優(yōu)化熱量傳遞的泵的控制的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于控制用于將流體(F)饋送到加熱系統(tǒng)(1000)中的泵的方法。加熱系統(tǒng)具有熱流體罐(HFT)，該熱流體罐(HFT)接收來自關(guān)聯(lián)的流體容器線路(5)的具有引入流體質(zhì)量流率(dmcw/dt)的流體。泵(P)接收來自線路的流體，并且以質(zhì)量流率(dmc/dt)泵送所接收的流體。熱量交換單元(HX)從介質(zhì)(R)向流體(F)傳遞熱量(Q)。響應(yīng)于表示傳遞的熱量(Q)的該信息，通過控制泵(P1)最大化傳遞的熱量(Q)，當(dāng)最大化傳遞的熱量時(shí)，由泵遞送的流體質(zhì)量流率借此具有作為引入流體質(zhì)量流率(dmcw/dt)的函數(shù)的最小值。本發(fā)明提供被顯著改進(jìn)的到流體的熱量傳遞以及用于泵的電力節(jié)省。本發(fā)明還涉及加熱系統(tǒng)，例如熱泵系統(tǒng)。
【專利說明】
優(yōu)化熱量傳遞的累的控制
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及用于對(duì)用于將流體(例如城市用水)饋送到加熱系統(tǒng)中的累進(jìn)行控制 W便于優(yōu)化在熱量交換器中的熱量傳遞的方法。本發(fā)明還設(shè)及對(duì)應(yīng)的加熱系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在許多設(shè)施中，例如在家庭、工作場(chǎng)所、工廠中，需要提供加熱的水。在大型設(shè)施 中，通常有利的是使用熱累，其產(chǎn)生冷水和熱水W用于在例如酒店中的HVAC系統(tǒng)。運(yùn)是為了 取代在安裝鍋爐的建筑中的鍋爐，或者至少節(jié)省化石燃料。
[0003] 特別的問題是，在例如酒店中對(duì)熱水的需求在一天期間變化很大。參見本申請(qǐng)的 示例圖1，其中示出在24小時(shí)期間大型設(shè)施的典型的熱水消耗概況。
[0004] 為了滿足熱水需求，已知具有=個(gè)互連的熱交換器的熱累系統(tǒng)。他們被稱為"立葉 Uri-Iobe)"熱累，其被設(shè)計(jì)為優(yōu)化用于熱累系統(tǒng)的性能系數(shù)。運(yùn)樣的=葉熱累系統(tǒng)在例如 德國(guó)實(shí)用新型DE 20 2005 013 499中示出，其中用于熱累的制冷循環(huán)包括蒸發(fā)器和膨脹 閥、壓縮機(jī)，W及布置在其中并且形成部分冷卻回路或線路的=個(gè)電容器或冷凝器。
[0005] 盡管在設(shè)計(jì)基于=葉的熱累系統(tǒng)時(shí)仔細(xì)地考慮，然而在實(shí)踐中難W在滿足由比照 圖1的典型的不規(guī)律需求循環(huán)所表示的需求的同時(shí)，維持對(duì)于整個(gè)熱累系統(tǒng)的高性能系數(shù) (COP)來節(jié)省能量。
[0006] 國(guó)際專利申請(qǐng)WO 93/07424(授予己特.艾格蒙特化gmont Bartl))公開了用于從 廢水回收熱量的設(shè)備。廢水流經(jīng)還連接到熱水罐的熱量交換器。分別測(cè)量并應(yīng)用廢水的進(jìn) 口和加熱的水的出口之間溫度的差，W及廢水的出口和待加熱的水的進(jìn)口之間的溫度的 差，W用于通過改變?cè)跓崃拷粨Q器的初級(jí)和次級(jí)側(cè)上的對(duì)應(yīng)的供應(yīng)累來優(yōu)化熱量交換，W 便于將溫度差異保持在相等的水平。然而，由本發(fā)明人執(zhí)行的仿真示出WO 93/07424的應(yīng)用 的控制算法導(dǎo)致次優(yōu)的熱量交換W及對(duì)應(yīng)的低COP。
[0007] 因此，用于對(duì)用于將流體(例如城市用水)饋送到加熱系統(tǒng)中的累進(jìn)行控制的改進(jìn) 的方法將會(huì)是有利的，并且特別地更有效和/或可靠的方法將會(huì)是有利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是提供對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的替代。
[0009] 特別地，可視為本發(fā)明的目的的是，提供用于對(duì)用于將流體(例如城市用水)饋送 到加熱系統(tǒng)中的累進(jìn)行控制的方法，其在對(duì)于加熱的流體的不規(guī)律需求下解決上面提及的 現(xiàn)有技術(shù)的問題，且具有加熱系統(tǒng)的最佳性能。
[0010] 因此，通過提供用于對(duì)用于將流體饋送到加熱系統(tǒng)中的累進(jìn)行控制的方法，在本 發(fā)明的第一方面中旨在獲得上述目的和一些其它目的，所述加熱系統(tǒng)包括：
[0011] 熱流體罐化FT)，所述熱流體罐接收來自關(guān)聯(lián)的流體容器線路的具有引入流體質(zhì) 量流率(血?/化）的流體，
[0012] 累，所述累還接收來自所述流體容器線路的流體，并且W可變的質(zhì)量流率(dm。/ dt)累送所接收的流體，所述累和所述熱流體罐接收來自在所述關(guān)聯(lián)的流體容器線路上的 共用結(jié)合點(diǎn)的流體，W及
[0013] 熱量交換單元，所述熱量交換單元接收來自所述關(guān)聯(lián)的流體容器線路的由所述累 驅(qū)動(dòng)的流體，并且從介質(zhì)到所述流體傳遞熱量，
[0014] 所述方法包括提供表示在所述熱量交換單元中的到所述流體的傳遞的熱量的信 息，
[0015] 所述方法的特征在于，響應(yīng)于表示到所述流體的所述傳遞的熱量的所述信息，至 少在引入流體質(zhì)量流率(dmcw/dt)的有限間隔內(nèi)，通過控制所述累來最大化所述傳遞的熱 量，當(dāng)在所述有限的間隔中最大化所述傳遞的熱量時(shí)，由所述累遞送的所述流體質(zhì)量流率 (血c/化)借此具有作為引入流體質(zhì)量流率(血cw/化）的函數(shù)的最小值。
[0016] 本發(fā)明特別地但不排他地有利于獲得在熱量交換器或熱量交換單元中的熱量傳 遞的顯著和印象深刻的改進(jìn)，特別是例如熱累系統(tǒng)的性能系數(shù)(COP)在一些典型情況中改 進(jìn)了大致8%。通過改變由累遞送的質(zhì)量流率，可W控制是否將流體(水)從熱流體罐帶到熱 量交換單元中。困境是累的流量是否應(yīng)當(dāng)增加 W具有比引入流體(例如城市用水)更大的流 量，并且因此混合來自熱流體罐中的流體?可替代地，應(yīng)當(dāng)降低流量使只有來自流體容器線 路的流體進(jìn)入熱量交換單元(其通常是更冷)但具有很低的流量的風(fēng)險(xiǎn)嗎?本發(fā)明提供對(duì)該 困境的解決方案。從本質(zhì)上，運(yùn)取決于在給定時(shí)刻什么對(duì)于熱量交換單元是最重要的。如果 由累累送的流體的溫度是更重要的，則降低流量，而如果來自累的流量是更重要的，則增加 流量。不是在恒定流量運(yùn)行，累可匹配引入流體流量(例如城市用水流量巧Ij其最好的能力； 然而優(yōu)選地從不低于一定流量。
[0017] 迄今為止，現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)通常已經(jīng)具有通過熱量交換器的流量和溫度的次優(yōu)組 合。運(yùn)導(dǎo)致在熱量交換器中的減小的熱量傳遞率，并且因此導(dǎo)致在熱量交換器中的制冷劑 的更高的冷凝溫度和/或較少的子冷卻，運(yùn)進(jìn)而導(dǎo)致減小的COP。選擇最優(yōu)的流量并非是無(wú) 關(guān)緊要的，因?yàn)榱髁亢蜏囟然ハ嘁蕾嚥⑶揖绊憻崃拷粨Q器的熱量傳遞率，但本發(fā)明提供 相比現(xiàn)有技術(shù)的累的有利控制。比照特別是圖7和8W及對(duì)應(yīng)的描述，運(yùn)將在下面更具體地 證實(shí)。
[0018] 應(yīng)當(dāng)注意，除了對(duì)熱累的COP的改進(jìn)，本發(fā)明具有進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)，即導(dǎo)致對(duì)于由于 在一定條件下的減小的流量而引起的將流量供應(yīng)給熱量交換單元的累的相當(dāng)顯著的能量 節(jié)省。在一些情況中，由發(fā)明人執(zhí)行的仿真已經(jīng)表示累的能量消耗的高達(dá)顯著的90%的減 少。
[0019] 由累遞送的流體質(zhì)量流率的最小值可被解釋為在點(diǎn)上具有零導(dǎo)數(shù)的數(shù)學(xué)最小值， 盡管用于實(shí)際的目的，最小值可具有某些相當(dāng)有限的延伸。
[0020] 術(shù)語(yǔ)(熱量傳遞的）"最大化的"或"最大化"W廣泛地方式被理解和解釋。因此，當(dāng) 在實(shí)際中采用加熱系統(tǒng)工作時(shí)，眾所周知的是，不能期望運(yùn)樣的系統(tǒng)在任何時(shí)候都在理想 的最大化條件，而是應(yīng)理解，當(dāng)實(shí)施本發(fā)明時(shí)，將存在朝向傳遞的熱量的最大值運(yùn)樣的不斷 努力。在一個(gè)特定情況中，最大化可被解釋為作為相對(duì)于熱量傳遞的最高值的優(yōu)化而被解 釋。在另一個(gè)特定情況中，術(shù)語(yǔ)"最大化"可被解釋為最大化的特別的數(shù)學(xué)意義，即找到特定 的數(shù)學(xué)函數(shù)(即傳遞的熱量的函數(shù)和模型）的最大值，如將在下面說明。
[0021] 在本發(fā)明的內(nèi)容中，術(shù)語(yǔ)"加熱系統(tǒng)"將被廣泛地解釋為能夠經(jīng)由熱量交換單元直 接或間接地加熱流體并且儲(chǔ)存流體的系統(tǒng)。加熱系統(tǒng)包括但不限于熱累系統(tǒng)、冷凝鍋爐加 熱系統(tǒng)、基于太陽(yáng)能的加熱系統(tǒng)等。加熱的流體可儲(chǔ)存在熱流體罐中，該熱流體罐可W是一 個(gè)或超過一個(gè)的液體儲(chǔ)存實(shí)體，可替代地，用于儲(chǔ)存加熱的流體的類似容器的系統(tǒng)可應(yīng)用 于本發(fā)明的內(nèi)容中。
