CN105202807B - 一种太阳能喷射制冷系统的运行控制策略 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能喷射制冷系统的运行控制策略，所述太阳能喷射制冷系统包括太阳能热水回路、喷射制冷剂回路和空调回路，太阳能热水回路与喷射制冷剂回路之间通过发生器相连接，喷射制冷剂回路和空调回路通过蒸发器相连接，其特征在于，所述喷射制冷剂回路上并联设有至少两个喷射器，喷射器前端设有阀门；所述发生器出口处设有温度传感器和压力传感器，温度传感器、压力传感器与控制器相连接，控制器与阀门相连接。本发明通过控制器自动切换至合适的喷射器进行工作，实现了太阳能的高效利用，提高太阳能利用率，缓解空调用电造成的电网压力，具有显著的社会效益和经济效益。

Description

一种太阳能喷射制冷系统的运行控制策略

技术领域

本发明涉及太阳能喷射制冷的技术领域，具体涉及一种太阳能喷射制冷系统的运行控制策略。

背景技术

随着能源危机的加剧，太阳能的利用日益受到人们的重视。在太阳能利用技术中，太阳能喷射制冷系统以其结构简单、运动部件少、成本低等优点受到大家的青睐，在空调制冷领域应用越来越广泛。传统太阳能喷射制冷系统中只有一个喷射器，该喷射器的结构尺寸是在系统标准工况下设计，众所周知，随着太阳能的辐射情况与室外环境温度的变化，喷射系统并不总在设计工况下工作，一旦运行工况偏离设计工况，将直接导致喷射系统效率急剧下降。关于太阳能喷射制冷系统的性能研究很多，但是将其实际用于空调系统的研究并不多见，并且用于空调系统的运行多为计算分析往往采取定发生温度的工作模式，这样就会出现冷凝温度变化时，系统并不总能高效运行，导致不能合理充分利用太阳能，系统输出制冷量偏低的情况。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种太阳能喷射制冷系统的运行控制策略，可以根据太阳辐射及天气变化情况，通过控制器自动切换至合适的喷射器进行工作，提高了太阳能喷射系统的运行效率，实现了高效合理的供冷目的，从而提高了太阳能的利用率，对于节约能源，缓解电网用电高峰压力，提高光热利用效率，有着重要的社会和经济效益。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种太阳能喷射制冷系统的运行控制策略，所述太阳能喷射制冷系统包括太阳能热水回路、喷射制冷剂回路和空调回路，太阳能热水回路与喷射制冷剂回路之间通过发生器相连接，喷射制冷剂回路和空调回路通过蒸发器相连接，所述喷射制冷剂回路上并联设有至少两个喷射器，喷射器前端设有阀门；所述发生器出口处设有温度传感器和压力传感器，温度传感器、压力传感器与控制器相连接，控制器与阀门相连接；其控制策略为：

一、温度传感器获取制冷剂侧发生器的出口温度t，经A/D信号采集模块将测量结果由模拟信号转换为数字信号后发送给控制器；压力传感器测量制冷剂侧发生器的出口压力p，经A/D信号采集模块将测量结果由模拟信号转换为数字信号后发送给控制器；

二、控制器接收数字信号后，与存储在本地的温度区间和设计压力值比较做出控制策略，并将控制信号发送给D/A信号处理模块；

三、D/A信号处理模块将控制信号由数字信号转换为模拟信号，然后发送给阀门，从而控制相应的喷射器开启。

所述喷射制冷剂回路上设有3个由喷射器和阀门组成的并联支路，包括第一阀门和第一喷射器组成的第一并联支路、第二阀门和第二喷射器组成的第二并联支路、第三阀门和第三喷射器组成的第三并联支路。

