УСТРОЙСТВО И СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ОВК, КОМПЛЕКС, СОДЕРЖАЩИЙ СИСТЕМУ ОВК И ТАКОЕ УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ, И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ КОМПЬЮТЕРНЫЙ ПРОГРАММНЫЙ ПРОДУКТ
DEVICE AND METHOD OF MONITORING OPERATION OF HVAC SYSTEM, ASSEMBLY COMPRISING HVAC SYSTEM AND SUCH MONITORING DEVICE, AND RELATED COMPUTER PROGRAM PRODUCT

Настоящее изобретение относится к устройству контроля работы системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВК), к комплексу, содержащему систему ОВК и такое устройство контроля, к соответствующему способу контроля, а также к компьютерному программному продукту для осуществления такого способа.
Устройство контроля содержит первые средства считывания измеряемых величин, связанных с системой ОВК, и модуль оценки, в зависимости от считанных значений измеряемых величин и при помощи нейронной сети, значения по меньшей мере одного параметра, характеризующего работу системы ОВК, при этом каждая измеряемая величина является входной переменной нейронной сети и каждый характеристический параметр является выходной переменной нейронной сети.
Изобретение относится к области систем ОВК, называемых также системами HVAC (от английского Heating, Ventilation and Air Conditioning (отопление, вентиляция и кондиционирования воздуха)), то есть систем, в которых применяют по меньшей мере одну функцию среди функции отопления, функции вентиляции, функции обработки воздуха и функции кондиционирования. Эти системы ОВК являются, например аэравлическими системами, то есть системами, использующими поток воздуха.
Изобретение относится также к обслуживанию систем ОВК. Обслуживание промышленных систем может быть корректирующим или профилактическим, и изобретение относится именно к профилактическому обслуживанию систем ОВК.
Под профилактическим обслуживанием системы следует понимать совокупность профилактических мер, позволяющих вмешаться в систему, прежде произойдет ее отказ, чтобы снизить вероятность аварии или нарушения в работе системы. Профилактическое обслуживание может быть систематическим или условным. Систематическое профилактическое обслуживание объединяет операции, осуществляемые периодически в соответствии с заранее определенным графиком. Согласно норме AFNOR Х-60-010, условное профилактическое обслуживание зависит от заранее определенного типа события, показывающего состояние системы. При этом операции условного профилактического обслуживания осуществляют в зависимости от показаний приборов, измерений и контроля, осуществляемого на рассматриваемой системе.
Под корректирующим обслуживанием системы следует понимать совокупность действий на системе после появления неисправности. Корректирующие действия могут быть паллиативными и предусматривать временное устранение неполадок системы или кардинальными, предполагающими ремонт системы.
В области систем ОВК из документа "Control of Air-Cooled Chiller Condenser Fans Using Clustering Neural Networks", Henze et al, известно устройство управления холодильной установкой (на английском языке Chiller), в котором используют искусственную нейронную сеть для вычисления сигналов управления холодильной установкой. Нейронная сеть является сетью с послойным распространением (на английском языке feedforward). Входными переменными нейронной сети являются температура внешнего воздуха, мощность охлаждения испарителя холодильной установки, расход хладагента внутри холодильной установки, температура хладагента в различных точках измерения. Выходными переменными являются число заранее определенных скоростей вентилятора и скорость вентилятора для двух контуров вентиляции, входящих в состав холодильной установки.
Однако такое устройство позволяет только управлять холодильной установкой и не адаптировано для осуществления профилактического обслуживания этой холодильной установки.
Кроме того, как правило, профилактическое обслуживание, применяемое к системам ОВК, включает в себя совокупность операций, осуществляемых периодически, причем эти операции представляют собой осмотры и плановые вмешательства в соответствии с графиком. График определяют в зависимости от заранее определенной временной периодичности или в зависимости от эксплуатационной периодичности, например, в зависимости от количества часов работы. Кроме того, график операций часто составляют на основании заводских спецификаций и опыта, накопленного в течение срока службы основных компонентов системы ОВК.
Настоящее изобретение призвано предложить более эффективное устройство контроля работы системы ОВК, позволяющее осуществлять профилактическое обслуживание.
В связи с этим объектом изобретения является устройство контроля вышеупомянутого типа, при этом устройство дополнительно содержит модуль диагностики системы ОВК, при этом модуль диагностики выполнен с возможностью вычисления вероятностей неполадок системы ОВК при помощи байесовской сети, при этом неполадки являются заранее определенными, при этом каждая входная переменная байесовской сети связана с соответствующим характеристическим параметром, и каждая вероятность соответствующей неполадки является выходной переменной байесовской сети.
Устройство контроля в соответствии с изобретением позволяет обнаруживать отклонения в работе системы ОВК при помощи модуля оценки, в котором применяется искусственная нейронная сеть, причем эти отклонения обычно соответствуют началу аномалии, затем устанавливать наиболее вероятную причину или причины отклонения или отклонений, обнаруженных при помощи модуля диагностики с применением байесовской сети. При этом устройство контроля в соответствии с изобретением позволяет осуществлять эффективное профилактическое обслуживание системы ОВК.
Согласно другим предпочтительным аспектам, устройство контроля имеет один или несколько следующих отличительных признаков, рассматриваемых отдельно или во всех технически возможных комбинациях:
- система ОВК предназначена для оснащения здания, при этом одной из измеряемых величин является температура воздуха снаружи здания;
- система ОВК является системой передачи тепла между воздухом снаружи здания и обрабатываемой текучей средой, и другой измеряемой величиной является температура указанной текучей среды на входе системы ОВК;
- система ОВК предназначена для оснащения здания и является системой передачи тепла между внешним воздухом снаружи здания и обрабатываемой текучей средой,
при этом система передачи тепла содержит:
+ входное отверстие для внешнего воздуха и выходное отверстие для внешнего воздуха,
+ входное отверстие для обрабатываемой текучей среды и выходное отверстие для обрабатываемой текучей среды,
+ насос, выполненный с возможностью обеспечения циркуляции обрабатываемой текучей среды между входным отверстием и выходным отверстием,
+ компрессор, конденсатор, детандер и испаритель, соединенные последовательно и в виде петли, и
+ вентилятор, выполненный с возможностью обеспечения циркуляции внешнего воздуха между входным отверстием и выходным отверстием, и
каждый характеристический параметр выбирают из группы, в которую входят: давление хладагента в газообразном состоянии на входе компрессора; давление хладагента в газообразном состоянии на выходе компрессора; температура хладагента в газообразном состоянии на выходе компрессора; разность температуры, равная температуре всасывания компрессора минус температура насыщения на входе компрессора; разность температуры, равная температуре насыщения на выходе компрессора минус температура на выходе конденсатора; изменение температуры обрабатываемой текучей среды между входным отверстием и выходным отверстием; электрическое потребление компрессора; электрическое потребление вентилятора; электрическое потребление насоса; расход обрабатываемой текучей среды; продолжительность работы на полном режиме системы; число запусков системы и число оттаиваний испарителя;
- система ОВК является системой вентиляции воздуха, и по меньшей мере одну другую измеряемую величину выбирают из группы, в которую входят: температура окружающего воздуха внутри здания, концентрация диоксида углерода и по меньшей мере концентрация загрязняющего вещества внутри здания;
- система ОВК предназначена для оснащения здания и является системой вентиляции воздуха, содержащей вентилятор, и каждый характеристический параметр выбирают из группы, в которую входят: расход воздуха на выходе системы, электрическое потребление вентилятора и продолжительность работы на полном режиме вентилятора;
- система ОВК является системой передачи тепла между первой текучей средой и второй текучей средой, и первой измеряемой величиной является температура первой текучей среды на входе системы ОВК, а второй измеряемой величиной является температура второй текучей среды на входе системы ОВК;
- система передачи тепла содержит:
+ первое входное отверстие для первой текучей среды и первое выходное отверстие для первой текучей среды,
+ второе входное отверстие для второй текучей среды и второе выходное отверстие для второй текучей среды,
+ первый насос, выполненный с возможностью обеспечения циркуляции первой текучей среды между первым входным отверстием и первым выходным отверстием,
+ второй насос, выполненный с возможностью обеспечения циркуляции второй текучей среды между вторым входным отверстием и вторым выходным отверстием,
+ компрессор, конденсатор, детандер и испаритель, соединенные последовательно и в виде петли, и
каждый характеристический параметр выбирают из группы, в которую входят: давление хладагента в газообразном состоянии на входе компрессора; давление хладагента в газообразном состоянии на выходе компрессора; температура хладагента в газообразном состоянии на выходе компрессора; разность температуры, равная температуре всасывания компрессора минус температура насыщения на входе компрессора; разность температуры, равная температуре насыщения на выходе компрессора минус температура на выходе конденсатора; изменение температуры первой обрабатываемой текучей среды между первым входным отверстием и первым выходным отверстием; изменение температуры второй обрабатываемой текучей среды между вторым входным отверстием и вторым выходным отверстием; электрическое потребление компрессора; электрическое потребление первого насоса; электрическое потребление второго насоса; расход первой текучей среды; расход второй текучей среды; продолжительность работы на полном режиме системы и число запусков системы;
- нейронная сеть является сетью, обучающейся с учителем, такой как многослойная персептронная сеть; и
- устройство дополнительно содержит:
+ вторые средства считывания измеряемого значения каждого параметра, характеризующего работу системы ОВК, и
+ модуль сравнения измеряемого значения с оценочным значением для каждого характеристического параметра.