[0022] 在本發(fā)明的內(nèi)容中，術(shù)語(yǔ)"熱累系統(tǒng)"或簡(jiǎn)稱"熱累"將被廣泛地解釋為運(yùn)樣一種系 統(tǒng)，在運(yùn)種系統(tǒng)中，熱量從熱量源對(duì)抗溫度梯度傳遞到散熱器，即對(duì)抗自發(fā)的熱流。為實(shí)現(xiàn) 該低賭能量，應(yīng)用例如機(jī)械工作，通常是制冷劑的壓縮。特別地，可使用熱累系統(tǒng)用于冷卻/ 制冷和加熱的目的。熱累系統(tǒng)可例如應(yīng)用于用于家庭應(yīng)用或者在冷卻系統(tǒng)(例如空調(diào)系統(tǒng)） 或者運(yùn)樣的系統(tǒng)的組合(例如HVAC(加熱、通風(fēng)和空調(diào)）系統(tǒng)）的水的加熱。
[0023] 在本發(fā)明的內(nèi)容中，術(shù)語(yǔ)"熱量交換單元"或簡(jiǎn)稱"熱交換器"將被廣泛地解釋為運(yùn) 樣一種單元，在運(yùn)種單元中，執(zhí)行從一種介質(zhì)到另一種介質(zhì)的熱量傳遞，例如從制冷劑(熱 累的工作介質(zhì)）到目標(biāo)介質(zhì)（例如在用于清洗、洗澡、清潔等的家庭應(yīng)用中使用的水）。熱量 交換單元通常具有固體壁，該固體壁用作雙重的目的，即阻止一種介質(zhì)與另一種的混合，W 及促進(jìn)從一種介質(zhì)與另一種介質(zhì)的熱傳遞。取決于應(yīng)用，熱量交換單元可具有例如具有卷 曲的相鄰的流體線路的緊湊設(shè)計(jì)。
[0024] 在本發(fā)明的內(nèi)容中，術(shù)語(yǔ)"制冷劑"將被廣泛地解釋為在熱累系統(tǒng)的循環(huán)過程中使 用的物質(zhì)，制冷劑能夠執(zhí)行在液體和蒸汽狀態(tài)之間的可逆相變。制冷劑的熱力學(xué)屬性應(yīng)當(dāng) 優(yōu)選地包括如下屬性中的一個(gè)或多個(gè):相對(duì)于目標(biāo)溫度適當(dāng)?shù)剡x擇的沸點(diǎn)、汽化的高熱、液 體形式的適中密度、氣態(tài)形式的相對(duì)高的密度，W及有時(shí)的高臨界溫度。沸點(diǎn)和氣體密度直 接依賴于壓力，因此通過改變操作壓力，制冷劑的屬性可被制成為更適合于特定的應(yīng)用。審U 冷劑的理想的屬性也是無(wú)腐蝕性或惰性的、不可燃的W及環(huán)境友好的。制冷劑有時(shí)被稱為 或者相當(dāng)于取決于應(yīng)用的冷卻介質(zhì)或加熱介質(zhì)。
[0025] 在本發(fā)明的內(nèi)容中，應(yīng)理解，可W W幾種方式改變并且控制由累遞送的輸出，如在 累技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易理解的。因此，當(dāng)指"質(zhì)量流率"時(shí)，將W廣泛的方式解釋，并 且緊密地設(shè)及與累相關(guān)聯(lián)的其它類似的操作參數(shù)，例如流體的壓力差，或者從累輸出的流 率等。特別地離屯、累的旋轉(zhuǎn)速度通?？蓱?yīng)用于改變來自累的流體的輸出的質(zhì)量流率，如在 累技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的。
[0026] 更一般地，可通過W下非限制性手段控制通過累的質(zhì)量流率:控制離屯、累的葉輪 的旋轉(zhuǎn)速度，控制在累的進(jìn)口和/或出口處放置的節(jié)流閥的狀態(tài)，控制累的出口擴(kuò)散器的幾 何形狀，W及控制離屯、累的葉輪的葉片的幾何形狀。另外，離屯、累可包括數(shù)個(gè)級(jí)，每個(gè)級(jí)包 括一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的葉輪，并且可通過內(nèi)或外禪接一個(gè)或多個(gè)運(yùn)樣的葉輪來控制通過運(yùn)樣 的累的質(zhì)量流。運(yùn)些手段均可彼此組合。
[0027] 一旦本發(fā)明的一般教導(dǎo)和原理是理解的，本發(fā)明不限于如在累技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人 員將理解的任何特定種類的累。具體地，可應(yīng)用離屯、累，葉輪的旋轉(zhuǎn)速度U是用于運(yùn)樣的累 的適合的操作參數(shù)。
[0028] 在本發(fā)明的內(nèi)容中，"流體容器線路"的概念將被廣泛地解釋為在正常操作條件期 間有效地具有比熱流體罐更大容量的流體源。因此，用于實(shí)際的目的，流體容器線路可被當(dāng) 作無(wú)限大的流體源。一個(gè)特定的非限制性示例可W是由城市或城鎮(zhèn)的供水系統(tǒng)提供的城市 用水線路或市政用水線路。通過由根據(jù)本發(fā)明的方法限定的術(shù)語(yǔ)"流量容器線路"前面的術(shù) 語(yǔ)"關(guān)聯(lián)的"，旨在強(qiáng)調(diào)流體容器線路不形成加熱系統(tǒng)的部分，但實(shí)體處于彼此流量連接中。
[0029] 在本發(fā)明的內(nèi)容中，超過一個(gè)的流體容器線路(例如城市用水線路)可連接到加熱 系統(tǒng)。在一個(gè)示例中，流體線路的至少兩個(gè)源連接到加熱系統(tǒng)。
[0030] 熱累系統(tǒng)的性能系數(shù)(COP或有時(shí)CP)的概念一般被限定為加熱或冷卻的比率，其 經(jīng)由借此所消耗的機(jī)械能來提供，如在熱力學(xué)領(lǐng)域中的技術(shù)人員將熟悉的。注意，通常針對(duì) 整個(gè)熱累系統(tǒng)而不是針對(duì)部分熱累系統(tǒng)計(jì)算系數(shù)。理論概念和表達(dá)是可用的，其可容易地 被實(shí)施W用于特定的熱累系統(tǒng)。在實(shí)際中，人時(shí)常具有系統(tǒng)部分的特定的目標(biāo)溫度(或溫度 的范圍），對(duì)于特定的系統(tǒng)和操作參數(shù)，校準(zhǔn)或計(jì)算該特定的目標(biāo)溫度(或溫度的范圍）W產(chǎn) 生最佳的COP。因此，通過測(cè)量運(yùn)樣的溫度可獲得當(dāng)前COP的操作的測(cè)量。如在熱累技術(shù)領(lǐng)域 內(nèi)的技術(shù)人員將理解的，與COP相關(guān)的其它操作的參數(shù)可應(yīng)用于本發(fā)明的內(nèi)容中。
[0031] 在一個(gè)有利的實(shí)施例中，通過將累操作在可由累遞送的流體質(zhì)量流率的最大值 (dmc/dt，max)處，熱量傳遞也可在所述有限間隔W外被最大化，本發(fā)明借此有益于經(jīng)歷更 大范圍的最佳熱量傳遞?？杀惶峒暗氖牵捎衫圻f送的流體質(zhì)量流率的最大值（d m。/ d t， max)可由累本身來約束，W及/或者由在最大值上設(shè)定有效限制的外部參數(shù)來約束。
[0032] 在另一個(gè)有利的實(shí)施例中，控制累在所述熱量傳遞的最大值處一一在所述間隔的 較低端處--可導(dǎo)致作為引入流體質(zhì)量流率(dmcw/化)的函數(shù)的質(zhì)量流率(dmc/dt)減小，并 且所得的質(zhì)量流率大于引入流體質(zhì)量流率，借此導(dǎo)致從熱流體罐通過所述共用結(jié)合點(diǎn)的加 熱的流體的回流，運(yùn)導(dǎo)致在所述間隔的該特定的部分處的改進(jìn)的熱量傳遞。
[0033] 在又另一個(gè)有利的實(shí)施例中，控制所述累在所述熱量傳遞的最大值處一一在所述 間隔的較高端一一導(dǎo)致作為引入流質(zhì)量流率(dmcwMt)的函數(shù)的增加的質(zhì)量流率(dmcMt)， 其產(chǎn)生在所述間隔的該其它特定部分處的改進(jìn)的熱量傳遞。優(yōu)選地，運(yùn)可導(dǎo)致與引入流體 質(zhì)量流率(dm?/化)基本上相同的增加的質(zhì)量流率(dm。/化）。
[0034] 在一個(gè)特定的實(shí)施例中，基于來自在所述熱量交換單元的初級(jí)側(cè)W及/或者在次 級(jí)側(cè)的熱量交換單元的進(jìn)口和/或出口處的至少兩個(gè)溫度傳感器的輸入，可執(zhí)行提供表示 在熱量交換器中的到流體的傳遞的熱量的信息，運(yùn)可提供方便地取得傳遞的熱量的測(cè)量。
[0035] 在另一個(gè)特定的實(shí)施例中，基于來自在熱流體罐的進(jìn)口處和/或在熱流體罐內(nèi)的 一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器的輸入，可執(zhí)行提供表示在熱量交換器中的到流體的傳遞的熱量的 信息，運(yùn)可提供加熱的流體的直接測(cè)量，并且用于在進(jìn)口處的溫度傳感器的測(cè)量流量的可 能的間接方式。
[0036] 在又另一個(gè)特定實(shí)施例中，基于來自優(yōu)選地用于測(cè)量所述流體容器線路中的引入 流體質(zhì)量流率(dnkw/d t) W及/或者通過熱量交換單元的初級(jí)側(cè)的介質(zhì)質(zhì)量流率(dmh/dt)的 一個(gè)或多個(gè)流量計(jì)的輸入，執(zhí)行提供表示在熱量交換器中的到流體的傳遞的熱量的信息， 流量計(jì)具有可獲得在加熱系統(tǒng)中的流量的直接和即時(shí)知識(shí)的優(yōu)點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，通過 利用關(guān)于累的特性W及用于操作累的一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用的控制參數(shù)，累被用作間接流量計(jì)， 因此利用累兩次。
[0037] 在優(yōu)選的實(shí)施例中，基于來自與加熱系統(tǒng)的電力消耗相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的輸 入，優(yōu)選地壓縮在熱累系統(tǒng)中的制冷劑的壓縮機(jī)的電力消耗，可執(zhí)行提供表示在熱量交換 器中的到流體的傳遞的熱量的信息，但也可開發(fā)其它電力消耗裝置W用于該目的。
