СПОСОБ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА И КОНДИЦИОНИРУЮЩАЯ УСТАНОВКА
AIR CONDITIONING METHOD AND AIR CONDITIONING PLANT

Предложенное изобретение относится к способу кондиционирования воздуха.
Подобный способ известен, например, из ЕР 1081442 А1. Данный известный способ является регулируемым способом, при котором кондиционирующая установка регулируется посредством регулируемых актуаторов. По меньшей мере одна требуемая для регулирования кондиционирующей установки входная регулирующая величина является при этом смешанной регулирующей входной величиной, которая образуется путем соединения отклонения от заданного значения температуры с отклонением от заданного значения влажности.
Задачей предложенного изобретения является предоставление способа кондиционирования воздуха, который является надежно и энергоэффективно проводимым.
Согласно изобретению данная задача решена посредством того, что способ кондиционирования воздуха включает в себя следующее:
- определение фактического значения по меньшей мере двух параметров подлежащего кондиционированию входного воздушного потока кондиционирующей установки,
- выбор рабочего состояния кондиционирующей установки на основе модели, посредством которой множество возможных фактических значений по меньшей мере двух параметров соединение с рабочими состояниями кондиционирующей установки,
- перевод кондиционирующей установки в выбранное рабочее состояние, так что создается выходной воздушный поток кондиционирующей установки, фактические значения по меньшей мере двух параметров которого находятся в пределах предварительно заданного диапазона заданных значений.
За счет того, что согласно изобретению рабочее состояние выбирается на основе модели, предпочтительно быстро, надежно и/или энергоэффективно, создается желаемый выходной воздушный поток кондиционирующей установки.
Под диапазоном заданных значений в данном описании и приложенных пунктах формулы изобретения следует понимать область или интервал значений, в пределах которых желаемый параметр может перемещаться, чтобы обеспечить желаемые свойства воздушного потока.
Модель является, прежде всего, статической и/или динамической моделью.
В осуществлении изобретения предусмотрено, что рабочее состояние кондиционирующей установки выбирается на основании параметрической поверхности параметров, посредством которой множество возможных фактических значений по меньшей мере двух параметров, объединено с рабочими состояниями кондиционирующей установки.
Помимо этого, может быть предусмотрено, что рабочее состояние кондиционирующей установки выбирается на основании функции корреляции, посредством которой множество возможных фактических значений по меньшей мере двух параметров, объединено с рабочими состояниями кондиционирующей установки.
Под функцией корреляции в данном описании и в приложенных пунктах формулы изобретения, предпочтительно, следует понимать каждое уравнение и каждую систему уравнений, прежде всего, уравнения модели и системы уравнений модели, посредством которого или которых создается взаимосвязь между по меньшей мере одной входной величиной и по меньшей мере одной выходной величиной.
Параметрическая поверхность параметров и/или функция корреляции, предпочтительно, базируются на модели, на основании которой выбирается рабочее состояние кондиционирующей установки.
Прежде всего, может быть предусмотрено, что параметрическая поверхность параметров и/или функция корреляции составляются или создаются или были составлены или были созданы с применением или на базе модели.
Модель является, прежде всего, имитационной моделью, прежде всего имитационной моделью установки обработки заготовок, которая включает в себя кондиционирующую установку.
Посредством модели, предпочтительно, при использовании фактических значений по меньшей мере двух параметров входного воздушного потока и при знании рабочего состояния кондиционирующей установки могут быть определены, прежде всего, рассчитаны и/или спрогнозированы фактические значения по меньшей мере двух параметров выходного воздушного потока кондиционирующей установки.
Прежде всего, при заключении от противного посредством модели, кроме того, возможно при знании предварительно заданного диапазона заданных значений по меньшей мере двух параметров выходного воздушного потока кондиционирующей установки при использовании выявленных фактических значений по меньшей мере двух параметров входного воздушного потока сделать вывод о желаемом рабочем состоянии кондиционирующей установки.
