用於對吸收製冷設施進行功率調節的方法和為此的設備的製作方法
2023-06-14 01:01:16 2
專利名稱：用於對吸收製冷設施進行功率調節的方法和為此的設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種按照權利要求1所述的用於對吸收製冷設施進行功率調節的方 法和一種為此按照權利要求4的前序部分所述的設備。
背景技術：
在吸收製冷設施特別是吸附熱泵或吸附制冷機中，一個吸附器單元的循環的加載 一方面用一種熱流體特別是熱水實施，以便解吸和排出吸附物，而另一方面用一種冷流體 實施，以便排走累積的吸附熱。在此一個冷凝器用一種冷卻劑例如冷卻水基本連續流過而 一個蒸發器用一種製冷介質流體基本上連續流過。通常藉助受控制的換向閥實現吸附器單元的加載。通過一個控制單元實現對閥的 控制。按照現有技術，為此通常預定一個確定的時間周期，從而以一個確定的、符合目的地 可預定的、但在過程進行期間確定的時間常數實施吸附和解吸。為此按照現有技術，在一個循環過程中經歷一些階段。在第一階段中，在吸附器單 元中吸附一種吸附物，同時散熱。在一個第二階段中，實現吸附物的解吸和排出，同時吸熱。 大多使用分開的吸附器單元，其中一個第一吸附器實施吸附而一個第二吸附器實施解吸。設施的在此可達到的製冷能力和效率(COP)在此與吸收階段的持續時間相關。短 的階段時間意味著，傾向不完全地實現吸附和解吸。這引起一種高的製冷能力，但造成一種 降低的設施效率(COP)。延長的階段時間引起較完全的吸附和解吸。製冷能力在此是較小的，但在此提高 了設施效率。在這種現有技術中通常確定地預定用於各相應階段的時間常數情況下，將吸 收製冷設施固定在一個確定的、或多或少有效的工作點上。但這是一成不變的並且對多變 的使用條件例如一種變化的冷卻負荷不能作出反應。選擇的工作點則不再處於最好的範圍 內並且吸收製冷設施效能差地工作。
發明內容
由以上所述得出本發明的目的，提供一種用於對吸收製冷設施進行功率調節的方 法，利用該方法，所述設施的工作點可以自動和靈活地適應於多變的使用條件並且特別是 製冷能力或設施效率保留在一個符合各個使用條件的最佳值。利用一種按照權利要求1的教導的用於對吸收製冷設施進行功率調節的方法和 一種具有權利要求4的特徵的設備達到該目的，其中各相應的從屬權利要求包括所述方法 或設備的符合目的的或有利的實施形式。在按照本發明的方法中，與開頭所述各方法步驟相結合在蒸發器的回流中實現制 冷介質的溫度測量。在吸收階段對一個平均的製冷介質出口溫度進行計算，結合將該平均 的製冷介質出口溫度與一個當前的製冷介質出口溫度進行比較。為了結束吸收階段，根據在平均的製冷介質出口溫度與當前的製冷介質出口溫度 之間的差值觸發一個控制信號。
該方法目的在於，通過根據製冷介質的瞬時的出口溫度調整吸附過程的持續時間 的方式，優化所述設施的製冷能力。在此利用這種情況，即製冷介質的溫度隨著吸附過程的 漸增的持續而上升，因為它在漸增的持續時間情況下變得無效。在這裡製冷介質的平均的 出口溫度用作為用於製冷介質的瞬時的出口溫度的比較值。該製冷介質的平均的出口溫度 是一個由當前進行的吸附過程得到的或是相應存在的吸附器的可預定的機器常數。優選的是，基本上在一個當平均的製冷介質出口溫度與當前的製冷介質出口溫度 之間的差值消失亦即接近零時的時刻終止在吸附器單元中的吸收階段。