Объектом изобретения является также комплекс, содержащий систему ОВК и устройство контроля работы указанной системы, при этом устройство контроля является описанным выше устройством.
Объектом изобретения является также способ контроля работы системы ОВК, при этом способ содержит следующие этапы:
- считывают значения измеряемых величин, связанных с системой ОВК, и
- в зависимости от считанных значений измеряемых величин и при помощи нейронной сети оценивают значение по меньшей мере одного параметра, характеризующего работу системы ОВК, при этом каждая измеряемая величина является входной переменной нейронной сети и каждый характеристический параметр является выходной переменной нейронной сети,
при этом способ дополнительно содержит этап диагностики системы ОВК, во время которого при помощи байесовской сети вычисляют вероятности неполадок системы ОВК, при этом неполадки являются заранее определенными, при этом каждая входная переменная байесовской сети связана с соответствующим характеристическим параметром, и каждая вероятность соответствующей неполадки является выходной переменной байесовской сети.
Согласно другому предпочтительному аспекту, способ контроля дополнительно содержит следующие этапы:
- считывают измеряемое значение каждого параметра, характеризующего работу системы ОВК, и
- сравнивают измеряемое значение с оценочным значением для каждого характеристического параметра.
Объектом изобретения является также компьютерный программный продукт, содержащий команды, позволяющие осуществлять описанный выше способ контроля, когда их исполняет компьютер.
Эта отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного исключительно в качестве не ограничительного примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 - схема системы ОВК и устройства контроля указанной системы согласно первому варианту выполнения изобретения, в котором система ОВК является системой передачи тепла, такой как тепловой насос или холодильная установка.
Фиг. 2 - вид искусственной нейронной сети, применяемой модулем оценки, входящим в состав устройства контроля, показанного на фиг. 1.
Фиг. 3 - блок-схема способа контроля в соответствии с изобретением.
Фиг. 4 - вид, аналогичный фиг. 1, согласно второму варианту выполнения изобретения, в котором система ОВК является системой вентиляции воздуха.
Фиг. 5 - вид, аналогичный фиг. 4, согласно версии выполнения системы вентиляции воздуха.
Фиг. 6 - вид, аналогичный фиг. 1, согласно третьему варианту выполнения изобретения, в котором система ОВК является системой вентиляции воздуха с дополнительной функцией обработки воздуха, называемой также установкой обработки воздуха.
Фиг. 7 - вид, аналогичный фиг. 1, согласно четвертому варианту выполнения изобретения, в котором система ОВК является тепловым насосом «вода-вода».
В дальнейшем тексте описания выражение «по существу равный» соответствует отношению равенства плюс или минус 10%.
Комплекс 10 содержит систему ОВК 12 и устройство 14 контроля работы указанной системы ОВК.
Система ОВК 12 выполнена с возможностью осуществления по меньшей мере одной функции среди функции отопления, функции вентиляции, функции обработки воздуха и функции кондиционирования. Систему ОВК 12 называют также системой HVAC.
Система ОВК 12 предназначена для оснащения не показанного здания. Систему ОВК 12 используют, например, для обеспечения промышленного процесса, такого как охлаждение жидкости или снабжение жидкостью при заданной температуре.
Система ОВК 12 является, например, аэравлической системой, содержащей входное воздушное отверстие 16, выходное воздушное отверстие 18, и выполнена с возможностью использования воздушного потока, показанного стрелками А, между входным отверстием 16 и выходным отверстием 18.
Согласно первому варианту выполнения, показанному на фиг. 1, система ОВК 12 является системой передачи тепла между воздухом снаружи здания и обрабатываемой текучей средой. Обрабатываемой текучей средой является, например, вода, в частности, вода, циркулирующая в системе отопления здания, или воздух внутри здания.
Система 121 передачи тепла является, например, тепловым насосом, обозначаемым также РАС, таким как аэротермический тепловой насос, в частности, тепловой насос «воздух-вода», показанный на фиг. 1, или тепловой насос «воздух-воздух». В варианте система 12 передачи тепла является холодильной установкой (на английском языке Chiller).
Система 12 передачи тепла содержит входное отверстие 20 для обрабатываемой текучей среды и выходное отверстие 22 для указанной текучей среды. Обрабатываемая текучая среда поступает, например, через входное отверстие 20 от внешнего источника 24, затем после обработки, то есть после нагрева или охлаждения, проходит в выходное отверстие 22 к внешнему источнику 24 или к другой, не показанной установке.
Система 12 передачи тепла выполнена с возможностью осуществления известного термодинамического цикла, в ходе которого хладагент последовательно переходит из газообразного состояния с низким давлением в газообразное состояние с высоким давлением, затем в жидкое состояние с высоким давлением, затем в жидкое состояние с низким давлением и опять в газообразное состояние с низким давлением.
Хладагент представляет собой, например, смесь тетрафторэтана, пентафторэтана и дифторметана, обозначаемую также R407C, смесь пентафторэтана и дифторметана, обозначаемую также R410A, или тетрафторэтан, обозначаемый также R134A.
Под высоким давлением следует понимать давление, как правило, составляющее от 10 бар до 100 бар, например, от 10 до 45 бар.
Под низким давлением следует понимать давление, как правило, составляющее от 2 бар до 15 бар.
Система 12 передачи тепла содержит компрессор 26, в который может поступать хладагент в газообразном состоянии и который при помощи энергии, обеспечиваемой не показанным двигателем, сжимает хладагент в газообразном состоянии от низкого давления до высокого давления, причем это повышение давления приводит также к повышению температуры хладагента.
Система 12 передачи тепла содержит также детандер 28, называемый также редуктором давления, при этом в детандер 28 может поступать хладагент в жидком состоянии и с высоким давлением, и он понижает давление хладагента в жидком состоянии от высокого давления до низкого давления, причем это понижение давления приводит к понижению температуры хладагента.
Система 12 передачи тепла содержит также первый теплообменник 30 и второй теплообменник 32, установленные, каждый, между компрессором 26 и детандером 28. Компрессор 26, первый теплообменник 30, детандер 28 и второй теплообменник 32 соединены последовательно в этом порядке и в виде петли через главный контур 34 циркуляции хладагента. Например, первый теплообменник 30 является пластинчатым теплообменником или трубчатым и каландровым теплообменником или коаксиальным теплообменником, а второй теплообменник 32 является ребристой батареей, как показано на фиг. 1.
Система 12 передачи тепла содержит вентилятор 3δ, выполненный с возможностью обеспечения циркуляции внешнего воздуха от входного отверстия 16 к выходному отверстию 18 и внутри второго теплообменника 32 для обеспечения теплообмена между внешним воздухом и хладагентом на уровне второго теплообменника 32. Вентилятор 38 называют также вентиляторным агрегатом и обозначают GMV.
Система 12 передачи тепла содержит вспомогательный контур 40 циркуляции обрабатываемой текучей среды от входного отверстия 20 до выходного отверстия 22, при этом вспомогательный контур 40 соединен с первым теплообменником 30 и содержит насос 41 для обеспечения циркуляции обрабатываемой текучей среды через первый теплообменник 30 и для обеспечения теплообмена между обрабатываемой текучей средой и хладагентом на уровне первого теплообменника 30.
Факультативно и дополнительно система 12 передачи тепла содержит вентиль 42 инверсии цикла, такой как четырехходовой вентиль, соединенный с входом и выходом компрессора 26. Вентиль 42 инверсии цикла выполнен с возможностью изменения направления циркуляции хладагента на обратное внутри первого теплообменника 30, детандера 28 и второго теплообменника 32, сохраняя при этом неизменным направление циркуляции хладагента внутри компрессора, чтобы переходить, как будет описано ниже, от режима отопления к режиму охлаждения (называемому также освежающим режимом) и наоборот. Вентиль 42 инверсии цикла выполнен также с возможностью перекрывания прохождения хладагента через главный контур 34.
В примере, представленном на фиг. 1, система 12 передачи тепла является тепловым насосом, работающим в режиме нагрева обрабатываемой текучей среды, при этом хладагент предназначен для циркуляции в направлении стрелок F, проходя через первый теплообменник 30 от компрессора 26 и детандеру 28, затем проходя через второй теплообменник 32 от детандера 28 опять к компрессору 26.
