握的技能范圍內。因此,盡管主要是按照空調系統(tǒng)的措辭進行描述的,但本領域技術人員應理解,可將系統(tǒng)1000的全部或部分應用到其它諸如商業(yè)HVAC系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、制冷器、水冷凝器等的制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中。因此本發(fā)明僅受所附權利要求的限制。
權利要求
1.一種用于電力系統(tǒng)中負載控制的系統(tǒng),包括
恒溫器,其被配置成控制冷卻系統(tǒng);
數(shù)據(jù)接口設備,其被提供給所述恒溫器,所述數(shù)據(jù)接口設備被配置成接收命令,所述數(shù)據(jù)接口設備是使用標識碼可尋址的;以及
遠程監(jiān)控系統(tǒng),所述遠程監(jiān)控系統(tǒng)被配置成向所述數(shù)據(jù)接口設備發(fā)送第一命令,以調整所述電力系統(tǒng)上的負載。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng),其中所述第一命令包括關機命令。
3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng),其中所述第一命令包括恒溫器溫度設定點命令。
4.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng),其中所述第一命令包括指定恒溫器溫度設定點的命令。
5.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng),其中所述第一命令包括使所述冷卻系統(tǒng)停機一段指定時間的命令。
6.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng),其中所述第一命令包括在一段指定時間降低溫度設定點的命令。
7.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng),其中所述第一命令包括在一段指定時間降低溫度設定點的命令。
8.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng),其中所述數(shù)據(jù)接口設備包括調制解調器。
9.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng),其中所述數(shù)據(jù)接口設備包括寬帶電力線調制解調器。
10.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng),其中所述數(shù)據(jù)接口設備包括無線調制解調器。
11.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng),其中所述數(shù)據(jù)接口設備包括電話調制解調器。
12.一種用于電力系統(tǒng)中負載控制的系統(tǒng),包括
冷卻系統(tǒng),其包括蒸發(fā)器單元;
數(shù)據(jù)接口設備,其被提供給所述蒸發(fā)器單元,所述數(shù)據(jù)接口設備被配置成接收對所述電力系統(tǒng)的命令;以及
遠程監(jiān)控系統(tǒng),所述遠程監(jiān)控系統(tǒng)被配置成向所述數(shù)據(jù)接口設備發(fā)送第一命令,以調整所述電力系統(tǒng)的負載。
13.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng),其中所述第一命令包括關機命令。
14.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng),其中所述第一命令包括使所述冷卻系統(tǒng)在相對較低功率模式下運行的命令。
15.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng),其中所述第一命令包括指定恒溫器溫度設定點的命令。
16.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng),其中所述第一命令包括使所述冷卻系統(tǒng)停機一段指定時間的命令。
17.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng),其中所述第一命令包括在一段指定時間降低溫度設定點的命令。
18.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng),其中所述第一命令包括使溫度設定點保持降低一段指定時間的命令。
19.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng),其中所述數(shù)據(jù)接口設備包括調制解調器。
20.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng),其中所述數(shù)據(jù)接口設備包括寬帶電力線調制解調器。
21.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng),其中所述數(shù)據(jù)接口設備包括無線調制解調器。
22.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng),其中所述數(shù)據(jù)接口設備包括電話調制解調器。
23.一種用于電力系統(tǒng)中負載控制的系統(tǒng),包括
冷卻系統(tǒng)的冷凝器單元;
壓縮機,其被提供給所述冷凝器單元;
數(shù)據(jù)接口設備,其被提供給所述壓縮機單元,所述數(shù)據(jù)接口設備被配置成接收對所述電力系統(tǒng)的命令;以及
遠程監(jiān)控系統(tǒng),所述遠程監(jiān)控系統(tǒng)被配置成向所述數(shù)據(jù)接口設備發(fā)送第一命令,以調整所述電力系統(tǒng)的負載。
24.根據(jù)權利要求23所述的系統(tǒng),其中所述第一命令包括關機命令。
25.根據(jù)權利要求23所述的系統(tǒng),其中所述第一命令包括使所述壓縮機在相對較低速度模式下運行的命令。
26.根據(jù)權利要求23所述的系統(tǒng),其中所述第一命令包括使所述冷凝器單元在相對較低功率模式下運行的命令。
27.根據(jù)權利要求23所述的系統(tǒng),其中所述第一命令包括使所述冷卻系統(tǒng)停機一段指定時間的命令。
28.根據(jù)權利要求23所述的系統(tǒng),其中所述第一命令包括使所述壓縮機在相對較低速度模式下運行一段指定時間的命令。
29.根據(jù)權利要求23所述的系統(tǒng),其中所述第一命令包括使所述冷凝器單元在相對較低功率模式下運行一段指定時間的命令。
