Спосіб регулювання складеного пристрою та складений пристрій, в якому даний спосіб застосовують

Реферат: Спосіб регулювання пристрою (1), який має щонайменше з одного боку компресорну установку (2) і/або пристрій осушення і з іншого боку систему (3) рекуперації тепла, яка відбирає тепло від компресорної установки (2), і для чого складений пристрій (1) додатково має регулятор (5) і засіб (6) для визначення одного або більше системних параметрів, при цьому регулятором (5) регулюють компресорну установку (2) і/або пристрій осушення і систему (3) рекуперації тепла на основі вищезазначених системних параметрів так, що оптимізується загальна ефективність складеного пристрою (1). UA 102319 C2 (12) UA 102319 C2 UA 102319 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується способу регулювання складеного пристрою та складений пристрій, в якому цей спосіб може бути застосований. Зокрема, винахід направлений на регулювання складеного пристрою, який має щонайменше компресорну установку і/або пристрій осушення і систему рекуперації тепла. Відомо, що стиснення газу в компресорній установці пов'язане з величезним утворенням тепла. Відомі компресорні установки із засобами регенерації енергії для рекуперації цього тепла як можна ефективніше. Традиційно компресори обладнані базовими засобами регулювання компресора відповідно до потрібної кількості стисненого повітря. У відомих пристроях потік охолоджувальної рідини регулюють за допомогою термостатичного клапану на виході контуру охолодження. Внаслідок чого є можливість регулювати потік охолоджувальної рідини так, що температура на виході контуру охолодження залишається постійною і дорівнює заданій величині. При використанні термостатичного клапану ця задана величина є фіксованою величиною і її не можливо регулювати в залежності від витрат тепла. Температура на виході контуру охолодження завжди буде такою ж, незалежно від кількості тепла абсорбованого охолоджувальною рідиною. Недоліком є те, що ні ефективність компресорної установки, ні ефективність всієї складеної системи не є оптимізованими. Тому, при відсутності будь-якої форми оптимізації, складений пристрій буде далі схильний, наприклад, до температурних коливань. Часто такі температурні коливання є небажаними і також можуть призвести до передчасного зносу пристрою. В документі WP 2008/106774 описується регулювання системи для рекуперації тепла від газової машини і конвертації тепла в електрику. Ніяких втрат тут не відбувається в тій мірі, в якій оптимізація контуру рекуперації тепла впливає на ефективність і надійність власне газової машини. Метою винаходу є забезпечення подолання одного або декількох вищезазначених недоліків і/або інших недоліків, шляхом впровадження способу регулювання складеного пристрою, який має, щонайменше, компресорну установку і/або пристрій осушення з одного боку і систему рекуперації тепла з іншого боку, через що система рекуперації тепла відбирає тепло від компресорної установки і/або пристрою осушення, для цього складений пристрій додатково має регулятор і засоби для визначення одного або більше системних параметрів як компресорної установки і/або пристрою осушення, так і системи рекуперації тепла, через що вищезазначені системні параметри вказують на часткову ефективність, відповідно, компресорної установки і/або пристрою осушення і системи рекуперації тепла і через що регулятор регулює компресорну установку і/або пристрій осушення і систему рекуперації тепла на основі вищезазначених системних параметрів так, що оптимізує загальну ефективність складеного пристрою. Винахід також стосується складеного пристрою, який має компресорну установку і/або пристрій осушення з одного боку, а з іншого боку систему рекуперації тепла, для рекуперації тепла від компресорної установки і/або пристрою осушення, для чого складений пристрій також має засоби для визначення одного або більше системних параметрів як компресорної установки і/або пристрою осушення, так і системи рекуперації тепла, через що ці системні параметри є такими, що вказують на часткову ефективність, відповідно, компресорної установки і/або пристрою осушення і системи рекуперації тепла, причому, ці засоби з'єднані з регулятором, який регулює як компресорну установку і/або пристрій осушення, так