Verfahren zum Regeln eines Verdichter- und/oder Lüftersatzes

Abstract

 Es wird ein Verfahren zum Regeln eines Verdichtersatzes oder eines Lüftersatzes beschrieben; dieses ermöglicht die Optimierung der Schaltzeiten der Verdichter und Lüfter eines Verdichter- bzw. Lüftersatzes. Eine manuelle Optimierung der Schaltzeiten - wie sie bisher vorgenommen wird - erübrigt sich.
Die Optimierung der Schaltzeiten der Verdichter und Lüfter eines Verdichter- bzw. Lüftersatzes hat zur Folge, dass sich die Lebensdauer der Verdichter und Lüfter erhöht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines Verdichtersatzes oder eines Lüftersatzes, aufweisend einen oder mehrere Verdichter bzw. einen oder mehrere Lüfter.

[0002] Bei gattungsgemäßen Verfahren, die in Kälteanlagen bzw. -maschinen zur Anwendung kommen, erfolgt die Regelung des Saugdruckes durch Zu- bzw. Abschalten eines oder mehrerer Verdichter. Die Regelung des Hochdruckes erfolgt durch Zu- bzw. Abschalten einer oder mehrerer Lüfterstufen.

[0003] Zur Erzielung der geforderten Leistung und zur Vermeidung einer zu hohen Schalthäufigkeit - diese würde die Verdichter bzw. die Lüfter unverhältnismäßig belasten -, werden die einzelnen Leistungsstufen zeitverzögert zu- und abgeschaltet. Hierbei setzt sich die Zeitverzögerung t_g aus einer Basiseinschaltzeit t_b - die als konstant angenommen wird - und eine von der Regelabweichung abhängigen variablen Schaltzeit t_v zusammen.

[0004] Die Ermittlung der Zeitverzögerung t_g erfolgt nach folgender Formel:

        t_g = t_b + t_v

wobei für t_v gilt:

Hierbei sind:

t_v

= variable Schaltzeit

t_{v_max}

= maximale variable Schaltzeit

dt

= Regelabweichung

dt_max

= maximale Regelabweichung

wobei sofern dt > dt_max, dann gilt dt = dt_max

[0005] Aus der obigen Formel ist ersichtlich, dass sich die Zeitverzögerung t_g umgekehrt proportional zu der Regelabweichung dt verhält.

[0006] Zu lange Schaltzeiten führen zu vergleichsweise hohen Regelabweichungen. Zu kurze Schaltzeiten hingegen bewirken ein Überschreiten der zulässigen Schalthäufigkeit der Verdichter bzw. Lüfter. Zwar werden zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme einer Kälteanlage bzw. -maschine die Schaltzeiten eingestellt, jedoch sind diese nur für den bei der Inbetriebnahme herrschenden Anlagenzustand als optimal anzusehen.

[0007] Ändert sich der Leistungsbedarf - bspw. im Nachtbetrieb, wenn der oder einzelne Verbraucher abgedeckt und/oder abgeschaltet werden - und/oder variieren die Umgebungsbedingungen der Anlage - bspw. bei Änderungen der Außentemperatur und/oder der Temperatur im Verkaufsraum -, so weichen die aktuellen Schaltzeiten von den zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme eingestellten Optimalwerten ab.

[0008] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren anzugeben, das es ermöglicht, die Schaltzeiten der Verdichter bzw. Lüfter an die jeweils aktuellen Umgebungsbedingungen und/oder an den jeweils erforderlichen Leistungsbedarf anzupassen.

[0009] Dies wird erfindungsgemäß durch eine Verfahrensweise gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.

[0010] Erfindungsgemäß wird nunmehr zur Begrenzung der Schalthäufigkeit der Verdichter bzw. Lüfter zunächst die maximale Anzahl der Schaltungen je Stunde je Verdichter bzw. je Lüfter vorgegeben. Mittels dieses Parameters wird festgelegt, in welchen minimalen Zeitabständen ein Verdichter bzw. Lüfter eingeschaltet werden kann bzw. darf.