30.根據(jù)權利要求23所述的系統(tǒng),其中所述遠程監(jiān)控系統(tǒng)進一步被配置成發(fā)送第二命令,以查詢所述冷卻系統(tǒng)的工作值。
31.根據(jù)權利要求23所述的系統(tǒng),其中所述工作值包括效率值。
32.根據(jù)權利要求23所述的系統(tǒng),其中所述數(shù)據(jù)接口設備包括調制解調器。
33.根據(jù)權利要求23所述的系統(tǒng),其中所述數(shù)據(jù)接口設備包括寬帶電力線調制解調器。
34.一種用于電力系統(tǒng)中負載控制的系統(tǒng),包括
冷卻系統(tǒng),包括;
蒸發(fā)器單元;
冷凝器單元;
恒溫器;和
一個或多個數(shù)據(jù)接口設備,其被提供給所述冷卻系統(tǒng),所述
數(shù)據(jù)接口設備被配置成接收命令;以及
遠程監(jiān)控系統(tǒng),所述遠程監(jiān)控系統(tǒng)被配置成向所述數(shù)據(jù)接口設備發(fā)送第一命令,以調整所述電力系統(tǒng)的負載。
35.根據(jù)權利要求34所述的系統(tǒng),其中所述第一命令包括關機命令。
36.根據(jù)權利要求34所述的系統(tǒng),其中所述第一命令包括使所述冷卻系統(tǒng)中的壓縮機在相對較低速度模式下運行的命令。
37.根據(jù)權利要求34所述的系統(tǒng),其中所述第一命令包括使所述冷卻系統(tǒng)運行在相對較低功率模式下的命令。
38.根據(jù)權利要求34所述的系統(tǒng),其中所述第一命令包括使所述冷卻系統(tǒng)停機一段指定時間的命令。
39.根據(jù)權利要求34所述的系統(tǒng),其中所述第一命令包括使所述冷卻系統(tǒng)內的壓縮機在相對較低速度模式下運行一段指定時間的命令。
40.根據(jù)權利要求34所述的系統(tǒng),其中所述第一命令包括使所述冷凝器單元在相對較低速度模式下運行一段指定時間的命令。
41.根據(jù)權利要求34所述的系統(tǒng),其中所述遠程監(jiān)控系統(tǒng)進一步被配置成發(fā)送第二命令,以查詢所述冷卻系統(tǒng)的工作值。
42.根據(jù)權利要求41所述的系統(tǒng),其中所述工作值包括效率值。
43.根據(jù)權利要求34所述的系統(tǒng),其中所述數(shù)據(jù)接口設備包括調制解調器。
44.根據(jù)權利要求34所述的系統(tǒng),其中所述數(shù)據(jù)接口設備包括寬帶電力線調制解調器。
45.一種用于監(jiān)控制冷劑循環(huán)系統(tǒng)運行的監(jiān)控系統(tǒng),包括
多個冷凝器單元傳感器,其被配置成測量一個冷凝器單元的運行特性,所述多個冷凝器單元傳感器包括當所述冷凝器單元中的壓縮機吸收電能時進行檢測的傳感器,所述多個冷凝器單元傳感器進一步包括至少第一溫度傳感器,所述冷凝器單元包括冷凝器和壓縮機;
一個或多個蒸發(fā)器單元傳感器,其被配置成測量蒸發(fā)器單元的一個或多個運行特性,所述一個或多個蒸發(fā)器單元傳感器包括至少第二溫度傳感器,所述蒸發(fā)器單元包括蒸發(fā)器和空氣處理機風扇;
一個或多個環(huán)境傳感器,其被配置成測量一個或多個環(huán)境條件;以及
處理系統(tǒng),其被配置成,使用來自所述多個冷凝器單元傳感器,所述一個或多個蒸發(fā)器單元傳感器,以及所述一個或多個環(huán)境傳感器的數(shù)據(jù)中的至少一部分計算所述制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的效率。
46.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成計算能量用量。
47.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成計算由于所述制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的低效運行造成的能量成本。
48.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成識別由于低氣流造成的性能問題。
49.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成識別由于過載造成的性能問題。
50.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成識別由于制冷劑不足造成的性能問題。
51.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成識別由于制冷劑過量造成的性能問題。
52.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成識別由于液體管路限制造成的性能問題。
53.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成識別由于吸入管路限制造成的性能問題。
54.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成識別由于熱氣管路限制造成的性能問題。
55.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成識別由于壓縮機低效運行造成的性能問題。
56.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成為能量用量和成本圖提供數(shù)據(jù)。
57.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成將與所述制冷劑循環(huán)系統(tǒng)相關的數(shù)據(jù)提供給遠程監(jiān)控中心。
58.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成使用電力線聯(lián)網將與所述制冷劑循環(huán)系統(tǒng)相關的數(shù)據(jù)提供給遠程監(jiān)控中心。
59.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成使用寬帶電力線聯(lián)網將與所述制冷劑循環(huán)系統(tǒng)相關的數(shù)據(jù)提供給遠程監(jiān)控中心。
60.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括電子控制計量裝置,從而允許以能效物質控制進入蒸發(fā)器的制冷劑。
61.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述監(jiān)控系統(tǒng)是用關于所述制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的最大期望效率的數(shù)據(jù)來配置的。
