CN110195950B

CN110195950B - 控制方法、制冷控制系统、机器可读存储介质和制冷系统

Info

Publication number: CN110195950B
Application number: CN201910395155.2A
Authority: CN
Inventors: 芦晓明; 拉斐尔·居里; 刘伟
Original assignee: Trane Air Conditioning Systems China Co Ltd
Current assignee: Trane Air Conditioning Systems China Co Ltd
Priority date: 2019-05-13
Filing date: 2019-05-13
Publication date: 2021-09-21
Anticipated expiration: 2039-05-13
Also published as: CN110195950A

Abstract

本申请提供一种用于制冷系统的控制方法、制冷控制系统、机器可读存储介质和制冷系统。控制方法包括确定制冷系统在自然冷却模块和机械制冷模块运行时的当前自然制冷能力和当前机械制冷能力；及至少根据自然制冷能力阈值、当前自然制冷能力和当前机械制冷能力，控制自然冷却模块和机械制冷模块的运行状态，调节自然冷却模块和机械制冷模块的制冷能力。制冷控制系统包括处理器及存储器。存储器存储有可被处理器调用的程序，其中，处理器执行程序时，实现上述控制方法。机器可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现上述控制方法。制冷系统包括风机、自然冷却模块、机械制冷模块和上述制冷控制系统。

Description

控制方法、制冷控制系统、机器可读存储介质和制冷系统

技术领域

本申请涉及空调领域，尤其涉及一种控制方法、制冷控制系统、机器可读存储介质和制冷系统。

背景技术

随着经济建设及人民生活水平的提高，对制冷的需求逐渐增加，对应的为了实现制冷而消耗的电能不断增长，节能降耗已经成为全社会的共识。在确保能满足制冷需求的前提下，科学有效地降低制冷用电，成为节约能源的主要手段。

发明内容

本申请提供一种能耗低的制冷系统的控制方法、制冷控制系统、机器可读存储介质和制冷系统。

本申请的一个方面提供一种用于制冷系统的控制方法，所述制冷系统包括自然冷却模块和机械制冷模块，所述方法包括：确定制冷系统在自然冷却模块和机械制冷模块运行时的当前自然制冷能力和当前机械制冷能力；及至少根据自然制冷能力阈值、所述当前自然制冷能力和所述当前机械制冷能力，控制所述自然冷却模块和所述机械制冷模块的运行状态，调节所述自然冷却模块和所述机械制冷模块的制冷能力。

本申请的另一个方面提供一种制冷控制系统。包括处理器及存储器；所述存储器存储有可被所述处理器调用的程序；其中，所述处理器执行所述程序时，实现上述的控制方法。

本申请的另一个方面提供一种机器可读存储介质。其上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现上述的控制方法。

本申请的再一个方面提供一种制冷系统。包括：风机；自然冷却模块；机械制冷模块；及上述制冷控制系统，用于控制所述风机、所述自然冷却模块和所述机械制冷模块。

本申请实施例的制冷系统的控制方法包括确定制冷系统在自然冷却模块和机械制冷模块运行时的当前自然制冷能力和当前机械制冷能力；及至少根据自然制冷能力阈值、当前自然制冷能力和当前机械制冷能力，控制自然冷却模块和机械制冷模块的运行状态，调节自然冷却模块和机械制冷模块的制冷能力。使用该控制方法来控制制冷系统中的模块的运行状态，能减少机械制冷模块的运行时间，降低制冷系统的能耗。

附图说明

图1所示为本申请制冷系统的一个实施例的示意框图；

图2所示为图1所示的自然冷却模块的一个实施例的制冷流程框图；

图3所示为本申请制冷系统的控制方法的一个实施例的流程图；

图4所示为本申请制冷控制系统的一个实施例的示意框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

图1所示为本申请制冷系统10的一个实施例的示意框图。制冷系统10包括风机13、自然冷却模块11、机械制冷模块12及制冷控制系统14。自然冷却模块11和机械制冷模块12均连接于风机13，制冷控制系统14用于控制风机13、自然冷却模块11和机械制冷模块12。

在一个实施例中，机械制冷模块12包括压缩机123、冷凝器121、节流装置122和蒸发器124，冷凝器121连接压缩机123的排气口，蒸发器124连接压缩机123的进气口。节流装置122连接于冷凝器121和蒸发器124之间，用于节流、调压。压缩机123用于将低压冷媒提升为高压冷媒。在一个实施例中，压缩机11吸入低压的气态的冷媒，将低压的冷媒提升为高压的气态的冷媒输出。冷媒包括气态、液态或气液混合状态。冷凝器121可以接收压缩机123输出的气态的冷媒，通过气态的冷媒与比冷媒温度低的冷却介质热交换，将冷媒携带的热量传递给冷却介质。蒸发器124可以接收液态或气液混合状态的冷媒，冷媒与比其温度高的换热介质进行热交换，实现制冷功能。

