DE202018101004U1

DE202018101004U1 - Energieoptimierungssteuersystem für Kältemaschinen

Info

Publication number: DE202018101004U1
Application number: DE202018101004.2U
Authority: DE
Original assignee: Icee Int Sdn Bhd; Icee International Sdn Bhd
Current assignee: Icee Int Sdn Bhd; Icee International Sdn Bhd
Priority date: 2018-02-22
Filing date: 2018-02-22
Publication date: 2018-03-27
Anticipated expiration: 2028-02-23

Abstract

Steuersystem für Kältemaschinen einer Einrichtung, das umfasst:ein Verarbeitungsalgorithmusmodul (110);ein Parametereingabemodul (108) in Kommunikation mit dem Verarbeitungsalgorithmusmodul (110); undeine Vielzahl von Mikroprozessoren (112), die in einer Vielzahl von Kältemaschinen installiert sind; wobei das Verarbeitungsalgorithmusmodul (110) Echtzeitdaten der relativen Feuchtigkeit, der Außentemperatur, der Innentemperatur empfängt, die Daten eingibt und durch Steuerung in geschlossener Schleife und Verteilungsverfahrensalgorithmen verarbeitet, um eine gewünschte Ausgabe zu erhalten, und die gewünschte Ausgabe an die in den Kältemaschinen installierten Mikroprozessoren (112) übermittelt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von elektrisch betriebenen wassergekühlten Kältemaschinen und insbesondere auf ein System, das den elektrischen Energieverbrauch eines Kältemaschinensystems verbessert, das in den meisten kommerziellen und institutionellen Einrichtungen installiert ist.
Hintergrund der Erfindung
In den meisten Einrichtungen mit zentralisierten Kältemaschinenklimaanlagen erreicht der elektrische Verbrauch durch das aktuelle System bis zu 40-60% des gesamten Stromverbrauchs für das ganze Gebäude.
Die Kosten für den Betrieb von Kältemaschinen sind unter den verschiedenen elektrischen Systemen und der Ausrüstung, die in einem Gebäude installiert sind, am höchsten. Die Wärmelastberechnungen, die von Ingenieuren ausgeführt werden, basieren auf Entwurfskriterien, die von Architekten bereitgestellt werden. Die Entwurfskriterien, wie es die aktuelle Praxis ist, die durch die Architekten bereitgestellt werden, basieren auf Erfahrung und Faustformeln aus der Industrie. Die Ingenieure schätzen dann die Wärmelast eines Gebäudes auf der Basis von maximalen Entwurfstag-Temperaturbedingungen ab. Ein solcher Entwurfstag tritt im Durchschnitt nur in 1 bis 2 % der Gebäudebetriebsstunden in einem Jahr auf. Ferner besteht ein Entwurfssicherheitstoleranzfaktor, um jegliche Wahrscheinlichkeit für äußere Bedingungen abzuschwächen. Je größer die Unsicherheit ist, desto größer ist der Entwurfssicherheitstoleranzfaktor. Solche Annahmen führen zu und erzeugen Überkapazitäten für eine Klimaanlage oder ein Kältemaschinensystem in einer Einrichtung.
Durch Analysieren der Innentemperaturen des Gebäudes kann man leicht feststellen, ob ein Gebäude überdimensioniert wurde. Da die gesamte Gebäudewärmelast eine Kombination von externer Wärmelast und interner Wärmelast ist, ist häufig zu sehen, dass, wenn beide Lasten niedrig sind, die Gebäudeinnentemperatur auf ein unangenehmes Niveau abnimmt (zu kalt), aufgrund von aktuell eingesetzten Kältemaschinensystemen, die vornehmlich auf Gebäudeentwürfen basieren. Dieses unangenehme Niveau führt zu großer Verschwendung von elektrischer Energie, da Kältemaschinen einer der Hauptenergieverbraucher in einem Gebäude sind.
Ein aktuelles Steuersystem für Kältemaschinen verwendet mehrere Verfahren. Eines der am üblichsten verwendeten Verfahren ist Kühlwasserrücksetzsteuerung, bei der die Steuerlogik die Kühlwasserzufuhr (Austrittswasser) auf einer Temperatur von 6-7 Grad C (42,8 - 44,6 Grad F) hält. Dies trägt zu einer dauerhaft großen Zeitverzögerung bei, die ein sehr langsam ansprechendes Steuersystem für die Kältemaschine bereitstellt. Zweitens berücksichtigen diese Kältemaschinen nicht die Außentemperaturen, d. h. die externe Wärmelast, und keine Echtzeit-Wärmelasteingangsverfahren werden verwendet.
Folglich bleibt ein Bedarf, ein intelligentes und effizientes Steuersystem für Kältemaschinen oder eine Klimaanlage für Bauten wie z. B. ein Gebäude, einen Turm, einen kommerziellen Marktplatz usw. bereitzustellen, um den Energieverbrauch zu verringern.
Zusammenfassung der Erfindung
Angesichts des Vorangehenden stellen die hierin offenbarten Ausführungsbeispiele ein interaktives Steuersystem für Kältemaschinen eines Baus bereit.
In einem Aspekt wird ein Steuersystem für Kältemaschinen einer Einrichtung, insbesondere eines Baus bereitgestellt, das ein Verarbeitungsalgorithmusmodul (110); ein Parametereingabemodul (108) in Kommunikation mit dem Verarbeitungsalgorithmusmodul (110); und eine Vielzahl von Mikroprozessoren (112), die in einer Vielzahl von Kältemaschinen installiert sind, umfasst; wobei das Verarbeitungsalgorithmusmodul (110) Echtzeitdaten der relativen Feuchtigkeit, der Außentemperatur, der Innentemperatur empfängt, die Daten eingibt und durch Steuerung in geschlossener Schleife (bzw. Regelung) und Verteilungsverfahrensalgorithmen verarbeitet, um eine gewünschte Ausgabe zu erhalten, und die gewünschte Ausgabe zu den Mikroprozessoren (112) übermittelt, die in den Kältemaschinen installiert sind.
Das Steuersystem umfasst ferner eine Vielzahl von Feuchtigkeits- und Temperatursensoren (102), die innerhalb oder außerhalb des Baus angeordnet sind; und eine Vielzahl von Kältemaschinen-Wassertemperatursensoren (106), die an mehreren Stellen um Kältemaschinen angeordnet sind, um die Wassertemperatur der Kältemaschinen zu messen. Das System umfasst ferner eine Vielzahl von Leistungsmessern (104) zum Messen des gesamten Leistungsverbrauchs und zum individuellen Messen des Leistungsverbrauchs der Kältemaschinen. Das Verarbeitungsalgorithmusmodul (110) verwendet eine Steuerung in geschlossener Schleife und das Parametereingabemodul umfasst eine interaktive Benutzerschnittstelle.
In einem anderen Aspekt wird ein Verfahren zum Durchführen einer Verringerung der elektrischen Energie einer Kältemaschine bereitgestellt, das das Installieren des obigen Steuersystems umfasst.
Figurenliste
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung ersichtlich, wenn sie mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen gelesen wird. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugsziffern entsprechende Teile in sämtlichen der verschiedenen Ansichten:

