專利名稱：風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0001本發(fā)明總體涉及在運(yùn)行條件范圍內(nèi)優(yōu)化制冷劑蒸汽壓縮系
統(tǒng)的能量效率比，其中，制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)具有一個(gè)或多個(gè)風(fēng)冷式冷 凝器，制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)例如為冷卻器系統(tǒng)、冷凝單元等等。更具體 而言，本發(fā)明涉及對(duì)冷卻器系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)單獨(dú)的制冷單元進(jìn)行控制，以 使冷卻器系統(tǒng)以其最優(yōu)能量效率比運(yùn)行，其中，通過響應(yīng)于運(yùn)行條件而 改變系統(tǒng)控制參數(shù)的控制設(shè)定點(diǎn)而進(jìn)行該控制。
背景技術(shù)：
0002風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)在本領(lǐng)域中是眾所周知的，通常用于冷 卻在商業(yè)建筑、學(xué)校、醫(yī)院、餐廳等等中的空氣。傳統(tǒng)的風(fēng)冷式冷卻器 系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)制冷單元，制冷單元具有相應(yīng)的閉合循環(huán)制冷劑回 路，閉合循環(huán)制冷劑回路可操作地與冷卻流體回路關(guān)聯(lián)。每個(gè)制冷單元 都包括具有一個(gè)或多個(gè)排列成平行布置的壓縮機(jī)的壓縮機(jī)組、風(fēng)冷式 冷凝器、蒸發(fā)器和膨脹裝置，它們通常設(shè)置在閉合循環(huán)制冷劑回路中。 當(dāng)制冷劑與冷卻流體以熱交換關(guān)系經(jīng)過相應(yīng)的蒸發(fā)器時(shí)，制冷劑蒸發(fā)， 其中，冷卻流體通常為循環(huán)通過冷卻流體回路的水或乙二醇溶液。通常 為各個(gè)制冷劑回路充注傳統(tǒng)的制冷劑，例如R22、 R134A、 R410A、 R407C、
^ "^0003傳統(tǒng)的風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)的風(fēng)冷式冷凝器包括熱交換器盤 管，高壓高溫制冷劑蒸汽以與室外環(huán)境空氣的熱交換關(guān)系傳輸通過該熱 交換器盤管，其中室外環(huán)境空氣從制冷劑輸送管上經(jīng)過熱交換器盤管。 一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇設(shè)置成以強(qiáng)迫通風(fēng)布置或抽氣通風(fēng)布置可操作地與冷凝 器熱交換器盤管關(guān)聯(lián)。冷凝器熱交換器盤管的熱傳遞系數(shù)，以及冷凝器 的熱傳遞性能，與通過冷凝器的空氣流速成比例。在傳統(tǒng)做法中，對(duì)每 個(gè)制冷單元的運(yùn)行都進(jìn)行控制，使得檢測(cè)的飽和排氣溫度與飽和排氣溫 度設(shè)定點(diǎn)匹配，該設(shè)定點(diǎn)在運(yùn)行條件的大范圍內(nèi)保持常數(shù)。因此，冷卻 器系統(tǒng)在其大部分運(yùn)行包絡(luò)線中，以比其最優(yōu)能量效率比小的能量效率 比運(yùn)行。
90004Grabon等人的美國(guó)專利No.6，272,868公布了用于在風(fēng)冷式冷 卻器上顯示冷凝器盤管性能的方法和裝置。通過比較估計(jì)的運(yùn)行冷凝器 的實(shí)際總排出熱量和基于代表清潔的冷凝器的總的排出熱量，實(shí)時(shí)得到 運(yùn)行冷凝器的熱傳遞性能下降的程度的顯示。使用算法估計(jì)運(yùn)行冷凝器 的總排出熱量，其中，算法是飽和吸氣溫度、飽和冷凝溫度以及外部空 氣溫度的函數(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
0005提供了 一種使具有風(fēng)冷式冷凝器的制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)例 如風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)或冷凝單元以最優(yōu)能量效率比運(yùn)行的方法，其中， 通過基于實(shí)際的運(yùn)行條件改變控制參數(shù)以使制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)在較大 的載荷和環(huán)境條件的范圍內(nèi)以最優(yōu)能量效率比運(yùn)行。
0006制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)包括至少一個(gè)制冷單元，制冷單元具 有布置成與待冷卻的流體成熱交換關(guān)系的制冷劑回路。制冷單元具有 冷凝器和冷凝器風(fēng)扇，流過制冷劑回路的制冷劑在冷凝器中與環(huán)境空氣 流進(jìn)入熱交換關(guān)系，冷凝器風(fēng)扇用于使環(huán)境空氣流經(jīng)過冷凝器。
0007在實(shí)施例中，使制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)例如風(fēng)冷式冷卻器系 統(tǒng)或冷凝單元以最優(yōu)能量效率比運(yùn)行的方法包括如下步驟確定制冷單 元的多個(gè)選定運(yùn)行參數(shù)的即時(shí)值；確定預(yù)期控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)，其中，該 預(yù)期控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)指示制冷單元的最優(yōu)能量效率比，并且是選定運(yùn)行 參數(shù)的函數(shù)；檢測(cè)控制參數(shù)的即時(shí)值；比較控制參數(shù)的檢測(cè)即時(shí)值與計(jì) 算的控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)；以及響應(yīng)于控制參數(shù)的檢測(cè)即時(shí)值與計(jì)算的預(yù)期
控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)的比較而調(diào)整冷凝器風(fēng)扇的運(yùn)行速度。
0008在實(shí)施例中，確定制冷單元的多個(gè)選定運(yùn)行參凄t的即時(shí)值 的步驟包括如下步驟檢測(cè)離開冷卻器系統(tǒng)冷卻回路的冷卻流體的溫度 LWT;檢測(cè)與冷凝器關(guān)聯(lián)的室外環(huán)境空氣溫度OAT;檢測(cè)制冷劑回路中
':009^實(shí)施例、中，確定指示制冷單元的最優(yōu)能量效;°比:作為
選定運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)的預(yù)期控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)的步驟可以包括為制冷劑 回路中的制冷劑計(jì)算預(yù)期飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)(SDTSP),該預(yù)期SDTSP 指示處于檢測(cè)的離開冷卻流體溫度(LWT)下的制冷單元的最優(yōu)能量效 率比，并且是檢測(cè)的室外空氣溫度(OAT)、檢測(cè)的飽和吸氣溫度(SST)和制冷單元運(yùn)行的百分比載荷(％載荷)的函數(shù)。在實(shí)施例中，確定預(yù)期 控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)(該預(yù)期控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)指示制冷單元的最優(yōu)能量效率
比，并且是選定運(yùn)行參數(shù)的函數(shù))的步驟可以包括通過參考一系列查
閱表來選擇控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)。此外，檢測(cè)控制參數(shù)的即時(shí)值的步驟可以
包括檢測(cè)制冷劑回路中的制冷劑的飽和排氣溫度(SDTi)的即時(shí)值。
