Hvac系统的制作方法
【专利摘要】一种系统包括：热泵，其被配置成使工作流体的温度与流体温度设定点匹配；流体泵，其通过所述工作流体与所述热泵流体连通并且被配置成使所述工作流体的压力/流量与流体压力/流量设定点匹配；至少一个热交换器，其与所述流体泵流体连通；以及上位机控制器，其与所述至少一个热交换器、所述流体泵和所述热泵信号通信。所述至少一个热交换器包括比例阀和被配置成监测与之相关联的回风温度的回风温度计。所述上位机控制器被配置成基于所述比例阀的位置和所述回风温度改变所述流体温度设定点并且改变所述流体压力/流量设定点。
【专利说明】HVAC系统
[0001]发明背景
[0002]一般地，常规的加热、通风和空调(HVAC)系统利用预定和/或固定设定点来控制热泵和流体泵操作，同时依赖局部风机盘管机组控制器来进行局部控制。例如，图1图示常规的HVAC系统。如图所示，系统100包括热泵101、流体泵102、三通阀103和多个风机盘管机组(F⑶)120。每个风机盘管机组可以包括比例阀104和变速风机盘管热交换器105。在HVAC系统100中，工作流体可以流过每个组件以根据众所周知的方式提供冷却或加热。工作流体可以是任何合适的工作流体或制冷剂(包括水)。
[0003]热泵101根据出水温度(LWT)的预定或用户定义的固定值提供加热或冷却。热泵基于进水温度(EWT)和LWT调整冷却能力以便保持相关联的LWT。水泵102基于风机盘管机组120上的压力降控制水流。三通阀103使多余的水流分流以保持热泵101所需的最小水流。在系统100中，每个FCU的阀位置和风机速度可以用于控制不同的受调节的空间的温度。
[0004]在常规的实施中，HVAC系统的固定LWT和压力设定点会导致缺点，其包括可能不完全和快速匹配实际负载的能力。因此，并非在最节能的条件下操作HVAC系统。此外，在设定点被假定为基于稳态负载条件变化的HVAC系统中，没有充分考虑与装备磨损和装备差异相关联的功率消耗变化。此外，即使基于环境温度例行重置LWT设定点，在运行中也不考虑内部负载变化。
发明概要
[0005]根据本发明的示例性实施方案，一种系统包括:热泵，其被配置成使工作流体的温度与流体温度设定点匹配；流体泵，其通过工作流体与热泵流体连通并且被配置成使工作流体的压力与流体压力设定点匹配；至少一个热交换器，其与流体泵流体连通；以及上位机控制器，其与至少一个热交换器、流体泵和热泵信号通信。至少一个热交换器包括比例阀和被配置成监测与之相关联的回风温度的回风温度计。上位机控制器被配置成基于比例阀的位置和回风温度改变流体温度设定点并且改变流体压力设定点。
[0006]根据本发明的另一示例性实施方案，一种HVAC系统控制的方法包括:监测与HVAC系统的个别热交换器相关联的比例阀的阀位置；监测与HVAC系统的个别热交换器相关联的回风温度；基于监测确定HVAC系统的新的流体压力设定点和新的流体温度压力设定点；以及将新的流体压力设定点和新的流体温度设定点提供给HVAC系统。
[0007]附图简述
[0008]在说明书开始部分处的权利要求书中特别地指出并明确地要求保护被认为是本发明的主题。通过下面的详细描述并结合附图，本发明的上述和其它特征以及优点将变得更加清楚，附图中:
[0009]图1描绘常规HVAC系统；
[0010]图2描绘根据示例性实施方案的HVAC系统；
[0011]图3描绘根据示例性实施方案的HVAC系统的控制示意图；[0012]图4描绘根据示例性实施方案的HVAC系统的死区协调方案；以及
[0013]图5描绘根据示例性实施方案的HVAC系统的控制方法。
【具体实施方式】
[0014]如本文所公开，本发明的示例性实施方案提供一种用于提供HVAC系统的预先配置的设定点的变化的控制方法。根据示例性实施方案，基于来自HVAC系统的局部FCU控制器的温度和阀位置反馈，实时改变热泵的LWT设定点和流体泵的Λ压力(DP)设定点。
[0015]例如，根据示例性实施方案，基于局部FCU控制器信息估计HVAC系统的负载以使得可以计算LWT和DP的适当的浮动设定点，以确保可以产生相对快速地与HVAC系统的负载匹配的所需容量。示例性实施方案的技术效益包括在整个HVAC系统的冷却和加热循环两者期间的能源节省。
[0016]转到图2，描绘示例性HVAC系统200。HVAC系统包括热泵201。热泵201可以是被配置成与蓄能器(例如，外部空气源或水源)交换热的任何合适的热泵。系统200进一步包括与热泵201流体连通的流体泵202。如图所示，热泵201在配置的LWT下将工作流体提供给流体泵202以便在整个系统200中分配。使用三通阀203促进分配，三通阀203被布置成与流体泵202和热泵201两者流体连通。