Согласно примеру, показанному на фиг. 1, первый теплообменник 30 образует конденсатор С, соединенный с выходом компрессора 26, при этом конденсатор С выполнен с возможностью поступления в него хладагента в газообразном состоянии и с высоким давлением и с возможностью сжижения поступающего хладагента из газообразного состояния в жидкое состояние, при этом сжижение хладагента приводит к понижению температуры хладагента. Таким образом, на выходе конденсатора С хладагент находится в жидком состоянии и под высоким давлением. Второй теплообменник 32 образует испаритель Е, соединенный с выходом детандера 28, при этом испаритель Ε выполнен с возможностью поступления в него хладагента в жидком состоянии и с низким давлением и с возможностью испарения хладагента из его жидкого состояния в газообразное состояние, при этом испарение хладагента соответствует повышению температуры хладагента. Испаритель Ε соединен с входом компрессора 26, при этом на выходе испарителя Ε хладагент находится в газообразном состоянии и под низким давлением.
Согласно примеру, показанному на фиг. 1, в режиме отопления система 12 передачи тепла нагревает обрабатываемую текучую среду между входным отверстием 20 и выходным отверстием 22 через конденсатор С, который высвобождает тепло, при этом во время сжижения температура хладагента понижается. Вентилятор 38 обеспечивает циркуляцию внешнего воздуха внутри второго теплообменника 32, соответствующего испарителю Е, при этом испаритель Ε отбирает тепло у внешнего воздуха для обеспечения испарения хладагента.
В варианте система 12 передачи тепла является тепловым насосом, работающим в режиме охлаждения обрабатываемой текучей среды, при этом хладагент циркулирует в направлении, противоположном стрелкам F, проходя через второй теплообменник 32 от компрессора 26 к детандеру 28, затем проходя через первый теплообменник 30 от детандера 28 опять к компрессору 26.
В режиме охлаждения первый теплообменник 30 образует испаритель Е, выполненный с возможностью испарения хладагента из его жидкого состояния с низким давлением в его газообразное состояние с низким давлением. Второй теплообменник 32 образует конденсатор С, выполненный с возможностью сжижения хладагента из его газообразного состояния с высоким давлением в его жидкое состояние с высоким давлением. Первый теплообменник 30, образующий в этом случае испаритель Е, выполнен с возможностью отбора тепла у обрабатываемой текучей среды, то есть охлаждения обрабатываемой текучей среды, и с возможностью испарения хладагента. В режиме охлаждения воздух, забираемый снаружи через входное отверстие 16, нагревается вторым теплообменником 32, образующим конденсатор С, после чего удаляется через выходное отверстие 18.
Иначе говоря, независимо от того, является режим работы система 12 режимом отопления или режимом охлаждения, система 12 передачи тепла содержит компрессор 26, конденсатора С, детандер 28 и испаритель Е, соединенные последовательно в этом порядке и в виде петли. В режиме отопления, как показано на фиг. 1, конденсатор С соответствует первому теплообменнику 30, и испаритель Ε соответствует второму теплообменнику 32. В режиме охлаждения, наоборот, конденсатор С соответствует второму теплообменнику 32, и испаритель Ε соответствует первому теплообменнику 30.
Система 12 передачи тепла оснащена первым датчиком 50 давления, выполненным с возможностью измерения первого давления хладагента в газообразном состоянии, при этом первый датчик 50 давления расположен на выходе компрессора 26. Независимо от режима работы системы 12, то есть режима отопления или охлаждения, направление циркуляции хладагента является одинаковым внутри компрессора 26, и первое измеряемое давление соответствует в этом случае высокому давлению.
Система 12 передачи тепла оснащена вторым датчиком 52 давления, выполненным с возможностью измерения второго давления хладагента в газообразном состоянии, при этом второй датчик 52 давления расположен на входе компрессора 26. Аналогично, независимо от режима работы системы 12 (обогрев или охлаждение), второе измеряемое давление соответствует в этом случае низкому давлению.
Система 12 передачи тепла оснащена первым температурным датчиком 54, выполненным с возможностью измерения первой температуры хладагента в газообразном состоянии, при этом первый температурный датчик 54 расположен на выходе компрессора 26. Аналогично, независимо от режима работы системы 12 (обогрев или охлаждение), первая измеряемая температура соответствует температуре хладагента в газообразном состоянии с высоким давлением.
Система 12 передачи тепла оснащена вторым температурным датчиком 56, выполненным с возможностью измерения второй температуры хладагента в газообразном состоянии, при этом второй температурный датчик 56 расположен на входе компрессора 26. Независимо от режима работы системы 12 (обогрев или охлаждение), вторая измеряемая температура соответствует температуре хладагента в газообразном состоянии с низким давлением.
Система 12 передачи тепла оснащена третьим температурным датчиком 58, выполненным с возможностью измерения температуры хладагента в жидком состоянии, при этом третий температурный датчик 58 расположен между детандером 28 и первым теплообменником 30. В режиме отопления третий температурный датчик 58 расположен на входе детандера 28 по направлению циркуляции хладагента, и третья измеряемая температура соответствует температуре хладагента в жидком состоянии с высоким давлением. В режиме охлаждения, наоборот, третий температурный датчик 58 расположен на выходе детандера 28 по направлению циркуляции хладагента, и третья измеряемая температура соответствует температуре хладагента в жидком состоянии с низким давлением.
Система 12 передачи тепла оснащена четвертым температурным датчиком 59, выполненным с возможностью измерения температуры хладагента в жидком состоянии, при этом четвертый температурный датчик 59 расположен между детандером 28 и вторым теплообменником 32. В режиме отопления четвертый температурный датчик 59 расположен на выходе детандера 28 по направлению циркуляции хладагента, и четвертая измеряемая температура соответствует температуре хладагента в жидком состоянии с низким давлением. В режиме охлаждения, наоборот, четвертый температурный датчик 59 расположен на входе детандера 28 по направлению циркуляции хладагента, и четвертая измеряемая температура соответствует температуре хладагента в жидком состоянии с высоким давлением.
Система 12 передачи тепла оснащена пятым температурным датчиком 60, выполненным с возможностью измерения температуры снаружи здания, предпочтительно вблизи входного воздушного отверстия 16, например, на расстоянии менее 10 м от входного воздушного отверстия 16.
Система 12 передачи тепла оснащена шестым температурным датчиком 62, выполненным с возможностью измерения температуры обрабатываемой текучей среды на входе системы 12, например, перед входным отверстием 20 по направлению циркуляции обрабатываемой текучей среды.
Система 12 передачи тепла оснащена седьмым температурным датчиком 64, выполненным с возможностью измерения температуры текучей среды после обработки на выходе системы 12, например, за выходным отверстием 22 по направлению циркуляции обрабатываемой текучей среды.
Система 12 передачи тепла оснащена датчиком расхода 66, выполненным с возможностью измерения расхода обрабатываемой текучей среды, проходящей через вспомогательный контур 40.
Устройство 14 контроля содержит блок 70 обработки информации, включающий в себя, например, запоминающее устройство 72 и процессор 74, связанный с запоминающим устройством.
Факультативно и дополнительно устройство 14 контроля содержит радиоэлектрический приемник-передатчик 76, в частности, для обмена данными при помощи радиоэлектрических волн с одним или несколькими датчиками 50-66.
Запоминающее устройство 72 выполнено с возможностью записи первой программы 80 считывания значений измеряемых величин, связанных с системой ОВК. Запоминающее устройство 72 выполнено с возможностью записи программы 82 оценки, в зависимости от считываемых значений измеряемых величин и при помощи искусственной нейронной сети 84, значения по меньшей мере одного параметра, характеризующего работу системы ОВК 12.
Запоминающее устройство 72 выполнено с возможностью записи программы 86 диагностики системы ОВК 12, при этом программа 86 выполнена с возможностью вычисления вероятностей неполадок системы ОВК 12 при помощи не показанной байесовской сети. Неполадки являются заранее определенными, и каждая входная переменная байесовской сети связана с соответствующим характеристическим параметром, при этом каждая вероятность соответствующей неполадки является выходной переменной байесовской сети.
Факультативно и дополнительно запоминающее устройство 72 выполнено с возможностью записи второй программы 88 считывания измеряемого значения каждого параметра, характеризующего работу системы ОВК 12, и с возможностью записи программы 90 сравнения измеряемого значения с оценочным значением для каждого характеристического параметра.
Согласно этому факультативному варианту, устройство 14 контроля дополнительно содержит, например, модуль 91 индикации результата сравнения для каждого характеристического параметра.