0010比較控制參數(shù)的檢測(cè)即時(shí)值與計(jì)算的控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)的步 驟可以包括將SDTi與SDTSP比較的步驟。在實(shí)施例中，如果SDTSP-A SDT《SDTi《SDTSP+ASDT,其中，ASDT是預(yù)選擇的偏差，那么SDTi 在SDTSP的預(yù)選擇偏差內(nèi)，則冷凝器風(fēng)扇的速度保持在冷凝器風(fēng)扇當(dāng)前 的速度。如果SDTi小于SDTSP-ASDT，其中，△ SDT為預(yù)選擇的偏差,則 增加冷凝器風(fēng)扇的速度。如果SDTi大于SDTSP+ASDT，其中，ASDT為 預(yù)選擇的偏差，則減少冷凝器風(fēng)扇的速度。
0011在實(shí)施例中，響應(yīng)于控制參數(shù)的檢測(cè)即時(shí)值與計(jì)算的控制 參數(shù)設(shè)定點(diǎn)的比較而調(diào)整冷凝器風(fēng)扇的運(yùn)行速度的步驟包括如下步驟 通過公式e = SDTi- SDTSP計(jì)算誤差函數(shù)s ;經(jīng)PID公式處理計(jì)算的誤差 函數(shù)，以產(chǎn)生風(fēng)扇速度指令信號(hào)；以及響應(yīng)于風(fēng)扇速度指令信號(hào)調(diào)整冷 凝器風(fēng)扇的速度以最小化誤差函數(shù)。
0012在實(shí)施例中，響應(yīng)于控制參數(shù)的檢測(cè)即時(shí)值與計(jì)算的控制 參數(shù)設(shè)定點(diǎn)的比較而調(diào)整冷凝器風(fēng)扇的運(yùn)行速度的步驟包括如下步驟 確定檢測(cè)的飽和排氣溫度與計(jì)算的預(yù)期飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)的偏差；經(jīng) 模糊邏輯技術(shù)處理計(jì)算的偏差以產(chǎn)生風(fēng)扇速度指令信號(hào)；以及響應(yīng)于風(fēng)
扇速度指令信號(hào)調(diào)整冷凝器風(fēng)扇的速度以最小化誤差函數(shù)。
0013為了進(jìn)一步理解本發(fā)明的這些和其他目的，可以參考以下 結(jié)合附圖閱讀的具體實(shí)施方式
，其中
0014圖l是示出了冷卻器系統(tǒng)的示意性實(shí)施例的示意圖，冷卻器 系統(tǒng)包括多個(gè)單獨(dú)控制的風(fēng)冷式冷卻器，冷卻器設(shè)置成以串聯(lián)關(guān)系與冷 卻器流體回路成操作性關(guān)聯(lián)；
0015圖2是示出了冷卻器系統(tǒng)的示意性實(shí)施例的示意圖，冷卻器 系統(tǒng)包括多個(gè)單獨(dú)控制的風(fēng)冷式制冷單元，制冷單元設(shè)置成以并聯(lián)關(guān)系 與冷卻器流體回路成操作性關(guān)聯(lián)；0016圖3是示出了用于冷卻器系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的示意圖，冷卻器 系統(tǒng)包括多個(gè)單獨(dú)控制的風(fēng)冷式制冷單元，制冷單元設(shè)置成以并聯(lián)關(guān)系 與冷卻器流體回路成操作性關(guān)聯(lián)；
0017圖4是在恒定的室外空氣溫度和目標(biāo)冷卻流體溫度下，能量 效率比隨冷凝器風(fēng)扇速度和載荷變化的示例性的圖示；
0018圖5是控制過程的第一示例性實(shí)施例的示意圖，控制過程用 于優(yōu)化與本發(fā)明一個(gè)方面相一致的風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)的能量效率；
0019圖6是控制過程的第二示例性實(shí)施例的示意圖，控制過程用 于優(yōu)化與本發(fā)明一個(gè)方面相一致的風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)的能量效率；
0020圖7是控制過程的第三示例性實(shí)施例的示意圖，控制過程用 于優(yōu)化與本發(fā)明一個(gè)方面相一致的風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)的能量效率。
具體實(shí)施例方式
0021現(xiàn)在參照?qǐng)D1和圖2，具體地，描繪了冷卻器系統(tǒng)10的示例 性實(shí)施例，冷卻器系統(tǒng)10包括三個(gè)獨(dú)立的風(fēng)冷式制冷單元2、 3和4,制冷 單元設(shè)置成與冷卻流體回路110成操作性關(guān)聯(lián)。在參考冷卻器系統(tǒng)10對(duì)本 發(fā)明的進(jìn)一步討論中，這里的冷卻流體將稱作冷卻水，但是可以理解， 本發(fā)明的方法同樣可以應(yīng)用于使用的冷卻流體不是水的冷卻器系統(tǒng)中。 每個(gè)制冷單元2、 3、 4都包括壓縮機(jī)組、冷凝器、蒸發(fā)器和膨脹裝置，
41中。冷卻器單元2的制冷劑回路21包括壓縮機(jī)組20、冷凝器52、蒸發(fā) 器62和膨脹裝置72,膨脹裝置72相對(duì)于冷凝器52的制冷劑流布置在下游， 相對(duì)于蒸發(fā)器62的制冷劑流布置在上游。類似地，冷卻器單元3的制冷劑 回路31包括壓縮機(jī)組30、冷凝器53、蒸發(fā)器63和膨脹裝置73,膨脹裝置 73相對(duì)于冷凝器53的制冷劑流布置在下游，相對(duì)于蒸發(fā)器63的制冷劑流 布置在上游。同樣地，冷卻器單元4的制冷劑回3各41包括壓縮^/L組40、 冷凝器54、蒸發(fā)器64和膨脹裝置74，膨脹裝置74相對(duì)于冷凝器54的制冷 劑流布置在下游，相對(duì)于蒸發(fā)器64的制冷劑流布置在上游。各個(gè)制冷劑 回i 各21、 31和41可充注4壬何通常使用的制冷劑，例如，但不限于R22、 R134A、 R410A、 R407C、氨等等。
0022壓縮才幾組20、 30、 40分別包括一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)地壓縮才幾。 在描述的示例性實(shí)施例中，每個(gè)壓縮機(jī)組都包括四個(gè)單獨(dú)的壓縮才幾，每個(gè)壓縮機(jī)都可以響應(yīng)于系統(tǒng)載荷要求獨(dú)立地處于在線和離線狀態(tài)。壓縮
機(jī)組20包括單獨(dú)地壓縮機(jī)22、 24、 26、 28,每個(gè)壓縮機(jī)分別具有驅(qū)動(dòng)電 機(jī)21、 23、 27、 29，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與壓縮機(jī)操作性地關(guān)聯(lián)。類似地，壓縮機(jī) 組30包括單獨(dú)地壓縮才幾32、 34、 36、 38,每個(gè)壓縮才幾分別具有驅(qū)動(dòng)電枳^ 31、 33、 37、 39，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與壓縮機(jī)操作性地關(guān)聯(lián)。壓縮機(jī)組40也包括 單獨(dú)地壓縮機(jī)42、 44、 46和48，每個(gè)壓縮機(jī)分別具有驅(qū)動(dòng)電機(jī)41 、 43、 47、 49,驅(qū)動(dòng)電^/L與壓縮枳4乘作性地關(guān)聯(lián)。應(yīng)該理解，在特定的壓縮才幾 組中包括的壓縮機(jī)的實(shí)際數(shù)量為一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或多個(gè)，并且 該數(shù)量根據(jù)本領(lǐng)域的技術(shù)人員的設(shè)計(jì)選擇，并且不限于本發(fā)明。此外， 單獨(dú)地壓縮機(jī)可為任何類型的壓縮機(jī)，包括但不限于螺桿式壓縮機(jī)、往 復(fù)式壓縮機(jī)和渦旋式壓縮機(jī)，并且可為封閉式、半封閉式或開式傳動(dòng)結(jié) 構(gòu)。
0023每個(gè)壓縮機(jī)組20、 30、 40的各個(gè)單獨(dú)的壓縮機(jī)可根據(jù)需要 選擇性地啟動(dòng)或停用，該選擇性的啟動(dòng)或停用分別通過單元控制器25、 35、 45通電或斷開與待啟動(dòng)或停用的單獨(dú)的壓縮機(jī)關(guān)聯(lián)的相應(yīng)驅(qū)動(dòng)電枳』 來實(shí)現(xiàn)。各個(gè)單元控制器25、 35、 45操作性地監(jiān)測(cè)各種單元運(yùn)行參數(shù)， 并在主冷卻器系統(tǒng)控制器15的監(jiān)督和控制下，單元控制器控制其相應(yīng)的 制冷單元2、 3、 4的運(yùn)行。