[0017]如进一步所示，系统200包括与三通阀203和热泵201流体连通的多个局部风机盘管机组220。多个风机盘管机组220的每个风机盘管机组包括至少流体阀204和风机盘管热交换器205。
[0018]如进一步所示，系统200包括与热泵201、流体泵202和多个风机盘管机组220的每个风机盘管机组信号通信的上位机控制器210。多个风机盘管机组的每个风机盘管机组被布置成将受调节的空气或流体提供给受调节的空间。此外，多个风机盘管机组的每个风机盘管机组被配置成将与各自的阀的位置和受调节的空间的回风温度(RAT)相关联的反馈信息提供给上位机控制器210。
[0019]上位机控制器210被配置成处理从每个风机盘管机组接收的信息以确定适当的ALWT和Λρ。此外，上位机控制器可以被实施为被配置成执行本文所述的HVAC系统控制的方法(包括处理ALWT值和Λ P值)的处理装置、计算机处理器，或任何其它可编程处理设备。将ALWT值和Ap值提供给热泵201和流体泵202，或添加到默认值并且提供给热泵201和流体泵202。
[0020]转到图3，更详细地图示与上位机控制器210和HVAC系统200相关联的控制逻辑。如图所示，控制器210包括被配置成处理来自局部风机盘管机组220的RAT和阀位置信息的协调逻辑301。处理RAT和阀位置信息以确定是否存在LWT和/或DP误差，或更清楚地，对热泵的LWT和/或流体泵的DP的调整是否是可取的。
[0021]例如，如图4中所示，如果在风机盘管机组220上获得的阀位置和/或RAT的平均值超过相关联的DP和LWT死区的上界或下界，那么将误差信号或其它合适的信号提供给比例积分微分(PID)控制器302和304。在每个局部FCU中，阀与风机之间的协调映射可以是预定义的，并且阀是用来控制RAT。因此，阀开度和RAT信息可以被视为局部区域的负载指示器。如果在所有风机盘管机组上的阀开度(例如，位置)和RAT信息被视为加权平均值，那么适当的死区可以被确定并且被用来协调误差信号。[0022]例如，HVAC系统的阀的目标设定点可以被设定为V3。此外，V1-V4死区可以适用于PI_DP控制器304，并且V2-V5死区可以适用于PI_LWT控制器302。在死区之外，PI_DP控制器304和PI_LWT控制器302可以接收相关联的误差信号DPen和LWTe?。尽管被说明为特定范围的平均值V1-V5，但是应理解根据任何HVAC系统实施，任何适当的值可能同样适用。
[0023]响应于接收到相关联的误差信号，PID控制器302和304处理误差信号以确定HVAC系统200的LWT和/或DP设置的适当或理想的变化。
[0024]LffT和/或DP设置的变化可以通过相关联的限制器303和305限制于最大值/最小值并且与默认设定点组合以创建HVAC系统200的新的设定点。随后，将新的设定点提供给热泵201和流体泵202。或者，可以省略限制器303和305，其中直接从控制器302和304提供适当的限制值。
[0025]作为实例，在冷却模式中，理想的ALWTsp (例如，设定点)可以在O~a 1°C内，其中α I为正数，例如，α 1=3。因此，如果默认LWTsp=7°C，那么LWTsp将基于不同的冷却负载在7~7+al°C内浮动。类似地，理想的APsp (例如，设定点)可以在_β~OkPa内，其中β为正数，例如，β=50。因此，如果默认DPsp=IOOkPa,那么DPsp将基于不同的负载在100-β~IOOkPa内浮动。作为另一实例，在加热模式中，理想的ALWTsp可以在-α 2~0°C内，其中α 2为正数，例如，α 2=5。因此，如果默认LWTsp=45°C，那么在加热模式中的LWTsp将基于不同的加热负载在45- α 2~45°C内浮动。
[0026]转到图5，提供HVAC系统200的控制方法。上位机控制器210可以根据图3至图4中所示的示意控制方案来处理方法500。
[0027]方法500包括在方框501监测来自风机盘管机组220的RAT和阀信息。方法500进一步包括在方框502基于R AT和阀信息确定每个风机盘管机组的加权值。根据特定示例性实施方案，可以根据下面提供的表1来确定加权值:
[0028]
【权利要求】
1.一种系统，其包含: 热泵，其中所述热泵被配置成使工作流体的温度与流体温度设定点匹配； 流体泵，其通过所述工作流体与所述热泵流体连通，其中所述流体泵被配置成使所述工作流体的压力与流体压力设定点匹配； 至少一个热交换器，其与所述流体泵流体连通，其中所述至少一个热交换器包括比例阀和被配置成监测与之相关联的回风温度的回风温度计；以及 上位机控制器，其与所述至少一个热交换器、所述流体泵和所述热泵信号通信，其中所述上位机控制器被配置成基于所述比例阀的位置和所述回风温度改变所述流体温度设定点并且改变所述流体压力设定点。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述流体温度设定点为通过所述上位机控制器变化的可配置默认值。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述流体压力设定点为通过所述上位机控制器变化的可配置默认值。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述至少一个热交换器为风机盘管机组。