在這一點上，當前的製冷介質的出口溫度對應於平均的出口溫度。在一種這樣的 操作方式中，利用這種情況，即在不同地經歷各個吸收階段過程中，製冷介質的當前的出口 溫度在平均的出口溫度的周圍變化。兩條時間變化曲線的交點則標示一個時刻，從該時刻 起瞬時進行的吸附喪失有效性。如果現在在該時刻終止吸附過程，則在當前進行的吸附階 段中可達到的製冷能力是最大的。在本方法的一種實施形式中，可以將平均的製冷介質出口溫度預定為一個製冷介 質溫度額定值。與所述各方法步驟相結合，現在通過預定該額定值，可以在設施內確定第一 和第三階段的持續時間。在設施內各吸附階段的過程因此不再通過各個階段的對於製冷能力無原因上關 系的持續時間的預定來確定，而通過一個明確描述設施作用的以溫度形式存在的運行參 數，所述設施按該運行參數如上所述那樣地自動地進行調整。一種吸收製冷設施，包括一個吸附器裝置、一個冷凝器和一個以一種製冷介質流 體流過的蒸發器，吸收製冷設施具有一個閥裝置，用於對吸附器裝置進行受控制的加載。按 照本發明，在蒸發器的回流中設置一個溫度測量裝置。它與一個控制單元連接，該控制單元 具有一個用於確定一個在至少一個吸附階段上平均的製冷介質出口溫度的計算元件和一 個用於將平均的製冷出口溫度與一個當前的製冷介質出口溫度進行比較的比較元件。此外 還設置一個執行元件，用於根據在平均的製冷介質出口溫度與一個當前的製冷介質出口溫 度之間的差值調整所述閥裝置。包括一個可交替加載的裝置的吸附器裝置符合目的地由一個第一吸附器和一個 第二吸附器構成。與此相結合設置一個調節到兩個吸附器去的前流的第一閥裝置和一個調節從兩 個吸附器來的回流的第二閥裝置。第一和/或第二閥裝置包括一個分別由成對連接的三通換向閥構成的裝置。製冷 介質流體在一種實施形式中是水。
下面擬藉助各示例性的實施形式更詳細地描述本發明的方法和本發明的吸收制 冷機。對於相同的或起相同作用的部分採用相同的附圖標記。所附的圖1至6用於說明。其中圖1在第一吸收階段的示例性的液壓線路圖，圖Ia在一個熱回收階段期間的示例性的溫度變化曲線，圖2在第二吸收階段的液壓線路圖，
圖3至5平均的和當前的製冷介質出口溫度的典型的隨時間變化的曲線圖，和圖6按照圖5的符號函數。
具體實施例方式圖1示出一個示例性的吸收製冷設施的一個液壓線路圖。在該線路圖中強調在第 一吸收階段期間的流動。吸收製冷設施具有一個蓄熱器HT、一個冷卻劑容器MT和一個製冷 介質容器LT。蓄熱器包括一種加熱劑用於解吸和排出吸附物。在以下的各實施形式中採用 熱水作為加熱劑。冷卻劑容器包含一種用於排走吸附熱的流體。在以下的各實施形式中採用水作為 冷卻劑。製冷介質容器包含一種流體，在蒸發器E中的熱從該流體中抽取。在以下的各 實施形式中，製冷介質包括冷水。製冷介質循環包括一個在製冷介質容器LT的一個出口 LT-IN與蒸發器E的一個入口 E-IN之間延伸的製冷介質前流管道和一個在蒸發器的一個出 口 E-OUT與製冷介質容器LT的一個回流LT-OUT之間延伸的製冷介質回流管道。設置一個包括交替加載的和推挽式工作的吸附器Al和A2的兩部分組成的裝置作 為吸附器裝置。一個製冷介質回流傳感器T-LTS-OUT被連接到製冷介質回流管道中，該製冷介質 回流傳感器測量製冷介質在蒸發器E的回流中的溫度。一個冷卻劑前流管道在一個出口 MT-IN與一個冷凝器C的一個入口 C-IN之間延 伸。