62.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述監(jiān)控系統(tǒng)是用關于用在所述制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中的制冷劑類型的數(shù)據(jù)來配置的。
63.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述監(jiān)控系統(tǒng)是用關于所述冷凝器的所述特性的數(shù)據(jù)來配置的。
64.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述監(jiān)控系統(tǒng)是用關于所述蒸發(fā)器的所述特性的數(shù)據(jù)來配置的。
65.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述多個冷凝器單元傳感器包括溫度傳感器,該溫度傳感器被配置成測量吸入管路中的所述制冷劑的溫度。
66.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述多個冷凝器單元傳感器包括溫度傳感器,該溫度傳感器被配置成測量液體管路中的所述制冷劑的溫度。
67.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述多個冷凝器單元傳感器包括溫度傳感器,該溫度傳感器被配置成測量熱氣管路中的所述制冷劑的溫度。
68.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述多個冷凝器單元傳感器包括壓力傳感器,該溫度傳感器被配置成測量吸入管路中的所述制冷劑的壓力。
69.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述多個冷凝器單元傳感器包括壓力傳感器,該溫度傳感器被配置成測量液體管路中的所述制冷劑的壓力。
70.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述多個冷凝器單元傳感器包括壓力傳感器,該溫度傳感器被配置成測量熱氣管路中的所述制冷劑的壓力。
71.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述多個冷凝器單元傳感器包括至少一個制冷劑流量傳感器。
72.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述多個冷凝器單元傳感器包括至少一個制冷劑污染物傳感器。
73.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述多個冷凝器單元傳感器包括至少一個冷凝器風扇轉速計。
74.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述多個冷凝器單元傳感器包括至少一個溫度傳感器,其被配置成測量流出所述冷凝器的空氣的溫度。
75.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述至少一個蒸發(fā)器單元傳感器包括測量進入所述蒸發(fā)器的制冷劑的溫度的溫度傳感器。
76.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述至少一個蒸發(fā)器單元傳感器包括測量流出所述蒸發(fā)器的制冷劑的溫度的溫度傳感器。
77.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述至少一個蒸發(fā)器單元傳感器包括測量進入所述蒸發(fā)器的空氣的溫度的溫度傳感器。
78.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述至少一個蒸發(fā)器單元傳感器包括測量流出所述蒸發(fā)器的空氣的溫度的溫度傳感器。
79.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述至少一個蒸發(fā)器單元傳感器包括至少一個濕度傳感器。
80.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述至少一個蒸發(fā)器單元傳感器包括至少一個氣流傳感器。
81.根據(jù)權利要求45所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述至少一個蒸發(fā)器單元傳感器包括至少一個壓差傳感器。
82.一種用于監(jiān)控制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中的蒸發(fā)器的監(jiān)控系統(tǒng),包括
第一溫度傳感器,其被配置成測量輸入蒸發(fā)器的空氣的溫度;
第二溫度傳感器,其被配置成測量從所述蒸發(fā)器輸出的空氣的溫度;
一個或多個環(huán)境傳感器,其被配置成測量一個或多個環(huán)境條件;
傳感器,其在空氣流過所述蒸發(fā)器時進行檢測;以及
處理系統(tǒng),其被配置成利用來自所述第一溫度傳感器和所述第二溫度傳感器的數(shù)據(jù)的至少一部分來計算所述蒸發(fā)器的性能標準。
83.根據(jù)權利要求82所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成計算效率。
84.根據(jù)權利要求82所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成計算由于所述蒸發(fā)器的低效運行造成的能量成本。
85.根據(jù)權利要求82所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成識別由于低氣流造成的性能問題。
86.根據(jù)權利要求82所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括氣流傳感器。
87.根據(jù)權利要求82所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括提供給所述蒸發(fā)器的風扇的轉速計。
88.根據(jù)權利要求82所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括第三溫度傳感器,其被配置成測量蒸發(fā)器制冷劑的輸入溫度,和第三溫度傳感器,其被配置成測量蒸發(fā)器制冷劑的輸出溫度。
89.根據(jù)權利要求82所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括一個或多個壓力傳感器,其被配置成測量通過所述蒸發(fā)器的壓差。
