控制液体循环系统中的流量的流量控制模块和方法技术方案

本公开涉及一种控制液体循环系统(1)中的一个或多个泵的流动控制模块(39)，其中，液体循环系统(1)包括：初级侧(3)、次级侧(5)以及中间传输元件(17)。流量控制模块(39)被配置为基于最小化与中间传输元件(17)的热功率传输相关的带符号的偏差值(ΔΔv)，通过以连续或定期的闭环方式借助于至少一个可控初级侧流动致动器(9)控制初级侧流量(q1)和/或借助于至少一个可控次级侧流量致动器(13)控制次级侧流量(q2)，调整中间传输元件(17)的热功率传输。

Flow Control Module and Method for Flow Control in Liquid Circulation System

【技术实现步骤摘要】
控制液体循环系统中的流量的流量控制模块和方法
本公开涉及一种用于控制液体循环系统中的流量的流量控制模块和方法，特别是用于建筑物的暖通空调(HVAC)系统。
技术介绍
通常，液体循环系统(循环加热/冷却系统)(hydronicsystem)被设计成在包括热功率源(例如，加热器、冷却器、热交换器和/或公共线路耦合器)的初级回路和包括热功率消耗负载(例如，散热器和/或空气处理单元(AHU))的次级回路之间的设计温度差(ΔT)下运行。已知的是，液体循环系统会受称为“低ΔT综合征”的不良影响。由于诸如冷却器盘管(chillercoil)变脏或者系统部件未设计成用于相同温差的各种原因，实际温差可能低于设计温差，这会导致液体循环系统的低能效运行。US8,774,978B2描述了一种水冷却系统，该水冷却系统具有初级回路、次级回路和连接初级回路和次级回路的中间解耦器(decoupler)或旁路。其中，通过需求流装置来解决低ΔT综合症的问题，该需求流装置执行新温度差提供设定点的基于事件而触发的重新调整。
技术实现思路
根据本公开的流量控制模块为低ΔT综合症提供了更有效和更稳定的解决方案。例如，替换或补充液体循环系统的其他部件的新的接入部件可能导致未知的或难以确定或估计的新的设计温度差。本文公开的流量控制模块允许具有未知的、未限定的或变化的设计温度差的液体循环系统的有效且稳定的运行。本文公开的流量控制模块能够将当前热功率供给连续或定期地调整到当前热功率需求并且反之亦然，而不需要控制温差供应设定点，。根据本公开的第一方面，提供了一种控制液体循环系统中流量的流量控制模块，其中，所述液体循环系统包括：-初级侧，该初级侧具有与至少一个源元件的输出流体连接的第一端口、与至少一个源元件的输入流体连接的第二端口和用于提供初级侧流量的至少一个可控初级侧流量致动器，-次级侧，所述次级侧具有与至少一个负载元件的输入流体连接的第三端口、与至少一个负载元件的输出流体连接的第四端口和提供次级侧流量的至少一个可控次级侧流量致动器，-中间传输元件，在初级侧和次级侧之间，其中，中间传输元件与第一端口、第二端口、第三端口和第四端口流体连接。所述流量控制模块被配置为：基于最小化与中间传输元件的热功率传输相关的带符号的偏差值，通过以连续或定期的闭环方式借助于至少一个可控初级侧流量致动器控制初级侧流量和/或借助于至少一个可控次级侧流量致动器控制次级侧流量，来调整中间传输元件的热功率传输。在本文中术语“热功率”Q可以被定义为Q＝ρ·c·q·T，其中，ρ是流体密度，c是流体的比热容，q是流量，T是流体温度。通过流体从端口A流到端口B，术语“热功率传输”在本文中可以被定义为从0到1的无量纲变量QB/QA，其中QA是端口A处的热功率，QB是端口B处的热功率。可选地，通过对流量的这种连续或定期的闭环控制，可以最小化从第一端口到第二端口的中间传输元件的热功率传输和/或从第四端口到第三端口的中间传输元件的热功率传输。可选地，通过对流量的这种连续或定期的闭环控制，可以最大化从第一端口到第三端口的热功率传输和/或从第四端口到第二端口的热功率传输。可控的初级/次级侧流量致动器可以例如是速度可控的泵或可控阀与速度固定的泵的组合。因此，控制初级/次级侧流量可以包括控制初级/次级侧泵的速度和/或初级/次级侧阀的开口度(openingdegree)。作为控制泵速的替代方案，可以控制泵的电动马达的功率消耗、定子磁链和/或定子电流以控制流量。应该理解，液体循环系统可以包括两个或更多个中间传输元件的组。液体循环系统可以是加热和/或冷却系统。源元件可以是加热器、冷却器、热交换器和/或消耗化学、热、机械或电能的公共线路耦合，用于向液体循环系统的初级侧提供热功率。负载元件可以是风机盘管单元(FCU)、空气处理单元(AHU)、防冷凝挡板(ACB)、天花板供冷、散热器、地板供暖等，在液体循环系统的次级侧消耗热功率，用于将热功率提供给需要热功率(即加热或冷却)的地方或物体。