所述温度区间设有3个，包括第一温度区、第二温度区和第三温度区。

所述控制策略的过程为：

当制冷剂侧发生器的出口温度t处于第一温度区时，打开第一阀门，启动第一喷射器；此时，第二阀门、第三阀门、第二喷射器、第三喷射器均处于关闭状态；

当制冷剂侧发生器的出口温度t处于第二温度区时，打开第二阀门，启动第二喷射器；此时，第一阀门、第三阀门、第一喷射器、第三喷射器均处于关闭状态；

当制冷剂侧发生器的出口温度t处于第三温度区时，打开第三阀门，启动第三喷射器；此时，第一阀门、第二阀门、第一喷射器、第二喷射器均处于关闭状态。

所述第一温度区为发生温度不大于343K，第二温度区为发生温度介于344K~353K之间，第三温度区为发生温度不小于354K。

所述温度传感器与控制器之间设有温度变送器，压力传感器与控制器之间设有压力变送器。

本发明通过控制器自动切换至合适的喷射器进行工作，进而保证太阳能制冷系统在制冷季节的高效运行，可以提高太阳能喷射系统的运行效率，太阳能利用率可以提高30%以上，喷射制冷回路的供冷量可以提高40%以上；另外，本发明还可以实现太阳能的高效利用，提高太阳能利用率，缓解空调用电造成的电网压力，具有显著的社会效益和经济效益。

附图说明

图1为本发明的控制策略结构示意图。

图2为本发明的控制策略原理图。

图3为本发明的控制策略流程图。

其中，1-太阳能热水回路；2-喷射制冷剂回路；201-第一喷射器；202-第一阀门；203-第二喷射器；204-第二阀门；205-第三喷射器；206-第三阀门；3-空调回路；4-蒸发器；5-发生器；6-温度传感器；7-压力传感器；8-控制器。

具体实施方式

下面通过附图和实施例具体描述一下本发明。

实施例1：一种太阳能喷射制冷系统的运行控制策略，如图1和图2所示，所述太阳能喷射制冷系统包括太阳能热水回路1、喷射制冷剂回路2和空调回路3，太阳能热水回路1与喷射制冷剂回路2之间通过发生器5相连接，喷射制冷剂回路2和空调回路3通过蒸发器4相连接。所述喷射制冷剂回路2上并联设有至少两个喷射器，喷射器前端设有阀门；所述发生器5出口处设有温度传感器6和压力传感器7，温度传感器6、压力传感器7与控制器8相连接，控制器8与阀门相连接。

该太阳能喷射制冷系统控制策略为：

一、温度传感器6获取制冷剂侧发生器5的出口温度t，经A/D信号采集模块将测量结果由模拟信号转换为数字信号后发送给控制器8。压力传感器7测量制冷剂侧发生器5的出口压力p，经A/D信号采集模块将测量结果由模拟信号转换为数字信号后发送给控制器8。

二、控制器8接收数字信号后，与存储在本地的温度区间和设计压力值比较做出控制策略，并将控制信号发送给D/A信号处理模块。

本地的温度区间和设计压力关系为：当温度数字信号为第一温度区间“发生温度不大于343K时”，设计压力值的数字信号为第一温度区间发生温度相对应的饱和压力；当温度的数字信号为第二温度区间“发生温度介于344K~353K之间时”，设计压力值的数字信号为第二温度区间发生温度相对应的饱和压力；当温度的数字信号为第三温度区间“发生温度不小于354K时”，设计压力值数字信号为第三温度区间发生温度相对应的饱和压力。

三、D/A信号处理模块将控制信号由数字信号转换为模拟信号，然后发送给阀门，从而控制相应的喷射器开启。

所述温度传感器6与控制器8之间设有温度变送器，温度传感器6与控制器8之间设有压力变送器。温度变送器将温度传感器6测量的模拟信号转化为温度数字信号，压力变送器将压力传感器7测量的模拟信号转化为压力数字信号。温度传感器6测量制冷剂侧发生器5的出口温度t。A/D信号采集模块由温度变送器实现，将温度传感器6的信号转变为数字信号，传送至控制器8；压力传感器7测量制冷剂侧发生器5的出口压力p，A/D信号采集模块由压力变送器实现，将压力传感器7的信号转变为数字信号，传送至控制器8。

控制器8接收温度变送器传送的数字信号温度t（制冷剂侧发生器5出口）和压力变送器传送的数字信号压力p（制冷剂侧发生器5出口），与存储在本地的温度区间和设计压力值比较做出控制策略，将控制信号发送给D/A信号处理模块。D/A信号处理模块将控制信号由数字信号转换为模拟信号，然后发送给阀门，从而控制相应的喷射器开启。