90.根據(jù)權利要求82所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括至少一個濕度傳感器。
91.根據(jù)權利要求82所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括一個或多個電傳感器,以測量提供給風扇的風扇電機的電功率,該風扇給所述蒸發(fā)器提供空氣。
92.根據(jù)權利要求82所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括制冷劑流量傳感器。
93.根據(jù)權利要求82所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成為能量用量和成本圖提供數(shù)據(jù)。
94.根據(jù)權利要求82所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成將與所述蒸發(fā)器的運行相關的數(shù)據(jù)提供給遠程監(jiān)控中心。
95.根據(jù)權利要求82所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成使用電力線聯(lián)網將與所述蒸發(fā)器系統(tǒng)的運行相關的數(shù)據(jù)提供給遠程監(jiān)控中心。
96.根據(jù)權利要求82所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成使用寬帶電力線聯(lián)網將與所述蒸發(fā)器的運行相關的數(shù)據(jù)提供給遠程監(jiān)控中心。
97.根據(jù)權利要求82所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括電子控制計量裝置,以允許控制進入所述蒸發(fā)器的制冷劑。
98.根據(jù)權利要求82所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述監(jiān)控系統(tǒng)是用關于所述蒸發(fā)器的最大期望效率的數(shù)據(jù)來配置的。
99.根據(jù)權利要求82所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述監(jiān)控系統(tǒng)是用關于用在所述蒸發(fā)器中的制冷劑類型的數(shù)據(jù)來配置的。
100.根據(jù)權利要求82所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述監(jiān)控系統(tǒng)是用關于所述蒸發(fā)器的一個或多個物理特性的數(shù)據(jù)來配置的。
101.根據(jù)權利要求82所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述監(jiān)控系統(tǒng)是用關于提供給所述蒸發(fā)器的輸送管的橫截面區(qū)域的數(shù)據(jù)來配置的。
102.根據(jù)權利要求82所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括溫度傳感器,其被配置成測量提供給所述蒸發(fā)器的制冷劑管路中的所述制冷劑的溫度。
103.根據(jù)權利要求82所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括測量所述蒸發(fā)器的輸出管路中的制冷劑壓力的壓力傳感器。
104.根據(jù)權利要求82所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括至少一個制冷劑污染物傳感器。
105.根據(jù)權利要求82所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括壓差傳感器。
106.一種用于監(jiān)控制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中的蒸發(fā)器的監(jiān)控系統(tǒng),包括
用于測量所述蒸發(fā)器的一個或多個輸入的裝置;
用于測量所述蒸發(fā)器的一個或多個輸出的裝置;
與所述蒸發(fā)器的運行有關的編程數(shù)據(jù)參數(shù);以及
處理系統(tǒng),其被配置成使用來自所述用于測量一個或多個輸入的裝置、所述用于測量一個或多個輸出的裝置和所述編程數(shù)據(jù)參數(shù)的數(shù)據(jù)的至少一部分來計算所述蒸發(fā)器的一個或多個性能標準,所述處理系統(tǒng)被配置成提供所述性能標準的性能歷史,并使用部分所述性能標準來計算所述蒸發(fā)器的運行效率。
107.根據(jù)權利要求106所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述數(shù)據(jù)參數(shù)包括制冷劑類型。
108.根據(jù)權利要求106所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述數(shù)據(jù)參數(shù)包括制冷劑的一個或多個性質。
109.根據(jù)權利要求106所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述數(shù)據(jù)參數(shù)包括一個或多個校準值。
110.根據(jù)權利要求106所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述數(shù)據(jù)參數(shù)包括在校準過程中從所述蒸發(fā)器得到的一個或多個校準值。
111.根據(jù)權利要求106所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述數(shù)據(jù)參數(shù)包括所述蒸發(fā)器的一個或多個物理性質。
112.根據(jù)權利要求106所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述數(shù)據(jù)參數(shù)包括所述蒸發(fā)器的一個或多個尺寸性質。
113.根據(jù)權利要求106所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述一個或多個輸入包括輸入空氣溫度。
114.根據(jù)權利要求106所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述一個或多個輸入包括輸入制冷劑溫度。