[0011] Beträgt bspw. die maximale Schalthäufigkeit 10 Schaltungen pro Stunde, kann ein Verdichter bzw. Lüfter folglich frühestens alle 6 Minuten erneut eingeschaltet werden; Voraussetzung hierfür ist selbstverständlich, dass der Verdichter bzw. Lüfter zuvor ausgeschaltet wurde.

[0012] Bei Kälte- bzw. Wärmebedarf erfolgt das Zu- und Abschalten von Verdichtern bzw. Lüftern in Abhängigkeit von der Abweichung von einem voreingestellten Sollwert. Hieraus ergibt sich eine Bedarfszykluszeit t_Bz; diese ist definiert als Zeitintervall zwischen dem Einschalten eines Verdichters bzw. Lüfters und dem nächstfolgenden Zeitpunkt, zu dem erneut ein Kälte- bzw. Wärmebedarf besteht und zeitverzögert ein Verdichter bzw. Lüfter zugeschaltet wird.

[0013] Das Zuschalten eines oder mehrerer Verdichter bzw. Lüfter erfolgt nach einer Verzögerungszeit t_{V_EIN}, das Abschalten eines oder mehrerer Verdichter bzw. Lüfter nach einer Verzögerungszeit t_V_Aus.

[0014] Zur Einhaltung der geforderten maximalen Schalthäufigkeit ist ein erneutes Zuschalten eines oder mehrerer Verdichter bzw. Lüfter erst nach Ablauf der Einschaltverzögerungszeit t_E möglich. Die Einschaltverzögerungszeit t_E wird mittels der maximal vorgegebenen Schaltungen pro Stunde berechnet; somit gilt:

[0015] Durch die Einschaltverzögerungszeit t_E ergibt sich je Verdichter bzw. Lüfter eine Einschaltsperrzeit t_{S_EIN}. Diese Einschaltsperrzeit wird wie folgt berechnet:

[0016] Bei zu langen Ein- und Ausschaltverzögerungszeiten ist das Ergebnis negativ, bei zu kurzen Zeiten positiv. Bei mehreren Verdichtern bzw. Lüftern ergeben sich im Regelfall unterschiedliche Einschaltsperrzeiten; bei der nachfolgenden Berechnung wird lediglich die kürzeste Einschaltsperrzeit herangezogen.

[0017] Zur Vermeidung der Einschaltsperrzeit werden die Ein- und Ausschaltverzögerungszeiten t_{V_EIN} und t_{V_AUS} je Verdichter bzw. Lüfter jeweils für den nächsten Bedarfszyklus neu berechnet.

[0018] Wie oben beschrieben, setzen sich die Ein- und Ausschaltverzögerungszeiten aus einer Basiseinschaltzeit t_b und einer variablen Schaltverzögerung bzw. Schaltzeit t_v zusammen. Die (kürzeste) Einschaltsperrzeit t_{S_EIN} wird prozentual auf beide Verzögerungszeiten verteilt.

P_{V_EIN} = Prozentualer Anteil auf die variable Einschaltverzögerung

(z. B. 0,8 = 80 % der Abweichung auf Einschaltverzögerung, 20 % auf Ausschaltverzögerung)

P_{B_EIN} = Prozentualer Anteil auf die Basiseinschaltverzögerung

(z. B. 0,5 = 50 % der Abweichung auf Basiseinschaltverzögerung, 50 % auf variable)

[0019] Berechnung der neuen Basiseinschaltzeit t_{V_EIN_B}:

wobei P ein Proportionalitätsfaktor ist, mittels dessen eine Verstärkung oder Dämpfung des Reglers erfolgen kann.