Прежде всего, посредством модели создается параметрическая плоскость параметров, из которой при использовании выявленных фактических значений по меньшей мере двух параметров входного воздушного потока имеется возможность получения оптимизированного и/или энергоэффективного рабочего состояния кондиционирующей установки.
Прежде всего, может быть предусмотрено, что посредством параметрической плоскости параметров являются предоставляемыми управляющие сигналы, с помощью которых кондиционирующая установка является приводимой в желаемое рабочее состояние.
Альтернативно или дополнительно к параметрической плоскости параметров может быть предусмотрена функция корреляции, посредством которой множество фактических значений по меньшей мере двух параметров, объединено с рабочими состояниями кондиционирующей установки.
Прежде всего, посредством функции корреляции на основании модели в работе кондиционирующей установки с использованием выявленных фактических значений по меньшей мере двух параметров входного воздушного потока рассчитывается эффективное рабочее состояние кондиционирующей установки для обеспечения соблюдение диапазона заданных значений параметров выходного воздушного потока.
Может быть благоприятным, если один параметр является температурой воздуха.
(Другой) параметр, предпочтительно, является влажностью воздуха (влажностью).
Может быть особенно преимущественным, если по меньшей мере два параметра образуют пару параметров, состоящую из температуры воздуха и влажности воздуха (влажности).
Может быть благоприятным, если входной воздушный поток нагревается и/или охлаждается.
Альтернативно или дополнительно к этому может быть предусмотрено, что входной воздушный поток увлажняется и/или осушается.
В осуществлении изобретения предусмотрено, что посредством модели множество возможных комбинаций фактических значений, прежде всего, пар фактических значений по меньшей мере двух параметров, соединено с соответствующим одним рабочим состоянием кондиционирующей установки.
Прежде всего, может быть предусмотрено, что посредством модели множество возможных пар фактических значений, прежде всего влажности воздуха и температуры воздуха, вместе соответствует одному рабочему состоянию кондиционирующей установки.
Посредством модели, параметрической плоскости параметров и/или функции корреляции, прежде всего, множество возможных фактических значений по меньшей мере двух параметров, объединено с предварительно определенными рабочими состояниями кондиционирующей установки.
Рабочие состояния кондиционирующей установки, предпочтительно, включают в себя соответственно рабочее состояние увлажняющего устройства, рабочее состояние осушающего устройства, рабочее состояние нагревательного устройства и/или рабочее состояние охлаждающего устройства.
Прежде всего, может быть предусмотрено, что предварительно определенные рабочие состояния кондиционирующего устройства включают в себя соответственно предварительно определенное рабочее состояние увлажняющего устройства, предварительно определенное рабочее состояние осушающего устройства, предварительно определенное рабочее состояние нагревательного устройства и/или предварительно определенное рабочее состояние охлаждающего устройства.
Предварительно определенное рабочее состояние - это, прежде всего, определенное, прежде всего рассчитанное и/или смоделированное, на основании модели до реализации способа кондиционирования воздуха рабочее состояние.
Выбираемые на основании модели рабочие состояния кондиционирующей установки - это, предпочтительно, предварительно определенные рабочие состояния кондиционирующей установки.
Путем выбора рабочего состояния кондиционирующей установки на основе модели и перевода кондиционирующей установки в выбранное рабочее состояние, прежде всего, имеется возможность реализации управляемой работы кондиционирующей установки. Управляемая работа кондиционирующей установки, прежде всего, независима от фактических значений по меньшей мере двух параметров выходного воздушного потока кондиционирующей установки. Может быть предусмотрено, что кондиционирующая установка переводится в подстроечный рабочий режим, в котором определяется отклонение фактических значений по меньшей мере двух параметров выходного воздушного потока от предварительно заданных значений и в котором для дальнейшего сближения или уравнивания фактических значений с заданными значениями происходит подстройка кондиционирующей установки.
