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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft ein gekühltes
Behältnis
und ein Verfahren zum Betreiben eines Kühlsystems zum Kühlen eines
gekühlten
Behältnisses,
insbesondere zum Optimieren des Kühlens und im Gleichgewicht-halten
der Kapazität,
der Energieeffizienz und der Zuverlässigkeit eines Kühlsystems, das
einem Vorgang der Temperaturverringerung in einem gekühlten Raum
unterzogen wird.
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Beim
Kühlen
eines Behältnisses
zum Befördern
von Fracht ist ein Kühlsystem
angebracht, um ein Behältnis
zu kühlen
und Waren in dem Behältnis auf
einer Zieltemperatur zu halten. Zu jedem gegebenen Zeitpunkt sind
die Kühlsystembetriebsbedingungen
durch mehrere Faktoren bestimmt. Zum Beispiel beeinflussen die Zielpunkt-
oder Einstellpunkttemperatur, die Umgebungstemperatur, die Temperatur
innerhalb des gekühlten
Behältnisses
und die elektrischen Eigenschaften der elektrischen Stromversorgung
alle die Betriebsbedingungen. Wenn sich diese Parameter ändern, so ändern sich
auch die Kühlsystembetriebsbedingungen.
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Zwischenmodus-Kühlbehältnisse
sind dazu ausgelegt, Waren bei verschiede- nen Transportmoden zu
transportieren, wobei eine Zieltemperatur innerhalb des Behältnisses
zu allen Zeitpunkten aufrechterhalten wird. Dieser Typ von gekühltem Behältnis unterliegt
besonders heftigen Änderungen
bei allen o.g. Parametern.
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Der
Vorgang des Bringens der Temperatur von einer anfänglich warmen
Fracht und einem anfänglich
warmen Behältnis
auf eine Zieltemperatur für
ein Zwischenmodus-Kühlbehältnis muss
unter weit variierenden Bedingungen in den o.g. Parametern erfolgen.
Diese anfängliche
Temperaturverringerung von einer Anfangstemperatur auf eine Zieltemperatur
wird allgemein als Temperatursenkung (temperature pull down) bezeichnet.
Die Stromversorgungseigenschaften, Zieltemperaturen und Umgebungstemperatur
können
stark variieren, wie z.B. von sehr geringen zu sehr hohen Temperaturen.
Diese variierenden Parameter stellen spezielle Anforderungen an
ein Kühlsystem
für Zwischenmodus-Transportbehältnisse.
Während
es wünschenswert
ist, die Energieeffizienz, die Kühlkapazität und die
Zuverlässigkeit
des Kühlsystems
zu maximieren, ist es häufig unrealistisch,
alle diese Ziele für
die feste Konfiguration eines Kühlsystems
zu erreichen. Betriebsbegrenzungen werden dem Kühlsystem durch die Hardware,
das Kühlmittel
und Sicherheitsanforderungen auferlegt. Jede dieser Begrenzungen
erzeugt zusätzliche
Schwierigkeiten beim Erhalten einer universellen Kühlsystemkonfiguration,
die einem Bereich von Betriebsbedingungen genügen würde, die typischerweise in
einem Behältnis-basierten
Kühlsystem angetroffen
werden. Beispielsweise könnte
der Modus maximaler Kühlkapazität in bestimmten
Fällen nicht
sehr effizient sein. Es können
auch Betriebsgrenzen (z.B. elektrisch etc.) während des Betriebs maximaler
Kühlkapazität überschritten
werden.
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Wenn
das Kühlsystem
einen Spiralkompressor einsetzt, gibt es Grenzen, die besonders
schwer zu bewältigen
sind. Zum Beispiel haben Spiralkompressoren Grenzen beim Motorstrom,
Auslassdruck, Auslasstemperatur und Saugdruck, welche alle sorgfältig überwacht
werden müssen.
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Es
gibt daher einen Bedarf dafür,
ein Verfahren und einen Algorithmus zum Anpassen eines Kühlsystems
zu erzeugen, um variierenden Betriebsbedingungen Rechnung zu tragen,
wobei das System vor einem Betrieb außerhalb voreingestellter Grenzen
geschützt
wird.
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EP 0718 568 offenbart ein
Verfahren der Kapazitätssteuerung
für Kompressoren
mehrerer Stufen gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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In
einem ersten breiten Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein
abgedichtetes Kühlbehältnis wie
in Anspruch 1 beansprucht vor.
