CN103808092B - 用于空调装置的膨胀阀控制***和方法 - Google Patents

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Abstract

一种控制HVAC***电子膨胀阀（EEV）的方法，该方法包括根据与周围环境焓有关的变量确定HVAC***的最佳EEV位置；以及根据该最佳EEV位置来运行HVAC***。

Description

用于空调装置的膨胀阀控制***和方法
相关申请的交叉引用
不适用
关于联邦赞助研发的声明
不适用
对微缩胶片附件的引用
不适用
背景技术
某些暖通和空调***（HVAC***）可包括热力-机械的热膨胀阀（TXV），其响应于TXV的温度传感球所检测到的温度，对通过TXV的制冷剂的流动进行调节。TXV的传感球通常可位于靠近蒸发器盘管出口的压缩机的抽吸管线上，或者构造成响应于制冷剂管线温度的温度变化。当包括TXV的HVAC***开始运行时，TXV将响应于实际的制冷剂管线温度运行，该制冷剂管线温度导致TXV在所要求的过热值的过量和不足量之间游移不定，直到***基本上达到稳态运行为止。
在其它的情形中，HVAC***可包括机动化的电子膨胀阀（EEV），其可以选定的方式受控，以减小上述的过量、不足量和/或游移不定。然而，某些使用EEV的HVAC***，利用最近已知的良好的EEV位置值作为确定HVAC***启动时使用的EEV位置的基础。在某些情形中，由于在HVAC***的先前运行期间确定了后一已知的良好值，由此使得后一已知的良好值不是用于确定EEV启动位置的最佳基础，因此与HVAC***有关的环境条件可能已经改变。
发明内容
在本发明的某些实施例中，提供了控制HVAC***电子膨胀阀（EEV）的方法，该方法包括确定HVAC***的最佳EEV位置，该最佳EEV位置是与周围环境焓有关的变量的函数；以及根据该最佳EEV位置来运行HVAC***。
在本发明的其它实施例中，提供了控制HVAC***电子膨胀阀（EEV）的方法，该方法包括：一旦HVAC***恢复运行，则根据已确定的稳态EEV位置的百分比来运行EEV。
在本发明还有的其它实施例中，披露了一种住宅用的HVAC***，包括电子膨胀阀（EEV）和构造成控制EEV位置的控制器，其中，控制器构造成根据稳态EEV位置来控制EEV，该稳态EEV位置根据周围环境条件予以确定。
附图说明
为了更完整地理解本发明和其优点，现参照以下简要描述，并结合附图和详细描述，其中，相同的附图标记代表相同的零件。
图1是根据本发明实施例的HVAC***的示意图；
图2是图1的HVAC***的空气循环路径的示意图；
图3是一图表，显示对于多个室内周围环境条件（焓）的相对于室外环境温度确定的稳态EEV位置；
图4是一图表，显示根据图3的固定EEV位置来运行HVAC***所达到瞬态过热和抽吸压力；
图5是根据本发明实施例的控制HVAC***的方法的流程图；
图6是简化的运行流程图，显示控制EEV的运行方法；
图7是EEV运行曲线的图表；
图8是另一EEV运行曲线的表格；以及
图9是适用于实施本发明实施例的通用处理器（例如，电子控制器或计算机）***的简化图。
具体实施方式
某些HVAC***可运行地进行测试并赋予响应于该运行测试结果的效率额定值。对于某些HVAC***可能要求不仅在稳态运行下、而且在HVAC***的循环运行过程中以更加优化的方式进行。某些包括TXV的HVAC***可能在HVAC***的循环运行过程中不能提供理想的预见能力，因为TXV根据TXV的温度传感球检测到的温度固有地运行。在某些情形中，TXV的温度传感球检测到的温度在非一致的环境中可以是运行HVAC***的许多随机因子的函数。换言之，在具有TXV的HVAC***的循环运行过程中，TXV可在第一组运行环境之下以第一方式限制制冷剂流动，而同样的HVAC***的同样的TXV可在第二组运行环境之下以第二方式限制制冷剂流动。这样，不管初始的运行环境如何，需要具有膨胀阀的HVAC***提供更加有效的和/或更加可预见的HVAC***的运行。在某些实施例中，本发明可提供所谓的“EEV循环曲线”或以规定方式支配EEV运行以确保有利的CD值（这里，CD是季节能量效率额定值或SEER计算中所用的普通公知的循环损失效率）和高的HVAC***循环效率的“曲线”。
某些HVAC***已经设置有电子膨胀阀（EEV）和/或马达控制的膨胀阀，以努力提供更加有效的和/或更加可预见的HVAC***的运行。例如，美国专利申请出版物No.US2009/0031740A1（下文中称其为“出版物No.‘740”，本文以参见方式引入其全部内容）分别披露了图1、2和3中的几个HVAC***10、50和70，其包括电子机动化的膨胀阀36、36a、36b。出版物No.’740详细披露了HVAC***10、50和70的构成和结构，并还披露了控制电子机动化的膨胀阀36、36a、36b的方法。特别是，在段落[0037]-[0040]以及图5和7中披露了对电子机动化的膨胀阀36、36a、36b的运行和控制，其包括控制电子机动化的膨胀阀36、36a、36b（下文中一般地统称为EEV）的各种阶段和方法。
出版物No.’740披露了可根据HVAC***启动时的一段时间预定的泵运动曲线来控制EEV（见图5中的步骤98），此后根据HVAC***正常运行过程中反馈的控制模式进行控制（见图5中的步骤100）。出版物No.’740的图7披露了时间值（秒为单位）和EEV位置的表格，该EEV位置是相对于EEV初始启动位置的百分比开度。因此，出版物No.’740披露了这样的事实：尽管可根据HVAC***启动时的一段时间预定的阀运动曲线来控制EEV，但基于反馈的控制算法可随时间流逝而逐渐地分阶段以控制EEV的位置，由此逐渐地取代预定的阀运动曲线的影响。该发明提供了控制和/或实施诸如36、36a、36b那样EEV的***和方法。