Процессор 74 выполнен с возможностью исполнения каждой из программ 80, 82, 86, 88 и 90, образующих соответственно первые средства считывания значений измеряемых величин, модуль оценки значения по меньшей мере одного параметра, характеризующего работу системы ОВК, модуль диагностики системы ОВК, вторые средства считывания измеряемых значений каждого характеристического параметра и модуль сравнения измеряемого значения с оценочным значением для каждого характеристического параметра. Предпочтительно модуль 82 оценки выполнен с возможностью оценки значения каждого из параметров, характеризующих работу системы ОВК.
В варианте, первые средства 80 считывания, модуль 82 оценки, модуль 86 диагностики, вторые средства 88 считывания и модуль 90 сравнения выполнены в виде программных логических компонентов или в виде специальных интегральных схем.
Первая программа 80 считывания выполнена с возможностью считывания по меньшей мере одного значения каждой из измеряемых величин, учитываемых при контроле системы ОВК 12. Предпочтительно первая программа 80 считывания выполнена с возможностью считывания измеряемых последовательно во времени различных значений каждой из этих величин.
Согласно первому варианту выполнения, первой величиной является температура воздуха снаружи здания, при этом первую величину измеряют при помощи пятого температурного датчика 60.
Второй величиной является, например, температура обрабатываемой текучей среды на входе системы ОВК 12, при этом вторую величину измеряют при помощи шестого температурного датчика 62.
Согласно первому варианту выполнения, совокупность измеряемых величин, образующих входные переменные нейронной сети 84, предпочтительно включает в себя температуру воздуха снаружи здания и температуру обрабатываемой текучей среды на входе системы ОВК 12.
В примере, представленном на фиг. 1, первая программа 80 считывания выполнена, в частности, с возможностью приема, через радиоэлектрический приемник-передатчик 76 или через не показанные проводные линии передачи данных, измеряемые значения первой и второй величин от пятого и шестого температурных датчиков 60, 62.
Программа 82 оценки выполнена с возможностью оценки, в зависимости от указанных считываемых значений измеряемых величин и с применением нейронной сети 84, по меньшей мере одного значения по меньшей мере одного соответствующего параметра, характеризующего работу системы ОВК 12. Предпочтительно программа 82 оценки выполнена с возможностью оценки, в зависимости от указанных считываемых значений измеряемых величин и с применением нейронной сети 84, по меньшей мере одного значения каждого из параметров, характеризующих работу системы ОВК 12. Предпочтительно программа 82 оценки выполнена с возможностью оценки последовательных во времени значений каждого соответствующего параметра. При этом каждая измеряемая величина является входной переменной 92 нейронной сети 84, показанной на фиг. 2, и каждый характеристический параметр является выходной переменной 94 указанной нейронной сети 84.
Искусственная нейронная сеть 84 является, например, сетью с алгоритмом обучения с учителем, использующей метод обратного распространения градиента ошибки. Предпочтительно нейронная сеть 84 является многослойной персептронной сетью, как показано на фиг. 2.
Нейронная сеть 84 содержит множество искусственных нейронов 96, сгруппированных в последовательные слои 98, 100, 102А, 102В, а именно: входной слой 98, соответствующий входным переменным 92, выходной слой 100, соответствующий выходной переменной или выходным переменным 94, и возможные промежуточные слои 102А, 102В, называемые также скрытыми слоями и расположенные между входным слоем 98 и выходным слоем 100. Число искусственных нейронов 96, образующих входной слой 98, соответствующий входным переменным 92, обозначен N, где N является целым числом, большим или равным 2. Число скрытых слоев 102А, 102В обозначено Р, где Ρ является целым числом, предпочтительно равным 1 или 2.
В примере, показанном на фиг. 2, нейронная сеть 84 содержит первый 102А и второй 102В скрытые слои. Число нейронов 96, образующих первый скрытый слой 102А, составляет, например, от Ν/2 до Ν*2.
Функция активации, характеризующая каждый искусственный нейрон 96, является, например, линейной функцией или сигмоидальной функцией. Первоначальные синаптические весовые значения устанавливаются, например, случайно или псевдослучайно.
Предпочтительно обучение нейронной сети 84 является обучением с учителем. В этом случае оно использует, например, алгоритм обратного распространения градиента ошибки, такого как алгоритм, основанный на минимизации критерия ошибки с использованием так называемого метода понижения градиента.
Согласно первому варианту выполнения, каждый характеристический параметр предпочтительно выбирают из группы, в которую входят:
- давление хладагента в газообразном состоянии на входе компрессора 26, то есть низкое давление, измеряемое, в случае необходимости, при помощи второго датчика 52 давления;
- давление хладагента в газообразном состоянии на выходе компрессора 26, то есть высокое давление, измеряемое, в случае необходимости, при помощи первого датчика 50 давления;
- температура хладагента в газообразном состоянии на выходе компрессора 26, называемая также температурой нагнетания, измеряемая, в случае необходимости, при помощи первого температурного датчика 54;
- первая разность температуры, называемая также перегревом, равная температуре всасывания компрессора 26, измеряемой, в случае необходимости, при помощи второго температурного датчика 56, минус температура насыщения со стороны низкого давления, то есть на входе компрессора 26, получаемого, в случае необходимости, при помощи второго датчика 52 давления;
- вторая разность температуры, называемая также недоохлаждением, равная температуре насыщения со стороны высокого давления, то есть на выходе компрессора 26, получаемого, в случае необходимости, при помощи первого датчика 50 давления, минус температура на выходе конденсатора С, измеряемая, в случае необходимости, при помощи третьего температурного датчика 58 в режиме отопления или при помощи четвертого температурного датчика 59 в режиме охлаждения;
- третья разность температуры, соответствующая температуре обрабатываемой текучей среды в выходном отверстии 22 минус температура обрабатываемой текучей среды во входном отверстии 20, измеряемая, в случае необходимости, при помощи шестого и седьмого температурных датчиков 62, 64;
- электрическое потребление компрессора 26;
- электрическое потребление вентилятора 38;
- электрическое потребление насоса 41;
- расход обрабатываемой текучей среды, измеряемый, в случае необходимости, при помощи датчика 66 расхода;
- продолжительность работы на полном режиме системы 12;
- число запусков системы 12; и
- число оттаиваний испарителя Е.
Согласно первому варианту выполнения, совокупность характеристических параметров, образующих выходные переменные нейронной сети 84, предпочтительно состоит из элементов вышеупомянутой группы.
При этом каждый характеристический параметр можно оценивать при помощи модуля 82 оценки и при помощи нейронной сети 84 в зависимости от входных величин. Каждый характеристический параметр можно также измерять, например, при помощи одного или нескольких датчиков 50-66, как было указано выше, или непосредственно через один или несколько не показанных датчиков электрической энергии для электрического потребления компрессора 26, вентилятора 38 или насоса 41.
Программа 86 диагностики выполнена с возможностью вычисления вероятностей заранее определенных неполадок системы ОВК 12 при помощи байесовской сети и в зависимости от значений характеристических параметров, вычисляемых программой 82 оценки.
Байесовская сеть является, например, сетью наивного типа.
Если запоминающее устройство 72 дополнительно содержит вторую программу 88 считывания и программу 90 сравнения, значения, поступающие на вход байесовской сети для вычисления вероятностей заранее определенных неполадок, предпочтительно соответствуют результатам сравнения между измеряемым значением и оценочным значением, полученным при помощи программы 90 сравнения и для каждого характеристического параметра.
На входе байесовской сети каждому характеристическому параметру присваивают лингвистические термины, такие как «правильный», «увеличивается» и «уменьшается». Термин «правильный» соответствует случаю, когда измеряемое значение равно оценочному значению, полученному через нейронную сеть 84, с учетом заранее определенного отклонения, термин «увеличивается» соответствует случаю, когда измеряемое значение превышает сумму указанного оценочного значения и заранее определенного отклонения, термин «уменьшается» соответствует случаю, когда измеряемое значение меньше оценочного значения минус заранее определенное отклонение. Заранее определенное отклонение равно, например, 10% оценочного значения.
Модуль 91 индикации выполнен с возможностью индикации результата сравнения между измеряемым значением и оценочным значением для каждого характеристического параметра. Например, результат выводится на экран в виде не показанного цветного сигнала, при этом каждый цветной сигнал может менять цвет в зависимости от отклонения между измеряемым значением и оценочным значением. Каждый цветной сигнал может, например, иметь три разных цвета, таких как зеленый, оранжевый и красный. Первый цвет, например, зеленый, соответствует случаю, когда измеряемое значение равно оценочному значению с учетом заранее определенного отклонения; второй цвет, например, оранжевый, соответствует случаю, когда отклонение между измеряемым значением и оценочным значением является небольшим, но все же превышает по абсолютной величине заранее определенное значение; и третий цвет, например, красный, соответствует случаю, когда отклонение между измеряемым значением и оценочным значением является более значительным.