在自然冷却模块11运行时，风机13用于产生气流，使得自然冷却模块11中的换热介质例如水，与风机13产生的气流进行热交换，将水的温度降低后送入客户需要降温的区域，或者使用此被降温的水作其他用途。

在机械制冷模块12运行时，风机13用于产生气流，使得机械制冷模块12中的冷媒进行热交换，使冷媒降温冷凝，将降温冷凝后的冷媒再跟机械制冷模块12中的换热介质例如水进行热交换，使水的温度降低后送入客户需要降温的区域，或者使用此被降温的水作其他用途。在一个实施例中，自然冷却模块11和机械制冷模块12中的换热介质可以为添加了防冻剂例如乙二醇的水，即水和乙二醇的混合液体。

自然冷却模块11和机械制冷模块12可以分别独立运行，也可以同时运行。自然冷却模块11单独运行时，是使用风机13产生的气流，也就是利用风机13鼓的风和水或者上述混和液体进行热交换，实现降温制冷，没有压缩机参与制冷，降低了能耗。机械制冷模块12运行时，压缩机123参与工作，机械制冷模块12制冷能力强，但功耗大。因此，在能满足制冷需求的情况下，让自然冷却模块11尽可能多的单独运行，让机械制冷模块12尽可能少的运行，可以降低制冷系统10的能耗。

图2所示为图1所示的自然冷却模块11的一个实施例的制冷流程框图。自然冷却模块11包括第一换热器110、第二换热器111、第一泵114、第二泵113及流量控制装置112。第二换热器111连接于第一换热器110和客户侧126之间。在图示实施例中，第一换热器110为盘管换热器，第二换热器111可以为钎焊板式换热器。

第一换热器110用于将其中的第一换热介质与空气进行换热。第一泵114连接于第一换热器110的入口1101和第二换热器111的第一出口1112之间。第一泵114用于将从第二换热器111输出的第一换热介质抽取后输出给第一换热器110。流量控制装置112连接于第一换热器110的出口1102和第二换热器111的第一入口1111之间。流量控制装置112可以关闭、打开或完全打开，用于控制第一换热器110和第二换热器111之间的管路的通断，以及控制从第一换热器110的出口1102输出的第一换热介质的量，进而可以控制进入第二换热器111的用于换热的第二换热介质的量。在一个实施例中，流量控制装置112可以为三通阀。第二泵113连接于客户侧126与第二换热器111的第二入口之间，用于将从客户侧126进来的第二换热介质抽取后输出给第二换热器111。

在一个实施例中，第一换热介质和第二换热介质可以为水。在另一个实施例中，第一换热介质和第二换热介质可以为添加了防冻剂例如乙二醇的水，即水和乙二醇的混合液体。

在图2所示的实施例中，自然冷却模块11包括第三换热器125，连接于第二换热器111的第二出口1114与客户侧126的入口之间，用于给从第二换热器111输出的第二换热介质和客户侧126之间提供一个通路。

在图示实施例中，自然冷却模块11包括压力传感器127及多个温度传感器。其中多个温度传感器包括用于检测从客户侧126流入第二换热器111的第二换热介质的温度的客户侧进水温度传感器115、连接于第二换热器111的第一出口1112和第一泵114之间的出口温度传感器128、连接于第二换热器111的第一入口1111与流量控制装置112之间的入口温度传感器118，以及分别位于第三换热器125的入口处和出口处的第一温度传感器117和第二温度传感器116。

在图示实施例中，自然冷却模块11还包括连接于出口温度传感器128和第一泵114之间的膨胀水箱120，用于收容和补偿第一换热介质的量。在图示实施例中，自然冷却模块11还包括连接于第二换热器111的第二入口1113和第二出口1114之间的开关装置119。在一个实施例中，开关装置119可以为开关阀。

参考图2，以第一换热介质和第二换热介质均为水为例，对自然冷却模块11的工作原理作简要说明，原理如下：

在图2所示的实施例中，第一换热器111中的水跟风机13鼓的风进行换热后，水的温度降低，降温后的冷水从第一换热器111的出口1102经由流量控制装置112，从第二换热器111的第一入口1111输入第二换热器111。从客户侧126进入的热水经由第二泵113抽取后从第二换热器111的第二入口1113输入第二换热器111，与从第二换热器111的第一入口1111输入的冷水进行换热，上述冷水吸收从客户侧进入的热水的热量后温度升高，然后再通过第二换热器111的第一出口1112继续输入第一换热器110中进行降温，如此循环。而从客户侧126进入的热水在第二换热器111中进行换热后，温度降低，变成冷水，从第二换热器111的第二出口1114输出到客户侧，送入客户需要降温的区域，或者使用此被降温的水作其他用途。从上述原理可看出，若风机13鼓的风量越大，第一换热器110中的水可以更快的降温变成冷水。流量控制装置112的开度越大，进入第二换热器111中与从客户侧126进入的热水进行换热的冷水更多，换热效率更高，自然冷却模块11的制冷能力越强。

图3所示为本申请制冷系统10的控制方法20的一个实施例的流程图。参考图1-3，制冷系统10的控制方法20包括步骤21和步骤22。其中，

步骤21中，确定制冷系统10在自然冷却模块11和机械制冷模块12运行时的当前自然制冷能力和当前机械制冷能力。其中，当前自然制冷能力是指：在自然冷却模块11和机械制冷模块12运行时，自然冷却模块11的制冷能力；当前机械制冷能力是指：在自然冷却模块11和机械制冷模块12运行时，机械制冷模块12的制冷能力。在自然冷却模块11和机械制冷模块12同时运行时，确定自然冷却模块11的当前自然制冷能力和机械制冷模块12的当前机械制冷能力。

在一个实施例中，可以根据制冷系统10在自然冷却模块11和机械制冷模块12运行时风机13的换热能力、自然冷却模块11的换热温差和自然冷却模块11的设备参数中的至少一个，确定当前自然制冷能力。

在一个实施例中，可以根据自然冷却模块11和机械制冷模块12运行时风机13的风量，确定风机13的换热能力。依据经验，风机13的换热能力与风机13的风量有着对应关系，如表1所示：

表1

从表1中可看出，在其他因素不变，例如流量控制装置112的开度不变的情况下，风机13风量越大，风机13的换热能力越大。当风机13风量达到100％时，风机13的换热能力对应达到100％。

在一个实施例中，可以确定自然冷却模块11的客户侧126进水温度和外界环境温度的差值，为换热温差。通过自然冷却模块11中的客户侧126进水温度传感器115可获取自然冷却模块11的客户侧126进水温度。在一个实施例中，通过外界环境温度传感器(未示出)可得到外界环境温度，直观且易操作。

在一个实施例中，设备参数包括自然冷却模块11的第一换热器110的盘管参数、自然冷却模块11的第二换热器111的换热系数阈值和自然冷却模块11的制冷能力系数阈值中的至少一个。其中，第一换热器110可以包括多个回路，多个回路中的其中一个回路流通换热介质，其他回路可以流通冷媒。上述多个回路可以共享风机13鼓风，下文将第一换热器110中共享风机13鼓风的盘管定义为“共享单元”。盘管参数为第一换热器110中除去其共享单元以外的一个回路中流通换热介质的盘管数量；第二换热器111的换热系数阈值可以为第二换热器111的最大换热系数；自然冷却模块11的制冷能力系数阈值可以根据经验推导获得。在一个实施例中，制冷能力系数阈值可以为最大制冷能力系数，可以按照最大制冷能力标定获得。

在一个实施例中，自然冷却模块11的第一换热器110的盘管为呈V型排布的盘管。以第一换热器110的盘管为V型为例，上述盘管参数与第一换热器110的盘管的型号对应关系如表2所示：

表2

盘管型号	盘管参数
		3V单元	1
4V单元	3
		5V单元	3
6V单元	5

在一个实施例中，自然冷却模块11的第二换热器111为钎焊板式换热器，此时，根据经验值，自然冷却模块11的第二换热器111的换热系数阈值可以为默认值，例如0.85。在其他实施例中，自然冷却模块11的第二换热器111可以为其他类型的换热器，对应的换热系数阈值为其他值。

在一个实施例中，自然冷却模块11的制冷能力系数阈值，可以指自然冷却模块11的最大能力系数。根据经验值，自然冷却模块11的制冷能力系数阈值可以为默认值，例如0.74。

在一个实施例中，根据制冷系统10在自然冷却模块11和机械制冷模块12运行时风机13的换热能力、自然冷却模块11的换热温差和自然冷却模块11的设备参数的乘积，确定当前自然制冷能力，可以较准确地确定当前自然制冷能力，从而控制精度高。

