CN105473950B - 控制流体循环系统的方法 - Google Patents

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Abstract

在此公开的方法通常构造成有助于确定例如HVAC系统的流体循环系统中的压差(或压头)，用以控制流体循环系统。该方法可包括：通过改变泵的运行速度来得到流体循环系统中流体流率与压差之间的相关性。该方法还可包括得到所需流体流率来匹配HVAC系统的冷却能力并基于流体流率与压差之间的相关性来确定对应于所需流体流率的压差设定值。这些方法可通过例如HVAC系统的控制器来执行以免除使用者设置压差的需要。

Description

控制流体循环系统的方法
技术领域
本公开在此总体涉及一种流体循环系统。更具体地，本公开在此涉及例如加热、通风和空气调节(“HVAC”)系统的流体(诸如水)循环系统。总体上，描述涉及辅助控制流体循环系统的方法。
背景技术
流体循环系统通常构造成使流体循环。例如，流体循环系统可联接到HVAC系统以有助于使过程流体(诸如水)在终端装置(诸如室内单元)与HVAC系统的室外单元之间循环，室外单元可包括蒸发器盘管。流体循环系统可通常包括一个或多个泵以提供和/或调节流体流量。
为了控制流体循环，通常，使用者可设置流体循环系统中两个压力测量点之间的流体压差设定值从而控制流体循环系统的容量(或流率)。通常，流体压差设定值越高，由流体循环系统所提供的流体流率越高。
在某些情况下，流体循环系统可构造成提供和/或维持一定的流体流率。例如，在构造成使处理流体(诸如水)循环通过HVAC系统的室外单元的流体循环系统中，可能理想的是保持到室外单元的蒸发器盘管的一定流体流率。流体流率可取决于例如HVAC系统的冷却能力。通常，冷却能力越大，所需的流体流率越高。使用者可设定流体循环系统中的所需流体压差设定值，使得流体循环系统可提供和/或保持由HVAC系统所提供的冷却能力所需的相对恒定流体流率。
发明内容
在此公开的方法通常构造成有助于确定例如HVAC系统的流体循环系统中的压差(或压头)设定值，用以控制流体循环系统的流体流率。该方法还可应用于可使用压差来控制流体循环系统中流体流率的其它流体循环系统。
在某些实施例中，该方法可包括得到流体循环系统中流体流率与压差之间的相关性。该方法还可包括提供可变流体流率或多个流体流率，并得到每个流体流率下的压差和流体流率。通过在多个流体流率下使压差与流体流率相关可建立相关性。在某些实施例中，可通过改变流体循环系统中泵的运行速度来提供多个流体流率。通过改变泵的运行速度，流体循环系统可构造成提供多个流体流率和压差。分别通过例如流体流率计和压力测量装置可得到多个泵运行速度中每个泵运行速度下的流体流率和压差。然后可通过在每个泵运行速度下绘制测得的流体流率和压差来建立流体流率与压差之间的相关性。
在某些实施例中，为了得到压差和流体流率，可在例如约30秒的一段时期内在多个运行速度中的每个运行速度下运行泵，以稳定流体循环系统中的流体流动。
在某些实施例中，该方法可包括得到所需流体流率。在某些实施例中，当流体循环系统联接到HVAC系统时，可基于HVAC系统的冷却能力确定所需流体流率。通常，HVAC系统的冷却能力越高，所需流体流率越高。
在某些实施例中，该方法可包括基于流体流率与压差之间的相关性以及所需流体流率确定压差设定值。在某些实施例中，压差设定值至少等于基于HVAC系统的冷却能力确定的所需压差。
在某些实施例中，压差可以是联接到流体循环系统的HVAC系统的室外单元的处理流体入口与处理流体出口之间的压差。
在某些实施例中，该方法可包括控制流体循环系统的泵，以提供和/或保持压差设定值。
在某些实施例中，在此公开的方法可通过例如HVAC系统的控制器来执行以免除对用户确定压差设定值的需要。
在某些实施例中，一种装置包括控制器，该控制器具有可构造成执行在此公开的方法的处理。
本发明的其它特征和方面通过考虑以下的详细描述和附图将会变得显而易见。
附图说明
现参照附图，其中相同的附图标记代表整个附图中相应的部件。
图1示出联接到HVAC系统的典型流体循环系统，使用该系统可实施在此公开的各实施例。
图2示出确定流体循环系统中的压差设定值并且控制流体循环系统的方法。
图3示出流体循环系统中压差与流体流率之间的示例相关性。
图4示出并联布置的多个泵，多个泵可用在流体循环系统中。
图5示出设定流体循环系统中压差设定值的示例。
具体实施方式
流体循环系统通常包括一个或多个流体泵来使流体在流体循环系统内循环。流体循环系统会通常联接到其它系统，诸如HVAC系统。图1示出构造成使过程流体(诸如水)循环通过HVAC系统的室外单元101的典型流体循环系统100，室外单元101通常构造成容纳例如蒸发器盘管。流体循环系统100可使过程流体循环通过蒸发器盘管以辅助过程流体与蒸发器盘管之间的热交换。流体循环系统100还可辅助使过程流体在室外单元101与一个或多个终端装置111-114(诸如室内单元)之间循环。
应理解，类似的流体循环系统还可构造成用于其它系统(例如热水器或散热器)。
在所示实施例中，流体可通过入口103导入室外单元101并通过出口105导出室外单元101。流体循环系统100包括泵102和多个终端装置111-114，应理解终端装置的数量是示例性的且可以变化。流体循环系统100还可包括旁通阀110。在所示实施例中，流入终端装置111-114的流体可分别通过多个阀121-124来调节。各阀121-124以及旁通阀110通常具有“打开”状态和“关闭”状态，“打开”状态构造成允许流体流过该阀，而“关闭”状态构造成通常阻止流体流过该阀。
运行时，流体循环系统100可构造成辅助引导过程流体进入室外单元101，从而与室外单元101的蒸发器盘管内的制冷剂进行热交换。在热交换之后，流体可被导出室外单元101并分别经由阀121-124分配到各终端装置111-114。各终端装置111-114可以是构造成有助于过程流体与室内空气之间交换热量的室内单元。
HVAC系统可具有所设计的冷却能力。运行时，通常理想的是基于冷却能力维持通过室外单元101的一定流体流率，使得制冷剂能与过程流体高效地交换热量。通常，冷却能力越高，通过室外单元101的所需流体流率越高。
流体循环系统101内的流体流率可由泵102提供和/或调节。例如，在某些实施例中，可改变泵102的运行速度。通常，运行速度越高，流体流率越高。在某些实施例中，可使用多个泵作为泵102。
泵102的运行速度可通过例如控制器140来控制。控制器140可包括中央处理单元和存储单元，使得控制器140能够执行命令、控制例如泵102、和/或与流体循环系统100的其它部件(诸如压力测量装置131-134)通信。
流体循环系统100还可包括多个压力测量装置131-134，应理解压力测量装置131-134的数量和位置是示例性的且可以变化。各压力测量装置131-134可构造成沿流体循环系统100在各压力测量装置131-134的相应位置得到流体压力。通过压力测量装置131-134中的一个或多个所得到的各压力读数可发送到控制器140以辅助控制流体循环系统100的运行。
在某些实施例中，各压力测量装置131-134之间的压差可用于控制流体循环系统100。例如，压力测量装置131和压力测量装置132通常构造成分别测量流出室外单元101的出口105的流体的第一压力和朝向泵102流动的流体的第二压力。第一压力与第二压力之间的压差(也可称为室外单元101的压头)可与通过流体循环系统100的流体流率相关。通常，压差越高，流体流率越高。为了控制泵102和流体循环系统100内的流体流率，在某些实施例中，控制器140可构造成改变泵102的运行速度，从而可将第一压力与第二压力之间的压差保持在设定值。在某些实施例中，第一压力与第二压力之间的压差设定值可构造成使得当压差维持在设定值时，通过室外单元101的流体流率可处于所需流体流率，例如与HVAC系统的冷却能力匹配。
应理解，流体循环系统100也可通过其它参数来控制。例如，在另一实施例中，通常构造成分别得到流入最后终端装置114的流体和流出最后终端装置114的流体的流体压力的各压力测量装置133和134之间的压差可用于控制流体循环系统100内的流体流率。
设置压差设定值的问题在于压差设定值通常必须由用户在工作场所设定。对于通过流体循环系统100的给定流体流率，由压力测量装置131-134测得的压差会受到各种因素的影响，包括流体循环系统100内流体管道的长度、终端装置111-114的数量、终端装置111-114的高度、以及其它因素。当构造流体循环系统100时，用户通常可能必须在工作场所基于流体循环系统100的构造确定压差设定值，且可能必须在工作场所基于他的知识和/或经验调整压差设定值。该过程可能很久且精度可能较差。可进行改进以辅助设置压差来控制流体循环系统100。
在此公开的方法通常构造成有助于确定例如HVAC系统的流体循环系统中的压差(或压头)用以控制流体循环系统。在某些实施例中，该方法可包括得到流体循环系统中流体流率与压差之间的相关性。可通过经由例如以多个运行速度运行泵并在每个运行速度下测量流体流率和压差来提供可变流体流率或多个流体流率来得到该相关性。该方法还可包括得到所需流体流率来匹配HVAC系统的冷却能力并基于流体流率与压差之间的相关性以及所需流体流率来确定压差设定值。在某些实施例中，在此公开的各方法可通过例如HVAC系统的控制器来执行，并可自动设定压差设定值，从而免除用户确定压差设定值的需要。
参照构成本发明一部分的附图，而且在附图中示出了可实施本发明的示例性实施例。应理解，在此使用的术语是为了描述附图和实施例的目的，且不应认为是限制本申请的范围。
图2示出得到流体循环系统中所需压差设定值的方法200。方法200可应用于构造类似于图1所示流体循环系统100的流体循环系统。流体循环可构造成向HVAC系统的室外单元(诸如图1所示的室外单元101)提供过程流体。该方法200可通过例如图1所示的控制器140来执行。应理解，在此所示的方法一般可用于使用压差来控制流体流率的其它流体循环系统。
再回到图1所示的流体循环系统100，在步骤210，方法200包括建立压差与流体循环系统100内流体流率的相关性。这里提到的压差可以例如是由压力测量装置131测得的第一压力(例如室外单元101的出口105处的流体压力)与由压力测量装置132测得的第二压力(例如流入泵102的流体的流体压力)之间的压差。该压差有时可称为压头。
通常在步骤210处，所有的阀、即，阀121、122、123和123可打开以通常允许流体流过各阀121-124。旁通阀110可关闭以通常阻挡流体流动。
为了建立压差与流体循环系统100中流体流率之间的相关性，流体循环系统100可构造成提供多个流体流率，且可在多个流体流率中的每个处测量压差。在某些实施例中，为了提供多个流体流率，控制器140可构造成改变泵102的运行速度，每个运行速度提供不同的流体流率。在每个运行速度下，可得到压差和流体流率。例如，典型的流体泵可在约25Hz至约60Hz之间运行。控制器140可构造成在约25Hz至约60Hz之间以1Hz增量调节泵102的运行速度。在每个运行速度下，泵102可运行一段时期(诸如30秒)，使得流体循环系统100内的流体流动可在泵102的运行速度下总体稳定。且可通过例如流体流率计测量每个运行速度下的流体流率。
在每个运行速度下，控制器140可得到流体流率和压差。在流体循环系统100的入口103和/或出口105处以及沿流体循环系统100的其它位置处，可例如通过流体流率计(未示出)得到流体流率。应理解，可通过其它合适的方法得到流体流率，诸如基于压差进行计算得到。可例如通过计算由压力测量装置131测得的第一压力与由压力测量装置132测得的第二压力之间的压差来得到压差。该过程还可通过控制器140来执行。
通常，每个流体流率对应于流体循环系统100内的特定压差。通常，泵102的运行速度越高，流体流率越高且压差越高。通过以多个运行速度运行泵102，可得到多个相应的流率和压差。因此，可得到流体流率与压差之间的相关性图表。
图3示出流体流率与压差之间相关性的说明性图表300。在图3中，沿图表300的每个点310表示特定的流体流率和特定的运行速度下测得的其相应压差。当例如流体循环系统100的构造变化时，流体流率与压差之间的相关性(即图表300)可不同。但是，对于流体循环系统的具体构造，可基于在此公开的方法建立流体流率与压差之间的特定相关性。
在步骤220处，可得到所需流体流率。在HVAC系统中，可基于HVAC系统的冷却能力确定所需流体流率。例如，所需流体流率可基于以下方程计算：Q0＝K*A*(m3/h*kW)*C(kW)。Q0是所需流体流率。A是常数且通常设定为0.1584。C是HVAC系统的冷却能力。K是相关系数，其可基于例如系统设计而变化。K的默认数是1.0。HVAC系统的冷却能力可由HVAC系统的制造商提供。控制器140例如可基于方程Q0＝K*0.1584(m3/h*kW)*C(kW)来计算所需的流体流率Q0。应理解，可基于其它参数或标准得到所需流体流率。所需流体流率也可由用户来确定。