Под подстройкой или подстроечным рабочим состоянием кондиционирующей установки, прежде всего, следует понимать дополняющее регулирование кондиционирующей установки на основе управляемого рабочего состояния.
Прежде всего, может быть предусмотрено, что кондиционирующая установка после перевода в выбранное рабочее состояние переводится в подстроечное рабочее состояние, в котором определяется отклонение фактических значений по меньшей мере двух параметров выходного воздушного потока от предварительно заданных значений и в котором для дальнейшего сближения или уравнивания фактических значений с заданными значениями происходит подстройка кондиционирующей установки.
При этом, прежде всего, может быть предусмотрено, что увлажняющее устройство, осушающее устройство, нагревательное устройство и/или охлаждающее устройство переводятся в подстроечное рабочее состояние.
В осуществлении изобретения может быть предусмотрено, что посредством контрольного устройства определяется, превышает ли отклонение фактических значений по меньшей мере двух параметров выходного воздушного потока от предварительно заданных значений предварительно заданное максимальное отклонение. Прежде всего, для обеспечения возможности контроля работоспособности кондиционирующего устройства, предпочтительно, может определяться размер отклонений фактических значений по меньшей мере двух параметров выходного воздушного потока от предварительно заданных значений.
Посредством контрольного устройства, предпочтительно, может устанавливаться или определяться сбой кондиционирующей установки.
Кондиционированный посредством способа согласно изобретению воздух, прежде всего выходной воздушный поток кондиционирующей установки, прежде всего, может быть использован в установке обработки заготовок.
Поэтому предложенное изобретение также относится к способу подачи воздуха в установку обработки заготовок.
Соответствующий изобретению способ подачи воздуха к установке обработки заготовок, предпочтительно, имеет отдельные или несколько описанных в связи с соответствующим изобретению способом кондиционирования воздуха признаков и/или преимуществ.
Может быть благоприятно, если выходной воздушный поток кондиционирующей установки в качестве обрабатывающего воздушного потока подается в технологическую камеру установки обработки заготовок.
При этом с помощью модели, предпочтительно, множество возможных фактических значений по меньшей мере двух параметров входного воздушного потока кондиционирующей установки связаны с рабочими состояниями кондиционирующей установки, благодаря чему получаемые фактические значения по меньшей мере двух параметров обрабатывающего воздушного потока находятся в пределах предварительного заданного диапазона заданных значений.
При этом выходной воздушный поток может быть, например, частью обрабатывающего воздушного потока или образовывать весь обрабатывающий воздушный поток.
Если выходной воздушный поток кондиционирующей установки является частью обрабатывающего воздушного потока, то оставшаяся часть обрабатывающего воздушного потока, прежде всего, может быть направленным в установке обработки заготовок циркуляционным воздушным потоком.
Если выходной воздушный поток кондиционирующей установки образует весь обрабатывающий воздушный поток, то, предпочтительно, предусмотрен чистый приточный режим установки обработки заготовок.
Прежде всего, когда выходной воздушный поток кондиционирующей установки образует часть обрабатывающего воздушного потока, может быть предусмотрено, что в модели для выбора рабочего состояния кондиционирующей установки учтено влияние проведенного по контуру циркуляции циркуляционного воздушного потока на фактические значения по меньшей мере двух параметров обрабатывающего воздушного потока.
Модель, предпочтительно, является индивидуальной для установки моделью.
Предпочтительно, в модели учтены геометрические размеры установки обработки заготовок, прежде всего, технологической камеры установки обработки заготовок.
Помимо этого, может быть предусмотрено, что в модели учтены вид, объем и/или длительность обработки заготовок, проведенной с помощью установки обработки заготовок.
Входной воздушный поток кондиционирующей установки, прежде всего, может быть приточным воздушным потоком или циркуляционным воздушным потоком или смесью из приточного воздушного потока и циркуляционного воздушного потока.
Способ согласно изобретению, прежде всего, пригоден для эксплуатации кондиционирующей установки для кондиционирования воздуха.
