技术领域
[0001] 本发明涉及制冷设备技术领域,尤其是一种蒸发器减霜的制冷系统、控制方法及展示柜。
相关背景技术
[0002] 制冷展示柜在使用过程中,容易出现严重的结霜问题。因启动时蒸发器温度下降速度较快,柜内相对湿度未及时下降,冷凝水未及时排出,导致蒸发器迅速结霜。因展示柜主要为商用途径,所以展示柜开关门频繁,导致柜内相对湿度下降较慢,进一步加剧了结霜甚至是结冰现象。适量结霜会增加蒸发器表面的粗糙度,有利于提高蒸发器表面的传热系数,促进换热。而过度结霜会在蒸发器表面形成较厚的霜层甚至是冰层,增加蒸发器热阻,导致传热效率下降。如果结霜严重,可能会使整个制冷或空调系统无法正常运行,影响设备的性能和效率。由于过度结霜增加了能量的消耗,系统需要更多的能量来保持工作状态,这可能会增加运行成本和能源消耗。过度结霜会导致蒸发器表面的温度不均匀,可能引起冷凝水和霜层的频繁形成和融化,从而加速蒸发器的老化和腐蚀。为了减少蒸发器结霜带来的危害,通常会采取一些措施,如优化系统设计、控制环境条件、定期维护清洁等,以确保设备的高效运行和长期稳定性。现有技术多采用电加热融霜、热气融霜、人工除霜、定期断电化霜等方法,都是在结霜产生后进行除霜,没能在根本上杜绝过度结霜现象的发生,不仅增加了额外的成本和能源消耗,除霜结果也并不理想。
具体实施方式
[00018] 为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
[00019] 为了有效减少制冷系统启动及频繁开关门时,蒸发器温度下降过快导致的结霜严重现象,避免冰霜产生后导致的换热变差,能耗增加的问题。本实施例提供一种新型的蒸发器减霜的展示柜制冷系统设计方案及运行策略,如图1‑2所示,其系统结构主要包含制冷模块和蒸发器间室状态测控模块。制冷系统主要由压缩机1、干燥过滤器2、冷凝风机3、底置冷凝器4、蒸发风机8、储液管11、蒸发器14、集水盘17、电子膨胀阀18、排水管19、冷凝器连接管20组成。
[00020] 蒸发间室状态测控系统由中央处理器5、第四温度监测元件6、开关门感应器7、蒸发风机转速调控元件9、第一湿度监测元件10、第一温度监测元件12、第二温度监测元件13、第三温度监测元件15、第二湿度监测元件组成16。
[00021] 蒸发间室的上方两侧布置第一湿度监测元件、第二湿度监测元件。蒸发器表面布置第一温度监测元件,第二温度监测元件,第三温度监测元件,分别位于左、中、右三个位置。实时采集蒸发间室的温湿度数据,并将数据传输给中央处理器,中央处理器根据分析实时数据对其它部件发出指令。为提高系统的准确性,温湿度监测元件数量可以进一步增加,但为保证数据的参考意义及准确性,布置方式采用几何对称布置及中轴线布置。
[00022] 蒸发器表面涂有疏水图层,保证冷凝水在其表面汇聚流出,沿着排水管流到集水盘中,集水盘利用底置冷凝器连接管进行加热,促进水分的蒸发。
[00023] 蒸发风机具有多档位功率输出。配有转速调控法元件,接收中央处理器的调节指令,调节变频蒸发风机转速,实现展示柜内送风量的调节。根据实际负荷需求,蒸发风机数量可以增加,中央处理器通过分析柜内温湿度,对全部转速调控元件发出指令。
[00024] 制冷系统采用电子膨胀阀进行流量调节,接收来自中央处理器的指令对系统的制冷剂流量进行调节,进而控制蒸发器表面温度。电子膨胀阀开度档位与变频风机对应,档位为五个等级,分别为高、较高、中、低、较低。
[00025] 中央处理器接收湿度测控装置、温度测控装置的实时数据,通过实时数据对转速调控法元件及电子膨胀阀发出调控指令。中央处理器的控制基本原理为:温湿度传感器将蒸发间室的相对湿度及温度数据实时传输给中央处理器,中央处理器通过分析温湿度数据,得出此刻柜内的绝对湿度,在展示柜启动及开门等绝对湿度较高时,对电子膨胀阀发出指令,减小阀门开度,降低系统流量,使得系统的制冷量减小,使蒸发器表面温度保持在零度以上最佳范围(0.5 1℃),使蒸发间室的湿空气迅速结露,蒸发间室相对湿度达到百分之~
百,绝对湿度迅速下降。同时,为保证展示柜的拉温速度,中央处理器对转速调控元件发出指令,蒸发风机转速提升,利用送风量的提升对上升的蒸发器温度进行补偿,保证送入柜内的冷量不变。待凝结的露水随管道流出后,中央处理器对电子膨胀阀、转速调控元件发出指令,使阀门开度增大,变频风机风速下降,恢复到常态制冷。实现柜内绝对湿度下降的同时,蒸发器轻微结霜,提高换热,降低系统能耗。
[00026] 用户将负载装入展示柜关闭柜门并通电后,系统启动,制冷系统与蒸发间室状态测控系统同时开始工作,第一温度监测元件12、第二温度监测元件13、第三温度监测元件15同时对蒸发器14的表面温度进行监测,第一湿度监测元件10、第二湿度监测元件16将蒸发间室相对湿度进行实时监测,第四温度监测元件将柜内温度进行实时监测,开关门感应器7监测柜门的开启状态,以上数据实时传输给中央处理器5,中央处理器通过分析得出蒸发间室的绝对湿度数据,并结合此刻的柜内温度、蒸发器表面温度、柜门开启状态下达指令,对电子膨胀阀18、蒸发风机转速控制元件9发出调控指令,电子膨胀阀18保持较低开度,蒸发风机保持最高风速。
[00027] 在系统稳定运行阶段,用户开启柜门进行装载或取货后,开关门感应器监测到柜门开启,第四温度监测元件监测柜内温度是否波动,若波动范围≥2℃,蒸发风机风速增大至最高风速,反之则保持原转速。待开关门感应器监测到柜门关闭后,中间处理器通过分析温湿度监测元件数据,得出此刻柜内的绝对湿度波动,若绝对湿度高于5.01g/m³,中央处理器下达指令减小电子膨胀阀阀门开度,增大蒸发风机风速(若原为最高风速,则保持不变)提高蒸发器表面温度至(0.5 1℃),使柜内湿空气迅速结露,降低蒸发间室的绝对湿度,并~
运行一段时间,待冷凝水沿导水管全部流出后,风机风速减小,膨胀阀开度上升,变频压机功率上升,蒸发器表面温度下降,开始轻微结霜。
[00028] 制冷系统的连接及位置方式为:压缩机1出口与冷凝器4入口相连,冷凝器出口与干燥过滤器2入口相连,干燥过滤器2出口与电子膨胀阀18入口相连,电子膨胀阀18出口与蒸发器14入口相连,蒸发器出口14与储液管11入口相连,储液管11出口与变频压缩机1相连。冷凝器连接管在集水盘17中,加快集水盘17中水分蒸发。中央处理器5位于箱体上方,开关门感应器7位于柜门内测,第四温度传感器6位于柜体内胆背面的几何中心。导水管19与蒸发间室相连,使蒸发器表面的冷凝水沿导水管离开蒸发间室进入到集水盘17里。
[00029] 本实施例中还公开了一种控制方法,中央处理器的控制逻辑如图3所示,本实施例中的蒸发风机8、压缩机1档位均为四个,分别为高、较高、较低、低。中央处理器设置有柜内绝对湿度的最佳范围5.01g/m³,蒸发间室减湿阶段,蒸发器14最佳表面温度为0.5 1℃。
~
3
蒸发间室减湿阶段时间设置为根据柜内绝对湿度进行分档,绝对湿度处于44g/m 以上,减
3 3
湿时间持续15min, 绝对湿度处于34 44g/m ,减湿时间持续12min,绝对湿度处于23 34g/m~ ~
3
时,减湿时间持续9min,绝对湿度处于5.01 23 g/m 时,减湿时间持续6min,相对湿度小于
3 ~
5.01g/m减霜系统不启动。
[00030] 当系统处于开启阶段时(柜体刚通电,柜内温度未稳),开关门监测元件监测到柜门处于开启阶段,则蒸发风机8、压缩机1开至最高档,压缩机1保持较高功率,电子膨胀阀18保持高开度,待监测到系统关门后,第一温度监测元件12、第二温度监测元件13、第三温度监测元件15将蒸发器表面温度数据实时发送给中央处理器5,第一湿度监测元件12、第二湿度监测元件13将蒸发间室的相对湿度范围传输给中央处理器5,第四温度监测元件6将柜内温度数据传输给中央处理器5根据以上数据得出蒸发器表面的绝对湿度及系统最优解:
3
绝对湿度处于44g/m 以上,蒸发风机8保持高档位。压缩机1转为低功率,电子膨胀阀18开度转为低开度,并根据蒸发器表面温度进行调节开度,直至蒸发器表面温度达到0.5
1℃,开始结露减湿,减湿时间持续15min。
~
[00031] 绝对湿度处于34 44g/m3, 蒸发风机8保持高档位。压缩机1转为低功率,电子膨胀~
阀18开度转为低开度,并根据蒸发器表面温度进行调节开度,直至蒸发器表面温度达到0.5
1℃,开始结露减湿,减湿时间持续12min。
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[00032] 绝对湿度处于23 34g/m3时,蒸发风机8转变为较高档位。压缩机1转为较低功率,~
电子膨胀阀18开度转为较低开度,并根据蒸发器表面温度进行开度调节,直至蒸发器表面温度达到0.5 1℃,开始结露减湿,减湿时间持续9min。
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[00033] 绝对湿度处于5.01 23g/m3时,蒸发风机8转变为较高档位。压缩机1转为中功率,~
电子膨胀阀18开度转为较低开度,并根据蒸发器表面温度进行开度调节,直至蒸发器表面温度达到0.5 1℃,开始结露减湿,减湿时间持续6min。
[00034] 当绝对湿度~ ≤5.01g/m3时,蒸发风机8转变为中档位,压缩机1转为保持最高档位运行,电子膨胀阀保持最高开度,直至满足拉温需求。
[00035] 待减湿阶段结束后系统,系统进入正常运行阶段,跟据负荷及工况进行最优匹配。
[00036] 当系统启动后,开关门感应器7监测到柜门已处于关门状态。第一温度监测元件