在一个实施例中，根据制冷系统10在自然冷却模块11和机械制冷模块12运行时压缩机123的质量流量和蒸发器124的焓差，确定制冷系统10的当前机械制冷能力。在一个实施例中，确定制冷系统10在自然冷却模块11和机械制冷模块12运行时压缩机123的质量流量和蒸发器124的焓差的乘积为制冷系统10的当前机械制冷能力。

其中，根据机械制冷模块12的蒸发器124的饱和温度Ts和冷凝器的饱和温度Td可以得到压缩机123的质量流量。在一个实施例中，压缩机123的质量流量＝A1+A2*Td+A3*Td+A4*Ts+A5*TsTd+A6*Td²Ts+A7*Ts²+A8*Td Ts²+A9*Td²Ts²。其中，A1-A9为根据压缩机123的质量流量、蒸发器124的饱和温度Ts和冷凝器的饱和温度Td，拟合后得到的系数。A1-A9的值可以为表3所示：

表3

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

139.6582

0.769504

0.00638

0.150998

-0.00069

4.51E-05

-0.00232

-1.38E-05

-1.37E-07

在一个实施例中，制冷系统10在自然冷却模块11和机械制冷模块12运行时蒸发器124的焓差为蒸发器124的出口焓值与蒸发器124的入口焓值的差值。

步骤22中，至少根据自然制冷能力阈值、当前自然制冷能力和当前机械制冷能力，控制自然冷却模块11和机械制冷模块12的运行状态，调节自然冷却模块11和机械制冷模块12的制冷能力。

在自然冷却模块11和机械制冷模块12同时运行时，根据自然制冷能力阈值和当前自然制冷能力可以确定自然制冷能力的增量。在一个实施例中，确定自然制冷能力阈值和当前自然制冷能力的差值为自然制冷能力的增量，根据自然制冷能力的增量，控制自然冷却模块11和机械制冷模块12的运行状态。在自然冷却模块11和机械制冷模块12同时运行时，可以根据自然制冷能力的增量和当前机械制冷能力，控制自然冷却模块11和机械制冷模块12的运行状态，对应调节自然冷却模块11和机械制冷模块12的制冷能力。

在一个实施例中，将自然制冷能力的增量与当前机械制冷能力和裕度系数的乘积进行比较；若自然制冷能力的增量大于当前机械制冷能力和裕度系数的乘积，则控制机械制冷模块12停止运行或降低机械制冷能力，提升自然冷却模块11的自然制冷能力。如此，在能满足制冷需求的情况下，提升自然冷却模块11的自然制冷能力，降低或减少机械制冷模块12的机械制冷能力，可以降低制冷系统10的能耗。且根据具体的制冷能力值进行比较后控制自然冷却模块11和机械制冷模块12的运行状态，控制精度高。

在一个实施例中，裕度系数可以为大于1且小于2的经验数值，例如1.15。裕度系数可以确保前述比较中的大小关系成立，防止误差造成误动作。

在一个实施例中，控制机械制冷模块12停止运行或降低机械制冷能力包括控制压缩机123停止运行。在另一个实施例中，控制机械制冷模块12停止运行或降低机械制冷能力包括降低压缩机123的质量流量。在再一个实施例中，控制机械制冷模块12停止运行或降低机械制冷能力包括降低蒸发器124的焓差。

在一个实施例中，提升自然冷却模块11的自然制冷能力，包括：增加流量控制装置112的开度，例如，将流量控制装置112完全打开。在另一个实施例中，提升自然冷却模块11的自然制冷能力，包括：增加风机13的风量，例如提高风机13的转速，即可提高风机13的风量。在一个实施例中，增加风机13的风量包括：根据当前风机13的风量和一个放大倍数来增加风机13的风量。在一个实施例中，增加风机13的风量包括：确定当前风机13的风量与一个放大倍数(大于1)的乘积为调整后的风机13风量。在一个实施例中，上述放大倍数可以为当前机械制冷能力与当前自然冷却能力的比值加1的数值。

与前述制冷系统10的控制方法20的实施例相对应，本申请还提供了制冷控制系统14的实施例。图4所示为本申请制冷控制系统14的一个实施例的示意框图。制冷控制系统14包括处理器141及存储器142。存储器142存储有可被处理器141调用的程序，其中，处理器141执行程序时，实现如前述实施例中的控制方法20。

本申请制冷控制系统14的实施例可以应用在制冷系统10上。以软件实现为例，作为一个逻辑意义上的控制系统，是通过其所在制冷系统10的处理器141将非易失性存储器143中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。从硬件层面而言，除了图4所示的处理器141、存储器142、网络接口144、以及非易失性存储器143之外，制冷控制系统14所在的制冷系统10通常根据该制冷系统10的实际功能，还可以包括其他硬件，对此不再赘述。