0024每個(gè)相應(yīng)的制冷單元2、 3、 4的大體的運(yùn)行是常規(guī)的，將參 考制冷單元2描述于此。如傳統(tǒng)做法，制冷劑壓縮于單獨(dú)的壓縮器22、 24、 26、 28中的一個(gè)或多個(gè)中，并在預(yù)期壓縮機(jī)排氣壓力下，Pcd,作為飽和 蒸汽從壓縮機(jī)組20排出，流過制冷劑回路。之后，從壓縮機(jī)組20排出的 高壓高溫制冷劑蒸汽經(jīng)過風(fēng)冷式冷凝器52,在此制冷劑蒸汽與在冷凝器 的制冷劑運(yùn)輸盤管上經(jīng)過的環(huán)境空氣進(jìn)入熱交換關(guān)系。當(dāng)制冷劑蒸汽與 環(huán)境空氣進(jìn)入熱交換關(guān)系時(shí)，制冷劑在壓縮機(jī)排氣壓力下冷凝成飽和液 體，冷凝過程為壓力不變的過程。之后，高壓高溫制冷劑液體經(jīng)過膨脹 裝置72，例如，但不限于，傳統(tǒng)的恒溫膨脹閥或傳統(tǒng)的電子膨脹閥，制 冷劑在進(jìn)入蒸發(fā)器62前在此膨脹成低壓低溫液體。當(dāng)后膨脹的液體制冷 劑經(jīng)過蒸發(fā)器63時(shí)，液體制冷劑蒸發(fā)成低壓低溫制冷劑飽和蒸汽。離開 蒸發(fā)器62的低壓低溫制冷劑蒸汽通過制冷劑回路被吸入到壓縮機(jī)組20的 吸氣口，以壓縮成高壓高溫的々包和蒸汽。
0025在冷卻器系統(tǒng)10中，冷卻器單元2、 3和4的相應(yīng)的蒸發(fā)器62、63和64操作性地與冷卻流體回路110關(guān)聯(lián)，憑此，經(jīng)過蒸發(fā)器的制冷劑與 經(jīng)過冷卻流體回路110的冷卻流體進(jìn)入熱交換關(guān)系。當(dāng)制冷劑與冷卻流體 進(jìn)入熱交換關(guān)系時(shí)，制冷劑如上文注意到的蒸發(fā)成低壓低溫的飽和蒸汽。 相反，經(jīng)過蒸發(fā)器的冷卻水在其將熱量損失到制冷劑蒸發(fā)上時(shí)被從進(jìn)入 水溫度，EWT,冷卻到離開水溫度，LWT。進(jìn)入水溫度，EWT，為冷卻 水從在待冷卻的空間中的冷卻回路返回通過返回管路112的溫度。離開水 溫度，LWT,為冷卻水通過供給管路114供給到在待冷卻的空間中的冷卻 回3各的溫度。
0026在示意性描繪在圖1中的冷卻器系統(tǒng)10的示例性實(shí)施例中，
相應(yīng)于冷卻器單元2、 3、 4的蒸發(fā)器62、 63和64布置成"串if關(guān)"關(guān)系，伴 隨著冷卻水經(jīng)過冷卻流體回路IIO。在"串聯(lián)，，布置中，冷卻水從冷卻流 體回路110首先串聯(lián)地經(jīng)過蒸發(fā)器62,之后經(jīng)過蒸發(fā)器63，之后經(jīng)過蒸發(fā) 器64。從而，冷卻水在進(jìn)入水溫度，EWT,從冷卻流體回路返回管路112 進(jìn)入蒸發(fā)器62,并在離開水溫度，LWT，離開蒸發(fā)器64進(jìn)入冷卻流體回 路供給管路114。
0027在示意性描繪在圖2中的冷卻器系統(tǒng)10的示例性實(shí)施例中， 相應(yīng)于冷卻器單元2、 3、 4的蒸發(fā)器62、 63和64布置成"并聯(lián)"關(guān)系，伴 隨著冷卻水經(jīng)過冷卻流體回路IIO。在"并聯(lián)"布置中，冷卻水在進(jìn)入水 溫度，EWT，從返回管路112進(jìn)入各個(gè)蒸發(fā)器62、 63、 64,并且冷卻水在 離開水溫度，LWT,離開各個(gè)相應(yīng)的蒸發(fā)器62、 63、 63進(jìn)入供給管路114。
0028描繪在圖1和圖2的冷卻器系統(tǒng)10通常被稱作風(fēng)冷式冷卻器， 因?yàn)榕c冷卻器系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的制冷單元具有風(fēng)冷式冷凝器。在各個(gè)風(fēng)冷式冷
凝器52、 53和54中，分別從關(guān)聯(lián)壓縮機(jī)組20、 30、 40排出的高壓高溫制 冷劑經(jīng)過冷凝器熱交換器盤管(如有需要，冷凝器熱交換器盤管可為翅 片熱交換器盤管)與經(jīng)過冷凝器熱交換器盤管的管的外表面的室外環(huán)境 空氣成熱交換關(guān)系。通過一個(gè)或多個(gè)與各個(gè)冷凝器操作性地關(guān)聯(lián)的鼓風(fēng) 機(jī)56、 57和58，室外環(huán)境空氣被抽吸或推進(jìn)通過各個(gè)冷凝器52、 53、 54 的冷凝器熱交換盤管。在描述的冷卻器系統(tǒng)10的實(shí)施例中，鼓風(fēng)機(jī)描述 為軸流式風(fēng)扇，具有與冷凝器52關(guān)聯(lián)的一對(duì)風(fēng)扇56,與冷凝器53關(guān)聯(lián)的 一對(duì)風(fēng)扇57和一對(duì)與冷凝器54關(guān)聯(lián)的一對(duì)風(fēng)扇58。風(fēng)冷式冷凝器可物理 地位于與冷卻器系統(tǒng)極為靠近的位置或遠(yuǎn)離冷卻器系統(tǒng)的剩余物的位 置。0029在制冷單元2、 3、 4的風(fēng)冷式冷凝器52、 53和54中，每個(gè)風(fēng) 扇56、 57和58都由電動(dòng)機(jī)和與風(fēng)扇關(guān)聯(lián)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)，其中制冷 單元2、 3、 4與冷卻器系統(tǒng)10關(guān)Jf關(guān)。每個(gè)電動(dòng)機(jī)和電才幾驅(qū)動(dòng)組件76、 77、 78都包括變速電機(jī)和關(guān)聯(lián)的變速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，它們都可以是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。流 過每個(gè)冷凝器的空氣的量取決于運(yùn)行中的關(guān)聯(lián)風(fēng)扇的數(shù)量和轉(zhuǎn)速，即， 運(yùn)行中的風(fēng)扇的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，PRM。通常，在傳統(tǒng)做法中的正常運(yùn)行條 件下，當(dāng)與制冷劑回路關(guān)聯(lián)的壓縮機(jī)在運(yùn)行時(shí)，所有與特定的冷凝器關(guān) 聯(lián)的風(fēng)扇都在運(yùn)行，以確保相對(duì)均勻的氣流通過冷凝器熱交換器盤管。 采用如在描述的冷卻器系統(tǒng)10中的變速風(fēng)扇，對(duì)于給定數(shù)量的運(yùn)行的風(fēng) 扇，可通過選擇性地調(diào)整運(yùn)行中的風(fēng)扇的速度，即RPM，來改變氣流的 量，其中可通過控制變速驅(qū)動(dòng)，例如，通過改變供給風(fēng)扇電機(jī)的電流的 電壓或頻率來調(diào)整所述速度。從而，如果系統(tǒng)控制器15確定應(yīng)調(diào)整一個(gè) 或多個(gè)運(yùn)行的冷凝器風(fēng)扇的速度，那么控制器15將向與受支配的(多個(gè)) 冷凝器風(fēng)扇關(guān)聯(lián)的變速電機(jī)/變速電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件輸送指令信號(hào)，以根據(jù)需 要增加或減少風(fēng)扇的RPM 。
0030風(fēng)扇RPM的增加會(huì)增加通過冷凝器熱交換器盤管的氣流的 量，而風(fēng)扇RPM的降低會(huì)減少通過冷凝器熱交換器盤管的氣流的量。因 為冷凝器的熱傳遞效率正比于通過冷凝器熱交換器盤管的氣流的速度， 所以可通過增加經(jīng)過冷凝器的氣流以增加氣流和制冷劑之間的熱傳遞并 通過減少經(jīng)過冷凝器的氣流以減少氣流和制冷劑之間的熱傳遞來調(diào)整冷 凝器的總體熱傳遞性能。
0031現(xiàn)在另外參看圖3，系統(tǒng)控制器15與相應(yīng)的制冷單元控制器 25、 35、 45雙向通信，制冷單元控制器25、 35、 45與制冷單元2、 3、 4關(guān) 聯(lián)。系統(tǒng)控制器15和各個(gè)制冷控制器25、 35、 45包括用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的存 儲(chǔ)體和用于處理信息并產(chǎn)生指令信號(hào)的可編程處理器。在運(yùn)行中，各個(gè)
制冷單元控制器25、 35、 45監(jiān)測(cè)其相應(yīng)的制冷單元的各種運(yùn)行參數(shù)，包 括但不限于壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)的載荷百分比、進(jìn)入壓縮機(jī)組的制冷蒸汽的 飽和吸氣溫度以及離開壓縮機(jī)組的制冷蒸汽的飽和排氣溫度，以及其它 依照傳統(tǒng)做法的運(yùn)行參數(shù)。相應(yīng)的壓縮機(jī)組載荷運(yùn)行百分比通過各個(gè)控 制器25、 35、 45作為關(guān)聯(lián)壓縮機(jī)組的總體積流量容量的百分比來確定。 例如，在包括四個(gè)固定速度的同樣容量的壓縮機(jī)的壓縮機(jī)組中， 一個(gè)壓 縮機(jī)在運(yùn)行代表25%的載荷，兩個(gè)壓縮機(jī)在運(yùn)行代表50%的載荷，三個(gè)壓荷。每個(gè)控制器25、 35、 45都向系統(tǒng)控制器報(bào)告壓縮機(jī)載荷百分比。
