[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于模型的冷庫(kù)制冷系統(tǒng)智能控制方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711492099.1
• 申請(qǐng)日: 2017-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108224893A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉海波;馬國(guó)遠(yuǎn);許樹(shù)學(xué)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F25D29/00
• 分類(lèi)號(hào): F25D29/00;F25B49/02
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于模型的冷庫(kù)制冷系統(tǒng)智能控制方法，包括氣象參數(shù)模型、冷庫(kù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷模型、進(jìn)出貨物負(fù)荷模型、庫(kù)門(mén)滲風(fēng)負(fù)荷模型、其他設(shè)備負(fù)荷模型、制冷系統(tǒng)模型。冷庫(kù)負(fù)荷模型、進(jìn)出貨物負(fù)荷模型、庫(kù)門(mén)滲風(fēng)負(fù)荷模型和其他負(fù)荷模型在室外氣象參數(shù)變化時(shí)，預(yù)測(cè)冷庫(kù)內(nèi)部負(fù)荷及冷庫(kù)內(nèi)部溫度的變化趨勢(shì)，并結(jié)合不同室外氣象參數(shù)條件下的制冷系統(tǒng)模型預(yù)測(cè)的制冷系統(tǒng)性能變化趨勢(shì)，避免基于冷庫(kù)溫度實(shí)測(cè)值的被動(dòng)調(diào)節(jié)方式，可降低冷庫(kù)內(nèi)部溫度的波動(dòng)，并提高制冷系統(tǒng)的運(yùn)行效率，降低冷庫(kù)的總體能耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冷凍冷藏設(shè)備領(lǐng)域，更具體冷凍冷藏用冷庫(kù)制冷系統(tǒng)控制。

背景技術(shù)

冷庫(kù)是一種通過(guò)人工制冷的方法獲得穩(wěn)定的低溫環(huán)境的建筑，廣泛應(yīng)用于食品的貯藏、保鮮等，是保證食品安全和食品品質(zhì)重要基礎(chǔ)設(shè)施。隨著人民生活水平的提高，國(guó)家和人們對(duì)食品安全和食品品質(zhì)日益關(guān)注，冷庫(kù)在近年來(lái)得到了快速發(fā)展；同時(shí)，冷庫(kù)的能耗也迅猛增長(zhǎng)。

冷庫(kù)的能耗主要為了保持冷庫(kù)內(nèi)低溫環(huán)境的制冷系統(tǒng)的運(yùn)行能耗，當(dāng)前冷庫(kù)制冷系統(tǒng)主要是根據(jù)冷庫(kù)的實(shí)際運(yùn)行溫度(干球溫度T_a,i,濕球溫度T_s,i)和冷庫(kù)的設(shè)定溫度(T_set)的差值來(lái)控制制冷系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)(冷機(jī)/壓縮機(jī)臺(tái)數(shù)、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、冷凝風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)等)。圖1是常見(jiàn)冷庫(kù)及制冷系統(tǒng)形式及得熱示意圖，其的得熱主要有以下幾種方式：(1)室外空氣(干球溫度T_a,o,濕球溫度T_s,o)、太陽(yáng)輻射(R)通過(guò)墻體、屋頂及地面等圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳入室內(nèi)(Q_w)；(2)在進(jìn)出貨等開(kāi)關(guān)門(mén)情況下，由于室內(nèi)外溫差驅(qū)動(dòng)的滲風(fēng)，也使得室外的高溫高濕空氣(干球溫度T_a,o,濕球溫度T_s,o)進(jìn)入冷庫(kù)內(nèi)部(Q_d)；(3)貨物在進(jìn)入冷庫(kù)前的溫度可能與庫(kù)溫并不一致，為了使這些貨物的溫度達(dá)到冷庫(kù)的溫度，也需要耗費(fèi)一定的冷量(Q_h)；(4)照明、車(chē)輛、電梯等冷庫(kù)內(nèi)的一些設(shè)備在運(yùn)行時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一定的熱量(Q_q)。為了維持冷庫(kù)內(nèi)部溫度穩(wěn)定，上述得熱量都需要靠制冷系統(tǒng)中制冷劑蒸發(fā)吸熱(即制冷系統(tǒng)的制冷量Q_e)帶走，并通過(guò)制冷系統(tǒng)冷凝器(Q_c)排到室外環(huán)境中去。當(dāng)制冷系統(tǒng)的制冷量(Q_e)與冷庫(kù)的得熱量(Q_w+Q_d+Q_h+Q_q)不匹配時(shí)，冷庫(kù)的溫度就會(huì)升高或者降低。由于冷庫(kù)庫(kù)容較大，里面存放有較多的貨物，貨物和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄冷能力也很強(qiáng)。因此，冷庫(kù)內(nèi)部溫度與冷庫(kù)得熱量(即冷負(fù)荷)并不同步，具有較強(qiáng)的滯后性，而貨物溫度的變化與庫(kù)內(nèi)溫度的變化之間也有較大的時(shí)間偏差。這樣的滯后和偏差一方面使得冷庫(kù)的溫度波動(dòng)較大，不利于食品的品質(zhì)保證；另一方面，也會(huì)造成制冷系統(tǒng)控制的滯后和偏差，使得制冷系統(tǒng)能耗增加。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何改進(jìn)冷庫(kù)制冷系統(tǒng)的控制以降低冷庫(kù)溫度波動(dòng)并降低冷庫(kù)制冷系統(tǒng)能耗。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于模型的冷庫(kù)制冷系統(tǒng)智能控制方法，主要包括氣象參數(shù)模型、冷庫(kù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷模型、進(jìn)出貨物負(fù)荷模型、開(kāi)關(guān)門(mén)滲風(fēng)負(fù)荷模型、其他設(shè)備負(fù)荷模型、制冷系統(tǒng)模型。所述冷庫(kù)負(fù)荷模型、進(jìn)出貨物負(fù)荷模型、開(kāi)關(guān)門(mén)滲風(fēng)負(fù)荷模型和其他負(fù)荷模型在室外氣象參數(shù)變化時(shí)，并結(jié)合不同室外氣象參數(shù)條件下的制冷系統(tǒng)模型預(yù)測(cè)的制冷系統(tǒng)性能變化趨勢(shì)，根據(jù)冷庫(kù)空氣熱平衡模型預(yù)測(cè)冷庫(kù)內(nèi)部負(fù)荷及冷庫(kù)內(nèi)部溫度的變化趨勢(shì)，優(yōu)化控制制冷系統(tǒng)的冷機(jī)臺(tái)數(shù)、壓縮機(jī)臺(tái)數(shù)/轉(zhuǎn)速、冷凝器風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)/轉(zhuǎn)速、蒸發(fā)式冷凝器的噴淋/噴霧流量、循環(huán)泵臺(tái)數(shù)/轉(zhuǎn)速、冷風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)/轉(zhuǎn)速等制冷系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備和運(yùn)行參數(shù)。

所述氣象參數(shù)模型采用自身設(shè)置相關(guān)傳感器(空氣干球溫度、濕球溫度、風(fēng)速、太陽(yáng)輻射等)進(jìn)行測(cè)量獲得或采用當(dāng)?shù)貧庀蟛块T(mén)的逐時(shí)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，或兩種方式相結(jié)合的方法獲得并相互校驗(yàn)。