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In
einem zweiten breiten Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein
Verfahren zum Betreiben eines Kühlsystems
wie in Anspruch 6 beansprucht vor.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
dieser Erfindung wird ein Kühlsystem
in einem von mehreren möglichen
Moden gemäß einem
Verfahren betrieben, das optimale Kapazität, Energieeffizienz und Zuverlässigkeit
eines Kühlsystems
bei jeder Stufe eines Temperatursenkungsvorgangs erreicht. Das Kühlsystem
in seinem Modus höchster
Kapazität
direkt beim Starten zu betreiben, kann dazu führen, bestimmte System- und/oder
Kompressorbetriebsgrenzen zu überschreiten.
Die Grenzen an dem System müssen
sorgfältig
eingehalten werden, um hohe Zuverlässigkeit des Systems und des
Kompressors zu gewährleisten.
Andererseits können
bestimmte Energieeffizienz-sensitive Anwendungen einen Betrieb des
Kompressors in einem Modus geringerer Kapazität erfordern, um den Gesamtenergieverbrauch
zu minimieren. Ein Kühlsystementwickler
kann einen gewünschten
Kompromiss zwischen Kapazität,
Energieeffizienz und Zuverlässigkeit
durch geeignete Auswahl der Betriebsmoden des erfindungsgemäßen Verfahrens
erreichen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
dieser Erfindung ist ein Kühlsystem
mit den nötigen
Elementen ausgestattet, um Saugdrosselung, Bypassentlastung und
Economizing zu ermöglichen.
Dieses System kann in einem von mehreren Moden betrieben werden,
die verschiedene Kombinationen der o.g. Kühlsystemelemente einsetzen.
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Das
System kann in sechs verschiedenen Moden betrieben werden. In einem
ersten Modus wird das Kühlsystem
mit eingeschaltetem Economiserkreis betrieben, wobei weder die Bypassentlastung
noch die Saugdrosselung aktiviert ist. Dies ist der Modus höchster Kapazität für den meisten
Betrieb. Ein zweiter Modus weist den Einsatz des Economiserkreises
zusammen mit der Saugdrosselung auf. Dies würde typischerweise zu einer
ein wenig geringeren Systemkapazität führen. Der Kompressor würde jedoch
weiterhin bei einem geringeren Auslassdruck und Strom arbeiten,
was in Fällen
kritisch wäre,
in denen die Auslassdruck- oder Strombetriebsgrenzen ansonsten überschritten
würden.
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Ein
dritter Modus wird manchmal als Standardbetrieb bezeichnet. Keine
der o.g. Einrichtungen wird eingesetzt. Das heißt, der Economiserkreis ist deakti viert,
die Bypassentlastung ist geschlossen, und keine Saugdrosselung ist
vorgesehen.
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Der
vierte Modus ist eine Kombination von Standardmoden mit Saugdrosselung.
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Ein
fünfter
Modus nutzt Bypassentlastung mit weder Saugdrosselung noch Economiserkreis-Aktivierung.
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Ein
sechster Modus ist eine Kombination von Bypassentlastung mit Saugdrosselung.
Der sechste Modus nutzt kein Economizing.
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In
einem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird eine Strategie eines
geschlossenen Regelkreises zum Einsetzen der sechs obigen Moden
verwendet. Das System wird in einem der höherzahligen Moden (d.h. dem
sechsten oder dem fünften)
gestartet. Wenn das Absenken fortschreitet, werden die Systembetriebsgrenzen überwacht
(z.B. Kompressorstrom, Auslassdruck, Auslasstemperatur, etc.). Wenn
nach einer Zeitdauer alle Systemparameter um eine ausreichende Spanne
unterhalb der korrespondierenden Grenzen sind, wird dem System erlaubt,
sich zu einem geringerzahligen Modus (z.B. dem dritten) zu bewegen.
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Eine ähnliche
Taktik einsetzend wird das System schließlich bei seinem Modus höchster Kapazität, Modus
1, ankommen. Wenn jedoch zu irgendeinem Zeitpunkt im Verlauf des
Absenkens eine der Systembetriebsgrenzen überschritten wird, bewegt sich
das System zurück
zu einem höherzahligen
Modus.