і систему рекуперації тепла на основі вищезазначених системних параметрів так, що загальна ефективність складеного пристрою стає оптимізованим. Перевагою є те, що спосіб дозволяє реалізацію оптимальної загальної ефективності шляхом регулювання компресорної установки і/або пристрою осушення, так і системи рекуперації тепла, взагалі так, що споживання загальної енергії складеним пристроєм суттєво зменшується. Загальна ефективність означає тут не тільки енергетичну ефективність, але може також, наприклад, включати економічну ефективність. Щоб було можливо контролювати загальну ефективність, регулятор переважно використовує певні установчі параметри від користувача складеного пристрою, такі як вартість електрики, вартість палива для виробництва тепла і/або подібні. В кожний робочий момент часу складеного пристрою загальну ефективність оцінюють на основі заданих системних параметрів і установчих параметрів від користувача. 1 UA 102319 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Іншою перевагою є те, що регулювання компресорної установки і/або пристрою осушення і системи рекуперації тепла можуть бути налаштовані одне до одного. Додатковою перевагою є те, що складений пристрій може бути краще захищений від багатьох небажаних факторів, таких як надзвичайно високі температури або великі температурні коливання охолоджувальної рідини або подібне. Уникненням дії всіх цих факторів обмежують, наскільки це можливо, знос складеного пристрою і таким чином може бути збільшено довговічність складеного пристрою. Зрозуміло, що комбінація двох регулювань відкриває перспективи для численних способів регулювання, що не може бути реалізовано, якщо регулювати тільки компресорну установку. Для кращого показу характеристики винаходу далі буде описаний приклад переважного втілення без будь-яких обмежень щодо типів складеного пристрою за винаходом і переважного способу за винаходом з посиланням виключно на прикладене креслення. На вищезгаданому кресленні (Фіг. 1) показаний складений пристрій 1, який в цьому випадку в основному складений з компресорної установки 2 і системи 3 рекуперації тепла. Як відомо, компресорна установка 2 може мати корпус з елементом стиснення в ньому, який приводиться в дію електричним мотором. Крім того, компресорна установка 2 взагалі має систему 4 охолодження. За винаходом, складений пристрій 1 також має регулятор 5, який, переважно, сконструйований як окремий електронний компонент. Знову ж таки за винаходом, засоби 6 призначені для можливості визначення одного або більше системних параметрів. Ці засоби 6 можуть, наприклад, мати температурні датчики, датчики тиску і т.п. і можуть, наприклад, бути розміщені на виході 7 стисненого газу і/або на виході 8 контуру охолодження. Переважно, ці засоби 6 з'єднують з регулятором 5 електричними кабелями 9-10. Спосіб за винаходом є дуже простий і полягає в наступному. В першу чергу критерій, який потрібно оптимізувати, повинен бути вибраний користувачем. Цей критерій може бути попередньо запрограмований в електронному регуляторі 5, але це не вимагається для винаходу, що описується. Під час роботи складеного пристрою 1 один чи більше системних параметрів можуть вимірятися або визначатися безперервно і/або в постійних точках в часі засобами б для визначення системних параметрів. Виміряні і/або визначені параметри переважно посилають до регулятора 5 через лінії 9-10 зв'язку, які призначені для цього. На основі виміряних системних параметрів регулятор 5 може послати сигнали як у компресорну установку 2, так і у систему 3 рекуперації тепла через електричні кабелі 11 управління. Тому сигнали, які регулятор 5 посилає, залежать від вибраного критерію, а також виміряних і /або визначених системних параметрів. Саме собою розуміється, що регулятор 5 також може враховувати алгоритм, який забезпечує обробку різних виміряних і/або визначених системних параметрів у загальному системному параметрі, і що цей зазначений загальний системний параметр оптимізують згідно з встановленим критерієм. Найвищу можливу ефективність складеного пристрою 1 вибирають як критерій для складеного пристрою 1 за винаходом. В цьому випадку це може бути алгоритм у регуляторі 5, який визначає робочі моменти компресорної установки 2, як функцію загальної ефективності компресорної установки 2 і системи 3 рекуперації тепла. Тому алгоритм може базуватися на виміряних даних компресорної установки 2 і/або системи 3 рекуперації тепла. В практичному втіленні винаходу регулятор 5 може, наприклад, регулювати положення клапана 12, який регулює потік охолоджувальної води, наприклад, цей клапан 12 може відкриватися поступово таким чином, що відбувається безперервне регулювання потоку охолоджуючої води. Проте, не виключається різке і/або ступінчасте відкриття і закриття такого клапану. Таким чином, для цього прикладу у випадку невеликого зростання потоку охолоджувальної води компресорна установка 2 охолоджується краще і в той же час може бути підвищене споживання енергії. Коли вищезгадане зменшення споживання енергії у компресорній установці 2 є менше, ніж зростання споживання енергії у системі 3 рекуперації тепла, то загальне споживання енергії 2 UA 102319 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 цілого пристрою 1 буде зменшене і таким чином загальна ефективність складеного пристрою 1 оптимізується. Іншим прикладом є наявність підвищення швидкості потоку охолоджувальної рідини в періоди, коли немає запиту на енергію від системи 3 рекуперації тепла. При цих обставинах швидкість потоку охолоджувальної рідини не повинна бути зменшена, щоб не викликати високу температуру на виході складеного пристрою 1, і, як наслідок, в цьому випадку загальне споживання енергії складеним пристроєм 1 буде зменшене, завдяки операції регулювання складеного пристрою 1. Додатковим критерієм, який може бути вибраний для регулювання складеного пристрою 1 є, наприклад, підвищення строку служби і/або підвищення надійності складеного пристрою 1. Взагалі відомо, що часті або великі зміни температури або надзвичайно висока вихідна температура можуть спричинити пряме пошкодження пристрою і/або передчасний знос її елементів. Щоб оптимізувати строк служби, алгоритм може бути встановлений таким, що великі температурні коливання залишаються обмеженими і відбуваються як можливо рідше, так, що температура у складеному пристрої 1 залишається в межах зони безпеки роботи у будь-якому випадку. Зрозуміло, що таке регулювання є можливим шляхом регулювання і компресорної установки 2 і системи 3 рекуперації тепла. Інший практичний приклад, в якому спосіб за винаходом може бути використаний, є складений пристрій 1 з компресорною установкою 2 і бойлером. Потік води, який тече крізь бойлер взагалі залежить від потреби у парі. Коли має місце зміна потреби в парі, вимоги до гарячої води для нагріву води у бойлері також будуть мінятися. Використання способу за винаходом дає змогу регулювати температуру води як функції вибраного критерію складеного пристрою 1, і, згідно винаходу, цей критерій полягає у оптимізації загальної ефективності складеного пристрою 1. Як додатковий критерій може бути вибране те, що стиснений газ завжди охолоджують так, що гаряча вода завжди є доступною так, що виробництво пару в бойлері може бути підвищене у будь-який час. Іншим можливим додатковим критерієм може бути те, що стиснений газ охолоджують так ефективно, як це можливо, навіть коли є невеликі потреби або немає потреби у виробництві пара. Іншим практичним прикладом, в якому спосіб за винаходом може бути застосований, є нагрівання води для санітарних систем теплом від компресорної установки 2. В санітарних системах, таких як душові, взагалі не буде постійної потреби у гарячій воді і споживання гарячої води буде достатньо періодичним. Таким чином, висока потреба у дуже гарячій воді буде тимчасовою, наприклад, коли користувач приймає душ. При застосуванні способу за винаходом температура охолоджувальної води у компресорі може бути регульована так, що стиснений газ охолоджують і воду для санітарної системи нагрівають тільки тоді, коли є потреба у гарячій воді в душовій. Як результат, спосіб за винаходом забезпечує регулювання, яке може бути налаштоване так, що стиснений газ охолоджується так ефективно, як тільки можливо, коли немає або є тільки обмежена потреба у гарячій воді в санітарній системі. Зрозуміло, що описана вище заявка на винахід не обмежується нагріванням чистої води для санітарних систем, але також може бути використана для нагріву, наприклад, суміші води і гліколю, або, більш широко, будь-якої іншої рідини або іншої суміші рідин і/або будь-якого газу або сумішей газів. Вищезазначеним шляхом перевага полягає в тому, що загальна ефективність складеного пристрою 1, тобто санітарної системи 3 і компресорної установки 2 разом, підвищується. В іншому практичному прикладі складеного пристрою 1 за винаходом, компресорна установка є установкою з регульованою швидкістю і швидкість обертання цієї компресорної установки 2 визначають за допомогою встановлення певної величини тиску стисненого газу на виході компресорної установки 2 і певного рівня тиску навколо цієї величини. Як результат, регулятор 5 може регулювати зазначену швидкість обертання на основі того, що відбувається у системі рекуперації тепла і, наприклад, дозволяє тимчасово більший рівень тиску навколо встановленої величини. Питоме споживання компресорної установки 2, крім всього, також залежить від швидкості обертання. І хоча це може призвести до більш високого споживання електрики, кількість 3 UA 102319 C2 5 10 15 рекуперованої енергії буде також підвищуватися так, що стає можливим збереження вартості палива. Зрозуміло, що поняття компресорна установка 2 може означати один компресор або групу компресорів з певною кількістю стадій стиснення. Звичайно, група компресорів може бути групою стадій стиснення, з'єднаних в серії, а також паралельним з'єднанням декількох компресорів і/або комбінацією їх. Винахід не обмежується тим чи іншим складеним пристроєм 1, який має комбінацію компресорної установки 2 і системи 3 рекуперації тепла, а стосується також складеного пристрою, який має комбінацію пристрою осушення і системи 3 рекуперації тепла, так як у цьому останньому випадку тепло, генероване у пристрої осушення може бути рекупероване за допомогою системи 3 рекуперації тепла. У кожному із застосувань, описаних вище, компресорна установка 2 може бути замінена пристроєм осушення або комбінацією компресорної установки 2 з таким пристроєм осушення. Даний винахід не обмежується втіленнями, описаними як приклади і показаними на кресленнях, а спосіб за винаходом для регулюванням складеного пристрою і складений пристрій, в якому цей спосіб може бути застосований, може бути реалізований у всіх різновидах варіантів, не виходячи за межі винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 30 35 40 1. Спосіб регулювання пристрою (1), який має щонайменше компресорну установку (2) і/або пристрій осушення з одного боку і систему (3) рекуперації тепла з іншого боку, через що система (3) рекуперації тепла відбирає тепло від компресорної установки (2) і/або пристрою осушення, який відрізняється тим, що складений пристрій (1) має регулятор (5) і засоби (6) для визначення одного або більше системних параметрів як компресорної установки (2) і/або пристрою осушення, так і системи рекуперації тепла, через що ці системні параметри вказують на часткову ефективність, відповідно, компресорної установки (2) і/або пристрою осушення і системи рекуперації тепла і через що регулятор (5) регулює компресорну установку (2) і/або пристрій осушення і систему (3) рекуперації тепла на основі вищезазначених системних параметрів так, що оптимізує загальну ефективність складеного пристрою (1). 2. Складений пристрій, який має щонайменше компресорну установку (2) і/або пристрій осушення з одного боку, а з іншого боку систему (3) рекуперації тепла, для рекуперації тепла від компресорної установки (2) і/або пристрою осушення, який відрізняється тим, що складений пристрій (1) також має засоби (6) для визначення одного або більше системних параметрів як компресорної установки (2) і/або пристрою осушення, так і системи рекуперації тепла, через що ці системні параметри є такими, що вказують на часткову ефективність, відповідно, компресорної установки і/або пристрою осушення і системи рекуперації тепла і через що засоби (6) з'єднані з регулятором (5), який регулює як компресорну установку (2) і/або пристрій осушення, так і систему (3) рекуперації тепла на основі вищезазначених системних параметрів так, що загальна ефективність складеного пристрою (1) є оптимізованою. 3. Пристрій (1) за п. 2, який відрізняється тим, що система (3) рекуперації тепла є системою для нагрівання рідини. 4 UA 102319 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5