0032在描繪于圖3的示例性實(shí)施例中，傳感器82、 83、 84分別4全 測(cè)進(jìn)入相應(yīng)壓縮機(jī)組20、 30、 40的運(yùn)行中壓縮機(jī)的制冷劑的々包和吸氣壓 力，傳感器92、 93、 94分別一全測(cè)從相應(yīng)壓縮機(jī)組20、 30、 40的運(yùn)行中壓 縮機(jī)排出的制冷劑的飽和排氣壓力。傳感器82、 83、 84可設(shè)置成與制冷 管路關(guān)聯(lián)，制冷管路在相應(yīng)蒸發(fā)器62、 63、 64的出口和相應(yīng)壓縮機(jī)組20、 30、 40的吸氣口之間延伸，通?？拷舭l(fā)器的出口或靠近吸氣口。傳感 器92、 93、 94可設(shè)置成與相應(yīng)壓縮機(jī)組20、 30、 40的排氣出口關(guān)聯(lián)和/或 與靠近相應(yīng)冷凝器52、 53、 54的出口的制冷劑管路關(guān)聯(lián)，因?yàn)樵诶淠?中制冷劑的相在壓縮機(jī)排氣壓力下發(fā)生變化。
0033在這個(gè)實(shí)施例中，傳感器82、 83、 84、 92、 93和94可以包 括壓力傳感器。相應(yīng)的制冷單元控制器25、 35、 45讀取檢測(cè)的飽和吸氣 壓力和檢測(cè)的排氣壓力，并將讀數(shù)轉(zhuǎn)換成使用傳統(tǒng)做法的應(yīng)用中的特定 的制冷劑的飽和吸氣溫度和飽和排氣溫度。在可替代的實(shí)施例中，傳感 器82、 83、 84、 92、 93和94可以由例如熱每丈電阻傳感器或熱電偶傳感器 來替換，操作性地直接檢測(cè)制冷劑飽和吸氣溫度和制冷劑飽和排氣溫度。 但是，通常認(rèn)為傳統(tǒng)的壓力傳感器比傳統(tǒng)的溫度測(cè)量傳感器更精確。
0034此外，系統(tǒng)控制器15讀取由溫度傳感器86檢測(cè)的室外空 氣溫度(OAT);由傳感器113檢測(cè)的冷卻水進(jìn)入返回管路112的溫度 (EWT);以及由傳感器115檢測(cè)的冷卻水離開供給管路114的溫度 (LWT)。系統(tǒng)控制器15也可以以雙向通信與輸入/輸出裝置120接口， 輸入/輸出裝置120為例如具有鍵盤和/或用于為系統(tǒng)控制器15的處理器編 程或向系統(tǒng)控制器15的存儲(chǔ)體輸入數(shù)據(jù)的其他輸入裝置、并具有顯示器 的計(jì)算機(jī)，其中，從系統(tǒng)控制器15接收的信息可顯示在顯示器上。
0035在風(fēng)冷式冷卻器系中，制冷劑單元運(yùn)行的能量效率比(EER) 作為室外空氣溫度(OAT)、冷卻水離開蒸發(fā)器的溫度(LWT)、以及 冷凝器風(fēng)扇的速度(PRM)的函數(shù)而變化。制冷劑單元EER是壓縮機(jī)運(yùn) 行的能量利用效率和冷凝器風(fēng)扇運(yùn)行的能源利用效率的量度。現(xiàn)在參看 圖4,圖示示意了對(duì)于運(yùn)行在恒定的OAT和恒定的LWT下的，100%壓縮 機(jī)載荷(曲線A) 、 50%壓縮機(jī)載荷(曲線B)和25%壓縮機(jī)載荷(曲線C) 的制冷單元的能量效率比隨冷凝器風(fēng)扇速度的顯著的變化。在傳統(tǒng)的風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)中， 一貫做法是通過將輸送在制冷單元的制冷劑回路 中的制冷劑的飽和排氣溫度(SDT )維持在預(yù)編程序的設(shè)定點(diǎn)來控制冷卻 器的制冷單元的運(yùn)行。為了在運(yùn)行條件變化時(shí)，例如室外空氣溫度變化
或目標(biāo)水離開溫度變化時(shí)維持預(yù)編程序的SDT設(shè)定點(diǎn)，在傳統(tǒng)做法中，系
統(tǒng)控制器會(huì)響應(yīng)于變化的運(yùn)行條件來調(diào)整冷凝器風(fēng)扇速度，以仍然維持
同樣的預(yù)編程序的SDT設(shè)定點(diǎn)，而不考慮冷凝器風(fēng)扇速度的這種變化可能 對(duì)制冷劑單元能量效率比的不利影響。
0036可由系統(tǒng)控制器15使用以維持最優(yōu)的制冷單元EER的方法 的三個(gè)示例性實(shí)施例示于圖5、圖6和圖7中。在圖中示出的各個(gè)實(shí)施例中， 控制器15在方框130開始讀取離開蒸發(fā)器的被冷卻的冷卻流體的溫度
(LWT)、室外空氣溫度(OAT)、以及飽和吸氣溫度(SST)，并確 定即時(shí)壓縮機(jī)載荷，其中即時(shí)壓縮機(jī)載荷表示為全載荷的百分比(％CL )。 采用所述收集的信息，系統(tǒng)控制器15繼續(xù)進(jìn)行計(jì)算，在方框140處計(jì)算新 的控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)的值，通常是制冷劑離開制冷單元的壓縮機(jī)組的新的 飽和排氣溫度的設(shè)定點(diǎn)的值(SDTSP)。在方框142,系統(tǒng)控制器15讀取 即時(shí)運(yùn)行飽和排氣溫度(SDTi)。控制器15隨后在方框150處將即時(shí)運(yùn)行 飽和排氣溫度(SDTi)與新的飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)(SDTSP)進(jìn)行比較。0037在圖5示出的方法的實(shí)施例中，響應(yīng)于即時(shí)運(yùn)行々包和排氣溫 度(SDTi)與新的飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)(SDTSP)的比較，控制器15施 加死區(qū)控制邏輯以控制冷凝風(fēng)扇的速度。如果即時(shí)運(yùn)行飽和排氣溫度
(SDTi)在設(shè)定點(diǎn)的選擇的"死區(qū)"中，例如但不限于，新的飽和排氣 溫度設(shè)定點(diǎn)(SDTSP)的力口/減0.25。C,即示于(SDTSP-0.25 ) < SDTi > (SDTSP+0.25)，其示于圖5方框152中，當(dāng)[SDTSP-0.25]的絕對(duì)值小 于或等于0.25時(shí)，那么在方框162,系統(tǒng)控制器簡(jiǎn)單地維持當(dāng)前冷凝器風(fēng) 扇速度(RPM)。但是，如果即時(shí)運(yùn)行飽和排氣溫度不在這個(gè)死區(qū)控制 范圍內(nèi)，那么系統(tǒng)控制器確定即時(shí)飽和排氣溫度超過新的飽和排氣溫度 設(shè)定點(diǎn)是否多于0.25。C (方框154)或新的即時(shí)飽和排氣溫度低于新的飽 和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)是否多于0.25。C (方框156)。如果即時(shí)飽和排氣溫度 確實(shí)超過新的飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)多于0.25。C，那么在方框164,系統(tǒng)控 制器15根據(jù)向相應(yīng)的變速驅(qū)動(dòng)器76、 77、 78發(fā)送指令信號(hào)而提高冷凝器 風(fēng)扇速度，其中變速驅(qū)動(dòng)器76、 77、 78與相應(yīng)制冷單元2、 3、 4的(多個(gè)) 冷凝器風(fēng)扇關(guān)聯(lián)。但是，如果即時(shí)飽和排氣溫度低于新的飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)多余0.25。C,那么在方框166，系統(tǒng)控制器15根據(jù)向相應(yīng)的變速驅(qū) 動(dòng)器76、 77、 78發(fā)送指令信號(hào)而降低冷凝器風(fēng)扇速度，其中變速驅(qū)動(dòng)器 76、 77、 78與相應(yīng)制冷單元2、 3、 4的(多個(gè))冷凝器風(fēng)扇關(guān)聯(lián)。系統(tǒng)控 制器15可以即時(shí)地并且連續(xù)地為每個(gè)制冷單元2、 3、 4重復(fù)所描述的過程， 以使每個(gè)制冷單元對(duì)于現(xiàn)有的運(yùn)行條件而維持運(yùn)行在它的最高能量效率 下。
0038在示于圖6的方法的實(shí)施例中，在方框150,系統(tǒng)控制器施 加傳統(tǒng)的PID控制邏輯，而不是死區(qū)控制，用于響應(yīng)于即時(shí)運(yùn)行飽和排氣 溫度(SDTi)與新的飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)(SDTSP)的比較而控制冷凝 器風(fēng)扇的速度。在方框150,控制器15將即時(shí)運(yùn)行飽和排氣溫度(SDTi) 與新的飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)(SDTSP)比較，用于通過如下公式計(jì)算誤 差函數(shù)￡ :