[0038] 在特定的實(shí)施例中，通過求解累的質(zhì)量流率dmc/dt，在前饋控制機(jī)制中可有利地 執(zhí)行傳遞的熱量(Q)的最大化；
[0039 ] Q = f(Tcw,Tt,Th,血c/dt, (!皿/dt,血 cw/dt, U, A, cpc, cph)
[0040] 其中；
[0041] Tcw是引入流體的估計(jì)的或測(cè)量的溫度，
[0042] Tt是在熱流體罐中的流體的估計(jì)的或測(cè)量的溫度，
[0043] 化是在熱量交換單元的進(jìn)口處的介質(zhì)的估計(jì)的或測(cè)量的溫度，
[0044] 血c/化是由累遞送的質(zhì)量流率，
[0045] dmt/化是在熱量交換單元的進(jìn)口處的介質(zhì)的質(zhì)量流率，
[0046] 血。w/化是引入流體的估計(jì)的或測(cè)量的質(zhì)量流率，
[0047] U是單位面積的熱量交換單元的熱量傳遞系數(shù)，
[0048] A是用于熱量交換單元的熱量傳遞的有效面積，
[00例 CPc是流體的熱容，W及
[00加]CPh是介質(zhì)的熱容。
[0051] 運(yùn)具有允許加熱系統(tǒng)的完整建模的優(yōu)點(diǎn)，并且因此可作出關(guān)于加熱系統(tǒng)的未來行 為的預(yù)測(cè)。
[0052] 在另一個(gè)實(shí)施例中，通過迭代地改變累的質(zhì)量流率(dmc/dt)并且監(jiān)視在傳遞的熱 量上的對(duì)應(yīng)影響(例如通過兩個(gè)溫度傳感器），在連續(xù)的反饋控制機(jī)制中可執(zhí)行傳遞的熱量 的最大化，運(yùn)具有采用有限數(shù)量的傳感器量來進(jìn)行相對(duì)簡(jiǎn)單的實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)。
[0053] 在又另一個(gè)實(shí)施例中，通過或者操作累在最大額定質(zhì)量流率(dmc/dt ,max)，或者 操作累在等于引入流體質(zhì)量流率(dmcw/dt)的質(zhì)量流率血c/dt，在邏輯反饋控制機(jī)制中可執(zhí) 行傳遞的熱量的最大化，通過在流體進(jìn)口線路中的任意流量計(jì)來估計(jì)引入流體質(zhì)量流率， W及/或者通過比較引入流體的溫度，基于在所述共用結(jié)合點(diǎn)與熱流體罐之間的溫度傳感 器，間接地估計(jì)流向，運(yùn)是特別有益的實(shí)施，由于避免了流量計(jì)的使用，并且因?yàn)榧訜嵯到y(tǒng) 對(duì)于W該方式控制是相對(duì)簡(jiǎn)單的。在實(shí)施例中，在共用結(jié)合點(diǎn)與熱流體罐之間可替代地放 置額外的流量計(jì)，流量計(jì)然后優(yōu)選地可W是雙向流量計(jì)。
[0054] 在一個(gè)有利的實(shí)施例中，通過改變累的質(zhì)量流率(dnhMt)并且通過對(duì)達(dá)到傳遞的 熱量的穩(wěn)定狀態(tài)的足夠長(zhǎng)的時(shí)間周期T求平均來監(jiān)視相對(duì)于累的質(zhì)量流率的在傳遞的熱量 上的對(duì)應(yīng)影響，可執(zhí)行傳遞的熱量的最大化，運(yùn)允許取消在傳遞的熱量中的瞬態(tài)。
[0055] 在一個(gè)特定的有利實(shí)施例中，加熱系統(tǒng)包括熱累系統(tǒng)，該熱累系統(tǒng)包括具有互連 的熱量交換單元、第二交換單元和第=交換單元的制冷劑線路，
[0056] -熱量交換單元接收來自累的流體，并且執(zhí)行制冷劑的子冷卻，W便于向流體傳遞 熱量，
[0057] -第二熱量交換單元執(zhí)行所述制冷劑的過度加熱，W便于向流體傳遞熱量，W及 [005引-第=熱量交換單元接收來自所述第二熱量交換單元的制冷劑，并且執(zhí)行所述制 冷劑的冷凝，W及向熱量交換單元輸送冷卻的制冷劑，根據(jù)由發(fā)明人作出的仿真，運(yùn)可特別 地具有很大改進(jìn)的性能系數(shù)(COP)。
[0059]在另一個(gè)實(shí)施例中，加熱系統(tǒng)包括冷凝鍋爐系統(tǒng)，該冷凝鍋爐系統(tǒng)包括冷凝鍋爐 單元，在該冷凝鍋爐單元中，燃燒過程連同隨后的來自燃燒過程的水的冷凝向流體傳遞熱 量，冷凝鍋爐的使用可促進(jìn)本發(fā)明的進(jìn)一步有利的使用。
[0060] 在又另一個(gè)實(shí)施例中，加熱系統(tǒng)包括基于太陽(yáng)能的加熱系統(tǒng)，該基于太陽(yáng)能的加 熱系統(tǒng)包括太陽(yáng)能板，在該太陽(yáng)能板中，太陽(yáng)能福射加熱被驅(qū)動(dòng)到熱量交換單元的介質(zhì)。
[0061] 可能指出，根據(jù)本發(fā)明的加熱系統(tǒng)可具有集成的子加熱系統(tǒng)的組合，例如與冷凝 鍋爐系統(tǒng)組合的熱累系統(tǒng)，或者與基于太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)組合的冷凝鍋爐系統(tǒng)，等等。類似 地，用于對(duì)用于將流體饋送到運(yùn)些子加熱系統(tǒng)的每個(gè)中的累進(jìn)行控制的方法可利用本發(fā) 明。
[0062] 在許多實(shí)施例中，流體可W是城市用水，并且流體容器線路是城市用水線路，如上 所述。
[0063] 在第二方面，本發(fā)明設(shè)及用于對(duì)用于將流體饋送到加熱系統(tǒng)中的累進(jìn)行控制的方 法，加熱系統(tǒng)包括：
[0064] 熱流體罐，熱流體罐接收來自關(guān)聯(lián)的流體容器線路的具有給定引入流體質(zhì)量流率 (血cw/dt)的流體，
[0065] 累，該累還接收來自所述流體容器線路的流體，并且W可變的質(zhì)量流率(dmc/dt) 累送所接收的流體，累和熱流體罐接收來自在所述關(guān)聯(lián)的流體容器線路上的共用結(jié)合點(diǎn)的 流體，W及
[0066] 熱量交換單元，熱量交換單元接收來自關(guān)聯(lián)的流體容器線路的由累驅(qū)動(dòng)的流體， 并且從介質(zhì)到流體傳遞熱量，
[0067] 該方法包括提供表示在熱量交換單元中的到流體的傳遞的熱量的信息，
[0068] 該方法的特征在于，響應(yīng)于傳遞的熱量的信息表示，通過具有第一間隔W及通過 具有第二間隔，傳遞的熱量被最大化，在第一間隔中，累被控制W將來自流體容器線路與熱 流體罐的流體混合，并且在第二間隔中，累僅將流體從引入流體容器線路排出。
[0069] 本發(fā)明的該方面特別在于不是本發(fā)明的部分的最小值。相反，它尤其限定了累僅 從容器線路排出流體。
[0070] 在第=方面中，本發(fā)明設(shè)及加熱系統(tǒng)，該加熱系統(tǒng)包括：
[0071] 熱流體罐，該熱流體罐接收來自關(guān)聯(lián)的流體容器線路的具有引入流體質(zhì)量流率 (血cw/dt)的流體，
[0072] 累，該累還接收來自所述流體容器線路的流體，并且W質(zhì)量流率(dmc/dt)累送所 接收的流體，累和熱流體罐接收來自在所述關(guān)聯(lián)的流體容器線路上的共用結(jié)合點(diǎn)的流體， W及
[0073] 熱量交換單元，該熱量交換單元接收來自關(guān)聯(lián)的流體容器線路的由累驅(qū)動(dòng)的流 體，并且向流體傳遞熱量，W及
[0074] 控制單元，該控制單元連接到累W用于可變地控制質(zhì)量流率(dme/dt )，控制單元 接收表示在熱量交換單元中的到流體的傳遞的熱量的信息，
[0075] 該方法的特征在于，響應(yīng)于表示到流體的傳遞的熱量的所述信息，并且至少在引 入流體質(zhì)量流率(dmcw/dt)的有限間隔內(nèi)，通過控制累來最大化所述傳遞的熱量，當(dāng)在所述 有限的間隔中最大化傳遞的熱量時(shí)，由累遞送的流體質(zhì)量流率(dmc/dt)借此具有作為引入 流體質(zhì)量流率(dnWdt)的函數(shù)的最小值。
[0076] 本發(fā)明的該方面特別地但不排他地有利的在于，加熱系統(tǒng)可被設(shè)計(jì)W包含由本發(fā) 明促進(jìn)的各種優(yōu)點(diǎn)，例如改進(jìn)的熱量傳遞和在累中的電力節(jié)省。
[0077] 在第四方面中，本發(fā)明設(shè)及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其適應(yīng)于使能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，該計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)包括至少一個(gè)計(jì)算機(jī)，所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)具有與其相連的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置W控制根據(jù) 本發(fā)明的第=方面的加熱系統(tǒng)。
[0078] 本發(fā)明的該方面特別地但不排他地有利的在于，本發(fā)明可通過計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品來 實(shí)現(xiàn)，當(dāng)下載或上傳到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品使能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)W實(shí)施本發(fā)明的第 二方面的加熱系統(tǒng)的操作。運(yùn)樣的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可在任何類型的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上或者 通過網(wǎng)絡(luò)來提供。
