[发明专利]冷凝器风扇配置及其控制方法

说明书

技术领域

一般而言，本发明涉及一种用于供暖、通风和空调(HVAC)系统的冷凝器配置。

背景技术

HVAC系统通常包括具有至少一个蒸发器、至少一个冷凝器和至少一台压缩机的闭环制冷系统。当制冷剂经过蒸发器时，制冷剂从待冷却的传热流体中吸收热量并由液相变为蒸气相。制冷剂流出蒸发器以后流到压缩机、然后流经冷凝器、之后流经膨胀阀而回到蒸发器，重复所述制冷循环。待冷却流体在分开的流体通道中流过蒸发器并通过制冷剂蒸发而被冷却。然后可将被冷却的流体送往分配系统，以冷却需进行空气调节的空间，或者可以用于其他制冷目的。

大容量的HVAC系统可以包括多个制冷剂回路或多台连接在制冷剂环路中的压缩机。可将使用多台压缩机的空冷制冷系统安置成串行(并行)，通常采用尺寸能处理全部压缩机同时运转时的负荷的单个冷凝器盘管。若系统中的压缩机没有全部运转，将导致冷凝器具有过多的热交换能力，实际上冷凝器盘管对于系统运行而言尺寸过大。更糟的是，为了满足对现代制冷系统效率需求的不断提高，相对于系统的满负荷需求，常常将冷凝器盘管制造得过大，随之也相应增加了空气流。通常将这些系统中的冷凝器安装在室外和/或承受室外环境条件尤其是温度条件之处。当室外环境温度降低时，从冷凝器内的制冷剂带走的环境热量增加。从冷凝器带走的热量的增加可能导致通向压缩机的吸入管路处的制冷剂压力下降。压缩机的吸入压力下降将导致蒸发器处的制冷剂温度降低。但是，若蒸发器处的制冷剂温度变得太低，系统的性能将恶化。如果吸入压力下降得太低，系统可能出现如蒸发器冻结、压缩机中液体堵塞和/或系统不稳定之类的问题。

除因冷凝器盘管尺寸过大而引起的问题外，还需要降低冷凝器“容量”来维持系统正确运行。提供良好的系统控制和弥补由盘管尺寸过大而引起的过度冷却的问题的一种途径包括使用可变速度的冷凝器风扇，以控制冷凝器盘管上方的空气流。当掠过盘管上方的空气量减少时，发生在盘管处的传热量就减少。因此，冷凝器内的制冷剂温度和系统的压力增大，以便在系统性能不出现问题的情况下蒸发器能冷却传热流体。使用可变速度的冷凝器风扇存在缺点是其价格昂贵并需要复杂的布线和控制。用于冷凝器空气流控制的一种可供选择的方法是使用多台小型冷凝器风扇，这些风扇可以根据需要运转或不运转。但是，多台小型冷凝器风扇产生的气流呈梯级(step)状，并根据启动的风扇数量在冷凝器处提供预定等级的制冷能力。为了提供充分的控制，需要的风扇量和独立控制每台风扇的控制量都非常大，因此，价格昂贵，且需要复杂的布线和/或控制。

当冷凝器空气的环境温度下降时，尺寸过大的空冷冷凝器往往导致系统性能急剧下降。为使这些系统更有效而可靠地运行，必须使发生在冷凝器处的冷却量随环境温度下降而减少。如上所述，在较低环境温度下改变冷凝器盘管性能的常规做法是以减少运转风扇的数量的方式来控制使用多台冷凝器风扇。随着运转风扇数量的减少，经过冷凝器盘管吸入的空气量同样也减少。遗憾的是，为了提供合格的控制，特别是在低环境温度下，必须使用大量的冷凝器风扇，或者可能出现过多的风扇周期性工作(fan cycling)。过多的风扇周期性工作增大了运行冷凝器所需的能量并增大了风扇的磨损，这样将增加维修费用。这种过多的风扇周期性工作源于启动某台风扇时与使同一台风扇停止运转时相比，运行的环境温度范围具有明显的差额。例如，对于一个具有启动了单台风扇的系统而言，运行的环境温度范围可以是20-35。然而，对于启动了两台风扇的同样的系统而言，可包括的运行环境温度范围为45-60。如果环境温度约介于35和45之间，这种冷凝器系统将出现运行问题。在这种温度范围内，所述第二个冷凝器风扇可能由于较小的温度变化而反复循环。

因此，需要一种在高效率的冷凝器中能改善低环境温度运行和可靠性的方法和设备，同时不会牺牲高环境温度性能和总系统效率。

发明内容

本发明涉及用于控制冷凝器温度和冷凝器压力的冷凝器配置和采用这种冷凝器配置的HVAC系统。该冷凝器配置包括冷凝器盘管和多台设置在冷凝器盘管附近的风扇。所述多台风扇被安排和设置成使流过冷凝器盘管的空气循环。从冷凝器盘管表面延伸的至少一块隔板被定位在所述多台风扇的相邻风扇之间并形成多条通道。所述多条通道包括装有所述多台风扇中的多台相邻风扇的变流通道，以控制经过该通道的空气流。该冷凝器配置还包括控制多台风扇运转的控制系统。该控制系统被配置成根据检测到的条件独立控制多台风扇中的每台风扇。