用于供熱通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的油管理的制作方法
【專利說明】用于供熱通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的油管理
[0001]發(fā)明背景
[0002]本文所公開的主題涉及供熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)系統(tǒng)。更具體地說，本文所公開的主題涉及用于HVAC系統(tǒng)的壓縮機(jī)油管理。
[0003]HVAC系統(tǒng)(例如冷卻器)經(jīng)常使用滿液式或降膜蒸發(fā)器來促進(jìn)蒸發(fā)器中的制冷劑和定位在蒸發(fā)器中的許多蒸發(fā)器管中流動(dòng)的介質(zhì)之間的熱能交換。這類系統(tǒng)中的壓縮機(jī)需要通常經(jīng)由油來潤(rùn)滑，以保持操作。因此，用于潤(rùn)滑壓縮機(jī)的油的一部分與通過壓縮機(jī)的制冷劑流混合，且進(jìn)入流向蒸發(fā)器的制冷劑流中。當(dāng)該系統(tǒng)處于滿負(fù)載下時(shí)，蒸發(fā)器中的制冷劑被約1%至5%的油連續(xù)污染。在部分負(fù)載下，蒸發(fā)器中的蒸氣速度不足以將油從蒸發(fā)器運(yùn)送至吸入管線，因此油在蒸發(fā)器中累積。期望從蒸發(fā)器中移除油是出于至少兩個(gè)原因。第一，需要油來潤(rùn)滑壓縮機(jī)，因此期望使油返回到壓縮機(jī)中以補(bǔ)充其中的供應(yīng)。如果不這樣做，壓縮機(jī)油槽中的油最終將耗盡。第二，蒸發(fā)器中的油降低了系統(tǒng)特別是蒸發(fā)器的性能。
[0004]冷卻器和其它HVAC系統(tǒng)經(jīng)常包括油管理系統(tǒng)，試圖確保將油連續(xù)供應(yīng)至壓縮機(jī)。這樣的油管理系統(tǒng)通常包括噴射器，基本上是栗，其連續(xù)運(yùn)行以從蒸發(fā)器移除富含制冷劑的油。該噴射器使用壓縮機(jī)排出氣體作為其工作流體，用于從蒸發(fā)器抽吸富油制冷劑并將其連同排出氣體一起運(yùn)回壓縮機(jī)中。典型系統(tǒng)中的這種操作導(dǎo)致HVAC系統(tǒng)額外消耗約1%至2%的能量。另外，典型的油管理系統(tǒng)使得蒸發(fā)器制冷劑注入被約1.5%至3%的油連續(xù)污染。這種連續(xù)污染使蒸發(fā)器的總體熱傳遞性能降低了約3%至10%。另外，在使用低壓制冷劑的HVAC系統(tǒng)中，油污染導(dǎo)致制冷劑蒸氣壓力降低，這使得HVAC系統(tǒng)的能量消耗最多增加約1%。
發(fā)明概要
[0005]在一個(gè)實(shí)施方案中，一種供熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)系統(tǒng)包括壓縮機(jī)，其中具有壓縮機(jī)潤(rùn)滑劑流，該壓縮機(jī)壓縮通過其中的蒸氣制冷劑流；以及可操作地連接至該壓縮機(jī)的蒸發(fā)器，其包括多個(gè)蒸發(fā)器管，該多個(gè)蒸發(fā)器管中流動(dòng)有一定體積的熱能傳遞介質(zhì)，用于和該蒸發(fā)器中的液體制冷劑進(jìn)行熱能交換。該HVAC系統(tǒng)進(jìn)一步包括潤(rùn)滑劑管理系統(tǒng)，該潤(rùn)滑劑管理系統(tǒng)包括潤(rùn)滑劑蒸餾器，用于接收從蒸發(fā)器流出的壓縮機(jī)潤(rùn)滑劑和制冷劑混合物。當(dāng)蒸餾器中的混合物液位達(dá)到選定液位時(shí)，輸入流控制裝置被用來使該混合物停止流入潤(rùn)滑劑蒸餾器中，且當(dāng)蒸餾物中的潤(rùn)滑劑濃度達(dá)到選定的濃度水平時(shí)，輸出流控制裝置被用來將蒸餾物從潤(rùn)滑劑蒸餾器迫出。
[0006]在另一個(gè)實(shí)施方案中，一種供熱通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)系統(tǒng)中的潤(rùn)滑劑管理方法包括使一定體積的壓縮機(jī)潤(rùn)滑劑和制冷劑混合物從蒸發(fā)器流入潤(rùn)滑劑蒸餾器中；以及在混合物將潤(rùn)滑劑蒸餾器填充到選定液位時(shí)，使所述壓縮機(jī)潤(rùn)滑劑和制冷劑混合物停止流入所述潤(rùn)滑劑蒸餾器中。壓縮機(jī)潤(rùn)滑劑經(jīng)由熱能交換從所述混合物蒸餾出來，且當(dāng)所述潤(rùn)滑劑蒸餾器中的壓縮機(jī)潤(rùn)滑劑的濃度超過預(yù)定濃度水平時(shí)，停止蒸餾。蒸餾物被從所述潤(rùn)滑劑蒸餾器中迫出。
[0007]通過結(jié)合附圖所進(jìn)行的以下描述，這些和其它優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更加明顯。
[0008]附圖簡(jiǎn)述
