專利名稱：操作用于貨物集裝箱的制冷系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制制冷系統(tǒng)的方法。本發(fā)明的方法尤其適于控制用于貨物集裝箱的制冷系統(tǒng)，該貨物必須被存儲(chǔ)在窄溫度范圍內(nèi)的大致恒定溫度下。
背景技術(shù)：
當(dāng)貨物被長(zhǎng)距離地運(yùn)輸時(shí)，運(yùn)輸時(shí)間通常很長(zhǎng)，并且大氣狀況(例如，戶外溫度和天氣狀況)可能顯著地變化。因此，當(dāng)運(yùn)輸溫度敏感的貨物時(shí)，有必要能夠控制貨物集裝箱中的溫度，使得貨物的溫度不會(huì)比規(guī)定可接受的溫度范圍更低或更高。為此，一些貨物集裝箱配置有用于控制其內(nèi)部的溫度的制冷系統(tǒng)。先前已經(jīng)嘗試降低這種制冷系統(tǒng)的能耗。結(jié)果是，制冷容積內(nèi)的溫度波動(dòng)增加，即，與在高能耗系統(tǒng)中的情況相比，溫度控制變的精確性降低。因此，有必要在低能耗或良好且精確的溫度控制之間進(jìn)行選擇。US 2010/0101770 Al公開了ー種用于制冷被冷藏貨物的集裝箱的制冷系統(tǒng)。該方法包括:確定排放到集裝箱中的供應(yīng)空氣以及來自集裝箱的返回空氣的溫度；基于返回空氣和供應(yīng)空氣的溫度來確定用于加熱的需求和用于冷卻的需求中的一個(gè)；當(dāng)確定是加熱的需求時(shí)致動(dòng)蒸發(fā)器風(fēng)扇，并且當(dāng)確定是増加的加熱時(shí)增加所述蒸發(fā)器風(fēng)扇的速度；以及當(dāng)確定是冷卻需求時(shí)致動(dòng)所述壓縮機(jī)以及蒸發(fā)器風(fēng)扇，并且當(dāng)確定是増加的冷卻時(shí)增加供應(yīng)到壓縮機(jī)的功率并且將蒸發(fā)器風(fēng)扇保持在第一速度。因此，在US 2010/0101770 Al中公開的方法中，蒸發(fā)器風(fēng)扇的速度基于測(cè)量溫度被控制。US 2010/0106303 Al公開了ー種操作用于集裝箱的制冷系統(tǒng)以將貨物的溫度從大氣溫度降下至預(yù)定設(shè)定點(diǎn)溫度的方法。最初，蒸發(fā)器風(fēng)扇操作在第一速度以將制冷供應(yīng)空氣從蒸發(fā)器供應(yīng)給集裝箱內(nèi)的貨物。該方法包括:感測(cè)供應(yīng)空氣的溫度；將供應(yīng)空氣的溫度與預(yù)定設(shè)定點(diǎn)溫度比較；以及當(dāng)供應(yīng)空氣的溫度低于預(yù)定設(shè)定點(diǎn)溫度時(shí)將蒸發(fā)器風(fēng)扇的速度増加至比第一速度更快的第二速度，以將供應(yīng)空氣的溫度保持在預(yù)定設(shè)定點(diǎn)溫度。因此，在US 2010/0106303 Al所公開的方法中，蒸發(fā)器風(fēng)扇的速度基于測(cè)得的供應(yīng)空氣溫度被控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方式的目的在于提供一種用于操作制冷系統(tǒng)的方法，其中可能將制冷容積中的溫度保持在大致恒定溫度。本發(fā)明的實(shí)施方式的另一目的在于提供一種用于操作制冷系統(tǒng)的方法，其中與現(xiàn)有技術(shù)的方法相比降低了能耗。本發(fā)明的實(shí)施方式的又一目的在于提供一種用于操作制冷系統(tǒng)的方法，其中獲得低的能耗，同時(shí)保持良好的溫度控制。本發(fā)明提供ー種操作制冷系統(tǒng)以便執(zhí)行封閉容積的溫度控制的方法，所述制冷系統(tǒng)包括在制冷劑流路中串聯(lián)連接的壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹裝置以及蒸發(fā)器，所述制冷系統(tǒng)還包括設(shè)置成使得空氣流穿過所述蒸發(fā)器的ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇，所述方法包括以下步驟:-通過根據(jù)已經(jīng)穿過所述蒸發(fā)器并被供應(yīng)到所述封閉容積的空氣的測(cè)量溫度Tsup來將所述壓縮機(jī)切換為打開或關(guān)閉而控制所述壓縮機(jī)，以及以便實(shí)現(xiàn)所述封閉容積的設(shè)定點(diǎn)溫
度 Tset ；
-基于控制所述壓縮機(jī)的步驟來確定在預(yù)定時(shí)段期間的壓縮機(jī)切換模式；
-測(cè)量從所述封閉容積返回以穿過所述蒸發(fā)器的空氣的溫度！;6,_并且根據(jù)Tdiff =Treturn-Tset來計(jì)算溫度差
Tdiff ; 以及
在Tdiff小于預(yù)定閾值的情況下，基于被確定的壓縮機(jī)切換模式以及基于Tdiff來控制所述ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的速度，并且以此方式連續(xù)控制所述ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的速度預(yù)定時(shí)段。在本文中，術(shù)語“制冷系統(tǒng)”應(yīng)當(dāng)被解釋為意味著這樣的系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，流體介質(zhì)(例如，制冷劑)的流循環(huán)并且被交替地壓縮和膨脹，由此提供呈制冷或加熱封閉容積的形式的溫度控制。因此，制冷系統(tǒng)例如能夠是用于家用制冷的系統(tǒng)、或用于超市中的制冷設(shè)備、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、熱栗等。在本文中，術(shù)語“封閉容積”應(yīng)當(dāng)被解釋為意味著這樣的容積，該容積由壁界定以使得該封閉容積內(nèi)部的空氣的溫度能夠保持在與該封閉容積外部的溫度水平不同的水平。
