[发明专利]热回收或加热单元负载平衡和自适应控制

说明书

本发明公开了用于控制加热、通风、空调和制冷(HVACR)系统的控制系统和方法，所述HVACR系统包括冷却以及加热和热回收中的一者或两者，所述控制系统和方法可以包括用于加热和冷却操作中的每一种的自适应和平衡模式。自适应加热模式和自适应冷却模式每种分别包括控制HVACR系统以实现相应的加热或冷却过程流体的目标温度，并且当冷却或加热过程流体中的另一个的温度超过阈值时卸载或停止压缩机。平衡加热模式和平衡冷却模式分别包括控制冷却或加热过程流体的流量，以满足相应的加热或冷却过程流体以及冷却或加热过程流体中的另一个的平衡加热或冷却目标温度。

技术领域

本公开涉及加热、通风、空调和制冷(HVACR)系统，其中控制热回收或加热，从而特别是实现目标冷却温度和加热温度两者。

背景技术

当前的水冷式冷却器和热泵用于提供冷却和加热，但不能同时保持离开蒸发器和冷凝器的流体温度。目前，以冷却模式操作的单元能够产生其离开蒸发器(冷却)的流体的温度设定点，但是离开冷凝器的水(加热)的温度会变化。替代地，如果在加热模式下操作，则单元能够产生其离开冷凝器(加热)的流体的温度设定点，但离开蒸发器的水(冷却)的温度会变化。这些系统还需要复杂的系统控制逻辑以保持在单元限制条件内，并且还需要辅助设备的外部建筑物自动化系统控制。当前用于同时输送冷水温度和热水温度的系统需要建筑物自动化系统(BAS)来监测单元温度、流量和其它操作限制条件，这增加了复杂性并且可能会降低效率。此外，BAS的编程是在每个场所独立完成的，并且可能导致由建筑物和安装者引起的编程的变化。BAS的独立编程因此可能会导致集成问题，并且对于每次安装而言消耗时间并增加成本。所得到的操作顺序通常不是最优化的、鲁棒性的、有效的、可靠的、可重复的，或者是不可理解的。这可能会导致在建筑物的整个寿命期间不工作或最终不能投入使用的系统。

发明内容

本公开涉及加热、通风、空调和制冷(HVACR)系统，在所述系统中，热回收或加热被控制，特别是实现目标冷却温度和加热温度两者。

通过将这种控制结合到HVACR系统中，可以提供HVACR系统响应于诸如同时加热和冷却等多系统需求的能力。此外，在HVACR系统级别提供该特征改善了互操作性，并简化了将经历这些多系统需求的HVACR系统的安装和设置。

在一个实施例中，一种加热、通风、空调和制冷(HVACR)系统包括：压缩机，所述压缩机被配置为压缩工作流体；第一热交换器，所述第一热交换器被配置为在工作流体与第一过程流体之间交换热量，其中第一过程流体进一步与加热负载交换热量；第二热交换器，所述第二热交换器被配置为在工作流体与第二过程流体之间交换热量，其中第二过程流体与冷却负载交换热量；第一温度传感器，所述第一温度传感器被配置为测量第一过程流体的温度；以及第二温度传感器，所述第二温度传感器被配置为测量第二过程流体的温度。HVACR系统进一步包括控制器，该控制器被配置为使HVACR系统选择性地在选自包括自适应冷却模式、自适应加热模式、平衡冷却模式或平衡加热模式中的一种或更多种模式的组的至少一种模式下操作。自适应冷却模式包括控制HVACR系统以实现第二过程流体的目标温度，以及当第一过程流体的温度超过加热安全阈值时控制HVACR系统以卸载或停止压缩机。自适应加热模式包括控制HVACR系统以实现第一过程流体的目标温度，以及当第二过程流体的温度下降到低于冷却安全阈值时控制HVACR系统以卸载或停止压缩机。在平衡冷却模式下，控制第一过程流体的流量以满足第一过程流体和第二过程流体的平衡冷却目标温度。在平衡加热模式下，控制第二过程流体的流量以满足第一过程流体和第二过程流体的平衡加热目标温度。

在一个实施例中，所述组包括自适应冷却模式、自适应加热模式、平衡冷却模式和平衡加热模式。

在一个实施例中，HVACR系统进一步包括第三热交换器，所述第三热交换器被配置为在工作流体与第三过程流体之间交换热量，其中第三过程流体进一步与周围环境交换热量。在一个实施例中，HVACR系统进一步包括泵，该泵被配置为提供第三过程流体的可变流，其中平衡冷却模式进一步包括使用泵调节第三过程流体的可变流。