在步骤230，可基于步骤220得到的所需流体流率和步骤210得到的压差与流体流率之间的相关性来确定压差设定值。参照图3，箭头320指示沿图表300的对应于示例性的所需流体流率的点。示例性的所需流体流率高于对应于点311的流体流率，但低于对应于点312的流体流率。在步骤230，方法300可包括在各点310中选择对应于至少等于示例性的所需流体流率的流体流率的点(即具有至少为Q0的流体流率的点310)。因而，方法200可包括选择点312。方法200可包括基于步骤210得到的压差与流体流率之间的相关性确定对应于具有至少等于步骤220得到的所需流体流率的流体流率的点(即点312)的压差设定值。
应理解，还可确定压差设定值，使得流体循环系统可构造成提供其它流体流率。通常，用户可向控制器140输入目标流体流率，且控制器可基于压差与流体流率之间的相关性确定使流体循环系统100能够提供目标流体流率的压差设定值。还能在流体循环系统正常运行期间改变压差设定值。
在正常运行期间，可基于例如对应终端装置111-114的冷却能力要求而打开或关闭阀121-124。控制器140可构造成控制例如泵102的运行速度，使得可在压差设定值处提供和/或保持液体循环系统100中由例如压力测量装置131和132测得的压差。如果液体循环系统100内的压差低于压差设定值，控制器140可增加泵102的运行速度，或如果液体循环系统100内的压差高于压差设定值，控制器140可降低泵102的运行速度。
应理解，方法200可通过例如控制器140自动执行而无需用户的过多参与。例如，在HVAC系统的流体循环系统设定在工作场所之后，控制器140可执行方法200来建立对于在工作现场建立的流体循环系统来说特定的压差与流体流率之间的相关性。控制器140然后可基于冷却能力自动设置压差设定值，并然后使用该压差设定值来控制流体循环系统的泵。通常不需要用户基于他的关于流体循环系统的知识或设定压差设定值的经验来设定压差设定值。方法200还通常不需要在工作场所流体循环系统的实际构造的任何知识。这可有助于简化程序并增加设置压差设定值的精度。
应理解，可通过例如流体流率计来测量流体流率。但是，仅在工作场所最初建立压差与流体流率之间的相关性时，才需要流体流率计。在正常运行期间不需要且因此可去除流体流率计。
还应理解，图1所示的可变速度泵102是示例性的。图2所示的方法200还可适于用于其它类型的泵和/或控制泵的方法。总地来说，方法200可用于能够提供可变流体流率或多个流体流率的流体循环系统。如图1所示，可通过改变泵(例如流体循环系统100中的泵102)的运行速度来提供多个流体流率。
在某些实施例中，流体循环系统可包括多个泵，每个泵可具有例如恒定的运行速度。流体循环系统可通过运行不同数量的泵和/或泵的组合来提供流体循环系统中的多个流体流率。如图4所示，流体循环系统可包括并联布置的多个泵402-1至402-n(其中n是大于1的任何整数)。多个泵402-1至402-n可代替图1所示流体循环系统100中的泵102。泵402-1至402-n中的每个可以是定速泵，应理解在某些其它实施例中泵402-1至402-n中的任何泵可以是变速泵。泵402-1至402-n中的每个可具有“开”状态和“关”状态。可通过将泵402-1至402-n中的每个接入“开”或“关”状态来调节流体流率。
图2所示的方法200可用于多个泵402-1至402-n。为了建立压差与流体流率之间的相关性，除了改变泵的运行速度，还可使用不同数量和/或组合的泵402-1至402-n来提供多个流体流率并可得到相应的压差。还可建立类似于图3所示的相关性图表。然后可基于所需流体流量建立压差设定值。
应理解，在此公开的各实施例可通常用于能够提供多个流体流率的流体循环系统。通过将测得的压差与流体流率关联可建立类似于图3所示的相关性图表。
实例
图5示出当泵的运行频率(即运行速度)变化时，水头(kpa)与流体流率(m3/h)之间相关性的一部分。在与图1所示实施例构造类似的HVAC系统的流体循环系统中进行测量。在流体循环系统中使用水。通过流体流率计(未示出)测量流体流率，并通过计算流体循环系统中由一个压力测量装置(例如压力测量装置131)测得的第一压力与由另一个压力测量装置(例如压力测量装置132)测得的第二压力之间的压差来得到水压头。