`
制冷系統(tǒng)包括在制冷劑流路中串聯(lián)連接的壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹裝置以及蒸發(fā)器。在本文中，術(shù)語“壓縮機(jī)”應(yīng)當(dāng)被解釋為涵蓋單個(gè)壓縮機(jī)(例如，定速壓縮機(jī))、兩級(jí)壓縮機(jī)或變速壓縮機(jī)、以及包括兩個(gè)或更多個(gè)単獨(dú)壓縮機(jī)的壓縮機(jī)組。壓縮機(jī)組中的每個(gè)壓縮機(jī)能夠是定速壓縮機(jī)、兩級(jí)壓縮機(jī)或變速壓縮機(jī)。在使用兩級(jí)壓縮機(jī)的情況下，附加的膨脹裝置和經(jīng)濟(jì)器(關(guān)閉或打開)被連接到壓縮機(jī)的中間級(jí)。膨脹裝置例如呈膨脹閥形式，該膨脹閥控制至蒸發(fā)器的制冷劑供應(yīng)。蒸發(fā)器能夠呈包括單個(gè)蒸發(fā)器盤管或者并聯(lián)設(shè)置的兩個(gè)或更多個(gè)蒸發(fā)器盤管的單個(gè)蒸發(fā)器形式。作為替代方式，蒸發(fā)器能夠包括在制冷劑路徑中并聯(lián)設(shè)置的兩個(gè)或更多個(gè)蒸發(fā)器。制冷系統(tǒng)例如能夠以下述方式操作。氣態(tài)制冷劑在壓縮機(jī)中被壓縮。然后，被壓縮的制冷劑被供應(yīng)到冷凝器，該制冷劑在該冷凝器中被至少部分地冷凝。離開冷凝器的制冷劑至少大致呈液態(tài)形式。冷凝的制冷劑被供應(yīng)到膨脹裝置，在該膨脹裝置中，該制冷劑在被供應(yīng)到蒸發(fā)器之前進(jìn)行膨脹。離開膨脹裝置并且進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑是氣態(tài)和液態(tài)制冷劑的混合物。在蒸發(fā)器中，液態(tài)制冷劑在其被再次供應(yīng)到壓縮機(jī)之前被至少部分地蒸發(fā)，并且該循環(huán)重復(fù)進(jìn)行。在冷凝器以及在蒸發(fā)器處發(fā)生熱交換。在冷凝器處，熱交換導(dǎo)致熱量從制冷系統(tǒng)被排出，且因此與冷凝器的熱交換向容積提供熱量。在蒸發(fā)器處，熱交換導(dǎo)致熱量被供應(yīng)到制冷系統(tǒng)，并且與蒸發(fā)器的熱交換因此向容積提供制冷。一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇設(shè)置成產(chǎn)生穿過蒸發(fā)器的空氣流。如上所述，熱交換發(fā)生在蒸發(fā)器處。因此，一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇確?？諝饨?jīng)過蒸發(fā)器并且由于熱交換而以合適的速率被冷卻。姆個(gè)風(fēng)扇能夠是定速風(fēng)扇或變速風(fēng)扇。根據(jù)本發(fā)明的方法，通過根據(jù)測(cè)量溫度Tsup將壓縮機(jī)切換為打開或關(guān)閉來控制壓縮機(jī)。Tsup是已經(jīng)經(jīng)過蒸發(fā)器并且被供應(yīng)到封閉容積的空氣的溫度。因此，Tsup是用于提供對(duì)封閉容積的制冷的制冷空氣的溫度。壓縮機(jī)被控制以便實(shí)現(xiàn)封閉容積中的設(shè)定點(diǎn)溫度Tsrt。Tsrt是用于被存儲(chǔ)在封閉容積中的貨物所需的溫度。因此，壓縮機(jī)基于該系統(tǒng)的制冷負(fù)載被控制。
基于控制壓縮機(jī)的步驟，確定在預(yù)定時(shí)段期間的壓縮機(jī)切換模式。因此，在規(guī)定時(shí)段期間如上所述地控制壓縮機(jī)，并且當(dāng)控制壓縮機(jī)時(shí)，記錄何時(shí)壓縮機(jī)被關(guān)閉以及壓縮機(jī)被關(guān)閉多久、以及何時(shí)壓縮機(jī)被打開以及壓縮機(jī)被打開多久。這限定了在該時(shí)段期間的壓縮機(jī)切換模式。預(yù)定時(shí)段能夠是規(guī)定長(zhǎng)度，例如是10分鐘、15分鐘、20分鐘、30分鐘或任何其他合適長(zhǎng)度。當(dāng)已經(jīng)確定壓縮機(jī)切換模式之后，測(cè)量溫度TMtum。TMturn是從封閉容積返回并且穿過蒸發(fā)器的空氣的溫度。TMturn預(yù)期一定高于Tsup，這是因?yàn)楸仨氼A(yù)期的是，在空氣返回到蒸發(fā)器之前，存儲(chǔ)在封閉容積中的貨物加熱從蒸發(fā)器供應(yīng)的空氣。TMt■能夠作為時(shí)段(例如，5分鐘)上的運(yùn)行平均值被測(cè)量，以便避免測(cè)量溫度的波動(dòng)。然后，根據(jù)Tdiff = T_m-Tset來計(jì)算溫度差Tdiff。因此，Tdiff是返回到蒸發(fā)器的空氣的溫度與設(shè)定點(diǎn)溫度之間的溫度差。此外，Tdiff是從被存儲(chǔ)貨物傳輸?shù)目筛杏X到的(干燥)熱量的量度。當(dāng)Tdiff是大的時(shí)，返回到蒸發(fā)器的空氣的溫度遠(yuǎn)離設(shè)定點(diǎn)溫度，并且當(dāng)Tdiff是小的時(shí)，返回到蒸發(fā)器的空氣的溫度接近設(shè)定點(diǎn)溫度。