[0009]在本說明書開始處的權(quán)利要求中具體指出和明確要求了被認(rèn)為是本發(fā)明的主題。通過結(jié)合附圖所進(jìn)行的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其它特征和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，其中:
[0010]圖1是供熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖；且
[0011]圖2是用于HVAC系統(tǒng)的油管理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖。
[0012]【具體實(shí)施方式】通過示例參照附圖闡明了本發(fā)明的實(shí)施方案以及優(yōu)點(diǎn)和特征。
【具體實(shí)施方式】
[0013]圖1示出了供熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)單元(例如利用降膜蒸發(fā)器12的冷卻器10)的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖。蒸氣制冷劑流14被導(dǎo)引到壓縮機(jī)16(例如離心或螺桿壓縮機(jī))中，然后進(jìn)入冷凝器18，其輸出液體制冷劑流20至膨脹閥22。在一些實(shí)施方案中，膨脹閥22輸出蒸氣和液體制冷劑混合物24至節(jié)熱器26，然后至分離器28，其中蒸氣制冷劑的部分從液體制冷劑分離并返回壓縮機(jī)16中。分離器28輸出的液體制冷劑被傳送到蒸發(fā)器12。應(yīng)該了解，在其它實(shí)施方案中，蒸氣和液體制冷劑混合物24可以從膨脹閥22被直接傳送到蒸發(fā)器12。
[0014]例如在所示出的降膜蒸發(fā)器中，通過多個(gè)蒸發(fā)器管30流入和流出蒸發(fā)器12的熱傳遞介質(zhì)流與在蒸發(fā)器管30上流動(dòng)并流入制冷劑池32的液體制冷劑20之間發(fā)生熱能交換。在其它實(shí)施方案中，蒸發(fā)器12是滿液式蒸發(fā)器，其中蒸發(fā)器管30浸沒在制冷劑池32中。當(dāng)液體制冷劑20在蒸發(fā)器12中汽化時(shí)，蒸氣制冷劑14被導(dǎo)引至壓縮機(jī)16。
[0015]壓縮機(jī)16需要潤(rùn)滑劑流(例如油或其它液體潤(rùn)滑劑)通過其中，以防止壓縮機(jī)16過熱和損壞。油被從油槽34提供到壓縮機(jī)16。當(dāng)壓縮機(jī)16運(yùn)作時(shí)，該油的一部分與流經(jīng)冷卻器10的制冷劑混合或夾入其中?？梢云谕乐褂筒?4中的供油耗盡和防止油在蒸發(fā)器12中累積，以免對(duì)蒸發(fā)器12和冷卻器10的性能產(chǎn)生負(fù)面影響。
[0016]現(xiàn)在參照?qǐng)D2，油管理系統(tǒng)36的一個(gè)實(shí)施方案與冷卻器10被一起示出。油管理系統(tǒng)36包括油蒸餾器38，噴射器40間歇性操作以減少蒸發(fā)器12中的油含量，同時(shí)相比于具有連續(xù)操作噴射器的現(xiàn)有技術(shù)冷卻器降低冷卻器10的能量消耗。為了開始油管理系統(tǒng)36的循環(huán)，打開蒸發(fā)器閥42，以允許制冷劑和油混合物流44流入并填充油蒸餾器38，這通常是經(jīng)由重力來實(shí)現(xiàn)。然后關(guān)閉蒸發(fā)器閥42。打開油蒸餾器閥46，迫使溫?zé)嵋后w制冷劑20從冷凝器18流到蒸餾器熱交換器48 (例如盤管)。應(yīng)該了解，來自壓縮機(jī)16的熱氣體制冷劑14可以用來代替溫?zé)嵋后w制冷劑20。當(dāng)液體制冷劑20流經(jīng)蒸餾器熱交換器48時(shí)，制冷劑和油混合物44沸騰。液體制冷劑20在流經(jīng)蒸餾器熱交換器48后被該過程過冷卻并通過油蒸餾器閥46流入分離器28或者蒸發(fā)器12。油蒸餾器38中的沸騰過程產(chǎn)生蒸氣制冷劑，其被經(jīng)由蒸餾器排氣孔50排放至蒸發(fā)器12。在將蒸氣制冷劑排放至蒸發(fā)器后，高濃度油混合物52 (例如超過50%油)留在油蒸餾器38中。當(dāng)達(dá)到預(yù)定時(shí)間間隔或蒸餾器中的溫度和/或壓力或液位指示高油濃度時(shí)，關(guān)閉油蒸餾器閥46以停止從冷凝器18流到油蒸餾器38。閥46和42的打開和/或關(guān)閉可以通過例如定時(shí)器或通過油蒸餾器38中的溫度和/或壓力傳感器來控制。通過打開噴射器閥54以將壓縮機(jī)排出氣體56導(dǎo)引至噴射器40中，由此從油蒸餾器38抽吸油混合物52并迫使油混合物52進(jìn)入壓縮機(jī)16，使油混合物52返回至壓縮機(jī)16。一旦油混合物52被排到壓縮機(jī)16中，通過關(guān)閉噴射器閥54停止噴射器40的操作。如上所述，噴射器閥54的打開和關(guān)閉可以經(jīng)由定時(shí)操作、通過感應(yīng)油蒸餾器38中的油位等來進(jìn)行。應(yīng)該理解，可以使用油栗來代替噴射器，前提是對(duì)系統(tǒng)的成本影響沒有造成不利。
[0017]另外，在一些