[0079] 本發(fā)明的各個(gè)方面均可與其它方面中的任一個(gè)相組合。特別地，如技術(shù)人員將立 即從本申請(qǐng)理解的，根據(jù)第一方面的方法的實(shí)施例可容易地與根據(jù)第二方面的方法W及/ 或者根據(jù)第=方面的加熱系統(tǒng)相組合。從參考所述的實(shí)施例的W下描述中，本發(fā)明的運(yùn)些 和其它方面將是顯而易見的。
【附圖說明】
[0080] 現(xiàn)在本發(fā)明將關(guān)于附圖進(jìn)行更詳細(xì)的描述。附圖示出實(shí)施本發(fā)明的一種方式并且 將不被解釋為限制落入所附權(quán)利要求集合的范圍內(nèi)的其它可能的實(shí)施例。
[0081] 圖1是示出在典型的酒店中發(fā)現(xiàn)的一天期間的熱水消耗模式的圖表，
[0082] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一般加熱系統(tǒng)的部分的示意圖，
[0083] 圖3A是根據(jù)本發(fā)明的具有=個(gè)連接的熱量交換單元的熱累系統(tǒng)的示意圖，
[0084] 圖3B是根據(jù)本發(fā)明的具有冷凝鍋爐的加熱系統(tǒng)的部分的示意圖，
[0085] 圖3C是根據(jù)本發(fā)明的包括基于太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)的加熱系統(tǒng)的部分的示意圖，
[0086] 圖4A和4B分別示出根據(jù)本發(fā)明的熱累系統(tǒng)的模型化性能系數(shù)(COP)的圖表，W及 流入在次級(jí)側(cè)上的熱量交換單元中的進(jìn)口流體的圖表，
[0087] 圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的到在次級(jí)側(cè)上的熱累系統(tǒng)的熱量交換單元中的流體的 模型化的進(jìn)口溫度的圖表，
[0088] 圖6A是示出在本發(fā)明的內(nèi)容中的一些合適的熱力學(xué)變量的加熱系統(tǒng)的部分的示 意圖，
[0089] 圖6B是對(duì)應(yīng)于圖6A的具有根據(jù)本發(fā)明的控制單元和測(cè)量裝置的選擇的示意圖，
[0090] 圖7A和7B是示出根據(jù)本發(fā)明的作為引入流體質(zhì)量流率dmcwMt的函數(shù)的模型化的 熱量傳遞Q的圖表，
[0091] 圖8A和8B是示出根據(jù)本發(fā)明的作為引入流體質(zhì)量流率的dmcw/dt的函數(shù)的累的模 型化流體質(zhì)量流率dmc/dt的圖表，對(duì)于不同的場(chǎng)景，其包括具有最大化的熱量傳遞(實(shí)線） 的流量，
[0092] 圖9是在其中實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的前饋控制的加熱系統(tǒng)的部分的示意圖，
[0093] 圖IOA和IOB是在其中實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的連續(xù)反饋控制的加熱系統(tǒng)的部分的示意 圖，
[0094] 圖11是在其中實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的邏輯反饋控制的加熱系統(tǒng)的部分的示意圖，
[0095] 圖12示出根據(jù)本發(fā)明的作為時(shí)間的函數(shù)的估計(jì)的熱量傳遞(Qest)的圖表，W及作 為時(shí)間的函數(shù)的在離屯、累中的葉輪的轉(zhuǎn)速(U)的對(duì)應(yīng)的圖表，W及
[0096] 圖13是根據(jù)本發(fā)明的方法的示意性流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0097] 圖1是示出在典型的酒店中發(fā)現(xiàn)的一天期間的熱水消耗模式的圖表。下面所有的 仿真采用具有24小時(shí)的持續(xù)時(shí)間的相同假設(shè)的消耗模式來執(zhí)行。數(shù)據(jù)被選擇的有些隨意， 然而，它應(yīng)該是模擬在典型酒店中發(fā)現(xiàn)的消耗中的高峰。消耗中的顯著高峰反映在早晨和 晚上為淋浴的熱水使用，而中午的高峰反映為烹任。圖1示出對(duì)于在60攝氏度(C)的熱水W kg/s的消耗概況。每當(dāng)罐的溫度下降時(shí)，調(diào)節(jié)消耗，使得相對(duì)于40攝氏度來說來自罐的能量 損耗總是相同。運(yùn)允許在采用不同的熱水罐溫度的仿真之間的對(duì)比。在運(yùn)背后的基本原理 是假設(shè)在水已經(jīng)從罐退出之后40攝氏度的混合溫度。在該模型化的實(shí)驗(yàn)中的熱水罐是具有 4000升的容積的完全混合的罐。罐被選擇的相對(duì)小，使得消耗高峰顯著影響罐的溫度。如果 罐非常大，只要加熱的平均功率大于平均損耗，貝陽(yáng)日熱將會(huì)是足夠的。
[0098] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一般加熱系統(tǒng)1000的部分的示意圖。控制單元60經(jīng)由控制信 號(hào)RP控制累Pl，W便將流體F饋送或累送到加熱系統(tǒng)1000中，加熱系統(tǒng)包括熱流體罐HFT，熱 流體罐Wdmcw/dt的引入流體質(zhì)量流率接收來自流體容器線路5的流體。子注釋CW在非限制 的意義上可被視為"城市用水"的縮寫。
[0099] 累Pl還接收來自所述流體容器線路5(例如具有城市用水的城市用水線路）的流 體，并且W可變質(zhì)量流率血。/化累送所接收的流體，如示意性表示的。累和熱流體罐均接收 來自在流體容器線路上的共用結(jié)合點(diǎn)6a的流體F。共用結(jié)合點(diǎn)6a使能在一些特定情況中的 從熱流體罐HFT到累Pl的經(jīng)過流體連接7的回流(通過所繪箭頭' BF '示意性表示），如將在下 面更詳細(xì)的解釋。盡管在加熱系統(tǒng)1000的場(chǎng)景內(nèi)可提供例如閥的各種流量控制裝置(在圖2 中未示出），運(yùn)些流量控制裝置應(yīng)當(dāng)W與本發(fā)明相一致的方式來控制，例如在特定的環(huán)境下 發(fā)生的回流BF。
[0100] 熱量交換單元HXl經(jīng)由流體傳導(dǎo)裝置6(例如管道)與共用結(jié)合點(diǎn)6a進(jìn)行流體連接， 熱量交換單元借此從由累P巧區(qū)動(dòng)的流體容器線路接收流體，并且在熱量交換單元內(nèi)存在從 介質(zhì)R到流體F的傳遞的熱量Q(實(shí)線箭頭），比照?qǐng)D3A和下面的對(duì)應(yīng)描述，當(dāng)加熱系統(tǒng)包括加 熱累時(shí)介質(zhì)可W是制冷劑，或者比照?qǐng)D3C和下面的對(duì)應(yīng)描述，該介質(zhì)可W是適用于太陽(yáng)能 加熱的介質(zhì)。在所示實(shí)施例中，如通過熱量交換單元HXl的相反的流向所見，相對(duì)于介質(zhì)R， 流體W所謂的逆流被加熱，通常產(chǎn)生最好的熱量傳遞。然而，本發(fā)明也已經(jīng)通過仿真來演示 W并行流量配置通過熱量交換單元來工作。熱量交換單元HXl在初級(jí)側(cè)上具有進(jìn)口 IOc和出 口 IOcU并且在次級(jí)側(cè)上具有進(jìn)口 IOa和出口 10c。累經(jīng)由流體傳導(dǎo)裝置8與在次級(jí)側(cè)上的進(jìn) 口 IOa進(jìn)行流體連接。
[0101] 如在圖2中示意性表示，向控制單元60提供表示在熱量交換單元HXl中到流體F的 傳遞的熱量Q的信息IQ。比照?qǐng)D6和下面的對(duì)應(yīng)描述，該信息可W W各種方式直接地或間接 地獲得。運(yùn)可通過例如如技術(shù)人員將會(huì)容易理解地適當(dāng)?shù)胤胖脺囟葌鞲衅鱽韴?zhí)行。在加熱 之后，通過流體傳導(dǎo)裝置9a(例如管道），流體被輸送到熱流體罐HFTW用于儲(chǔ)存。在該實(shí)施 例中，流體傳導(dǎo)裝置9a將熱量交換單元HXl直接連接到罐，但運(yùn)并非總是如此。
[0102] 當(dāng)控制累Pl時(shí)，人面臨困境?？煽刂评凼沟每纱_定進(jìn)入到熱量交換單元HXl 10中 的流體量（即dmc/dt);然而，一般不控制引入流體進(jìn)入加熱系統(tǒng)1000的多少，即dmcwMt，因 為運(yùn)通常等于來自熱流體罐的加熱的流體的消耗。
[0103] 本發(fā)明特別在于，至少在引入的流體質(zhì)量流率dmcw/dt的有限的間隔內(nèi)，可能在引 入流體質(zhì)量流率的超過一個(gè)的間隔中，通過響應(yīng)于表示到流體F的傳遞的熱量Q的信息IQ來 控制累P1，傳遞的熱量Q對(duì)于流體質(zhì)量流率的間隔或范圍被最大化。當(dāng)最大化在引入流體的 該有限間隔中的傳遞的熱量且促進(jìn)了本發(fā)明的各種優(yōu)點(diǎn)（例如顯著地改進(jìn)了到流體的熱量 傳遞和對(duì)于累的電力節(jié)省）時(shí)，由累遞送的流體質(zhì)量流率dmc/dt借此具有作為引入流體質(zhì) 量流率血cw/化的函數(shù)的最小值。
[0104] 圖3A是具有如示意性地表示的S個(gè)連接的熱量交換單元HXl 10、版2 20和HX3 30 的熱累系統(tǒng)100的示意圖。在圖3A的左上角中，使用在圖2中解釋的原理將流體F饋送到熱累 系統(tǒng)100中，參考標(biāo)記相同并且具有相同的技術(shù)意義。
[0105] 熱累系統(tǒng)包括制冷劑線路50,其中制冷劑R如所示意性表示的來循環(huán)。注意如何分 別W來自對(duì)應(yīng)的累Pl、P2和P3的流體F來供應(yīng)每個(gè)熱量交換器HXl、HX2和HX3。運(yùn)樣具有S個(gè) 熱量交換器串聯(lián)的熱量交換器配置時(shí)常被稱為=葉（tri-lobe)配置，并且類似的配置在本 領(lǐng)域技術(shù)中已知，比照美國(guó)專利7,658,082，其通過引用^其整體并入本文。