因此當(dāng)Tdiff是小的時(shí)，表明封閉容積內(nèi)的溫度以及被存儲(chǔ)在封閉容積中的貨物的溫度處于或接近用于封閉容積中的貨物的所需溫度。在該情況下，不必要進(jìn)ー步降低溫度，僅必須保持該溫度水平。與降低溫度水平(這在Tdiff是大的情況下是必要的)相比能耗更少。因此，Tdiff與預(yù)定閾值比較。該閾值被選擇成使得，低于該閾值的值表明封閉容積內(nèi)的溫度充分地接近設(shè)定點(diǎn)溫度，而高于該閾值的值表明封閉容積內(nèi)的溫度需要被調(diào)節(jié)。如果該比較掲示了，Tdiff小于預(yù)定閾值，那么一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的速度基于先前確定的壓縮機(jī)切換模式以及基于Tdiff而被控制。如上所述，在該情況下，封閉容積內(nèi)的空氣的溫度以及被存儲(chǔ)在該封閉容積內(nèi)的貨物的溫度接近設(shè)定點(diǎn)溫度，并且只是有必要保持在該封閉容積內(nèi)的溫度水平。此外，在該情況下，預(yù)期的是，壓縮機(jī)切換模式從一個(gè)時(shí)段到下一時(shí)段不會(huì)顯著地變化。因此，基于預(yù)先確定的壓縮機(jī)切換模式來控制ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的速度對(duì)應(yīng)于基于當(dāng)前壓縮機(jī)切換模式來控制ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的速度。由于壓縮機(jī)切換模式反映制冷負(fù)載，因此這對(duì)應(yīng)于 基于制冷負(fù)載來控制ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的速度。此外，使用Tdiff作為用于一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的速度的控制參數(shù)是優(yōu)勢(shì)，這是因?yàn)樵搮?shù)是穩(wěn)定的并且提供對(duì)于該控制的穩(wěn)定輸入信號(hào)。然后，該ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇以該方式操作預(yù)定時(shí)段。在此期間，能夠監(jiān)測(cè)該壓縮機(jī)切換模式。當(dāng)預(yù)定時(shí)段已過，上述方法步驟能夠重復(fù)，即，ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇然后能夠基于新的壓縮機(jī)切換模式(以及在Tdiff小于預(yù)定閾值的情況下，基于Tdiff)被控制。在封閉容積內(nèi)的溫度水平僅需要被保持的情況下，壓縮機(jī)的能耗很低。因此，ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的操作構(gòu)成在這些情況下制冷系統(tǒng)的總能耗的顯著部分。因此，通過以能量有效的方式控制ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的速度能夠獲得顯著的能量減少?；趬嚎s機(jī)切換模式以及基于Tdiff來控制ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的速度確保了，ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇僅以全速操作至有必要保持封閉容積內(nèi)的溫度水平的程度，同時(shí)保持對(duì)溫度的良好控制，即，同時(shí)最小化溫度波動(dòng)。由此，封閉容積內(nèi)的溫度、以及因此貨物的溫度被保持在幾乎恒定水平。因此，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)返回空氣的溫度遠(yuǎn)離設(shè)定點(diǎn)溫度且因此該溫度需要被進(jìn)ー步降低時(shí)，一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的速度根據(jù)“正常模式”被控制；當(dāng)返回空氣的溫度接近設(shè)定點(diǎn)溫度吋，一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的速度根據(jù)“低容量模式”被控制?？刂茐嚎s機(jī)的步驟能夠包括:在預(yù)定時(shí)間間隔切換所述壓縮機(jī)為打開；并且當(dāng)已經(jīng)滿足一個(gè)或多個(gè)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)將所述壓縮機(jī)切換為關(guān)閉。根據(jù)該實(shí)施方式，壓縮機(jī)被控制，使得在固定間隔通過將壓縮機(jī)切換為打開來啟動(dòng)切換周期。然而，切換周期的打開時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間在下述意義上是可變的，即當(dāng)滿足預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)壓縮機(jī)被關(guān)閉，并且對(duì)于該切換周期的剰余部分保持關(guān)閉，即，直到從壓縮機(jī)被打開開始的該預(yù)定時(shí)間間隔已過為止。