CN103697642B - 一种冷凝器节能制冷自动控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种冷凝器节能制冷自动控制方法，其具体步骤为：测量当前冷凝器冷凝媒质入口处冷凝介质的温度T1和当前冷凝压力T（以温度表示，对应压力下制冷剂凝结时的饱和温度），当前冷凝器冷凝能力定义为C；根据当前冷凝器冷凝能力和当前冷凝负载轻重，设定冷凝器冷凝换热温差控制目标为T2，冷凝压力控制目标T0=T1+T2,T2有最小值T2min，且T2的初始值为T2min；根据当前冷凝压力T与目标控制T0的关系,在保证T0尽量小的条件下控制C或T2，直至达到T=T0的状态。本发明提供的冷凝器冷凝压力动态自动调节的控制方法可使系统在满足最优冷凝效果的前提下平稳工作，从而实现整个制冷系统达到最佳节能效果。

Description

一种冷凝器节能制冷自动控制方法及系统

技术领域

本发明涉及冷凝器技术领域，特别涉及一种自动控制冷凝器冷凝压力方法。

背景技术

冷库设计时，冷凝器选型的条件是按照最恶劣环境下满足系统最大冷凝要求来配置，而冷凝压力控制目标通常都按照此条件进行设定。譬如，某地区夏天最热温度35℃，那么冷凝器，尤其是风冷冷凝器在选型时考虑冷凝压力值在42℃左右（考虑到8℃的冷凝器换热温差），而实际系统投入使用时通常就将冷凝压力设定为此值（最差条件下的冷凝目标），然而不同时间段不同的天气环境温度都有所不同，白天和夜晚温度有所变化，晴天和下雨天，夏天和冬天等，目前大部分系统都不会随着环境变化适时调整冷凝压力控制目标值，即使调整也仅仅在于冬天和夏天气温明显变化时人工重新设定冷凝压力，从而导致系统将运行在高冷凝压力条件下，冷凝效果不明显，效率较低，系统COP值较低。但如果冷凝压力设定值以满足系统正常运行最小冷凝压力为目标值设定时，譬如按照春冬季节较低的冷凝压力作为默认设定的冷凝压力，譬如30℃，那么在夏天时，无论系统冷凝负载轻重，哪怕没有压缩机在运行，冷凝风扇也将全速运行，因为无论多少冷凝风扇运行，都无法使冷凝压力达到目标设定值，所以也同样造成不正常运转，浪费电。

此外，在制冷系统运行过程中，随着冷凝负载的变化，冷凝器当前冷凝能力可以尽可能发挥使冷凝压力尽可能小。譬如某风冷冷凝器在30℃环境温度下运行，按照通常考虑的冷凝器换热温差8℃，即冷凝压力控制目标38℃，其冷凝能力达到50kw，如果当前冷凝负载达到50kw，那么该冷凝器满负荷运行；如果当前冷凝负载降到25kw，按照常规方法，那么冷凝器将减少冷凝能力（如减少冷凝器开启风扇数量或者降低风扇运行频率），使冷凝压力控制在38℃，从而没有最大发挥冷凝器的冷凝能力。如果在冷凝负载降到25kw时，降低冷凝压力目标，冷凝器将加大冷凝能力，从而使实际的冷凝输出压力低于传统的控制模式所设定的38℃，进而实现提高系统COP值。

根据制冷原理，每降低1度冷凝压力，系统节能可以达到3%，所以适时调整合适的冷凝压力，可以使整个系统达到较好的节能运行效果。

发明内容

本发明提供了一种冷凝器节能制冷自动控制方法，其包括以下步骤：

(1)测量当前冷凝器冷凝媒质入口处冷凝介质的温度T1和当前冷凝压力T，当前冷凝器冷凝能力定义为C，冷凝器开启到最大时的冷凝能力C设定为100%，关闭冷凝器时冷凝能力C设定为0%；

(2)根据当前冷凝器冷凝能力和当前冷凝负载轻重，设定冷凝器冷凝换热温差为T2，冷凝压力控制目标T0=T1+T2,规定T2有最小值T2min，且T2的初始值为T2min；