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Ferner
ist es auch möglich,
einen Zwischenmodus als Rückfallposition
einzusetzen. Das heißt, wenn
das System von Modus sechs zu Modus drei geschaltet wird und eine
der Grenzen dann überschritten
wird, kann das System zu Modus fünf
zurückkehren
oder, in einer anderen Variation, zu Modus vier. Nach Betreiben
dieser Rückfallposition
für eine
Zeitdauer kann das System, wenn die Systembetriebsparameter um eine
akzeptable Spanne unter korrespondierenden Grenzen sind, wieder
einen weiteren Übergang
zu einem Modus höherer
Ka pazität versuchen.
Auf diese Weise werden die Systemkapazität und die Energieeffizienzen
optimiert, wobei Betriebsgrenzen während des gesamten Absenkvorgangs
nicht überschritten
werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird eine Strategie eines offenen Regelkreises eingesetzt.
Dieses Verfahren setzt früheres Wissen
des Systembetriebs über
den Betriebsverlauf ein. Aus Experimenten oder Analyse kann man
bei einer Steuerstrategie ankommen, die direkt von Betriebseigenschaften
abgeleitet ist, wie der Umgebungstemperatur, dem gekühlten Raum,
der Temperatur, der elektrischen Stromversorgungsspannung, der Frequenz,
etc. Betrieb unter diesem Verfahren führt automatisch zu einem optimalen
Kompromiss zwischen Kapazität,
Energieeffizienz und Zuverlässigkeit,
vorgesehen durch einen eingebauten Steueralgorithmus.
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Diese
und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung können am besten aus der nachfolgenden
Beschreibung und den Zeichnungen verstanden werden, von denen das
Nachfolgende eine kurze Beschreibung ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Ansicht eines Behältniskühlsystems.
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2 ist
ein Diagramm eines grundlegenden Kühlzyklus, aufgezeigt in Druck-Enthalpie-Koordinaten.
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3 zeigt
die Wirkung einer Bypassentlastung an dem Druck-Enthalpie-Diagramm.
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4 zeigt
die Wirkung des Economizing an dem Druck-Enthalpie-Diagramm.
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5 zeigt
die Temperatur in einem gekühlten
Raum gegen die Zeit für
einen typischen Absenkprozess.
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6a ist
eine Kapazitätsabbildung
eines typischen Kühlsystems.
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6b ist
eine Energieeffizienzabbildung eines typischen Kühlsystems.
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7 ist
ein Flussdiagramm für
einen geschlossenen Regelkreisalgorithmus gemäß dieser Erfindung.
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8 ist
ein Flussdiagramm für
einen offenen Regelkreisalgorithmus gemäß dieser Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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EINER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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Ein
Kühlsystem 24 zum
Kühlen
eines gekühlten
Behältnisses 22 ist
in 1 veranschaulicht. Das Kühlsystem 24 enthält einen
Kompressor 26, einen Kondensor 28, einen Verdampfer 30 und
ein Expansionselement 32, wie bekannt. Dies sind die vier Hauptkomponenten
eines typischen Kühlsystems. Das
Kühlsystem 24 ist
auch mit einem Saugmodulationsventil 34 (SMV) vorgesehen,
welches eine bekannte Komponente ist, die das zu dem Kompressor führende Saugfluid
drosselt. Ein Entlasterbypassventil 36 (unloader, UNLD)
verbindet komprimiertes Kühlmittel
teilweise oder vollständig
zurück
zu dem Kompressoreinlass. Auf diese Weise minimiert das Entlasterventil
die Last an dem Kompressor und minimiert auch die Menge von den
Kompressor verlassendem Fluid. Entlasterventile sind bekannt, und
das Entlasterventil bildet keinen Teil dieser Erfindung. Es ist
die Verwendung des Entlasterventils zu bestimmten Zeitpunkten innerhalb
des Verfahrens dieser Erfindung, die erfinderisch ist. Dasselbe
trifft auf das Saugmodulationsventil zu.
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In
einer am stärksten
bevorzugten Ausführungsform
verbindet das Entlasterventil eine Economiserleitung zurück zu der
Hauptsaugleitung.
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Ein
Economiserkreis 38 (ECON) umfasst ein Economiserleitungs-Expansionselement 40,
einen Economiserwärmetauscher 42 und
ein Economiserleitungsventil 39. Der Economiser selbst
ist wiederum nicht erfinderisch. Statt dessen ist es die Verwendung
und die Beziehung unter den Komponenten des Kühlsystems 24, die
der erfinderische Aspekt dieser Erfindung sind.