另外，美国专利申请出版物No.US2012/0080179A1（下文中称其为“出版物No.‘179”，本文以参见方式引入其全部内容）披露了EEV可受控而具有HVAC***启动时的位置和/或值，该值是上一已知良好的蒸发器温度值的函数，或换句话说，是处于基本上稳态的HVAC***最近运行过程中所测得蒸发器温度的函数。在出版物No.’179的某些实施例中，EEV的运行分若干个阶段进行控制。在第一阶段，将EEV的位置控制为比上一已知良好的EEV位置值更加打开的位置。例如，在某些实施例中，通过采用倍乘因子（诸如1.3）来产生EEV，这样，EEV打开到上一已知良好的EEV位置值的130％的位置值。出版物No.’179还披露了在EEV第二阶段的运行过程中，EEV的初始启动值可逐渐地与HVAC***的实际反馈值（例如蒸发器的温度）相混合，这样，EEV在第二阶段期间的加权控制百分比归因于启动位置，而EEV在第二阶段期间的另一加权控制百分比归因于实际的反馈值。在EEV运行的第三阶段中，可不再使用EEV的启动位置和/或值，并且可仅根据实际的HVAC***反馈来控制EEV。在众多不同的实施例中，倍乘因子、定时和加权百分比值可变化，但总起来讲，这些控制值可被称作EEV控制曲线。在某些情形中，可选择该EEV控制曲线来提高效率，和/或保护压缩机避免接受过量的液体制冷剂，同时快速地达到稳态运行和/或要求的过热值。
在上述的某些HVAC***中，无论是TXV还是EEV，都可致使膨胀阀以尚未最佳的方式运行，以防止HVAC***启动时过热值的过量、不足量和/或游移不定。在某些情形中，膨胀阀的启动值可以是启动时实际制冷剂管线温度的函数（即，TXV），和/或上一已知良好的和/或上一已知的稳态值的函数（即，EEV）。因此，需要在HVAC***循环运行过程中以可预见的方式控制EEV的***和方法，以增加HVAC***的实际的和/或测试的效率。最为一般地说，本发明可提供根据启动值和/或启动位置来控制EEV的***和方法，启动值和/或启动位置响应于以下一个或多个条件和/或是以下条件的函数：例如，室内环境条件、室外环境条件和/或***运行容量（即，压缩机容量），而不只是作为上一已知良好值的函数。
现参照图1，图中示出根据本发明实施例的HVAC***100的简化示意图。HVAC***100包括室内单元102、室外单元104和***控制器106。在某些实施例中，***控制器106可运行以控制室内单元102和/或室外单元104的运行。如图所示，HVAC***100是所谓的热泵***，该热泵***可有选择地运行以执行一个或多个基本上闭合的热力学制冷循环，以提供冷却功能和/或加热功能。
室内单元102包括室内热交换器108、室内风机110和室内计量装置112。室内热交换器108是板式翅片热交换器，该板式翅片热交换器构造成允许室内热交换器108的内部管系内承载的制冷剂与接触室内热交换器108、但与制冷剂保持隔离的流体之间的热交换热交换器热交换器。在其它实施例中，室内热交换器108可包括绕片式翅片热交换器、微通道热交换器或任何其它合适类型的热交换器。
室内风机110可以是离心式鼓风机，该离心式鼓风机包括鼓风机壳体、至少部分地设置在鼓风机壳体内的鼓风机叶轮以及构造成有选择地转动鼓风机叶轮的鼓风机马达。在其它实施例中，室内风机110构造成能够以一个或多个速度范围内的多种速度运行的调制和/或可变速风机。在其它实施例中，室内风机110可构造成能够通过有选择地对室内风机110的马达的多个电磁绕组中的不同电磁绕组通电而以多个运行速度运行的多速风机。在又一些实施例中，室内风机110可以是单速风机。
室内计量装置112是电子控制电动机驱动的电子膨胀阀（EEV）。在替代实施例中，室内计量装置112可包括恒温膨胀阀、毛细管组件和/或任何其它合适的计量装置。室内计量装置112可包括制冷剂止回阀和/或制冷剂旁路和/或与其关联，以在制冷剂流过室内计量装置112的方向使得室内计量装置112不意图计量或以其它方式显著限制制冷剂通过室内计量装置112的流量时使用。
室外单元104包括室外热交换器114、压缩机116、室外风机118、室外计量装置120以及换向阀122。室外热交换器114是绕片式(spine fin)热交换器，该绕片式热交换器构造成允许室外热交换器114的内部通道内承载的制冷剂与接触室外热交换器114、但与制冷剂保持隔离的流体之间的热交换。在其它实施例中，室外热交换器114可包括板翅式热交换器、微通道热交换器或任何其它合适类型的热交换器。
压缩机116是多速涡旋式压缩机，其构造成选择性地以多个质量流速泵送制冷剂。在替代实施例中，压缩机116可包括调制压缩机，该调制压缩机能够在一个或多个速度范围内运行，压缩机116可包括往复或旋转型压缩机，压缩机116可以是单速压缩机，和/或压缩机116可包括任何其它合适的制冷剂压缩机和/或制冷剂泵。
室外风机118是轴流式风机，其包括风机叶片组件和构造成选择性地旋转风机叶片组件的风机马达。在其它实施例中，室外风机118可包括混合流动风机、离心式鼓风机和/或任何其它合适类型的风机和/或鼓风机。室外风机118构造成能够以一个或多个速度范围内的多种速度运行的调制和/或可变速风机。在其它实施例中，室外风机118可构造成能够通过选择性地对室外风机118的马达的多个电磁绕组中的不同电磁绕组通电而以多个运行速度运行的多速风机。在又一些实施例中，室外风机118可以是单速风机。
室外计量装置120是恒温膨胀阀。在替代实施例中，室外计量装置120可包括电子控制电动机驱动的EEV、毛细管组件、和/或任何其它合适的计量装置。室外计量装置120可包括制冷剂止回阀和/或制冷剂旁路和/或与其关联，以在制冷剂流过室外计量装置120的方向使得室外计量装置120不意图计量或以其它方式显著限制制冷剂通过室外计量装置120的流量时使用。
换向阀122是所谓的四通换向阀。可选择性地控制换向阀122以改变制冷剂在HVAC***100中的流动路径，如下文更详细所述的那样。换向阀122可包括电磁螺线管或构造成选择性地使换向阀122的部件在各操作位置之间移动的其它装置。