115.根據(jù)權利要求106所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述一個或多個輸入包括提供給蒸發(fā)器風扇的電功率。
116.根據(jù)權利要求106所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述一個或多個輸入包括提供給壓縮機的電功率。
117.根據(jù)權利要求106所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述一個或多個輸出包括輸出空氣溫度。
118.根據(jù)權利要求106所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述一個或多個輸出包括輸出制冷劑溫度。
119.根據(jù)權利要求106所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述一個或多個輸出包括輸出空氣濕度。
120.根據(jù)權利要求106所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述一個或多個輸出包括氣流。
121.一種用于監(jiān)控制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中的冷凝器單元的監(jiān)控系統(tǒng),包括
第一溫度傳感器,其被配置成測量輸入冷凝器單元的制冷劑的溫度;
第二溫度傳感器,其被配置成測量從所述冷凝器單元輸出的制冷劑溫度;
一個或多個環(huán)境傳感器,其被配置成測量一個或多個環(huán)境條件;
檢測功率的電傳感器,提供該電傳感器以檢測提供給所述冷凝器單元的壓縮機的電功率;以及
處理系統(tǒng),其被配置成使用來自所述第一溫度傳感器,所述第二溫度傳感器,所述環(huán)境傳感器,和所述電傳感器的數(shù)據(jù)的至少一部分來計算所述冷凝器的性能標準。
122.根據(jù)權利要求121所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成計算效率。
123.根據(jù)權利要求121所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成計算由于所述冷凝器單元的低效運行造成的能量成本。
124.根據(jù)權利要求121所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成識別由于制冷劑不足造成的性能問題。
125.根據(jù)權利要求121所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成識別由于制冷劑過量造成的性能問題。
126.根據(jù)權利要求121所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括提供給所述冷凝器單元的風扇的氣流傳感器。
127.根據(jù)權利要求121所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括被配置以測量所述冷凝器單元中的冷凝器盤管的輸出空氣溫度的溫度傳感器。
128.根據(jù)權利要求121所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括一個或多個壓力傳感器,其被配置成測量通過所述壓縮機的制冷劑壓差。
129.根據(jù)權利要求121所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括至少一個濕度傳感器。
130.根據(jù)權利要求121所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括一個或多個電傳感器,以測量提供給所述冷凝器單元的風扇的電功率。
131.根據(jù)權利要求121所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括制冷劑流量傳感器。
132.根據(jù)權利要求121所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成提供用于能量用量和成本圖的數(shù)據(jù)。
133.根據(jù)權利要求121所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成將與所述冷凝器的運行相關的數(shù)據(jù)提供給遠程監(jiān)控中心。
134.根據(jù)權利要求121所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成使用電力線聯(lián)網將與所述冷凝器系統(tǒng)的運行相關的數(shù)據(jù)提供給遠程監(jiān)控中心。
135.根據(jù)權利要求121所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成使用寬帶電力線聯(lián)網將與所述冷凝器的運行相關的數(shù)據(jù)提供給遠程監(jiān)控中心。
136.根據(jù)權利要求121所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括測量提供給所述壓縮機的制冷劑的溫度的溫度傳感器。
137.根據(jù)權利要求121所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括測量從所述壓縮機輸出的制冷劑的溫度的溫度傳感器。
138.根據(jù)權利要求121所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括測量從所述冷凝器盤管輸出的制冷劑的溫度的溫度傳感器。
139.根據(jù)權利要求121所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述監(jiān)控系統(tǒng)是用各種環(huán)境溫度下,關于所述冷凝器單元的最大期望效率的數(shù)據(jù)來配置的。
140.根據(jù)權利要求121所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述監(jiān)控系統(tǒng)是用關于用在所述冷凝器單元中的制冷劑類型的數(shù)據(jù)來配置的。
141.根據(jù)權利要求121所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括壓力傳感器,其被配置成測量提供給所述壓縮機的制冷劑管路中的所述制冷劑的壓力。
142.根據(jù)權利要求121所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括壓力傳感器,以測量所述冷凝器單元的輸出管路中的制冷劑壓力。