它與一個在冷凝器C的一個出口 C-OUT與冷卻劑容器的回流MT-OUT之間延伸的冷卻 劑回流管道一起連接成一個冷卻劑循環。在冷卻劑回流管道中連接一個冷卻劑回流傳感器 T-MTS-0UT，它測量冷卻劑在冷凝器回流中的溫度。一個控制單元SE記錄製冷介質回流傳感器T-LTS-OUT的溫度信號並且控制以下 描述的閥裝置的運行。設置兩個用於控制吸收製冷設施閥裝置。一個第一閥裝置HV-IN利用來自蓄熱器 HT的熱水或利用來自冷卻劑容器MT的冷卻水控制第一吸附器Al和第二吸附器A2的前流， 一個第二閥裝置HV-OUT控制兩個吸附器的回流。每個閥裝置都包括由控制單元轉換的三 通閥作為轉換執行元件。閥裝置HV-IN包括一個第一三通閥HV-A1-IN，它調節吸附器Al的供給。三通閥 HV-Al-IN的一個中間接口 AB與吸附器Al的一個入口 Al-IN聯接。該三通閥的一個翼A通 入到冷卻劑循環的冷卻劑前流管道中，一個翼B與蓄熱器HT的一個出口 HT-IN連接。經由一個設置在閥裝置HV-IN中的第二三通閥HV-A2-IN調節吸附器A2的回流。 該三通閥的中間接口 AB與吸附器A2的入口 A2-IN連接，翼A與蓄熱器HT的出口 HT-IN連 接，翼B與製冷劑前流管道聯接。一個第二閥裝置HV-OUT控制第一吸附器Al和第二吸附器A2向蓄熱器HT和冷卻 劑容器MT的回流。閥裝置HV-OUT包括一個第一三通閥HV-A1-0UT，用於控制來自吸附器 Al的回流。該三通閥的一個中間接口 AB與吸附器Al的出口 Al-OUT聯接。該三通閥的一 個翼A通入到在一個冷凝器C與冷卻水容器MT之間延伸的冷卻劑回流管道。一個翼B與 蓄熱器HT的回流HT-OUT連接。
在第二三通閥HV-A2-0UT中控制吸附器A2的回流。該三通閥的中間接口 AB與吸 附器A2的出口 A2-0UT連接。該三通閥的翼A與蓄熱器HT的回流HT-OUT聯接。翼B通入 到在冷凝器C與冷卻劑容器MT之間延伸的冷卻劑回流管道。各吸附器分別以推挽式操作實現吸附或解吸。在圖1所示的第一吸收階段中，各 閥裝置這樣轉換，以致在吸附器Al中實現吸附而在吸附器A2中實現解吸。經由閥HV-Al-IN 特別是經由其打開的翼A和中間件AB，向吸附器Al供以來自冷卻劑前流管道的冷卻劑。冷 卻劑經由閥HV-Al-OUT特別是從其中間件AB和其翼A到達冷卻劑回流管道中並且在那裡 重新向冷卻劑容器MT回流。為了實現解吸，經由閥HV-A2-IN特別是經由其翼A和其中間件AB向吸附器A2供 以來自蓄熱器HT的熱水。熱水緊接著經由閥HV-A2-0UT特別是經由其翼A和其中間件AB 流回到蓄熱器HT。在接著的熱回收階段，現在從吸附器Al向吸附器A2進行傳熱。圖Ia示出一個在 此出現的示例性的依賴於時間的在吸附器Al和A2中的溫度變化曲線。時刻、在此標示 熱回收階段的開始，t2標示其結束。只經由各閥位置的一種特定的組合實現熱回收的實施，從而為了從吸附器Al向 吸附器A2輸送具有較高溫度的載熱流體，不需要附加的泵。更確切地說，將閥HV-Al-IN轉換到在接口 A與AB之間的通流方向而閥HV-A1-0UT 轉換到在接口 AB與A之間的通流方向。閥HV-A2-IN在此相應地轉換到在接口 A與AB之 間的通流方向而閥HV-A2-0UT轉換到在接口 AB與B之間的通流方向。