專利名稱：解除制冷啟動(dòng)的優(yōu)化控制的制作方法
解除制冷啟動(dòng)的優(yōu)化控制發(fā)明背景 發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種使空調(diào)單元在制冷運(yùn)行模式與解除制冷運(yùn)行模 式之間切換的切換點(diǎn)的優(yōu)化方法。相關(guān)技術(shù)說明在空調(diào)單元的常規(guī)操作過程中， 一般以制冷模式運(yùn)行空調(diào)單元， 其中消耗能量使將要冷卻的一定體積內(nèi)的空氣冷卻。然而，當(dāng)周圍 溫度較低時(shí)，就可能存在利用低溫的周圍空氣進(jìn)行制冷而不使用制 冷模式。當(dāng)空調(diào)單元利用低溫的周圍空氣使空間冷卻時(shí)，稱該單元 為以解除制冷模式運(yùn)行。如上文所述，常規(guī)上，甚至當(dāng)周圍空氣溫 度較低時(shí)，空調(diào)單元仍以制冷模式運(yùn)行。在這種情況下以制冷模式 運(yùn)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(yùn)行空調(diào)單元是更有效率的。在解除制冷模式中，啟動(dòng)一個(gè)或多 個(gè)通風(fēng)式熱交換器并且通過周圍空氣使在空調(diào)單元中循環(huán)的水冷 卻?？上У氖?，難于估計(jì)可最有效地利用解除制冷的最佳戶外溫度。 該最佳點(diǎn)對應(yīng)于當(dāng)建筑負(fù)荷等于或小于解除制冷器的容量最大值時(shí) 的時(shí)刻。建筑負(fù)荷指需要排除的、以便將空間(例如建筑物內(nèi)部) 保持在恒定溫度或所需溫度的能量數(shù)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(dāng)設(shè)法確定空調(diào)單元 應(yīng)當(dāng)從制冷模式切換到解除制冷模式的最適宜的戶外溫度時(shí)出現(xiàn)的 一個(gè)問題是由解除制冷器容量直接與戶外空氣溫度有關(guān)引起的，盡 管可以不是建筑負(fù)荷。具體地說，對于相同的戶外溫度，所占據(jù)的 建筑物以及內(nèi)部產(chǎn)生的熱量可能明顯不同。當(dāng)解除制冷為可選方案時(shí)，優(yōu)選以解除制冷模式運(yùn)行，其與運(yùn)行 冷卻水的空調(diào)系統(tǒng)的制冷模式相反。以解除制冷模式運(yùn)行有助于實(shí) 現(xiàn)顯著節(jié)省能量的目的。在很多應(yīng)用中都需要制冷，即使戶外溫度 很低。以解除制冷器模式運(yùn)行包括在冷卻水循環(huán)路線中使用"干制
冷器"(通風(fēng)式水-空氣熱交換器)代替使用制冷器。這是因?yàn)楫?dāng)戶 外溫度低于系統(tǒng)的水循環(huán)溫度時(shí)，可以使用強(qiáng)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(yīng)用中，都設(shè)定一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到這個(gè)任意設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)， 制冷器關(guān)閉并且啟動(dòng)解除制冷模式。如果該任意溫度與建筑物制冷 的實(shí)際需要不一致，那么可能引起運(yùn)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(xiàn)以非最佳方式執(zhí)行制冷，例如當(dāng)解除制冷模式既是可 用的也是優(yōu)選的時(shí)，空調(diào)單元以制冷模式運(yùn)行。因此，所需要的是一種確定在空調(diào)單元中從制冷模式到解除制冷 模式有效切換的切換點(diǎn)的方法。發(fā)明內(nèi)容因而，本發(fā)明的目的是提供一種使空調(diào)單元在制冷運(yùn)行模式與解 除制冷運(yùn)行模式之間切換的切換點(diǎn)的優(yōu)化方法。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)化解除制冷啟動(dòng)的方法包括如下步驟以制冷模 式運(yùn)行空調(diào)單元，確定建筑負(fù)荷，確定解除制冷器可用容量最大值 (FreeCapM)，以及當(dāng)所述解除制冷器可用容量最大值大于或者等 于建筑負(fù)荷時(shí)，啟動(dòng)所述空調(diào)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(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì) 節(jié)。從說明書和附圖中，以及從權(quán)利要求書中，將清楚本發(fā)明的其 他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)。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(shù)字和標(biāo)記表示相同的元件。 詳細(xì)說明因此，本發(fā)明教導(dǎo)的是提供一種確定空調(diào)單元應(yīng)當(dāng)在制冷模式運(yùn) 行與解除制冷模式運(yùn)行之間切換的最佳或者接近最佳點(diǎn)的方法。為 此，本發(fā)明教導(dǎo)了這種切換點(diǎn)的動(dòng)態(tài)識別，該動(dòng)態(tài)識別通過實(shí)時(shí)確
