用于操作热能交换机的方法和系统技术方案

为了操作用于在热传递流体与空气之间交换热能的热能交换机（1），将多个测量数据集记录在控制系统（40）中。测量数据集包括针对不同时间点的定义了归一化能量传递的数据值，该归一化能量传递表示在热能交换机（1）中传递的、由一个或多个归一化变量进行归一化的热能。控制系统（40）针对测量数据集中的每个计算由归一化能量传递所定义的归一化数据点。控制系统（40）进一步针对热能交换机（1）确定将归一化数据点进行拟合的特征能量传递曲线。将能量传递归一化使得可能的是，在改变中的条件的更宽泛的范围上更高效地操作热能交换机（1），因为可以使用更适当的固定或可变阈值来防止饱和。

Methods and systems for the operation of heat energy switches

In order to operate a heat exchanger (1) for exchanging heat between heat transfer fluid and air, a plurality of measurement data sets are recorded in the control system (40). The measurement data set includes the data values that define the normalized energy transfer for different time points, which represent the heat energy transmitted by one or more normalized variables in the heat energy switch (1). The control system (40) calculates normalized data points defined by normalized energy transfer for each computation data set. The control system (40) further determines the characteristic energy transfer curve fitting the normalized data points for the heat exchanger (1). The normalization of energy transfer makes it possible to operate the heat exchanger more efficiently (1) in a wider range of conditions in the changing conditions, because more appropriate fixed or variable thresholds can be used to prevent saturation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于操作热能交换机的方法和系统专利
本专利技术涉及用于操作热能交换机的方法和控制系统。具体地，本专利技术涉及用于操作HVAC（暖通空调）系统的热能交换机的方法和控制系统，该热能交换机用于在流体导管中流过热能交换机的热传递流体与空气管道中传导通过热能交换机的空气之间交换热能。
技术介绍
通过调控通过HVAC系统的热能交换机的流体流量，有可能调节由热能交换机交换的能量的量，例如，调节由热能交换机递送的能量的量来对建筑物中的房间进行加热或冷却，或者出于冷却目的调节由冷却装置吸取的能量的量。在通过一个或多个泵来驱动通过HVAC系统的流体回路进行的流体传输的同时，通常通过例如手动地或借助于致动器来改变阀的位置或开度来调控流量。已知的是，热能交换机的效率在流体以增加的速率冲过热能交换机时所处的高流率下被降低，而没有导致能量交换上的显著增加。US6,352,106描述了一种具有用于测量穿过阀的流体温度的温度传感器的自平衡阀。根据US6,352,106，取决于所测量的温度，动态地调节阀的范围以及因此调节阀的最大开度。基于来自负载控制器的位置命令信号、所存储的温度阈值和当前流体温度来调制阀的开度。具体地，由位置控制器基于存储在位置控制器处的温度阈值、当前流体温度以及先前测量的流体温度与当前流体温度之间的差来周期性地设置阀的开度范围。