專利名稱：用于控制吸收式冷卻器中的溫度的方法和系統(tǒng)的制作方法
用于控制吸收式冷卻器中的溫度的方法和系統(tǒng)
背景技術(shù)：
本公開涉及吸收式冷卻器系統(tǒng)。更具體地，本公開涉及用于控制能夠在同時進行
加熱和冷卻的吸收式冷卻器中用于進行加熱的熱水源的出口溫度的方法和系統(tǒng)。 同時進行加熱和冷卻的吸收式冷卻器可構(gòu)造成用于分別使用熱水源和冷凍水源 對建筑物供熱和供冷。吸收式冷卻器可包括熱交換器，該熱交換器構(gòu)造成用于接收熱水且 從而使熱水的溫度升高到設(shè)定點溫度。熱交換器使用由吸收式冷卻器的發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽 來將熱傳遞到通過熱交換器的熱水源。 外部的環(huán)境空氣溫度可能會影響吸收式冷卻器內(nèi)部的操作條件。更具體地，低的 環(huán)境空氣溫度可能會降低發(fā)生器內(nèi)部的壓力，這會影響由發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽的溫度。在一 些情況下，低的環(huán)境空氣溫度可能會影響熱交換器使熱水溫度升高到設(shè)定點溫度的能力。
需要這樣一種系統(tǒng)和方法，即該系統(tǒng)和方法能夠操作吸收式冷卻器，從而使得冷 卻器能夠控制熱水源的溫度，而不受外部的環(huán)境空氣溫度的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本公開涉及一種用于控制具有吸收器、高階段發(fā)生器、低階段發(fā)生器、熱交換器、 冷凝器和蒸發(fā)器的同時進行加熱和冷卻的吸收式冷卻器的方法和系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于將 蒸汽形式的制冷劑從高階段發(fā)生器輸送到低階段發(fā)生器的第一流通道，以及用于將蒸汽形 式的制冷劑從高階段發(fā)生器輸送到熱交換器的第二流通道。第一閥構(gòu)造成用于控制從低階 段發(fā)生器流到蒸發(fā)器的液體形式的制冷劑的量。第二閥構(gòu)造成用于控制從熱交換器流回到 高階段發(fā)生器的液體形式的制冷劑的量。系統(tǒng)還包括用于根據(jù)熱水源、液體形式的制冷劑 和吸收劑溶液中的至少一個的溫度來控制第一閥和第二閥的操作的控制器。


圖1是同時進行加熱和冷卻的吸收式冷卻器的示例性實施例的示意圖，其包括高 階段發(fā)生器、低階段發(fā)生器，以及構(gòu)造成用于使流過熱交換器的熱水源的溫度升高的熱交 換器。 圖2是包括用于調(diào)節(jié)來自熱交換器的冷凝物的流量的控制閥的圖1的熱交換器的 示意圖。 圖3是包括低階段發(fā)生器、冷凝器和冷卻水環(huán)路的圖1的冷卻器的一部分的示意 圖。 圖4是用于控制圖1的吸收式冷卻器的操作的控制系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式
圖1是包括蒸發(fā)器12、吸收器14、高階段發(fā)生器16、低階段發(fā)生器18、冷凝器20、 高溫溶液熱交換器22、低溫溶液熱交換器24以及輔助性熱交換器26的吸收式冷卻器系統(tǒng) 10的示意圖。在圖1的示例性實施例中，冷卻器系統(tǒng)10是具有同時進行加熱和冷卻的能力
5的雙效吸收式冷卻器，且因而可使用系統(tǒng)10來對建筑物供熱和供冷。認識到用于控制冷卻
器系統(tǒng)10中的熱水源的溫度的本文所述的方法和系統(tǒng)還可應(yīng)用于具有同時進行加熱和冷
卻的能力的任何類型的吸收式冷卻器，包括但不限于，單效或三效吸收式冷卻器。 冷卻器系統(tǒng)10構(gòu)造成通過使通過蒸發(fā)器12的冷凍水源28的溫度降低來對建筑
物供冷。系統(tǒng)10能夠通過使通過輔助性熱交換器26的熱水源30的溫度升高來同時對建
筑物供熱。由于通常與吸收式冷卻器一起使用，系統(tǒng)10還包括用于使來自冷卻塔的水流過
吸收器14和冷凝器20的冷卻水環(huán)路32，從而使用冷卻水來進行散熱。 如本領(lǐng)域所知，吸收式冷卻器系統(tǒng)，例如系統(tǒng)10，構(gòu)造成使用諸如溴化鋰的吸收劑
溶液和諸如水的制冷劑來提供冷卻和/或加熱效果。盡管描述了使用溴化鋰和水的冷卻器
系統(tǒng)10，但是認識到其它組合(例如，水作為吸收劑，而氨作為制冷劑)可在系統(tǒng)10中備選