Согласно первому варианту выполнения, каждую заранее определенную неполадку предпочтительно выбирают из группы, в которую входят:
- присутствие в режиме отопления загрязнений, препятствующих прохождению воздуха во втором теплообменнике 32, образующем в этом режиме испаритель Е;
- ненормальный переход на уровне компрессора 26 от высокого давления к низкому давлению; например, по причине плохой герметичности обратных клапанов, препятствующих переходу от высокого давления к низкому давлению компрессора 26;
- присутствие воздушных пузырьков во вспомогательном контуре 40 циркуляции обрабатываемой текучей среды;
- загрязнение первого теплообменника 30; например, по причине присутствия грязи во вспомогательном контуре 40;
- очень низкая температура внешнего воздуха, соответствующая суровым внешним климатическим условиям;
- дефект электрического соединения электронного модуля управления, в частности, выполненного с возможностью управления компрессором 26, детандером 28, насосом 41 и вентилятором 38 системы ОВК;
- неисправность компрессора 26;
- насыщение не показанного первого фильтра, расположенного между детандером 28 и первым теплообменником 30, при этом первый фильтр предназначен для обезвоживания хладагента;
- слишком открытое положение детандера 28, соответствующее слишком сильному понижению давления хладагента;
- слишком закрытое положение детандера 28, соответствующее слишком слабому понижению давления хладагента;
- попадание влаги в главный контур 34 циркуляции хладагента;
- ошибка в параметрировании алгоритма регулирования, применяемого электронным модулем управления;
- загрязнение не показанного второго фильтра, соединенного с вспомогательным контуром 40, например, по причине присутствия грязи, примесей в обрабатываемой текучей среде, циркулирующей во вспомогательном контуре 40;
- утечка во вспомогательном контуре 40;
- утечка в главном контуре 34;
- присутствие неконденсированных элементов, таких как вода и/или масло, в главном контуре 34;
- присутствие в режиме отопления слоя льда на втором теплообменнике 32, образующем в этом режиме испаритель Е;
- неисправность термического сопротивления, входящего в состав компрессора 26 и обеспечивающего нагрев масла двигателя компрессора, когда компрессор 26 выключен;
- отсоединение одного из датчиков 50-66;
- неисправность одного из датчиков 50-66;
- пониженные параметры системы ОВК 12 по отношению к необходимым, иначе говоря, тепловая мощность системы ОВК 12 является недостаточной;
- повышенные параметры системы ОВК 12 по отношению к необходимым, иначе говоря, тепловая мощность системы ОВК 12 является слишком большой;
- ненормальный перегрев компрессора 26;
- превышение тока электрического питания компрессора 26;
- неисправность не показанного вариатора скорости, при этом вариатор скорости предназначен для изменения скорости компрессора 26;
- утечка масла в компрессоре 26;
- неисправность вентилятора 38;
- неисправность насоса 41 вспомогательного контура 40; и
- плохое распределение вспомогательного контура 40, образующего гидравлическую сеть в здании, когда обрабатываемой текучей средой является вода.
Далее следует описание работы устройства 14 контроля в соответствии с изобретением со ссылками на фиг. 3, на которой представлена блок-схема способа контроля в соответствии с изобретением.
Во время первоначального этапа 120 первая программа 80 считывания считывает значения измеряемых величин, например, поступающие от соответствующих датчиков 60, 62. Предпочтительно датчики 60, 62 синхронизированы между собой таким образом, чтобы значения, получаемые первой программой 80 считывания, соответствовали значениям, измеряемым по существу в тот же момент.
Затем во время этапа 130 программа 82 оценки оценивает значения характеристических параметров системы ОВК 12 при помощи описанной выше нейронной сети 84, при этом значения измеряемых величин образуют входные переменные 92 нейронной сети, а оцениваемые характеристические параметры образуют выходные переменные 94 указанной нейронной сети.
На следующем этапе 140 вторая программа 88 считывания считывает измеряемые значения указанных характеристических параметров. В примере, показанном на фиг. 3, этап 140 второго считывания осуществляют после этапа 130 оценки, но специалисту понятно, что в варианте этап 140 второго считывания можно осуществлять одновременно с этапом 120 первого считывания или после этапа 120 первого считывания и перед этапом 130 оценки.
После этапа 130 оценки и этапа 140 второго считывания программа 90 сравнения на этапе 150 сравнивает измеряемое значение с оценочным значением для каждого характеристического параметра системы ОВК 12. Дополнительно, программа 90 сравнения связывает с каждым характеристическим параметром системы 12 передачи тепла один лингвистический термин из терминов «правильный», «увеличивается» и «уменьшается» в зависимости от результата сравнения, как было указано выше.
Наконец, программа 86 диагностики осуществляет диагностику системы ОВК 12 во время следующего этапа 160 путем вычисления вероятностей заранее определенных неполадок системы ОВК 12 при помощи байесовской сети, при этом каждую входная переменная байесовской сети связана с соответствующим характеристическим параметром, и каждая вероятность соответствующей неполадки является выходной переменной байесовской сети.
Вероятности, связанные с различными заранее определенными неполадками, первоначально определяют как равновероятностные, затем их вычисляют в зависимости от изменения каждого из характеристических параметров на входе байесовской сети. Например, вероятности вычисляют периодически или вычисляют при каждом изменении значения по меньшей мере одного из характеристических параметров, например, при изменении, соответствующем отклонению более чем на 10% от предыдущего значения.
По завершении этапа 160 диагностики способ контроля возвращается на этап 120, во время которого первая программа 80 считывания считывает новые значения измеряемых величин, и возобновляет следующие этапы 130-160.
Этапы 120-160 осуществляют, например, периодически. В варианте этап 120 первого считывания повторяют при каждом изменении значения по меньшей мере одной из измеряемых величин, таком как изменение, соответствующее отклонению более чем на 10% от предыдущего значения, а другие этапы 130-160 осуществляют после этого нового этапа 120, чтобы учитывать это изменение значения.
Устройство 14 контроля работы позволяет через свой модуль 82 оценки, использующий искусственную нейронную сеть 84, обнаруживать начало аномалий в работе путем отслеживания изменений заранее определенных величин, связанных с системой ОВК, причем эти величины образуют входные переменные нейронной сети 84.
В связи с этим специалист может заметить, что не обязательно контролировать большое число заранее определенных величин для обнаружения нарушения в работе системы ОВК 12 и для диагностики наиболее вероятной причины этого нарушения работы. Действительно, согласно первому варианту выполнения, учитывают только две заранее определенные величины, а именно температуру воздуха снаружи здания и температуру обрабатываемой текучей среды на входе системы ОВК 12.
Обучение нейронной сети 84 происходит во время первых месяцев работы системы ОВК 12, например, во время первых трех месяцев работы в режиме отопления и во время первых трех месяцев работы в режиме охлаждения.
Затем, при помощи модуля 86 диагностики, использующего байесовскую сеть, устройство 14 контроля работы позволяет вычислить вероятности каждой из заранее определенных неполадок и диагностировать наиболее вероятную причину начала обнаруженной аномалии, определяя неполадку или неполадки с наиболее высоким вероятностями.
На фиг. 4 и 5 представлен второй вариант выполнения изобретения, при этом элементы, идентичные с описанным выше первым вариантом выполнения, имеют такие же обозначения, и их повторное описание опускается.
Комплекс 10 содержит систему ОВК 212 и устройство 14 контроля.
Система ОВК 212 является аэравлической системой и содержит входное воздушное отверстие 16, выходное воздушное отверстие 18 и выполнена с возможностью использования воздушного потока (стрелки А) между входным отверстием 16 и выходным отверстием 18. Система ОВК 212 предназначена для оснащения не показанного здания и для установки в непоказанном помещении здания.
Согласно второму варианту выполнения, система 212 ОВК является системой вентиляции воздуха, выполненной с возможностью забора воздуха через входное воздушное отверстие 18, затем нагнетания воздуха через выходное воздушное отверстие 18, при этом нагнетаемый воздух подвергается обработке, например, фильтруется, нагревается и/или охлаждается во время своего прохождения через систему 212 вентиляции от входного отверстия 16 к выходному отверстию 18. Систему 212 вентиляции воздуха называют также блоком комфорта и обозначают в этом случае UC.
Система 212 вентиляции воздуха содержит фильтр 220, расположенный вблизи входного отверстия 16 и выполненный с возможностью фильтрации воздуха, поступающего через входное отверстие 16.
Система 212 вентиляции воздуха содержит вентилятор 222, называемый также вентиляторным агрегатом и обозначаемым в этом случае GMV, выполненный с возможностью обеспечения циркуляции воздуха, забираемого внутри здания, от входного отверстия 16 к выходному отверстию 18.
Дополнительно система 212 вентиляции воздуха содержит по меньшей мере один теплообменник 230, 232, выполненный, в зависимости от типа теплообменника, с возможностью охлаждения или нагрева воздуха, циркулирующего от входного отверстия 16 к выходному отверстию 18.
В примере, показанном на фиг. 4, система 212 вентиляции воздуха содержит только один теплообменник, такой как первый теплообменник 230, предназначенный для охлаждения воздуха.
В не показанном на фигурах варианте система 212 вентиляции воздуха содержит только один теплообменник, такой как второй теплообменник 232, предназначенный для нагрева воздуха.
В примере, показанном на фиг. 5, система 212 вентиляции воздуха содержит одновременно первый теплообменник 230 для охлаждения воздуха и второй теплообменник 232 для нагрева воздуха. Иначе говоря, система 212 вентиляции воздуха в примере, показанном на фиг. 5, может нагнетать через выходное отверстие 18 охлажденный или нагретый воздух в зависимости от режима работы системы вентиляции, выбираемого среди, режима отопления или режима охлаждения.
Система 212 вентиляции воздуха оснащена первым датчиком 250 концентрации, выполненным с возможностью измерения концентрации диоксида углерода внутри помещения, и вторым датчиком 252 концентрации, выполненным с возможностью измерения концентрации по меньшей мере одного загрязняющего вещества внутри помещения.
Система 212 вентиляции воздуха оснащена температурным датчиком 60, выполненным с возможностью измерения температуры воздуха, забираемого внутри здания, предпочтительно вблизи входного отверстия 16. Система 212 вентиляции воздуха оснащена также вторым температурным датчиком 262, выполненным с возможностью измерения окружающей температуры внутри помещения.
Система 212 вентиляции воздуха оснащена датчиком 266 расхода, выполненным с возможностью измерения расхода воздуха, нагнетаемого через выходное отверстие 18. Датчик 266 расхода предпочтительно расположен между вентилятором 222 и выходным отверстием 18.
Каждый теплообменник 230, 232 является, например, тепловой батареей, при этом первый теплообменник 230 является холодной гидравлической батареей, а второй теплообменник 232 является горячей гидравлической батареей и/или электрической тепловой батареей. Электрическая тепловая батарея содержит электрическое сопротивление, погруженное в теплоноситель.
Как и в первом варианте выполнения, устройство 14 контроля содержит блок 70 обработки информации, радиоэлектрический приемник-передатчик 76 и модуль 91 индикации, при этом блок 70 обработки информации включает в себя, например, запоминающее устройство 72 и процессор 74.
Запоминающее устройство 72 выполнено с возможностью записи первой программы 80 считывания значений измеряемых величин, программы 82 оценки, использующей искусственную нейронную сеть 84, и программы 86 диагностики, использующей байесовскую сеть. Факультативно и дополнительно запоминающее устройство 72 выполнено с возможностью записи второй программы 88 считывания и программы 90 сравнения.
Согласно второму варианту выполнения, первая величина тоже является температурой воздуха снаружи здания, при этом первую величину измеряют при помощи температурного датчика 60.
Согласно второму варианту выполнения, вторая величина является, например, окружающей температурой воздуха внутри помещения, при этом вторую величину измеряют при помощи второго температурного датчика 262.
Третьей величиной является, например, концентрация диоксида углерода внутри помещения, измеряемая при помощи первого датчика 250 концентрации. Четвертой величиной является, например, концентрация по меньшей мере одного загрязняющего вещества внутри помещения, измеряемая при помощи второго датчика 252 концентрации.
Согласно второму варианту выполнения, совокупность измеряемых величин, образующих входные переменные нейронной сети 84, предпочтительно включает в себя температуру воздуха снаружи здания, окружающую температуру внутри помещения, концентрацию диоксида углерода внутри помещения и концентрацию по меньшей мере одного загрязняющего вещества внутри помещения.
В примере, представленном на фиг. 4 и 5, первая программа 80 считывания может получать через радиоэлектрический приемник-передатчик 76 или через не показанные проводные линии передачи данных, измеряемые значения первой, второй, третьей и четвертой величин от температурных датчиков 60, 262 и от датчиков 250, 252 концентрации.
Программа 82 оценки аналогично выполнена с возможностью оценки, в зависимости от указанных считываемых значений измеряемых величин и с применением нейронной сети 84, значений соответствующих параметров, характеризующего работу системы 212 вентиляции воздуха.
Согласно второму варианту выполнения, каждый характеристический параметр предпочтительно выбирают из группы, в которую входят:
- расход воздуха, нагнетаемого через выходное отверстие 18 системой вентиляции воздуха, в случае необходимости измеряемый при помощи датчика 266 расхода;
- электрическое потребление вентилятора 222; и
- продолжительность работы на полном режиме вентилятора 222 во время заранее определенного временного периода, например, периода в 12 часов.
Согласно второму варианту выполнения, совокупность характеристических параметров, образующих выходные переменные нейронной сети 84, предпочтительно состоит из элементов вышеупомянутой группы.
При этом каждый характеристический параметр можно оценивать при помощи модуля 82 оценки и дополнительно можно измерять, например, при помощи датчика 266 расхода, как было указано выше, или напрямую через контроллер вентилятора 222.
Аналогично, программа 86 диагностики выполнена с возможностью вычисления вероятностей заранее определенных неполадок системы вентиляции воздуха при помощи байесовской сети и в зависимости от значений характеристических параметров, определяемых программой 82 оценки.
Согласно второму варианту выполнения, каждую заранее определенную неполадку предпочтительно выбирают из группы, в которую входят:
- неисправность вентилятора 222;
- загрязнение воздушного фильтра 220;
- загрязнение одного из теплообменников 230, 232;
- загрязнение не показанного водяного фильтра гидравлического контура, питающего первый теплообменник 230 и/или второй теплообменник 232, если второй теплообменник 232 является гидравлической батареей;
- неисправность не показанного насоса гидравлического контура, питающего первый теплообменник 230 и/или второй теплообменник 232, если второй теплообменник 232 является гидравлической батареей;
- неисправность одного из датчиков 60, 250, 252, 262, 266; и
- пониженные параметры системы вентиляции воздуха по отношению к размерам помещения.
Работа устройства 14 контроля согласно второму варианту выполнения аналогична работе, описанной выше для первого варианта выполнения, и ее повторное описание опускается.
Преимущества устройства 14 контроля согласно второму варианту выполнения аналогичны преимуществам, описанным выше для первого варианта выполнения, и их повторное описание опускается.
На фиг. 6 представлен третий вариант выполнения изобретения, при этом элементы, идентичные с описанным выше вторым вариантом выполнения, имеют такие же обозначения, и их повторное описание опускается.
Комплекс 10 содержит систему ОВК 312 и устройство 14 контроля.
Система ОВК 312 является аэравлической системой и содержит входное воздушное отверстие 16, выходное воздушное отверстие 18 и выполнена с возможностью использования первого воздушного потока (стрелки А) между входным отверстием 16 и выходным отверстием 18. Дополнительно система ОВК 312 содержит второе входное воздушное отверстие 313А и второе выходное воздушное отверстие 313В и выполнена с возможностью использования второго воздушного потока (стрелки В) между вторым входным отверстием 313А и вторым выходным отверстием 313В.
Система ОВК 312 предназначена для оснащения не показанного здания и для установки снаружи здания, например, в крыше или в автостоянке.
Согласно третьему варианту выполнения, система 312 ОВК является системой вентиляции и обработки воздуха, выполненной с возможностью забора внешнего воздуха через входное воздушное отверстие или входные воздушные отверстия 16, затем забора воздуха внутри здания через входное воздушное отверстие или входные воздушные отверстия 313А, затем нагнетания воздуха внутрь здания через выходное воздушное отверстие или выходные воздушные отверстия 18, затем удаления воздуха наружу здания через выходное воздушное отверстие или выходные воздушные отверстия 313В, при этом нагнетаемый воздух подвергается обработке, например, фильтруется, нагревается и/или охлаждается и даже увлажняется или осушается, во время своего прохождения через систему 312 вентиляции и обработки от входного отверстия или входных отверстий 16 к выходному отверстию или входным отверстиям 18, и удаляемый воздух подвергается обработке, например, фильтруется, во время своего прохождения через систему 312 вентиляции и обработки от входного отверстия или входных отверстий 313А к выходному отверстию или выходным отверстиями 313В. Систему 312 вентиляции и обработки называют также установкой обработки воздуха и обозначают в этом случае СТА.
Если система 312 вентиляции и обработки содержит только одно входное воздушное отверстие 16 и только одно выходное воздушное отверстие 18, ее называют также одноконтурной установкой обработки воздуха. Если эта система 312 вентиляции и обработки содержит два входных воздушных отверстия 16, 313А и два выходных воздушных отверстия 18, 313В, ее называют также двухконтурной установкой обработки воздуха.
Система 312 вентиляции и обработки содержит первую секцию 314 фильтрации воздуха, расположенную вблизи входного отверстия 16 и выполненную с возможностью фильтрации воздуха, поступающего через входное отверстие 16. Дополнительно она содержит вторую секцию 315 фильтрации воздуха, циркулирующего между вторым входным отверстием 313А и вторым выходным отверстием 313В. Каждая секция 314, 315 фильтрации воздуха содержит воздушный фильтр 316, такой как гравиметрический фильтр, нефелометрический фильтр или фильтр с активированным углем.
Система 312 вентиляции и обработки содержит две секции 320А, 320В вентиляции воздуха: первую вентиляционную секцию 320А, связанную с первым воздушным потоком (стрелки А) между первыми входным 16 и выходным 18 отверстиями, и вторую вентиляционную секцию 320В, связанную с вторым воздушным потоком (стрелки В) между вторыми входным 313А и выходным 313В отверстиями. Каждая вентиляционная секция 320А, 320В сдержит вентилятор 322, называемый также вентиляторным агрегатом и обозначаемый GMV, выполненный с возможностью обеспечения циркуляции воздуха от соответствующего входного отверстия 16, 313А к соответствующему выходному отверстию 18, 313В.
Система 312 вентиляции и обработки содержит охлаждающую секцию 330, выполненную с возможностью охлаждения воздуха, циркулирующего от входного отверстия 16 к выходному отверстию 18. Охлаждающая секция 330 содержит одну или несколько не показанных холодных гидравлических батарей.
Система 312 вентиляции и обработки содержит нагревательную секцию 332, выполненную с возможностью нагрева воздуха, циркулирующего от входного отверстия 16 к выходному отверстию 18. Нагревательная секция 332 содержит одну или несколько не показанных горячих гидравлических батарей и/или электрическую тепловую батарею. В варианте, нагревательная секция 332 содержит только не показанный тепловой генератор с газовой горелкой, называемой также просто горелкой.
Дополнительно и факультативно система 312 вентиляции и обработки содержит секцию 334 рекуперации энергии и секцию 336 увлажнения воздуха посредством распыления, орошения или испарения, при этом увлажняющая секция 336 содержит не показанный увлажнитель. Рекуперационная секция 334 выполнена с возможностью обеспечения пересечения первого и второго воздушных потоков с целью отбора тепла или холода, содержащегося в воздухе здания.
Дополнительно и факультативно система 312 вентиляции и обработки содержит две дополнительные секции 338, каждая из которых содержит, в частности, звуковую ловушку для снижения акустического уровня системы 312 вентиляции и обработки.
Аналогично второму варианту выполнения система 312 вентиляции и обработки оснащена первым датчиком 250 концентрации, выполненным с возможностью измерения концентрации диоксида углерода внутри помещения, и вторым датчиком 252 концентрации, выполненным с возможностью измерения концентрации по меньшей мере одного загрязняющего вещества внутри помещения.
Система 312 вентиляции и обработки оснащена температурным датчиком 60, выполненным с возможностью измерения температуры воздуха снаружи здания, предпочтительно вблизи входного отверстия 16. Система 312 вентиляции и обработки оснащена также вторым температурным датчиком 262, выполненным с возможностью измерения окружающей температуры внутри помещения.
Система 312 вентиляции и обработки оснащена датчиком 266 расхода, выполненным с возможностью измерения расхода воздуха, нагнетаемого через выходное отверстие 18. Датчик 266 расхода предпочтительно расположен между вентилятором 322 и выходным отверстием 18.
Система 312 вентиляции и обработки оснащена дифференциальным датчиком 340 давления, выполненным с возможностью измерения разности давления между контактами каждого из фильтров 316. Каждый дифференциальный датчик 340 давления позволяет оценивать степень загрязнения соответствующего фильтра 316.
Устройство 14 контроля аналогично устройству по описанному выше второму варианту выполнения, и его повторное описание опускается.
Величины, образующие входные переменные нейронной сети 84 в третьем варианте выполнения, соответствуют величинам во втором варианте выполнения. Первая величина является температурой воздуха снаружи здания, и ее измеряют при помощи температурного датчика 60. Вторая величина является, например, окружающей температурой воздуха внутри помещения, и ее измеряют при помощи второго температурного датчика 262. Третьей величиной является концентрация диоксида углерода внутри помещения, измеряемая при помощи первого датчика 250 концентрации, и четвертой величиной является концентрация по меньшей мере одного загрязняющего вещества внутри помещения, измеряемая при помощи второго датчика 252 концентрации.
Величины, образующие входные переменные нейронной сети 84 согласно третьему варианту выполнения, дополнительно включают в себя разность давления на контактах каждого фильтра 316, измеряемую при помощи каждого дифференциального датчика 340 давления.
Согласно третьему варианту выполнения, совокупность измеряемых величин, образующих входные переменные нейронной сети 84, предпочтительно включают в себя эти первую, вторую, третью и четвертую величины, а также разности давления на контактах каждого из фильтров 316.
Характеристический параметр или характеристические параметры, образующие выходные переменные нейронной сети 84 согласно третьему варианту выполнения, идентичны характеристическим параметрам из второго варианта выполнения, и каждый характеристический параметр предпочтительно выбирают из группы, в которую входят:
- расход воздуха, нагнетаемого через выходное отверстие 18 системой вентиляции и обработки, в случае необходимости измеряемый при помощи датчика 266 расхода;
- электрическое потребление вентилятора или вентиляторов 322; и
- продолжительность работы на полном режиме вентилятора или вентиляторов 322 во время заранее определенного временного периода, например, периода в 12 часов.
Согласно третьему варианту выполнения, совокупность характеристических параметров, образующих выходные переменные нейронной сети 84, предпочтительно состоит из элементов вышеупомянутой группы.
При этом каждый характеристический параметр можно оценивать при помощи модуля 82 оценки и дополнительно можно измерять, например, при помощи датчика 266 расхода, как было указано выше, или напрямую через контроллер вентиляторов 322.
Согласно третьему варианту выполнения, каждую заранее определенную неполадку предпочтительно выбирают из группы, в которую входят:
- неисправность вентилятора или вентиляторов 322;
- загрязнение воздушного фильтра или воздушных фильтров 316;
- загрязнение гидравлической тепловой батареи или гидравлических тепловых батарей;
- загрязнение не показанного водяного фильтра гидравлического контура, питающего гидравлическую тепловую батарею или гидравлические тепловые батареи;
- неисправность не показанного насоса гидравлического контура, питающего гидравлическую тепловую батарею или гидравлические тепловые батареи;
- загрязнение электрической тепловой батареи;
- загрязнения теплового генератора с газовой горелкой;
- неисправность увлажнителя;
- загрязнение не показанного фильтра гидравлического контура, питающего увлажнитель;
- присутствие замерзшей воды в гидравлическом контуре, питающем увлажнитель или увлажнители;
- неисправность одного из датчиков 60, 250, 252, 262, 266, 340; и
- пониженные параметры системы вентиляции и обработки воздуха по отношению к размерам помещения.
Работа устройства 14 контроля согласно третьему варианту выполнения аналогична работе, описанной выше для первого и второго вариантов выполнения, и ее повторное описание опускается.
Преимущества устройства 14 контроля согласно третьему варианту выполнения аналогичны преимуществам, описанным выше для первого и второго вариантов выполнения, и их повторное описание опускается.
Согласно четвертому варианту выполнения, система ОВК 412 является системой передачи тепла между обрабатываемой текучей средой, называемой также первой текучей средой, и текучей средой снаружи здания, называемой также второй текучей средой. Первая текучая среда является, например, водой, в частности, водой, циркулирующей в контуре отопления здания.
Вторая текучая среда является, например, тоже водой, циркулирующей снаружи здания, например, в земле или в подземном пласте, причем эту текучую среду забирают в пласте или по вертикали. Система 412 передачи тепла может быть геотермальной системой.
Система 412 передачи тепла является, например, тепловым насосом «вода-вода», называемым также РАС «вода-вода».
Система 412 передачи тепла содержит входное отверстие 20 и выходное отверстие 22, называемые соответственно первым входным отверстием 20 и первым выходным отверстием 22, для циркуляции обрабатываемой текучей среды, называемой первой текучей средой. Первая текучая среда поступает в первое входное отверстие 20 от внешнего источника 24, затем после обработки, то есть после нагрева или охлаждения, поступает в первое выходное отверстие 22.
Система 412 передачи тепла дополнительно содержит второе входное отверстие 420, в которое может заходить вторая текучая среда, и второе выходное отверстие 422, из которого может выходить вторая текучая среда на выходе системы передачи тепла.
Система 412 передачи тепла выполнена также с возможностью применения термодинамического цикла и содержит в этом случае компрессор 26, детандер 28, первый теплообменник 30 и второй теплообменник 32, подключенные, каждый, между компрессором 26 и детандером 28. Компрессор 26, первый теплообменник 30, детандер 28 и второй теплообменник 32 соединены последовательно в этом порядке и в виде петли. Например, каждый теплообменник 30, 32 является пластинчатым теплообменником или трубчатым и каландровым теплообменником, или коаксиальным теплообменником.