US6,352,106进一步描述了具有两个温度传感器的替换实施例，一个放置在供应线上以及另一个放置在返回线上，以用于测量负载（即，热能交换机）上的实际差分温度。根据US6,352,106，在该替换实施例中，阈值温度是由负载的系统要求所确定的跨越负载的阈值差分温度。因此，US6,352,106描述了基于负载上的差分温度上的改变或流体温度上的改变来对流量进行控制。因此，相应地基于所确定的温度改变与必须是预定义的并且被存储在阀的位置控制器处的固定阈值温度或阈值差分温度的比较来控制流量。因而，为了避免阀的不正确和低效设置，在系统的初始安装时间以及无论何时用新型号替换热能交换机，必须确保的是所存储的阈值温度或阈值差分温度相应地与HVAC系统中使用的热能交换机的设计参数和类型匹配。在“ImprovingCampusChilledWaterSystemswithIntelligentControlValves:AFieldStudy,”AEI2013,ASCE2013中，GregorP.Henze、WalterHenry和MarcThuillard将冷却盘管的归一化总（显性和潜性）负载定义为在特定的冷水流量处遇到的当前负载与在最大流量处达到的总负载之比，并且进一步将归一化流量定义为当前流量与最大流量之比。因此，当前负载由最大负载进行扩缩，以及当前流量由最大流量进行扩缩。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供一种用于操作热能交换机的方法和控制系统，该方法和控制系统至少不具有现有技术的一些缺点。特别地，本专利技术的目标是提供一种用于在改变中的条件（例如，改变中的环境和/或操作条件）下有效地操作热能交换机的方法和控制系统。根据本专利技术，通过独立权利要求的特征来实现这些目标。此外，另外有利的实施例由从属权利要求和说明书产生。根据本专利技术，上文提到的目标被特别地实现于其中，以操作热能交换机，该热能交换机用于在流体导管中流过热能交换机中的热传递流体与空气管道中传导通过热能交换机的空气之间交换热能，多个测量数据集被记录在控制系统中，特别是记录在HVAC控制系统中。每个测量数据集包括针对多个时间点的定义了归一化能量传递的数据值，该归一化能量传递表示在热能交换机中从热传递流体传递到空气的、由包括至少一个空气侧变量的一个或多个归一化变量进行归一化的热能。控制系统针对每个测量数据集计算由归一化能量传递所定义的归一化数据点。控制系统针对热能交换机确定将归一化数据点进行拟合的特征能量传递曲线。基于“原始”测量数据对能量传递进行归一化使得可能的是，在改变中的操作条件和环境条件的更广泛范围上更高效地操作热能交换机，因为归一化数据使得可能的是，确定更适合于且可适用于可变操作条件和环境条件的更好的效率阈值。因此，可能的是，通过利用更适当的固定或可变阈值限制或设置热传递流体的流率、空气流量和/或热传递流体的温度来防止热能交换机或其（一个或多个）盘管达到饱和。在实施例中，控制系统确定针对热传递流体与空气之间的热能交换机中的有效热能传递的边界。该边界限定了有效区域，其中在特征能量传递曲线上热能传递比在有效区域外的特征能量传递曲线上更有能量效率。控制系统使热能交换机保持操作于所述有效区域内。例如，该边界限定了有效区域，以使得与在有效区域外的特征能量传递曲线上随着热能传递的增加流量相比，在特征能量传递曲线上热能传递随着热传递流体的增加流量可比较地增加更多。例如，控制系统将操作参数控制成将热能交换机的操作维持在所述有效区域内，该操作参数包括通过热能交换机的热传递流体的流量、通过热能交换机的空气的流量和/或进入热能交换机的热传递流体的温度。在实施例中，控制系统将控制参数控制成将热能交换机的操作维持在特征能量传递曲线上。该操作参数包括：通过热能交换机的热传递流体的流量、通过热能交换机的空气的流量和/或进入热能交换机的热传递流体的温度。在其他实施例中，测量数据集中的每个均包括空气入口焓值、空气出口焓值、热传递流体入口焓值以及热传递流体出口焓值。控制系统使用空气入口焓值、空气出口焓值、热传递流体入口焓值以及热传递流体出口焓值来计算针对每个归一化数据点的归一化能量传递。在实施例中，测量数据集中的每个均包括进入热能交换机的空气的温度值、离开热能交换机的空气的温度值、进入热能交换机的空气的湿度值、离开热能交换机的空气的湿度值、进入热能交换机的热传递流体的温度值以及离开热能交换机的热传递流体的温度值。