CN101925788B - 用于对吸收制冷设备进行功率调节的方法和为此的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对吸收制冷设施进行功率调节的方法，吸收制冷设施包括一个吸附器单元、一个冷凝器(C)和一个以一种制冷介质流体(KT)流过的蒸发器(E)，所述方法包括一种通过经由一个控制单元运行的阀装置(HV-IN、HV-0UT)对吸附器单元进行交替加载和一个由至少一个吸收阶段和至少一个热回收阶段构成的循环过程，其中在蒸发器的回流中对当前的制冷介质出口温度(T_akt)进行测量，在第一和第二吸收阶段期间利用与当前的制冷介质出口温度(T_akt)的比较对平均的制冷介质出口温度(T_gem)进行计算和根据在平均的制冷介质出口温度(T_gem)与当前的制冷介质出口温度(T_akt)之间的差值触发一个用于结束吸收阶段的控制信号。本发明还提供一种相应的设备。

Description

用于对吸收制冷设备进行功率调节的方法和为此的设备

技术领域

本发明涉及一种用于对吸收制冷设备进行功率调节的方法和一种为此的设备。 

背景技术

在吸收制冷设施特别是吸附热泵或吸附制冷机中，一个吸附器单元的循环的加载一方面用一种热流体特别是热水实施，以便解吸和排出吸附物，而另一方面用一种冷流体实施，以便排走累积的吸附热。在此一个冷凝器用一种冷却剂例如冷却水基本连续流过而一个蒸发器用一种制冷介质流体基本上连续流过。 

通常借助受控制的换向阀实现吸附器单元的加载。通过一个控制单元实现对阀的控制。按照现有技术，为此通常预定一个确定的时间周期，从而以一个确定的、符合目的地可预定的、但在过程进行期间确定的时间常数实施吸附和解吸。 

为此按照现有技术，在一个循环过程中经历一些阶段。在第一阶段中，在吸附器单元中吸附一种吸附物，同时散热。在一个第二阶段中，实现吸附物的解吸和排出，同时吸热。大多使用分开的吸附器单元，其中一个第一吸附器实施吸附而一个第二吸附器实施解吸。 

设施的在此可达到的制冷能力和效率(COP)在此与吸收阶段的持续时间相关。短的阶段时间意味着，倾向不完全地实现吸附和解吸。这引起一种高的制冷能力，但造成一种降低的设施效率(COP)。 

延长的阶段时间引起较完全的吸附和解吸。制冷能力在此是较小的，但在此提高了设施效率。在这种现有技术中通常确定地预定用于各相应阶段的时间常数情况下，将吸收制冷设施固定在一个确定的、或多或少有效的工作点上。但这是一成不变的并且对多变的使用条件例如一种变化的冷却负荷不能作出反应。选择的工作点则不再处于最 好的范围内并且吸收制冷设施效能差地工作。 

发明内容

由以上所述得出本发明的目的，提供一种用于对吸收制冷设施进行功率调节的方法，利用该方法，所述设施的工作点可以自动和灵活地适应于多变的使用条件并且特别是制冷能力或设施效率保留在一个符合各个使用条件的最佳值。 

根据本发明，提出一种用于对吸收制冷设备进行功率调节的方法，吸收制冷设备包括一个吸附器装置、一个冷凝器和一个以一种制冷介质流体流过的蒸发器，吸附器装置包括一个由一个第一吸附器和一个第二吸附器构成的可交替加载的装置，所述方法包括一种通过经由一个控制单元运行的阀装置对吸附器装置进行的交替加载以及一个由至少一个吸收阶段和至少一个热回收阶段构成的循环过程，其特征在于，-在蒸发器的回流中对当前的制冷介质出口温度进行测量，-在第一和第二吸收阶段期间利用与当前的制冷介质出口温度的比较对一个平均的制冷介质出口温度进行计算，和-根据在平均的制冷介质出口温度与当前的制冷介质出口温度之间的差值触发一个用于结束吸收阶段的控制信号。 