定建筑負(fù)荷和解除制冷器的可用容量最大值而獲得。如下面的詳細(xì) 描述，本發(fā)明的方法包括動(dòng)態(tài)計(jì)算建筑負(fù)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(yùn)行與解除制冷模式運(yùn)行之間應(yīng)當(dāng) 切換的最佳點(diǎn)。估計(jì)建筑負(fù)荷和解除制冷器容量是基于制冷器和干制冷器硬件的數(shù)學(xué)模型和可用參數(shù)，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(dòng)態(tài)訪問建筑負(fù)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(shè)置點(diǎn)，那么包括硬件模型的制冷 器容量為建筑負(fù)荷的映射。為了得到建筑負(fù)荷的精確估算，如下面 更完全地描述，需要適當(dāng)?shù)钠胶膺^程以防止系統(tǒng)不穩(wěn)定。還可以使 用空調(diào)單元的流動(dòng)水、加入水和剩余水的溫度來估計(jì)制冷器容量。 然而，這種方法需要附加的硬件比如水流計(jì)，而且增加了系統(tǒng)的費(fèi) 用和復(fù)雜性。 一種利用SST和SCT的方法比較便宜，因?yàn)樗恍枰?額外的傳感器。通常，SST和SCT由空調(diào)單元系統(tǒng)中的傳感器測量。當(dāng)解除制冷器的可用容量大于或者等于建筑負(fù)荷時(shí)，本發(fā)明的系 統(tǒng)將從制冷模式切換到解除制冷模式。 一旦啟動(dòng)了解除制冷模式， 通過調(diào)整解除制冷器容量獲得建筑負(fù)荷與解除制冷器容量之間的平 衡。當(dāng)解除制冷器的剩余水溫度等于水循環(huán)溫度設(shè)置點(diǎn)時(shí)獲得這種 平衡。當(dāng)解除制冷器容量變得低于建筑負(fù)荷時(shí)(即，解除制冷器的 剩余水溫度高于水循環(huán)溫度設(shè)置點(diǎn))，本發(fā)明的系統(tǒng)重新啟動(dòng)制冷 器，從而進(jìn)入制冷模式并且停止以解除制冷模式運(yùn)行。參見圖1,詳細(xì)地顯示了本發(fā)明的方法。如上文所述，本發(fā)明教 導(dǎo)了建筑負(fù)荷的動(dòng)態(tài)確定，并且將建筑負(fù)荷與解除制冷容量最大值 進(jìn)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(shè)在執(zhí)行步驟1之前空調(diào)單元是以制冷模式運(yùn)行。對于步驟l， 計(jì)算了建筑負(fù)荷。因?yàn)榻ㄖ?fù)荷是瞬時(shí)制冷容量的函數(shù)，所以首先 并且重復(fù)地計(jì)算瞬時(shí)制冷容量P。如圖所示，計(jì)算瞬時(shí)制冷容量作為 空調(diào)單元系統(tǒng)中壓縮機(jī)數(shù)量、壓縮機(jī)類型、SST和SCT的函數(shù)。那么 在一段時(shí)間內(nèi)積分(integrate)所計(jì)算的瞬時(shí)制冷容量以便計(jì)算建 筑負(fù)荷估計(jì)。盡管可以在任何需要的時(shí)間內(nèi)積分建筑負(fù)荷估計(jì)，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(fù)荷 的平均值。同時(shí)，計(jì)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(jì)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(shè)置點(diǎn)和空調(diào)單元物理模型的函數(shù)。如步 驟2所示，如果空調(diào)單元模型的物理參數(shù)是已知的，那么可以將這 些參數(shù)與戶外空氣溫度和系統(tǒng)的水循環(huán)溫度設(shè)置點(diǎn)相結(jié)合，以便動(dòng)態(tài)地計(jì)算解除制冷器的容量最大值。在步驟3中，將所計(jì)算的解除制冷器的容量最大值與建筑負(fù)荷進(jìn) 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(fù)荷，那 么可通過切換到解除制冷模式就可以符合建筑負(fù)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(fù)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(tǒng)繼續(xù)以制冷模 式運(yùn)行。然而，如步驟4所示，如果計(jì)算的解除制冷器的容量最大值大于 或者等于建筑負(fù)荷，則暫停以制冷模式運(yùn)行并且啟動(dòng)解除制冷模 式。