s = SDTi- SDTSP。
在方框153，控制器15經(jīng)PID公式處理計(jì)算的誤差函數(shù)，PID公式可包括比 例項(xiàng)、積分項(xiàng)和導(dǎo)數(shù)項(xiàng)，以產(chǎn)生風(fēng)扇速度指令信號(hào)，風(fēng)扇速度指令信號(hào) 發(fā)送給相應(yīng)的變速驅(qū)動(dòng)器76、 77、 78，其中變速驅(qū)動(dòng)器76、 77、 78與相 應(yīng)制冷單元2、 3、 4的(多個(gè))冷凝器風(fēng)扇關(guān)聯(lián)，用于適當(dāng)?shù)恼{(diào)整冷凝器 風(fēng)扇的速度以最小化誤差函數(shù)。
0039在示于圖7的方法的實(shí)施例中，在方框150,系統(tǒng)控制器15 施加傳統(tǒng)的模糊控制邏輯，而不是死區(qū)控制或PID控制邏輯，用于響應(yīng)于 即時(shí)運(yùn)行飽和排氣溫度(SDTi)與新的飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)(SDTSP) 的比較而控制冷凝器風(fēng)扇的速度。在方框150，控制器15將即時(shí)運(yùn)行飽和 排氣溫度(SDTi)與新的飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)(SDTSP)比較以確定即 時(shí)運(yùn)行飽和排氣溫度(SDTi)與新的飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)(SDTSP)偏 差的大小和方向。在方框157，控制器15經(jīng)傳統(tǒng)的模糊邏輯技術(shù)處理這個(gè) 信息以產(chǎn)生風(fēng)扇速度指令信號(hào)，風(fēng)扇速度指令信號(hào)在方框160發(fā)送給相應(yīng) 的變速驅(qū)動(dòng)器76、 77、 78，其中變速驅(qū)動(dòng)器76、 77、 78與相應(yīng)制冷單元2、 3、 4的(多個(gè))冷凝器風(fēng)扇關(guān)聯(lián)，用于適當(dāng)?shù)卣{(diào)整冷凝器風(fēng)扇的速度以 最小化即時(shí)運(yùn)行飽和排氣溫度(SDTi)與新的飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn) (SDTSP)的^扁差。
0040可為系統(tǒng)控制器15編程以計(jì)算飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)， SDTSP，其指示經(jīng)由算法經(jīng)驗(yàn)地導(dǎo)出的制冷單元的最優(yōu)的能量效率比，例如通過繪制代表性測(cè)試單元的性能，或例如通過計(jì)算機(jī)建^^莫或其他性 能繪制技術(shù)分析。算法是選定運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)，所述運(yùn)行參數(shù)可以是即 時(shí)測(cè)量的、檢測(cè)的、估計(jì)的或以其他方式實(shí)時(shí)評(píng)估的。在實(shí)施例中，算 法可以是選定運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)的線性公式。在示于圖5、圖6和圖7的示例 性實(shí)施例中，計(jì)算冷卻劑回路中的冷卻劑的目標(biāo)飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)
(SDTSP )(該目標(biāo)飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)(SDTSP )指示制冷單元的最 優(yōu)能量效率比(EER)，并且是檢測(cè)的OAT、檢測(cè)的SST以及。/o載荷的函 數(shù))的步驟包括經(jīng)由以下的線性關(guān)系計(jì)算預(yù)期飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)
(SDTSP):
SDTSPK:i+C2傘OAT+C3承SST+C4承。/。載荷， 其中，Cl、 C2、 C3和C4是制冷單元的常系數(shù)特征。
0041常數(shù)C1、 C2、 C3和C4可以從制冷單元性能測(cè)試數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)地 導(dǎo)出或者由單元的性能的計(jì)算機(jī)建模分析導(dǎo)出。例如，示于圖4的多個(gè) EER與冷凝器風(fēng)扇速度的關(guān)系可被開發(fā)成用于各種運(yùn)行條件，例如室外 空氣溫度(OAT)、進(jìn)入水溫度(EWT)、離開水溫度(LWT)、飽和 吸氣溫度(SST)、以及飽和排氣溫度(SDT),用于大約25%容量至100% 容量之間的各種制冷單元載荷。使用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以隨后執(zhí) 行線性回歸來確定上述公式的系數(shù)C1、 C2、 C3和C4的值，上述公式代表 飽和排氣溫度、檢測(cè)的室外環(huán)境空氣溫度以及飽和吸氣溫度的變化的線
的最優(yōu)EER下的單元性能關(guān)聯(lián)；檢測(cè)的室外環(huán)境空氣溫度與冷凝器氣流 關(guān)聯(lián)；以及飽和吸氣溫度反映冷卻回路的實(shí)際的水冷卻容量和水離開溫度。
0042系統(tǒng)控制器15可以是可編程控制器或能夠執(zhí)行軟件代碼的 微控制器，或配置成執(zhí)行特定算法或函數(shù)或一組算法或函數(shù)的硬件電路。 在示于圖5、圖6和圖7的示例性實(shí)施例中，用于計(jì)算目標(biāo)飽和排氣溫度設(shè) 定點(diǎn)(SDTSP)的算法是線性函數(shù)。但是，應(yīng)該理解，該算法不限于線 性函數(shù)，而可以是二次函數(shù)或任何需要的函數(shù)類型。此外，應(yīng)該理解， 除了OAT、 SST和。/。載荷中一個(gè)或多個(gè)之外或取代OAT、 SST和。/。載荷中 一個(gè)或多個(gè)，算法還可包4舌OAT、 SST和o/。載荷以外的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)^亍參 數(shù)?？商娲兀繕?biāo)飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)(SDTSP)可通過參考一系列 預(yù)編程進(jìn)控制器的查閱表而不是經(jīng)函數(shù)來確定。0043盡管參照示于附圖中的風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)10的示例性實(shí)施
例具體地示出和描述了本發(fā)明的方法，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，本 發(fā)明的方法可以應(yīng)用于優(yōu)化利用風(fēng)冷式冷凝器的各種制冷劑蒸汽壓縮系 統(tǒng)的能量效率，制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)為例如冷凝單元、組裝的空氣調(diào)節(jié) 冷卻器、以及具有遠(yuǎn)程放置的風(fēng)冷式冷凝器的水冷卻器。風(fēng)冷式冷凝單 元通常用于商業(yè)建筑的空氣調(diào)節(jié)器，包括制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)，制冷劑 蒸汽壓縮系統(tǒng)包括串聯(lián)地設(shè)置在制冷劑回路的壓縮機(jī)、風(fēng)冷式冷凝器、