[0106] 互連的第一熱量交換單元版1、第二熱量交換單元HX2和第SHX3交換單元提供傳 遞來自進(jìn)入第四熱量交換單元HX4 40的熱量源的熱量的有利方式。在被加熱之后，制冷劑R 被輸送到壓縮機(jī)COMP 51，在COMP 51中發(fā)生壓縮，如在熱累系統(tǒng)中常規(guī)執(zhí)行的。在第二熱量 交換單元HX2中，隨后執(zhí)行制冷劑的過度加熱，W便于向流體F傳遞熱量。之后，第S熱量交 換單元HX3接收來自第二熱量交換單元HX2的制冷劑，并且部分地或全部地執(zhí)行制冷劑的冷 凝，并且向熱量交換單元HXl輸送冷卻的制冷劑。
[0107] 根據(jù)本發(fā)明，熱量交換單元HXl然后接收來自累Pl的流體F，并且借此執(zhí)行制冷劑R 的子冷卻，W便于向流體進(jìn)一步傳遞熱量Q。在子冷卻之后，制冷劑被輸送到在其中壓力被 降低或者節(jié)流的膨脹閥EXP 52,之后制冷劑被再次輸送回第四熱量交換單元HX4,并且在熱 累系統(tǒng)中可重復(fù)制冷劑循環(huán)。
[0108] 注意在該實(shí)施例中加熱的流體如何通過流體傳導(dǎo)裝置9b(例如專用管道)被輸送 到第=累P3的進(jìn)口，運(yùn)與在圖2的實(shí)施例中加熱的流體被直接輸送到熱流體罐不同。
[0109] 從罐HFT可消耗加熱的流體，即響應(yīng)于對(duì)加熱的流體的需求經(jīng)由流體傳導(dǎo)裝置15 被傳送走。
[0110] 圖3B是根據(jù)本發(fā)明的具有冷凝鍋爐210的加熱系統(tǒng)200的部分的示意圖，其中通過 控制累P，流體F被饋送到冷凝器中，參考標(biāo)記再次與圖2和3A中的相同。
[0111] 在冷凝鍋爐210中，執(zhí)行燃燒過程，其通過多個(gè)火焰210a來示意性表示。燃燒過程 加熱通過熱量交換器部分21化輸送的流體。在冷凝器鍋爐中被燒的氣體產(chǎn)生水蒸汽，該水 蒸汽輔助地從風(fēng)扇(fane)210輸送到相鄰的熱量交換部分210d，在該熱量交換部分210d中， 水蒸汽的冷凝也加熱流體F。在空氣開口 210e中，用于燃燒的新鮮空氣被輸送到燃燒過程， 并且冷凝之后的冷卻空氣從冷凝器鍋爐被輸送出，如通過在鍋爐內(nèi)的小的空氣路徑箭頭所 示意性表示。
[0112] 注意，與平行或反平行的過程截然相反，通過熱量交換器部分210b的流體的加熱 可被視為橫向熱量交換過程，對(duì)于所有運(yùn)些配置本發(fā)明都已經(jīng)是有用的。
[0113] 通過由溫度傳感器270a測(cè)量在鍋爐之前的流體溫度Tc的溫度測(cè)量，W及通過由溫 度傳感器270b測(cè)量在鍋爐之后的溫度Te,〇的溫度測(cè)量，加熱系統(tǒng)200測(cè)量到在冷凝器鍋爐 210中的傳遞的熱量。通過溫度傳感器271測(cè)量加熱的流體溫度Tt的罐HFT中的溫度測(cè)量可 連同通過溫度傳感器277測(cè)量在共用結(jié)合點(diǎn)之后的流體溫度Taux的溫度測(cè)量一起來應(yīng)用，W 用于間接流量測(cè)量，或者更具體地流量方向的表示。因此，通過比較在共用結(jié)合點(diǎn)之后的流 體溫度Taux與在罐中的溫度Tt,可W提供當(dāng)前流向的測(cè)量，即是否存在回流BF。
[0114] 圖3C是根據(jù)本發(fā)明的包括特別是基于太陽(yáng)能加熱板340的加熱系統(tǒng)300的部分的 示意圖，其中通過控制累P，流體被輸送到熱量交換單元HX中，相同的參考標(biāo)記再次具有與 在圖2、3A和3B中的相同的技術(shù)意義。
[0115] 如在圖3B中，溫度傳感器370a和370b應(yīng)用于測(cè)量到流體的傳遞的熱，而溫度傳感 器371和377可應(yīng)用于獲得從熱流體罐HFT到共用結(jié)合點(diǎn)6a的回流的間接測(cè)量。
[0116] 在太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)300中，累P2連續(xù)地驅(qū)動(dòng)介質(zhì)R通過系統(tǒng)，即使累可依賴于太陽(yáng) 能福射的量來控制。旁通閥V被提供W能夠?qū)⒃趩卧狧X中加熱之后的流體F的溫度T。,。保持 在一定水平W下。如果例如流體是用于家用電器而加熱的城市用水，它可能有益于將溫度 保持足夠低W避免水垢，即在熱量交換單元HX和連接的部件中的石灰沉淀。
[0117] 圖4A和4B分別示出根據(jù)本發(fā)明的在圖3A中示出的熱累系統(tǒng)100的模型化性能系數(shù) (COP)的圖表，W及進(jìn)口（在圖2中的參考1 Oa)流體流入在次級(jí)側(cè)上的熱量交換單元HXl中的 圖表。加熱的流體（即水）的消耗概況是在圖1中示出的那個(gè)。隨著實(shí)施本發(fā)明，看到大約 7.3%的COP改進(jìn)。在圖4B中清楚地看到，采用根據(jù)（"改進(jìn)腳'）本發(fā)明的控制算法，流量一般 較低。運(yùn)還節(jié)省在對(duì)應(yīng)累上的電力。然而該節(jié)省未在該圖表中量化。
[0118] 圖5是對(duì)應(yīng)于圖4B的示出到根據(jù)（"改進(jìn)的"）本發(fā)明的在次級(jí)側(cè)上的熱量交換單元 HXl中的流體的模型化的進(jìn)口溫度Tc的圖表。相比于如在圖4B中所見的在其中采用恒定流 率操作累的原始曲線，對(duì)于本發(fā)明的在HXl的進(jìn)口處的水溫平均顯著較低。運(yùn)是因?yàn)?，比?圖3A，當(dāng)使用本發(fā)明時(shí)，來自熱流體罐HTF的更少的水被混入到來自城市用水線路5的水中， 之后進(jìn)入熱量交換單元HXl。
[0119] 圖6A是示出在本發(fā)明的內(nèi)容中的一些合適的熱力學(xué)變量的加熱系統(tǒng)100的部分的 示意圖。加熱系統(tǒng)可形成如在圖3A中的熱累系統(tǒng)100或者分別在圖3B和3C中示出的加熱系 統(tǒng)200或300的部分。圖6B示出用于尋找運(yùn)些變量中的一些變量的一些測(cè)量裝置，例如流量 傳感器和溫度傳感器。參考標(biāo)記對(duì)應(yīng)于在先前圖中的參考標(biāo)記。在圖6A和她中，用于dmcw/化 的符號(hào)對(duì)應(yīng)于W及諸如此類，即相對(duì)于時(shí)間，將用于微分的萊布尼茲符號(hào)改變成用于 微分的牛頓符號(hào)（'點(diǎn)符號(hào)'），如數(shù)學(xué)技術(shù)人員會(huì)知道的。
[0120] 通過求解累P的質(zhì)量流率血c/化，可執(zhí)行傳遞的熱量Q的最大化；
[0121 ] Q = f (Tcw, Tt, Th, dmc/dt, dmh/dt,血 cw/dt, U, A, cpc,邱 h)
[0122] 其中
[0123] Tew是引入流體F的使用傳感器75的估計(jì)的或測(cè)量的溫度，
[0124] Tt是在熱流體罐HFT中的流體F的使用傳感器71的估計(jì)的或測(cè)量的溫度，
[0125] 化是在熱量交換單元HX的進(jìn)口 IOc處的介質(zhì)R的使用傳感器70c的估計(jì)的或測(cè)量的 溫度，
[0126] 血cMt是使用流量計(jì)或傳感器86測(cè)量的由累遞送的質(zhì)量流率，
[0127] 血tMt是在熱量交換單元HX的進(jìn)口處的使用流量計(jì)80的介質(zhì)R的質(zhì)量流率，
[0128] dmcwMt是引入流體(例如城市用水)的使用流量計(jì)85的估計(jì)的或測(cè)量的質(zhì)量流率，
[0129] U是單位面積的熱量交換單元冊(cè)的熱量傳遞系數(shù)，
[0130] A是用于熱量交換單元冊(cè)的熱量傳遞的有效面積，
[0131] CP。是流體F(例如水)的熱容，W及
[0132] CPh是介質(zhì)R(例如制冷劑)的熱容。
[0133] 事實(shí)證明，熱交換器的熱量傳遞率無(wú)需通過最大化dmc/dt來最大化，因?yàn)檫\(yùn)還可 導(dǎo)致由于來自熱流體罐HFT的混合引起的溫度增加。事實(shí)上，熱量傳遞率取決于如從上面方 程所見的許多變量。因此，Q是十個(gè)變量的函數(shù)。然而，在實(shí)際情況中，事實(shí)上它們中只有一 些改變。運(yùn)通常是Tcw、Tt、dmc/dt、dmh/化和dmcw/dt。上述變量中只有dm。/化是可控的W及在 不可控的變量中，僅血CwMt能夠被期望顯著地改變并且還被期望針對(duì)較低程度的Tt和化。
[0134] 目標(biāo)是最大化Q，即具有盡可能最大的熱量傳遞。因?yàn)槌薲mc/dt外的一切都被固 定，因此Q只能通過改變dmcMt的方式來最大化。對(duì)于該實(shí)施例，為了單純說明性的目的，將 參數(shù)固定如下：
[0135] Tcw=Sdeg-C
[0136] Tt = SOdeg.C
[0137] ^=SSdeg-C [013 引 血 h/化=10kg/s
[0139] U = 2750W/K m2
[0140] A = 6m^
[0141] cpc = 4182J/kg K(即水）
[0142] cph=4182J/kg K(即水）
[0143] 圖7A和7B示出采用前述參數(shù)的用于增加 dmcw/dt的逆流熱量交換器中的Q，并且實(shí) 線曲線是
[0144] 血 c/dt=max(Q) [kg/s]
[0145]
[0146] 根據(jù)本發(fā)明，{0，7}指示從0到化g/s的間隔。
[0147] 選擇最優(yōu)的流量并非是無(wú)關(guān)緊要的，因?yàn)榱髁亢蜏囟然ハ嘁蕾嚥⑶揖绊憻崃拷?換器的熱量傳遞率，即；
[014 引
[0152] 圖7B是類似于圖7A的示出作為引入流體質(zhì)量流率dmcw/dt的函數(shù)的模型化的熱量 傳遞Q的圖表，根據(jù)本發(fā)明的曲線再次被示出為實(shí)線。
[0153] 另一個(gè)控制算法被包括在圖7B中W用于說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：
[0154] 比照?qǐng)D6A和6B，具有離開熱量交換單元HX的出口 IOb的水的溫度Tc,0 = 45攝氏度的 曲線對(duì)應(yīng)于在其中該出口溫度被用作控制目標(biāo)的控制算法。一般地，運(yùn)將不導(dǎo)致最佳熱量 傳遞，如圖7B所見。該控制目標(biāo)大致僅完成在引入流體質(zhì)量流率的上限范圍，因?yàn)樾枨髮⒆?終高于在該特定配置中的熱量交換單元所能遞送的。