143.根據(jù)權利要求121所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括至少一個制冷劑污染物傳感器。
144.根據(jù)權利要求121所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括環(huán)境濕度傳感器。
145.一種用于監(jiān)控制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中的冷凝器單元的監(jiān)控系統(tǒng),包括
用于測量所述冷凝器的一個或多個輸入的裝置;
用于測量所述冷凝器的一個或多個輸出的裝置;
與所述冷凝器的運行有關的編程數(shù)據(jù)參數(shù);以及
處理系統(tǒng),其被配置成使用來自所述用于測量一個或多個輸入的裝置、所述用于測量一個或多個輸出的裝置和所述編程數(shù)據(jù)參數(shù)的數(shù)據(jù)的至少一部分來計算所述冷凝器的一個或多個性能標準,所述處理系統(tǒng)被配置成提供所述性能標準的性能歷史,并利用部分所述性能標準來計算所述冷凝器的運行效率。
146.根據(jù)權利要求145所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述數(shù)據(jù)參數(shù)包括制冷劑類型。
147.根據(jù)權利要求145所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述數(shù)據(jù)參數(shù)包括制冷劑的性質。
148.根據(jù)權利要求145所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述數(shù)據(jù)參數(shù)包括一個或多個校準值。
149.根據(jù)權利要求145所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括測量制冷劑壓力的壓力傳感器。
150.根據(jù)權利要求145所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述數(shù)據(jù)參數(shù)包括在校準過程中從所述冷凝器得到的一個或多個校準值。
151.根據(jù)權利要求145所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述數(shù)據(jù)參數(shù)包括所述冷凝器的一個或多個物理性質。
152.根據(jù)權利要求145所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述數(shù)據(jù)參數(shù)包括所述冷凝器的一個或多個尺寸性質。
153.根據(jù)權利要求145所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述一個或多個輸入包括輸入空氣溫度。
154.根據(jù)權利要求145所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述一個或多個輸入包括輸入制冷劑溫度。
155.根據(jù)權利要求145所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述一個或多個輸入包括提供給冷凝器風扇的電功率。
156.根據(jù)權利要求145所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述一個或多個輸入包括提供給壓縮機的電功率。
157.根據(jù)權利要求145所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述一個或多個輸出包括輸出制冷劑壓力。
158.根據(jù)權利要求145所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述一個或多個輸出包括輸出制冷劑溫度。
159.根據(jù)權利要求145所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述一個或多個輸出包括制冷劑流量。
160.一種用于監(jiān)控制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的運行的智能恒溫器,包括
顯示器,其被配置成顯示溫度和系統(tǒng)效率;以及
處理系統(tǒng),其被配置成接收來自一個或多個冷凝器單元傳感器及一個或多個蒸發(fā)器單元傳感器的傳感器數(shù)據(jù),所述處理系統(tǒng)被配置成使用至少一部分所述傳感器數(shù)據(jù)計算所述制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的效率,并顯示與所述效率有關的參數(shù)。
161.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述處理系統(tǒng)被配置成計算并顯示所述HVAC系統(tǒng)的能量用量。
162.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述處理系統(tǒng)被配置成使用所述HVAC系統(tǒng)計算并顯示能量成本。
163.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述處理系統(tǒng)被配置成診斷性能問題。
164.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述處理系統(tǒng)被配置成診斷由于過載造成的性能問題。
165.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述處理系統(tǒng)被配置成診斷由于制冷劑不足造成的性能問題。
166.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述處理系統(tǒng)被配置成診斷由于制冷劑過量造成的性能問題。
167.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述處理系統(tǒng)被配置成診斷由于液體管路限制造成的性能問題。
168.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述處理系統(tǒng)被配置成識別由于吸入管路限制造成的性能問題。
169.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述處理系統(tǒng)被配置成識別由于熱氣管路限制造成的性能問題。
170.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述處理系統(tǒng)被配置成識別由于壓縮機低效運行造成的性能問題。