控制ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的速度的步驟能夠包括:選擇用于每個(gè)風(fēng)扇的切換模式；以及根據(jù)所選擇的切換模式來控制每個(gè)風(fēng)扇的速度。根據(jù)該實(shí)施方式，基于壓縮機(jī)切換模式以及基于Tdiff，選擇或計(jì)算用于每個(gè)風(fēng)扇的合適切換模式。一旦已經(jīng)選擇切換模式，該ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇就根據(jù)該切換模式被控制。該方法還可包括確定所述ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的通風(fēng)百分比的步驟，并且選擇切換模式的步驟可基于所確定的通風(fēng)百分比來執(zhí)行。在本文中，術(shù)語“通風(fēng)百分比”應(yīng)當(dāng)被解釋為意味著在一定時(shí)段(例如，壓縮機(jī)切換周期、或多個(gè)壓縮機(jī)切換周期)期間需要的一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的全容量的比例。一旦該通風(fēng)百分比被確定，就能夠選擇用于匹配這些需求的所述一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的每ー個(gè)的切換模式。確定通風(fēng)百分比的步驟能夠包括:確定總通風(fēng)百分比，以及隨后確定壓縮機(jī)打開通風(fēng)百分比以及壓縮機(jī)關(guān)閉通風(fēng)百分比。在該情況下，壓縮機(jī)打開通風(fēng)百分比是在壓縮機(jī)周期的壓縮機(jī)被打開的部分期間的所需通風(fēng)百分比，而壓縮機(jī)關(guān)閉百分比是在壓縮機(jī)周期的壓縮機(jī)被關(guān)閉的部分期間的所需通風(fēng)百分比。根據(jù)ー個(gè)實(shí)施方式，壓縮機(jī)打開通風(fēng)百分比和壓縮機(jī)關(guān)閉通風(fēng)百分比能夠借助下述方程來計(jì)算:
(TV* 總時(shí)間)=(CompON_VP) * (CompON_Time) + (CompOFF_VP) * (CompOFF_Time) 其中:
TV:是總通風(fēng)百分比；
總時(shí)間:是在先前時(shí)段期間的總壓縮機(jī)打開時(shí)間加上總壓縮機(jī)關(guān)閉時(shí)間；
CompON_VP:是壓縮機(jī)打開通風(fēng)百分比；
CompON_Time:是在先前時(shí)段期間的壓縮機(jī)打開時(shí)間；
CompOFF_VP:是壓縮機(jī)關(guān)閉通風(fēng)百分比；
CompOFF_Time:是在先前時(shí)段期間的壓縮機(jī)關(guān)閉時(shí)間。確定通風(fēng)百分比的步驟能夠基于所計(jì)算的溫度差Tdiff被執(zhí)行。這例如能夠借助建立溫度值和通風(fēng)百分比之間的對(duì)應(yīng)性的查詢表或圖形來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)ー個(gè)實(shí)施方式，通風(fēng)百分比能夠最初基于Tdiff被確定，并且隨后能夠基于所確定的壓縮機(jī)切換模式來選擇用于ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的切換模式，且由此獲得所確定的通風(fēng)百分比?？刂扑雯`個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的速度的步驟能夠包括:針對(duì)每個(gè)風(fēng)扇來選擇所述風(fēng)扇要被打開還是關(guān)閉。根據(jù)該實(shí)施方式，一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇能夠針對(duì)給定壓縮機(jī)切換周期的至少一部分被完全關(guān)閉，而ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇被打開，以便實(shí)現(xiàn)選定的通風(fēng)百分比。在壓縮機(jī)切換周期的一部分期間能夠打開ー些風(fēng)扇，而在壓縮機(jī)切換周期的另一部分期間能夠打開其他風(fēng)扇。每個(gè)風(fēng)扇能夠操作在ー個(gè)速度、操作在兩個(gè)或更多個(gè)定速，或者每個(gè)風(fēng)扇的速度能夠連續(xù)變化。替代地或附加地，控制所述ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的速度的步驟能夠包括:針對(duì)每個(gè)風(fēng)扇來選擇以恒定高速還是降低的速度來操作所述風(fēng)扇。根據(jù)該實(shí)施方式，針對(duì)每個(gè)風(fēng)扇確定所述風(fēng)扇應(yīng)當(dāng)以最大速度還是降低的速度來操作。例如，每個(gè)風(fēng)扇能夠操作在兩個(gè)不同的速度，在該情況下，針對(duì)每個(gè)風(fēng)扇能夠確定，在壓縮機(jī)切換周期期間或在包括多個(gè)壓縮機(jī)切換周期的時(shí)間間隔期間的任何給定時(shí)間下，風(fēng)扇是否應(yīng)當(dāng)以高速操作、以低速操作、還是應(yīng)當(dāng)關(guān)閉。如上所述，所述降低的速度能夠是恒定低速，在該情況下，每個(gè)風(fēng)扇能夠以兩個(gè)或更多個(gè)定速操作。作為替代，每個(gè)風(fēng)扇的速度能夠連續(xù)變化，在該情況下，能夠針對(duì)每個(gè)風(fēng)扇選擇降低的速度，使得能夠?qū)崿F(xiàn)選定的通風(fēng)百分比。所述方法還能夠包括以下步驟:
確定在預(yù)定時(shí)間間隔期間的新的壓縮機(jī)切換模式，在所述預(yù)定時(shí)間間隔期間控制所述一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的速度；以及
隨后基于新確定的壓縮機(jī)切換模式以及基于Tdiff來控制所述ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的速度。根據(jù)本實(shí)施方式，壓縮機(jī)切換模式被最初地確定，并且所述ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的速度基于所確定的壓縮機(jī)切換模式以及基于Tdiff被操作預(yù)定時(shí)段，如上所述。當(dāng)預(yù)定時(shí)段已過之后，確定新的壓縮機(jī)切換模式。然后，所述ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的速度控制被再次評(píng)估，并且在證實(shí)了壓縮機(jī)切換模式已經(jīng)變化的情況下可能被調(diào)節(jié)。由此確保，一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的速度始終基于已經(jīng)最近被確定的壓縮機(jī)切換模式被控制。由于預(yù)期制冷系統(tǒng)上的負(fù)載在短時(shí)間范圍(例如，20分鐘的間隔內(nèi))上不會(huì)顯著地變化，因此也預(yù)期壓縮機(jī)切換模式在短時(shí)間范圍上也不會(huì)顯著地變化。因此，基于最近確定的壓縮機(jī)切換模式來控制ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的速度幾乎對(duì)應(yīng)于基于當(dāng)前壓縮機(jī)切換模式來控制ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的速度。這是有利的，因?yàn)檫@允許ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的速度被控制，使得僅所需量的能量被使用，并且使得封閉容積內(nèi)的溫度波動(dòng)最小化。測(cè)量溫度しtum的步驟能夠借助鄰近于所述蒸發(fā)器設(shè)置的傳感器來執(zhí)行。所述封閉容積能夠是貨物集裝箱或者形成所述貨物集裝箱的一部分。在輸送貨物集裝箱期間，包括環(huán)境溫度的環(huán)境狀況可能顯著地變化。因此有利的是，用于貨物集裝箱的制冷系統(tǒng)根據(jù)本發(fā)明被控制。作為替代，該封閉容積能夠是任何其他類型的封閉容積。


現(xiàn)將參考附圖來進(jìn)ー步詳細(xì)地描述本發(fā)明，在附圖中:
圖1是具有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的方法操作的制冷系統(tǒng)的集裝箱的示意 圖2是示出了在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的方法的制冷系統(tǒng)的操作期間返回空氣的溫度根據(jù)時(shí)間變化的圖形；
圖3示出了壓縮機(jī)切換模式；
圖4是示出蒸發(fā)器風(fēng)扇的通風(fēng)百分比根據(jù)返回空氣溫度與設(shè)定點(diǎn)溫度之間的溫度差變化的圖形；
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的用于蒸發(fā)器風(fēng)扇的切換模式；
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的用于蒸發(fā)器風(fēng)扇的切換模式；以及圖7示出了當(dāng)制冷系統(tǒng)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式操作時(shí)以及當(dāng)制冷系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)方法操作時(shí)在制冷容積中隨著時(shí)間變化的溫度波動(dòng)。
具體實(shí)施例方式圖1是配置有制冷系統(tǒng)的貨物集裝箱I的示意圖。制冷系統(tǒng)包括壓縮機(jī)2、冷凝器(未示出)、呈電子熱敏閥形式的膨脹裝置3、以及蒸發(fā)器4。蒸發(fā)器4設(shè)置在由貨物集裝箱I限定的封閉容積5內(nèi)，并且制冷系統(tǒng)由此能夠提供用于封閉容積5的制冷。許多風(fēng)扇6 (示出了其中的兩個(gè))鄰近于蒸發(fā)器5設(shè)置在封閉容積5內(nèi)。風(fēng)扇6使得封閉容積5內(nèi)的空氣循環(huán),使得空氣沿從風(fēng)扇6朝向蒸發(fā)器4的方向被推動(dòng)，由此空氣在前進(jìn)到封閉容積5之前經(jīng)過蒸發(fā)器4并且向存儲(chǔ)在封閉容積5中的貨物提供冷卻。然后，空氣返回到風(fēng)扇6的區(qū)域，空氣在該區(qū)域中再次朝向蒸發(fā)器4被推動(dòng)并且穿過該蒸發(fā)器4。