DE102011006951A1 - Method for controlling a refrigeration device - Google Patents
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Abstract
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung eines Kältegeräts (10) umfasst folgende Verfahrensschritte:
a. Bestimmung der in einem Kälteraum (14) herrschenden Temperatur (T);
b. Vergleichen der Temperatur (T) mit einer Maximaltemperatur (Tmax);
c. Vergleichen der Temperatur (T) mit einer Minimaltemperatur (Tmin);
d. Einschalten eines Verdichters (22), eines Kältekreislaufs (20) des Kältegeräts (10), wenn die Temperatur (T) die Maximaltemperatur (Tmax) überschreitet;
e. Ausschalten des Verdichters (22), wenn die Temperatur (T) die Minimaltemperatur (Tmin) unterschreitet;
f. abwechselndes Einschalten des Verdichters (22) während einer Einschaltdauer (tein) und Ausschalten des Verdichters (22) während einer Ausschaltdauer (taus), wenn die Temperatur (T) unter der Maximaltemperatur (Tmax) und über der Minimaltemperatur (Tmin) liegt;
g. Regelung der Ausschaltdauer (taus) abhängig von der Temperatur (T).The method according to the invention for controlling a refrigeration device (10) comprises the following method steps:
a. Determining the temperature (T) prevailing in a cold room (14);
b. Comparing the temperature (T) with a maximum temperature (T max );
c. Comparing the temperature (T) with a minimum temperature (T min );
d. Switching on a compressor (22), a refrigeration circuit (20) of the refrigeration device (10) when the temperature (T) exceeds the maximum temperature (T max );
e. Switching off the compressor (22) when the temperature (T) falls below the minimum temperature (T min );
f. alternately switching on of the compressor (22) during a duty cycle (t on) and switching off the compressor (22) during an off-time (t off) when the temperature (T) below the maximum temperature (T max) and the minimum temperature (T min) lies;
G. Control of the switch-off duration (t off ) depending on the temperature (T).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Kältegeräts. Das Kältegerät umfasst wenigstens einen Kälteraum, der von wenigstens einer Tür verschließbar ist. Weiterhin umfasst das Kältegerät einen Kältekreislauf, der einen Verdichter aufweist und eine Steuerungsvorrichtung, die geeignet ist, den Verdichter einzuschalten oder auszuschalten.The present invention relates to a method for controlling a refrigeration device. The refrigeration device comprises at least one cold room, which can be closed by at least one door. Furthermore, the refrigeration device comprises a refrigeration cycle which has a compressor and a control device which is suitable for switching on or off the compressor.
Ein derartiges Verfahren zur Regelung eines Kältegeräts ist aus
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrens zu überwinden, und so das bekannte Verfahren zur Regelung eines Kältegeräts zu verbessern.The object of the present invention is to overcome the disadvantages of the known from the prior art method, and thus to improve the known method for controlling a refrigeration device.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren gemäß Anspruch 1, sowie ein Vorrichtung gemäß Anspruch 10 vorgeschlagen.To solve this problem, a method according to claim 1, and a device according to
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in den Ansprüchen 2 bis 9 beschrieben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden in den Ansprüchen 11 und 12 beschrieben.Advantageous embodiments of the method according to the invention are described in claims 2 to 9. Advantageous embodiments of the device according to the invention are described in
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung eines Kältegeräts zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass durch die temperaturabhängige Regelung der Ausschaltdauer die Regelung des Kältegeräts dynamisch angepasst wird. Dies bedeutet, dass auf längere Testreihen zur Einstellung des Regelverhaltens verzichtet werden kann.The inventive method for controlling a refrigeration device is characterized in particular by the fact that the control of the refrigeration device is dynamically adjusted by the temperature-dependent control of the switch-off. This means that longer test series for setting the control behavior can be dispensed with.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet weiterhin den Vorteil, dass das Regelverhalten insbesondere für unterschiedliche Umgebungs- und Fachtemperaturen optimiert wird. Weiterhin wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Effizientoptimierung des betriebenen Geräts erzielt.The inventive method further has the advantage that the control behavior is optimized in particular for different ambient and compartment temperatures. Furthermore, the method according to the invention achieves an efficiency optimization of the operated device.