[0155] 圖8A和8B是示出根據(jù)本發(fā)明的作為引入流體質(zhì)量流率的dmcw/dt的函數(shù)的累的模 型化流體質(zhì)量流率dmc/dt的圖表，對(duì)于不同的場(chǎng)景，其包括具有最大化的熱量傳遞(實(shí)線） 的流量。因此，圖8A對(duì)應(yīng)于圖7A，并且圖8B對(duì)應(yīng)于圖7B。
[0156] 如在圖8A和圖8B中所見--至少在引入流體質(zhì)量流率dmcwMt的有限的間隔內(nèi)，稱 為Il和12-一響應(yīng)于如上所述表示到流體的傳遞的熱量Q的所述信息，通過控制累P或Pl， 對(duì)于流體質(zhì)量流率dmc/dt的間隔，傳遞的熱量Q被最大化。當(dāng)如上所述最大化在所述有限間 隔中的傳遞的熱量時(shí)，通過累遞送的流體質(zhì)量流率dm。/化借此具有作為引入流體質(zhì)量流率 dmcw/dt的函數(shù)的最小值M。最小值M位于兩個(gè)子間隔Il和12之間，在圖表中最小值具有點(diǎn)狀 的字符。
[0157] 在圖8A和8B中指出的是，通過將累操作在可由累P或Pl遞送的流體質(zhì)量流率的最 大值dnh/dt，max(在該特定情況中最大值為化g/s)處，熱量傳遞Q也在有限間隔Il和I2W外 被最大化。
[0158] 附圖示出最優(yōu)的dmc/dt如何顯著地低于其最大值。它還示出最優(yōu)的dmc/dt不僅僅 與dmcw/dt相關(guān)。對(duì)于低dmcw/dt，發(fā)生更多的熱量傳遞，如果水從熱流體罐排出，則越多越 好。隨著dmcw/dt的增加，相比可從罐HFT被排出的高流量，低溫度變得更有吸引力。相當(dāng)快 地，最優(yōu)的dmc/dt變得等于dmcw/dt，即使流量比較低。運(yùn)繼續(xù)作為最優(yōu)的解決方案，直到累 的速度飽和并且再次運(yùn)行在最大速度。具有最大熱量傳遞的精確的最優(yōu)曲線隨著改變的操 作參數(shù)而大幅變化。相對(duì)于罐中的水溫，引入城市用水越冷，未混合的城市用水就越有利并 且因此流量越低。熱量交換器越大(較大的U ? A)，越大的高流率是有利的。在次級(jí)側(cè)上的流 量越低，低城市用水溫度越有利。對(duì)于其它熱量交換器配置(例如平行流），已經(jīng)重復(fù)了圖7 和8的建模;然而結(jié)論是相同的。
[0159] 還指出，當(dāng)控制累時(shí)在熱量傳遞Q的最大值處一一在間隔的較低端Il處一一人獲 得質(zhì)量流率dmc/dt，其作為引入流體質(zhì)量流率dmcw/dt的函數(shù)而減小，并且所得的質(zhì)量流率 大于引入流體質(zhì)量流率，借此導(dǎo)致從熱流體罐HFT通過共用結(jié)合點(diǎn)6a的加熱的流體(例如 水)的不消失的回流BF。
[0160] 在達(dá)到流體質(zhì)量流率的最小值M之后，根據(jù)本發(fā)明的控制導(dǎo)致在間隔的較高端12 處的作為引入流體質(zhì)量流率dmcw/化的函數(shù)的增加的流體質(zhì)量流率dmc/dt，尤其是增加的流 體質(zhì)量流率基本上與引入流體質(zhì)量流率相同。
[0161] 在圖6B中，示出用于實(shí)施本發(fā)明的一些控制和感測(cè)裝置，例如溫度傳感器和流量 計(jì)，然而對(duì)于實(shí)際的實(shí)施，可應(yīng)用感測(cè)裝置的更有限的選擇。在圖9-12, W及在下面對(duì)應(yīng)的 描述中，示出一些可能的實(shí)施。
[0162] 圖9是在其中實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的前饋控制的加熱系統(tǒng)100的部分的示意圖。
[0163] 確定最優(yōu)的dme/dt的一個(gè)種方式將會(huì)是具有上面的函數(shù)f的全部參數(shù)的信息，并 且然后對(duì)于給定參數(shù)計(jì)算最優(yōu)的dme/dt。運(yùn)可W W封閉的形式來嘗試，但可W是計(jì)算上有 挑戰(zhàn)性的，或者它可W數(shù)字地完成。無(wú)論哪種方式，它需要四個(gè)溫度傳感器和=個(gè)流量測(cè) 量，連同熱量交換器的U ? A值W及流量F與介質(zhì)R二者的特定熱容的知識(shí)。它還需要特定熱 量交換器配置(逆流、平行流、交叉流）的知識(shí)。由于此，運(yùn)樣做可能是不切實(shí)際的。在圖9中 示出所需的值，其中S個(gè)流量計(jì)分別可測(cè)量dmcw/dt、dmc/dt和dm/dt，比照用于對(duì)應(yīng)的流量 計(jì)的圖6B，W及四個(gè)溫度測(cè)量Tcw、Tt、Tc和化分別使用對(duì)應(yīng)的傳感器75、71、70a和70b來作 出。
[0164] 圖IOA和IOB是在其中實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的連續(xù)反饋控制的加熱系統(tǒng)100的部分的示 意圖。在該實(shí)施例中，人應(yīng)該使用運(yùn)樣的知識(shí)，即存在最優(yōu)的dmc/dt(即在0與dmc/dt ,max之 間），并且然后通過擾動(dòng)dmcMt來對(duì)其捜索，并且看測(cè)量的Q是否負(fù)向地或正向地改變。然后 在最大化Q的方向上改變dmc/dt。然后一遍又一遍重復(fù)進(jìn)程。該方法自動(dòng)地考慮所有的因 素。然而，由于在影響Q的一些或其它變量中的變化的影響，dmc/dt的擾動(dòng)在Q上的影響可消 失。因此，dmc/dt的適應(yīng)應(yīng)該比較慢，W便改變條件的中間影響不會(huì)很大地影響dmc/dt。然 而，仍然應(yīng)當(dāng)足夠快W至于響應(yīng)于改變條件的更長(zhǎng)久的影響?？墒褂脺y(cè)量Tc和Tc,。結(jié)合dmc/ dt的測(cè)量來估計(jì)Q，或者使用累參數(shù)的知識(shí)對(duì)其估計(jì)。估計(jì)不需要非常準(zhǔn)確，因?yàn)樗鼉H用于 確定dmc/dt的方向。運(yùn)些傳感器在圖10中示出，排除可能的流量傳感器。因此，通過迭代地 改變累Pl或P的質(zhì)量流率dmc/dt并且通過溫度傳感器70a和70b的監(jiān)視，可W測(cè)量或估計(jì)在 傳遞的熱量Q上的對(duì)應(yīng)影響，在連續(xù)的反饋控制機(jī)制中執(zhí)行傳遞的熱量Q的最大化。
[0165] 圖IOB與圖IOA的不同在于，累P被放置在熱量交換單元HX之后，即在流體傳導(dǎo)裝置 9a中。然而，運(yùn)不改變本發(fā)明的基本原理。類似地，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，累P或Pl的位 置可改變成相對(duì)于熱量交換單元HX或HXl的其它位置，只要累能夠驅(qū)動(dòng)流體通過單元。
[0166] 圖11是在其中實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的邏輯反饋控制的加熱系統(tǒng)100的部分的示意圖。
[0167] 大多數(shù)時(shí)候,dmc/dt = dmcw/化或 dmc/dt = dm。/化,max，并且當(dāng) dmc/dt, max〉dmc/d1:* 〉dmcw/化時(shí)，最佳(optimum)是非常模糊的，意味著關(guān)于Q，dmc/dt = dm。/化*沒有顯著地優(yōu)于 dm。/化=dmcw/dt或dm。/化=dmc/dt, max。因此，僅在運(yùn)兩個(gè)值之間切換將會(huì)接近于最優(yōu)。實(shí) 現(xiàn)dmc/dt = dm。/化，max是微不足道的，然而，可能難W實(shí)現(xiàn)dmc/dt = dmcw/化，因?yàn)樗枰?入流體質(zhì)量流率的一些測(cè)量。運(yùn)可W W許多方式來完成，例如使用流量計(jì)。然而，獲得所需 信息的非常簡(jiǎn)單的方式是測(cè)量在W城市用水來供應(yīng)熱流體罐HFT的管道中的溫度。在圖11 中示出測(cè)量Taux的溫度傳感器77。如果Taux一Tcw,則人知道血。/扣<血。^/化，并且類似地，如果 Taux一Tt，則人知道血。/化〉血cw/化。該信息然后可被用于通過控制P并且因此控制血c/化，W 保持dme/dt接近于dmew/化。算法然后確定是否通過連續(xù)地?cái)_動(dòng)dm。/化并且分析測(cè)量的熱量 傳遞率來改變流量。
[016引因此，通過或者在最大額定質(zhì)量流率dmc/dt ,max操作累，或者在質(zhì)量流率dmc/dt (等于引入流體質(zhì)量流率dmcw/dt)操作累，在邏輯反饋控制機(jī)制中執(zhí)行傳遞的熱量Q的最大 化，通過在流體進(jìn)口線路中的任意流量計(jì)85 (未在圖11中示出但在圖6B中示出）來估計(jì)引入 流體質(zhì)量流率，W及/或者通過比較引入流體Tcw的溫度，基于在所述共用結(jié)合點(diǎn)6a與熱流體 罐HFT之間的溫度傳感器77，間接地估計(jì)流向。
[0169]圖12示出根據(jù)本發(fā)明的作為時(shí)間的函數(shù)的估計(jì)的熱量傳遞Qest的圖表，W及作為 時(shí)間的函數(shù)的在離屯、累P中的葉輪的旋轉(zhuǎn)速度U的對(duì)應(yīng)的圖表。該實(shí)施例可采用在圖11中示 出的加熱系統(tǒng)100來實(shí)施。問題是確定葉輪的旋轉(zhuǎn)速度U的改變將對(duì)傳遞的熱量Q有什么影 響。
[0170] 該熱量可通過實(shí)現(xiàn)如下來估計(jì)
[0171] Qest = k*u*[Tc,0-Tc]
[0172] 其中常數(shù)k包括水的熱容W及在U與dmc/dt之間的映射。然而，其重要性僅在于，如 果Q在增加或減小，因此可應(yīng)用估計(jì)的Qest。