根据本发明，还提出一种吸收制冷设备，包括一个吸附器装置、一个冷凝器和一个以一种制冷介质流体流过的蒸发器，吸附器装置包括一个由一个第一吸附器和一个第二吸附器构成的可交替加载的装置，吸收制冷设备具有一个阀装置，用于对吸附器装置进行受控制的加载，其中，吸收制冷设备以一个由至少一个吸收阶段和至少一个热回收阶段构成的循环过程运行，并且其中吸收制冷设备包括下列特征：一个设置在蒸发器的回流中的以一个制冷介质回流传感器形式存在的温度测量装置、一个控制单元，该控制单元带有一个用于确定一个在至少一个吸附阶段上平均的制冷介质出口温度的计算单元和一个用于将平均的制冷介质出口温度与一个当前的制冷介质出口温度进行比较的比较元件以及一个由控制单元运行的执行元件，用于根据在平均的制冷介质出口温度与一个当前的制冷介质出口温度之间的差值调整所 述阀装置，其特征在于，-在蒸发器的回流中对当前的制冷介质出口温度进行测量，-在第一和第二吸收阶段期间利用与当前的制冷介质出口温度的比较对一个平均的制冷介质出口温度进行计算，和-根据在平均的制冷介质出口温度与当前的制冷介质出口温度之间的差值触发一个用于结束吸收阶段的控制信号。在按照本发明的方法中，与开头所述各方法步骤相结合在蒸发器的回流中实现制冷介质的温度测量。在吸收阶段对一个平均的制冷介质出口温度进行计算，结合将该平均的制冷介质出口温度与一个当前的制冷介质出口温度进行比较。 

为了结束吸收阶段，根据在平均的制冷介质出口温度与当前的制冷介质出口温度之间的差值触发一个控制信号。 

该方法目的在于，通过根据制冷介质的瞬时的出口温度调整吸附过程的持续时间的方式，优化所述设施的制冷能力。在此利用这种情况，即制冷介质的温度随着吸附过程的渐增的持续而上升，因为它在渐增的持续时间情况下变得无效。在这里制冷介质的平均的出口温度用作为用于制冷介质的瞬时的出口温度的比较值。该制冷介质的平均的出口温度是一个由当前进行的吸附过程得到的或是相应存在的吸附器的可预定的机器常数。 

优选的是，基本上在一个当平均的制冷介质出口温度与当前的制冷介质出口温度之间的差值消失亦即接近零时的时刻终止在吸附器单元中的吸收阶段。 

在这一点上，当前的制冷介质的出口温度对应于平均的出口温度。在一种这样的操作方式中，利用这种情况，即在不同地经历各个吸收阶段过程中，制冷介质的当前的出口温度在平均的出口温度的周围变 化。两条时间变化曲线的交点则标示一个时刻，从该时刻起瞬时进行的吸附丧失有效性。如果现在在该时刻终止吸附过程，则在当前进行的吸附阶段中可达到的制冷能力是最大的。 

在本方法的一种实施形式中，可以将平均的制冷介质出口温度预定为一个制冷介质温度额定值。与所述各方法步骤相结合，现在通过预定该额定值，可以在设施内确定第一和第三阶段的持续时间。 

在设施内各吸附阶段的过程因此不再通过各个阶段的对于制冷能力无原因上关系的持续时间的预定来确定，而通过一个明确描述设施作用的以温度形式存在的运行参数，所述设施按该运行参数如上所述那样地自动地进行调整。 

一种吸收制冷设施，包括一个吸附器装置、一个冷凝器和一个以一种制冷介质流体流过的蒸发器，吸收制冷设施具有一个阀装置，用于对吸附器装置进行受控制的加载。按照本发明，在蒸发器的回流中设置一个温度测量装置。它与一个控制单元连接，该控制单元具有一个用于确定一个在至少一个吸附阶段上平均的制冷介质出口温度的计算元件和一个用于将平均的制冷出口温度与一个当前的制冷介质出口温度进行比较的比较元件。此外还设置一个执行元件，用于根据在平均的制冷介质出口温度与一个当前的制冷介质出口温度之间的差值调整所述阀装置。 