Поэтому предложенное изобретение также относится к кондиционирующей установке для кондиционирования воздуха.
В этом отношении задачей изобретения является предоставление кондиционирующей установки, посредством которой возможно надежное и энергоэффективное кондиционирование воздуха.
Согласно изобретению данная задача решена посредством кондиционирующей установки для кондиционирования воздуха, которая включает в себя управляющее устройство и измерительное устройство для определения фактических значений по меньшей мере двух параметров подлежащего кондиционированию входного воздушного потока кондиционирующей установки, причем посредством управляющего устройства является выбираемым рабочее состояние кондиционирующей установки на основе модели, посредством которой множество возможных фактических значений по меньшей мере двух параметров связано с рабочими состояниями кондиционирующей установки, и причем посредством управляющего устройства кондиционирующая установка является приводимой в выбранное рабочее состояние, так что является вырабатываемым выходной воздушный поток кондиционирующей установки, фактические значения по меньшей мере двух параметров которого находятся в пределах предварительно заданного диапазона заданных значений.
Кондиционирующая установка согласно изобретению, предпочтительно, имеет отдельные или несколько описанных в связи со способом согласно изобретению признаков и/или преимуществ.
Кондиционирующая установка, предпочтительно, включает в себя управляющее устройство для управления кондиционирующей установкой, прежде всего, для реализации способа согласно изобретению.
Может быть благоприятно, если управляющее устройство включает в себя накопительное устройство, в котором сохранена параметрическая поверхность параметров, причем посредством параметрической поверхности параметров и/или функции корреляции множество возможных фактических значений по меньшей мере двух параметров связано с рабочими состояниями кондиционирующей установки.
Кондиционирующая установка включает в себя, предпочтительно, увлажняющее устройство, осушающее устройство, нагревательное устройство и/или охлаждающее устройство.
Прежде всего, охлаждающее устройство одновременно может быть осушающим устройством.
Помимо этого, может быть предусмотрено, что кондиционирующая установка включает в себя по меньшей мере одно фильтрующее устройство и/или по меньшей мере один теплообменник.
Посредством теплообменника, предпочтительно, тепло от выходящего из установки обработки заготовок потока отработанного воздуха является передаваемым входному воздушному потоку кондиционирующей установки.
В осуществлении изобретения предусмотрено, что кондиционирующая установка включает в себя регулирующее устройство, посредством которого кондиционирующая установка является переводимым в подстроечное рабочее состояние.
В подстроечном рабочем состоянии, предпочтительно, является определяемым отклонение фактических значений по меньшей мере двух параметров выходного воздушного потока от предварительно заданных значений.
Помимо этого, в подстроечном рабочем состоянии, предпочтительно, для дальнейшего сближения или выравнивания фактических значений с предварительно заданными значениями имеется возможность реализации подстройки кондиционирующей установки.
Благоприятным образом кондиционирующая установка включает в себя контрольное устройство, посредством которого является определяемым, превышает ли отклонение фактических значений по меньшей мере двух параметров выходного воздушного потока от предварительно заданных значений предварительно заданное максимальное отклонение.
Кондиционирующая установка согласно изобретению пригодна, прежде всего, для использования в качестве составной части или в комбинации с установкой обработки заготовок.
Поэтому предложенное изобретение также относится к установке обработки заготовок, которая включает в себя кондиционирующую установку согласно изобретению.
При этом установка обработки заготовок, предпочтительно, включает в себя отдельные или несколько описанных в связи со способом согласно изобретению и/или кондиционирующей установкой согласно изобретению признаки и/или преимущества.
Выходной воздушный поток, предпочтительно, в качестве обрабатывающего воздушного потока является подаваемым в технологическую камеру установки обработки заготовок.