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2 zeigt
eine Sättigungskurve
A und eine Kühlzykluskurve
B, die in Druck-Enthalpie-Koordinaten
aufgetragen sind. Die Sättigungskurve
A gibt die thermodynamische Eigenschaft des verwendeten Kühlmittels
wieder. Die Kühlzykluskurve
B gibt die Eigenschaften des durch das Kühlsystem zirkulierenden Kühlmittels
an verschiedenen Stellen und Punkten in dem Zyklus wieder.
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Die
Sättigungskurve
trennt die zwei Phasen (Flüssig-Gas-Regionen)
unter der Sättigungskurve von
der rein flüssigen
Region (oberhalb und links der Kurve) und einer rein gasförmigen Region
(oberhalb und rechts der Kurve).
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Punkt
1 der Kurve B entspricht dem in den Kompressoreinlass eindringenden
thermodynamischen Zustand.
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Punkt
2 der Kurve B entspricht dem den Kompressorauslass verlassenden
thermodynamischen Zustand.
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Punkt
3 entspricht dem den Kondensor verlassenden und die Drosselvorrichtung
verlassenden thermodynamischen Zustand.
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Punkt
4 entspricht dem in den Verdampfer eintretenden oder die Drosselvorrichtung
verlassenden thermodynamischen Zustand.
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Diese
vier unterschiedlichen Prozesse bilden einen grundlegenden Kühlzyklus.
Das Kühlmittel
wird zwischen den Zustandspunkten 1 und 2 komprimiert. Energie in
der Form von Wärme
wird aus dem Kühlmittel
zwischen den Punkten 2 und 3 in einem allgemein als ein Kondensor
bezeichneten Wärmetauscher
entnommen. Der Kondensor gibt Wärme
in die umgebende Umgebung ab. Eine adiabatische Expansion über das
Drosselventil (oder feste Beschränkung)
findet zwischen den Punkten 3 und 4 statt. Energie wird zwischen
den Zustandspunkten 4 und 1 in der Form von Wärme in einem allgemein als
ein Verdampfer bezeichneten Wärmetauscher
absorbiert. Der Verdampfer entnimmt Wärme aus dem klimatisierten
Raum, wie dem gekühlten,
oben beschriebenen Behältnis.
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3 zeigt
eine Modifikation des grundlegenden, in 2 gezeigten
Kühlzyklus.
In 3 ist ein Saugmodulationsventil zwischen dem Verdampfer
und dem Kompressor angeordnet.
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Als
ein Ergebnis des Saugmodulationsventilbetriebs findet ein zusätzlicher,
annähernd
adiabatischer Expansionsvorgang zwischen dem Auslass des Verdampfers
und dem Einlass des Kompressors statt. Der Saugdruck ist reduziert,
und die Kompressormassenströmungspumpkapazität ist vermindert aufgrund
des höheren
spezifischen Volumens von Gas bei geringerem Saugdruck. Dies wiederum senkt
die Systemkühlkapazität. Das Saugmodulationsventil
ist das Element, das verwendet wird, um die Saugdrosselung in den
oben beschriebenen Moden zu erreichen.
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4 zeigt
eine Modifikation des grundlegenden Kühlzyklus, wenn ein Economiserkreis
hinzugefügt
wurde. Wie in dem grundlegenden Kühlzyklus verlässt ein
Kühlmittel
geringer Enthalpie den Kondensor am Zustandspunkt 3. Die Kühlmittelströmung wird
dann in einen Economiser- (Hilfs-) Strom und einen Verdampfer- (Haupt-)
Strom aufgeteilt. Der Economiserstrom unterliegt einer adiabatischen
Expansion über
eine Drosselvorrichtung von Punkt 3 zu Punkt 4A. Der Druck wird
auf einen mittleren Druck reduziert, der dem Zustand bei einem dazwischen
liegenden Punkt des Kompressionsvorgangs entspricht. Dann treten
sowohl der Hilfs- als auch der Hauptstrom in den allgemein als ein
Economiser bezeichneten Wärmetauscher
ein. Der Dampf im Hilfsstrom verdampft bei dem Zwischendruck und
dringt in den Kompressor an einem dazwischen liegenden Punkt des
Kompressionsvorgangs ein. Wenn der Dampf in dem Hilfsstrom verdampft,
wird der Hauptstrom weiter abgekühlt
zwischen den Punkten 3 und 3A. Als ein Ergebnis wird die Enthalpie
des Hauptstroms weiter gesenkt, und die Enthalpiedifferenz zwischen
den Zustandspunkten 4 und 1 wird somit gesteigert. Die Systemkühlkapazität ist direkt
proportional zu der Enthalpieänderung
in dem Verdampfer, und somit wird die Kühlsystemkühlkapazität durch die Verwendung des
Economiserkreises gesteigert. Da eine zu sätzliche Kühlwirkung nur mit teilweiser Komprimierung
des Hilfsstroms erreicht wird, wird die Gesamtenergieeffizienz gesteigert.
