[发明专利]涡轮制冷机和热源系统以及它们的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮制冷机和热源系统以及它们的控制方法。

背景技术

知道有使用多台涡轮制冷机的热源系统。该热源系统按照外部负载所要求的要求热量来控制涡轮制冷机的起动台数。要求在进行该台数控制时通过使被起动的涡轮制冷机以高效率运转来得到节能的效果。

专利文献1公开有这样的技术：预先得到由向冷凝器供给的冷却水温度来决定的变频驱动涡轮制冷机的性能系数与负载因数的关系，使性能系数成为规定值以上地来控制变频。

专利文献1：2005-114295号公报

但按照权利文献1记载的公知技术则需要根据冷却水温度而预先得到性能系数与负载因数的关系，由于对于没得到该关系的冷却水温度就不知道恰当的运转点，所以不能进行高效率运转。为了避免之，就需要预先得到所有的假设冷却水温度的性能系数与负载因数的关系，但由于其数据量巨大而是不现实的。

发明内容

本发明是鉴于这种情况而开发的，目的在于提供一种涡轮制冷机和热源系统以及它们的控制方法，能够使冷却水温度(头)在运转时即使变化，也以恰当的制冷能力范围高效率运转。

为了解决上述课题，本发明的涡轮制冷机和热源系统以及它们的控制方法采用以下的方法。

即本发明的涡轮制冷机具备：转速可变的变频驱动涡轮压缩机、使被该涡轮压缩机压缩的制冷剂冷凝的冷凝器、使被冷凝的制冷剂膨胀的膨胀阀、使膨胀了的制冷剂蒸发来冷却冷水的蒸发器，且按规定的恰当制冷能力范围来运转，其中，所述恰当制冷能力范围如下得到：使用所述涡轮压缩机特定运转点的流量系数、压力系数和规定系数并依据对头与制冷能力关系进行表示的运算式，且使用同一头中能够取大致最大性能系数的制冷能力并把所述系数作为最佳系数得到，运算包含该最佳系数的规定范围的恰当运转系数范围，使用该恰当运转系数范围和运转时的头并依据所述运算式进行运算。

本发明者等锐意讨论的结果是发现：具备转速可变的变频驱动涡轮压缩机的涡轮制冷机的性能系数强烈地反映出离心压缩机即涡轮压缩机的机器特性。

于是，得到这样的见解：只要使用涡轮压缩机特定运转点的流量系数、压力系数和规定系数，就能够得到表示制冷能力与头关系的运算式，把该运算式在涡轮制冷机的运转控制中使用。该运算式所使用的系数是使用同一头(例如同一冷水温度和同一冷却水温度)中能够取大致最大性能系数的制冷能力所决定。把这样决定的系数作为最佳系数，且把包含该最佳系数的规定范围作为恰当运转系数范围。只要使用该恰当运转系数范围，并通过向运算式给予规定的头(由于是流量系数和压力系数在特定的运转点所给予的固定值)就能够得到恰当的制冷能力范围。这样得到的恰当制冷能力范围由于是通过给予运转时的头并使用恰当运转系数范围而从所述运算式得到，所以即使运转状态(头)变化，也能够灵活应对。因此，对于任意运转状态都能够使涡轮制冷机在恰当制冷能力范围内进行运转，能够使涡轮制冷机在性能系数好的范围运转。

且运算式所使用的制冷能力只要是反映制冷能力的参数便可，例如能够使用涡轮压缩机的吸入风量。运算式所使用的头，由于随使用的制冷剂物性不同而不同，所以要预先把冷水与冷却水的温度差和蒸发器与冷凝器的压力差作为参数并根据物性来计算特性式，在此基础上则能够从冷却冷凝器的冷却水从冷凝器的出口温度与被蒸发器冷却的冷水从蒸发器的出口温度的温度差来得到，或者从冷凝器压力与蒸发器压力的压力差来得到。

本发明的热源系统具备多台上述的涡轮制冷机并且控制所述涡轮制冷机的起动台数，以使按照所述恰当制冷能力范围进行运转的所述涡轮制冷机输出的制冷能力合计满足外部负载所要求的要求制冷能力。

根据该结构，决定涡轮制冷机的起动台数以满足外部负载所要求的要求制冷能力。由于被起动的涡轮制冷机是按照恰当制冷能力范围进行运转地控制台数，所以能够以高的性能系数使多台涡轮制冷机运转，实现节能效果高的运转。

本发明的涡轮制冷机控制方法，是这样的涡轮制冷机的控制方法，即该涡轮制冷机具备：转速可变的变频驱动涡轮压缩机、使被该涡轮压缩机压缩的制冷剂冷凝的冷凝器、使被冷凝的制冷剂膨胀的膨胀阀、使膨胀了的制冷剂蒸发来冷却冷水的蒸发器，且按规定的恰当制冷能力范围来运转，其中，所述恰当制冷能力范围如下得到：使用所述涡轮压缩机特定运转点的流量系数、压力系数和规定系数并依据对头与制冷能力关系进行表示的运算式，且使用同一头中能够取大致最大性能系数的制冷能力并把所述系数作为最佳系数得到，运算包含该最佳系数的规定范围的恰当运转系数范围，使用该恰当运转系数范围和运转时的头并依据所述运算式进行运算。