(3)根据当前冷凝压力T与控制目标T0的关系,在保证T0尽量小的条件下控制C或T2直至T=T0。

较佳地，所述控制T或TO使T=T0的具体步骤为：

当T>T0时，优先提高冷凝器的冷凝输出能力C，如果C已经最大，则再增大冷凝器冷凝换热温差T2，直到T=T0；

当T=T0时，维持当前冷凝器的输出状态；

当T<T0时，优先减小T2，若T2已经最小，且C>0，则再降低冷凝器的冷凝输出能力C，直到T=T0或C=0。

较佳地，当该冷凝器为风冷冷凝器或蒸发式冷凝器时，该冷凝器的进风口作为检测冷凝器介质温度的测量点；当该冷凝器为水冷冷凝器时，该冷凝器的进水口作为检测冷凝器介质温度的测量点。

较佳地，所述冷凝器包括至少一个冷凝单元，所述冷凝器的输出能力C的大小由冷凝单元开启数量与/或开启频率决定。

较佳地，所述各冷凝单元全部开启到最大冷凝输出时该冷凝器的冷凝输出能力C=100%，所述各冷凝单元全部关闭时冷凝输出能力为0%。

本发明还提供了一种冷凝器节能制冷自动控制系统，包括测温单元、计算处理单元、输出控制单元以及冷凝器换热目标设定单元，所述测温单元、冷凝器换热目标设定单元以及输出控制单元分别与所述计算处理单元连接，其中

所述测温单元包括冷凝介质测温模块与当前冷凝压力测温模块，所述冷凝介质测温模块用于测量冷凝器的冷凝介质入口温度T1，所述当前冷凝压力测温模块用于测量冷凝器当前冷凝压力T；

所述冷凝器换热目标设定单元用于设定冷凝器换热温差T2，得到冷凝器冷凝压力控制目标T0=T1+T2，T2具有最小值T2min，且T2的初始值为T2min；

所述控制输出单元用于控制冷凝器的输出能力C的大小以改变当前冷凝压力T的值，C的值在0与100%之间；

所述计算处理单元比较当前冷凝压力T与冷凝器冷凝压力控制目标T0的大小，并输出控制信号至冷凝器换热目标设定单元或输出控制单元在保证T0尽量小的条件下以改变C或T2的值使T0=T。

较佳地，所述计算处理单元的工作过程包括：

当T>T0时，优先提高冷凝器的冷凝输出能力C，如果C已经最大，则再增大冷凝器冷凝换热温差T2，直到T=T0；

当T=T0时，维持当前冷凝器的输出状态；

当T<T0时，优先减小T2，若T2已经最小，且C>0，则再降低冷凝器的冷凝输出能力C，直到T=T0或C=0。

较佳地，所述冷凝器包括至少一个冷凝单元，所述冷凝器的输出能力C的大小由冷凝单元开启数量与/或开启频率决定。

较佳地，所述冷凝单元全部开启，所述各冷凝单元以最大开启频率运行时C=100%，所述冷凝单元全部关闭时C=0%。

较佳地，当该冷凝器为风冷冷凝器或蒸发式冷凝器时，该冷凝器的进风口作为检测冷凝器介质温度的测量点；当该冷凝器为水冷冷凝器时，该冷凝器的进水口作为检测冷凝器介质温度的测量点。

本发明提供的冷凝器冷凝压力动态自动调节的控制方法可使系统在满足最优冷凝效果的前提下平稳工作，从而实现整个制冷系统达到最佳节能效果。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1为本发明提供的的实施一的流程示意图；

图2为本发明提供的实施例二的结构示意图。

具体实施例

本发明提供的各实施例中，参数如下:

T：当前测得冷凝压力值（通过传感器检测）；

T0min：最小冷凝目标压力；

T0max：最大冷凝目标压力；

T0：冷凝器冷凝压力控制目标，T0的值始终处于T0min与T0max之间，在T1+T2不大于T0max，且不小于T0min时，T0=T1+T2；

在极端情况下T1+T2<T0时，T0=T0min，T1+T2>T0时，T0=T0max；

T1：冷却媒质入口温度（通过传感器检测），如果风冷式冷凝器或蒸发式

冷凝器，检测进风口温度；如果是水冷式冷凝器检测冷凝水温度；

T2:冷凝器换热温差，该值尽可能小，最小值T2min；

C：冷凝器冷凝能力，0～100%；本实施例中，关闭冷凝器时冷凝器也可以进行热交换，比如自然对流等，这时冷凝器的冷凝能力最低，而并不是停止冷凝，在此将冷凝能力最低时的冷凝能力设定为0%；

本实施例以温度表示冷凝压力，温度表示为对应该压力下冷凝介质的沸点温度。

实施例一

本发明提供了一种冷凝器节能制冷自动控制方法，如图1所示，其包括以下步骤：

(1)测量当前冷凝器冷凝媒质入口处冷凝介质的温度T1和当前冷凝压力T，当前冷凝器冷凝能力定义为C，冷凝器开启到最大时的冷凝能力C设定为100%，关闭冷凝器时冷凝能力C设定为0%；

(2)根据当前冷凝器冷凝能力和当前冷凝负载轻重，设定冷凝器冷凝换热温差为T2，冷凝压力控制目标T0=T1+T2,规定T2有最小值T2min，且T2的初始值为T2min；

(3)根据当前冷凝压力T与目标控制T0的关系,在保证T0尽量小的条件下控制C或T2使T=T0。

本实施例中，在实现T=T0的过程中通过尽量控制T2处于一个较小值来保证T0尽量小。

所述控制T或TO使T=T0的具体步骤为：

当T>T0时，优先提高冷凝器的冷凝输出能力C，如果C已经最大，则再增加冷凝器冷凝换热温差T2，直到T=T0；

当T=T0时，维持当前冷凝器的输出状态；

当T<T0时，优先减小T2，若T2已经最小，且C>0，则再降低冷凝器的冷凝输出能力C，直到T=T0或C=0。

本发明实施例提供的冷凝器可以是风冷冷凝器、蒸发式冷凝器或者水冷冷凝器，当该冷凝器为风冷冷凝器或蒸发式冷凝器时，该冷凝器的进风口作为检测冷凝器介质温度的测量点；当该冷凝器为水冷冷凝器时，该冷凝器的进水口作为检测冷凝器介质温度的测量点。本发明并不对冷凝器的种类进行限定，此处仅举几个常用的冷凝器种类进行说明。

本发明实施例提供的所述冷凝器包括至少一个冷凝单元，所述冷凝器的输出能力C的大小由冷凝单元开启数量与/或开启频率决定；所述各冷凝单元全部开启到最大冷凝输出时该冷凝器的冷凝输出能力C=100%，所述各冷凝单元全部关闭时冷凝输出能力为0%。

实施例2

本发明还提供了一种冷凝器节能制冷自动控制系统，该控制系统与冷凝器连接，如图2所示，该系统包括测温单元1、计算处理单元2、输出控制单元3以及冷凝器换热目标设定单元4，测温单元1、冷凝器换热目标设定单元4以及输出控制单元3分别与计算处理单元2连接，其中

测温单元1包括冷凝介质测温模块11与当前冷凝压力测温模块12，冷凝介质测温模块11用于测量冷凝器的入口处介质的温度T1，当前冷凝压力测温模块12用于测量冷凝器当前冷凝压力T；

冷凝器换热目标设定单元4用于设定冷凝器换热温差T2，得到冷凝器冷凝压力控制目标T0=T1+T2，T2具最小值T2min；

控制输出单元3用于控制冷凝器的输出能力C的大小以改变当前冷凝压力T的值，C的值在0与100%之间；

计算处理单元2比较当前冷凝压力T与冷凝器冷凝压力控制目标T0的大小，并输出控制信号至冷凝器换热目标设定单元或输出控制单元在保证T0尽量下的条件下以改变C或T2的值使T0=T。

计算处理单元2具体的工作过程为：

比较得到T>T0，且此时C小于100%时，计算处理单元2发送控制信号至控制输出单元3使其提高冷凝换热冷凝输出能力C以降低T直至T=T0；

比较得到T>T0，且此时C等于100%时，计算处理单元2发送控制信号至冷凝器换热目标设定单元4，该控制信号用于提高冷凝器换热温差T2直至T0等于T；

比较得到T>T0，且此时C等于100%同时冷凝器换热温差T2已处于最大值时，冷凝器保持原有的状态继续运行；

比较得到T=T0，则冷凝器保持原有的状态继续运行；

比较得到T<T0，且此时T2大于其最小值时，计算处理单元2发送控制信号至冷凝器换热目标设定单元4，该信号控制冷凝器换热目标设定单元4减小T2，直至T=T0；

比较得到T<T0，且此时T2等于其最小值同时C大于0，计算处理单元2发送控制信号至控制输出单元3逐渐减小C直至T=T0；

比较得到T<T0，且此时T2等于其最小值同时C等于0，按照冷凝器现有状态继续运行。

该系统所控制的冷凝器包括至少一个冷凝单元，所述冷凝器的输出能力C的大小由冷凝单元开启数量与开启频率决定，当所述冷凝单元全部开启，所述各冷凝单元以最大开启频率运行时C=100%，所述冷凝单元全部关闭时C=0%。

该系统所控制的冷凝器可以是风冷冷凝器、蒸发式冷凝器也可以是水冷冷凝器，也可以是采用其它冷媒介质的冷凝器，本发明并不做限定。

实施例3

一采用空气做为冷凝媒介的中央空调，其冷凝器具有多个冷凝单元，此处冷凝单元可以为风扇，初始化设定冷凝器换热温差T2min,控制冷凝器冷凝输出能力C使得冷凝器的当前冷凝压力T=T0,冷凝器冷凝压力控制目标T0=T1+T2，T1为该中央空调冷凝器进风口处的温度值。

其中冷凝器的输出能力为C，C的大小改变冷凝器当前冷凝压力T的大小，C的取值范围为0-100%；T2具有一最小值T2min。

该中央空调所处的环境温度随着时间的变化而变化，冷凝介质入口处的温度T1也随着环境温度的变化而变化；

当T>T0时，优先提高冷凝器的冷凝输出能力C，如果C已经最大，则再增大冷凝器冷凝换热温差T2，直到T=T0；此处该中央空调冷凝器通过增加风扇开启数量提高冷凝输出能力C，或者不增加冷凝单元的开启数量只提高已开启的冷凝单元的开启频率来提高C，或者同时增加冷凝单元的开启数量同时提高已开启的冷凝单元的开启频率来提高C

当T=T0时，维持当前冷凝器的输出状态；

当T<T0时，优先减小T2，若T2已经最小，且C>0，则再降低冷凝器的冷凝输出能力C，直到T=T0或C=0；这里通过减少风扇开启数量来降低冷凝输出能力C，或者不减少风扇的开启数量只降低已开启的风扇的开启频率来降低C，或者减少风扇的开启数量的同时降低开启的冷凝单元的开启频率来降低C。

当T<T0时且T2等于其最小值同时C等于0，按照冷凝器现有状态继续运行。

这里T0与T的不平衡量一般是由于环境温度的变化以及冷凝器的负载变化导致的，从而导致T与TO之间出现不平衡的状态，本实施例的目的是保证所述冷凝器冷凝冷凝压力控制目标T0尽可能小的前提下，使冷凝器正常平稳的运行。

本发明提供的冷凝器冷凝压力动态自动调节的控制方法以及控制系统在满足冷凝器最优冷凝效果的前提下平稳工作，实现冷凝压力尽可能低一点，使得整个制冷系统达到最佳节能效果。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种冷凝器节能制冷自动控制系统，其特征在于，包括测温单元、计算处理单元、输出控制单元以及冷凝器换热目标设定单元，所述测温单元、冷凝器换热目标设定单元以及输出控制单元分别与所述计算处理单元连接，其中

所述测温单元包括冷凝介质测温模块与当前冷凝压力测温模块，所述冷凝介质测温模块用于测量冷凝器的冷凝介质入口温度T1，所述当前冷凝压力测温模块用于测量冷凝器当前冷凝压力T；