[0173] 在圖12中，累最初被操作在最大葉輪速度Ul并且因此最大的dmc/dt，并且對(duì)于時(shí) 間周期T，累然后被操作在較低的葉輪速度u2。在從Ul到u2的改變時(shí)，傳遞的熱量將經(jīng)歷瞬 變的TA,但不久之后會(huì)將達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)水平化，在該情況中不斷地增加穩(wěn)定狀態(tài)水平。在 改變?nèi)~輪速度回到Ul水平時(shí)，傳遞的熱量將具有另一個(gè)瞬變的TB,之后再次達(dá)到傳遞的熱 量的最初水平，在該情況中不斷地增加水平。通過選擇足夠長(zhǎng)的周期T，瞬變TA和TB將彼此 抵消，并且借此具有對(duì)Qest的平均值的相對(duì)低的影響。
[0174] 如果在周期T中的Qest的平均數(shù)高于在周期之前和/或之后的平均值，則值得將葉 輪速度改變?yōu)閡2。因此，通過改變累的質(zhì)量流率dmc/dt并且通過對(duì)達(dá)到相對(duì)于累的質(zhì)量流 率的傳遞的熱量的穩(wěn)定狀態(tài)的足夠長(zhǎng)的時(shí)間周期T求平均來監(jiān)視在傳遞的熱量上的對(duì)應(yīng)影 響，執(zhí)行傳遞的熱量Qest的最大化。注意，穩(wěn)定狀態(tài)水平還可W是恒定水平，或者可替代地不 斷減小的水平。
[0175] 圖13是根據(jù)本發(fā)明的方法的示意性流程圖。該方法包括如下步驟
[0176] Sl提供表示比照?qǐng)D2-12的在熱量交換單元HXl或HX中的到流體F的傳遞的熱量Q的 信息IQ，W及
[0177] S2響應(yīng)于該信息IQ，通過控制累Pl或P最大化到流體F的傳遞的熱量Q，當(dāng)最大化傳 遞的熱量時(shí)，由累遞送的流體質(zhì)量流率血c/dt借此具有作為引入流體質(zhì)量流率血cw/化的函 數(shù)的最小值。
[0178] 本發(fā)明可通過硬件、軟件、固件或運(yùn)些的組合的方式來實(shí)施。本發(fā)明或者它的一些 特征也可被實(shí)施為在一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)處理器和/或數(shù)字信號(hào)處理器上運(yùn)行的軟件。
[0179] 本發(fā)明的實(shí)施例的個(gè)別元件可W W任何合適的方式(例如在單個(gè)單元中、在多個(gè) 單元中或作為單獨(dú)功能單元的部分)來物理地、功能地和邏輯地實(shí)施。本發(fā)明可在單個(gè)單元 中實(shí)施，或者在不同的單元與處理器之間既物理地又功能地分布。
[0180] 雖然本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合特定的實(shí)施例作出描述，但其不應(yīng)當(dāng)被解釋為W任何方式限 制于本示例。本發(fā)明的范圍將根據(jù)所附權(quán)利要求的集合來解釋。在權(quán)利要求的內(nèi)容中，術(shù)語(yǔ) "包括"或"包含"不排除其它可能的元件和步驟。同時(shí)，諸如"一"或"一個(gè)"等的引用的提及 不應(yīng)當(dāng)被解釋為排除多個(gè)。在權(quán)利要求中的相對(duì)于在附圖中表示的元件的參考標(biāo)記的使用 也不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制本發(fā)明的范圍。此外，在不同權(quán)利要求中提及的個(gè)別特征可能被有 利地結(jié)合，并且在不同權(quán)利要求中的運(yùn)些特征的提及不排除不可能與有利的特征的組合。
[0181] 簡(jiǎn)言之，本發(fā)明設(shè)及用于控制用于將流體F饋送到加熱系統(tǒng)1000中的累的方法。加 熱系統(tǒng)具有熱流體罐HFT，該熱流體罐HFT接收來自關(guān)聯(lián)的流體容器線路5的具有引入流體 質(zhì)量流率dmcw/化的流體。累P接收來自線路的流體，并且W質(zhì)量流率dm。/化累送所接收的流 體。熱量交換單元HX從介質(zhì)R向流體F傳遞熱量Q。響應(yīng)于表示傳遞的熱量Q的該信息，通過控 制累Pl最大化傳遞的熱量Q，當(dāng)最大化傳遞的熱量時(shí)，由累遞送的流體質(zhì)量流率借此具有作 為引入流體質(zhì)量流率血CwMt的函數(shù)的最小值。本發(fā)明提供被顯著改進(jìn)的到流體的熱量傳遞 W及用于累的電力節(jié)省。本發(fā)明還設(shè)及加熱系統(tǒng)，例如熱累系統(tǒng)。
[0182] 參考標(biāo)記列表
[0183] 5 容器線路
[0184] 6a 共用結(jié)合點(diǎn)
[0185] 6、7、8、9a、9b、15 流體傳導(dǎo)裝置
[01化]10、20、30、40 熱量交換單元
[0187] 10a、10b、10c、10d 在熱量交換單元上的進(jìn)口和出口
[0188] 50 制冷劑線路
[0189] 51 壓縮機(jī)
[0190] 52 膨脹閥
[0191] 60 控制單元
[0192] 80.85.86 流量計(jì)
[0193] 100 熱累系統(tǒng)
[0194] 70a、70b、70c、70d、71、75、77 溫度傳感器
[01巧]200 冷凝鍋爐加熱系統(tǒng)
[0196] 210 冷凝鍋爐
[0197] 270a、270b、271、277 溫度傳感器
[0198] 300 基于太陽(yáng)能的加熱系統(tǒng)
[0199] 340 太陽(yáng)能板
[0200] 370a、370b、377 溫度傳感器
[0201] 1000 加熱系統(tǒng)
[0202] 邸 回流
[0203] 血c/化 由累遞送的流體質(zhì)量流率
[0204] 血cw/化 引入流體質(zhì)量流率
[0205] F 流體
[0206] 冊(cè)、冊(cè)1、冊(cè)2、冊(cè)3 熱量交換單元
[0207] 11,12 引入流體質(zhì)量流率的間隔
[020引 P、P1、P2、P3 累
[0209] V 閥
[0210] R 介質(zhì)或制冷劑
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于控制用于將流體(F)饋送到加熱系統(tǒng)（1000、100、200、300)中的栗的方法， 所述加熱系統(tǒng)包括： 熱流體罐(HFT)，所述熱流體罐接收來自關(guān)聯(lián)的流體容器線路(5)的具有引入流體質(zhì)量 流率(dmcw/dt)的流體， 栗(P1、P)，所述栗還接收來自所述流體容器線路的流體，并且以可變的質(zhì)量流率(dm。/ dt)栗送所接收的流體，所述栗和所述熱流體罐接收來自在所述關(guān)聯(lián)的流體容器線路上的 共用結(jié)合點(diǎn)(6a)的流體，以及 熱量交換單元(HX1、HX)，所述熱量交換單元接收來自所述關(guān)聯(lián)的流體容器線路的由所 述栗(P1、P)驅(qū)動(dòng)的流體，并且從介質(zhì)(R)到所述流體(F)傳遞熱量(Q)， 所述方法包括提供表示在所述熱量交換單元(HX1、HX)中的到所述流體的傳遞的熱量 (Q)的信息（IQ)， 所述方法的特征在于，響應(yīng)于表示到所述流體的所述傳遞的熱量(Q)的所述信息，至少 在引入流體質(zhì)量流率(dnWdt)的有限間隔（11，12)內(nèi)，通過控制所述栗的、？)來最大化所 述傳遞的熱量(Q)，當(dāng)在所述有限的間隔中最大化所述傳遞的熱量時(shí)，由所述栗遞送的所述 流體質(zhì)量流率(dnh/dt)借此具有作為引入流體質(zhì)量流率(dmcVdt)的函數(shù)的最小值(M)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過將所述栗操作在能由所述栗(P1、P)遞送的流 體質(zhì)量流率的最大值(dmcydt，ma X)處，所述熱量傳遞(Q)在所述有限間隔（11，12)以外也被 最大化。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中控制所述栗(P1、P)在所述熱量傳遞(Q)的所述 最大值處一一在所述間隔的較低端（II)處一一導(dǎo)致作為所述引入流體質(zhì)量流率(dmcVdt) 的函數(shù)的質(zhì)量流率(dmc/dt)減小，并且所得的質(zhì)量流率大于所述引入流體質(zhì)量流率，借此 導(dǎo)致從所述熱流體罐通過所述共用結(jié)合點(diǎn)(6a)的加熱的流體的回流(BF)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其中控制所述栗(P1、P)在所述熱量傳遞(Q)的所述 最大值處一一在所述間隔的較高端（12)處一一導(dǎo)致作為所述引入流質(zhì)量流率(dmcVdt)的 函數(shù)的增加的質(zhì)量流率(dm c/dt)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中控制所述栗(P1、P)-一在所述間隔的所述較高端 (12)處--導(dǎo)致與所述引入流體質(zhì)量流率(dm cw/dt)基本上相同的增加的質(zhì)量流率(dmc/ dt) 〇6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一個(gè)所述的方法，其中基于來自在所述熱量交換單元的初 級(jí)側(cè)以及/或者在次級(jí)側(cè)的所述熱量交換單元(HX1、HX)的進(jìn)口和/或出口處的至少兩個(gè)溫 度傳感器(70 &、7013、70(3、70(1)的輸入，執(zhí)行提供表示在所述熱量交換器(^1、^)中的到所 述流體(F)的傳遞的熱量(Q)的信息。7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一個(gè)所述的方法，其中基于來自在所述熱流體罐(HFT)的 所述進(jìn)口處和/或在所述熱流體罐(HFT)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器(71、77)的輸入，執(zhí)行 提供表示在所述熱量交換器(HX1、HX)中的到所述流體(F)的傳遞的熱量(Q)的信息。