Der Economiserkreis sorgt somit für eine zusätzliche Kühlkapazität in einer energieeffizienten
Weise.
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Die
vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zum Einsetzen einer
Kombination des Economiserkreises, der Entlasterbypassleitung und
eines Saugmodulationsventils, um Kapazität, Energieeffizienz und Zuverlässigkeit
eines Behältniskühlsystems, das
dem Temperaturabsenkprozess unterzogen wird, zu optimieren. Sechs
Operationsmoden für
das in 1 veranschaulichte Kühlsystem sind definiert. Diese
Moden sind im Abschnitt der Zusammenfassung der Erfindung beschrieben
und beziehen sich auf die Verwendung jedes der drei oben beschriebenen
Elemente allein oder in Kombination.
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Zum
Verständnis
der in dieser Erfindung diskutierten Verfahren sollten die 6A und 6B studiert
werden. Diese Figuren zeigen eine Kühlsystem-Nettokühlkapazität und eine
Energieeffizienz und wie sie beeinflusst werden durch Betriebsmoden,
Umgebungstemperatur und eine Temperatur des kontrollierten oder
gekühlten
Raums bei einem Kühlsystem,
das zum Betrieb in den sechs Moden in der Lage ist.
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Die
Linien A-niedrig und A-hoch entsprechen einem economisierten Betrieb
bei niedrigen und hohen Umgebungstemperaturbedingungen. Die Linien B-niedrig und B-hoch
entsprechen einem Standardbetrieb bei niedrigen und hohen Umgebungsbedingungen,
und die Linien C-niedrig und C-hoch entsprechen einem entlasteten
Betrieb bei den niedrigen und hohen Umgebungstemperaturbedingungen. Es
ist wichtig, zu erkennen, dass jede Linie den Effekt des Saugdrosselns
umfasst, wie er benötigt
wird, um Betriebsgrenzen bei diesen dargestellten Bedingungen aufrechtzuerhalten.
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Wie
aus den 6A und 6-b zu
sehen ist, erreicht der Betrieb niedriger Umgebungstemperatur die
höchste
Kapazität,
wenn das Kühlsystem
für economisierten
Betrieb konfiguriert ist. Es wird angemerkt, dass die Energieeffizienz
weiterhin mit der Temperatur innerhalb des gekühlten Raums variiert. Die höchste Effizienz
wird erreicht bei einem entlasteten Modus bei höheren Tem peraturen, bei einem Standardmodus
bei mittleren Temperaturen und in einem economisierten Modus bei
niedrigeren Temperaturen.
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Bei
hohen Umgebungstemperaturen wird jedoch die höchste Kapazität nicht
länger
mit economisiertem Betrieb über
den Kontrolltemperaturbereich erreicht. Ein entlasteter Betrieb
führt zu
einer maximalen Kühlung
am oberen Ende des Temperaturbereichs, und ein Standardmodus sorgt
für die
maximale Kühlung
im mittleren Temperaturbereich. Schließlich hat der ökonomisierte
Modus die höchste
Kapazität
am unteren Ende des Temperaturbereichs. Wie oben angemerkt, könnte man
denken, dass der nominale Betrieb höchster Kapazität, oder
economisierte Betrieb, sich bei der höchsten Kapazität über die
Bereiche ergeben würde.
Diese Figuren zeigen, dass dies nicht der Fall ist.