Vorzugsweise beträgt die Differenz zwischen der Maximaltemperatur und der Minimaltemperatur zwischen 0,1° und 10°, vorzugsweise zwischen 0,2° und 2°, weiterhin vorzugsweise zwischen 0,5° und 1°.Preferably, the difference between the maximum temperature and the minimum temperature is between 0.1 ° and 10 °, preferably between 0.2 ° and 2 °, more preferably between 0.5 ° and 1 °.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die temperaturabhängige Regelung der Ausschaltdauer nur bei Vorliegen konstanter Bedingungen. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass das Regelverhalten des Kältegeräts nicht an kurzfristig verändernde Bedingungen angepasst wird, wodurch das Regelverhalten beim Vorliegen dieser konstanten Bedingungen optimiert ist.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the temperature-dependent control of the switch-off only takes place in the presence of constant conditions. This embodiment has the advantage that the control behavior of the refrigeration device is not adapted to short-term changing conditions, whereby the control behavior is optimized in the presence of these constant conditions.
Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Vorliegen konstanter Bedingungen umfasst, dass, über ein Zeitintervall die Tür geschlossen bleibt und/oder eine Umgebungstemperatur annähernd konstant bleibt und/oder keine Abtauphase eintritt. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass störende Außeneinflüsse nicht in die Anpassung der Regelung des Kältegeräts mit einfließen, wodurch das Regelverhalten für langfristig gleichbleibende Bedingungen verbessert wird. Solche Außeneinflüsse können beispielsweise eine sich stark verändernde Umgebungstemperatur oder eine sich kurzfristig, durch Öffnen der Tür, sich an die Außentemperatur angleichende in dem Kühlfach herrschende Innentemperatur sein. Auch eine Abtauphase kann die Temperaturen im Inneren des Kältegeräts derart beeinflussen, dass eine sinnvolle temperaturabhängige Anpassung der Regelung nicht erfolgen kann. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, keine Temperaturregelung während einer Abtauphase vorzunehmen.Preferably, the method according to the invention is characterized in that the presence of constant conditions comprises that, over a time interval, the door remains closed and / or an ambient temperature remains approximately constant and / or no defrosting phase occurs. This embodiment has the advantage that disturbing external influences are not included in the adaptation of the control of the refrigeration device, whereby the control behavior for long-term conditions is improved. Such external influences may be, for example, a strongly changing ambient temperature or an internal temperature which, in the cooling compartment, adjusts itself briefly to the outside temperature by opening the door. A defrosting phase can also influence the temperatures in the interior of the refrigeration device in such a way that a sensible temperature-dependent adaptation of the control can not take place. For this reason, it is advantageous to make no temperature control during a defrosting phase.
Alternativ kann das Vorliegen konstanter Bedingungen aus dem Regelverhalten der Steuerungsvorrichtung bestimmt werden. So deutet insbesondere ein zyklisches Wiederkehren des Regelungsverhaltens über die Zeit auf das Vorliegen konstanterer Bedingungen hin. Dabei spielt es keine Rolle, ob das Regelungsverhalten im Hinblick auf die vorhandenen Umgebungsbedingungen optimiert ist oder nicht. Ist also das Regelverhalten über dem Zeitintervall konstant und/oder zyklisch wiederkehrend, können Rückschlüsse über das Vorliegen konstanter Bedingungen gezogen werden.Alternatively, the presence of constant conditions can be determined from the control behavior of the control device. In particular, a cyclical recurrence of the regulation behavior over time indicates the existence more constant conditions. It does not matter whether the control behavior is optimized with regard to the existing environmental conditions or not. If the control behavior over the time interval is constant and / or cyclically recurrent, conclusions about the existence of constant conditions can be drawn.
Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitintervall zwischen 10 Minuten und 12 Stunden, vorzugsweise zwischen 30 Minuten und 6 Stunden, weiterhin vorzugsweise zwischen 1 Stunde und 5 Stunden, beträgt. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass ausgeschlossen wird, dass kurzfristig bedingte Änderungen der Temperatur als Grundlage zur Anpassung der Regelung des Kältegeräts herangezogen werden. So wird beispielsweise beim Befüllen des Kältegeräts mit einer verhältnismäßig großen Menge an vergleichsweise warmer Flüssigkeit, wie beispielsweise ungekühlten Getränken, die Temperatur innerhalb des Kältegeräts für einen gewissen Zeitraum erhöht. Würde sich nun das Regelverhalten des Kältegeräts an diese Bedingungen anpassen, so wäre auch die Effizienz des Kältegeräts für den Fall konstanter vorliegender Bedingungen weniger angepasst Demgemäß wird die Anpassung der Regelung des Kältegeräts erst bei vorliegenden konstanten Bedingungen durchgeführt.Advantageously, the method according to the invention is further characterized in that the time interval is between 10 minutes and 12 hours, preferably between 30 minutes and 6 hours, more preferably between 1 hour and 5 hours. This embodiment has the advantage that it is excluded that short-term changes in temperature are used as a basis for adapting the control of the refrigeration device. Thus, for example, when filling the refrigerator with a relatively large amount of comparatively warm liquid, such as uncooled beverages, the temperature within the refrigerator increases for a certain period of time. Would now adapt the control behavior of the refrigerator to these conditions, so the efficiency of the refrigerator would be less adapted in the case of constant conditions present Accordingly, the adjustment of the control of the refrigerator is performed only at present constant conditions.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Regelung der Ausschaltdauer dadurch, dass die Ausschaltdauer verringert wird, wenn die Maximaltemperatur überschritten wird. Weiterhin vorzugsweise ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Ausschaltdauer dadurch erfolgt, dass die Ausschaltdauer erhöht wird, wenn die Minimaltemperatur unterschritten wird.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the regulation of the switch-off duration takes place in that the switch-off duration is reduced when the maximum temperature is exceeded. Furthermore, the method is preferably characterized in that the regulation of the switch-off duration takes place in that the switch-off duration is increased when the minimum temperature is undershot.
Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Temperatur im Inneren des Kältegeräts möglichst innerhalb des Temperaturintervalls, welches durch die Minimaltemperatur und die Maximaltemperatur beschränkt ist, bleibt. Dadurch wird die Engergieeffizienz gesteigert. Die Ausgestaltung bietet weiterhin den Vorteil, dass die Ausschaltdauer automatisch so ausgewählt wird, dass die Temperatur im Inneren des Kältegeräts bei konstant gleichbleibenden Bedingungen längstmöglich innerhalb des Temperaturintervalls bleibt. Zudem kann somit auf das zeitintensive Vorherbestimmen der Ausschaltdauer für das gegebene Kältegerät verzichtet werden.This embodiment has the advantage that the temperature in the interior of the refrigeration device as possible within the temperature interval, which is limited by the minimum temperature and the maximum temperature remains. This increases the energy efficiency. The embodiment further offers the advantage that the switch-off duration is automatically selected so that the temperature inside the refrigeration device remains as long as possible within the temperature interval at constant and constant conditions. In addition, it is thus possible to dispense with the time-consuming predetermination of the switch-off duration for the given refrigeration appliance.
Alternativ zu der voranstehend beschriebener Ausgestaltung, wäre auch die Erhöhung der Einschaltdauer statt der Verringerung der Ausschaltdauer möglich. Dies würde auch zu einem verbesserten Regelverhalten des Kältegeräts führen. Diese Ausgestaltung bietet jedoch den Nachteil, dass die optimale Einschaltdauer, beziehungsweise Laufzeit, des Verdichters, welche für einen vorgegebenen Kältekreislauf im Voraus bestimmbar ist, verlassen wird. Insofern ist zur Optimierung der Regelung des Kältegeräts die Veränderung der Ausschaltdauer gegenüber der Veränderung der Einschaltdauer zu bevorzugen.As an alternative to the embodiment described above, it would also be possible to increase the switch-on duration instead of reducing the switch-off duration. This would also lead to an improved control behavior of the refrigerator. However, this embodiment has the disadvantage that the optimal duty cycle, or running time, of the compressor, which can be determined in advance for a given refrigeration cycle, is left. In this respect, to optimize the control of the refrigeration appliance, the change of the switch-off duration with respect to the change in the switch-on duration is to be preferred.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verringern und/oder Erhöhen der Ausschaltdauer ein Merker gesetzt wird, um zu verhindern, dass die Ausschaltdauer ein weiteres Mal verringert und/oder erhöht wird und, dass der Merker nach dem Ablauf einer Sperrzeit gelöscht wird, um zu erlauben, dass die Ausschaltdauer ein weiteres Mal verringert und/oder erhöht wird. Vorzugsweise kann die Sperrzeit durch eine Anzahl an Kompressorlaufzeiten bestimmt sein. Eine Kompressorlaufzeit ergibt sich aus der Summe der Ausschaltdauer und der Einschaltdauer.In a preferred embodiment, the method according to the invention is characterized in that, after reducing and / or increasing the switch-off duration, a flag is set in order to prevent the switch-off duration from being reduced and / or increased once again and that the flag after expiration a blocking period is cleared to allow the off period is reduced again and / or increased. Preferably, the lockout time may be determined by a number of compressor run times. A compressor running time results from the sum of the switch-off duration and the switch-on duration.
Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Regelung besser auf langfristig auftretende Veränderungen der Umgebung angepasst wird.This embodiment has the advantage that the control is better adapted to long-term changes in the environment.
Vorzugsweise beträgt die Sperrzeit wenigstens zwei Laufzeiten. Weiterhin vorzugsweise beträgt die Sperrzeit zwischen zwei und zwanzig Laufzeiten. Weiterhin vorzugsweise beträgt die Sperrzeit zwischen zwei und zehn Laufzeiten.The blocking time is preferably at least two transit times. Further preferably, the blocking time is between two and twenty terms. Further preferably, the blocking time is between two and ten terms.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Einschaltdauer zwischen 30 Sekunden und 30 Minuten, vorzugsweise zwischen 1 Minute und 10 Minuten, weiterhin vorzugsweise ca. 4 Minuten, beträgt. Vorzugsweise beträgt ferner die Ausschaltdauer zwischen 1 Minute und 60 Minuten, vorzugsweise zwischen 2 Minuten und 20 Minuten, weiterhin vorzugsweise ca. 8 Minuten.In a preferred embodiment, the method is characterized in that the duty cycle is between 30 seconds and 30 minutes, preferably between 1 minute and 10 minutes, more preferably about 4 minutes. Furthermore, the switch-off duration is preferably between 1 minute and 60 minutes, preferably between 2 minutes and 20 minutes, more preferably about 8 minutes.
Vorteilhaft wird, bei Überschreitung der Maximaltemperatur, die Ausschaltdauer um einen konstanten Betrag verringert, und bei Unterschreiten der Minimaltemperatur um den konstanten Betrag erhöht. Der konstante Betrag liegt zwischen 5 Sekunden und 5 Minuten, vorzugsweise zwischen 10 Sekunden und 2 Minuten, weiterhin vorzugsweise bei ca. 0,5 Minuten.Advantageously, when the maximum temperature is exceeded, the switch-off duration is reduced by a constant amount, and increased by the constant amount when the minimum temperature is undershot. The constant amount is between 5 seconds and 5 minutes, preferably between 10 seconds and 2 minutes, more preferably about 0.5 minutes.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst wenigstens einen Kälteraum, der von wenigstens einer Tür verschließbar ist, einen Kältekreislauf, der einen Verdichter aufweist, eine Steuerungsvorrichtung, die dafür geeignet ist, den Verdichter einzuschalten oder auszuschalten und einen Temperaturfühler, der geeignet ist, die im Kälteraum herrschende Temperatur zu bestimmen.The device according to the invention for carrying out the method according to the invention comprises at least one refrigerating space, which can be closed by at least one door, a refrigeration circuit having a compressor, a control device which is suitable for switching the compressor on or off and a temperature sensor which is suitable. to determine the temperature prevailing in the cold room.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung macht sich die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zunutze. Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einrichtung, die dafür geeignet ist, zu bestimmen, ob konstante Bedingungen vorherrschen. The device according to the invention makes use of the advantages of the method according to the invention. Preferably, the device according to the invention comprises means suitable for determining whether constant conditions prevail.