包括一个可交替加载的装置的吸附器装置符合目的地由一个第一吸附器和一个第二吸附器构成。 

与此相结合设置一个调节到两个吸附器去的前流的第一阀装置和一个调节从两个吸附器来的回流的第二阀装置。 

第一和/或第二阀装置包括一个分别由成对连接的三通换向阀构成的装置。制冷介质流体在一种实施形式中是水。 

附图说明

下面拟借助各示例性的实施形式更详细地描述本发明的方法和本发明的吸收制冷机。对于相同的或起相同作用的部分采用相同的附图标记。所附的图1至6用于说明。 

其中： 

图1在第一吸收阶段的示例性的液压线路图， 

图1a在一个热回收阶段期间的示例性的温度变化曲线， 

图2在第二吸收阶段的液压线路图， 

图3至5平均的和当前的制冷介质出口温度的典型的随时间变化的曲线图，和 

图6按照图5的符号函数。 

具体实施方式

图1示出一个示例性的吸收制冷设施的一个液压线路图。在该线路图中强调在第一吸收阶段期间的流动。吸收制冷设施具有一个蓄热器HT、一个冷却剂容器MT和一个制冷介质容器LT。蓄热器包括一种加热剂用于解吸和排出吸附物。在以下的各实施形式中采用热水作为加热剂。 

冷却剂容器包含一种用于排走吸附热的流体。在以下的各实施形式中采用水作为冷却剂。 

制冷介质容器包含一种流体，在蒸发器E中的热从该流体中抽取。在以下的各实施形式中，制冷介质包括冷水。制冷介质循环包括一个在制冷介质容器LT的一个出口LT-IN与蒸发器E的一个入口E-IN之间延伸的制冷介质前流管道和一个在蒸发器的一个出口E-OUT与制冷介质容器LT的一个回流LT-OUT之间延伸的制冷介质回流管道。 

设置一个包括交替加载的和推挽式工作的吸附器A1和A2的两部分组成的装置作为吸附器装置。 

一个制冷介质回流传感器T-LTS-OUT被连接到制冷介质回流管道中，该制冷介质回流传感器测量制冷介质在蒸发器E的回流中的温度。 

一个冷却剂前流管道在一个出口MT-IN与一个冷凝器C的一个入口C-IN之间延伸。它与一个在冷凝器C的一个出口C-OUT与冷却剂容器的回流MT-OUT之间延伸的冷却剂回流管道一起连接成一个冷却剂循环。在冷却剂回流管道中连接一个冷却剂回流传感器 T-MTS-OUT，它测量冷却剂在冷凝器回流中的温度。 

一个控制单元SE记录制冷介质回流传感器T-LTS-OUT的温度信号并且控制以下描述的阀装置的运行。 

设置两个用于控制吸收制冷设施阀装置。一个第一阀装置HV-IN利用来自蓄热器HT的热水或利用来自冷却剂容器MT的冷却水控制第一吸附器A1和第二吸附器A2的前流，一个第二阀装置HV-OUT控制两个吸附器的回流。每个阀装置都包括由控制单元转换的三通阀作为转换执行元件。 

阀装置HV-IN包括一个第一三通阀HV-A1-IN，它调节吸附器A1的供给。三通阀HV-A1-IN的一个中间接口AB与吸附器A1的一个入口A1-IN联接。该三通阀的一个翼A通入到冷却剂循环的冷却剂前流管道中，一个翼B与蓄热器HT的一个出口HT-IN连接。 

经由一个设置在阀装置HV-IN中的第二三通阀HV-A2-IN调节吸附器A2的回流。该三通阀的中间接口AB与吸附器A2的入口A2-IN连接，翼A与蓄热器HT的出口HT-IN连接，翼B与制冷剂前流管道联接。 

一个第二阀装置HV-OUT控制第一吸附器A1和第二吸附器A2向蓄热器HT和冷却剂容器MT的回流。阀装置HV-OUT包括一个第一三通阀HV-A1-OUT，用于控制来自吸附器A1的回流。该三通阀的一个中间接口AB与吸附器A1的出口A1-OUT联接。该三通阀的一个翼A通入到在一个冷凝器C与冷却水容器MT之间延伸的冷却剂回流管道。一个翼B与蓄热器HT的回流HT-OUT连接。 

在第二三通阀HV-A2-OUT中控制吸附器A2的回流。该三通阀的中间接口AB与吸附器A2的出口A2-OUT连接。该三通阀的翼A与蓄热器HT的回流HT-OUT联接。翼B通入到在冷凝器C与冷却剂容器MT之间延伸的冷却剂回流管道。 

各吸附器分别以推挽式操作实现吸附或解吸。在图1所示的第一吸收阶段中，各阀装置这样转换，以致在吸附器A1中实现吸附而在吸附器A2中实现解吸。经由阀HV-A1-IN特别是经由其打开的翼A 和中间件AB，向吸附器A1供以来自冷却剂前流管道的冷却剂。冷却剂经由阀HV-A1-OUT特别是从其中间件AB和其翼A到达冷却剂回流管道中并且在那里重新向冷却剂容器MT回流。 

为了实现解吸，经由阀HV-A2-IN特别是经由其翼A和其中间件AB向吸附器A2供以来自蓄热器HT的热水。热水紧接着经由阀HV-A2-OUT特别是经由其翼A和其中间件AB流回到蓄热器HT。 

在接着的热回收阶段，现在从吸附器A1向吸附器A2进行传热。图1a示出一个在此出现的示例性的依赖于时间的在吸附器A1和A2中的温度变化曲线。时刻t₁在此标示热回收阶段的开始，t₂标示其结束。 

只经由各阀位置的一种特定的组合实现热回收的实施，从而为了从吸附器A1向吸附器A2输送具有较高温度的载热流体，不需要附加的泵。 

更确切地说，将阀HV-A1-IN转换到在接口A与AB之间的通流方向而阀HV-A1-OUT转换到在接口AB与A之间的通流方向。阀HV-A2-IN在此相应地转换到在接口A与AB之间的通流方向而阀HV-A2-OUT转换到在接口AB与B之间的通流方向。 

在这些阀位置中，来自冷却剂容器MT的冷的循环冷却流体流入待冷却的吸附器A1，而其回流不立即引入到冷却剂容器MT中，而是首先引入到蓄热器HT的回流中。这一直进行到在再循环冷却流体中出现一定的温度T_x为止。同时将当前的冷的吸附器A2与蓄热器HT的前流连接，而首先来自吸附器A2的尚冷的回流被加热并且直到达到一个温度T_y才被引入到冷却剂容器MT的回流中。 

如果在温度T_x与T_y之间的温差已达到一个给定的值ΔT_WR，则在时刻t₂终止热回收阶段。然后开始一个第二吸收阶段。 

在第二吸收阶段中，以图2中所示的方式转换各阀装置。在吸附器A1中现在运行解吸。现在将三通阀HV-A1-IN这样转换，以致经由其翼B和其中间件AB向吸附器A1的入口A1-IN供以热水。相应地将三通阀HV-A1-OUT这样控制，以致实现从吸附器A1的出口 A1-OUT向蓄热器HT的回流。 

经由阀HV-A2-IN特别是经由其打开的翼B和中间件AB，向吸附器A2供以来自冷却剂前流管道的冷却剂。冷却剂经由阀HV-A2-OUT特别是从其中间件AB和其翼B到达冷却剂回流管道并且在那里重新向冷却剂容器MT流回。现在借此在吸附器A2中运行解吸。 

在一个接着的热回收阶段中，这样转换所述阀，以致从吸附器A2向吸附器A1实现热回收。已结合图1a给出的说明现在可相应地说明。 

控制单元SE在各吸收阶段期间经由温度传感器T-LTS-OUT记录在蒸发器E的回流中制冷介质的温度并且根据在此测量的温度变化曲线起动各阀装置HV-IN和HV-OUT。 

这说明于图3中的曲线图中。示出制冷介质的一个关于时间的温度。在温度传感器上测量当前的制冷介质温度T_akt的时间变化曲线并且将其传送到控制单元。控制单元在一个包括在其中的计算单元RE中算出一个平均的制冷介质温度T_gem并且在比较单元VG中将其与制冷介质的当前温度T_akt进行比较。 

在曲线图中用标记A标明一个吸收阶段的开始而用标记B标明该吸收阶段的结束。平均的温度的曲线描述了在一个吸收阶段期间在制冷介质中的一个由一系列吸收循环测定的平均的温度变化曲线。如由曲线图可看出的那样，制冷介质的温度在时间变化曲线中首先陡降并且临近吸收阶段结束时接近一个不变的终值。在断开时刻B，制冷介质的温度重新突然升高并且在开始一个重新的吸收阶段之前接近一个暂时的最大值。 