膨脹裝置、以及蒸發(fā)器?？稍O(shè)置在建筑物外部的、通常在建筑物的屋頂 的頂上冷凝器由制冷劑管路連接，與蒸發(fā)器成制冷劑流體連通，其中蒸 發(fā)器設(shè)置在建筑物內(nèi)，蒸發(fā)器操作性與空氣處理器關(guān)聯(lián)?？諝馓幚砥靼?括風(fēng)扇，風(fēng)扇用于使從建筑物內(nèi)部抽出的空氣傳到蒸發(fā)器的制冷劑輸送 盤管以冷卻空氣。在上文中描述的本發(fā)明的方法可以容易地應(yīng)用于控制 制冷劑單元的運(yùn)行，以使制冷劑單元在使用同樣的運(yùn)行參數(shù)時(shí)以最優(yōu)的 能量效率比運(yùn)行，并且上文描述的過程用于在室外空氣溫度、飽和吸氣 溫度和百分比載荷變化時(shí)改變控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)。也應(yīng)該理解，可對(duì)本發(fā) 明上文描述的方法進(jìn)行各種細(xì)節(jié)上的變化，而不偏離如權(quán)利要求書所限 定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種使風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn)行的方法，該冷卻器系統(tǒng)包括冷卻流體回路和至少一個(gè)制冷單元，該制冷單元具有布置成與冷卻流體回路成熱交換關(guān)系的制冷劑回路，該制冷單元具有冷凝器和冷凝器風(fēng)扇，流過制冷劑回路的制冷劑在冷凝器中與環(huán)境空氣流進(jìn)入熱交換關(guān)系，，冷凝器風(fēng)扇用于使環(huán)境空氣流經(jīng)過冷凝器，所述方法包括如下步驟確定制冷單元的多個(gè)選定運(yùn)行參數(shù)的即時(shí)值；確定作為所述選定運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)的預(yù)期控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)，該預(yù)期控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)指示制冷單元的最優(yōu)能量效率比；檢測(cè)所述控制參數(shù)的即時(shí)值；比較所述控制參數(shù)的檢測(cè)即時(shí)值與所述計(jì)算的控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)；以及響應(yīng)于所述控制參數(shù)的檢測(cè)即時(shí)值與所述計(jì)算的控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)的比較而調(diào)整冷凝器風(fēng)扇的運(yùn)行速度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的使風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn) 行的方法，其特征在于確定指示制冷單元的最優(yōu)能量效率比的作為所 述選定運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)的預(yù)期控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)的步驟包括計(jì)算制冷劑 回路中的制冷劑的預(yù)期飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)，該飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)為 所述選定運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的使風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn) 行的方法，其特征在于，檢測(cè)所述控制參數(shù)的即時(shí)值的步驟包括檢測(cè) 制冷劑回路中的制冷劑的飽和排氣溫度的即時(shí)值的步驟。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的使風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn) 行的方法，其特征在于響應(yīng)于所述控制參數(shù)的檢測(cè)即時(shí)值與所述計(jì)算 的控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)的比較而調(diào)整冷凝器風(fēng)扇的運(yùn)行速度的步驟包括響 應(yīng)于飽和排氣溫度的檢測(cè)即時(shí)值與計(jì)算的飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)的比較而 調(diào)整冷凝器風(fēng)扇的運(yùn)行速度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的使風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn) 行的方法，其特征在于確定制冷單元的多個(gè)選定運(yùn)行參數(shù)的即時(shí)值的 步驟包括如下步驟4企測(cè)離開冷卻器系統(tǒng)冷卻回3各的冷卻流體的溫度(LWT);檢測(cè)與冷凝器關(guān)聯(lián)的室外環(huán)境空氣溫度(OAT); 檢測(cè)制冷劑回路中的飽和吸氣溫度(SST);以及 確定制冷單元運(yùn)行的百分比載荷值(％載荷)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的使風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn) 行的方法，其特征在于確定指示制冷單元的最優(yōu)能量效率比的作為所 述選定運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)的預(yù)期控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)的步驟包括計(jì)算制冷劑 回路中的制冷劑的預(yù)期飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)(SDTSP)，該預(yù)期SDTSP 作為檢測(cè)的室外空氣溫度、檢測(cè)的飽和吸氣溫度和百分比載荷值的函數(shù) 指示制冷單元的最優(yōu)能量效率比。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的使風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn) 行的方法，其特征在于檢測(cè)所述控制參數(shù)的即時(shí)值的步驟包括檢測(cè) 制冷劑回路中的制冷劑的飽和排氣溫度(SDTi)的即時(shí)值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的使風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn) 行的方法，其特征在于比較所述控制參數(shù)的檢測(cè)即時(shí)值與所述計(jì)算的 控制參數(shù)的設(shè)定點(diǎn)的步驟包括比較SDTi與SDTSP的步驟。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的使風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn) 行的方法，其特征在于響應(yīng)于所述控制參數(shù)的檢測(cè)即時(shí)值與所述計(jì)算 的控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)的比較而調(diào)整冷凝器風(fēng)扇的運(yùn)行速度的步驟包括如果SDTSP- △ SDT《SDTi《SDTSP+ △ SDT，則將冷凝器風(fēng)扇的速度保持在冷凝器風(fēng)扇當(dāng)前的速度的步驟，其中△ SDT 是預(yù)選擇的偏差。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的使風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn) 行的方法，其特征在于預(yù)選擇的偏差是0.25攝氏度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的使風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn) 行的方法，其特征在于如果所述控制參數(shù)的檢測(cè)即時(shí)值不在所述計(jì)算 控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)的預(yù)選擇偏差中，則調(diào)整冷凝器風(fēng)扇的運(yùn)行速度的步驟 包括如果SDTi小于SDTSP-ASDT，則增加冷凝器風(fēng)扇的速度的步驟， 其中，ASDT為預(yù)選擇的偏差。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的使風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比 運(yùn)行的方法，其特征在于預(yù)選擇的偏差是0.25攝氏度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的使風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn)行的方法，其特征在于如果所述控制參數(shù)的檢測(cè)即時(shí)值不在所述計(jì)算 控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)的預(yù)選擇偏差中，則調(diào)整冷凝器風(fēng)扇的運(yùn)行速度的步驟包括如果SDTi大于SDTSP+ASDT,則減少冷凝器風(fēng)扇的速度的步驟， 其中，ASDT為預(yù)選擇的偏差。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的使風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比 運(yùn)行的方法，其特征在于預(yù)選擇的偏差是0.25攝氏度。
15. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的使風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn) 行的方法，其特征在于確定制冷劑回路中的制冷劑的指示制冷單元的 最優(yōu)能量效率比并作為檢測(cè)的室外空氣溫度(OAT)、檢測(cè)的飽和吸氣 溫度(SST)以及百分比載荷值(％載荷)的函數(shù)的預(yù)期飽和排氣溫度設(shè) 定點(diǎn)(SDTSP)的步驟包括經(jīng)由線性關(guān)系SDTSPK:i+C2承OAT+C3承SST+C4氺。/。載荷， 來計(jì)算預(yù)期飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)(SDTSP)，其中，Cl、 C2、 C3和C4 是制冷單元的常數(shù)特征。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的使風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比 運(yùn)行的方法，其特征在于常數(shù)C1、 C2、 C3和C4根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。
17. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的使風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn) 行的方法，其特征在于響應(yīng)于所述控制參數(shù)的檢測(cè)即時(shí)值與所述計(jì)算 的控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)的比較而調(diào)整冷凝器風(fēng)扇的運(yùn)行速度的步驟包括如下 步驟通過公式e = SDTi-SDTSP，計(jì)算誤差函數(shù)s;經(jīng)由PID公式處理計(jì)算的誤差函數(shù)，以產(chǎn)生風(fēng)扇速度指令信號(hào)；以及 響應(yīng)于風(fēng)扇速度指令信號(hào)調(diào)整冷凝器風(fēng)扇的速度以最小化誤差函數(shù)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的使風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn) 行的方法，其特征在于響應(yīng)于所述控制參數(shù)的檢測(cè)即時(shí)值與所述計(jì)算 的控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)的比較而調(diào)整冷凝器風(fēng)扇的運(yùn)行速度的步驟包括如下步驟確定檢測(cè)的飽和排氣溫度與計(jì)算的預(yù)期飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)的偏差；經(jīng)由模糊邏輯技術(shù)處理計(jì)算的偏差以產(chǎn)生風(fēng)扇速度指令信號(hào)；以及 響應(yīng)于風(fēng)扇速度指令信號(hào)調(diào)整冷凝器風(fēng)扇的速度以最小化誤差函數(shù)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的使風(fēng)冷式冷卻器系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn)行的方法，其特征在于確定指示制冷單元的最優(yōu)能量效率比的作為所 述選定運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)的預(yù)期控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)的步驟包括通過參考預(yù) 編程序進(jìn)系統(tǒng)控制器的一 系列查閱表來選擇預(yù)期飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn) (SDTSP)。
20. —種使具有風(fēng)冷式冷凝器的制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn)行的方法，該制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)包括至少一個(gè)制冷單元，該制 冷單元具有布置成與待冷卻的流體成熱交換關(guān)系的制冷劑回路以及冷凝器風(fēng)扇，冷凝器風(fēng)扇用于使環(huán)境空氣流經(jīng)過冷凝器，該冷凝器設(shè)置在制 冷劑回路中，流過制冷劑回路的制冷劑經(jīng)過該冷凝器與環(huán)境空氣流進(jìn)入 熱交換關(guān)系，所述方法包括如下步驟確定制冷單元的多個(gè)選定運(yùn)行參數(shù)的即時(shí)值；確定指示制冷單元的最優(yōu)能量效率比的作為所述選定運(yùn)行參數(shù)的函 數(shù)的預(yù)期控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)；檢測(cè)所述控制參數(shù)的即時(shí)值；比較所述控制參數(shù)的檢測(cè)即時(shí)值與所述計(jì)算的控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)；以及響應(yīng)于所述控制參數(shù)的檢測(cè)即時(shí)值與所述計(jì)算的控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)的 比較而調(diào)整冷凝器風(fēng)扇的運(yùn)行速度。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的使具有風(fēng)冷式冷凝器的制冷劑蒸汽壓縮 系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn)行的方法，其特征在于確定制冷單元的多個(gè) 選定運(yùn)行參數(shù)的即時(shí)值的步驟包括如下步驟檢測(cè)與冷凝器關(guān)聯(lián)的室外環(huán)境空氣溫度； 檢測(cè)制冷劑回路中的飽和吸氣溫度；以及 確定制冷單元運(yùn)行的百分比載荷值(％載荷)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的使具有風(fēng)冷式冷凝器的制冷劑蒸汽壓縮 系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn)行的方法，其特征在于確定指示制冷單元的 最優(yōu)能量效率比的作為所述選定運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)的預(yù)期控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn) 的步驟包括計(jì)算制冷劑回路中的制冷劑的指示制冷單元的最優(yōu)能量效 率比并作為檢測(cè)的室外空氣溫度、飽和吸氣溫度和百分比載荷值的函數(shù) 的預(yù)期飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)(SDTSP)。
23 系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn)行的方法，其特征在于計(jì)算制冷劑回路中的制冷劑的指示制冷單元的最優(yōu)能量效率比并作為檢測(cè)的室外空氣溫度(OAT)、檢測(cè)的飽和吸氣溫度(SST)和百分比載荷值(％載荷)的函 數(shù)的預(yù)期飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)(SDTSP)的步驟包括經(jīng)由線性關(guān)系SDTSPK:i+C2氺OAT+C3氺SST+C4氺y。載荷， 來計(jì)算計(jì)算的預(yù)期飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)(SDTSP)，其中，Cl、 C2、 C3 和C4是制冷單元的常數(shù)特征。