控制系统使用进入热能交换机的空气的温度值、离开热能交换机的空气的温度值、进入热能交换机的空气的湿度值、离开热能交换机的空气的湿度值、进入热能交换机的热传递流体的温度值以及离开热能交换机的热传递流体的温度值来计算针对每个归一化数据点的归一化能量传递。在另外的实施例中，测量数据集中的每个均包括针对不同时间点的通过热能交换机的热传递流体的流量和通过热能交换机的空气的流量。控制系统针对每个归一化数据点计算由空气流量所归一化的通过流体导管的热传递流体的归一化流量。在实施例中，测量数据集中的每个均包括：根据进入热能交换机的空气与进入热能交换机的热传递流体的入口焓差和离开热能交换机的空气与离开热能交换机的热传递流体的出口焓差来定义对数平均焓差的数据值。控制系统使用该对数平均焓差来计算针对每个归一化数据点的归一化能量传递。在另外的实施例中，测量数据集中的每个均包括通过热能交换机的空气的流量。控制系统使用通过热能交换机的空气的流量来计算针对每个归一化数据点的归一化能量传递。在实施例中，测量数据集中的每个均包括通过热能交换机的热传递流体的流量。控制系统使用通过热能交换机的热传递流体的流量来计算针对每个归一化数据点的归一化能量传递。在另外的实施例中，测量数据集中的每个均包括：针对不同时间点的定义进入热能交换机的空气与离开热能交换机的空气的空气侧焓差的数据值，以及定义进入热能交换机的热传递流体与离开热能交换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种操作热能交换机（1）的方法，所述热能交换机（1）用于在流体导管（200）中流过所述热能交换机（1）的热传递流体与在空气管道（300）中传导通过所述热能交换机（1）的空气之间交换热能，所述方法包括：在控制系统（40）中记录多个测量数据集，所述测量数据集中的每个均包括针对不同时间点的定义了归一化能量传递的数据值，所述归一化能量传递表示在所述热能交换机（1）中从热传递流体传递到空气的、由包括至少一个空气侧变量的一个或多个归一化变量进行归一化的热能；所述控制系统（40）针对所述测量数据集中的每个计算由所述归一化能量传递所定义的归一化数据点（Pn、Sn、Ln）；以及所述控制系统（40）针对所述热能交换机（1）确定将所述归一化数据点（Pn、Sn、Ln）进行拟合的特征能量传递曲线（cP、cS、cL）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.01 CH 01255/151.一种操作热能交换机（1）的方法，所述热能交换机（1）用于在流体导管（200）中流过所述热能交换机（1）的热传递流体与在空气管道（300）中传导通过所述热能交换机（1）的空气之间交换热能，所述方法包括：在控制系统（40）中记录多个测量数据集，所述测量数据集中的每个均包括针对不同时间点的定义了归一化能量传递的数据值，所述归一化能量传递表示在所述热能交换机（1）中从热传递流体传递到空气的、由包括至少一个空气侧变量的一个或多个归一化变量进行归一化的热能；所述控制系统（40）针对所述测量数据集中的每个计算由所述归一化能量传递所定义的归一化数据点（Pn、Sn、Ln）；以及所述控制系统（40）针对所述热能交换机（1）确定将所述归一化数据点（Pn、Sn、Ln）进行拟合的特征能量传递曲线（cP、cS、cL）。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：所述控制系统（40）确定针对所述热传递流体与所述空气之间的所述热能交换机（1）中的有效热能传递的边界（bP、bS、bL），由此所述边界（bP、bS、bL）限定有效区域（aP、aS、aL），其中在所述特征能量传递曲线（cP、cS、cL）上热能传递比在所述有效区域（aP、aS、aL）外的特征能量传递曲线（cP、cS、cL）上更有能量效率；以及所述控制系统（40）使所述热能交换机（1）保持操作于所述有效区域（aP、aS、aL）内。3.根据权利要求1或2中的一项所述的方法，其中所述控制系统（40）将操作参数控制成将所述热能交换机（1）的操作维持在所述特征能量传递曲线（cP、cS、cL）上，所述操作参数包括以下中的至少一个：通过所述热能交换机（1）的热传递流体的流量、通过所述热能交换机（1）的空气的流量、以及进入所述热能交换机（1）的热传递流体的温度。4.