地使用。 蒸發(fā)器12構(gòu)造成接收來自冷凝器20的成液體形式的制冷劑(即水)，且將水貯存 在蒸發(fā)器貯槽34中。通過使用制冷劑泵36，蒸發(fā)器12將來自貯槽34的水泵送到位于蒸發(fā) 器12的頂部處的噴射器38，或者泵送到蒸發(fā)器12中的滴水器系統(tǒng)。由于冷凍水28流過蒸 發(fā)器12內(nèi)的管，所以來自噴射器38的水被蒸發(fā)，且冷凍水28的溫度降低。如圖所示，系統(tǒng) 10是閉環(huán)系統(tǒng)，且保持在真空中，從而使得來自噴射器38的水在較低的溫度沸騰?，F(xiàn)在成 蒸發(fā)形式的制冷劑(水)通過消除器40行進到吸收器14，在吸收器14點處，水被通過吸收 器14的頂部處的噴射器42噴射的濃縮的溴化鋰溶液吸收。然后使用溶液泵44將稀釋的 溴化鋰溶液輸送到高階段發(fā)生器16。將溴化鋰溶液傳送到低階段發(fā)生器18的高溫溶液熱 交換器22和將溴化鋰溶液從低階段發(fā)生器18傳送出來的低溫溶液熱交換器24使流到發(fā) 生器16的稀釋的溴化鋰溶液的溫度升高，從而提高發(fā)生器16的效率。
將排氣供應(yīng)到高階段發(fā)生器16，以使來自溴化鋰溶液的水沸騰，從而產(chǎn)生蒸汽。在 圖1的示例性實施例中，從微型渦輪機或另一種類型的原動機來供應(yīng)排氣。系統(tǒng)10的益處 是，它使用來自建筑物中使用的另一個構(gòu)件的廢熱。認識到可用其它類型的熱源來對發(fā)生 器16供應(yīng)熱能。例如，在備選實施例中，發(fā)生器16可為直接加熱型、蒸汽加熱型或熱水驅(qū) 動型。然后可將由發(fā)生器16產(chǎn)生的蒸汽引導(dǎo)到低階段發(fā)生器18和輔助性熱交換器26。此 外，來自發(fā)生器16的蒸汽還可駐留在溢流管線46中。 來自高階段發(fā)生器16的蒸汽流到低階段發(fā)生器18的管程。來自高階段發(fā)生器16 的溴化鋰溶液流過熱交換器22，然后流到低階段發(fā)生器18的殼程。然后，由于從發(fā)生器18 的管程中的蒸汽傳遞的熱，發(fā)生器18中的溴化鋰溶液沸騰掉另外的蒸汽。然后發(fā)生器18 的殼程中的另外的蒸汽通過位于發(fā)生器18和冷凝器20之間的消除器48行進到冷凝器20。 在冷凝器20中，冷卻水32流過冷凝器20的管程。當(dāng)來自發(fā)生器18的蒸汽進入冷凝器20 的殼程時，蒸汽冷凝，且冷凝物再循環(huán)回到蒸發(fā)器12。 發(fā)生器18的管程中的蒸汽冷凝，且冷凝物與來自冷凝器20的冷凝物一起再循環(huán) 回到蒸發(fā)器12。再次處于高濃度的來自發(fā)生器18的溴化鋰流過熱交換器24，且再循環(huán)回 到吸收器14。當(dāng)在吸收器14中噴射濃縮的溴化鋰時，重復(fù)該循環(huán)，從而吸收來自蒸發(fā)器12 的水。 因為圖1的示例性實施例中的系統(tǒng)IO是同時進行加熱和冷卻的吸收式冷卻器，所 以系統(tǒng)10還包括可用于進行加熱的輔助性熱交換器26。來自高階段發(fā)生器16的蒸汽行進
6到輔助性熱交換器26的殼程，蒸汽在這里冷凝，從而將熱傳遞到流過熱交換器26的管程的熱水源30。在蒸汽冷凝之后，液體冷凝物再循環(huán)回到發(fā)生器16，在發(fā)生器16中，液體冷凝物可由發(fā)生器16中的溴化鋰溶液再吸收。 在圖1所示的實施例中，冷卻器系統(tǒng)10包括連接在高階段發(fā)生器16和吸收器14之間的溢流管線46。結(jié)合蒸汽阱50使用的溢流管線46可用于使在某些操作條件下可能會積聚的、發(fā)生器16中的過量的吸收劑溶液再循環(huán)回到吸收器14。同樣如圖1所示，系統(tǒng)10包括用于監(jiān)測蒸發(fā)器貯槽34中的制冷劑的水平的液位傳感器52，以控制制冷劑泵36的操作。認識到在冷卻器系統(tǒng)10中不要求使用溢流管線46、蒸汽阱50和傳感器52，但是它們可用于改進系統(tǒng)10的操作，尤其是在低的冷卻或加熱負載的情況下。 如圖1所示，系統(tǒng)10包括用于控制系統(tǒng)10的操作的三個主閥_分流閥70 (又稱為CV1)、熱交換器控制閥72(又稱為CV2)，以及低階段發(fā)生器控制閥(又稱為CV3)。閥70(CV1)構(gòu)造成基于系統(tǒng)10的加熱和/或冷卻需求來調(diào)節(jié)供應(yīng)到高階段發(fā)生器16的排氣的量。閥72(CV2)構(gòu)造成根據(jù)加熱需求來調(diào)節(jié)再循環(huán)回到發(fā)生器16的、熱交換器26中的液體冷凝物的量。閥74(CV3)構(gòu)造成基于加熱和/或冷卻需求和高階段發(fā)生器16內(nèi)部的情況來調(diào)節(jié)再循環(huán)回到蒸發(fā)器12的、低階段發(fā)生器18中的液體冷凝物的量。系統(tǒng)10還包括構(gòu)造成與熱交換器26并聯(lián)的旁路環(huán)路80，以及閥82，該兩者將在下面進行更詳細的描述。認識到旁路環(huán)路80和閥82在冷卻器系統(tǒng)10中不是必需的，但是它們可用于改進系統(tǒng)10的操作，尤其是在缺少加熱需求的情況下。認識到未在圖1中具體示出或未在本文具體描述的另外的閥包括在系統(tǒng)10中。 圖2是圖1的熱交換器26的示意圖。熱交換器26用于使經(jīng)由熱交換器入口 84和熱交換器出口 90而通過熱交換器26的熱水30的溫度升高。在一個實施例中，熱交換器26可為殼型和管型熱交換器，在這種情況下，通過入口 84進入的熱水30a被引導(dǎo)通過熱交換器26內(nèi)的多個管86。來自發(fā)生器16的蒸汽通過管線88進入熱交換器26的殼程。這樣，來自蒸汽的熱傳遞到熱水30，且蒸汽在管86的外側(cè)上冷凝，形成液體冷凝物。大體來說，當(dāng)來自發(fā)生器16的蒸汽進入熱交換器26的殼程且熱水30通過管程時，出口 90處的熱水加b的出口溫度THE 0UT大于入口別處的熱水加a的入口溫度THE IN。
閥72 (CV2)構(gòu)造成調(diào)節(jié)可傳遞到熱水30的熱的量。如果CV2是打開的，則液體冷凝物(曾經(jīng)是來自發(fā)生器16的蒸汽)會被引導(dǎo)流出熱交換器26且通過管線92回到發(fā)生器16。相反，如果CV2是關(guān)閉的，則液體冷凝物會在熱交換器26內(nèi)集聚。熱交換器26的加熱能力是熱交換器26內(nèi)的冷凝物的量的函數(shù)。當(dāng)冷凝物在熱交換器26內(nèi)積聚時，進入熱交換器26的蒸汽會減少；結(jié)果，傳遞到熱水30的熱減少。如果CV2保持關(guān)閉一段時間，則冷凝物最終可能會占據(jù)熱交換器26內(nèi)的所有空間，從而使得熱交換器26不能對熱水30進行任何供熱?？偟膩碚f，熱交換器26的加熱能力部分地是CV2的位置或狀態(tài)的函數(shù)。
CV2基于熱水30的設(shè)定點溫度THE SET PT，通過控制熱交換器26內(nèi)的冷凝物的量來控制熱水30b的出口溫度T皿?！豪?，在加熱需求期間，設(shè)定點溫度T皿SET pt可等于175° F。因此，按需要來定位和調(diào)整CV2，從而使得THE 。UT保持基本上等于175° F。因為系統(tǒng)10是同時進行加熱和冷卻的吸收式冷卻器，所以系統(tǒng)10可在存在冷卻需求但卻沒有加熱需求的一些情況下運行。(這包括其中對系統(tǒng)10的加熱和冷卻需求頻繁波動的那些情況。)在那些條件下，熱水30可繼續(xù)泵送通過熱交換器26，盡管建筑物未要求任何加熱。
熱水出口的設(shè)定點溫度THE SET PT調(diào)整成反映加熱需求的變化。當(dāng)沒有加熱需求時， 系統(tǒng)10的控制器112 (在下面參看圖4描述)可降低THE SET PT且調(diào)節(jié)分流閥70 (CV1)，以對 發(fā)生器16供應(yīng)較少的熱。較少的熱導(dǎo)致產(chǎn)生較少的蒸汽和對熱水30傳遞較少的熱?？刂?器還可關(guān)閉CV2，以便通過在熱交換器26內(nèi)積聚液體冷凝物來降低熱交換器26的加熱能 力。不管這些調(diào)節(jié)如何，當(dāng)泵繼續(xù)使熱水30循環(huán)而通過熱交換器26時，來自泵的剩余能量 以及摩擦熱可能會使出口溫度THE 。UT升高到設(shè)定點溫度THE SET PT以上。如果該熱水能量未 被建筑物加熱負載消耗，則出口溫度THE 。UT最終可能會達到不合需要地高的溫度。
當(dāng)出口溫度T服。UT上升到預(yù)定水平以上時，可使用旁路環(huán)路80來使熱從熱水30中 排出(即傳遞)。旁路環(huán)路80構(gòu)造成與熱交換器26并聯(lián)，且旁路環(huán)路80包括第一流通道 96、第二流通道98和排熱散熱器(未示出)。如圖2所示，第一流通道96連接到熱交換器 26的入口 84上，而第二流通道98連接到出口 90上，從而使得熱水30的至少一部分可流 過旁路環(huán)路80。旁路環(huán)路80的排熱散熱器設(shè)計成位于冷卻水環(huán)路32的管線內(nèi)部(見圖 1)。當(dāng)水30流過排熱散熱器時，來自水30的熱傳遞到循環(huán)通過冷卻水環(huán)路32的冷卻水。 閥82 (見圖1)位于第一流通道96內(nèi)，且閥82構(gòu)造成調(diào)節(jié)通過旁路環(huán)路80的熱水30的流 量。在備選實施例中，不是使用排熱散熱器，而是可使用其它裝置或方法來從熱水30中傳 遞或排出熱。例如，可直接對冷卻塔進行排熱，或使用不包括在系統(tǒng)10的實施例中的另外 的熱交換器來進行排熱。 旁路環(huán)路80可在系統(tǒng)10沒有加熱需求且出口溫度THE 。UT上升到不希望的值的那 些情況中使用。相反，冷卻器系統(tǒng)10的操作還包括建筑物具有加熱需求且系統(tǒng)10可能難 以將出口溫度THE 。UT保持在設(shè)定點THE SET PT處的那些情況。如上所述，閥72 (CV2)可用于通 過控制流出熱交換器26的冷凝物的流量來控制由系統(tǒng)10提供的加熱的量。然而，在一些 情況下，即使閥72完全打開，出口 90處的出口溫度THE 。UT也可能小于設(shè)定點溫度THE SETPT。 這意味著來自高階段發(fā)生器16的蒸汽沒有將足夠的熱傳遞到熱水30來使水30的溫度升 高到設(shè)定點溫度T^^pT。這通常可能發(fā)生在當(dāng)外部的環(huán)境空氣溫度低時。如下面參看圖 3和4描述的，可使用閥74(CV3)來調(diào)整高階段發(fā)生器16內(nèi)部的條件(即壓力)，從而使得 出口溫度THE 。UT能夠達到設(shè)定點溫度THE SET PT，而不受外部的環(huán)境空氣溫度的影響。
圖3是包括低階段發(fā)生器18、冷凝器20和冷卻水環(huán)路32的一部分的、圖1的冷 卻器系統(tǒng)10的一部分的示意圖。如上所述，冷卻水環(huán)路32構(gòu)造成包含來自冷卻塔的冷卻 水。冷卻水環(huán)路32通過吸收器14(見圖1)，然后通過冷凝器20。然后冷卻水再循環(huán)回到 冷卻塔。同樣如以上參看圖1所述，低階段發(fā)生器18構(gòu)造成接收來自高階段發(fā)生器16的 蒸汽(經(jīng)由管線122)，該蒸汽流到低階段發(fā)生器18的管程。來自高階段發(fā)生器16的溴化 鋰溶液流過管線124到達低階段發(fā)生器18的殼程。當(dāng)熱從蒸汽(管程)傳遞到溴化鋰溶 液(殼程)時，蒸汽經(jīng)歷相變，變成液體冷凝物，且溴化鋰溶液沸騰掉另外的蒸汽，然后其行 進通過消除器48到達冷凝器20。然后濃縮的溴化鋰溶液通過管線126再循環(huán)回到吸收器 14。發(fā)生器18的管程中的液體冷凝物(制冷劑)通過連接到閥74(CV3)上的管線128離 開發(fā)生器18。液體冷凝物最終通過管線130流回到蒸發(fā)器12。 來自發(fā)生器18的殼程的蒸汽通過冷凝器20。當(dāng)冷卻水環(huán)路32中的冷卻水通過冷 凝器20時，熱從蒸汽傳遞到冷卻水，從而使得冷凝器20中的蒸汽形成液體冷凝物。此第二 液體冷凝物與來自發(fā)生器18的冷凝物一起通過管線130再循環(huán)回到蒸發(fā)器12。
在正?；虻湫偷牟僮鳁l件下，在冷卻水環(huán)路32的入口 (見圖1)處的冷卻水的溫 度可能大約為85° F，而在冷卻水環(huán)路32的出口 (冷凝器20的出口 )處的溫度可能大約 為95° F。因為冷卻塔暴露于環(huán)境空氣，所以冷卻水的入口溫度直接受外部的環(huán)境空氣溫 度的影響。較低的冷卻水溫度會影響冷凝器20內(nèi)的冷凝過程。特別地，冷凝器20內(nèi)部的 內(nèi)壓直接與冷卻水的溫度相關(guān)。當(dāng)冷卻水處于較低的溫度時，會導(dǎo)致冷凝器20內(nèi)部的較低 的壓力。(注意，冷卻器系統(tǒng)10處于真空中，且系統(tǒng)10內(nèi)的所有構(gòu)件處于低壓。本文所描 述的任何壓差都是相對的。) 冷凝器20內(nèi)部的較低的壓力導(dǎo)致諸如高階段發(fā)生器16和低階段發(fā)生器18的冷 卻器系統(tǒng)10的其它構(gòu)件內(nèi)的較低的壓力。如果冷卻器系統(tǒng)IO僅有冷卻需求，則系統(tǒng)10內(nèi) 部的較低的壓力條件可能不成為問題。然而，高階段發(fā)生器16內(nèi)部的較低的壓力使來自溴 化鋰溶液的蒸汽在較低的溫度沸騰。然后較低溫度的蒸汽從高階段發(fā)生器16行進到熱交 換器26(見圖1)。由于蒸汽的溫度較低，所以蒸汽將較少的熱傳遞到通過熱交換器26的熱 水30。在此情況下，出口溫度THE 。UT可能不能夠達到設(shè)定點溫度THE SET PT (例如175° F)。
可使用位于低階段發(fā)生器18的出口處的控制閥74(見圖3)來控制高階段發(fā)生 器16內(nèi)部的壓力。這樣，控制閥74可間接地控制熱水30的出口溫度1^。『當(dāng)控制閥 74(CV3)完全打開時，來自發(fā)生器18的管程的冷凝物能夠自由地流過管線128，且最后通過 管線130回到蒸發(fā)器12。在此情況下，高階段發(fā)生器16和冷凝器20之間的壓力實質(zhì)上沒 有變化。如以上所提到的，當(dāng)冷凝器20中的壓力低時，發(fā)生器16中的壓力也低。相反，當(dāng) 控制閥74(CV3)至少部分地關(guān)閉時，通過管線128的冷凝物的流量被部分地關(guān)閉的閥74產(chǎn) 生的孔口限制。結(jié)果是在閥74的上游位置和閥74的下游位置之間產(chǎn)生壓差。更具體地， 關(guān)閉閥74導(dǎo)致使高階段發(fā)生器16內(nèi)部的壓力升高的背壓。發(fā)生器16中的較高的壓力使 在發(fā)生器16內(nèi)部沸騰的蒸汽的溫度升高，且因此有利于將更多的熱從蒸汽傳遞到熱交換 器26中的熱水30。 如下面參看圖4所闡述的，控制器112控制閥74的位置，以使熱水30的出口溫度 THE 。UT保持基本上等于設(shè)定點溫度THE SET PT?？刂破?12可基于系統(tǒng)10內(nèi)的各種參數(shù)來控 制閥74，如下面所闡述。例如，控制器112的輸入?yún)?shù)是在低階段發(fā)生器18的出口處的液 體冷凝物(制冷劑)的溫度Te2 。UT。位于閥74的上游、管線128中或周圍的至少一個溫度 傳感器可用于測量L?！?圖4是用于控制冷卻器系統(tǒng)10的操作的控制系統(tǒng)110的示意圖。系統(tǒng)110包括 控制器112，控制器112的輸入114和輸出116。認識到控制系統(tǒng)IIO包括出于清楚的目的 不包括在圖4中的另外的輸入和輸出。 輸入114包括冷卻需求118、加熱需求120、 THE 。UT、 THE SETPT、 TABS 。UT、 TG2 。UT，以及 Te2 SET PT。因為冷卻器系統(tǒng)10構(gòu)造成用于同時進行加熱和冷卻，所以系統(tǒng)10可能同時有冷 卻需求和加熱需求。在其它時間，系統(tǒng)10可在冷卻需求或加熱需求下操作。此外，系統(tǒng)IO 可能會經(jīng)歷冷卻和/或加熱需求中的頻繁的波動。基于冷卻需求118和加熱需求120，控制 器112控制對發(fā)生器16供熱(即排氣)的閥70(CV1)的位置。只要總需求(加熱加上冷 卻)不超過最大值，就不需要控制器112指定加熱優(yōu)先或冷卻優(yōu)先。然而，如果總需求大于 最大值，則控制器12可至少部分地根據(jù)系統(tǒng)10是否具有加熱優(yōu)先或冷卻優(yōu)先來操作。在 任何一種情況下，當(dāng)總需求在最大值處或在最大值以上時，控制閥70(CV1)完全打開，且控制器112調(diào)整閥72和74，以提供所需的加熱和/或冷卻。 因為閥72(CV2)構(gòu)造成調(diào)節(jié)離開熱交換器26的冷凝物的流量，所以閥72控制熱 交換器26將熱傳遞到通過熱交換器26的熱水30的能力。部分地根據(jù)出口 90處的熱水30b 的溫度1he。ut來控制陶72(CV2)的位置。溫度THE OUT與熱水的設(shè)定點溫度THE SET PT(例如
通?？稍O(shè)定在175。F處)進行比較。因此，如圖4所示，T^。uT和lH^TpT兩者都是控制器
112的輸入。 如上面所述，旁路環(huán)路80構(gòu)造成如果在熱交換器26的出口 90處的熱水30的溫 度T皿。uT太高，就將來自熱交換器26的熱水30的至少一部分改變方向到排熱散熱器。如上 所述，控制器112基于設(shè)定點溫度THE SET PT來調(diào)整CV2，以控制溫度THE 。UT。因此，通常不使用 排熱散熱器，直到溫度THE 。UT在預(yù)定值以上，此預(yù)定值大于設(shè)定點溫度THE SET PT。閥82控制 流到散熱器的熱水30的流量，且由控制器112控制。當(dāng)T皿。uT上升到預(yù)定值以上時，控制器 112打開閥82，從而使得水30能夠流過旁路環(huán)路80。預(yù)定值等于設(shè)定點溫度THE SET PT和余 量值的和。例如，如果T^^pT等于175。 F且余量值等于10度，則如果T^。uT大于185。 F 則控制器112打開閥82。然后當(dāng)T^。uT降低到小于或等于預(yù)定值時，閥82可被關(guān)閉?？刂?系統(tǒng)110包括位于熱交換器26的出口 90附近的至少一個溫度傳感器，以測量THE 。UT。 [OO36] 輸入114還包括Te2 。UT和TABS 。UT，如上面所提到的，Te2。UT是離開發(fā)生器18的管程 的液體冷凝物(制冷劑)的溫度，而TABS 。UT是離開吸收器14的吸收劑溶液(即溴化鋰)的 溫度。TG2 0UT和TABS 0UT可與THE 0UT 一起由控制器112監(jiān)測，以確定閥74(CV3)的位置。如以 上所述，閥72(CV2)用于控制熱水30的出口溫度THE 。，且從而控制由熱交換器26提供的 加熱的量。然而，在一些情況下(例如，低的外部環(huán)境空氣溫度)，即使閥72(CV2)完全打 開(即最大程度地提高熱交換器26的加熱能力)，熱水30的出口溫度THE 。UT仍可能小于設(shè) 定點溫度THE set pt。在該情況下，可基于TG2 0UT、 T鵬0UT以及THE 0UT來調(diào)整閥74 (CV3)，以使出 口溫度THE 。UT升高，且使之更接近THE SETPT。如下面進一步描述的，輸入114還可包括離開低 階段發(fā)生器18的液體冷凝物的設(shè)定點溫度(稱為Te2 SET PT)?？刂破?12根據(jù)控制器112 的輸入114來計算冷凝物設(shè)定點溫度Te2 SET PT，且因此Te2 SET PT取決于系統(tǒng)10內(nèi)的條件而變 化?？墒褂孟旅婷枋龅乃惴▉泶_定設(shè)定點溫度l^^pT?？刂葡到y(tǒng)110包括吸收器14的出 口處的至少一個溫度傳感器，以測量吸收劑溶液的溫度。UT，且控制系統(tǒng)110包括發(fā)生器 18的出口處的至少一個傳感器，以測量蒸汽冷凝物的溫度Te2 。UT。 控制器112包括確定何時和如何調(diào)整閥74(CV3)的控制算法。控制器112的輸入 114包括在低階段發(fā)生器18的出口處的蒸汽冷凝物的設(shè)定點溫度Tw SET pT和在發(fā)生器18的 出口處的蒸汽冷凝物的實際溫度Te2 。UT?？刂破?12控制閥74的位置，從而使得Te2 。UT基 本上等于Te2 SET PT (假設(shè)了公差范圍)?；赥e2 SET PT和Te2 。UT之間的差異來打開和關(guān)閉(以 增量的方式)閥74。如果Te2 。UT大于Te2 SET pT，則控制器112開始打開閥74，直到Te2 。UT降 低到Te2 SET PT為止。另一方面，如果Te2 。UT小于Te2 SET pT，則控制器112開始關(guān)閉閥74，直到