溫度傳感器7鄰近于風(fēng)扇6設(shè)置。因此，溫度傳感器7測(cè)量從封閉容積5返回至風(fēng)扇6和蒸發(fā)器4的空氣的溫度TMtum。如上所述，TMturn指示存儲(chǔ)在封閉容積5中的貨物的溫度。測(cè)量溫度被供應(yīng)到控制器8，該控制器控制制冷系統(tǒng)?？刂破?控制根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的制冷系統(tǒng)。許多加熱元件9被設(shè)置在蒸發(fā)器4上。當(dāng)需要對(duì)蒸發(fā)器4除霜時(shí)能夠使用加熱元件9。此外，在存儲(chǔ)在封閉容積5中的貨物必須被存儲(chǔ)在比大氣溫度更高的溫度下的情況下，加熱元件9能夠用于増加封閉容積5中的溫度。圖2是在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的方法操作制冷系統(tǒng)期間返回空氣的溫度TMtum根據(jù)時(shí)間變化的圖形。Treturn能夠借助如圖1所示的溫度傳感器7被有利地測(cè)量。從圖2的圖形中能夠看出，Tretn最初顯著地高于設(shè)定點(diǎn)溫度Tsrt,該設(shè)定點(diǎn)溫度是封閉容積5內(nèi)的期望溫度。然而，由于由制冷系統(tǒng)提供的制冷，因此Tretn隨著時(shí)間而降低，并且逐漸接近TS6t。圖3示出了形成由根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的方法來控制的制冷系統(tǒng)的一部分的壓縮機(jī)的壓縮機(jī)切換模式。制冷系統(tǒng)例如能夠是如圖1所示的制冷系統(tǒng)。在圖3中，壓縮機(jī)在規(guī)則間隔被打開，并且自壓縮機(jī)被打開直到壓縮機(jī)在下一次被打開所經(jīng)過的時(shí)間構(gòu)成ー個(gè)壓縮機(jī)切換周期。在圖3中示出了壓縮機(jī)的打開時(shí)間固定在壓縮機(jī)切換周期的大致一半。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，壓縮機(jī)的打開時(shí)間應(yīng)當(dāng)小于或大于壓縮機(jī)周期的一半，和/或從ー個(gè)壓縮機(jī)周期到另ー個(gè)壓縮機(jī)打開時(shí)間能夠變化。在從ー個(gè)壓縮機(jī)周期到另ー個(gè)壓縮機(jī)打開時(shí)間能夠變化的情況下，如上所述，當(dāng)滿足一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)能夠關(guān)閉壓縮機(jī)。在圖3中示出了，十個(gè)壓縮機(jī)切換周期構(gòu)成ー個(gè)時(shí)段。在該時(shí)段期間，壓縮機(jī)切換模式被監(jiān)測(cè)并確定，并且如上所述隨后基于所確定的壓縮機(jī)切換模式來控制制冷系統(tǒng)的風(fēng)扇的速度。風(fēng)扇速度的該控制對(duì)于下ー時(shí)段(即，對(duì)于十個(gè)壓縮機(jī)切換周期)繼續(xù)進(jìn)行。在該時(shí)段期間，壓縮機(jī)切換模式也被監(jiān)測(cè)并確定，并且在下ー時(shí)段期間，基于該壓縮機(jī)切換模式來控制風(fēng)扇的速度。圖4是示出蒸發(fā)器風(fēng)扇的總通風(fēng)百分比根據(jù)返回空氣溫度Tteturn與設(shè)定點(diǎn)溫度Tsrt之間的溫度差Tdiff變化的圖形。如上所述，總通風(fēng)百分比表示全部風(fēng)扇的全部可用通風(fēng)速度的比例，在特定時(shí)段期間需要該總通風(fēng)百分比。在低溫差(即，Tdiff小于0.8 K)下，需要低的總通風(fēng)百分比，且因此選擇12.5%的總通風(fēng)百分比。在Tdiff=L 4 K的情況下，需要50%的總通風(fēng)百分比，并且在Tdiff=L 6 K以及更高的溫度差的情況下，全部風(fēng)扇必須操作在最大速度，即總通風(fēng)百分比必須是100%。在這三個(gè)固定點(diǎn)之間執(zhí)行線性插值，且得到的曲線提供在Tdiff和對(duì)于全部Tdiff值的所需總通風(fēng)百分比之間的對(duì)應(yīng)性。
在該情況下1.6 K在下述意義上是閾值，即當(dāng)溫度差大于1.6 K時(shí)，一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的速度根據(jù)“正常模式”被控制(即，全速);并且當(dāng)溫度差小于1.6 K時(shí)，一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇的速度根據(jù)“低容量模式”被控制。在“低容量模式”中，總通風(fēng)百分比小于100%，從而表明，一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇中的至少ー個(gè)未以全速操作。在制冷系統(tǒng)操作期間，測(cè)量T_m，并且Tdiff被計(jì)算為Tdiff = Treturn - Tset。然后，圖4的圖形被用于基于計(jì)算的溫度差來確定所需的總通風(fēng)百分比。一旦以這種方式確定總通風(fēng)百分比，就能夠選擇用于風(fēng)扇的切換模式，這確保獲得所確定的總通風(fēng)百分比。給定的總通風(fēng)百分比能夠以許多方式來獲得。