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Abhängig von
dem spezifischen Anwendungsziel kann ein Kühlsystementwickler klar einen wünschenswerten
Kompromiss erreichen zwischen Kapazität und Energieeffizienz durch
Zuordnung der Betriebsmoden, basierend auf verschiedenen Systemeigenschaften
(z.B. Umgebungstemperatur, Steuertemperatur, Kompressorstrom, Auslassdruck,
etc.). Dieses Verfahren ist besonders gut geeignet für Kühlsysteme,
die mit einer Mikroprozessor-basierten Steuerung ausgerüstet sind,
die in der Lage ist, die Systembetriebsparameter kontinuierlich
zu überwachen
und Systemvorrichtungen gemäß einer
programmierten Logik zu steuern.
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Das
vorliegende Verfahren dieser Erfindung wird weiter verstanden durch
Untersuchen des in 5 dargestellten Temperaturabsenkprozesses. 5 stellt
die Temperatur innerhalb des gekühlten Behältnisses
(T) vom Beginn des Vorgangs und bis ein Einstellpunkt Tset erreicht
ist, grafisch dar. Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen
wünschenswerten
Kompromiss zwischen der Zeit, die benötigt wird, um Tset zu
erreichen, und der durch das Kühlsystem verbrauchten
Energie zu erreichen, wobei der Betrieb innerhalb aller Betriebsgrenzen
gehalten wird. In einem Verfahren der vorliegenden Erfindung strebt das
System an, den Modus höchster
Kapazität
in der aufsteigenden Weise zu erreichen, wie sie in der Zusammenfassung
der Erfindung beschrieben ist.
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7 ist
ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erreichen des gewünschten
Kompromisses zwischen Energieeffizienz und Nettokühlkapazität in dem
Kühlsystem
während
eines Absenkprozesses (wobei das System innerhalb eingestellter
Grenzen an allen Betriebsparametern gehalten wird) oder des Steuerschemas
vom Typ des geschlossenen Kreises. Dies ist ein Schema eines geschlossenen Regelkreises.
Wie in 7 zu sehen ist, ist die Steuerung dazu programmiert,
das Kühlsystem
in einem Modus geringer Kapazität,
wie einem entlasteten Modus, zu starten und während des Betreibens des Saugmodulationsventils
das System innerhalb der Betriebsgrenzen zu halten.
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Betriebsgrenzen
(z.B. Stromentnahme, maximale Auslasstemperatur etc.) werden in
der Steuerung für
jede von mehreren Einrichtungen eingestellt. Der Kompressor sollte
diese Grenzen nicht überschreiten,
da dies unerwünscht
wäre und
den Kompressor potenziell beschädigen
könnte.
Diese Grenzen werden durch einen Systementwickler einfach eingestellt
und würden
von System zu System variieren. Bei der vorliegenden Erfindung ist
die Steuerung jedoch mit Angaben ausgestattet, was diese Grenzen
sind, und ist in der Lage, die vorliegenden Betriebsparameter mit
diesen Grenzen zu vergleichen.
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Während des
Betriebs im Modus 6 ist das Saugmodulationsventil über eine
Zeitdauer vollständig
geöffnet.
Dies steigert die Kapazität,
so dass nur der Entlaster verwendet wird. Nach einer bestimmten Zeitdauer
bei dieser Bedingung versucht die Steuerung einen Übergang
zu einem Standardmodus durch Schließen des Entlasters. Dieser
Modus wird mit einem Drosseln (d.h. in Modus 4) begonnen. Wenn der Übergang
zu dem Standardmodus gemacht ist und die eingestellte Zeitdauer
verstreicht (_t2), wird die Saugmodulationsventilposition überprüft. Das
Saugmodulationsventil wird durch eine Steuerung gesteuert, um das
System innerhalb der Betriebsgrenzen zu halten. Die Steuerung versucht, das
Modulationsventil hin zu einer vollständig geöffneten Position zu öffnen, während der
Betrieb innerhalb der Grenzen gehalten wird. Das Saugmodulationsventil
wird somit wünschenswerterweise
durch jede Phase des Absenkprozesses eingesetzt, um den Betrieb
innerhalb der eingestellten Grenze zu halten. Somit gibt die Position
des Saugmodulationsventil zu jedem Zeitpunkt eine indirekte Angabe
des derzeitigen Betriebsmodusstatus in Bezug auf die Betriebs grenzen.
Das heißt,
wenn das System sich einer Betriebsgrenze nähert, wird das Saugmodulationsventil
langsam durch die Steuerung geschlossen, um das System zurück in die
Grenzen zu bringen.