***控制器106可包括用于显示信息并用于接收用户输入的触屏接口。***控制器106可显示与HVAC***100的运行相关的信息，并可接收与HVAC***100的运行相关的用户输入。然而，***控制器106可进一步操作以显示信息并接收与HVAC***100的运行无关和/或不相关的用户输入。在某些实施例中，***控制器106可包括温度传感器，并还可构造成控制与HVAC***100相关联的区域的加热和/或冷却。在某些实施例中，***控制器106可构造成自动调温器，用以控制对与HVAC***相关联的区域提供的空调的空气。在某些实施例中，***控制器106还可包括压力传感器、湿度传感器和/或任何其它合适的用于检测、监视和/或记录室内和室外周围环境条件和/或室内和室外周围环境的焓的传感器。
在某些实施例中，***控制器106可选择性地与室内单元102的室内控制器124、室外单元104的室外控制器126、和/或HVAC***100的其它部件通信。在某些实施例中，***控制器106可构造成选择性地在通信总线128上双向通信。在某些实施例中，通信总线128的各部分可包括适于在***控制器106与构造成与通信总线128对接的HVAC***100各部件中的一个或多个之间通信信息的三线连接。再有，***控制器106可构造成经由通信网络132与HVAC***100部件和/或其它装置130选择性地通信。在某些实施例中，通信网络132可包括电话网络，而其它装置130可包括电话。在某些实施例中，通信网络132可包括因特网，而其它装置130可包括所谓的智能手机和/或其它能上网的移动通信装置。
室内控制器124可由室内单元102承载，并可构造成经由通信总线128和/或任何其它合适的通信介质接收信息输入、发送信息输出、以及以其它方式与***控制器106、室外控制器126和/或任何其它装置通信。在某些实施例中，室内控制器124可构造成与室内个性化模块134通信、接收与室内风机110的速度相关的信息、向电热继电器发送控制输出、发送关于室内风机110体积流率的信息、与空气清洁器136通信和/或以其它方式影响对空气清洁器136的控制、以及与室内EEV控制器138通信。在某些实施例中，室内控制器124可构造成与室内风机控制器142通信和/或以其它方式影响对室内风机110运行的控制。在某些实施例中，室内个性化模块134可包括关于室内单元102的识别和/或操作的信息。在某些实施例中，室内个性化模块134可包括关于室内单元102的识别和/或操作，和/或关于室外计量装置120的位置的信息。
在某些实施例中，室内EEV控制器138可构造成接收与室内单元102内制冷剂的温度和压力相关的信息。更具体地，室内EEV控制器138可构造成接收与制冷剂进入、排出室内换热器108和/或在室内换热器108内的温度和压力相关的信息。另外，室内EEV控制器138可构造成与室内计量装置112通信和/或以其它方式影响对室内计量装置112的控制。
室外控制器126可由室外单元104承载，并可构造成经由通信总线128和/或任何其它合适的通信介质接收信息输入、发送信息输出、以及以其它方式与***控制器106、室内控制器124和/或任何其它装置通信。在某些实施例中，室外控制器126可构造成与室外个性化模块140通信，室外个性化模块140可包括与室外单元104的识别和/或运行相关的信息。在某些实施例中，室外控制器126可构造成接收关于与室外单元104相关环境温度的信息、关于室外换热器114的温度的信息、和/或关于制冷剂进入、排出室内换热器108和/或压缩机116和/或在室内换热器108和/或压缩机116内的制冷剂温度和/或压力的信息。在某些实施例中，室外控制器126可构造成发送关于监测室外风机118、压缩机油箱加热器、换向阀122的螺线管、与调节和/或监测HVAC***100的制冷剂充注、室内计量装置112的位置和/或室外计量装置120的位置关联的继电器，关于与上述各部件通信和/或以其它方式影响对上述各部件的控制的信息。室外控制器126还可构造成与压缩机驱动控制器144通信，压缩机驱动控制器144构造成对压缩机116通电和/或控制压缩机116。
示出HVAC***100构造成以所谓的冷却模式运行，其中在室内换热器108处由制冷剂吸收热量并在室外换热器114处从制冷剂放出热量。在某些实施例中，压缩机116可运行以压缩制冷剂并从压缩机116通过换向阀122泵送相对高温且高压的压缩制冷剂到室外换热器114并到达室外换热器114。当制冷剂穿过室外换热器114时，室外风机118可运行以移动空气与室外换热器114接触，由此将热量从制冷剂传递到室外换热器114周围的空气。制冷剂可主要包括液相制冷剂，且制冷剂可从室外换热器114通过和/或围绕室外计量装置120泵送到室内计量装置112，室外计量装置120在冷却模式基本上不阻碍制冷剂的流动。室内计量装置112可计量穿过室内计量装置112的制冷剂，从而室内计量装置112下游的制冷剂处于比室内计量装置112上游的制冷剂低的压力下。跨越室内计量装置112的压差允许室内计量装置112下游的制冷剂膨胀和/或至少部分转换成气相。气相制冷剂可进入室内换热器108。当制冷剂穿过室内换热器108时，室内风机110可运行以移动空气与室内换热器108接触，由此将热量从室内换热器108周围的空气传递到制冷剂。制冷剂可此后在穿过换向阀122之后重新进入压缩机116。
为了以所谓的加热模式运行HVAC***100，可控制换向阀122以改变制冷剂的流动路径，室内计量装置112可停用和/或旁路，且室外计量装置120可启用。在加热模式，制冷剂可从压缩机116通过换向阀122流到室内换热器108，制冷剂可基本上不受室内计量装置112的影响，制冷剂可经历跨越室外计量装置120的压差，制冷剂可穿过室外换热器114，且制冷剂可在穿过换向阀122之后重新进入压缩机116。最一般地，HVAC***100在加热模式的运行与其在冷却模式的运行相比将室内换热器108与室外换热器114的作用互换。
现参照图2，示出由两个HVAC***100调节的、用于结构200的空气循环路径的简化示意图。在该实施例中，结构200被概念化成包括下层202和上层204。下层202包括区域206、208和210，而上层204包括区域212、214和216。与下层202关联的HVAC***100构造成循环和/或调节下部区域206、208和210的空气，而与上层204关联的HVAC***100构造成循环和/或调节上部区域212、214和216的空气。