本申请还提供一种机器可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器141执行时，使得制冷控制系统14实现如前述实施例中任意一项的控制方法20。

本申请可采用在一个或多个其中包含有程序代码的存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。机器可读存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体，可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。机器可读存储介质的例子包括但不限于：相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims

1.一种用于制冷系统的控制方法，所述制冷系统包括自然冷却模块和机械制冷模块，其特征在于，所述方法包括：

确定制冷系统在自然冷却模块和机械制冷模块运行时的当前自然制冷能力和当前机械制冷能力；及

至少根据自然制冷能力阈值、所述当前自然制冷能力和所述当前机械制冷能力，控制所述自然冷却模块和所述机械制冷模块的运行状态，调节所述自然冷却模块和所述机械制冷模块的制冷能力；

所述确定制冷系统在自然冷却模块和机械制冷模块运行时的当前自然制冷能力和当前机械制冷能力，包括：

根据所述制冷系统在所述自然冷却模块和所述机械制冷模块运行时风机的换热能力、所述自然冷却模块的换热温差和所述自然冷却模块的设备参数中的至少一个，确定所述当前自然制冷能力。

2.如权利要求1所述的制冷系统的控制方法，其特征在于：所述确定所述当前自然制冷能力，包括：

根据所述制冷系统在所述自然冷却模块和所述机械制冷模块运行时风机的风量，确定所述自然冷却模块的所述风机的所述换热能力。

3.如权利要求1所述的制冷系统的控制方法，其特征在于：所述确定所述当前自然制冷能力，包括：

确定所述自然冷却模块的客户侧进水温度和外界环境温度的差值，为所述换热温差。

4.如权利要求1所述的制冷系统的控制方法，其特征在于：所述设备参数包括所述自然冷却模块的第一换热器的盘管参数、所述自然冷却模块的第二换热器的换热系数阈值和所述自然冷却模块的制冷能力系数阈值中的至少一个。

5.如权利要求1所述的制冷系统的控制方法，其特征在于：所述确定制冷系统在自然冷却模块和机械制冷模块运行时的当前自然制冷能力和当前机械制冷能力，包括：

根据所述制冷系统在所述自然冷却模块和所述机械制冷模块运行时所述风机的换热能力、所述自然冷却模块的换热温差和所述自然冷却模块的设备参数的乘积，确定所述当前自然制冷能力。

6.如权利要求1所述的制冷系统的控制方法，其特征在于：所述确定制冷系统在自然冷却模块和机械制冷模块运行时的当前自然制冷能力和当前机械制冷能力，包括：

根据所述制冷系统在所述自然冷却模块和所述机械制冷模块运行时压缩机的质量流量和蒸发器的焓差，确定所述制冷系统的所述当前机械制冷能力。

7.如权利要求1所述的制冷系统的控制方法，其特征在于：所述控制所述自然冷却模块和所述机械制冷模块的运行状态，包括：

确定所述自然制冷能力阈值和所述当前自然制冷能力的差值为自然制冷能力的增量；

根据所述自然制冷能力的增量，控制所述自然冷却模块和所述机械制冷模块的运行状态。

8.如权利要求7所述的制冷系统的控制方法，其特征在于：所述至少根据自然制冷能力阈值、所述当前自然制冷能力和所述当前机械制冷能力，控制所述自然冷却模块和所述机械制冷模块的运行状态，调节所述自然冷却模块和所述机械制冷模块的制冷能力，包括：

将所述自然制冷能力的增量与所述当前机械制冷能力和裕度系数的乘积进行比较；

若所述自然制冷能力的增量大于所述当前机械制冷能力和裕度系数的乘积，则控制所述机械制冷模块停止运行或降低所述机械制冷能力，提升所述自然冷却模块的所述自然制冷能力。

9.一种制冷控制系统，其特征在于，所述制冷控制系统包括处理器及存储器；所述存储器存储有可被所述处理器调用的程序；其中，所述处理器执行所述程序时，实现如权利要求1-8中任一项所述的控制方法。

10.一种机器可读存储介质，其特征在于，其上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现如权利要求1-8中任意一项所述的控制方法。

11.一种制冷系统，其特征在于，所述制冷系统包括：

风机；

自然冷却模块；

机械制冷模块；及

如权利要求9所述的制冷控制系统，用于控制所述风机、所述自然冷却模块和所述机械制冷模块。