Система 412 передачи тепла содержит вспомогательный контур 40, называемый первым вспомогательным контуром циркуляции обрабатываемой текучей среды от первого входного отверстия 20 к первому выходному отверстию 22, при этом первый вспомогательный контур 40 соединен с первым теплообменником 30 и содержит насос 41, называемый первым насосом, для обеспечения циркуляции обрабатываемой текучей среды через первый теплообменник 30 и для обеспечения теплообмена между обрабатываемой текучей средой и хладагентом на уровне первого теплообменника 30.
Система 412 передачи тепла содержит второй вспомогательный контур 440 циркуляции второй текучей среды от второго входного отверстия 420 к второму выходному отверстию 422, при этом второй вспомогательный контур 440 соединен с вторым теплообменником 32 и содержит второй насос 441 для обеспечения циркуляции обрабатываемой текучей среды через второй теплообменник 32 и для обеспечения теплообмена между обрабатываемой текучей средой и хладагентом на уровне второго теплообменника 32.
Факультативно и дополнительно система 412 передачи тепла содержит вентиль 42 инверсии цикла, такой как четырехходовой вентиль, описанный выше для первого варианта выполнения.
Система 412 передачи тепла оснащена первым датчиком 50 давления, выполненным с возможностью измерения первого давления хладагента в газообразном состоянии, вторым датчиком 52 давления, выполненным с возможностью измерения второго давления хладагента в газообразном состоянии, первым температурным датчиком 54, выполненным с возможностью измерения первой температуры хладагента в газообразном состоянии, вторым температурным датчиком 56, выполненным с возможностью измерения второй температуры хладагента в газообразном состоянии, третьим температурным датчиком 58, выполненным с возможностью измерения температуры хладагента в жидком состоянии, и четвертым температурным датчиком 59, выполненным с возможностью измерения температуры хладагента в жидком состоянии.
Система 412 передачи тепла оснащена шестым температурным датчиком 62, выполненным с возможностью измерения температуры первой текучей среды на входе системы 412, седьмым температурным датчиком 64, выполненным с возможностью измерения температуры первой текучей среды после обработки на выходе системы 412, и датчиком 66 расхода, выполненным с возможностью измерения расхода первой текучей среды, проходящей через первый вспомогательный контур 40.
Система 412 передачи тепла оснащена также восьмым температурным датчиком 462, выполненным с возможностью измерения температуры второй текучей среды на входе системы 412, и девятым температурным датчиком 464, выполненным с возможностью измерения температуры второй текучей среды на выходе системы 412.
Система 412 передачи тепла оснащена вторым датчиком 466 расхода, выполненным с возможностью измерения расхода второй текучей среды, проходящей через второй вспомогательный контур 440.
Согласно четвертому варианту выполнения, первой величиной, образующей первую входную переменную нейронной сети 84, является температура первой текучей среды на входе системы ОВК 412, при этом первую величину измеряют при помощи шестого температурного датчика 62.
Второй величиной, образующей вторую входную переменную нейронной сети 84, является, например, температура второй текучей среды на входе системы ОВК 412, при этом вторую величину измеряют при помощи восьмого температурного датчика 462.
Согласно четвертому варианту выполнения, совокупность измеряемых величин, образующих входные данные нейронной сети 84, предпочтительно включает в себя температуру первой текучей среды на входе системы ОВК 412 и температуру второй текучей среды на входе системы ОВК 412.
Каждый характеристический параметр, образующий соответствующую выходную переменную нейронной сети 84 согласно четвертому варианту выполнения, предпочтительно выбирают из группы, в которую входят:
- давление хладагента в газообразном состоянии на входе компрессора 26,;
- давление хладагента в газообразном состоянии на выходе компрессора 26;
- температура хладагента в газообразном состоянии на выходе компрессора 26;
- первая разность температуры, называемая перегревом;
- вторая разность температуры, называемая недоохлаждением;
- третья разность температуры, соответствующая температуре первой текучей среды в первом выходном отверстии 22 минус температура первой текучей среды в первом входном отверстии 20, измеряемая, в случае необходимости, при помощи шестого и седьмого температурных датчиков 62, 64;
- четвертая разность температуры, соответствующая температуре второй текучей среды во втором выходном отверстии 422 минус температура второй текучей среды во втором входном отверстии 420, измеряемая, в случае необходимости, при помощи восьмого и девятого температурных датчиков 462, 464;
- электрическое потребление компрессора 26;
- электрическое потребление первого насоса 41;
- электрическое потребление второго насоса 441;
- расход первой текучей среды, измеряемый, в случае необходимости, при помощи первого датчика 66 расхода;
- расход второй текучей среды, измеряемый, в случае необходимости, при помощи второго датчика 466 расхода;
- продолжительность работы на полном режиме системы 12;
- число запусков системы 12.
Согласно четвертому варианту выполнения, каждую заранее определенную неполадку предпочтительно выбирают из группы, в которую входят:
- ненормальный переход на уровне компрессора 26 от высокого давления к низкому давлению;
- присутствие воздушных пузырьков в первом вспомогательном контуре 40;
- присутствие воздушных пузырьков во втором вспомогательном контуре 440;
- загрязнение первого теплообменника 30;
- загрязнение второго теплообменника 32;
- дефект электрического соединения электронного модуля управления, в частности, выполненного с возможностью управления компрессором 26, детандером 28, первым насосом 41 и вторым насосом 441 системы ОВК;
- неисправность компрессора 26;
- насыщение первого фильтра, расположенного между детандером 28 и первым теплообменником 30;
- слишком открытое положение детандера 28;
- слишком закрытое положение детандера 28;
- попадание влаги в главный контур 34 циркуляции хладагента;
- ошибка в параметрировании алгоритма регулирования, применяемого электронным модулем управления;
- загрязнение второго фильтра, соединенного с первым вспомогательным контуром 40;
- загрязнение не показанного третьего фильтра, соединенного с вторым вспомогательным контуром 440;
- утечка в первом вспомогательном контуре 40;
- утечка во втором вспомогательном контуре 440;
- утечка в главном контуре 34;
- присутствие неконденсированных элементов в главном контуре 34;
- неисправность теплового сопротивления, входящего в состав компрессора 26;
- отсоединение одного из датчиков 50-59, 62-66 и 462-466;
- неисправность одного из датчиков 50-59, 62-66 и 462-466;
- пониженные параметры системы ОВК 412;
- повышенные параметры системы ОВК 412;
- ненормальный перегрев компрессора 26;
- превышение тока электрического питания компрессора 26;
- неисправность вариатора скорости;
- утечка масла в компрессоре 26;
- неисправность первого насоса 41 первого вспомогательного контура 40;
- неисправность второго насоса 441 второго вспомогательного контура 440;
- плохое распределение первого вспомогательного контура 40;
- плохое распределение второго вспомогательного контура 440;
Согласно четвертому варианту выполнения, совокупность характеристических параметров, образующих выходные переменные нейронной сети 84, предпочтительно состоит из элементов вышеупомянутой группы.
Работа устройства 14 контроля согласно четвертому варианту выполнения аналогична работе, описанной выше для первого варианта выполнения, и ее повторное описание опускается.
Преимущества устройства 14 контроля согласно четвертому варианту выполнения аналогичны преимуществам, описанным выше для первого варианта выполнения, и их повторное описание опускается.
Специалисту понятно, что изобретение можно применять также для систем ОВК, таких как шкафы для обработки воздуха, которые являются машинами, предназначенными для контроля температуры и влажности так называемых чувствительных помещений, таких как центры данных, компьютерные залы, и которые установлены в этих помещениях. Шкафы обработки воздуха является, например, шкафами, питаемые холодной водой, и содержат такие же компоненты, как и в описанной выше системе 212 вентиляции воздуха.
В варианте, шкафы обработки воздуха являются автономными шкафами с отдельной воздушной конденсаторной установкой и содержат компоненты описанной выше системы 212 вентиляции воздуха, а также батарею и детандер, соединенные через охлаждающий контур с воздушной конденсаторной установкой, находящейся снаружи здания. В этом случае говорят, что воздух внутри здания нагревается или охлаждается за счет прямого расширения.
Специалисту понятно, что изобретение можно также применять для систем ОВК, установленных на крыше (на английском языке rooftop), причем эти системы имеют такие же компоненты, что и описанные выше система 12 передачи тепла, система 212 вентиляции воздуха и соответственно система 312 вентиляции и обработки воздуха.
Таким образом, понятно, что устройство 14 контроля в соответствии с изобретением позволяет осуществлять исключительно эффективное профилактическое обслуживание системы ОВК 12, 212, 312, 412.