所述冷凝器换热目标设定单元用于设定冷凝器换热温差T2，得到冷凝器冷凝压力控制目标T0＝T1+T2，T2具有最小值T2min，且T2的初始值为T2min；

所述控制输出单元用于控制冷凝器的输出能力C的大小以改变当前冷凝压力T的值，C的值在0与100％之间；

所述计算处理单元比较当前冷凝压力T与冷凝器冷凝压力控制目标T0的大小，并输出控制信号至冷凝器换热目标设定单元或输出控制单元在保证T0尽量小的条件下改变T0或T的值使T0＝T。

2.如权利要求1所述的冷凝器节能制冷自动控制系统，其特征在于，所述计算处理单元的工作过程包括：

当T>T0时，优先提高冷凝器的冷凝输出能力C，如果C已经最大，则再增大冷凝器冷凝换热温差T2，直到T＝T0；

当T＝T0时，维持当前冷凝器的输出状态；

当T<T0时，优先减小T2，若T2已经最小，且C>0，则再降低冷凝器的冷凝输出能力C，直到T＝T0或C＝0。

3.如权利要求1所述的冷凝器节能制冷自动控制系统，其特征在于，所述冷凝器包括至少一个冷凝单元，所述冷凝器的输出能力C的大小由冷凝单元开启数量与/或开启频率决定。

4.如权利要求3所述的冷凝器节能制冷自动控制系统，其特征在于，所述冷凝单元全部开启，所述各冷凝单元以最大开启频率运行时C＝100％，所述冷凝单元全部关闭时C＝0％。

5.如权利要求1所述的冷凝器节能制冷自动控制系统，其特征在于，当该冷凝器为风冷冷凝器或蒸发式冷凝器时，该冷凝器的进风口作为检测冷凝器介质温度的测量点；当该冷凝器为水冷冷凝器时，该冷凝器的进水口作为检测冷凝器介质温度的测量点。

6.一种使用权利要求1所述的冷凝器节能制冷自动控制系统的冷凝器节能制冷自动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)测量当前冷凝器冷凝媒质入口处冷凝介质的温度T1和当前冷凝压力T，当前冷凝器冷凝能力定义为C，冷凝器开启到最大时的冷凝能力C设定为100％，关闭冷凝器时冷凝能力C设定为0％；

(2)根据当前冷凝器冷凝能力和当前冷凝负载轻重，设定冷凝器冷凝换热温差为T2，冷凝压力控制目标T0＝T1+T2,规定T2有最小值T2min，且T2的初始值为T2min；

(3)根据当前冷凝压力T与控制目标T0的关系,在保证T0尽量小的条件下控制C或T2直至T＝T0。

7.如权利要求6所述的一种冷凝器节能制冷自动控制方法，其特征在于，所述控制T或TO使T＝T0的具体步骤为：

当T>T0时，优先提高冷凝器的冷凝输出能力C，如果C已经最大，则再增大冷凝器冷凝换热温差T2，直到T＝T0；

当T＝T0时，维持当前冷凝器的输出状态；

当T<T0时，优先减小T2，若T2已经最小，且C>0，则再降低冷凝器的冷凝输出能力C，直到T＝T0或C＝0。

8.如权利要求6所述的冷凝器节能制冷自动控制方法，其特征在于，当该冷凝器为风冷冷凝器或蒸发式冷凝器时，该冷凝器的进风口作为检测冷凝器介质温度的测量点；当该冷凝器为水冷冷凝器时，该冷凝器的进水口作为检测冷凝器介质温度的测量点。

9.如权利要求6所述的冷凝器节能制冷自动控制方法，其特征在于，所述冷凝器包括至少一个冷凝单元，所述冷凝器的输出能力C的大小由冷凝单元开启数量与/或开启频率决定。

10.如权利要求6所述的冷凝器节能制冷自动控制方法，其特征在于，所述各冷凝单元全部开启到最大冷凝输出时该冷凝器的冷凝输出能力C＝100％，所述各冷凝单元全部关闭时冷凝输出能力为0％。