1 stellt eine Systemansicht eines Steuersystems für Kältemaschinen gemäß einem hierin beschriebenen Ausführungsbeispiel dar.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen im Einzelnen beschrieben.
1 stellt eine Systemansicht eines Steuersystems für Kältemaschinen gemäß einem Ausführungsbeispiel dar. Das System umfasst eine Anzahl von Sensoren (102) für die relative Feuchtigkeit und Temperatur, eine Anzahl von Leistungsmessern (104), eine Anzahl von Kältemaschinen-Wassertemperatursensoren (106), ein Parametereingabemodul (108), ein Verarbeitungsalgorithmusmodul (110) und einen Kältemaschinenmikroprozessor (112).
Die Sensoren (102) für die relative Feuchtigkeit und Temperatur sammeln Daten der Temperatur und relativen Feuchtigkeit von den verschiedenen Orten, an denen sie installiert sind, des Gebäudes, in dem die Kältemaschine installiert ist. Folglich sind die Sensoren (102) innerhalb und außerhalb installiert, um die Nettowärmelast zu berechnen.
Die Kältemaschinen-Wassertemperatursensoren (106) sammeln die Wassertemperatur der Kältemaschinen an einer Anzahl von Einlässen und Auslässen, wo die Sensoren (106) installiert sind. Die Sensoren können beispielsweise an einer Zufuhr für gekühltes Wasser, an einem Rückführungsrohr für gekühltes Wasser, einer Verflüssigerwasserzuführung, einer Verflüssigerwasserrückführung usw. installiert sein.
In Abhängigkeit von der Anzahl von installierten Kältemaschinen wird die Gesamtzahl von Wassertemperaturmesswerten als N x 4 gesammelt, wobei N die Anzahl von Kältemaschinen im Betrieb darstellt.
Die Leistungsmesser (104) messen den Leistungsverbrauch für mehrere Orte. Die Leistungsmesser (104) können beispielsweise an einer Hauptleistungsversorgungstafel (gesamte von den Kältemaschinen verbrauchte Leistung) und Leistungsversorgungstafeln von individuellen Kältemaschinen angeordnet sein. Die Gesamtzahl von Leistungsmessern (104), an denen Messwerte gesammelt werden sollen, ist (N+1), wobei N die Anzahl von Kältemaschinen im Betrieb darstellt.
Die Feuchtigkeits- und Temperatursensoren (102), der Kältemaschinen-Wassertemperatursensor (106) und die Leistungsmesser (104) stehen in direkter Kommunikation mit dem Verarbeitungsalgorithmusmodul (110). Das Parametereingabemodul (108) ermöglicht eine Echtzeitzusammenwirkung mit der Kältemaschine und ihrer Steuerung. Das Parametereingabemodul (108) steht in direkter Kommunikation mit dem Verarbeitungsalgorithmusmodul (110). Das Parametereingabemodul (108) kann Benutzereingaben (Parameter) zum Abstimmen/Konfigurieren der Kältemaschinen, wie erforderlich, durch interaktive Schnittstellen annehmen.
Auf der Basis der von den Sensoren (102 und 106), den Leistungsmessern (104), dem Parametereingabemodul (108) empfangenen Daten wird eine gewünschte Ausgabe durch das Verarbeitungsalgorithmusmodul (110) berechnet. Das Verarbeitungsalgorithmusmodul (110) verarbeitet Daten auf der Basis der Steuerung in geschlossener Schleife und von Verteilungsverfahren (Gleichheits-basiert- und/oder Effizienz-basiert). Die gewünschte Ausgabe (oder die Steuersignale) wird dann zu den Mikroprozessoren (112) der Kältemaschinen übermittelt.
In Abhängigkeit von den Messwerten und der empfangenen Dateneingabe kann das Steuersystem an einem relativ heißeren Tag oder bei einer höheren internen Wärmelast die Kühleffekte der Kältemaschinen, die im Gebäude installiert sind, erhöhen. Dabei berechnen jedoch die Kältemaschinen die Nettowärmelast und daher wird die Arbeit optimiert und der Energieverbrauch ist effizient. An einem relativ kühleren Tag oder bei einer niedrigeren internen Wärmelast verbrauchen die Kältemaschinen aufgrund der geringen Nettoenergielast wenig Energie, wodurch die Energie eingespart wird. Ferner ermöglicht das Steuersystem eine Echtzeitdatenverarbeitung und -eingabe und ermöglicht daher ein vom Benutzer gesteuertes Kältemaschinensystem.
Bezugszeichenliste