24 系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn)行的方法/其特征i于f :口 ' "'才全測(cè)所述控制參數(shù)的即時(shí)值的步驟包括檢測(cè)制冷劑回路中的制冷劑的飽和排氣溫度(SDTi)的即時(shí)值；以及比較所述控制參數(shù)的檢測(cè)即時(shí)值與所述計(jì)算的控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)的步驟包括將SDTi與計(jì)算的預(yù)期SDTSP比較的步驟。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的使具有風(fēng)冷式冷凝器的制冷劑蒸汽壓縮 系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn)行的方法，其特征在于調(diào)整冷凝器風(fēng)扇的運(yùn) 行速度的步驟包括如果SDTSP- △ SDT《SDTi《SDTSP+ △ SDT,則將冷凝器風(fēng)扇的速度保持在冷凝器風(fēng)扇當(dāng)前的速度的步驟，其中， ASDT是預(yù)選擇的偏差。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的使具有風(fēng)冷式冷凝器的制冷劑蒸汽壓縮 系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn)行的方法，其特征在于如果所述控制參數(shù)的 檢測(cè)即時(shí)值不在所述計(jì)算控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)的預(yù)選擇偏差中，則調(diào)整冷凝 器風(fēng)扇的運(yùn)行速度的步驟包括如果SDTi小于SDTSP-ASDT,則增加冷凝器風(fēng)扇的速度的步驟，其 中，ASDT為預(yù)選擇的偏差。
27. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的使具有風(fēng)冷式冷凝器的制冷劑蒸汽壓縮 系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn)行的方法，其特征在于如果所述控制參數(shù)的 檢測(cè)即時(shí)值不在所述計(jì)算控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)的預(yù)選擇偏差中，則調(diào)整冷凝 器風(fēng)扇的運(yùn)行速度的步驟包括如果SDTi大于SDTSP+ASDT,則減少冷凝器風(fēng)扇的速度的步驟，其 中，ASDT為預(yù)選擇的偏差。
28 系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn)行的方法，其特征在于將SDTi與計(jì)算的預(yù)期SDTSP比較的步驟包括通過公式s = SDTi-SDTSP計(jì)算誤差函數(shù)s 。
29 系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn)行的方法，其特征在于調(diào)整冷凝器風(fēng)扇的運(yùn) 行速度包括如下步驟經(jīng)由PID公式處理計(jì)算的誤差函數(shù)，以產(chǎn)生風(fēng)扇速度指令信號(hào)；以及調(diào)整冷凝器風(fēng)扇的速度以最小化誤差函數(shù)。
30. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的用于使具有風(fēng)冷式冷凝器的制冷劑蒸汽 壓縮系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn)行的方法，其特征在于將飽和排氣溫度 與計(jì)算的需要的飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)比較的步驟包括確定即時(shí)運(yùn)行飽 和排氣溫度(SDTi)與需要的飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)(SDTSP)偏差的大 小禾口方向。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的使具有風(fēng)冷式冷凝器的制冷劑蒸汽壓縮 系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn)行的方法，其特征在于調(diào)整冷凝器風(fēng)扇的運(yùn) 行速度的步驟包括如下步驟經(jīng)由模糊邏輯處理偏差的大小和方向以產(chǎn)生風(fēng)扇速度指令信號(hào)；以及調(diào)整冷凝器風(fēng)扇的速度以最小化所述偏差。
32. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的使制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率 比運(yùn)行的方法，其特征在于確定指示制冷單元的最優(yōu)能量效率比的作 為所述選定運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)的預(yù)期控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)的步驟包括通過參 考預(yù)編程進(jìn)系統(tǒng)控制器的一 系列查閱表來選擇預(yù)期飽和排氣溫度設(shè)定點(diǎn)(SDTSP)。
33. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的使制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率 比運(yùn)行的方法，其特征在于制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)包括具有風(fēng)冷式冷凝 器的冷凝單元。
34. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的使制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率 比運(yùn)行的方法，其特征在于制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)包括具有風(fēng)冷式冷凝 器的組裝空氣調(diào)節(jié)冷卻器。
35. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的使制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)以最優(yōu)能量效率比運(yùn)行的方法，其特征在于制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)包括具有遠(yuǎn)程放置的 風(fēng)冷式冷凝器的水冷卻器。
全文摘要
提供了一種用于使制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)例如風(fēng)冷式冷卻器或風(fēng)冷式冷凝單元以最優(yōu)能量效率比運(yùn)行的方法。該方法包括如下步驟確定所述系統(tǒng)的制冷單元的多個(gè)選定運(yùn)行參數(shù)的即時(shí)值；計(jì)算指示制冷單元的最優(yōu)能量效率比的作為選定運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)的預(yù)期控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)；檢測(cè)控制參數(shù)的即時(shí)值；比較控制參數(shù)的檢測(cè)即時(shí)值與計(jì)算的控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)；以及響應(yīng)于該比較而調(diào)整冷凝器風(fēng)扇的運(yùn)行速度，其中，冷凝器風(fēng)扇與制冷單元的風(fēng)冷式冷凝器關(guān)聯(lián)。
文檔編號(hào)F25D17/00GK101646911SQ200780052557
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2007年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月14日
發(fā)明者J·巴萊, M·格拉邦 申請(qǐng)人:開利公司