Weiterhin vorzugsweise umfasst die Einrichtung einen Außentemperaturfühler, der dafür geeignet ist, eine Umgebungstemperatur zu messen. Bevorzugterweise umfasst die Einrichtung einen Türsensor, der dafür geeignet ist, zu bestimmen, ob die Tür geöffnet ist.Further preferably, the device comprises an outside temperature sensor which is suitable for measuring an ambient temperature. Preferably, the device comprises a door sensor adapted to determine if the door is open.
Weiterhin vorzugsweise ist die Einrichtung dafür geeignet, zu bestimmen, ob eine Abtauphase eintritt.Further preferably, the device is adapted to determine whether a defrost phase occurs.
Einzelheiten und weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus dem nachfolgend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel. In den das Ausführungsbeispiel lediglich schematisch darstellenden Zeichnungen veranschaulichen im Einzelnen:Details and further advantages of the method and the device according to the invention will become apparent from the preferred embodiment described below. In the drawings, which only schematically illustrate the exemplary embodiment, illustrate in detail:
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Steuerungsvorrichtung
Die Steuerungsvorrichtung
Befindet sich die Temperatur T innerhalb des Intervalls Tmin bis Tmax, so wird der der Verdichter
Überschreitet die Temperatur T die Temperatur Tmax, so wird, falls noch kein Merker gesetzt ist, der Merker gesetzt, und die Ausschaltdauer taus wird für zukünftige Zyklen verringert. Ist ein Merker bereits gesetzt, wird die Ausschaltdauer taus beibehalten. Merker werden nach einer vorher definierten Anzahl von Zyklen wieder gelöscht.If the temperature T exceeds the temperature T max , then, if no flag is set yet, the flag is set and the switch-off duration t off is reduced for future cycles. If a flag has already been set, the switch-off duration t off is retained. Markers are cleared after a predefined number of cycles.
Fällt die Temperatur T unterhalb der Minimaltemperatur Tmin, so wird der Verdichter
Sinkt die Temperatur T von einer Temperatur oberhalb der Maximaltemperatur Tmax ab, so dass die Temperatur T wieder in dem Intervall zwischen Tmin und Tmax liegt, so wird zunächst der Verdichter
Wie insbesondere die aus der die Verdichterleistung wiedergebenden Kurve ersichtlich ist, drücken sich für das Ausführungsbeispiel die vorhandenen konstanten Bedingungen durch ein regelmäßiges und wiederkehrenden Regelverhalten aus (3 kurze gefolgt von einer langen Leistungsspitze). As can be seen in particular from the curve representing the compressor performance, the existing constant conditions for the exemplary embodiment are expressed by a regular and recurring control behavior (3 short peaks followed by a long peak power).
Das in
Wie das in
Das erfindungsgemäße Verfahren für ein Kältegerät ermöglicht die Effizienzoptimierung des Kältegeräts. Weiterhin stellt das erfindungsgemäße Verfahren optimale Reglereinstellungen zur Verfügung, und zwar unabhängig von den vorhandenen Umgebungs- und Fachtemperaturen. Zudem wird durch das erfindungsgemäße Verfahren der Erprobungs- beziehungsweise Entwicklungsaufwand verringert. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich außerdem kostengünstig, auf Softwarebasis, realisieren.The method according to the invention for a refrigeration device enables the efficiency of the refrigeration device to be optimized. Furthermore, the inventive method provides optimal regulator settings, regardless of the existing ambient and compartment temperatures. In addition, the trial and development effort is reduced by the inventive method. The method according to the invention can also be implemented cost-effectively, on a software basis.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- KältegerätThe refrigerator
- 1212
- Türdoor
- 1414
- Kälteraumcold room
- 2020
- KältekreislaufRefrigeration circuit
- 2222
- Verdichtercompressor
- 3030
- Steuerungsvorrichtungcontrol device
- 3232
- Temperaturfühlertemperature sensor
- 3434
- Türsensordoor sensor
- 3636
- AußentemperaturfühlerOutdoor temperature sensor
- TT
- Temperaturtemperature
- Tmax T max
- Maximaltemperaturmaximum temperature
- Tmin T min
- Minimaltemperaturminimum temperature
- tein ta
- Einschaltdauerduty
- taus t off
- Ausschaltdaueroff time
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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