RT -: Relative Feuchtigkeit und Temperatur
PM -: Leistungsmesser
T -: Kältemaschinen-Wassertemperatur

Claims

Steuersystem für Kältemaschinen einer Einrichtung, das umfasst: ein Verarbeitungsalgorithmusmodul (110); ein Parametereingabemodul (108) in Kommunikation mit dem Verarbeitungsalgorithmusmodul (110); und eine Vielzahl von Mikroprozessoren (112), die in einer Vielzahl von Kältemaschinen installiert sind; wobei das Verarbeitungsalgorithmusmodul (110) Echtzeitdaten der relativen Feuchtigkeit, der Außentemperatur, der Innentemperatur empfängt, die Daten eingibt und durch Steuerung in geschlossener Schleife und Verteilungsverfahrensalgorithmen verarbeitet, um eine gewünschte Ausgabe zu erhalten, und die gewünschte Ausgabe an die in den Kältemaschinen installierten Mikroprozessoren (112) übermittelt.
Steuersystem nach Anspruch 1, das ferner umfasst eine Vielzahl von Feuchtigkeits- und Temperatursensoren (102), die innerhalb oder außerhalb der Einrichtung, insbesondere eines Baus, angeordnet sind; und eine Vielzahl von Kältemaschinen-Wassertemperatursensoren (106), die an mehreren Orten um Kältemaschinen angeordnet sind, um die Wassertemperatur von Kältemaschinen zu messen.
System nach Anspruch 1, das ferner eine Vielzahl von Leistungsmessern (104) zum Messen des gesamten Leistungsverbrauchs und zum individuellen Messen des Leistungsverbrauchs von Kältemaschinen umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei das Verarbeitungsalgorithmusmodul (110) eine Steuerung in geschlossener Schleife verwendet.
System nach Anspruch 1, wobei das Parametereingabemodul eine interaktive Benutzerschnittstelle umfasst.