根据权利要求1至3中的一项所述的方法，其中所述测量数据集中的每个均包括空气入口焓值、空气出口焓值、热传递流体入口焓值以及热传递流体出口焓值；以及所述控制系统（40）使用所述空气入口焓值、所述空气出口焓值、所述热传递流体入口焓值以及所述热传递流体出口焓值来计算针对每个所述归一化数据点（Pn、Sn、Ln）的归一化能量传递。5.根据权利要求1至3中的一项所述的方法，其中所述测量数据集中的每个均包括进入所述热能交换机（1）的空气的温度值、离开所述热能交换机（1）的空气的温度值、进入所述热能交换机（1）的空气的湿度值、离开所述热能交换机（1）的空气的湿度值、进入所述热能交换机（1）的热传递流体的温度值以及离开所述热能交换机（1）的热传递流体的温度值；以及所述控制系统（40）使用进入所述热能交换机（1）的空气的温度值、离开所述热能交换机（1）的空气的温度值、进入所述热能交换机（1）的空气的湿度值、离开所述热能交换机（1）的空气的湿度值、进入所述热能交换机（1）的热传递流体的温度值以及离开所述热能交换机（1）的热传递流体的温度值来计算针对每个所述归一化数据点（Pn、Sn、Ln）的归一化能量传递。6.根据权利要求1至5中的一项所述的方法，其中所述测量数据集中的每个均包括针对不同时间点的通过所述热能交换机（1）的热传递流体的流量和通过所述热能交换机（1）的空气的流量；以及所述控制系统（40）针对每个所述归一化数据点（Pn、Sn、Ln）计算由所述空气的流量归一化的通过所述流体导管（200）的热传递流体的归一化流量。7.根据权利要求1至6中的一项所述的方法，其中所述测量数据集中的每个均包括根据进入所述热能交换机（1）的空气与进入所述热能交换机（1）的热传递流体的入口焓差和离开所述热能交换机（1）的空气与离开所述热能交换机（1）的热传递流体的出口焓差来定义对数平均焓差的数据值；以及所述控制系统（40）使用所述对数平均焓差来计算针对每个所述归一化数据点（Pn）的归一化能量传递。8.根据权利要求1至7中的一项所述的方法，其中所述测量数据集中的每个均包括通过所述热能交换机（1）的空气的流量；以及所述控制系统（40）使用通过所述热能交换机（1）的空气的流量来计算针对每个所述归一化数据点（Pn）的归一化能量传递。9.根据权利要求1至7中的一项所述的方法，其中所述测量数据集中的每个均包括通过所述热能交换机（1）的热传递流体的流量；以及所述控制系统（40）使用通过所述热能交换机（1）的热传递流体的流量来计算针对每个所述归一化数据点（Pn）的归一化能量传递。10.根据权利要求1至5中的一项所述的方法，其中所述测量数据集中的每个均包括针对不同时间点的定义了进入所述热能交换机（1）的空气与离开所述热能交换机（1）的空气的空气侧焓差的数据值，以及定义了进入所述热能交换机（1）的热传递流体与离开所述热能交换机（1）的热传递流体的热传递流体侧上的焓差的数据值；以及所述控制系统（40）根据所述空气侧焓差和所述热传递流体侧上的焓差来针对每个所述归一化数据点（Pn）计算表示所述归一化流量的值。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述测量数据集中的每个均包括：根据进入所述热能交换机（1）的空气与进入所述热能交换机（1）的热传递流体的入口焓差以及离开所述热能交换机（1）的空气与离开所述热能交换机（1）的热传递流体的出口焓差来定义对数平均焓差的数据值；以及所述控制系统（40）使用所述空气侧焓差和所述对数平均焓差来计算针对每个所述归一化数据点（Pn）的归一化能量传递。12.根据权利要求10所述的方法，其中所述测量数据集中的每个均包括：根据进入所述热能交换机（1）的空气与进入所述热能交换机（1）的热传递流体的入口焓差以及离开所述热能交换机的空气与离开所述热能交换机的热传递流体的出口焓差来定义对数平均焓差的数据值；以及所述控制系统（40）使用所述热传递流体侧上的焓差和所述对数平均焓差来计算针对每个所述归一化数据点（Pn）的归一化能量传递。13.根据权利要求2至5中的一项所述的方法，其中所述测量数据集中的每个均包括用于确定在所述热能交换机（1）中从热传递流体传递到空气的热能的显性部分和潜性部分的数据值；所述控制系统（40）使用一个或多个归一化变量来计算归一化显性部分和归一化潜性...

【专利技术属性】
技术研发人员：F雷德，M图尔拉德，S米施勒，R阿伯哈德，
申请(专利权)人：贝利莫控股公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH