專利名稱:解除制冷啟動的優(yōu)化控制的制作方法
解除制冷啟動的優(yōu)化控制發(fā)明背景 發(fā)明領域本發(fā)明涉及一種使空調單元在制冷運行模式與解除制冷運行模 式之間切換的切換點的優(yōu)化方法。相關技術說明在空調單元的常規(guī)操作過程中, 一般以制冷模式運行空調單元, 其中消耗能量使將要冷卻的一定體積內的空氣冷卻。然而,當周圍 溫度較低時,就可能存在利用低溫的周圍空氣進行制冷而不使用制 冷模式。當空調單元利用低溫的周圍空氣使空間冷卻時,稱該單元 為以解除制冷模式運行。如上文所述,常規(guī)上,甚至當周圍空氣溫 度較低時,空調單元仍以制冷模式運行。在這種情況下以制冷模式 運行是低效率的空氣制冷方式。相反,在這種情況下以解除制冷模 式運行空調單元是更有效率的。在解除制冷模式中,啟動一個或多 個通風式熱交換器并且通過周圍空氣使在空調單元中循環(huán)的水冷 卻??上У氖?,難于估計可最有效地利用解除制冷的最佳戶外溫度。 該最佳點對應于當建筑負荷等于或小于解除制冷器的容量最大值時 的時刻。建筑負荷指需要排除的、以便將空間(例如建筑物內部) 保持在恒定溫度或所需溫度的能量數量。解除制冷器的可用容量最 大值指能夠通過周圍冷空氣排除的能量大小。當設法確定空調單元 應當從制冷模式切換到解除制冷模式的最適宜的戶外溫度時出現的 一個問題是由解除制冷器容量直接與戶外空氣溫度有關引起的,盡 管可以不是建筑負荷。具體地說,對于相同的戶外溫度,所占據的 建筑物以及內部產生的熱量可能明顯不同。當解除制冷為可選方案時,優(yōu)選以解除制冷模式運行,其與運行 冷卻水的空調系統的制冷模式相反。以解除制冷模式運行有助于實 現顯著節(jié)省能量的目的。在很多應用中都需要制冷,即使戶外溫度 很低。以解除制冷器模式運行包括在冷卻水循環(huán)路線中使用"干制
冷器"(通風式水-空氣熱交換器)代替使用制冷器。這是因為當戶 外溫度低于系統的水循環(huán)溫度時,可以使用強制對流而不使用制冷 器使熱量從循環(huán)水傳遞到周圍空氣。在常規(guī)應用中,都設定一個執(zhí)行制冷模式與解除制冷模式之間切 換的任意環(huán)境溫度標準。當環(huán)境溫度達到這個任意設定的標準時, 制冷器關閉并且啟動解除制冷模式。如果該任意溫度與建筑物制冷 的實際需要不一致,那么可能引起運行不穩(wěn)定。具體地說,可能遇 到在解除制冷模式與制冷模式之間發(fā)生來回迅速切換的情況。此 外,可能出現以非最佳方式執(zhí)行制冷,例如當解除制冷模式既是可 用的也是優(yōu)選的時,空調單元以制冷模式運行。因此,所需要的是一種確定在空調單元中從制冷模式到解除制冷 模式有效切換的切換點的方法。發(fā)明內容因而,本發(fā)明的目的是提供一種使空調單元在制冷運行模式與解 除制冷運行模式之間切換的切換點的優(yōu)化方法。根據本發(fā)明,優(yōu)化解除制冷啟動的方法包括如下步驟以制冷模 式運行空調單元,確定建筑負荷,確定解除制冷器可用容量最大值 (FreeCapM),以及當所述解除制冷器可用容量最大值大于或者等 于建筑負荷時,啟動所述空調的解除制冷模式。在下面的附圖和說明書中描述了本發(fā)明一個或多個實施例的細 節(jié)。從說明書和附圖中,以及從權利要求書中,將清楚本發(fā)明的其 他特征、目的和優(yōu)點。附圖簡要說明
圖1為本發(fā)明方法的邏輯圖。在附圖中相同的引用數字和標記表示相同的元件。 詳細說明因此,本發(fā)明教導的是提供一種確定空調單元應當在制冷模式運 行與解除制冷模式運行之間切換的最佳或者接近最佳點的方法。為 此,本發(fā)明教導了這種切換點的動態(tài)識別,該動態(tài)識別通過實時確
定建筑負荷和解除制冷器的可用容量最大值而獲得。如下面的詳細 描述,本發(fā)明的方法包括動態(tài)計算建筑負荷和解除制冷器的可用容 量最大值,從而確定在制冷模式運行與解除制冷模式運行之間應當 切換的最佳點。估計建筑負荷和解除制冷器容量是基于制冷器和干制冷器硬件的數學模型和可用參數,其中對于制冷器有SST(飽和吸入溫度) 和SCT (飽和冷凝溫度),而對于解除制冷器有OAT (戶外空氣溫 度)和WLT (水循環(huán)溫度)。為了動態(tài)訪問建筑負荷,可以觀測制冷器容量。如果剩余水溫度 是穩(wěn)定的并且等于水循環(huán)溫度的設置點,那么包括硬件模型的制冷 器容量為建筑負荷的映射。為了得到建筑負荷的精確估算,如下面 更完全地描述,需要適當的平衡過程以防止系統不穩(wěn)定。還可以使 用空調單元的流動水、加入水和剩余水的溫度來估計制冷器容量。 然而,這種方法需要附加的硬件比如水流計,而且增加了系統的費 用和復雜性。 一種利用SST和SCT的方法比較便宜,因為它不需要 額外的傳感器。通常,SST和SCT由空調單元系統中的傳感器測量。當解除制冷器的可用容量大于或者等于建筑負荷時,本發(fā)明的系 統將從制冷模式切換到解除制冷模式。 一旦啟動了解除制冷模式, 通過調整解除制冷器容量獲得建筑負荷與解除制冷器容量之間的平 衡。當解除制冷器的剩余水溫度等于水循環(huán)溫度設置點時獲得這種 平衡。當解除制冷器容量變得低于建筑負荷時(即,解除制冷器的 剩余水溫度高于水循環(huán)溫度設置點),本發(fā)明的系統重新啟動制冷 器,從而進入制冷模式并且停止以解除制冷模式運行。參見圖1,詳細地顯示了本發(fā)明的方法。如上文所述,本發(fā)明教 導了建筑負荷的動態(tài)確定,并且將建筑負荷與解除制冷容量最大值 進行比較,以便確定是否將制冷模式切換到解除制冷模式。參見圖 1,假設在執(zhí)行步驟1之前空調單元是以制冷模式運行。對于步驟l, 計算了建筑負荷。因為建筑負荷是瞬時制冷容量的函數,所以首先 并且重復地計算瞬時制冷容量P。如圖所示,計算瞬時制冷容量作為 空調單元系統中壓縮機數量、壓縮機類型、SST和SCT的函數。那么 在一段時間內積分(integrate)所計算的瞬時制冷容量以便計算建 筑負荷估計。盡管可以在任何需要的時間內積分建筑負荷估計,但
是通常積分不超過IO分鐘,優(yōu)選不超過5分鐘,從而獲得建筑負荷 的平均值。同時,計算解除制冷器的容量最大值。解除制冷器的容量最大值 為可用解除制冷容量的最大值。計算解除制冷器容量最大值作為戶 外空氣溫度、水循環(huán)溫度設置點和空調單元物理模型的函數。如步 驟2所示,如果空調單元模型的物理參數是已知的,那么可以將這 些參數與戶外空氣溫度和系統的水循環(huán)溫度設置點相結合,以便動態(tài)地計算解除制冷器的容量最大值。在步驟3中,將所計算的解除制冷器的容量最大值與建筑負荷進 行比較。如果解除制冷器的容量最大值大于或者等于建筑負荷,那 么可通過切換到解除制冷模式就可以符合建筑負荷的制冷要求。如 果解除制冷器的容量最大值不大于或者等于建筑負荷,那么就不能 切換到解除制冷模式,并且如邏輯流程圖所示,系統繼續(xù)以制冷模 式運行。然而,如步驟4所示,如果計算的解除制冷器的容量最大值大于 或者等于建筑負荷,則暫停以制冷模式運行并且啟動解除制冷模 式。通常,以解除制冷模式運行包括啟動許多風扇以便循環(huán)較冷的 戶外環(huán)境空氣,從而符合建筑負荷的需要。結果, 一旦確定以解除 制冷模式運行,則連續(xù)地啟動風扇并且繼續(xù)增加風扇,直到不需要 增加解除制冷容量。如步驟5所示,獲得瞬時解除制冷器容量作為戶外空氣溫度,系 統水循環(huán)溫度和空調單元系統狀態(tài)的函數,具體地說,是當前運行 的風扇數量以及水泵的速度的函數。下一步,如步驟6所示,做出 是否需要額外的解除制冷模式制冷的決定。具體地說,將水循環(huán)溫 度與水循環(huán)溫度設置點進行比較。水循環(huán)溫度設置點相當于欲冷卻的建筑物或者空間內需要獲得的溫度。如果水循環(huán)溫度高于水循環(huán) 溫度設置點,就需要額外制冷。事實上,如果水循環(huán)溫度(WLT)不 高于水循環(huán)溫度設置點(WLTSP),邏輯圖表指出返回到步驟5,再 次動態(tài)計算解除制冷器容量。然而,在步驟6中,如果WLT高于 WLTSP,則存在更多制冷的需要,并且算法執(zhí)行步驟7。在步驟7中,將步驟5中計算的解除制冷器容量(FreeCAP)與 步驟2中計算的解除制冷容量最大值(FreeCapM)進行比較。如果
FreeCAP不等于FreeCapM,那么就存在通過沒有被有效利用的解除 制冷模式增加制冷的機會。結果,解除制冷容量增加,并且算法返 回步驟5,重新計算解除制冷器容量。通常,增加解除制冷容量可以 通過啟動額外風扇或者增加水泵速度完成。如果FreeCAP等于 FreeCapM,那么就存在這種情況需要額外的制冷,但是系統已經 為了達到利用周圍空氣溫度來冷卻空調單元的效率最大值而運行。 在這種情況下,就不再可能以解除制冷模式符合建筑負荷,并且隨 著系統再次進入以制冷模式運行,解除制冷模式停止。已經描述了本發(fā)明的一個或多個實施例。不過,應當理解,在不 脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進行各種修改。因此,其他 實施方式都將落入所附權利要求的范圍內。
權利要求
1. 一種優(yōu)化解除制冷啟動的方法,包括以下步驟 以制冷模式運行空調單元;確定建筑負荷;確定解除制冷器可用容量最大值(FreeCapM);以及 當所述解除制冷器可用容量最大值大于或者等于建筑負荷時,啟 動所述空調單元的解除制冷模式。
2. 如權利要求l所述的方法,其特征在于,所述確定建筑負荷 包括以下步驟計算多個瞬時制冷容量;以及在一段時間內積分所述多個瞬時制冷容量,以生成建筑負荷平均值。
3. 如權利要求l所述的方法,其特征在于,所述啟動步驟進一 步包括解除所述制冷模式。
4. 如權利要求l所述的方法,還包括以下步驟 計算解除制冷器容量(FreeCap);將剩余水溫度(WLT)與剩余水溫度設置點(WLTSP)進行比較;以及當WLT高于WLTSP并且FreeCAP不等于FreeCapM時,增加解除 制冷容量(FreeCAP)。
5. 如權利要求l所述的方法,還包括以下步驟 計算解除制冷器容量(FreeCap);將剩余水溫度(WLT)與剩余水溫度設置點(WLTSP)進行比較;以及當WLT高于WLTSP并且FreeCAP等于FreeCapM時,解除所述解 除制冷模式。
6. 權利要求5所述的方法,包括啟動所述制冷模式的額外步驟。
全文摘要
一種優(yōu)化解除制冷啟動的方法,包括以下步驟以制冷模式運行空調單元;確定建筑負荷;確定解除制冷器可用容量最大值(Free Ca pM);以及當所述解除制冷器可用容量最大值大于或者等于建筑負荷時,啟動所述空調單元的解除制冷模式。
文檔編號F25B25/00GK101124445SQ200580020796
公開日2008年2月13日 申請日期2005年5月31日 優(yōu)先權日2004年6月24日
發(fā)明者J·巴萊, M·K·格拉邦 申請人:開利公司