[0020] Berechnung der neuen variablen Einschaltzeit t_{V_EIN_B}:

[0021] Berechnung der neuen Basisausschaltzeit t_{V_AUS_B}:

[0022] Berechnung der neuen variablen Ausschaltzeit t_{V_AUS_V}:

[0023] Die vier angeführten Formeln gelten jedoch nur dann, wenn lediglich ein Verdichter bzw. Lüfter vorgesehen ist. Kommen mehrere Verdichter bzw. Lüfter zur Anwendung, so sind die in den Klammern angeführten Produkte durch einen Faktor N zu teilen,
wobei N für die Anzahl der Verdichter bzw. Lüfter, die während einer Bedarfszykluszeit eingeschaltet sind, steht. Die vier vorgenannten Formeln lauten dann:

[0024] Nach der bereits angeführten Formel t_g = t_b + t_v für die Zeitverzögerung kann nunmehr die Zeitverzögerung t_{g_EIN}, mit der ein Verdichter bzw. Lüfter zugeschaltet wird, nach folgender Formel ermittelt werden: t_{g_EIN} = t_{V_EIN_B} + t_{V_EIN_V.}

[0025] Die Zeitverzögerung t_{g_AUS}, mit der ein Verdichter bzw. Lüfter abgeschaltet wird, berechnet sich nach folgender Formel: t_{g_AUS} = t_{V_AUS_B} + t_{V_AUS_V}

[0026] Das erfindungsgemäße Verfahren zum Regeln eines Verdichtersatzes oder eines Lüftersatzes ermöglicht eine Optimierung der Schaltzeiten der Verdichter und Lüfter eines Verdichter- bzw. Lüftersatzes. Eine manuelle Optimierung der Schaltzeiten - wie sie bisher vorgenommen wird - erübrigt sich dank des erfindungsgemäßen Verfahrens.

[0027] Die Optimierung der Schaltzeiten der Verdichter und Lüfter eines Verdichter- bzw. Lüftersatzes hat zur Folge, dass sich die Lebensdauer der Verdichter und Lüfter erhöht.

Ansprüche

1. Verfahren zum Regeln eines Verdichtersatzes oder eines Lüftersatzes, aufweisend einen oder mehrere Verdichter bzw. einen oder mehrere Lüfter, dadurch gekennzeichnet, dass

a) den Verdichtern bzw. Lüftern die maximale Anzahl der Schaltungen pro Stunde vorgegeben und daraus die Einschaltverzögerungszeit t_E errechnet wird, wobei gilt: t_E = 60 Minuten / maximale Anzahl der Schaltungen pro Stunde,

b) die Bedarfszykluszeit t_Bz, die als Zeitintervall zwischen dem Einschalten eines Verdichters bzw. Lüfters und dem nächstfolgenden Zeitpunkt, zu dem erneut ein Kälte- bzw. Wärmebedarf besteht und zeitverzögert ein Verdichter bzw. Lüfter zugeschaltet wird, definiert ist, ermittelt wird,

c) eine Einschaltsperrzeit t_{S_EIN} je Verdichter bzw. Lüfter ermittelt wird, wobei gilt: t_{S_EIN} = t_E - t_BZ - t_{V_EIN} und die Verzögerungszeit t_{V_EIN}, mit der ein Verdichter bzw. Lüfter zugeschaltet wird, vorgegeben wird,

d) eine Basiseinschaltzeit t_{V_EIN_B} ermittelt wird, wobei gilt:

wobei P ein Proportionalitätsfaktor ist, mittels dessen eine Verstärkung oder Dämpfung des Reglers erfolgen kann, N für die Anzahl der Verdichter bzw. Lüfter, die während einer Bedarfszykluszeit eingeschaltet sind, steht und die ermittelte Einschaltsperrzeit t_{S_EIN} prozentual auf die Basiseinschaltverzögerung und die variable Einschaltverzögerung verteilt wird,

e) eine variable Einschaltzeit t_{V_EIN_B} ermittelt wird, wobei gilt:

f) eine Basisausschaltzeit t_{V_AUS_B} ermittelt wird, wobei gilt:

g) eine variable Ausschaltzeit t_{V_AUS_V} ermittelt wird, wobei gilt:

h) die Zeitverzögerung t_{g_EIN}, mit der ein Verdichter bzw. Lüfter zugeschaltet wird, nach folgender Formel ermittelt wird: t_{g_EIN} = t_{V_EIN_B} + t_{V_EIN_V} und

i) die Zeitverzögerung t_{g_Aus}, mit der ein Verdichter bzw. Lüfter abgeschaltet wird, nach folgender Formel ermittelt wird: t_{g_AUS} = t_{V_AUS_B} + t_{V_AUS_V}