8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一個(gè)所述的方法，其中基于來自優(yōu)選地用于測(cè)量所述流體 容器線路(5)中的所述引入流體質(zhì)量流率(dm cw/dt)以及/或者通過所述熱量交換單元(HX1、 HX)的所述初級(jí)側(cè)的介質(zhì)(R)質(zhì)量流率(dmh/dt)的一個(gè)或多個(gè)流量計(jì)(80、85、86)的輸入，執(zhí) 行提供表示在所述熱量交換器(HX1、HX)中的到所述流體(F)的傳遞的熱量(Q)的信息。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中通過利用關(guān)于所述栗的特性以及用于操作所述栗 的一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用的控制參數(shù)，所述栗(P1、P)被用作間接流量計(jì)。10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一個(gè)所述的方法，其中基于來自與所述加熱系統(tǒng)（1000) 的電力消耗相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的輸入，優(yōu)選地壓縮在熱栗系統(tǒng)（1 〇〇)中的制冷劑的壓 縮機(jī)(COMP，51)的電力消耗，執(zhí)行提供表示在所述熱量交換器(HX1、HX)中的到所述流體(F) 的傳遞的熱量(Q)的信息。11. 根據(jù)權(quán)利要求6-10中的任一個(gè)所述的方法，其中通過求解所述栗(P1、P)的所述質(zhì) 量流率dnh/dt，以前饋控制機(jī)制來執(zhí)行傳遞的熱量(Q)的最大化； Q = f(TCw，Tt，Th，dmc/dt，dmh/dt，dmCw/dt，U，A，cp c，cph) 其中： T?是所述引入流體(F)的估計(jì)的或測(cè)量的溫度(75)， Tt是在所述熱流體罐(HFT)中的流體的估計(jì)的或測(cè)量的溫度(71)， Th是在所述熱量交換單元(HX1、HX)的所述進(jìn)口（ 10c)處的所述介質(zhì)的估計(jì)的或測(cè)量的 溫度(70c)， dmc/dt是由栗(86)遞送的質(zhì)量流率， dmt/dt是在所述熱量交換單元的所述進(jìn)口處的介質(zhì)(80)的質(zhì)量流率， dnkw/dt是所述引入流體的估計(jì)的或測(cè)量的質(zhì)量流率(85)， U是單位面積的所述熱量交換單元(HX1、HX)的熱量傳遞系數(shù)， A是用于所述熱量交換單元的熱量傳遞的有效面積， cpc是流體(F)的熱容，以及 cph是介質(zhì)(R)的熱容。12. 根據(jù)權(quán)利要求6-10所述的方法，其中通過迭代地改變所述栗(P1、P)的所述質(zhì)量流 率(dmc/dt)并且監(jiān)視(70a、70b)在所述傳遞的熱量上的對(duì)應(yīng)影響，在連續(xù)的反饋控制機(jī)制 中執(zhí)行傳遞的熱量(Q)的最大化。13. 根據(jù)權(quán)利要求6-10中的任一個(gè)所述的方法，其中通過或者操作所述栗(P1、P)在最 大額定質(zhì)量流率(dnk/dt，max)，或者操作所述栗在等于所述引入流體質(zhì)量流率(dnhw/dt)的 質(zhì)量流率dirh/dt，在邏輯反饋控制機(jī)制中執(zhí)行傳遞的熱量(Q)的最大化，通過在所述流體進(jìn) 口線路中的任意流量計(jì)(85)來估計(jì)所述引入流體質(zhì)量流率，以及/或者通過比較所述引入 流體的溫度（?-)，基于在所述共用結(jié)合點(diǎn)（6a)與所述熱流體罐(HFT)之間的溫度傳感器 (77 )，間接地估計(jì)流向。14. 根據(jù)權(quán)利要求6-10中的任一個(gè)所述的方法，通過改變所述栗(P1、P)的所述質(zhì)量流 率(dn^/dt)并且通過對(duì)達(dá)到傳遞的熱量的穩(wěn)定狀態(tài)的足夠長(zhǎng)的時(shí)間周期求平均來監(jiān)視相 對(duì)于所述栗的所述質(zhì)量流率的在所述傳遞的熱量上的對(duì)應(yīng)影響，執(zhí)行傳遞的熱量(Q est)的 最大化。15. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一個(gè)所述的方法，其中所述加熱系統(tǒng)（1000)包括熱栗系 統(tǒng)（100)，所述熱栗系統(tǒng)包括具有互連的所述熱量交換單元(HX1)、第二交換單元(HX2)和第 三交換單元(HX3)的制冷劑線路(50)， -所述熱量交換單元(HX1)接收來自所述栗(P1)的流體(F)，并且執(zhí)行制冷劑(R)的子冷 卻，以便于向所述流體傳遞熱量(Q)， -所述第二熱量交換單元(HX2)執(zhí)行所述制冷劑的過度加熱，以便于向所述流體傳遞熱 量，以及 -所述第三熱量交換單元(HX3)接收來自所述第二熱量交換單元(HX2)的制冷劑，并且 執(zhí)行所述制冷劑的冷凝，以及向所述熱量交換單元(HX1)輸送冷卻的制冷劑。16. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一個(gè)所述的方法，其中所述加熱系統(tǒng)（1000)包括冷凝鍋 爐系統(tǒng)(200)，所述冷凝鍋爐系統(tǒng)包括冷凝鍋爐單元(210)，在所述冷凝鍋爐單元(210)中， 燃燒過程連同隨后的來自所述燃燒過程的水的冷凝向所述流體(F)傳遞熱量(Q)。17. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一個(gè)所述的方法，其中所述加熱系統(tǒng)（1000)包括基于太 陽(yáng)能的加熱系統(tǒng)（300)，所述基于太陽(yáng)能的加熱系統(tǒng)包括太陽(yáng)能板(340)，在所述太陽(yáng)能板 (340)中，太陽(yáng)能福射加熱被驅(qū)動(dòng)到所述熱量交換單元(HX)的介質(zhì)。18. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一個(gè)所述的方法，其中所述流體(F)是城市用水，并且所 述流體容器線路是城市用水線路(CW)。19. 一種用于控制用于將流體(F)饋送到加熱系統(tǒng)（1000、100、200、300)中的栗的方法， 所述加熱系統(tǒng)包括： 熱流體罐(HFT)，所述熱流體罐接收來自關(guān)聯(lián)的流體容器線路(5)的具有給定引入流體 質(zhì)量流率(dnhw/dt)的流體， 栗(P1、P)，所述栗還接收來自所述流體容器線路的流體，并且以可變的質(zhì)量流率(dm。/ dt)栗送所接收的流體，所述栗和所述熱流體罐接收來自在所述關(guān)聯(lián)的流體容器線路上的 共用結(jié)合點(diǎn)(6a)的流體，以及 熱量交換單元(HX1、HX)，所述熱量交換單元接收來自所述關(guān)聯(lián)的流體容器線路的由所 述栗(P1、P)驅(qū)動(dòng)的流體，并且從介質(zhì)(R)到所述流體(F)傳遞熱量(Q)， 所述方法包括提供表示在所述熱量交換單元(HX1、HX)中的到所述流體的傳遞的熱量 (Q)的信息（IQ)， 所述方法的特征在于，響應(yīng)于所述傳遞的熱量（IQ)的信息表示，通過具有第一間隔 (II)以及通過具有第二間隔（12)，所述傳遞的熱量(Q)被最大化，在所述第一間隔（II)中， 所述栗(P1、P)被控制以將來自所述流體容器線路與所述熱流體罐的流體混合，并且在所述 第二間隔（I2)中，所述栗僅將流體從所述引入流體容器線路排出。 20 · -種加熱系統(tǒng)（1000、100、200、300 )，包括： 熱流體罐(HFT)，所述熱流體罐接收來自關(guān)聯(lián)的流體容器線路(5)的具有引入流體質(zhì)量 流率(dmcw/dt)的流體， 栗(P1、P)，所述栗還接收來自所述流體容器線路的流體，并且以質(zhì)量流率(dnh/dt)栗送 所接收的流體，所述栗和所述熱流體罐接收來自在所述關(guān)聯(lián)的流體容器線路上的共用結(jié)合 點(diǎn)(6a)的流體，以及 熱量交換單元(HX1、HX)，所述熱量交換單元接收來自所述關(guān)聯(lián)的流體容器線路的由所 述栗(PI、P)驅(qū)動(dòng)的流體(F)，并且向所述流體傳遞熱量(Q)，以及 控制單元(60)，所述控制單元連接(RP)到所述栗(P1、P)以用于可變地控制所述質(zhì)量流 率(dmc/dt)，所述控制單元接收表示在所述熱量交換單元(HX1、HX)中的到所述流體的傳遞 的熱量(Q)的信息（IQ)， 其特征在于，響應(yīng)于表示到所述流體的所述傳遞的熱量(Q)的所述信息，至少在引入流 體質(zhì)量流率(dnWdt)的有限間隔（II，12)內(nèi)，通過控制所述栗(PUP)來最大化所述傳遞的 熱量(Q)，當(dāng)在所述有限的間隔中最大化所述傳遞的熱量時(shí)，由所述栗遞送的所述流體質(zhì)量 流率(dnh/dt)借此具有作為引入流體質(zhì)量流率(dmcVdt)的函數(shù)的最小值(M)。21.-種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其適應(yīng)于使能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括至少一個(gè)計(jì) 算機(jī)，所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)具有與其相連的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置以根據(jù)在權(quán)利要求1-19中的任一 個(gè)中的方法來控制如在權(quán)利要求20中限定的加熱系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】F24D19/10GK105829804SQ201380081657
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2013年10月14日
【發(fā)明人】卡斯珀·希勒魯普·呂恩
【申請(qǐng)人】格蘭富控股聯(lián)合股份公司