当建立水压头与流体流率之间的相关性时，将构造成控制流体流动进入终端装置的所有阀(例如阀121-124)打开。泵的运行频率在30Hz至60Hz之间变化。泵在每个运行频率下运行约30秒。由控制器(例如图1中的控制器140)自动记录水压头(例如由压力测量装置131和132测得的压差)和相应的水流率。图4示出当运行频率在53Hz至56Hz之间的结果。
HVAC系统的冷却能力为35KW，这由HVAC系统的制造商给出。基于方程Q0＝K*0.1584(m3/h*kW)*C(kW)，且K为其默认值1.0，计算出所需流体流率为5.4m3/h。该计算可由控制器(例如控制器140)自动执行。基于所需流体流率5.4m3/h，控制器可设定控制水压头为170kpa。
任何方面1-6可与方面7组合。
方面1.一种确定压差设定值以控制流体循环系统的方法，包括：
提供多个流体流率；
测量所述多个流体流率中每个流体流率下的压差；
将所述压差与所述多个流体流率中每个流体流率的所述流体流率关联；
得到所述流体循环系统中的所需流体流率；以及
基于所述压差与所述流体循环系统中的所述流率的相关性确定压差设定值。
方面2.方面1所述的方法，提供多个流体流率包括在多个运行速度下运行所述流体循环系统的泵。
方面3.方面1-2所述的方法，其特征在于，基于联接到所述流体循环系统的HVAC系统的冷却能力确定所述所需流体流率。
方面4.方面1-3所述的方法，其中，所述压差设定值至少等于与至少等于所述所需流体流率的流体流率相关的压差。
方面5.方面1-5所述的方法，还包括：
控制所述流体循环系统的泵，以提供所述压差设定值。
方面6.方面2-5所述的方法，其中，提供多个流体流率包括在预定时期内在所述多个运行频率中每个运行频率下运行所述流体循环系统的所述泵。
方面7.一种流体循环系统的装置，包括：
控制器，所述控制器具有执行权利要求1方法的处理器。
关于前述说明，应理解，可对细节作出改变而不偏离本发明的范围。说明书和示例旨在被认为仅仅是示例，而本发明的真实范围和精神由所附权利要求指明。

Claims (7)

1.一种确定压差设定值以控制流体循环系统的方法，包括：
提供多个用于在流体循环系统内循环过程流体的流体流率，所述流体循环系统包括一个或多个终端装置，所述过程流体在所述终端装置处与室内空气交换热量；
测量所述多个流体流率中每个流体流率下在所述流体循环系统上的至少两个位置之间的过程流体的压差，其中所述至少两个位置中的至少一个位置相对于所述流体循环系统中的过程流体的流动在所述一个或多个终端装置中的至少一个终端装置的下游；
确定所述压差与所述多个流体流率中每个流体流率的所述流体流率之间的关联；
得到所述流体循环系统中的所需流体流率；以及
基于所述压差与所述流体循环系统中的所述流率的相关性确定压差设定值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，提供多个流体流率包括在多个运行速度下运行所述流体循环系统的泵。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于联接到所述流体循环系统的HVAC系统的冷却能力确定所述所需流体流率。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压差设定值至少等于与至少等于所述所需流体流率的流体流率相关的压差。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
控制所述流体循环系统的泵，以提供所述压差设定值。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，提供多个流体流率包括在预定时期内在所述多个运行频率中每个运行频率下运行所述流体循环系统的所述泵。
7.一种流体循环系统的装置，包括：
一个或多个终端装置，过程流体在所述终端装置处与室内空气交换热量；
蒸发器盘管，所述过程流体在所述蒸发器盘管处与制冷剂交换热量；以及
控制器，所述控制器具有执行如权利要求1所述方法的处理器。
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