除了上述HVAC***100的各部件之外，在该实施例中，每个HVAC***100还包括通风机146、预过滤器148、加湿器150以及旁路管道152。通风机146可运行以选择性地将循环空气排出到环境中和/或将环境空气引入循环空气。预过滤器148可总地包括过滤介质，该过滤介质选择成在空气排出预过滤器148并进入空气清洁器136之前捕获和/或截留相对大的颗粒物质。调湿器150可运行以调节循环空气的湿度。旁路管道152可用于调节形成循环空气流动路径的管道内的空气压力。在某些实施例中，流过旁路管道152的空气可由旁路阻尼器154调节，而输送到区域206、208、210、212、214和216的空气流可通过区域阻尼器156调节。
还有，每个HVAC***100还可包括区域恒温器158和区域传感器160。在某些实施例中，区域恒温器158可与***控制器106通信，并可允许用户控制区域恒温器158所在区域的温度、湿度和/或其它环境设定。此外，区域恒温器158可与***控制器106通信，以提供关于区域恒温器158所在区域的温度、湿度和/或其它环境反馈。在某些实施例中，区域传感器160可与***控制器106通信，以提供关于区域传感器160所在区域的温度、湿度和/或其它环境反馈。
每个HVAC***100还可包括压力传感器218和温度传感器220。压力传感器218可提供供应压头222内供应空气的压力测量值。温度传感器220可提供供应压头222内供应空气的温度测量值。压力传感器218和温度传感器220出于管理过度的空气调节的目的，可将信息提供给***控制器106和室内控制器124。每个HVAC***100还可包括返回输入224，离开旁路管道152的空气流可馈送入该返回输入224内。
尽管HVAC***100图示为所谓的分体式***，其包括与室外单元104分开定位的室内单元102，但HVAC***100的替代实施例可包括所谓的封壳***，其中室内单元102的一个或多个部件和室外单元104的一个或多个部件一起承载在公共壳体或封壳内。HVAC***100图示为所谓的管道***，其中室内单元102远离调节区域定位，由此需要空气管道来提供循环空气的路线。但是，在替代实施例中，HVAC***100可构造成非管道***，其中与室外单元104关联的室内单元102和/或多个室内单元102基本上位于由相应室内单元102所调节的空间和/或区域内，由此不需要空气管道提供由室内单元102调节的空气的路线。
仍参照图2，***控制器106可构造成彼此双向通讯，并还可构造成：使用者可使用任何的***控制器106来监视和/或控制任何的HVAC***100部件，而不用管这些部件可与哪些区域相关联。此外，每个***控制器106、每个区域自动调温器158以及每个区域传感器160可包括湿度传感器。这样，将会认识到，结构200在多个不同位置装备有多个湿度传感器。在某些实施例中，使用者可有效地选择使用多个湿度传感器中的哪个传感器来控制一个或多个HVAC***100的运行。在某些实施例中，湿度可表示为相对湿度的百分比值。
现参照图3，图中显示稳态EEV位置与室外环境温度的图表，该室外环境温度是室内焓的函数，其中，对于以图表中规定的室内和室外条件启动的特别构造的HVAC***来说，EEV位置代表合适的稳态运行位置。曲线各自代表不同的恒定室内焓。特别地，上部曲线代表室内干球温度为95℉和室内湿球温度为80℉的室内条件，而中间曲线代表室内干球温度为80℉和室内湿球温度为67℉的室内条件，下部曲线代表室内干球温度为70℉和室内湿球温度为52℉的室内条件。换句话说，图表显示哪些EEV位置在特定的室内和室外环境条件下期望成为特定***的理想位置。具体来说，图3的图表显示三个二阶多项式曲线，这些曲线代表沿着代表室外温度的x轴和沿着代表稳态EEV位置的y轴的室内焓（即，作为室内干球温度和室内湿球温度的函数，或换言之，作为室内温度和室内湿度的函数）。图3的图表可用于冷却应用中。尽管图3的图表仅涉及室外温度，但替代的实施例（诸如使用在加热应用中的实施例）可另外考虑室外焓。在某些情形中，图3的图表可用实验方法确定，而在其它情形中，图3的图表可根据实验证实的热力学***模型技术进行计算。不管图3的图表属于哪种起源，所确定的和/或呈现的关系都可提供给HVAC***的控制器，例如但不限于***控制器106，这样，HVAC***100在启动时可根据图3图表中所代表的稳态EEV位置运行。
图3图表中的值专用于特殊的HVAC***构造，并还专用于特殊HVAC***的特殊运行速度。例如，当HVAC***100是调制***时，使得压缩机和/或其它部件可有选择地受控，而有效地以不同吨位、BTU/h容量、速度运行，和/或包括或多或少的热源和/或热沉（即，循环加热***、地热环路等），本发明构思确定EEV位置和室内和/或室外条件之间的不同关系，这样，便可考虑到HVAC***容量的变化。例如，如果HVAC***构造成有选择地以四个不同速度运行，则本发明构思向HVAC***提供四个互补的数据组、图表和/或稳态EEV位置关系，这样，不管HVAC***以什么速度启动或以什么速度运行，HVAC***总是装备成根据专用于选定的HVAC***运行容量的室内和室外条件，将EEV控制成合适的稳态值。因此，在某些实施例中，EEV控制器的启动位置可被考虑为根据室内焓、室外焓以及HVAC***的启动容量进行选择。类似地，因为图3的关系表示为EEV的数字位置值，而不是表示为通过EEV的横截面流动面积、EEV的一般化的压力和/或流动限制特性，和/或EEV的其它一般化的运行特征，所以图3的图表可考虑适用于特定的EEV，而不是普遍地适用于所有EEV。在某些实施例中，各种EEV可被模型化和/或研究和一般化为EEV的技术规格书，使得HVAC***100可包括用于各种不同EEV的数据，由此，另外根据指定的EEV类型或模型，允许容易地选择合适的EEV位置关系。类似地，HVAC***可设置有用于一个或多个压缩机和/或压缩机容量运行计划的数据。