5.如权利要求1所述的系统，其进一步包含与所述流体泵连通的多个热交换器，其中所述多个热交换器的每个热交换器包括比例阀和被配置成监测与之相关联的回风温度的回风温度计。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述多个热交换器的每个热交换器为风机盘管机组。
7.如权利要求5所述的系统，其中所述上位机控制器被配置成基于在所述多个热交换器的每个比例阀的所有阀位置上和在与所述多个热交换器相关联的所有回风温度上获得的加权平均值，改变所述流体温度设定点并且改变所述流体压力设定点。
8.如权利要求5所述的系统，其中所述上位机控制器为被配置成执行HVAC系统控制的方法的可编程处理装置，所述方法包含: 监测所述多个热交换器的每个比例阀的阀位置； 监测与每个热交换器相关联的回风温度；以及 计算在所述监测的位置和所述监测的回风温度上的加权平均值。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述方法进一步包含确定所述多个热交换器的每个比例阀的加权阀位置值，以及确定与所述多个热交换器相关联的每个回风温度的加权温度值，其中所述加权平均值包含所述加权阀位置值和所述加权温度值的平均值。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述方法进一步包含确定所述加权平均值是否在与平均目标阀位置相关联的死区范围之外，并且如果所述加权平均值在所述死区范围之外，那么基于所述加权平均值确定新的流体温度设定点和新的流体压力设定点。
11.一种HVAC系统控制的方法，所述方法包含: 监测与所述HVAC系统的个别热交换器相关联的比例阀的阀位置； 监测与所述HVAC系统的所述个别热交换器相关联的回风温度； 基于所述监测确定所述HVAC系统的新的流体压力设定点和新的流体温度压力设定点；以及 将所述新的流体压力设定点和所述新的流体温度设定点提供给所述HVAC系统。
12.如权利要求11所述的方法，其进一步包含: 计算在所述监测的位置和所述监测的回风温度上的加权平均值，其中所述新的流体压力设定点和所述新的流体温度设定点是基于所述加权平均值。
13.如权利要求11所述的方法，其进一步包含: 确定每个监测的阀位置和每个监测的回风温度的加权值；以及 在每个确定的加权值上计算所述HVAC系统的加权平均值，其中所述新的流体压力设定点和所述新的流体温度设定点是基于所述加权平均值。
14.如权利要求13所述的方法，其进一步包含确定所述加权平均值是否在与所述HVAC系统的平均目标阀位置相关联的死区范围之外，并且如果所述加权平均值在所述死区范围之外，那么将所述新的流体压力设定点和所述新的流体温度设定点提供给所述HVAC系统。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述死区范围为在所述HVAC系统的预定义的可接受的设定点误差范围内的平均阀位置的范围。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述预定义的可接受的设定点误差范围为所需的回风温度与实际的回风温度之间的差异的范围。
17.—种系统,其包含: 热泵，其中所述热泵被配置成使工作流体的温度与流体温度设定点匹配； 流体泵，其通过所述工作流体与所述热泵流体连通，其中所述流体泵被配置成使所述工作流体的质量流量与流体质量流量设定点匹配； 至少一个热交换器，其被布置在受调节的空间中并且与所述流体泵流体连通，其中所述至少一个热交换器包括比例阀和被配置成监测所述受调节的空间的空气温度的空气温度计；以及 上位机控制器，其与所述至少一个热交换器、所述流体泵和所述热泵信号通信，其中所述上位机控制器被配置成基于所述比例阀的位置和所述空气温度改变所述流体温度设定点并且改变所述流体质量流量设定点。
【文档编号】F25B25/00GK103717984SQ201280038259
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年7月26日 优先权日:2011年7月29日
【发明者】J.范, S.米加诺维奇, L.王 申请人:开利公司