中间传输元件可以是公共线路，也称为“解耦器”，将初级侧中的流量与次级侧中的流量解耦。例如，当由于对热功率的低需求而可能关闭次级侧中的负载阀(例如，散热器恒温器)时，初级侧中的流量可以继续通过公共线路。公共线路也可以表示为“旁路”或“分流”，因为初级侧中的流量能够通过公共线路绕过次级侧的负载元件。公共线路的另一个名称是“闭合T型接头(closeTees)”，因为公共线路的图示类似于两个腿部相连的字母“T”。公共线路的一端可以是连接第一和第三端口的第一T形连接，公共线路的另一端可以是连接第四和第二端口的第二T形连接。可选地，中间传输元件可以是以并流或逆流配置方式热耦合初级侧和次级侧的热交换器。可选地，中间传输元件可以是水力分离器或水箱。水力分离器或水箱可以被视为具有热交换器功能的宽的公共线路。在公共线路是水力分离器或水箱的情况下，初级侧的压力可以通过压力阀与次级侧的压力解耦。在热交换器的情况下，初级侧和次级侧可以在压力方面完全解耦，而不需要解耦压力阀。由于初级侧中的流体不在热交换器中与次级侧中的流体混合，因此可以在初级侧和次级侧中使用不同的流体。然而，最优选地是在初级侧和次级侧中都使用水作为流体。术语“闭环控制”意味着带符号的偏差值用作通过调整流量来被最小化的反馈值。带符号的偏差值与中间传输元件的热功率传输相关并受流量的影响。因此，流量控制模块可以表示为反馈控制器。流量控制模块可以基于一个或多个测量变量接收和/或确定带符号的偏差值。闭环控制不是事件触发的，而是基本上连续或定期地，这意味着，在液体循环系统“稳定”运行期间，流量控制模块基本上连续地或定期地接收和/或确定带符号的偏差值，并且因此基本上连续地或定期地调整流量。当带符号的偏差值接近或在最小值处时，流量可以稳定。因此，基于作为反馈的带符号的偏差值的流量的闭环控制非常有效地降低或防止低ΔT综合症的负面影响。不需要基于事件重新校准到新的设计温差。由于带符号的偏差值与中间传输元件的热功率传输相关，所以闭环控制快速地调整流量，从而起初就不会建立低ΔT综合征。本文公开的流量控制模块允许液体循环系统的设计温度差是未知的或未限定的。例如，为新温度差或液体循环系统之外的其他设计温度差而配置的新组件可以安装在液体循环系统中而不会导致低ΔT综合症。这为通过更换或添加组件来保持和/或扩展液体循环系统提供了更大的灵活性。此外，当前的热功率供给被调节为当前的热功率需求并且反之亦然，而不需要控制温差供应设定点。可选地，带符号的偏差值可以是第一差值和第二差值之间的差，其中，第一差值是成组的四个变量中的任意两个测量变量之间的差值，第二差值是所述成组的四个变量中的另外两个测量变量之间的差值，其中，成组的四个变量包括流过第一端口的流体的第一变量、流过第二端口的流体的第二变量、流过第三端口的流体的第三变量和流过第四端口的流体的第四变量。可选地，第一变量可以是流过第一端口的流体的温度T1和/或压力p1，第二变量可以是流过第二端口的流体的温度T2和/或压力p2，第三变量可以是流过第三端口的流体的温度T3和/或压力p3，第四变量可以是流过第四端口的流体的温度T4和/或压力p4。分别地，第一差值可以例如是ΔT1＝T1-T4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流量控制模块(39)，用于控制液体循环系统(1)中的流量，其中，所述液体循环系统(1)包括：‑初级侧(3)，所述初级侧(3)具有与至少一个源元件(7)的输出(23)流体连接的第一端口(21)、与所述至少一个源元件(7)的输入(29)流体连接的第二端口(27)和用于提供初级侧流量(q1)的至少一个可控初级侧流量致动器(9)，‑次级侧(5)，所述次级侧(5)具有与至少一个负载元件(11)的输入(33)流体连接的第三端口(31)、与所述至少一个负载元件(11)的输出(37)流体连接的第四端口(35)和提供次级侧流量(q2)的至少一个可控次级侧流量致动器(13)，以及‑中间传输元件(17)，在初级侧(3)和次级侧(5)之间，其中，所述中间传输元件(17)与第一端口(21)、第二端口(27)、第三端口(31)和第四端口(35)流体连接，其特征在于，所述流量控制模块(39)被配置为基于最小化与中间传输元件(17)的热功率传输相关的带符号的偏差值(ΔΔv)，通过连续或定期地以闭环方式借助于所述至少一个可控初级侧流量致动器(9)控制初级侧流量(q1)和/或借助于所述至少一个可控次级侧流量致动器(13)控制次级侧流量(q2)，来调整中间传输元件(17)的热功率传输。...