12、第二温度监测元件13、第三温度监测元件15将蒸发器表面温度数据实时发送给中央处理器5,第一湿度监测元件12、第二湿度监测元件13将蒸发间室的相对湿度范围传输给中央处理器5,第四温度监测元件6将柜内温度数据传输给中央处理器5根据以上数据得出蒸发器表面的绝对湿度及系统最优解:
[00037] 绝对湿度处于44g/m3以上,蒸发风机8转为高档位。压缩机1转为低功率,电子膨胀阀18开度转为低开度,并根据蒸发器表面温度进行开度调节,直至蒸发器表面温度达到0.5
1℃,开始结露减湿,减湿时间持续15min。
~[00038] 绝对湿度处于34 44g/m3,蒸发风机8转为高档位。压缩机1转为低功率,电子膨胀~
阀18开度转为低开度,并根据蒸发器表面温度进行调节开度,直至蒸发器表面温度达到0.5
1℃,开始结露减湿,减湿时间持续12min。
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[00039] 绝对湿度处于23 34g/m3时,蒸发风机8转变为较高档位。压缩机1转为较低功率,~
电子膨胀阀18开度转为较低开度,并根据蒸发器表面温度进行开度调节,直至蒸发器表面温度达到0.5 1℃,开始结露减湿,减湿时间持续9min。
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[00040] 绝对湿度处于5.01 23g/m3时,蒸发风机8转变为较高档位。压缩机1转为中功率,~
电子膨胀阀18开度转为较低开度,并根据蒸发器表面温度进行开度调节,直至蒸发器表面温度达到0.5 1℃,开始结露减湿,减湿时间持续6min。
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[00041] 待减湿阶段结束后系统,系统进入正常运行阶段,跟据负荷及工况进行最优匹配。
[00042] 当绝对湿度≤5.01g/m3时,蒸发风机8转变为中档位,压缩机1转为保持最高档位运行,电子膨胀阀保持最高开度,直至满足拉温需求。
[00043] 当系统处于稳定阶段时,用户开启柜门,开关门感应器7监测到柜门开启,蒸发风机风速8增加。待柜门关闭后,第四温度监测元件6监测到柜内温度波动≥2℃,蒸发风机8风速提升,若为最高档,则保持最高档位。第一温度监测元件12、第二温度监测元件13、第三温度监测元件15将蒸发器表面温度数据实时发送给中央处理器5,第一湿度监测元件12、第二湿度监测元件13将蒸发间室的相对湿度范围传输给中央处理器5,第四温度监测元件6将柜内温度数据传输给中央处理器5根据以上数据得出蒸发器表面的绝对湿度及系统最优解:
[00044] 绝对湿度处于44g/m3以上,蒸发风机8转为高档位。压缩机1转为低功率,电子膨胀阀18开度转为低开度,并根据蒸发器表面温度进行调节开度调节,直至蒸发器表面温度达到0.5 1℃,开始结露减湿,减湿时间持续12min。
[00045]~ 绝对湿度处于34 44g/m3,蒸发风机8转为高档位。压缩机1转为低功率,电子膨胀~
阀18开度转为低开度,并根据蒸发器表面温度进行调节开度,直至蒸发器表面温度达到0.5
1℃,开始结露减湿,减湿时间持续9min。
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[00046] 绝对湿度处于23 34g/m3时,蒸发风机8转变为较高档位。压缩机1转为较低功率,~
电子膨胀阀18开度转为较低开度,并根据蒸发器表面温度进行开度调节,直至蒸发器表面温度达到0.5 1℃,开始结露减湿,减湿时间持续6min。
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[00047] 绝对湿度处于5.01 23g/m3时,蒸发风机8转变为较高档位。压缩机1转为中功率,~
电子膨胀阀18开度转为较低开度,并根据蒸发器表面温度进行开度调节,直至蒸发器表面温度达到0.5 1℃,开始结露减湿,减湿时间持续3min。
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[00048] 待减湿阶段结束后系统,系统进入正常运行阶段,跟据负荷及工况进行最优匹配。
[00049] 当绝对湿度≤5.01g/m3时,蒸发风机8转变为中档位,其他部件状态根据负荷及工况进行最优匹配。
[00050] 以上实施例仅为本发明的示例性实施例,不用于限制本发明。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内,对本发明做出各种修改或等同替换,这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。