例如，通過將一半的風(fēng)扇關(guān)閉并且同時(shí)以全速操作剩余的風(fēng)扇，能夠獲得50%的通風(fēng)百分比。替代地，全部風(fēng)扇能夠以全速操作一半的時(shí)間，而在該操作時(shí)段的剰余時(shí)間關(guān)閉。在該情況下，風(fēng)扇的打開時(shí)間可在操作時(shí)段上大致均勻地分布。風(fēng)扇能夠被同時(shí)打開/關(guān)閉，或者它們能夠被順序地打開/關(guān)閉，由此確保在任何時(shí)間至少一個(gè)風(fēng)扇被打開。作為另ー替代，在整個(gè)時(shí)段期間，全部風(fēng)扇能夠以最大速度的一半操作。作為又ー替代，能夠選擇任何其他合適的切換模式。在任何情況下，切換模式基于所確定的壓縮機(jī)切換模式來選擇，如上所述。圖5示出了用于根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的蒸發(fā)器風(fēng)扇的切換模式。實(shí)線代表如圖3所示的壓縮機(jī)切換模式，并且虛線代表蒸發(fā)器風(fēng)扇的切換模式。在如圖5所示的實(shí)施方式中，風(fēng)扇的速度以下述方式被控制。在第一壓縮機(jī)切換周期期間，當(dāng)壓縮機(jī)打開時(shí)，該風(fēng)扇以低速被打開，并且當(dāng)壓縮機(jī)被關(guān)閉時(shí)，風(fēng)扇也被關(guān)閉。在下一壓縮機(jī)切換周期期間，當(dāng)壓縮機(jī)被打開時(shí)，風(fēng)扇也以低速被打開。但是當(dāng)壓縮機(jī)被關(guān)閉時(shí)，風(fēng)扇仍保持打開，直到在下一切換周期期間壓縮機(jī)被關(guān)閉為止。用于風(fēng)扇的該切換模式繼續(xù)進(jìn)行。下面的圖形示出了當(dāng)風(fēng)扇的速度根據(jù)如圖5所示的方法被控制時(shí)TMtum相對(duì)于設(shè)定點(diǎn)溫度Tset隨時(shí)間變化的波動(dòng)。能夠看出，Tret■僅從Tset偏離±0.8°C，S卩，封閉容積內(nèi)的溫度被保持在幾乎恒定的水平。
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圖6示出了用于根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的蒸發(fā)器風(fēng)扇的切換模式。實(shí)線代表如圖3所示的壓縮機(jī)切換模式，并且虛線代表蒸發(fā)器風(fēng)扇的切換模式。在如圖6所示的實(shí)施方式中，風(fēng)扇的速度以下述方式被控制。每當(dāng)開始新的壓縮機(jī)切換周期時(shí)，即每當(dāng)壓縮機(jī)被打開時(shí)，風(fēng)扇也以低速被打開。但是，當(dāng)壓縮機(jī)被關(guān)閉時(shí)，風(fēng)扇在被關(guān)閉之前仍保持打開一小段時(shí)間。下面的圖形示出了當(dāng)風(fēng)扇的速度根據(jù)如圖6所示的方法被控制時(shí)TMtum相對(duì)于設(shè)定點(diǎn)溫度Tsrt隨時(shí)間變化的波動(dòng)。能夠看出，在該情況下Treturn的波動(dòng)與如圖5所示的情形相比甚至更小，因?yàn)門return僅從し偏離±0.40C。圖7示出了當(dāng)制冷系統(tǒng)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式操作時(shí)以及當(dāng)制冷系統(tǒng)根據(jù)某種現(xiàn)有技術(shù)方法操作時(shí)在制冷封閉容積中隨著時(shí)間變化的溫度波動(dòng)，在該種現(xiàn)有技術(shù)方法中嘗試降低制冷系統(tǒng)的能耗。從圖7清楚的是，現(xiàn)有技術(shù)方法的溫度波動(dòng)顯著地大于根據(jù)本發(fā)明的方法的溫度波動(dòng)。這是優(yōu)勢(shì)，因?yàn)橛纱丝赡軐⒎忾]容積中的溫度保持在非常窄的溫度范圍內(nèi)，并且被存儲(chǔ)在封閉容積中的貨物由此被保持在大致恒定的理想溫度。
權(quán)利要求
1.一種操作制冷系統(tǒng)以便執(zhí)行封閉容積(5)的溫度控制的方法，所述制冷系統(tǒng)包括在制冷劑流路中串聯(lián)連接的壓縮機(jī)(2)、冷凝器、膨脹裝置(3)以及蒸發(fā)器(4)，所述制冷系統(tǒng)還包括設(shè)置成使得空氣流穿過所述蒸發(fā)器(4)的一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇(6)，所述方法包括以下步驟: -通過根據(jù)已經(jīng)穿過所述蒸發(fā)器(4)并被供應(yīng)到所述封閉容積(5)的空氣的測(cè)量溫度Tsup將所述壓縮機(jī)(2)切換為打開或關(guān)閉而控制所述壓縮機(jī)(2)，以及以便實(shí)現(xiàn)所述封閉容積(5)中的設(shè)定點(diǎn)溫度Tsrt ； -基于控制所述壓縮機(jī)(2)的步驟來確定在預(yù)定時(shí)段期間的壓縮機(jī)切換模式； -測(cè)量從所述封閉容積 (5)返回以穿過所述蒸發(fā)器(4)的空氣的溫度！