实施例2：一种太阳能喷射制冷系统的运行控制策略，如图1和图2所示，所述太阳能喷射制冷系统包括太阳能热水回路1、喷射制冷剂回路2和空调回路3，太阳能热水回路1与喷射制冷剂回路2之间通过发生器5相连接，喷射制冷剂回路2和空调回路3通过蒸发器4相连接，所述喷射制冷剂回路2上并联设有至少两个喷射器，喷射器前端设有阀门；所述发生器5出口处设有温度传感器6和压力传感器7，温度传感器6、压力传感器7与控制器8相连接，控制器8与阀门相连接。

该太阳能喷射制冷系统的控制策略为：

一、温度传感器6获取制冷剂侧发生器5的出口温度t，经A/D信号采集模块将测量结果由模拟信号转换为数字信号后发送给控制器8。压力传感器7测量制冷剂侧发生器5的出口压力p，经A/D信号采集模块将测量结果由模拟信号转换为数字信号后发送给控制器8。

二、控制器8接收数字信号后，与存储在本地的温度区间和设计压力值比较做出控制策略，并将控制信号发送给D/A信号处理模块。

本地的温度区间和设计压力关系为：控制器8接收数字信号，与存储在本地的温度区间和设计压力值进行比较，当温度的数字信号为第一温度区间发生温度不大于343K时，设计压力值的数字信号为第一温度区间发生温度相对应的饱和压力；当温度的数字信号为第二温度区间发生温度介于344K~353K之间时，设计压力值的数字信号为第二温度区间发生温度相对应的饱和压力；当温度的数字信号为第三温度区间发生温度不小于354K时，设计压力值的数字信号为第三温度区间发生温度相对应的饱和压力；然后，根据与存储在本地的设计压力值和温度区间的判别做出控制策略，并将控制信号发送给D/A信号处理模块。设计压力值和温度区间存在一一对应关系，本发明中设计压力值就是各个温度区间内温度所对应的饱和压力。

三、D/A信号处理模块将控制信号由数字信号转换为模拟信号，然后发送给阀门，从而控制相应的喷射器开启。

喷射制冷剂回路2上设有3个由喷射器和阀门组成的并联支路，包括第一阀门202和第一喷射器201组成的第一并联支路、第二阀门204和第二喷射器203组成的第二并联支路、第三阀门206和第三喷射器205组成的第三并联支路。控制器8内温度区间设有3个，包括第一温度区、第二温度区和第三温度区。温度传感器6获取的制冷剂侧发生器5的出口温度t分别与3个温度区间进行比较，然后根据冷剂侧发生器5的出口温度t所在区间做出相应的控制策略信号，如图3所示，所述控制策略的过程为：

当制冷剂侧发生器5的出口温度t处于第一温度区时，打开第一阀门202，启动第一喷射器201；此时，第二阀门204、第三阀门206、第二喷射器203、第三喷射器205均处于关闭状态；

当制冷剂侧发生器5的出口温度t处于第二温度区时，打开第二阀门204，启动第二喷射器203；此时，第一阀门202、第三阀门206、第一喷射器201、第三喷射器205均处于关闭状态；

当制冷剂侧发生器5的出口温度t处于第三温度区时，打开第三阀门206，启动第三喷射器205；此时，第一阀门202、第二阀门204、第一喷射器201、第二喷射器203均处于关闭状态。

控制器8和阀门之间还设有时间继电器，控制器8通过控制时间继电器可以控制第一阀门202、第二阀门204和第三阀门206的开关，从而控制相应的喷射器开关，从而达到控制太阳能喷射制冷系统的输出温度。

温度区间的设置考虑采用将室外温度进行分区，控制热水流量、热水水温进而实现控制发生温度的系统控制策略，室外温度分区时，如果划分区域过多，则控制系统太复杂，切换也会太频繁，分区太少，又不能很好的兼顾系统的所有运行工况情况，为了方便系统的控制和判断，在采用频谱统计的基础上将室外温度和太阳辐射值进行分区。在制冷季节，室外温度介于293K~298K之间的时刻约占总制冷时刻的45%，室外温度介于298K~303K之间的时刻约占总制冷时刻的37.5%，室外温度介于303K~308K之间的时刻约占总制冷时刻的16%，室外温度在308K以上的出现时刻约占总制冷时刻的1.5%。因此，太阳能喷射制冷系统实际运行时，根据室外温度，系统将采用A、B、C三个发生温度控制区域的运行模式进行工作，太阳能喷射制冷运行分区情况如下：

第一温度区为发生温度不大于343K，第二温度区为发生温度介于344K~353K之间，第三温度区为发生温度不小于354K。本发明保证了太阳能喷射制冷系统在不同发生温度下自动切换相应的喷射器进行工作，从而克服了传统喷射系统单一喷射器不能满足变工况高效运行的缺点，提高太阳能喷射系统的运行效率，实现高效合理的供冷目的，从而提高太阳能的利用率，对于节约能源，缓解电网用电高峰压力，提高光热利用效率，有着重要的社会和经济效益。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种太阳能喷射制冷系统的运行控制策略，其特征在于，所述太阳能喷射制冷系统包括太阳能热水回路（1）、喷射制冷剂回路（2）和空调回路（3），太阳能热水回路（1）与喷射制冷剂回路（2）之间通过发生器（5）相连接，喷射制冷剂回路（2）和空调回路（3）通过蒸发器（4）相连接，所述喷射制冷剂回路（2）上并联设有至少两个喷射器，喷射器前端设有阀门；所述发生器（5）出口处设有温度传感器（6）和压力传感器（7），温度传感器（6）、压力传感器（7）与控制器（8）相连接，控制器（8）与阀门相连接；其控制策略为：

一、温度传感器（6）获取制冷剂侧发生器（5）的出口温度t，经A/D 信号采集模块将测量结果由模拟信号转换为数字信号后发送给控制器（8）；压力传感器（7）测量制冷剂侧发生器（5）的出口压力p，经A/D 信号采集模块将测量结果由模拟信号转换为数字信号后发送给控制器（8）；

二、控制器（8）接收数字信号后，与存储在本地的温度区间和设计压力值比较做出控制策略，并将控制信号发送给D/A 信号处理模块；

三、D/A 信号处理模块将控制信号由数字信号转换为模拟信号，然后发送给阀门，从而控制相应的喷射器开启；

所述喷射制冷剂回路（2）上设有3 个由喷射器和阀门组成的并联支路，包括第一阀门（202）和第一喷射器（201）组成的第一并联支路、第二阀门（204）和第二喷射器（203）组成的第二并联支路、第三阀门（206）和第三喷射器（205）组成的第三并联支路；

所述温度区间设有3 个，包括第一温度区、第二温度区和第三温度区；

所述控制策略的过程为：当制冷剂侧发生器（5）的出口温度t 处于第一温度区时，打开第一阀门（202），启动第一喷射器（201）；此时，第二阀门（204）、第三阀门（206）、第二喷射器（203）、第三喷射器（205）均处于关闭状态；

当制冷剂侧发生器（5）的出口温度t 处于第二温度区时，打开第二阀门（204），启动第二喷射器（203）；此时，第一阀门（202）、第三阀门（206）、第一喷射器（201）、第三喷射器（205）均处于关闭状态；

当制冷剂侧发生器（5）的出口温度t 处于第三温度区时，打开第三阀门（206），启动第三喷射器（205）；此时，第一阀门（202）、第二阀门（204）、第一喷射器（201）、第二喷射器（203）均处于关闭状态。

2.根据权利要求1 所述的太阳能喷射制冷系统的运行控制策略，其特征在于，所述第一温度区为发生温度不大于343K，第二温度区为发生温度介于344K~353K 之间，第三温度区为发生温度不小于354K。

3.根据权利要求1 所述的太阳能喷射制冷系统的运行控制策略，其特征在于，所述温度传感器（6）与控制器（8）之间设有温度变送器，压力传感器（7）与控制器（8）之间设有压力变送器。