在一个单个的吸收阶段中，冷却介质的当前测得的温度T_akt在其时间变化曲线中可以明显不同于平均的温度T_gem。在这里所示的实例中，在各吸收阶段之间的当前温度达到一个明显较高的最大值并且在吸收阶段期间通过一个明显低于平均的温度曲线的最小值。当前的制冷介质温度接着在吸收阶段期间连续升高，在时刻B₁与平均的温度T_gem的曲线相交并且超过该曲线直到时刻B。这意味着制冷能力在吸 收阶段中在时刻B₁与时刻B之间下降。 

按照本发明，现在在时刻B₁结束吸收阶段。为此控制单元在比较元件中连续比较制冷介质的当前温度并且在时刻B₁将一个控制脉冲发送到阀装置HV-IN和HV-OUT，亦即发送到其中包括的三通阀HV-A1-IN、HV-A2-IN、HV-A1-OUT和HV-A2-OUT，以便至少在两个吸附器之一中结束吸收过程。 

由图4中的曲线图可看出，通过在A与B₁之间的间距确定的时间间隔可以通过适当地预定平均的制冷介质温度来确定。将平均的温度曲线向较低的温度的平行移动将缩短吸收阶段的持续时间。于是在一个新的时刻B₂结束吸收阶段。由此降低设施效率，但提高了可达到的制冷能力。一种在这里未示出的将平均的温度曲线向较高的温度的平行移动以相应的方式导致一种与此相反的效果。 

图5示出一个以时间上不变的单一的最低值形式存在的平均的温度曲线。可以极简单地实现一种此类的温度预定。在一个这样的最低值情况下，原则上在当前的制冷介质温度的曲线与最低值的直线之间的两个交点是可能的，它们在图中用标记B₁和B₃标明。为了选择两条曲线之间的正确的交点，亦即对于结束吸收阶段正确的时刻，在控制单元中可以对在表达式T_akt-T_gem中的差的符号进行评价。 

图6示出按图5中各曲线的符号函数sign(T_akt-T_gem)。 

可以看出，在时刻B₃发生从+向-的符号突变，而时刻B₁的特征在于符号函数从-向+突变。在时间上足够紧地记录当前的制冷介质温度的情况下，在时刻B₃和B₁发生的差的符号变换与其方向一起可以几乎即刻被确定并且可以将相应的控制脉冲发送到各阀装置。 

上述操作方式提供一种相对于传统的设施决定性的优点。通过对冷冻介质的平均的温度的了解和与其连接的调节，调整最大的制冷能力是可能的。此外在一种此类的调节中，制冷介质温度的额定值的精确的预定和保持是可能的。在额定值的一种相应的选择中，较长时间地进行各吸收阶段，由此改善设施效率，但在总体上提高效率的同时较小的制冷能力是可能的。通过选择额定值，一种需要合理的制冷是 可能的。 

通过不同的使用条件改变的用于吸收制冷设施的制冷的潜力这样考虑，即通过控制借助制冷介质的一次预定的额定温度自动地通过设施本身调节各吸收阶段的时间继而调节设施的工作循环的时间的方式。借此达到，从制冷介质的预定的额定温度开始总是实现一种向设施效率方面优化的运行方式，其中可变地适应工作循环的持续时间。 

因此通过预定制冷介质温度的一个固定的额定值，即使在不同构成的冷却场合亦即不同类型的制冷消耗器时，也能确保吸收制冷设施的一种最好的运行。这涉及特别集成到制冷介质循环中的热交换器通风单元，这些热交换器通风单元与在室墙壁、地板、天花板中的冷却铺面装置相比在制冷介质容器的出口LT-IN具有例如12℃的温度而在制冷介质容器的回流LT-OUT处具有7℃的温度，其中在出口LT-IN与回流LT-OUT之间的制冷介质循环中的温度例如在18℃与15℃的范围内变化。 