【技术特征摘要】
2018.02.08 EP 181558611.一种流量控制模块(39)，用于控制液体循环系统(1)中的流量，其中，所述液体循环系统(1)包括：-初级侧(3)，所述初级侧(3)具有与至少一个源元件(7)的输出(23)流体连接的第一端口(21)、与所述至少一个源元件(7)的输入(29)流体连接的第二端口(27)和用于提供初级侧流量(q1)的至少一个可控初级侧流量致动器(9)，-次级侧(5)，所述次级侧(5)具有与至少一个负载元件(11)的输入(33)流体连接的第三端口(31)、与所述至少一个负载元件(11)的输出(37)流体连接的第四端口(35)和提供次级侧流量(q2)的至少一个可控次级侧流量致动器(13)，以及-中间传输元件(17)，在初级侧(3)和次级侧(5)之间，其中，所述中间传输元件(17)与第一端口(21)、第二端口(27)、第三端口(31)和第四端口(35)流体连接，其特征在于，所述流量控制模块(39)被配置为基于最小化与中间传输元件(17)的热功率传输相关的带符号的偏差值(ΔΔv)，通过连续或定期地以闭环方式借助于所述至少一个可控初级侧流量致动器(9)控制初级侧流量(q1)和/或借助于所述至少一个可控次级侧流量致动器(13)控制次级侧流量(q2)，来调整中间传输元件(17)的热功率传输。2.根据权利要求1所述的流量控制模块(39)，其中，所述带符号的偏差值(ΔΔv)是第一差值和第二差值之间的差，其中，所述第一差值是成组的四个变量中的任意两个测量的变量之间的差值，第二差值是所述成组的四个变量中的另外两个测量的变量之间的差值，其中，所述成组的四个变量包括流过第一端口(21)的流体的第一变量(T1,p1)、流过第二端口(27)的流体的第二变量(T2,p2)、流过第三端口(31)的流体的第三变量(T3,p3)和流过第四端口(35)的流体的第四变量(T4,p4)。3.根据权利要求2所述的流量控制模块(39)，其中，所述第一变量(T1,p1)是流过第一端口(21)的流体的温度和/或压力，所述第二变量(T2,p2)是流过第二端口(27)的流体的温度和/或压力，所述第三变量(T3,p3)是流过第三端口(31)的流体的温度和/或压力，以及所述第四变量(T4,p4)是流过第四端口(35)的流体的温度和/或压力。4.根据权利要求1所述的流量控制模块(39)，其中，所述带符号的偏差值(ΔΔv)是作为所述中间传输元件(17)的公共线路中的测量或确定的流量(q)与预定的公共线路参考流量之间的差，优选地是零公共线路流量。5.根据权利要求1所述的流量控制模块(39)，其中，所述带符号的偏差值(ΔΔv)是作为所述中间传输元件(17)的热交换器中的流量差值(Δq)与预定参考热交换器流量差值之间的差，优选地是零热交换器流量差值。6.根据前述权利要求中任一项所述的流量控制模块(39)，其中，所述流量控制模块(39)被配置为：如果所述带符号的偏差值(ΔΔv)在负参考值和正参考值之间，优选地基本为零，则保持当前的初级侧流量(q1)。7.根据前述权利要求中任一项所述的流量控制模块(39)，其中，所述流量控制模块(39)被配置为：如果所述带符号的偏差值(ΔΔv)低于负参考值，则增加初级侧流量(q1)。8.根据前述权利要求中任一项所述的流量控制模块(39)，其中，所述流量控制模块(39)被配置为：如果所述带符号的偏差值(ΔΔv)低于负参考值并且初级侧流量(q1)等于或高于预定的最大阈值(qmax)，则保持初级侧流量(q1)。9.根据前述权利要求中任一项所述的流量控制模块(39)，其中，所述流量控制模块(39)被配置为：如果所述带符号的偏差值(ΔΔv)低于负参考值并且初级侧流量(q1)不能增加，则减小次级侧流量(q2)。10.根据前述权利要求中任一项所述的流量控制模块(39)，其中，所述流量控制模块(39)被配置为：如果所述带符号的偏差值(ΔΔv)高于正参考值，则减小初级侧流量(q1)。11.根据前述权利要求中任一项所述的流量控制模块(39)，其中，所述流量控制模块(39)被配置为：如果所述带符号的偏差值(ΔΔv)高于正参考值并且初级侧流量(q1)等于或低于预定的最小阈值...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·楚瓦拉斯，卡斯珀·希勒鲁普吕恩，
申请(专利权)人：格兰富控股联合股份公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK