專利名稱：用于制冷系統(tǒng)的能量成本分析器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種能量分析器，更具體地說，涉及一種與裝有定速或恒速驅(qū)動裝置的制冷系統(tǒng)一起使用的能量分析器，以便對裝有變速驅(qū)動裝置的制冷系統(tǒng)在與定速或恒速驅(qū)動裝置相比時的運(yùn)行費(fèi)用節(jié)約情況進(jìn)行評估。
背景技術(shù)：
如冷卻器系統(tǒng)之類的制冷劑系統(tǒng)可以由以基本上恒速運(yùn)行的壓縮機(jī)驅(qū)動來壓縮制冷劑蒸氣，使其在包括冷凝器和蒸發(fā)器的制冷劑回路中循環(huán)從而對內(nèi)部空間提供冷卻。人們將冷卻器系統(tǒng)的性能設(shè)計成在消耗預(yù)定量的能量的同時、在額定壓頭(rated head)下達(dá)到額定容量。例如，具有處于額定85冷凝器進(jìn)水溫度(“ECWT”)的額定400噸冷卻能力的冷卻器系統(tǒng)能以預(yù)定能量限額(energy rate)、如250千瓦實現(xiàn)400噸的冷卻。通過利用恒速驅(qū)動裝置(“constant spead drive，CSD”)使壓縮機(jī)恒速運(yùn)行，在冷卻負(fù)荷和壓頭小于壓縮機(jī)額定容量時，該壓縮機(jī)消耗的能量比滿足冷卻負(fù)荷和壓頭所需的能量多。由較低的冷卻負(fù)荷以及較低的壓頭引起的能量損失量是相當(dāng)大的。
引入變速驅(qū)動裝置(“variable spead drives，VSDs”)來驅(qū)動壓縮機(jī)馬達(dá)使壓縮機(jī)馬達(dá)能夠響應(yīng)變化的冷卻負(fù)荷以及變化的冷卻壓頭而以變速運(yùn)行。例如，響應(yīng)降低了的冷卻負(fù)荷，VSD降低壓縮機(jī)馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，也減小了由制冷劑系統(tǒng)提供的冷卻以便滿足這種降低的冷卻負(fù)荷。即使該系統(tǒng)以全容量運(yùn)行，也可響應(yīng)較低的壓頭(降低了的濕球外界溫度)而降低速度。降低壓縮機(jī)馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度可減少運(yùn)行壓縮機(jī)所需的能量，結(jié)果可節(jié)約能量。這些節(jié)約是顯著的，一般僅需要幾年的運(yùn)行其能量節(jié)約就可補(bǔ)償在制冷劑系統(tǒng)中安裝VSD來代替現(xiàn)有CSD的費(fèi)用。
鼓勵制冷劑系統(tǒng)擁有者安裝VSDs的一種方法是安裝者為擁有者形成這樣一種裝置，其中擁有者開銷很少或沒有開銷即可將VSD安裝在擁有者的制冷劑系統(tǒng)上。安裝者可提供通過為了補(bǔ)償VSD及其安裝的費(fèi)用而使制冷劑系統(tǒng)運(yùn)行預(yù)定時間段而實現(xiàn)的費(fèi)用節(jié)約百分?jǐn)?shù)。然而，費(fèi)用節(jié)約的計算并不容易完成。首先，因為已經(jīng)拆除CSD，所以測量與CSD運(yùn)行有關(guān)的能量成本的直接功能模塊不再存在。其次，如VSD的名稱所暗示的那樣，因為VSD壓縮機(jī)馬達(dá)的速度不斷變化，VSD的運(yùn)行對于將與CSD運(yùn)行有關(guān)的費(fèi)用與VSD運(yùn)行有關(guān)的費(fèi)用進(jìn)行比較本身沒有幫助。
鼓勵制冷劑系統(tǒng)擁有者安裝VSDs的另一種方法是安裝者為制冷劑系統(tǒng)安裝分析器，其顯示運(yùn)行VSD與沒有安裝VSD而運(yùn)行CSD之間的潛在的費(fèi)用節(jié)約。然而，如前所述，這種對比不容易進(jìn)行。
于是，需要一種方法來準(zhǔn)確地比較、計算及顯示在制冷系統(tǒng)僅僅使用VSD或者制冷系統(tǒng)僅僅使用CSD時，與在制冷系統(tǒng)中運(yùn)行CSD和VSD有關(guān)的費(fèi)用之間的差異。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于在制冷系統(tǒng)以第一驅(qū)動裝置型式(drive type)運(yùn)行時，對與使用第一驅(qū)動裝置型式運(yùn)行的制冷系統(tǒng)的相關(guān)費(fèi)用與使用第二驅(qū)動裝置型式的制冷系統(tǒng)的相關(guān)費(fèi)用進(jìn)行比較的方法。其步驟包括提供與使用第一驅(qū)動裝置型式的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行性能和使用第二驅(qū)動裝置型式的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行性能的比較相關(guān)的方程式；輸入與制冷系統(tǒng)的運(yùn)行有關(guān)的值；測量與所述方程式有關(guān)的參數(shù)；確定以第一驅(qū)動裝置型式運(yùn)行制冷系統(tǒng)預(yù)定時間所需的能量；計算基于第一驅(qū)動裝置型式所需的能量除以第一驅(qū)動裝置型式所需的預(yù)定量能量的比率；計算與使用第一驅(qū)動裝置型式的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行有關(guān)的費(fèi)用；利用所述方程式計算與使用第二驅(qū)動裝置型式的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行有關(guān)的費(fèi)用；以及對與運(yùn)行使用第一驅(qū)動裝置型式的制冷系統(tǒng)有關(guān)的費(fèi)用和與運(yùn)行使用第二驅(qū)動裝置型式的制冷系統(tǒng)有關(guān)的費(fèi)用進(jìn)行比較。
本發(fā)明還涉及一種制冷系統(tǒng)，其包括具有由馬達(dá)驅(qū)動的壓縮機(jī)、冷凝器和蒸發(fā)器構(gòu)成的制冷回路。第一驅(qū)動裝置型式驅(qū)動壓縮機(jī)馬達(dá)。一個計算機(jī)系統(tǒng)，該計算機(jī)系統(tǒng)包括微處理器以及存儲器件，該存儲器件存儲用來計算利用第二驅(qū)動裝置型式的制冷回路的運(yùn)行費(fèi)用的方程式。所述方程式含有制冷回路的至少一個測得的運(yùn)行參數(shù)。至少一個傳感器測量該制冷回路的至少一個運(yùn)行參數(shù)。所述計算機(jī)系統(tǒng)被配置成確定使用該制冷回路以第一驅(qū)動裝置型式運(yùn)行一段預(yù)定時間所需的能量。第一比率，該第一比率是第一驅(qū)動裝置型式所需能量除以第一驅(qū)動裝置型式所需的預(yù)定量能量的商。第二比率，該第二比率由計算機(jī)系統(tǒng)得到，以便用第一比率以及至少一個運(yùn)行參數(shù)來求解方程式。所述第二比率是第二驅(qū)動裝置型式所需能量除以用第二驅(qū)動裝置型式所需的預(yù)定量能量的商。
本發(fā)明涉及一種制冷系統(tǒng)，其包括具有連接成閉合回路中由馬達(dá)驅(qū)動的壓縮機(jī)、冷凝器以及蒸發(fā)器的制冷回路。第一驅(qū)動裝置型式驅(qū)動壓縮機(jī)馬達(dá)。至少一個傳感器測量制冷回路的至少一個運(yùn)行參數(shù)。一個計算機(jī)系統(tǒng)包括微處理器、存儲器件以及至少一個計算機(jī)程序，該至少一個計算機(jī)程序被配置成計算使用第一驅(qū)動裝置型式以及第二驅(qū)動裝置型式的制冷回路的運(yùn)行費(fèi)用。在制冷回路中使用第一驅(qū)動裝置型式預(yù)定時間所利用的能量的量。第一比率是第一驅(qū)動裝置型式使用的能量除以第一驅(qū)動裝置型式所需的預(yù)定量能量的商。第二比率是第二驅(qū)動裝置型式所需能量除以第二驅(qū)動裝置型式所需的預(yù)定量能量的商。第二比率由具有作為方程式輸入項的第一比率和至少一個運(yùn)行參數(shù)的方程式確定。
本發(fā)明的主要優(yōu)點之一是具有無需對于CSD操作的制冷系統(tǒng)即可對具有VSD的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行與具有CSD的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行之間能量節(jié)約進(jìn)行比較的能力。
本發(fā)明的另一優(yōu)點是具有無需用于VSD操作的制冷系統(tǒng)即可對具有CSD的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行與具有VSD的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行之間的未實現(xiàn)的能量節(jié)約進(jìn)行比較的能力。
本發(fā)明的又一優(yōu)點是具有不必處理與CSD相關(guān)的性能曲線族即可對具有VSD的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行和具有CSD的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行之間的能量節(jié)約進(jìn)行比較的能力。
本發(fā)明更進(jìn)一步的優(yōu)點是具有不必處理與VSD有關(guān)的性能曲線族即可對具有CSD的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行與具有VSD的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行之間的未實現(xiàn)的能量節(jié)約進(jìn)行比較的能力。
通過以下結(jié)合附圖對優(yōu)選實施方式的更加詳細(xì)的說明，本發(fā)明的其它特點與優(yōu)點將更加清楚，附圖以實例的方式圖示出本發(fā)明的原理。


圖1是本發(fā)明所使用的制冷劑系統(tǒng)的示意圖；圖2示出了一組使用R134a制冷劑、使用CSD并且冷凝器進(jìn)水溫度為65的多種能力制冷系統(tǒng)(multiple capacity reffrigeration systems)的實際性能曲線；圖3示出了一組使用R134a制冷劑、使用VSD并且冷凝器進(jìn)水溫度為65的多種能力制冷系統(tǒng)的實際性能曲線；圖4示出了一組使用R134a制冷劑、使用CSD并且冷凝器進(jìn)水溫度為45至95的制冷系統(tǒng)的曲線擬合性能曲線(curve-fitted performance curve)；圖5示出了一組使用R134a制冷劑、使用VSD并且冷凝器進(jìn)水溫度為45至95的制冷系統(tǒng)的曲線擬合性能曲線；圖6示出了一組使用R134a制冷劑、并且冷凝器進(jìn)水溫度為65、使用由使用VSD的制冷系統(tǒng)重復(fù)占位(overlaid)的CSD的制冷系統(tǒng)的曲線擬合性能曲線；圖7示出了一組使用R123制冷劑、使用CSD并且冷凝器進(jìn)水溫度為65的多種能力制冷系統(tǒng)的實際性能曲線；圖8示出了一組使用R123制冷劑、使用VSD并且冷凝器進(jìn)水溫度為65的多種能力制冷系統(tǒng)的實際性能曲線；圖9示出了一組使用R123制冷劑、使用CSD并且冷凝器進(jìn)水溫度為45至95的制冷系統(tǒng)的曲線擬合性能曲線；圖10示出了一組使用R123制冷劑、使用VSD并且冷凝器進(jìn)水溫度為45至95的制冷系統(tǒng)的曲線擬合性能曲線；圖11示出了使用R123制冷劑、冷凝器進(jìn)水溫度為65的、使用由使用VSD的制冷系統(tǒng)重復(fù)占位的CSD的制冷系統(tǒng)的曲線擬合性能曲線；圖12示出了用于比較使用CSD的制冷系統(tǒng)與使用VSD制冷系統(tǒng)的費(fèi)用的本發(fā)明方法的流程圖；圖13是本發(fā)明使用的制冷系統(tǒng)另一實施方式的示意圖。
只要可能，在全部附圖中，用相同的附圖標(biāo)記代表相同的或相似的部件。
具體實施例方式
圖1概略地示出了本發(fā)明的一種應(yīng)用。交流電源20為驅(qū)動馬達(dá)50的變速驅(qū)動裝置(VSD)30供電。在另一實施方式中，VSD 30可以驅(qū)動多于一臺馬達(dá)50，或者多個VSDs 30或VSD部分(sections)的每一個可以用來驅(qū)動相應(yīng)的馬達(dá)50。馬達(dá)50優(yōu)選用于驅(qū)動制冷或冷卻器系統(tǒng)10的相應(yīng)壓縮機(jī)60。
交流電源20將單相或多相(例如，三相)、固定電壓和固定頻率的交流功率由交流電網(wǎng)或設(shè)于現(xiàn)場的配電系統(tǒng)供給VSD 30。交流電源20優(yōu)選可根據(jù)相應(yīng)的交流電網(wǎng)將行頻為50Hz或60Hz的200V、230V、380V、460V或600V的交流電壓或線電壓提供給VSD 30。
VSD 30接收來自從交流電源20的具有特定的固定線電壓和固定行頻的交流功率，并向馬達(dá)50提供所需電壓和所需頻率的交流功率，所需電壓和所需頻率都可以相應(yīng)改變，以滿足具體需求。優(yōu)選VSD 30供給馬達(dá)50的交流功率的電壓和頻率可以高于和低于馬達(dá)50的額定電壓和頻率。在另一實施方式中，VSD 30提供的頻率可以比馬達(dá)50的額定頻率高和低，但提供的電壓僅與額定電壓相同或比其低。
用微處理器、控制器或控制板40控制VSD 30、馬達(dá)50，優(yōu)選控制板40包括顯示器和鍵盤、并且可用來對與使用VSD 30的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行有關(guān)的費(fèi)用和使用CSD(未示出)的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行相關(guān)的費(fèi)用進(jìn)行分析和比較。明確地說，下面將更詳細(xì)地描述不存在CSD情況下的VSD 30和CSD的這種費(fèi)用比較。
控制板40操縱運(yùn)用控制算法或軟件來控制制冷系統(tǒng)10的運(yùn)行并確定和完成操作配置(operating configuration)的控制系統(tǒng)，以便響應(yīng)制冷系統(tǒng)10的具體輸出量需求而控制壓縮機(jī)60的排量(capacity)。在一實施方式中，控制算法可以是存儲在控制板40的非易失性存儲器中的計算機(jī)程序或軟件，它可包括一系列由控制板40的微處理器執(zhí)行的指令。盡管優(yōu)選的是使控制算法體現(xiàn)在計算機(jī)程序中并由微處理器執(zhí)行，然而，應(yīng)當(dāng)了解的是控制算法也可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員使用數(shù)字的和/或模擬硬件來實施和執(zhí)行。
馬達(dá)50優(yōu)選是能變速運(yùn)行的感應(yīng)電動機(jī)。感應(yīng)電動機(jī)可以具有任何合適的、包括兩極、四極或六極的極結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，本發(fā)明可采用任何合適的能以變速運(yùn)行的馬達(dá)。
優(yōu)選控制板、微處理器或控制器40可以向VSD 30提供控制信號以便控制VSD 30的運(yùn)行，特別控制馬達(dá)50的運(yùn)行，從而根據(jù)由控制板40接收的特定的傳感器讀數(shù)而為VSD 30和馬達(dá)50提供最佳的操作設(shè)置。例如，在制冷系統(tǒng)10中，控制板40可以調(diào)節(jié)由VSD 30提供的輸出電壓和頻率以便適應(yīng)制冷系統(tǒng)10的改變了的工況，也就是說，為了獲得馬達(dá)50的期望運(yùn)轉(zhuǎn)速度及壓縮機(jī)60的期望排量，控制板40可響應(yīng)壓縮機(jī)60上負(fù)荷/壓頭狀態(tài)的增加或減少而增減由VSD 30提供的輸出電壓和頻率。傳統(tǒng)的HVAC、制冷或液體冷卻器系統(tǒng)10包括許多圖1中未示出的其它特征。這些特征被有意略去，以便于說明而簡化附圖。
制冷系統(tǒng)10還包括冷凝器結(jié)構(gòu)70、熱量排出(hest of rejection，HOR)器件80、膨脹器件、水冷卻器或蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)110，諸如蓄水池這樣的HOR器件80具有為冷凝器70供水的供應(yīng)管線90和使水返回到HOR器件80的返回管線100?？刂瓢?0可以包括模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器、微處理器、非易失性存儲器和接口板，以便控制制冷系統(tǒng)10的運(yùn)行?？刂瓢?0還可用來控制VSD 30、馬達(dá)50和壓縮機(jī)60的運(yùn)行。壓縮機(jī)60壓縮制冷劑蒸氣并0將蒸氣傳送到冷凝器70。
壓縮機(jī)60優(yōu)選是螺桿式壓縮機(jī)或離心式壓縮機(jī)，當(dāng)然壓縮機(jī)也可以是任何合適類型的壓縮機(jī)，包括往復(fù)式壓縮機(jī)、渦旋式壓縮機(jī)、回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)或其它類型的壓縮機(jī)。盡管關(guān)系仍然相同(參見下面的方程[1]和[2])，但最佳擬合曲線(fit curve)的系數(shù)是相關(guān)的壓縮機(jī)類型和相關(guān)的制冷劑。壓縮機(jī)60的輸出量可以壓縮機(jī)60的運(yùn)轉(zhuǎn)速度為基礎(chǔ)，而該運(yùn)轉(zhuǎn)速度又取決于由VSD 30驅(qū)動的馬達(dá)50的輸出速度。傳送到冷凝器70的制冷劑蒸氣與如水(當(dāng)然也可使用空氣)之類的流體呈熱交換關(guān)系，并作為與所述液體熱交換的結(jié)果經(jīng)歷相變而成為制冷劑液體。被冷凝的液態(tài)制冷劑從冷凝器70通過相應(yīng)的膨脹器件流到蒸發(fā)器110。
蒸發(fā)器110可以包括用于冷卻負(fù)荷的供應(yīng)管線和返回管線的連接件。二次液體優(yōu)選為水，當(dāng)然也可以是任何其它合適的二次液體，例如，乙二醇、丙二醇、氯化鈣鹵水或氯化鈉鹽水，該二次液體通過返回管線傳送到蒸發(fā)器110中并通過供應(yīng)管線離開蒸發(fā)器110。蒸發(fā)器110中的液態(tài)制冷劑與二次液體進(jìn)行熱交換，以使二次液體的溫度降低。作為與二次液體熱交換的結(jié)果，蒸發(fā)器110內(nèi)的液態(tài)制冷劑經(jīng)歷相變，成為制冷劑蒸氣。接著蒸發(fā)器110中的蒸氣制冷劑返回到壓縮機(jī)60，從而完成了循環(huán)。應(yīng)當(dāng)了解的是，系統(tǒng)10中可采用任何合適結(jié)構(gòu)的冷凝器70和蒸發(fā)器110，只要在冷凝器70和蒸發(fā)器110中能夠獲得適當(dāng)?shù)闹评鋭┫嘧兗纯伞?br> 本發(fā)明包括可以使具有VSD 30的制冷系統(tǒng)10的運(yùn)行性能與具有CSD的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行性能相關(guān)聯(lián)的方程式。本發(fā)明的方程式由空調(diào)制冷研究所(ARI)的程序?qū)С?，該程序?jīng)證明可以與它代表的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行性能精確符合。然而，本發(fā)明的方程式從相對于使用VSD的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行的多曲線(multiple curves)產(chǎn)生的單一“最佳擬合(best fit)”曲線(如圖2、3和7、8所示)，每一曲線表示一個選定的恒定壓頭。類似地，從相對于使用CSD的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行的多曲線產(chǎn)生單一“最佳擬合”曲線。每一“最佳擬合”曲線與如水之類的冷卻流體以給定溫度從供應(yīng)管線90進(jìn)入冷凝器70的制冷曲線的運(yùn)行相對應(yīng)。一旦制冷系統(tǒng)使用VSD 30來運(yùn)行，就可以確定負(fù)荷百分比(％負(fù)荷)。該％負(fù)荷是由制冷系統(tǒng)提供的冷卻量除以制冷系統(tǒng)的設(shè)計能力的比率。例如，如果制冷系統(tǒng)設(shè)計能力為400噸冷卻能力，而制冷系統(tǒng)運(yùn)行提供200噸冷卻能力，則％負(fù)荷為50％。因為對于相應(yīng)的CSD和VSD曲線的％負(fù)荷在對比時相同，這些曲線可以重疊(overlaid)。通過使重疊最佳擬合曲線相關(guān)聯(lián)就可形成諾模圖，其具有公共X-軸截距值(％負(fù)荷)，而可對Y軸截距(％千瓦)進(jìn)行比較，運(yùn)行費(fèi)用也可這樣進(jìn)行比較。
本發(fā)明的兩個方程式已經(jīng)導(dǎo)出，一個從使用R134a制冷劑的制冷系統(tǒng)(圖2-6)導(dǎo)出，另一個從使用R123制冷劑的制冷系統(tǒng)(圖7-11)導(dǎo)出。由于每個方程式均以同樣的方式導(dǎo)出，因此僅對圖2-6進(jìn)行詳細(xì)討論。每一被導(dǎo)出的方程都是一個包括兩個參數(shù)的相同組合的九項多項式，這將在下面進(jìn)一步詳細(xì)論述。
圖2示出了使用CSD、使用R134a制冷劑、并且冷凝器進(jìn)水溫度(“ECWT”)為65(參見圖1的供應(yīng)管線90)的制冷系統(tǒng)的性能曲線。每條曲線與具有用噸表示的不同冷卻能力的制冷系統(tǒng)對應(yīng)，一噸等于12,000BTUs。有六條不同的冷卻能力曲線，相應(yīng)于以200噸遞增的400到1,400噸之間的冷卻能力。第七曲線是最佳擬合曲線，它由曲線擬合程序(curve-fitting program)計算得出，它與六條冷卻能力曲線符合得非常好。除了圖3與使用VSD的制冷系統(tǒng)的性能曲線相對應(yīng)以外，圖3測量的數(shù)據(jù)與圖2中所測定的數(shù)據(jù)相同。當(dāng)然，也可對壓頭進(jìn)行測量而作為離開冷凝器的水溫(“LCWT”)、飽和冷凝溫度、蒸發(fā)器與冷凝器之間的制冷劑壓差或溫差的函數(shù)。這些不同的測量可以通過改變所述關(guān)系的系數(shù)而代入方程式中(參見下面的方程式[1]和[2])。
對于從45到95范圍內(nèi)增量為5的每一ECWT得出一組相似的性能曲線。圖4示出了使用CSD、在45至95范圍內(nèi)以5度增量遞增的不同ECWTs時的制冷系統(tǒng)的性能曲線。類似地，圖5示出了使用VSD、在45至95范圍內(nèi)以5度增量遞增的不同ECWTs時的制冷系統(tǒng)的性能曲線。
圖6包含了ECWT為65、使用CSD和VSD的制冷系統(tǒng)的兩條性能曲線。盡管這些曲線彼此不同，然而這些曲線在它們被應(yīng)用的特定時間共享共同的冷卻負(fù)荷。例如，如果制冷系統(tǒng)是500噸的單元，特定的冷卻負(fù)荷是350噸，則％負(fù)荷是70％?？梢詮?0％負(fù)荷繪出垂直的X—截距線使之與每一曲線相交，對于VSD曲線交于A點，對于CSD曲線交于B點。類似地，接著可從VSD曲線的A點繪出水平線而形成Y截距點C，并從CSD曲線的B點繪出水平線而形成Y截距點D。點C和D的每一個與讀取的％千瓦相對應(yīng)，％千瓦是能量消耗與100％負(fù)荷時的能量消耗或設(shè)計負(fù)荷之比的百分比。在設(shè)計負(fù)荷時能量消耗的量是設(shè)計千瓦。由于是根據(jù)額定馬達(dá)轉(zhuǎn)速及提供給馬達(dá)的電壓設(shè)計負(fù)荷，因此如果馬達(dá)轉(zhuǎn)速超過了額定馬達(dá)轉(zhuǎn)速，％負(fù)荷和％千瓦兩者可能超過100％，或者說超過設(shè)計負(fù)荷和設(shè)計kW，如圖6中右手上部的一部分曲線所示。
為了計算能量成本，代表相應(yīng)的速度驅(qū)動的每個％千瓦讀數(shù)乘以其相應(yīng)的設(shè)計kW，即可得到千瓦值。然后，每一計算的千瓦值彼此相減以便得到差值千瓦，差值千瓦就是在％負(fù)荷(Y軸)上點C與D之間的差乘以相應(yīng)的設(shè)計千瓦之后的值。然而，能量消耗一般用千瓦-小時表示。因此，一旦計算出差值千瓦，將該差值乘以差值千瓦出現(xiàn)的時間量，然后再乘以費(fèi)率即能量定價，如每千瓦-小時$0.06。
如上所述，盡管圖7-11中的制冷系統(tǒng)使用了不同的制冷劑R123(或者R11)，而圖2-6中用R134a(或者R22)，并且R123制冷劑系統(tǒng)中的冷卻能力為300到800噸，而R134a制冷劑系統(tǒng)為400到1400噸，然而圖2-6和圖7-11均與制冷系統(tǒng)性能曲線相應(yīng)，并用相同的方程式表示(formulated)。
通過對曲線擬合點進(jìn)行組合以得到對于ECWT每5增量的單一曲線，如圖2所示，不再獲得精確值。也就是說，圖2所示的擬合曲線與對于圖2所示的任何壓頭-能力曲線(head-capacity curves)的曲線不精確匹配。然而，由于這些曲線彼此基本重疊，最佳擬合近似值(best fit approximations)相當(dāng)接近，這些值一般地在任何選定的壓頭-能力的約百分之5之內(nèi)。最佳擬合近似值排除了對大量數(shù)據(jù)的需求，否則將需要保留這些數(shù)據(jù)來進(jìn)行這些計算。盡管這種最佳擬合近似是一種大大簡化的方法，它仍然需要保留對于CSD和VSD兩者的ECWT每一5增量的性能曲線，并需進(jìn)行許多計算以便確定％千瓦比率，如圖6中所示。
為了避免曲線處理及相關(guān)計算，通過對ECWT的每一5增量使用最佳擬合曲線數(shù)據(jù)以獲得CSD輸入與CSD設(shè)計千瓦的比率，確定為“D”，對于在相應(yīng)的圖4和9中的兩個制冷系統(tǒng)的每一個均導(dǎo)出一個方程式。這些方程式盡管具有不同的系數(shù)，然而每個都根據(jù)兩個項的各種組合而形成九項多項式。第一項“X”是VSD輸入千瓦與VSD設(shè)計千瓦的比值，其數(shù)值范圍從0.00到1.00。第二項“Y”是ECWT，按華氏度()來測定。方程式[1]由從圖4中的曲線取出的數(shù)據(jù)導(dǎo)出，方程式[2]由從圖9中的曲線取出的數(shù)據(jù)導(dǎo)出。
D＝(2.348e-2) [1]+(4.277)×X+(-8.209)×X2+(4.105e-3)×Y+(-4.735e-2)×X×Y+(1.641e-1)×X2×y+(-6.694e-5)×Y2+(1.621e-4)×X×Y2+(-8.363e-4)×X2×Y2D＝(2.188) [2]+(-1.186e+1)×X+(1.331e+1)×X2
+(-5.139e-2)×Y+(3.526e-1)×X×Y+(-3.714e-1)×X2×Y+(2.957e-4)×Y2+(-2.338e-3)×X×Y2+(2.504e-3)×X2×Y2這些方程式可以不需要任一驅(qū)動裝置的制冷系統(tǒng)的性能曲線就可將使用CSD的制冷系統(tǒng)的能量成本與使用VSD制冷的測定能量成本進(jìn)行比較。
為了應(yīng)用方程式來計算制冷系統(tǒng)10使用VSD 30與使用CSD相比的費(fèi)用節(jié)約，必須提供VSD設(shè)計千瓦和CSD設(shè)計千瓦兩者，就象必須提供每千瓦-小時的費(fèi)用和ECWT一樣。在一實例中，對于使用R134a制冷劑的800噸制冷系統(tǒng)，VSD的設(shè)計千瓦是530千瓦，CSD的設(shè)計千瓦是508千瓦，而輸入VSD是285千瓦。ECWT是72。因此，“X”項(輸入變速千瓦/VSD設(shè)計千瓦)是285kw除以530kw，或者說約0.54?！癥”項是72。將這些值代入方程式[1]得出“D”的值約為0.68，該值是CSD輸入千瓦(“Z”)除以CSD設(shè)計千瓦的比值(D＝0.68＝Z/508)。這得出了CSD輸入千瓦的值為345kw。
為了對照圖解數(shù)據(jù)復(fù)核(double-check)由方程式得到的結(jié)果，參見圖5，該圖示出了使用R134a制冷劑的變速曲線。線“E”是從0.54(54％)水平延伸至點“F”的y截距。由于ECWT是72，因此點“F”是在70和75 的ECWT曲線之間的插值。追溯從點“F”開始的垂直線到X截距，點“G”，得出大約80％負(fù)荷?，F(xiàn)在參見圖4，該圖是使用R134a的恒速曲線。以80％負(fù)荷開始，點“H”追溯垂直線“I”到點“J”，由于ECWT是72，因此該點也是在70和75的ECWT曲線之間的插值。從點“J”追溯線“K”到Y(jié)截距，點“L”是0.68，該點與上述對D點計算得的比值相符合。因此，這個實例證實了方程式[1]可確定制冷系統(tǒng)的CSD與VSD性能之間的關(guān)系。
為了接著計算實際節(jié)約費(fèi)用，為方便起見，作如下假定所述值是維持一小時的值，能源費(fèi)用為每千瓦-小時$0.06，制冷系統(tǒng)使用VSD與使用CSD之間在千瓦上的差值為60千瓦(345-285千瓦)。于是，在這些條件下一小時可節(jié)約費(fèi)用$3.60($0.06×60)。
圖12示出了關(guān)于如圖1所示的制冷系統(tǒng)10中的費(fèi)用比較的本發(fā)明控制過程的詳細(xì)流程。該方法以步驟200開始，將如每千瓦-小時的價格、變速設(shè)計千瓦及恒速設(shè)計千瓦之類的值輸入控制板40。變速設(shè)計千瓦與恒速設(shè)計千瓦是由廠家在制冷系統(tǒng)交付使用時設(shè)定的值，并定為由安裝者輸入。每千瓦-小時的價格可以根據(jù)需要更新。優(yōu)選將這個信息輸入到為控制板40配備的鍵盤上。對于沒有鍵盤和屏幕的控制板40的構(gòu)造，可以安裝一個具有這些特征的單獨(dú)的器件?？刂瓢?0的顯示屏一般設(shè)定為“總能量節(jié)約”或“總節(jié)省額”，兩者都用美元表示。
一旦在步驟200中已將這些值輸入到控制板40中，在步驟210中，制冷系統(tǒng)能使控制板40測量參數(shù)，如ECWT或者其它與運(yùn)行性能有關(guān)的值。優(yōu)選可利用如熱敏電阻之類的傳感器件從模擬輸入通道中獲得以華氏度表示的ECWT。可將此信息以及其他信息直接提供給控制板40。另外，由于輸入VSD千瓦數(shù)據(jù)隨由控制板40確定的冷卻負(fù)荷而改變，因此在步驟210中，來自VSD或者可選的諧波濾波器或其它器件的輸入VSD千瓦數(shù)據(jù)以預(yù)定時間周期、如每兩秒一次地提供給控制板40。
在已測得參數(shù)之后，在步驟220中計算出值并在步驟230中存儲這些值。儲存的值不僅包括在步驟220中的計算值，還可包括在步驟210中測得的參數(shù)。由主題內(nèi)容概括出包含于下面的在步驟220中計算出的許多值，并且包含對測量、計算和存儲步驟的討論。
每小時平均返回冷凝器液體溫度(×24小時)優(yōu)選每秒讀取返回冷凝器液體溫度并加到總和中。在3600秒之后，將總和除以3600以便得到過去一小時的平均值，然后將總和清零。過去24小時的平均值優(yōu)選用先進(jìn)先出(“FIFO”)方式(first in first out scheme)滾動，優(yōu)選將最新計算出的平均值保存在第一陣列位置。優(yōu)選將這些值保存在如電池緩沖的(batlery-backed)RAM或BRAM之類的隨機(jī)存取存儲器(“RAM”)中，并且包括運(yùn)行總和(running sum)、數(shù)據(jù)標(biāo)定點(deta indexpoint)以及上次數(shù)據(jù)點的Julian時間。
日平均返回冷凝器液體溫度(×30天)優(yōu)選每小時讀取每小時平均返回冷凝器液體溫度并加到總和中。在24小時之后，優(yōu)選將總和除以24以便得到前一天的平均值，然后將總和清零。過去30天的平均值優(yōu)選用FIFO方式滾動，優(yōu)選將最新計算得出的平均值保存在第一陣列位置。優(yōu)選將這些值保存在存儲器中，這些值包括運(yùn)行總和、數(shù)據(jù)標(biāo)定點、和上次數(shù)據(jù)點的Julian時間。
月平均返回冷凝器液體溫度(×12月)優(yōu)選每天讀取日平均返回冷凝器液體溫度并加到總和中。在30天之后，優(yōu)選將總和除以30以便得到在過去的一個月的平均值，然后優(yōu)選將總和清零。優(yōu)選將過去12月的平均值用FIFO方式滾動，最新計算出的平均值優(yōu)選保存在第一陣列位置。優(yōu)選將這些值保存在存儲器中，這些值包括運(yùn)行總和、數(shù)據(jù)標(biāo)定點、和上次數(shù)據(jù)點的Julian時間。
年平均返回冷凝器液體溫度(×20年)優(yōu)選每月讀取月平均返回冷凝器液體溫度并加到總和中。在12個月之后，優(yōu)選將總和除以12以便得到過去一年的平均值，然后優(yōu)選將總和清零。優(yōu)選將過去20年的平均值用FIFO方式滾動，優(yōu)選將最新計算出的平均值保存在第一陣列位置。優(yōu)選將這些值保存在存儲器中，這些值包括運(yùn)行總和、數(shù)據(jù)標(biāo)定點、和上次數(shù)據(jù)點的Julian時間。
每小時最小返回冷凝器液體溫度(×24小時)優(yōu)選每秒讀取返回冷凝器液體溫度并且與上次的最小值相比。如果它小于上次的最小值，優(yōu)選將上次最小值設(shè)定為當(dāng)前溫度讀數(shù)。優(yōu)選將過去24小時的最小值用FIFO方式滾動，評估出的最新的最小值優(yōu)選保存在第一陣列位置。優(yōu)選將這些值保存在存儲器中，這些值包括上次數(shù)據(jù)點的Julian時間。
日最小返回冷凝器液體溫度(×30天)在日歷日(calendar day)改變時，檢查前24小時的每小時最小返回冷凝器液體溫度作為那天的最小值。對于過去30天的最小值優(yōu)選用FIFO方式滾動，優(yōu)選將評估出的最新的最小值保存在第一陣列位置。優(yōu)選將這些值保存在存儲器中，這些值包括上次數(shù)據(jù)點的Julian時間。
每月最小返回冷凝器液體溫度(×12月)在日歷月份改變時，檢查前30天的日最小返回冷凝器液體溫度作為那個月的最小值。對于過去12個月的最小值優(yōu)選用FIFO方式滾動，優(yōu)選將評估出的最新最小值保存在第一陣列位置。優(yōu)選將這些值保存在存儲器中，這些值包括上次數(shù)據(jù)點的Julian時間。
年最小返回冷凝器液體溫度(×20年)
在日歷年度改變時，檢查前12個月每月的最小返回冷凝器液體溫度作為那一年的最小值。對于過去20年的最小值優(yōu)選用FIFO方式來滾動，優(yōu)選將評估出的最新最小值保存在第一陣列位置。優(yōu)選將這些值保存在存儲器中，這些值包括上次數(shù)據(jù)點的Julian時間。
VSD千瓦-小時計量這個計算可如下所述地進(jìn)行每兩秒一次地從VSD將VSD千瓦傳送到控制板。將此值加到VSD千瓦總值中。在這個總和超過1800(每小時3600秒/每2秒讀取一次)時，由于對于這個數(shù)據(jù)收集率來說，1800千瓦等于1千瓦-小時，VSD千瓦-小時計量是以一為增量的，并且將1800從VSD千瓦總值中減去，這相當(dāng)于部分千瓦一小時(partial kW-Hr)，這樣使得VSD千瓦-小時計量中的部分千瓦-小時分量重調(diào)(re-set)。如果適當(dāng)設(shè)定訪問級(access level)，可以修改VSD千瓦-小時計量值。優(yōu)選將VSD千瓦-小時計量和VSD千瓦總值兩者保存在存儲器中。
CSD千瓦-小時計量在冷卻器運(yùn)行時，每兩秒地將VSD千瓦除以VSD設(shè)計千瓦以便得到VSD％設(shè)計千瓦。利用ECWT和所述方程式，可確定CSD％設(shè)計千瓦。優(yōu)選將其乘以CSD設(shè)計千瓦以便得到CSD千瓦。優(yōu)選將CSD千瓦值加到CSD千瓦總值中。在此總和超過1800(每小時3600秒/每2秒讀取一次)時，由于對于這個數(shù)據(jù)收集率來說，1800千瓦等于1千瓦-小時，CSD千瓦-小時計量優(yōu)選以一為增量，優(yōu)選從CSD千瓦總值中減去1800，這相當(dāng)于部分千瓦-小時，這樣使得CSD千瓦-小時計量中的部分千瓦-小時分量重調(diào)。如果適當(dāng)?shù)卦O(shè)定訪問級，可以修改CSD千瓦-小時計量的值。優(yōu)選將CSD千瓦-小時計量和CSD千瓦總值兩者保存在存儲器中。
總節(jié)能在冷卻器運(yùn)行時，每兩秒地利用傳送的VSD千瓦和計算的CSD千瓦，優(yōu)選從CSD千瓦中減去VSD千瓦而算出節(jié)省的能量。然后將此值加到節(jié)約千瓦總值中。在此總和超過1800(每小時3600秒/每2秒讀取一次)時，由于對于這個數(shù)據(jù)收集率來說，1800千瓦等于1千瓦-小時，總節(jié)能(千瓦-小時)優(yōu)選是以一為增量的，并優(yōu)選從節(jié)約的千瓦總值中減去1800，這相當(dāng)于部分千瓦-小時，這使得VSD千瓦-小時計量的部分千瓦-小時分量重調(diào)。如果適當(dāng)?shù)卦O(shè)定訪問級，可以修改總節(jié)能的值。優(yōu)選將總節(jié)能和節(jié)省的千瓦總值兩者保存在存儲器中。
每小時總節(jié)能(×24小時)優(yōu)選每小時讀取一次總節(jié)能。從最新讀數(shù)中減去一小時以前讀取的讀數(shù)以便確定當(dāng)前每小時的值。過去24小時的每小時值優(yōu)選用FIFO方式滾動，優(yōu)選將最近計算出的最新的每小時值保存在第一陣列位置。優(yōu)選將這些值保存在存儲器中，這些值包括運(yùn)行總和、數(shù)據(jù)標(biāo)定點、和上次數(shù)據(jù)點的Julian時間。
每日總節(jié)能(×30天)優(yōu)選在每天午夜讀取總節(jié)能。從剛剛獲取的最近讀數(shù)中減去一天以前獲取的讀數(shù)以便確定當(dāng)前每日的值。過去30天的每日的值優(yōu)選用FIFO方式滾動，優(yōu)選將計算出的最新的每日值保存在第一陣列位置。優(yōu)選將這些值保存在存儲器中，這些值包括運(yùn)行總和、數(shù)據(jù)標(biāo)定點、和上次數(shù)據(jù)點的Julian時間。
每月總節(jié)能(×12月)優(yōu)選在每月最后一天的午夜讀取總節(jié)能。從最近讀數(shù)中減去一個月以前獲取的讀數(shù)以便確定當(dāng)前每月的值。過去12個月的每月的值優(yōu)選用FIFO方式滾動，優(yōu)選將計算出的最新的每月值保存在第一陣列位置。優(yōu)選將包括運(yùn)行總和、數(shù)據(jù)標(biāo)定點、和上次數(shù)據(jù)點的Julian時間的這些值保存在存儲器中。還存儲每月月底的實際計量讀數(shù)。
每年總節(jié)能(×20年)優(yōu)選在每年最后一天的午夜讀取總節(jié)能。優(yōu)選從最近的讀數(shù)中減去一年以前獲取的讀數(shù)以便確定當(dāng)前每年的值。過去20年每年的值優(yōu)選用FIFO方式滾動，優(yōu)選將最近計算出的最新每年的值保存在第一陣列位置。優(yōu)選將包括運(yùn)行總和、數(shù)據(jù)標(biāo)定點、和上次數(shù)據(jù)點的Julian時間的這些值保存在存儲器中。
以美元計的總節(jié)約費(fèi)用優(yōu)選將總節(jié)能乘以每千瓦-小時的費(fèi)用以便計算出以美元計的總節(jié)約費(fèi)用。
在步驟230中已經(jīng)保存所述值和參數(shù)之后，可將如先前確定的那些值和優(yōu)選與節(jié)約費(fèi)用有關(guān)的那些值輸出到包含在控制板40上的顯示器。
圖13總體地示出了本發(fā)明的另一應(yīng)用。除設(shè)置CSD130來代替VSD30以外，圖13與圖1相同。在另一實施方式中，CSD130可以向多于一臺的馬達(dá)50提供電力，或者利用多個CSDs130的每一個向相應(yīng)的馬達(dá)50提供電力。
CSD130接收來自交流電源20的具有特定的固定線電壓和固定行頻的交流功率，并向馬達(dá)50提供固定電壓和頻率的交流功率，以便以基本上恒定的轉(zhuǎn)速驅(qū)動馬達(dá)50。
本發(fā)明包括可以使具有CSD130的制冷系統(tǒng)10的運(yùn)行性能與具有VSD的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行性能相關(guān)聯(lián)的方程式。本發(fā)明的方程式由空調(diào)制冷研究所(ARI)的程序?qū)С觯摮绦蚪?jīng)證明可以與它代表的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行性能精確符合。然而，本發(fā)明的方程式利用從使用CSD的制冷系統(tǒng)運(yùn)行的多曲線產(chǎn)生的單一“最佳擬合”曲線(如圖2、3和7、8所示)，每一曲線表示一個選定的恒定壓頭。類似地，從相對于使用VSD的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行的多曲線產(chǎn)生單一“最佳擬合”曲線。每一“最佳擬合”曲線與如水之類的冷卻流體、以給定溫度從供應(yīng)管線90進(jìn)入冷凝器70的制冷曲線的運(yùn)行相對應(yīng)。一旦制冷系統(tǒng)使用CSD130來運(yùn)行，就可以確定負(fù)荷百分比(％負(fù)荷)。該％負(fù)荷是由制冷系統(tǒng)提供的冷卻量除以制冷系統(tǒng)的設(shè)計能力的比率。例如，如果制冷系統(tǒng)設(shè)計能力為400噸冷卻能力而制冷系統(tǒng)運(yùn)行提供200噸，則％負(fù)荷為50％。因為對于相應(yīng)的CSD和VSD曲線的％負(fù)荷在對比時相同，這些曲線可以重疊。通過使重疊最佳擬合曲線相關(guān)聯(lián)就可形成諾模圖，其具有公共X-軸截距值(％負(fù)荷)，而可對Y軸截距(％千瓦)進(jìn)行比較，運(yùn)行費(fèi)用也可這樣進(jìn)行比較。
換句話說，由于相同的CSD和VSD曲線以同樣的方式使用，因此前面對圖2-6(和圖7-11)曲線的討論同樣適用于這里。另外，由于使用了與圖4和5相同的最佳擬合曲線數(shù)據(jù)，使具有VSD 30的制冷系統(tǒng)10與具有CSD(圖1)的制冷系統(tǒng)10的運(yùn)行性能相互關(guān)聯(lián)的導(dǎo)出方程[1]和[2]與導(dǎo)出方程[3]和[4]相比表示了類似的九項多項式，而導(dǎo)出方程[3]和[4]使具有CSD130的制冷系統(tǒng)10與具有VSD的制冷系統(tǒng)(圖13)的運(yùn)行性能相互關(guān)聯(lián)。
為了避免曲線處理及相關(guān)計算，通過對ECWT的每一5增量使用最佳擬合曲線數(shù)據(jù)以獲得VSD輸入與VSD設(shè)計千瓦的比率，確定為“E”，對于在相應(yīng)的圖5和10中的兩個制冷系統(tǒng)的每一個均導(dǎo)出一個方程式。這些方程式盡管具有不同的系數(shù)，然而每個都根據(jù)兩個項的各種組合而形成九項多項式。第一項“A”是CSD輸入千瓦與CSD設(shè)計千瓦的比值，其數(shù)值范圍從0.00到1.00。第二項“B”是ECWT，按華氏度()來測定。方程式[3]由從圖5中的曲線取出的數(shù)據(jù)而導(dǎo)出，方程式[4]由從圖10中的曲線取出的數(shù)據(jù)而導(dǎo)出。
E＝(9.353e-1)[3]+(-2.689)×A+(2.825)×A2+(-2.825e-2)×B+(7.027e-2)×A×B+(-4.832e-2)×A2×B+(2.231e-4)×B2+(-3.907e-4)×A×B2+(2.308e-4)×A2×B2E＝(-3.665) [4]+(15.87)×A+(-12.17)×A2+(9.531e-2)×B+(-4.237e-1)×A×B+(3.544e-1)×A2×B+(-6.102e-4)×B2+(2.905e-3)×A×B2+(-2.469e-3)×A2×B2這些方程式可以不需要任一驅(qū)動裝置的制冷系統(tǒng)的性能曲線就可將使用VSD的制冷系統(tǒng)的能量成本與使用CSD制冷的測定能量成本進(jìn)行比較。
為了計算制冷系統(tǒng)10使用CSD130與使用VSD相比的費(fèi)用節(jié)約金額，必須提供CSD設(shè)計千瓦和VSD設(shè)計千瓦兩者，就象必須提供每千瓦-小時的費(fèi)用和ECWT一樣。為方便起見，并且為了比較從方程式[1]和[3]獲得的結(jié)果，再次以利用R134a制冷劑的800噸制冷系統(tǒng)為例。由于制冷系統(tǒng)的此實例已經(jīng)利用VSD進(jìn)行過試驗，因此用方程式[1]計算出的CSD輸入千瓦值可供方程式[3]使用。于是，提供了下列值VSD的設(shè)計千瓦是530千瓦、CSD的設(shè)計千瓦是508千瓦、輸入CSD是345千瓦、而ECWT是72。因此，“A”項(輸入恒速千瓦/CSD設(shè)計千瓦)是345kW除以508kW，或者約為0.67?！癥”項是72。將這些值代入方程式[3]得出“E”的值為約0.56，該值是VSD輸入千瓦(“F”)除以CSD設(shè)計千瓦的比值(E＝0.56＝F/530)。這得出了VSD輸入千瓦的值為約297千瓦。
為了對照圖解數(shù)據(jù)復(fù)核由該方程式得到的結(jié)果，參見圖4，該圖示出了使用R134a制冷劑的恒速曲線。線“K”是從0.67(67％)水平延伸至點“L”的y截距。由于ECWT是72，因此點“L”是在70和75的ECWT曲線之間的插值。追溯從點“J”開始的垂直線到X截距，點“H”，得出大約80％負(fù)荷?，F(xiàn)在參見圖5，該圖是使用R134a的變速曲線。以80％負(fù)荷，點“G”，開始，追溯垂直線“M”到點“F”，由于ECWT是72，因此該點也是在70和75的ECWT曲線之間的插值。從點“F”追溯線“E”到Y(jié)截距，點“N”，是0.54，其在上述為E點計算出的比值的約百分之三之內(nèi)。值得注意的是，在方程式[3]計算的變速輸入千瓦或0.56之間百分之三差異的至少一部分可從方程式[1]組合，這是由于利用方程式[3]得到的計算結(jié)果是從前面利用方程式[1]的計算而獲得的。因此，這個實例證實了方程式[3]確定了制冷系統(tǒng)的CSD與VSD的性能之間的關(guān)系。
圖12示出了關(guān)于如圖13所示的制冷系統(tǒng)10中的費(fèi)用比較的本發(fā)明控制過程的詳細(xì)流程圖。該方法以步驟200開始，將如每千瓦-小時的價格、變速設(shè)計千瓦、恒速設(shè)計千瓦之類的值輸入控制板40。變速設(shè)計千瓦與恒速設(shè)計千瓦是由廠家在制冷系統(tǒng)交付使用時設(shè)定的值，并定為由安裝者輸入。每千瓦-小時的價格可以根據(jù)需要更新?？刂瓢?0的顯示屏一般地設(shè)定為“總能量節(jié)約”或者“總節(jié)約費(fèi)用”，兩者都用美元表示。優(yōu)選將此信息輸入到為控制板40配備的鍵盤上。
一旦在步驟200中已將這些值輸入到控制板40中，在步驟210中，制冷系統(tǒng)能使控制板測量參數(shù)，如ECWT或者其它與運(yùn)行性能有關(guān)的值。優(yōu)選可利用如熱敏電阻之類的傳感器件從模擬輸入通道中獲得以華氏度表示的ECWT?？蓪⒋诵畔⒁约捌渌畔⒅苯犹峁┙o控制板40或從控制板40中獲得。另外，由于輸入CSD千瓦數(shù)據(jù)隨由控制板40確定的冷卻負(fù)荷而改變，因此在步驟210中，來自CSD或者可選的諧波濾波器的輸入CSD千瓦數(shù)據(jù)以預(yù)定時間周期、如每兩秒一次地提供給控制板40。
在已測得參數(shù)之后，在步驟220中計算出值并在步驟230中存儲這些值。儲存的值不僅包括在步驟220中的計算值，還可包括在步驟210中測得的參數(shù)。由主題內(nèi)容概括出包含于下面的在步驟220中計算出的許多值，并且包含對測量、計算和存儲步驟的討論。
CSD千瓦-小時計量這個計算可以如下所述來進(jìn)行每兩秒一次地從CSD將CSD千瓦傳送到控制板?？蓪⒋酥导拥紺SD千瓦總值中。在此總和超過1800(每小時3600秒/每2秒讀取一次)時，由于對于這個數(shù)據(jù)收集率來說，1800千瓦等于1千瓦-小時，CSD千瓦-小時計量是以一為增量的，并且將1800從CSD千瓦總值中減去，這相當(dāng)于部分千瓦-小時，這樣使得CSD千瓦-小時計量的部分千瓦-小時分量重調(diào)。如果適當(dāng)?shù)卦O(shè)定訪問級，可以修改CSD千瓦-小時計量的值。優(yōu)選將CSD千瓦-小時計量和CSD千瓦總值兩者保存在存儲器中。AAAVSD千瓦-小時計量應(yīng)每兩秒一次地將CSD千瓦除以CSD設(shè)計千瓦以便得到CSD％設(shè)計千瓦。利用ECWT和所述方程式，可確定VSD％設(shè)計千瓦。優(yōu)選將其乘以VSD設(shè)計千瓦以便得到VSD千瓦。優(yōu)選將VSD千瓦值加到VSD千瓦總值中。在此總和超過1800(每小時3600秒/每2秒讀取一次)時，由于1800千瓦等于1千瓦-小時，VSD千瓦-小時計量優(yōu)選以一為增量，優(yōu)選從VSD千瓦總值中減去1800，這相當(dāng)于部分千瓦-小時，這樣使得VSD千瓦-小時計量的部分千瓦-小時分量重調(diào)。如果適當(dāng)?shù)卦O(shè)定訪問級，可以修改VSD千瓦-小時計量的值。優(yōu)選將VSD千瓦-小時計量和VSD千瓦總值兩者保存在存儲器中。
盡管可將所示出的本發(fā)明的實例用來比較利用CSD運(yùn)行的制冷系統(tǒng)和利用VSD運(yùn)行的制冷系統(tǒng)，可以預(yù)料，也可對兩種不同的VSDs、即具有不同配置的第一VSD和第二VSD進(jìn)行比較，或者對兩種不同的CSDs、即第一CSD和第二CSD進(jìn)行比較。只要提供了與要比較的驅(qū)動裝置的運(yùn)行相應(yīng)的方程式，就可進(jìn)行這些比較。還可以預(yù)料，可對類似的或不同類型的多于兩個的不同驅(qū)動裝置進(jìn)行比較。
盡管已經(jīng)參考優(yōu)選實施方式對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在不超出本發(fā)明的范圍的前提下，可以作出各種改變以及用等同元件來替代這些元件。另外，可以作出許多改型以使具體的情況或材料與本發(fā)明的教導(dǎo)相適應(yīng)，這都不會超出本發(fā)明的實質(zhì)范圍。因此，本發(fā)明并不局限于作為用于實現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式而說明的這些具體實施方式
，本發(fā)明應(yīng)包括落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實施方式。
權(quán)利要求
1.一種用于對與使用第一驅(qū)動裝置型式的制冷系統(tǒng)和使用第二驅(qū)動裝置型式的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行有關(guān)的費(fèi)用進(jìn)行比較的方法，所述方法包括如下步驟提供使用第一驅(qū)動裝置型式的制冷系統(tǒng)；提供方程式，以便計算使用第二驅(qū)動裝置型式的所述制冷系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，該方程含有所述制冷系統(tǒng)的至少一個操作參數(shù)；測量所述制冷系統(tǒng)的所述至少一個操作參數(shù)；確定與使用所述第一個驅(qū)動裝置型式的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行有關(guān)的費(fèi)用；用所述方程式及所述測得的至少一個操作參數(shù)來計算與使用所述第二驅(qū)動裝置型式的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行有關(guān)的費(fèi)用；及對與使用所述第一驅(qū)動裝置型式的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行有關(guān)的費(fèi)用和與使用所述第二驅(qū)動裝置型式的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行有關(guān)的費(fèi)用進(jìn)行比較。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述計算費(fèi)用的步驟包括如下步驟確定為了運(yùn)行所述制冷系統(tǒng)一段預(yù)定時間所述第一驅(qū)動裝置型式需要的能量。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述計算費(fèi)用的步驟還包括如下步驟計算將所述第一驅(qū)動裝置型式所需的能量除以第一驅(qū)動裝置型式所需的預(yù)定量能量的比值；及其中，將所述計算得到的比值代入所述方程式中。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述第一驅(qū)動裝置型式是恒速驅(qū)動裝置和變速驅(qū)動裝置中的一種，所述第二驅(qū)動裝置型式是恒速驅(qū)動裝置和變速驅(qū)動裝置中的一種。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述第一驅(qū)動裝置型式是恒速驅(qū)動裝置，所述第二驅(qū)動裝置型式是變速驅(qū)動裝置。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述第一驅(qū)動裝置型式是變速驅(qū)動裝置，所述第二驅(qū)動裝置型式是恒速驅(qū)動裝置。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述提供方程式的步驟包括提供多項式。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述提供多項式的步驟包括輸入與所述制冷系統(tǒng)運(yùn)行有關(guān)的值。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個測得的操作參數(shù)選自由進(jìn)入冷凝器的流體溫度、離開冷凝器的流體溫度、飽和冷凝溫度、和蒸發(fā)器溫度與冷凝器溫度之間的溫差組成的組中的至少一個參數(shù)。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，還包括如下步驟使對與使用所述恒速驅(qū)動裝置的制冷系統(tǒng)運(yùn)行有關(guān)的費(fèi)用和與使用所述變速驅(qū)動裝置的制冷系統(tǒng)運(yùn)行有關(guān)的費(fèi)用進(jìn)行比較的步驟以預(yù)定時間間隔重復(fù)預(yù)定持續(xù)時間；及存儲重復(fù)費(fèi)用比較的結(jié)果。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述提供方程式的步驟包括提供呈如下形式的多項式C1+(C2×A)+(C3×A2)+(C4×B)+(C5×A×B)+(C6×A2×B)+(C7×B2)+(C8×A×B2)+(C9×A2×B2)其中，C1至C9是常數(shù)，A是第一驅(qū)動裝置型式輸入千瓦與第一驅(qū)動裝置型式設(shè)計千瓦的比值，B是所述至少一個測得的操作參數(shù)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述至少一個測得的操作參數(shù)選自由進(jìn)入冷凝器的流體溫度、離開冷凝器的流體溫度、飽和冷凝溫度、及蒸發(fā)器溫度與冷凝器溫度之間的溫差組成的組中的至少一個參數(shù)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述提供方程式的步驟包括根據(jù)所述制冷系統(tǒng)中使用的制冷劑來確定所述多項式的常數(shù)C1至C9。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述提供方程式的步驟包括根據(jù)所述制冷系統(tǒng)中使用的冷凝器流體來確定所述多項式的常數(shù)C1至C9。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述提供方程式的步驟包括根據(jù)所述制冷系統(tǒng)中使用的蒸發(fā)器流體來確定所述多項式的常數(shù)C1至C9。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述蒸發(fā)器流體選自由水、乙二醇、丙二醇、氯化鈣鹵水、及氯化鈉鹽水組成的組中的流體。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述提供方程式的步驟包括根據(jù)所述制冷系統(tǒng)中使用的壓縮機(jī)類型來確定所述多項式的常數(shù)C1至C9。
18.一種制冷系統(tǒng)，包括制冷回路，其具有由馬達(dá)驅(qū)動的壓縮機(jī)、冷凝器和蒸發(fā)器構(gòu)成的閉合回路；用來驅(qū)動壓縮機(jī)馬達(dá)的第一驅(qū)動裝置型式；用來測量所述制冷回路的至少一個操作參數(shù)的至少一個傳感器；包括微處理器、存儲器件以及至少一個計算機(jī)程序的計算機(jī)系統(tǒng)，所述至少一個計算機(jī)程序包括用于計算使用所述第一驅(qū)動裝置型式和第二驅(qū)動裝置型式的所述制冷回路的運(yùn)行費(fèi)用的功能模塊(means)；用于計算在一段預(yù)定時間內(nèi)在所述制冷回路中由所述第一驅(qū)動裝置型式使用的能量的功能模塊；用于計算將所述第一驅(qū)動裝置型式使用的能量除以所述第一驅(qū)動裝置型式所需的預(yù)定量能量的第一比值的功能模塊；用于計算將所述第二驅(qū)動裝置型式所需的能量除以第二驅(qū)動裝置型式所需的預(yù)定量能量的第二比值的功能模塊；其中，所述第二比值由具有所述第一比值和所述至少一個操作參數(shù)輸入到所述方程式的方程式確定。
19.如權(quán)利要求18所述的制冷系統(tǒng)，其中，所述第一驅(qū)動裝置型式是恒速驅(qū)動裝置，所述第二驅(qū)動裝置型式是變速驅(qū)動裝置。
20.如權(quán)利要求18所述的制冷系統(tǒng)，其中，所述第一驅(qū)動裝置型式是變速驅(qū)動裝置，所述第二驅(qū)動裝置型式是恒速驅(qū)動裝置。
21.如權(quán)利要求18所述的制冷系統(tǒng)，其中，所述第一驅(qū)動裝置型式是第一恒速驅(qū)動裝置，所述第二驅(qū)動裝置型式是第二恒速驅(qū)動裝置。
22.如權(quán)利要求18所述的制冷系統(tǒng)，其中，所述第一驅(qū)動裝置型式是第一變速驅(qū)動裝置，所述第二驅(qū)動裝置型式是第二變速驅(qū)動裝置。
23.如權(quán)利要求19所述的制冷系統(tǒng)，其中，所述至少一個計算機(jī)程序反復(fù)地對使用所述恒速驅(qū)動裝置的制冷回路運(yùn)行有關(guān)的費(fèi)用與使用所述變速驅(qū)動裝置的制冷回路運(yùn)行有關(guān)的費(fèi)用進(jìn)行比較并存儲比較結(jié)果。
24.如權(quán)利要求18所述的制冷系統(tǒng)，其中，所述至少一個測得的操作參數(shù)選自由進(jìn)入冷凝器的流體溫度、離開冷凝器的流體溫度、飽和冷凝溫度、及蒸發(fā)器溫度與冷凝器溫度之間的溫差組成的組中的參數(shù)。
25.如權(quán)利要求19所述的制冷系統(tǒng)，其中，所述方程式是多項式。
26.如權(quán)利要求25所述的制冷系統(tǒng)，其中，所述多項式的形式為C1+(C2×A)+(C3×A2)+(C4×B)+(C5×A×B)+(C6×A2×B)+(C7×B2)+(C8×A×B2)+(C9×A2×B2)其中，C1至C9是常數(shù)，A是CSD輸入千瓦與CSD設(shè)計千瓦的比值，B是所述至少一個測得的操作參數(shù)。
27.如權(quán)利要求26所述的制冷系統(tǒng)，其中，所述至少一個測得的操作參數(shù)選自由進(jìn)入冷凝器的流體溫度、離開冷凝器的流體溫度、飽和冷凝溫度、及蒸發(fā)器溫度與冷凝器溫度之間的溫差組成的組中的參數(shù)。
28.如權(quán)利要求26所述的制冷系統(tǒng)，其中，根據(jù)使用不同制冷劑的所述制冷劑系統(tǒng)來確定所述多項式的常數(shù)C1至C9。
29.如權(quán)利要求26所述的制冷系統(tǒng)，其中，根據(jù)使用不同冷凝器流體的所述制冷劑系統(tǒng)來確定所述多項式的常數(shù)C1至C9。
30.如權(quán)利要求26所述的制冷系統(tǒng)，其中，根據(jù)使用不同類型壓縮機(jī)的所述制冷劑系統(tǒng)來確定所述多項式的常數(shù)C1至C9。
31.如權(quán)利要求26所述的制冷系統(tǒng)，其中，根據(jù)使用不同蒸發(fā)器流體的所述制冷劑系統(tǒng)來確定所述多項式的常數(shù)C1至C9。
32.如權(quán)利要求31所述的制冷系統(tǒng)，其中，所述蒸發(fā)器流體選自由水、乙二醇、丙二醇、氯化鈣鹵水和氯化鈉鹽水組成的組中的流體。
33.一種用于比較使用恒速驅(qū)動裝置的制冷系統(tǒng)與使用變速驅(qū)動裝置的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行有關(guān)的費(fèi)用的方法，所述方法包括如下步驟提供使用恒速驅(qū)動裝置的制冷系統(tǒng)；提供方程式，以便計算使用變速驅(qū)動裝置的所述制冷系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，該方程包含所述制冷系統(tǒng)的至少一個操作參數(shù)；測量所述制冷系統(tǒng)的所述至少一個操作參數(shù)；確定與使用所述恒速驅(qū)動裝置的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行相關(guān)的費(fèi)用；用所述方程式及所述測得的至少一個操作參數(shù)來計算與使用所述變速驅(qū)動裝置的制冷系統(tǒng)運(yùn)行有關(guān)的費(fèi)用；及對與使用所述恒速驅(qū)動裝置的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行有關(guān)的費(fèi)用和與使用所述變速驅(qū)動裝置的制冷系統(tǒng)運(yùn)行相關(guān)的費(fèi)用進(jìn)行比較。
全文摘要
一種用于制冷系統(tǒng)的能量分析器，包括具有壓縮機(jī)(60)、冷凝器(70)和蒸發(fā)器(110)的制冷回路以及第一驅(qū)動裝置型式。存儲器件包含不需要第二驅(qū)動裝置型式能使利用第一驅(qū)動裝置型式的制冷系統(tǒng)運(yùn)行性能與利用第二驅(qū)動裝置型式的制冷系統(tǒng)運(yùn)行性能相互關(guān)聯(lián)的方程式。方程式確定了具有進(jìn)入冷凝器(70)的水溫及由第二驅(qū)動裝置型式輸入功率除以第二驅(qū)動裝置型式設(shè)計功率的比值這兩個變量的不同組合的多項式。在制冷系統(tǒng)運(yùn)行期間，不斷地計算這些值的每一值。方程式的解與第二驅(qū)動裝置型式輸入功率除以第二驅(qū)動裝置型式設(shè)計輸入功率相關(guān)。于是可以計算出與利用第二驅(qū)動裝置型式的制冷系統(tǒng)運(yùn)行有關(guān)的能源費(fèi)用，用來與第一個驅(qū)動裝置型式進(jìn)行比較。
文檔編號F25B49/02GK1934395SQ200580008354
公開日2007年3月21日 申請日期2005年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月9日
發(fā)明者萬達(dá)·J·米勒, 小羅伊·S·哈伯德 申請人:約克國際公司