在某些实施例中，诸如用于热泵型HVAC***，对每个冷却运行模式和加热运行模式可能需要确定所述的关系。如上所述，某些影响焓的环境参数可有选择地不再给予强调，以使大气压力和/或室外湿度不被利用。在如此的情形中，为建立针对热泵冷却模式的稳态EEV位置而确定的关系，可遵循于以上所述的，从而可利用室内温度、室内湿度和室外温度，其中，室内参数与蒸发器相关，而室外参数与冷凝器相关。然而，对于加热模式中同样的热泵，稳态EEV位置关系可根据室内温度、室外湿度和室外温度（简化为室外焓）来确定，这样，室内参数与冷凝器相关，而室外参数与蒸发器相关。
在某些实施例中，HVAC***控制器106和/或其它HVAC***100部件可构造成实时地或接近实时地计算上述的关系，这样，在现场操作过程中，HVAC***100正在计算稳态EEV位置，使位置基于先前确定的在稳态EEV位置和通过实验和/或热力学模型获得的室内和室外条件之间的热力学关系。此外，尽管特殊的HVAC***100的构造可导出稳态EEV位置关系，其可一般化为如图3所示的二阶多项式方程，但也可使用其它的曲线拟合技术。在某些实施例中，与特殊组的室内和室外条件相关的曲线的一般形状可沿着EEV位置轴线（即，图3的y轴）只是上下地移动，以便粗略地适应HVAC***运行容量和/或HVAC***启动容量的变化，这样，为了使接近达到的结果类似于根据提供专用于其它容量的数据得到的结果，只需要较少的实验、较少的热力学模拟、较少的电子数据储存的存储器空间和/或较少的计算。
现参照图4，图中示出一图表，该图表显示根据图3的关系选出的EEV启动位置来运行HVAC***的结果。具体来说，图4的图表显示在HVAC***初始启动过程中（一般地，在时间＝0到大约时间＝200秒）和通过接近稳态时运行的HVAC***的运行（一般地，在大约时间＝200到大约时间＝1050秒）绘出的过热值（气体温度和饱和液体温度或蒸发器温度之间的差）和抽吸压力值。图4的图表表明快速地达到稳态过热值而没有很大的游移不定，否则如果主要使用HVAC***的运行反馈以代替恒定的启动值和/或根据室内和室外条件选出的启动值，就会出现所述的游移不定。
现参照图5，图中示出控制EEV的方法500的流程图。在某些实施例中，方法500可在方框502处开始，根据室内和室外条件来确定合适的稳态EEV位置。在某些实施例中，室内和室外条件可包括大气压力、温度、湿度和/或与影响室内周围环境的焓和室外周围环境的焓相关的任何其它因素。该方法500可前进到方框504并可向HVAC***提供稳态EEV位置。该方法500可前进到方框506并可控制EEV以获得和/或保持稳态EEV位置。在某些实施例中，EEV可在HVAC***启动（即，压缩机启动）期间获得和/或被致使保持稳态EEV位置，可保持该稳态EEV位置，直到HVAC***基本上在稳态中运行，和/或直到将运行参数反馈的HVAC***纳入到对EEV位置的控制中，不会显著地使过热值失稳。在某些实施例中，如下文中将要描述的，HVAC***可不获得或维持稳态EEV位置，但相反，HVAC***可根据稳态EEV位置来控制EEV。
现参照图6，简化的运行流程图示出EEV（例如但不限于，出版物No.‘740的图1、2和3中的HVAC***10、50和70的机动化膨胀阀36、36a、36b）如何可被控制来达到HVAC***较高的循环运行效率。最一般地讲，可根据方法600来控制EEV。方法600开始于方框602，此时HVAC***可选择EEV的类型、HVAC***容量，确定与室内和室外焓相关的环境条件，并对上述变量确定出合适的EEV稳态值。方法600可从方框602前进到方框604的阶段I运行。
阶段I运行一般地包括控制EEV的位置作为先前在方框602处确定的稳态EEV位置的倍增。在许多实施例中，该倍增可导致将EEV打开到大于稳态EEV位置的打开位置。例如，在某些实施例中，阶段I可包括用加权因子（例如但不限于1.3）乘以稳态EEV位置，由此，如果稳态EEV位置被确定为100，则初始的开度会在130的位置处，与可能会导致EEV打开到稳态EEV位置的流过EEV的质量流相比，其允许更大的冷却剂质量流通过EEV。在其它的实施例中，在根据阶段I的控制EEV过程中的某些点处，稳态EEV位置可乘以范围在约1.0至约5.0的加权因子。应该理解到，尽管大于1.0的加权因子可造成程度可变的液体制冷剂淹没压缩机（当所有其它运行变量基本上保持恒定时），但可将该情况限制到大约5分钟或不到的出现时间，以防止由于液体制冷剂进入压缩机造成对压缩机的可能损坏。淹没压缩机一般地可定义为这样的情况：因为制冷剂气体温度（GT）在数值上基本上类似于饱和液体温度或蒸发器温度（ET），所以液体制冷剂进入压缩机。气体温度（GT）和饱和液体温度或蒸发器温度（ET）之间的温差可被称作过热（SH）（即，SH=GT-ET）。在某些实施例中，用制冷剂淹没压缩机可提供较高的循环运行效率和/或减小的CD值。在某些实施例中，在启动时允许更多的制冷剂质量流通过EEV，可增加传热率和相关的抽吸压力，由此在HVAC***已经运行足够长时间而达到稳态运行之前减小循环损失。
在其它实施例中，阶段I的运行可包括将EEV打开到小于、等于和/或大于稳态EEV位置的值的任何组合，只要在阶段I运行过程中的某些点（在基本上达到稳态之前，HVAC***没有不连续的运行）根据稳态EEV位置控制EEV即可。阶段I的运行的另一要求在于，在阶段I运行过程中的某些时间，基本上不相对于当前的和/或上一记录的蒸发器温度（ET），和/或当前的和/或上一记录的气体温度（GT），和/或当前的和/或上一记录的过热值（SH）控制EEV。在阶段I的运行之后，方法600在方框606处继续阶段II的运行。
阶段II的运行一般地包括纳入所测量的ET用作控制EEV位置中的分量。最为一般地说，所测量的ET可与上一良好的ET相比较，并乘以ET加权因子。在某些实施例中，阶段II运行通常开始的时间可与实验确定的时间相关联，此时，特殊的HVAC***的ET值变得相对可靠，和/或变为HVAC***运行状态的稳定指示器。在某些实施例中，阶段II可包括上一良好的ET乘以0至约2.0的加权因子。尽管上一良好的ET可乘以阶段II中的各种加权因子，但在根据阶段II控制EEV的过程中的某些点处（在基本上达到稳态之前，HVAC***没有不连续的运行），上一记录的ET必须乘以正值或负值的加权因子。阶段II的运行可继续，直到方法600前进到方框608处的阶段III的运行。
最为一般地说，阶段III的运行包括纳入所测量的ET和所测量的GT用作控制EEV位置中的分量。在某些实施例中，所测量的ET可从所测量的GT中减去以确定所测量的SH。最为一般地说，所测量的SH可与上一记录的SH相比较，并乘以SH加权因子。此外，该测量的SH可与SH设定点相比较，并乘以SH加权因子。在某些实施例中，阶段III运行通常开始的时间可与实验确定的时间相关联，此时，特殊的HVAC***的GT值（和由此的SH值）变得相对可靠，和/或变为HVAC***运行状态的稳定指示器。在某些实施例中，阶段III可包括上一记录的SH乘以0至约1.0的加权因子。尽管上一记录的SH可乘以阶段III中的各种加权因子，但在根据阶段III控制EEV的过程中的某些点处（在基本上达到稳态之前，HVAC***没有不连续的运行），上一记录的SH必须乘以正值的加权因子。阶段III的运行可继续，直到方法600在方框610处停止。在某些实施例中，阶段III可响应于HVAC***满足将某一空间温度空调到要求温度的要求（即，满足自动调温器所要求的温度）而停止运行。在某些实施例中，因为SH反馈控制是全控制模式（如出版物No.‘740中所描述的），阶段III的运行可停止，且方法600用尽。方法600可在空间温度足够偏离所要求的温度时再次开始，从而致使HVAC***再次进行循环。
现参照图7，图中示出一示例运行曲线。图7是一表格，其包括：指示时间的一列，该时间自根据控制单元认为循环是ON之时起始；稳态EEV位置加权因子的一列，该加权因子用于乘以所确定的稳态EEV位置；ET加权因子的一列；以及SH加权因子的一列。图7的曲线显示，从时间＝0至时间＝20，EEV受控而使EEV位置是稳态EEV位置的130％。接下来，图7显示从时间＝20至时间＝100，EEV位置受控而逐渐地从稳态EEV位置的130％变化到稳态EEV位置的100％。时间＝0至时间＝100之间的运行可被考虑为阶段I的运行，因为ET和SH被忽略（与0.0的加权因子有关）。
接下来，图7显示从时间＝100至时间＝130，稳态EEV位置的加权因子保持在1.0，而ET加权因子从0逐渐增加到0.5。这样，从时间＝100至时间＝130，所测量的ET逐渐递增地影响EEV位置，加权因子高达0.5。在该时间段期间，SH加权因子保持为0。在某些实施例中，因为在设定EEV位置时，所测量的ET被使用，而所测量的GT和/或所测量的SH不被使用，从时间＝100至时间＝130的时间段可被称作阶段II的运行。
接下来，图7显示从时间＝130至时间＝150，稳态EEV位置的加权因子保持在1.0，而ET加权因子从0.5逐渐增加到1.0，SH加权因子从0逐渐增加到1.0。这样，从时间＝130至时间＝150，所测量的ET逐渐递增地影响EEV位置，加权因子高达1.0，而所测量的SH逐渐递增地增大对EEV位置的影响，加权因子高达1.0。在某些实施例中，因为除了所测量的GT和/或所测量的SH，所测量的ET被使用以设定EEV的位置，从时间＝130至时间＝150的时间段可被称作阶段III的运行，其在时间＝150处达到全反馈控制。
在某些实施例中，实现全反馈控制所需的时间（其中，稳态EEV位置、ET和SH的每个加权因子等于1.0）对于每个因子可要求达到大约5分钟或以上。此外，应该认识到，EEV位置加权因子减小或增加的一个或多个变化率的速率、ET加权因子减小或增加的速率，以及SH加权因子增加或减小的速率，随着基本上类似的HVAC***的吨位改变，或随着影响接近和/或达到稳态运行所需时间的任何其它HVAC***设计因素的变化，上述速率一般可增加或减小。换句话说，因为不同吨位和/或容量的HVAC***趋于在全部的制冷回路中以不同的速率循环制冷剂，不同的HVAC***可在不同时间比较地趋于达到稳态和/或接近稳态运行。
现参照图8，图中示出另一示例曲线。图8是一表格，其包括：指示时间的一列，该时间自根据控制单元（例如但不限于控制单元114和214）认为循环是ON之时起始；稳态EEV位置加权因子的一列，该加权因子用于乘以稳态EEV位置；ET加权因子的一列；以及SH加权因子的一列。图8的运行曲线显示，从时间＝0至时间＝60，EEV受控而从EEV位置是稳态EEV位置的110％逐渐变化到稳态EEV位置的105％。时间＝0至时间＝60之间的运行可被考虑为阶段I的运行，因为ET和SH被忽略（与0.0的加权因子有关）。
接下来，图8显示从时间＝60至时间＝90，稳态EEV位置的加权因子从EEV位置是稳态EEV位置的105％逐渐变化到稳态EEV位置的100％，而ET加权因子从0逐渐变化到0.5。这样，从时间＝60至时间＝90，所测量的ET逐渐递增地影响EEV位置，加权因子高达0.5。在该时间段期间，SH加权因子也从0逐渐地变化到0.5。这样，从时间＝60至时间＝90，所测量的SH逐渐递增地影响EEV位置，加权因子高达0.5。在该实施例中，因为所测量的ET不用来将EEV位置设定到排除所测量的GT和/或测量的SH，从时间＝60至时间＝90的时间段可被称作阶段III运行的部分。换句话说，因为就在阶段I的运行之后同时使用所测量的ET和所测量的SH，图8的曲线可不包括阶段II的运行时间段。从时间＝90至时间＝105，稳态EEV位置加权因子保持不变，而每个ET和SH加权因子从0.5逐渐增加到1.0。从时间＝90至时间＝105的运行也可被称作阶段III的运行，其在时间＝150处达到全反馈控制。
应该认识到，例如在图7和8中，所提供的时间值和各种加权因子可通过HVAC***的实际运行和/或通过HVAC***的模拟运行，用实验方法予以确定。在某些实施例中，可通过以下方式确定HVAC***的稳态，首先，以不中断的方式运行HVAC***，持续至少约60分钟。在此时间段之后，可以假定通过简单地继续HVAC***的运行，特性上将不会获得进一步显著的增益。当HVAC***在稳态中运行时，EEV位置、ET值、GT值以及SH值可记录下来。此后，HVAC***可停止运行，并允许返回到预运行状态，其中ET值、GT值、SH值以及其它HVAC***的温度和压力响应于长时间暴露于周围环境中而基本上得到均衡。此后，可重新启动HVAC***，可监视EEV位置、ET值、GT值以及SH值，以确定在哪个流逝的时刻首先达到稳态的运行（即，当每个EEV位置、ET值、GT值以及SH值达到先前测得的稳态值）。在某些情形中，ET值可领先于GT值和/或SH值先达到可接受的值。因此，为了合理地与正确的稳态ET值相关联，用实验方法对ET加权因子所确定的时间可用作为ET值可开始被加权的时间，其被加权为控制EEV位置的因子。类似地，为了合理地与稳态GT值和/或稳态SH值相关联，用实验方法对GT值和/或SH加权因子所确定的时间可用作为GT值和/或稳态SH值可开始被加权的时间，其被加权为控制EEV位置的因子。此外，在某些实施例中，赋予EEV位置的加权可部分地根据稳态运行过程中用实验方法确定的正确EEV位置，和/或HVAC***达到正确运行的抽吸压力，而没有过量和低于稳态运行点。在启动过程中通过逐渐地接近稳态抽吸压力，且不低于稳态抽吸压力，便可提高循环效率。
上述控制EEV的***和方法可提供HVAC***一致的循环运行，以使HVAC***可更有効地运行，和/或可由于减小的CD值而接收更高额定效率。此外，可使用上述方法和/或算法来确定上述一致的运行，并可通过控制EEV功能和/或运行的软件来实施。还有，尽管上述的***和方法主要以如下的构造进行讨论，其构造成根据室内条件（即，室内焓）、室外条件（即，室外焓）、HVAC***容量和/或EEV类型（即，模型）来确定启动的EEV位置，但同样稳态的EEV值可由远超越HVAC***启动的HVAC***来使用，在某些情形中，除了实际的HVAC***运行条件反馈信息和/或排除实际的HVAC***运行条件反馈信息，还可在EEV控制曲线中使用。在某些实施例中，稳态的EEV位置可被称作最佳EEV位置。在替代的实施例中，所确定的EEV位置可被确定为最佳EEV位置，而不必是稳态的EEV位置，然而，所确定的最佳EEV位置仍可被确定为室内和/或室外条件的函数。
图9示出典型的通用处理器（例如电子控制器或计算机）***1300，其包括适于实施本文所揭示一个或多个实施例的处理部件1310。除了处理器1310（可称为中央处理单元或CPU），***1300可包括网络连接设备1320、随机存取存储器（RAM）1330、只读存储器（ROM）1340、副存储器1350以及输入/输出（I/O）装置1360。在某些情况下，这些部件中的一些可不存在，或者这些部件中的一些可以各种组合彼此组合或与未示出的其它部件组合。这些部件可位于单个物理实体内或一个以上物理实体内。本文描述处理器1310采取的任何动作可由处理器1310单独采取或由处理器1310与附图中示出或未示出的一个或多个部件结合采取。
处理器1310执行可能从网络连接设备1320、RAM1330、ROM1340或副存储器1350（可能包括诸如硬盘、软盘、光盘或其它驱动器的各种基于盘的***）读取的指令、编码、计算机程序或脚本。尽管仅示出一个处理器1310，但可存在多个处理器。因此，尽管可讨论各指令由处理器执行，但各指令可同时、串行地或以其它方式由一个或多个处理器执行。处理器1310可实施为一个或多个CPU芯片。
网络连接设备1320采用的形式可以是调制解调器、调制解调器组、以太网设备、通用串行总线（USB）接口设备、串行接口、令牌环设备、光纤分布式数据接口（FDDI）设备、无线局域网（WLAN）设备、诸如码分多路存取（CDMA）设备、全球移动通信***（GSM）的无线收发器设备、全球互通微波存取（WiMAX）设备和/或其它众所周知的连接到网络的设备。这些网络连接设备1320可使处理器1310能够与互联网或者一个或多个电信网络或处理器1310可从其接收信息或者处理器1310可向其输出信息的其它网络通信。
网络连接设备1320还可包括一个或多个收发器部件1325，收发器部件能够以电磁波形式无线发送和/或接收数据，电磁波诸如无线频率信号或微波频率信号。或者，数据可在电导体内或表面上、在同轴电缆内、在波导内、在诸如光纤的光学介质内、或在其它介质内传播。收发器部件1325可包括分开的接收和发送单元或单个收发器。由收发器1325发送或接收的信息可包括已由处理器1310处理的数据或将由处理器1310执行的指令。这种信息可以例如计算机数据基带信号或实施为载波的信号的形式从网络接收和输出到网络。该数据可根据不同序列排序，这对于处理或产生数据或者发送或接收数据可能是理想的。基带信号、嵌入载波的信号、或者目前使用或者此后开发的其它类型信号可称为传递介质，并可根据本领域技术人员公知的几种方法产生。
RAM1330可用于存储易失性数据并可能存储由处理器1310执行的指令。ROM1340是非易失性存储装置，该非易失性存储装置通常具有比副存储器1350的存储容量小的存储容量。ROM1340可用于存储指令并可能存储在执行指令期间读取的数据。对RAM1330和ROM1340两者的访问通常比对副存储器1350快。副存储器1350通常包括一个或多个盘驱动器或带驱动器，且可用于数据的非易失性存储或如果RAM1330不足够大以容纳所有的工作数据时作为溢流数据存储器。副存储器1350可用于存储在选择这些程序来执行或需要信息时加载到RAM1330的程序或指令。
I/O设备1360可包括液晶显示器（LCD）、触摸屏显示器、键盘、键板、开关、刻度盘、鼠标、轨迹球、语音识别器、读卡器、纸带阅读器、打印机、视频监视器、转换器、传感器或其它公知的输入或输出设备。
同时，收发器1325可视为I/O设备1360的部件来代替或添加于网络连接设备1320的部件。某些或全部I/O设备1360可大致类似于本文揭示的各种部件。