通常，以解除制冷模式運(yùn)行包括啟動(dòng)許多風(fēng)扇以便循環(huán)較冷的 戶外環(huán)境空氣，從而符合建筑負(fù)荷的需要。結(jié)果， 一旦確定以解除 制冷模式運(yùn)行，則連續(xù)地啟動(dòng)風(fēng)扇并且繼續(xù)增加風(fēng)扇，直到不需要 增加解除制冷容量。如步驟5所示，獲得瞬時(shí)解除制冷器容量作為戶外空氣溫度，系 統(tǒng)水循環(huán)溫度和空調(diào)單元系統(tǒng)狀態(tài)的函數(shù)，具體地說，是當(dāng)前運(yùn)行 的風(fēng)扇數(shù)量以及水泵的速度的函數(shù)。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(shè)置點(diǎn)進(jìn)行比較。水循環(huán)溫度設(shè)置點(diǎn)相當(dāng)于欲冷卻的建筑物或者空間內(nèi)需要獲得的溫度。如果水循環(huán)溫度高于水循環(huán) 溫度設(shè)置點(diǎn)，就需要額外制冷。事實(shí)上，如果水循環(huán)溫度(WLT)不 高于水循環(huán)溫度設(shè)置點(diǎn)(WLTSP),邏輯圖表指出返回到步驟5，再 次動(dòng)態(tài)計(jì)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(jì)算的解除制冷器容量(FreeCAP)與 步驟2中計(jì)算的解除制冷容量最大值(FreeCapM)進(jìn)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(jī)會。結(jié)果，解除制冷容量增加，并且算法返 回步驟5，重新計(jì)算解除制冷器容量。通常，增加解除制冷容量可以 通過啟動(dòng)額外風(fēng)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(tǒng)已經(jīng) 為了達(dá)到利用周圍空氣溫度來冷卻空調(diào)單元的效率最大值而運(yùn)行。 在這種情況下，就不再可能以解除制冷模式符合建筑負(fù)荷，并且隨 著系統(tǒng)再次進(jìn)入以制冷模式運(yùn)行，解除制冷模式停止。已經(jīng)描述了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例。不過，應(yīng)當(dāng)理解，在不 脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種修改。因此，其他 實(shí)施方式都將落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種優(yōu)化解除制冷啟動(dòng)的方法，包括以下步驟 以制冷模式運(yùn)行空調(diào)單元；確定建筑負(fù)荷；確定解除制冷器可用容量最大值(FreeCapM);以及 當(dāng)所述解除制冷器可用容量最大值大于或者等于建筑負(fù)荷時(shí)，啟 動(dòng)所述空調(diào)單元的解除制冷模式。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述確定建筑負(fù)荷 包括以下步驟計(jì)算多個(gè)瞬時(shí)制冷容量；以及在一段時(shí)間內(nèi)積分所述多個(gè)瞬時(shí)制冷容量，以生成建筑負(fù)荷平均值。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述啟動(dòng)步驟進(jìn)一 步包括解除所述制冷模式。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括以下步驟 計(jì)算解除制冷器容量(FreeCap);將剩余水溫度(WLT)與剩余水溫度設(shè)置點(diǎn)(WLTSP)進(jìn)行比較；以及當(dāng)WLT高于WLTSP并且FreeCAP不等于FreeCapM時(shí)，增加解除 制冷容量(FreeCAP)。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括以下步驟 計(jì)算解除制冷器容量(FreeCap);將剩余水溫度(WLT)與剩余水溫度設(shè)置點(diǎn)(WLTSP)進(jìn)行比較；以及當(dāng)WLT高于WLTSP并且FreeCAP等于FreeCapM時(shí)，解除所述解 除制冷模式。
6. 權(quán)利要求5所述的方法，包括啟動(dòng)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(dòng)的方法，包括以下步驟以制冷模式運(yùn)行空調(diào)單元；確定建筑負(fù)荷；確定解除制冷器可用容量最大值(Free Ca pM)；以及當(dāng)所述解除制冷器可用容量最大值大于或者等于建筑負(fù)荷時(shí)，啟動(dòng)所述空調(diào)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(quán)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