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Wenn
die Saugmodulationsposition weniger als einige Prozent offen ist
(X%), kann die Steuerung nach der Zeitdauer dann das Kühlsystem
zurück
zu einem Modus geringerer Kapazität übergehen lassen. In dem zu
diesem Punkt beschriebenen Verfahren wäre dieser Modus geringerer
Kapazität
der entlastete Modus.
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Wenn
das Saugmodulationsventil über
einen bestimmten Prozentanteil hinaus geöffnet ist, kann das System
stattdessen dann fortfahren, in einem Standardmodus zu arbeiten,
bis eine weitere eingestellte Zeitdauer _t3 abläuft. An
diesem Punkt kann die Steuerung das System in den economisierten Modus
versetzen, vorausgesetzt, das Saugmodulationsventil hat eine vollständig (oder
nahezu vollständig)
offene Position erreicht.
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In
dem economisierten Modus wird das Modulationsventil vorzugsweise
weiterhin anfänglich verwendet.
Die Steuerungen versuchen, das Modulationsventil wie oben beschrieben
zu schließen.
Die Steuerung überprüft wiederum
die Saugmodulationsposition nach einer eingestellten Zeitdauer _t4. Wenn die Saugmodulationsposition geringer
als die spezifizierte Öffnung
(Y%) ist, lässt
die Steuerung das System zurück
zu dem Standardbetriebsmodus übergehen.
Ansonsten fährt
das Kühlsystem
fort, in dem economisierten Modus zu arbeiten, bis das Absenken
abgeschlossen ist. Somit ist eine Konfiguration des Kühlsystems
effektiv angepasst, um einen gewünschten
Kompromiss zwischen Nettokapazität und
Energieeffizienz zu erreichen, wobei das System innerhalb aller
Betriebsgrenzen gehalten wird.
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8 enthält ein Flussdiagramm
für eine zweite
Ausführungsform,
die eine Strategie eines offenen Regelkreises verwendet. Dieses
Verfahren benötigt
ein Aufzeichnen der Betriebseigenschaften der Einheit über den
Betriebsverlauf. Als ein Beispiel kann die Nettokühlkapazität und Energieeffizienz
willkürlich
oder experimentell für
alle Kombinationen von Systemmoden und Betriebsbedin gungen bestimmt werden.
Dies würde
eine Bestimmung des nötigen Betrags
an Saugdrosselung, um die Betriebsgrenzen für alle Bedingungen aufrechtzuerhalten,
einschließen.
Sobald die Aufzeichnung vollständig
ist, kann die Konfiguration der Einheit angepasst werden, um die
Ziele des Kühlsystementwicklers
widerzuspiegeln. Dies kann besser durch Untersuchen der 6A und 6B verstanden
werden. Bei einigen Anwendungen, bei denen die maximale Kapazität der treibende
Faktor ist, könnte
ein Streben hin zu dem economisierten Betrieb innerhalb eines bestimmten
Betrags des Saugdrosselns der vernünftigste Ansatz sein. Bei Anwendungen,
die empfindlich auf Energieeffizienz sind, kann der entlastete Modus über einen
relativ weiten Bereich von Bedingungen auf Kosten einer reduzierten
Kühlkapazität verwendet
werden. Wiederum kann die Steuerung einfach angepasst werden, um
einen erwünschten
Kompromiss zu erreichen.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird der Absenkvorgang eines Kühlsystems
optimiert, um einen gewünschten
Kompromiss zwischen Kapazität
und Energieeffizienz zu erreichen, wobei alle Systembetriebsgrenzen
eingehalten werden. Die vorliegende Erfindung verwendet den Betrieb
mehrerer Systemkomponenten in Kombination in einer Weise, wie es früher nicht
geschehen ist. Außerdem
verwendet die vorliegende Erfindung eine Logik zum Erreichen des gewünschten
Ziels, wiederum in einer Weise, die nicht im Stand der Technik eingesetzt
wurde.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
dieser Erfindung wurden offenbart, ein Durchschnittsfachmann würde jedoch
erkennen, dass bestimmte Modifikationen in den Umfang dieser Erfindung
kommen. Aus diesem Grund sollten die nachfolgenden Ansprüche studiert
werden, um den wahren Umfang und Gehalt dieser Erfindung zu bestimmen.