171.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述處理系統(tǒng)被配置成提供用于能量用量和成本圖的數(shù)據(jù)。
172.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述處理系統(tǒng)被配置成將與所述制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的運行有關的數(shù)據(jù)提供給遠程監(jiān)控中心。
173.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述處理系統(tǒng)被配置成使用電力線聯(lián)網將與所述制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的運行有關的數(shù)據(jù)提供給遠程監(jiān)控中心。
174.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述處理系統(tǒng)被配置成使用寬帶電力線聯(lián)網將與所述制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的運行有關的數(shù)據(jù)提供給遠程監(jiān)控中心。
175.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,進一步包括電子控制計量裝置,從而允許以能效物質控制進入蒸發(fā)器的制冷劑。
176.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述智能恒溫器是用關于所述制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的最大期望效率的數(shù)據(jù)來配置的。
177.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述智能恒溫器是用關于用在所述制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的制冷劑類型的數(shù)據(jù)來配置的。
178.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述智能恒溫器是用關于所述冷凝器的所述特性的數(shù)據(jù)來配置的。
179.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述智能恒溫器是用關于所述蒸發(fā)器的所述特性的數(shù)據(jù)來配置的。
180.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述冷凝器單元傳感器包括溫度傳感器,其被配置成測量吸入管路中的所述制冷劑的溫度。
181.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述冷凝器單元傳感器包括溫度傳感器,其被配置成測量液體管路中的所述制冷劑的溫度。
182.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述冷凝器單元傳感器包括溫度傳感器,其被配置成測量熱氣管路中的所述制冷劑的溫度。
183.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述冷凝器單元傳感器包括壓力傳感器,其被配置成測量吸入管路中的所述制冷劑的壓力。
184.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述冷凝器單元傳感器包括壓力傳感器,其被配置成測量液體管路中的所述制冷劑的壓力。
185.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述冷凝器單元傳感器包括壓力傳感器,其被配置成測量熱氣管路中的所述制冷劑的壓力。
186.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述冷凝器單元傳感器包括至少一個制冷劑流量傳感器。
187.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述冷凝器單元傳感器包括至少一個制冷劑污染物傳感器。
188.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述冷凝器單元傳感器包括至少一個冷凝器風扇轉速計。
189.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述冷凝器單元傳感器包括至少一個溫度傳感器,其被配置成測量流出所述冷凝器的空氣的溫度。
190.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述蒸發(fā)器單元傳感器包括溫度傳感器,其被配置成測量流入所述蒸發(fā)器的制冷劑的溫度。
191.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述蒸發(fā)器單元傳感器包括溫度傳感器,以測量流出所述蒸發(fā)器的制冷劑的溫度。
192.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述蒸發(fā)器單元傳感器包括溫度傳感器,以測量流入所述蒸發(fā)器的空氣的溫度。
193.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述蒸發(fā)器單元傳感器包括溫度傳感器,以測量流出所述蒸發(fā)器的空氣的溫度。
194.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述蒸發(fā)器單元傳感器包括至少一個濕度傳感器。
195.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述蒸發(fā)器單元傳感器包括至少一個氣流傳感器。
196.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,其中所述蒸發(fā)器單元傳感器包括至少一個壓差傳感器。
197.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,進一步包括調制解調器,所述智能恒溫器被配置成使用所述調制解調器將性能標準報告給監(jiān)控系統(tǒng)。
198.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,進一步包括調制解調器,所述智能恒溫器被配置成使用所述調制解調器接收停機指令。
199.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,進一步包括調制解調器,所述智能恒溫器被配置成使用所述調制解調器接收命令。
200.根據(jù)權利要求60所述的智能恒溫器,進一步包括調制解調器,所述智能恒溫器被配置成使用所述調制解調器接收運行指令。
201.一種用于監(jiān)控強迫通風加熱或制冷系統(tǒng)中的空氣過濾器的監(jiān)控系統(tǒng),包括
壓差傳感器,其被配置成測量過濾器元件兩端的壓降;以及
處理系統(tǒng),其被配置成使用來自所述壓差傳感器的數(shù)據(jù)的至少一部分來計算所述過濾器的性能標準。
202.根據(jù)權利要求201所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成當所述過濾器需要更換時,給出指示。
203.根據(jù)權利要求201所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成計算由于所述過濾器的低效運行造成的能量成本。
204.根據(jù)權利要求201所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成識別由于低氣流造成的性能問題。
205.根據(jù)權利要求201所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括氣流傳感器。
206.根據(jù)權利要求201所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括無線發(fā)送器系統(tǒng),以將來自所述壓差傳感器的數(shù)據(jù)傳送給所述處理系統(tǒng)。
207.根據(jù)權利要求201所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述壓差傳感器提供給配置成容納傳統(tǒng)的過濾器元件的框架,所述框架被配置成安裝在傳統(tǒng)的過濾元件支架內。
208.根據(jù)權利要求201所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括定時器,所述處理器被配置成當所述定時器超過所述過濾器的一指定使用時間時,或當所述過濾器兩端的壓降超過一指定量時,指示更換過濾器。
209.一種用于監(jiān)控強制通風加熱或制冷系統(tǒng)中的空氣過濾器的監(jiān)控系統(tǒng),包括
用于支撐過濾器元件的裝置;
用于測量所述過濾器元件兩端的壓降的裝置;
用于向處理系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)的裝置;以及
處理系統(tǒng),其被配置成使用來自所述用于測量壓降的裝置的數(shù)據(jù),計算所述過濾器的一個或多個性能標準。
210.一種用于監(jiān)控強制通風加熱或制冷系統(tǒng)中的空氣過濾器的監(jiān)控系統(tǒng),包括
用于支撐過濾器元件的裝置;
用于測量通過所述過濾器元件的光傳導的裝置;
用于向處理系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)的裝置;以及
處理系統(tǒng),其被配置成使用來自所述用于測量光傳導的裝置的數(shù)據(jù),計算所述過濾器的一個或多個性能標準,所述處理系統(tǒng)被配置成當所述過濾器元件更換時,建立基線光傳導值,以及當所述光傳導值相對所述基線光傳導值下降到閾值以下時,指示更換過濾器。
211.一種用于監(jiān)控強制通風加熱或制冷系統(tǒng)中的空氣過濾器的監(jiān)控系統(tǒng),包括
光源,其被配置成照亮過濾器元件的一部分;
光傳感器,其被配置成接收來自所述光源的光,該光源已經通過所述過濾器元件;以及
處理系統(tǒng),其被配置成使用來自所述光源的數(shù)據(jù)的至少一部分來計算所述過濾器的性能標準,所述處理系統(tǒng)被配置成當剛安裝所述過濾器元件時,建立基線光傳導值,以及當所述光傳導值相對所述基線光傳導值下降到閾值以下時,指示更換過濾器。
212.根據(jù)權利要求201所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述處理系統(tǒng)被配置成識別由于過濾器元件不干凈引起的低氣流所造成的性能問題。
213.根據(jù)權利要求201所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括氣流傳感器。
214.根據(jù)權利要求201所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括無線發(fā)送器系統(tǒng),以將數(shù)據(jù)傳送給HVAC監(jiān)控系統(tǒng)。
215.根據(jù)權利要求201所述的監(jiān)控系統(tǒng),其中所述光源提供給配置成支撐所述過濾器元件的框架,所述框架被配置成安裝在傳統(tǒng)的過濾器元件支架內。
216.據(jù)權利要求201所述的監(jiān)控系統(tǒng),進一步包括定時器,所述處理器被配置成當所述定時器超過所述過濾器元件的一指定使用時間時,或當通過所述過濾器的光傳導下降到一指定量以下時,指示更換過濾器。
全文摘要
本申請描述了一種監(jiān)控制冷劑循環(huán)系統(tǒng)運行的各個方面的實時監(jiān)控系統(tǒng)。在一個實施例中,所述系統(tǒng)包括一個處理器,其測量提供給制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的功率,收集來自一個或多個傳感器的數(shù)據(jù),并使用傳感器數(shù)據(jù)計算與所述系統(tǒng)的效率有關的品質因數(shù)。在一個實施例中,所述傳感器包括以下所述傳感器中的一個或多個吸入管路溫度傳感器,吸入管路壓力傳感器,吸入管路流量傳感器,熱氣管路溫度傳感器,熱氣管路壓力傳感器,熱氣管路流量傳感器,液體管路溫度傳感器,液體管路壓力傳感器,液體管路流量傳感器。在一個實施例中,所述傳感器包括一個或多個蒸發(fā)器空氣溫度輸入傳感器,蒸發(fā)器空氣溫度輸出傳感器,蒸發(fā)器氣流傳感器,蒸發(fā)器空氣濕度傳感器,和壓差傳感器。在一個實施例中,所述傳感器包括一個或多個冷凝器空氣溫度輸入傳感器,冷凝器空氣溫度輸出傳感器,和冷凝器氣流傳感器,蒸發(fā)器空氣濕度傳感器。在一個實施例中,所述傳感器包括一個或多個環(huán)境空氣傳感器和環(huán)境濕度傳感器。
文檔編號F25B49/02GK101124436SQ200580032102
公開日2008年2月13日 申請日期2005年6月27日 優(yōu)先權日2004年8月11日
發(fā)明者L·卡特斯 申請人:L·卡特斯