已经公开了至少一个实施例，本技术领域内技术人员对于实施例和/或实施例的特征所作出的变型、组合和/或修改均落入在本发明的范围之内。通过组合、整合和/或省略实施例的某些特征而得出的可替代实施例也都落入在本发明范围之内。在表达陈述数值范围或限值的情形中，如此表达的范围或限值应被理解为：包括落入所表达陈述的范围或限值内的类似值的迭代范围或限值（例如，从约1至约10就包括2、3、4等；大于0.10就包括0.11、0.12、0.13等）。例如，只要公开了具有下限R1和上限Ru的数值范围，那么落入该范围内的任何数值就被具体地公开了。尤其是，该范围内的以下数值特别地予以公开：R=R1＋k×(Ru-R1)，其中，k是以1％为增量变化从1％至100％的变量，即，k是1％、2％、3％、4％、5％、…50％、51％、52％、…95％、96％、97％、98％、99％或100％。此外，由上述定义的两个R数值限定的任何数值范围也就被具体地公开了。对于权利要求书中的任何要素使用术语“可选地”，是指需要该要素或替代地不需要该要素，两种替换方式都在权利要求的范围之内。使用诸如包括、包含和具有的广义术语应被理解为是对诸如由什么组成、主要地由什么组成以及大致由什么组成的较狭义术语提供支持。因此，保护范围不受以上阐述的介绍所限制，但由附后的权利要求书所限定，该范围包括权利要求主题的所有等价物。将各个和每个权利要求作为进一步揭示纳入到本说明书中，并且权利要求书是本发明的实施例。

Claims (14)

1.一种控制HVAC***电子膨胀阀的方法，该方法包括：
根据室内焓、室外环境温度和HVAC***的运行容量确定用于HVAC***的稳态电子膨胀阀位置；
根据该稳态电子膨胀阀位置来运行HVAC***以排除HVAC***的运行反馈信息；
响应于以比稳态电子膨胀阀位置更高的位置运行EEV，在已经过去预定的时间段之后减少电子膨胀阀的位置；
响应于以比稳态电子膨胀阀位置更低的位置运行EEV，在已经过去预定的时间段之后增加电子膨胀阀的位置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述室外环境温度与HVAC***的蒸发器相关联。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述室外环境温度与HVAC***的冷凝器相关联。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述HVAC***的运行容量是压缩机的容量。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在根据稳态电子膨胀阀位置运行电子膨胀阀时，根据HVAC***的过热反馈运行电子膨胀阀。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在根据稳态电子膨胀阀位置运行电子膨胀阀之后，根据HVAC***的过热反馈运行电子膨胀阀。
7.一种控制HVAC***的电子膨胀阀的方法，该方法包括：
根据室内焓、室外环境温度和HVAC***的运行容量确定稳态电子膨胀阀位置；
中断HVAC***的运行；
一旦HVAC***恢复运行，则根据已确定的稳态电子膨胀阀位置的百分比来运行电子膨胀阀，以排除HVAC***的运行反馈信息；
响应于以比已确定的稳态电子膨胀阀位置更高的百分比运行EEV，在已经过去预定的时间段之后减少已确定的稳态电子膨胀阀的百分比；
响应于以比已确定的稳态电子膨胀阀位置更低的百分比运行EEV，在已经过去预定的时间段之后增加已确定的稳态电子膨胀阀的百分比。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述已确定的稳态电子膨胀阀位置不同于最后已知的良好的稳态电子膨胀阀位置，该已知的良好的稳态电子膨胀阀位置确定为控制HVAC***的函数，控制HVAC***是HVAC***的过热反馈的函数。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述百分比大于或小于100％。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，实现根据已确定的稳态电子膨胀阀位置对电子膨胀阀的运行，无需考虑先前记录的蒸发器温度、先前记录的气体温度和先前记录的过热。
11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述百分比随时间流逝而变化。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，增大所述百分比，响应于HVAC***的设计特征来选择该百分比增加的速率，HVAC***的设计特征影响HVAC***达到稳态运行所需的时间。
13.一种住宅用的HVAC***，包括：
电子膨胀阀；以及
构造成控制电子膨胀阀位置的控制器；
其中，所述控制器构造成根据稳态电子膨胀阀位置来控制电子膨胀阀的位置，在中断HVAC***的运行之后恢复HVAC***的运行时，该稳态电子膨胀阀位置根据室内焓、室外环境温度和HVAC***的运行容量确定，以排除HVAC***的运行反馈信息；
其中，所述控制器配置成响应于以比已确定的稳态电子膨胀阀位置更高的百分比运行EEV，在已经过去预定的时间段之后减少百分比；
其中，所述控制器配置成响应于以比已确定的稳态电子膨胀阀位置更低的百分比运行EEV，在已经过去预定的时间段之后增加百分比。
14.如权利要求13所述的住宅用的HVAC***，其特征在于，所述控制器还构造成在根据稳态电子膨胀阀位置来首先控制电子膨胀阀的位置之后响应于以下中的至少一个来控制电子膨胀阀的位置：测得的蒸发器温度、测得的气体温度以及测得的过热，该稳态电子膨胀阀位置根据室内焓和室外环境温度确定，以排除HVAC***的运行反馈信息。
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