附图标记清单 

A1          第一吸附器 

A2          第二吸附器 

HT          蓄热器 

HV-IN       前流阀装置 

HV-A1-IN    用于吸附器1的三通阀 

HV-A2-IN    用于吸附器2的三通阀 

HV-OUT      回流阀装置 

HV-A1-OUT   用于吸附器1的三通阀 

HV-A2-OUT   用于吸附器2的三通阀 

MT          冷却剂容器 

MT-IN       出口 

MT-OUT      回流 

LT          制冷介质容器 

LT-IN       出口 

LT-OUT      回流 

E           蒸发器 

E-IN        蒸发器入口 

E-OUT       蒸发器出口 

C           冷凝器 

C-IN        入口 

C-OUT       出口 

SE          控制单元 

T-LTS-OUT   制冷介质回流传感器 

T-MTS-OUT   冷却剂回流传感器 

Claims (7)

1.用于对吸收制冷设备进行功率调节的方法，吸收制冷设备包括一个吸附器装置、一个冷凝器(C)和一个以一种制冷介质流体(KT)流过的蒸发器(E)，吸附器装置包括一个由一个第一吸附器(A1)和一个第二吸附器(A2)构成的可交替加载的装置，所述方法包括一种通过经由一个控制单元运行的阀装置(HV-IN、HV-OUT)对吸附器装置进行的交替加载以及一个由至少一个吸收阶段和至少一个热回收阶段构成的循环过程，其特征在于，

-在蒸发器的回流中对当前的制冷介质出口温度(T_akt)进行测量，

-在第一和第二吸收阶段期间利用与当前的制冷介质出口温度(T_akt)的比较对一个平均的制冷介质出口温度(T_gem)进行计算，和

-根据在平均的制冷介质出口温度(T_gem)与当前的制冷介质出口温度(T_akt)之间的差值触发一个用于结束吸收阶段的控制信号。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，基本上在一个当平均的制冷介质出口温度(T_gem)与当前的制冷介质出口温度(T_akt)之间的差值消失的时刻终止在吸附器装置中的吸收阶段。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将平均的制冷介质出口温度(T_gem)预定为一个制冷介质温度额定值(T_soll)并且通过调整制冷介质温度额定值确定吸收阶段的持续时间。

4.吸收制冷设备，包括一个吸附器装置、一个冷凝器(C)和一个以一种制冷介质流体(KT)流过的蒸发器(E)，吸附器装置包括一个由一个第一吸附器(A1)和一个第二吸附器(A2)构成的可交替加载的装置，吸收制冷设备具有一个阀装置(HV-IN、HV-OUT)，用于对吸附器装置进行受控制的加载，其中，吸收制冷设备以一个由至少一个吸收阶段和至少一个热回收阶段构成的循环过程运行，并且其中吸收制冷设备包括下列特征：一个设置在蒸发器的回流中的以一个制冷介质回流传感器(T-LTS-OUT)形式存在的温度测量装置、一个控制单元(SE)，该控制单元带有一个用于确定一个在至少一个吸附阶段上平均的制冷介质出口温度的计算单元(RE)和一个用于将平均的制冷介质出口温度与一个当前的制冷介质出口温度进行比较的比较元件(VG)以及一个由控制单元运行的执行元件，用于根据在平均的制冷介质出口温度与一个当前的制冷介质出口温度之间的差值调整所述阀装置，其特征在于，

-在蒸发器的回流中对当前的制冷介质出口温度(T_akt)进行测量，

-在第一和第二吸收阶段期间利用与当前的制冷介质出口温度(T_akt)的比较对一个平均的制冷介质出口温度(T_gem)进行计算，和

-根据在平均的制冷介质出口温度(T_gem)与当前的制冷介质出口温度(T_akt)之间的差值触发一个用于结束吸收阶段的控制信号。

5.按照权利要求4所述的设备，其特征在于，设置一个调节到两个吸附器去的前流的第一阀装置(HV-IN)和一个调节从两个吸附器来的回流的第二阀装置(HV-OUT)。

6.按照权利要求4所述的设备，其特征在于，第一和/或第二阀装置具有一个分别包括成对连接的三通换向阀(HV-A1-IN、HV-A2-IN、HV-A1-OUT、HV-A2-OUT)的装置作为转换执行元件。

7.按照权利要求4所述的设备，其特征在于，制冷介质流体是水。

Images