■并且根據(jù)Tdiff ^return ^set 來計(jì)算溫度差 Tdiff ; 以及在Tdiff小于預(yù)定閾值的情況下，基于被確定的壓縮機(jī)切換模式以及基于Tdiff來控制所述ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇(6)的速度,并且以此方式連續(xù)控制所述ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇(6)的速度預(yù)定時(shí)段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，控制所述壓縮機(jī)(2)的步驟包括:在預(yù)定時(shí)間間隔切換所述壓縮機(jī)(2)為打開；以及當(dāng)已經(jīng)滿足一個(gè)或多個(gè)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)將所述壓縮機(jī)(2)切換為關(guān)閉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，控制所述ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇(6)的速度的步驟包括:選擇用于每個(gè)風(fēng)扇(6)的切換模式；以及根據(jù)所選擇的切換模式來控制每個(gè)風(fēng)扇(6)的速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括確定所述ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇(6)的通風(fēng)百分比的步驟，以及其中，選擇切換模式的步驟基于所確定的通風(fēng)百分比來執(zhí)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，確定通風(fēng)百分比的步驟基于所計(jì)算的溫度差Tdiff被執(zhí)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，控制所述ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇(6)的速度的步驟包括:針對(duì)每個(gè)風(fēng)扇(6)來選擇所述風(fēng)扇(6)要打開還是關(guān)閉。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，控制所述ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇(6)的速度的步驟包括:針對(duì)每個(gè)風(fēng)扇(6)來選擇以恒定高速還是以降低的速度來操作所述風(fēng)扇(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述降低的速度是恒定低速。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括以下步驟: 確定在預(yù)定時(shí)間間隔期間的新的壓縮機(jī)切換模式，在所述預(yù)定時(shí)間間隔期間控制所述一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇(6)的速度；以及 隨后基于新確定的壓縮機(jī)切換模式以及基于Tdiff來控制所述ー個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇(6)的速度。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，測(cè)量溫度TMtum的步驟借助鄰近于所述蒸發(fā)器(4)設(shè)置的傳感器(7)來執(zhí)行。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述封閉容積(5)是貨物集裝箱(I)或者形成所述貨物集裝箱(I)的一部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及操作用于貨物集裝箱的制冷系統(tǒng)的方法。公開了用于操作制冷系統(tǒng)的方法以便執(zhí)行封閉容積(5)的溫度控制。制冷系統(tǒng)包括在制冷劑流路中串聯(lián)連接的壓縮機(jī)(2)、冷凝器、膨脹裝置(3)以及蒸發(fā)器(4)。制冷系統(tǒng)還包括設(shè)置成使空氣流穿過蒸發(fā)器(4)的一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇(6)。通過根據(jù)已經(jīng)穿過蒸發(fā)器(4)并被供應(yīng)到封閉容積(5)的空氣的測(cè)量溫度Tsup將壓縮機(jī)(2)切換為打開或關(guān)閉而控制壓縮機(jī)(2)，以及以便實(shí)現(xiàn)封閉容積(5)中的設(shè)定點(diǎn)溫度Tset。在此期間確定壓縮機(jī)切換模式。測(cè)量從封閉容積(5)返回以穿過蒸發(fā)器(4)的空氣的溫度Treturn，并且根據(jù)Tdiff=Treturn–Tset來計(jì)算溫度差Tdiff。在Tdiff小于預(yù)定閾值的情況下，基于被確定的壓縮機(jī)切換模式以及基于Tdiff來控制一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇(6)的速度。封閉容積(5)內(nèi)的溫度波動(dòng)被最小化，并且能量被節(jié)約。
文檔編號(hào)F25B49/02GK103086097SQ20121042945
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者L.M.杰森, P.K.馬德森 申請(qǐng)人:馬士基集裝箱工業(yè)公司