丁g2 out上升到TG2 set pt為止。 在優(yōu)選實施例中，控制算法包括三個方程式，以計算離開低階段發(fā)生器18的冷凝 物(液體制冷劑)的設(shè)定點溫度Te2 SET PT。如以下方程式1和2所示，設(shè)定點溫度Te2 SET PT 是離開吸收器14的溴化鋰溶液的溫度(TABS 。UT)、離開熱交換器26的水30的實際出口溫度 (THE。UT)以及表示成十進制值的閥72的閥位置反饋百分比(稱為VF①)的函數(shù)。
10
方程式1 :如果(T旭s 0UT+G2因子A) < (THE 0UT+G2因子B)，則TG2 SETPT = (THE 0UT+G2 因子B) 方程式2 :如果(TABS 0UT+G2因子A) > (THE 0UT+G2因子B)，則TG2 SET PT = (THE 0UT+G2 因子B) + ((1. 0-VFCV2) X ((TABS 0UT+G2因子A) - (THE 0UT+G2因子B)))
方程式3 :如果Te2 SET PT > 211 ，則Te2 SET PT = 211 在方程式1和2中，G2因子A是范圍介于80和120之間的常數(shù)值，G2因子B是范 圍介于2和30之間的常數(shù)值。 如以上所提到的，如果Te2 。UT大于Te2 SET pT，則以增量的方式打開閥74(CV3)，直到 TC2 。UT等于Te2 SET PT。如果Te2 。UT小于Te2 SET PT，則以增量的方式關(guān)閉閥74(CV3)，直到Te2 。UT
坐；t
寸JiG2 SET PT15 以上描述了使用溴化鋰作為吸收劑的溶液和水作為制冷劑的冷卻器系統(tǒng)10。如以 上所提到的，還可在系統(tǒng)10中使用諸如氨和水的其它組合。在那些實施例中，本文所述的 控制方法還可用于通過控制閥74來控制熱水30的出口溫度THE 。UT。認識到方程式1-3可 取決于吸收劑溶液和制冷劑而變化。例如，在使用氨和水的系統(tǒng)中，G2因子A和G2因子B 的范圍可與以上提供的范圍不同。 在圖l-3所示的示例性實施例中，閥72和74是波紋管型閥。認識到可在系統(tǒng)10中 使用其它類型的閥來調(diào)節(jié)流體流量。在優(yōu)選實施例中，控制器112包括比例積分微分(PID) 函數(shù)和限幅器，用于控制閥72和74的位置和動作速率。 熱水30的設(shè)定點溫度THE SET PT可由用戶部分地基于建筑物條件和加熱需求來確 定。因此，用戶可將熱水設(shè)定點THE SET pT輸入到控制系統(tǒng)110中，并按需要或按要求改變 THE SET PT。相反，離開低階段發(fā)生器18的冷凝物的設(shè)定點溫度Te2 SET PT由控制器112基于諸 如T鵬。UT和THE 。UT的其它輸入114來計算。因此，冷凝物的設(shè)定點溫度TG2 SET PT可能會基于 冷卻器系統(tǒng)10中的條件而頻繁地波動。然后控制系統(tǒng)110使用Te2 。UT和Te2 SET PT之間的比 較來調(diào)節(jié)閥74，以便使出口溫度THE 。UT保持為基本上等于熱水30的設(shè)定點溫度THE SET PT。
在圖1-3所示的和上面描述的實施例中，冷卻器系統(tǒng)10是雙效吸收式冷卻器。認 識到本控制方法可在諸如單效或三效吸收式冷卻器的其它類型的吸收式冷卻器中使用。本 文描述的控制方法可用于通過監(jiān)測和控制在與上面針對冷卻器系統(tǒng)10所顯示和描述的類 似的位置中的吸收式冷卻器內(nèi)部的壓力和/或溫度，來控制那些其它系統(tǒng)中的熱水溫度。
盡管已經(jīng)結(jié)合優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到在 不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可在形式和細節(jié)上對本發(fā)明進行改變。
1權(quán)利要求
一種用于操作能夠同時進行加熱和冷卻且具有吸收器、高階段發(fā)生器、低階段發(fā)生器、熱交換器、冷凝器和蒸發(fā)器的吸收式冷卻器的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括用于將蒸汽形式的制冷劑從所述高階段發(fā)生器輸送到所述低階段發(fā)生器的第一流通道；用于將蒸汽形式的制冷劑從所述高階段發(fā)生器輸送到所述熱交換器的第二流通道；用于控制從所述低階段發(fā)生器流到所述蒸發(fā)器的液體形式的制冷劑的量的第一閥；用于控制從所述熱交換器流到所述高階段發(fā)生器的液體形式的制冷劑的量的第二閥；以及用于控制所述第一閥和所述第二閥的操作的控制器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第二閥構(gòu)造成控制通過所述熱 交換器的熱水的出口溫度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一閥構(gòu)造成控制所述高階段 發(fā)生器中的壓力的量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)通過所述熱交換器的熱水的出 口溫度和熱水設(shè)定點溫度來控制所述第二閥。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)離開所述低階段發(fā)生器的液體 形式的所述制冷劑的溫度和制冷劑設(shè)定點溫度來控制所述第一閥。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器根據(jù)離開所述吸收器的 吸收劑溶液的溫度、離開所述熱交換器的熱水的溫度以及所述第二閥的位置中的至少一個 來計算所述制冷劑設(shè)定點溫度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括 用于監(jiān)測通過所述熱交換器的熱水的出口溫度的第一傳感器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括 用于監(jiān)測離開所述吸收器的吸收劑溶液的溫度的第二傳感器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括 用于監(jiān)測離開所述低階段發(fā)生器的液體形式的所述制冷劑的溫度的第三傳感器。
10. —種用于控制能夠同時進行加熱和冷卻的吸收式冷卻器中的熱水源的溫度的系 統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括吸收器，所述吸收器構(gòu)造成包含吸收劑溶液且接收蒸汽形式的制冷劑，從而使得所述 吸收劑溶液吸收所述制冷劑，以形成稀釋的吸收劑溶液；高階段發(fā)生器，所述高階段發(fā)生器構(gòu)造成接收所述稀釋的吸收劑溶液和熱源，從而使 包含在所述稀釋的吸收劑溶液中的所述制冷劑被蒸發(fā)；熱交換器，所述熱交換器用于供熱，且所述熱交換器構(gòu)造成接收來自所述高階段發(fā)生 器的蒸汽形式的所述制冷劑且使熱水通過所述熱交換器，從而使得所述制冷劑冷凝，以形 成第一冷凝物，從而使所述熱水的溫度升高；低階段發(fā)生器，所述低階段發(fā)生器構(gòu)造成接收來自所述高階段發(fā)生器的蒸汽形式的所 述制冷劑并形成第二冷凝物；至少一個傳感器，用于測量離開所述吸收器的所述吸收劑溶液、離開所述熱交換器的 所述熱水以及所述第二冷凝物中的至少一個的溫度；以及用于根據(jù)至少一個測量到的溫度來控制所述高階段發(fā)生器中的壓力的量的裝置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述裝置是用于調(diào)節(jié)從所述低階段發(fā)生器流出的所述第二冷凝物的流量的閥。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括用于根據(jù)離開所述低階段發(fā)生器的所述第二冷凝物的溫度和冷凝物設(shè)定點之間的差 異來控制所述閥的操作的控制器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝物設(shè)定點由所述控制器根據(jù) 離開所述吸收器的所述吸收劑溶液的溫度和在所述熱交換器的出口處的所述熱水的溫度 中的至少一個來計算。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括 用于調(diào)節(jié)從所述熱交換器流回到所述高階段發(fā)生器的所述第一冷凝物的流量的第二閥。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝物設(shè)定點由所述控制器根據(jù) 所述第二閥的位置來計算。
16. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個傳感器包括用于測量離 開所述熱交換器的所述熱水的溫度的傳感器。
17. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個傳感器包括用于測量離 開所述吸收器的所述吸收劑溶液的溫度的傳感器。
18. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個傳感器包括用于測量離 開所述低階段發(fā)生器的所述第二冷凝物的溫度的傳感器。
19. 一種操作具有蒸發(fā)器、吸收器、高階段發(fā)生器、低階段發(fā)生器、熱交換器和冷凝器的 同時進行加熱和冷卻的吸收式冷卻器的方法，所述方法包括在所述高階段發(fā)生器中從吸收劑溶液蒸發(fā)制冷劑； 將蒸汽形式的所述制冷劑輸送到所述熱交換器； 將蒸汽形式的所述制冷劑輸送到所述低階段發(fā)生器；使熱水流過所述熱交換器，使得所述熱交換器中的所述制冷劑冷凝，從而使流過所述 熱交換器的所述熱水的溫度升高；改變從所述熱交換器流到所述高階段發(fā)生器的液體形式的所述制冷劑的流量；以及 改變從所述低階段發(fā)生器流出的液體形式的所述制冷劑的流量。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，改變從所述熱交換器流出的所述制冷 劑的流量由控制器根據(jù)離開所述熱交換器的所述熱水的設(shè)定點溫度來執(zhí)行。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述控制器改變位于所述熱交換器和 所述高階段發(fā)生器之間的閥的位置。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，改變從所述低階段發(fā)生器流出的所述 制冷劑的流量使所述高階段發(fā)生器中的壓力的量改變。
23. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，改變從所述低階段發(fā)生器流出的所述 制冷劑的流量由控制器根據(jù)離開所述低階段發(fā)生器的所述液體制冷劑的溫度、離開所述熱 交換器的所述熱水的溫度、離開所述吸收器的吸收劑溶液的溫度以及調(diào)整從所述熱交換器 流出的所述制冷劑的流量的第一閥的位置中的至少一個來執(zhí)行。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述控制器改變位于所述低階段發(fā)生 器和所述蒸發(fā)器之間的第二閥的位置。
25. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 檢測離開所述低階段發(fā)生器的所述液體制冷劑、離開所述熱交換器的所述熱水源和離開所述吸收器的吸收劑溶液中的至少一個的溫度。
26. —種用于控制構(gòu)造成能夠同時進行加熱和冷卻且具有蒸發(fā)器、吸收器、高階段發(fā) 生器、低階段發(fā)生器、冷凝器和熱交換器的吸收式冷卻器中的熱水溫度的方法，所述方法包 括監(jiān)測離開所述吸收器且構(gòu)造成流到所述高階段發(fā)生器的吸收劑溶液的溫度； 監(jiān)測通過所述熱交換器的熱水的出口溫度； 監(jiān)測離開所述低階段發(fā)生器的第一冷凝物的溫度；以及根據(jù)離開所述吸收器的所述吸收劑溶液的所述溫度、離開所述熱交換器的所述熱水的 所述溫度、離開所述低階段發(fā)生器的所述第一冷凝物的所述溫度以及所述第一冷凝物的設(shè) 定點溫度中的至少一個來調(diào)節(jié)從所述低階段發(fā)生器流出的所述第一冷凝物的流量。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)從所述低階段發(fā)生器流出的所述 第一冷凝物的流量包括改變位于將所述低階段發(fā)生器連接到所述冷凝器上的管線之間的 閥的位置。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述閥的所述位置由控制器控制。
29. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述第一冷凝物的所述設(shè)定點溫度由 控制器計算。
30. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 根據(jù)離開所述熱交換器的所述熱水的所述溫度和所述熱水的設(shè)定點溫度來調(diào)節(jié)從所述熱交換器流回到所述高階段發(fā)生器的第二冷凝物的流量。
全文摘要
用于控制能夠在吸收式冷卻器中用于進行加熱的熱水源的溫度的方法和系統(tǒng)包括用于控制離開吸收式冷卻器中的低階段發(fā)生器的液體制冷劑的量的第一閥，以便控制構(gòu)造成用于產(chǎn)生蒸汽的高階段發(fā)生器中的壓力。第二閥控制離開吸收式冷卻器中的熱交換器的液體制冷劑的量，以便控制熱交換器的加熱能力?？刂破鞲鶕?jù)熱水源、液體制冷劑和吸收劑溶液中的至少一個的溫度來控制第一閥和第二閥的操作。
文檔編號F25B49/04GK101730825SQ200780052950
公開日2010年6月9日 申請日期2007年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月13日
發(fā)明者J·S·劉, L·M·羅格, S·-H·雍, T·C·沃納 申請人:Utc電力公司