在這些閥位置中，來自冷卻劑容器MT的冷的循環冷卻流體流入待冷卻的吸附器 Al，而其回流不立即引入到冷卻劑容器MT中，而是首先引入到蓄熱器HT的回流中。這一直 進行到在再循環冷卻流體中出現一定的溫度Tx為止。同時將當前的冷的吸附器A2與蓄熱 器HT的前流連接，而首先來自吸附器A2的尚冷的回流被加熱並且直到達到一個溫度！；才 被引入到冷卻劑容器MT的回流中。如果在溫度Tx與Ty之間的溫差已達到一個給定的值Δ Twk，則在時刻t2終止熱回 收階段。然後開始一個第二吸收階段。在第二吸收階段中，以圖2中所示的方式轉換各閥裝置。在吸附器Al中現在運行 解吸。現在將三通閥HV-Al-IN這樣轉換，以致經由其翼B和其中間件AB向吸附器Al的入 口 Al-IN供以熱水。相應地將三通閥HV-Al-OUT這樣控制，以致實現從吸附器Al的出口 Al-OUT向蓄熱器HT的回流。經由閥HV-A2-IN特別是經由其打開的翼B和中間件AB，向吸附器A2供以來自冷 卻劑前流管道的冷卻劑。冷卻劑經由閥HV-A2-0UT特別是從其中間件AB和其翼B到達冷 卻劑回流管道並且在那裡重新向冷卻劑容器MT流回。現在藉此在吸附器A2中運行解吸。在一個接著的熱回收階段中，這樣轉換所述閥，以致從吸附器A2向吸附器Al實現 熱回收。已結合圖Ia給出的說明現在可相應地說明。控制單元SE在各吸收階段期間經由溫度傳感器T-LTS-OUT記錄在蒸發器E的回 流中製冷介質的溫度並且根據在此測量的溫度變化曲線起動各閥裝置HV-IN和HV-0UT。這說明於圖3中的曲線圖中。示出製冷介質的一個關於時間的溫度。在溫度傳感 器上測量當前的製冷介質溫度Takt的時間變化曲線並且將其傳送到控制單元。控制單元在一個包括在其中的計算單元RE中算出一個平均的製冷介質溫度Tgem並且在比較單元VG中 將其與製冷介質的當前溫度Takt進行比較。在曲線圖中用標記A標明一個吸收階段的開始而用標記B標明該吸收階段的結 束。平均的溫度的曲線描述了在一個吸收階段期間在製冷介質中的一個由一系列吸收循環 測定的平均的溫度變化曲線。如由曲線圖可看出的那樣，製冷介質的溫度在時間變化曲線 中首先陡降並且臨近吸收階段結束時接近一個不變的終值。在斷開時刻B，製冷介質的溫度 重新突然升高並且在開始一個重新的吸收階段之前接近一個暫時的最大值。在一個單個的吸收階段中，冷卻介質的當前測得的溫度Takt在其時間變化曲線中 可以明顯不同於平均的溫度Tgem。在這裡所示的實例中，在各吸收階段之間的當前溫度達到 一個明顯較高的最大值並且在吸收階段期間通過一個明顯低於平均的溫度曲線的最小值。 當前的製冷介質溫度接著在吸收階段期間連續升高，在時刻B1與平均的溫度Tgan的曲線相 交並且超過該曲線直到時刻B。這意味著製冷能力在吸收階段中在時刻B1與時刻B之間下 降。按照本發明，現在在時刻B1結束吸收階段。為此控制單元在比較元件中連續比較 製冷介質的當前溫度並且在時刻B1將一個控制脈衝發送到閥裝置HV-IN和HV-0UT，亦即發 送到其中包括的三通閥HV-A1-IN、HV-A2-IN、HV-Al-OUT和HV-A2-0UT，以便至少在兩個吸 附器之一中結束吸收過程。由圖4中的曲線圖可看出，通過在A與B1之間的間距確定的時間間隔可以通過適 當地預定平均的製冷介質溫度來確定。將平均的溫度曲線向較低的溫度的平行移動將縮短 吸收階段的持續時間。於是在一個新的時刻B2結束吸收階段。由此降低設施效率，但提高 了可達到的製冷能力。一種在這裡未示出的將平均的溫度曲線向較高的溫度的平行移動以 相應的方式導致一種與此相反的效果。圖5示出一個以時間上不變的單一的最低值形式存在的平均的溫度曲線。可以極 簡單地實現一種此類的溫度預定。在一個這樣的最低值情況下，原則上在當前的製冷介質 溫度的曲線與最低值的直線之間的兩個交點是可能的，它們在圖中用標記BjPB3標明。為 了選擇兩條曲線之間的正確的交點，亦即對於結束吸收階段正確的時刻，在控制單元中可 以對在表達式Takt-Tgrai中的差的符號進行評價。圖6示出按圖5中各曲線的符號函數Sign(Takt-Tgem)。可以看出，在時刻B3發生從+向-的符號突變，而時刻B1的特徵在於符號函數 從-向+突變。在時間上足夠緊地記錄當前的製冷介質溫度的情況下，在時刻B3和B1發生 的差的符號變換與其方向一起可以幾乎即刻被確定並且可以將相應的控制脈衝發送到各
閥裝置。上述操作方式提供一種相對於傳統的設施決定性的優點。通過對冷凍介質的平均 的溫度的了解和與其連接的調節，調整最大的製冷能力是可能的。此外在一種此類的調節 中，製冷介質溫度的額定值的精確的預定和保持是可能的。在額定值的一種相應的選擇中， 較長時間地進行各吸收階段，由此改善設施效率，但在總體上提高效率的同時較小的製冷 能力是可能的。通過選擇額定值，一種需要合理的製冷是可能的。通過不同的使用條件改變的用於吸收製冷設施的製冷的潛力這樣考慮，即通過控 制藉助製冷介質的一次預定的額定溫度自動地通過設施本身調節各吸收階段的時間繼而調節設施的工作循環的時間的方式。藉此達到，從製冷介質的預定的額定溫度開始總是實 現一種向設施效率方面優化的運行方式，其中可變地適應工作循環的持續時間。
因此通過預定製冷介質溫度的一個固定的額定值，即使在不同構成的冷卻場合亦 即不同類型的製冷消耗器時，也能確保吸收製冷設施的一種最好的運行。這涉及特別集成 到製冷介質循環中的熱交換器通風單元，這些熱交換器通風單元與在室牆壁、地板、天花板 中的冷卻鋪面裝置相比在製冷介質容器的出口 LT-IN具有例如12°C的溫度而在製冷介質 容器的回流LT-OUT處具有7 V的溫度，其中在出口 LT-IN與回流LT-OUT之間的製冷介質循 環中的溫度例如在18°C與15°C的範圍內變化。附圖標記清單
Al第一吸附器
A2第二吸附器
HT蓄熱器
HV-IN前流閥裝置
HV-Al-IN用於吸附器1的三通閥
HV-A2-IN用於吸附器2的三通閥
HV-OUT回流閥裝置
HV-Al-OUT用於吸附器1的三通閥
HV-A2-0UT用於吸附器2的三通閥
MT冷卻劑容器
MT-IN出口
MT-OUT回流
LT製冷介質容器
LT-IN出口
LT-OUT回流
E蒸發器
E-IN蒸發器入口
E-OUT蒸發器出口
C冷凝器
C-IN入口
C-OUT出口
SE控制單元
T-LTS-OUT製冷介質回流傳感器
T-MTS-OUT冷卻劑回流傳感器
權利要求
用於對吸收製冷設施進行功率調節的方法，吸收製冷設施包括一個吸附器單元(A1、A2)、一個冷凝器(C)和一個以一種製冷介質流體(KT)流過的蒸發器(E)，所述方法包括一種通過經由一個控制單元運行的閥裝置(HV IN、HV OUT)對吸附器單元進行交替加載以及一個由至少一個吸收階段和至少一個熱回收階段構成的循環過程，其中 在蒸發器的回流中對當前的製冷介質出口溫度(Takt)進行測量， 在第一和第二吸收階段期間利用與當前的製冷介質出口溫度(Takt)的比較對一個平均的製冷介質出口溫度(Tgem)進行計算和 根據在平均的製冷介質出口溫度(Tgem)與當前的製冷介質出口溫度(Takt)之間的差值觸發一個用於結束吸收階段的控制信號。
2.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，基本上在一個當平均的製冷介質出口溫 度(Tgail)與當前的製冷介質出口溫度(Takt)之間的差值消失的時刻終止在吸附器單元中的 吸收階段。
3.按照權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，將平均的製冷介質出口溫度(Tgail)預 定為一個製冷介質溫度額定值(Ts。n)並且通過調整製冷介質溫度額定值確定吸收階段的 持續時間。
4.吸收製冷設備，包括一個吸附器裝置、一個冷凝器(C)和一個以一種製冷介質流體 (KT)流過的蒸發器(E)，吸收製冷設備具有一個閥裝置(HV-IN、HV-0UT)，用於對吸附器裝 置進行受控制的加載，其特徵在於，具有一個設置在蒸發器的回流中的以一個製冷介質回 流傳感器(T-LTS-OUT)形式存在的溫度測量裝置、一個控制單元(SE)，該控制單元帶有一 個用於確定一個在至少一個吸附階段上平均的製冷介質出口溫度的計算元件(RE)和一 個用於將平均的製冷介質出口溫度與一個當前的製冷介質出口溫度進行比較的比較元件 (VG)以及一個由控制單元運行的執行元件，用於根據在平均的製冷介質出口溫度與一個當 前的製冷介質出口溫度之間的差值調整所述閥裝置。
5.按照權利要求4所述的設備，其特徵在於，包括一個可交替加載的裝置的吸附器裝 置由一個第一吸附器(Al)和一個第二吸附器(A2)構成。
6.按照權利要求4和5所述的設備，其特徵在於，設置一個調節到兩個吸附器去的前流 的第一閥裝置(HV-IN)和一個調節從兩個吸附器來的回流的第二閥裝置(HV-OUT)。
7.按照權利要求4所述的設備，其特徵在於，第一和/或第二閥裝置具有一個分別包括 成對連接的三通換向閥(HV-A1-IN、HV-A2-IN、HV-Al-OUT, HV-A2-0UT)的裝置作為轉換執 行元件。
8.按照權利要求4或5所述的設備，其特徵在於，製冷介質流體是水。
全文摘要
本發明涉及一種用於對吸收製冷設施進行功率調節的方法，吸收製冷設施包括一個吸附器單元、一個冷凝器(C)和一個以一種製冷介質流體(KT)流過的蒸發器(E)，所述方法包括一種通過經由一個控制單元運行的閥裝置(HV-IN、HV-0UT)對吸附器單元進行交替加載和一個由至少一個吸收階段和至少一個熱回收階段構成的循環過程，其中在蒸發器的回流中對當前的製冷介質出口溫度(Takt)進行測量，在第一和第二吸收階段期間利用與當前的製冷介質出口溫度(Takt)的比較對平均的製冷介質出口溫度(Tgem)進行計算和根據在平均的製冷介質出口溫度(Tgem)與當前的製冷介質出口溫度(Takt)之間的差值觸發一個用於結束吸收階段的控制信號。本發明還提供一種相應的設備。
文檔編號F25B49/04GK101925788SQ200880125591
公開日2010年12月22日 申請日期2008年11月19日 優先權日2007年12月20日
發明者T·比特納, W·米特爾巴赫 申請人:索泰克股份公司