При этом с помощью модели множество возможных фактических значений по меньшей мере двух параметров входного воздушного потока кондиционирующей установки связаны с рабочими состояниями кондиционирующей установки, благодаря чему получаемые фактические значения по меньшей мере двух параметров обрабатывающего воздушного потока находятся в пределах предварительного заданного диапазона заданных значений.
Кондиционирующая установка может быть выполнена как приточная установка или как циркуляционная установка.
Для этого кондиционирующая установка наряду с увлажняющим устройством, осушающим устройством, нагревательным устройством и/или охлаждающим устройством, предпочтительно, включает в себя корпус по меньшей мере один вентилятор (нагнетатель) по меньшей мере одно фильтрующее устройство (фильтрующую ступень), устройство выравнивания потока по меньшей мере одно устройства гашения шума (глушитель шума) и/или по меньшей мере один теплообменник, прежде всего по меньшей мере один роторный теплообменник.
Под кондиционированием воздуха в данном описании и приложенных пунктах формулы изобретения следует понимать, прежде всего, обработку и/или предварительную подготовку воздуха.
Установка обработки заготовок, прежде всего, является установкой обработки поверхности, обрабатывающей установкой, установкой нанесения покрытий, окрасочной установкой, сушильной установкой и/или очистительной установкой.
Заготовками являются, например, транспортные средства, детали автомобилей, автомобильные кузова, навесные автомобильные детали, мебель и/или медицинские приборы.
Помимо этого, способы изобретению и/или установки согласно изобретению могут иметь отдельные или несколько описанных далее признаков и/или преимуществ.
Кондиционирование воздуха, предпочтительно, производится для обеспечения процесса и обеспечения качества производственных процессов, прежде всего, в ремесленной и промышленной области.
Посредством установки обработки заготовок и/или в установке обработки заготовок, предпочтительно, имеется возможность проведения нескольких технологических шагов, прежде всего очистки и/или обезжиривания заготовок, образования конверсионного слоя (например, фосфатирования) на заготовках, нанесение краски путем окунания, нанесения краски путем распыления или орошения, обжига или затвердевания слоя краски, контроль заготовок и/или доработка заготовок.
Прежде всего, при окрашивании заготовок, предпочтительно, применяются следующие заданные значения и диапазоны заданных значений влажности и температуры обрабатывающего воздушного потока.
При использовании краски на основе растворителя относительная влажность, предпочтительно, составляет по меньшей мере 40% и/или максимально примерно 84%, а температура, предпочтительно, составляет по меньшей мере примерно 20°С и/или максимально примерно 30°С.
При использовании водорастворимой краски относительная влажность, предпочтительно, составляет, по меньшей мере, 60% и/или максимально примерно 70%, а температура, предпочтительно, составляет по меньшей мере примерно 20°С и/или максимально примерно 26°С.
При использовании водорастворимого прозрачного покровного лака относительная влажность, предпочтительно, составляет по меньшей мере 55% и/или максимально примерно 75%, а температура, предпочтительно, составляет по меньшей мере примерно 20°С и/или максимально примерно 26°С.
При использовании порошковой краски, прежде всего, порошкового наполнителя, относительная влажность, предпочтительно, составляет по меньшей мере 40% и/или максимально примерно 50%, а температура, предпочтительно, составляет по меньшей мере примерно 20°С и/или максимально примерно 24°С.
Помимо этого, может быть предусмотрено, что при использовании порошковой краски, прежде всего, порошкового прозрачного лака, относительная влажность, предпочтительно, составляет по меньшей мере 40% и/или максимально примерно 50%, а температура, предпочтительно, составляет по меньшей мере примерно 18°С и/или максимально примерно 22°С.
Но в отдельном случае, например, по причинам качества, в зависимости от системы краски и от желаемого спектра тона краски также могут быть предусмотрены и иные климатические условия (заданные значения и диапазоны заданных значений).
Может быть предусмотрено, что требования к кондиционированию воздуха в помещении (кондиционированию обрабатывающего воздушного потока) в технологической камере во время нанесения водорастворимых красок по сравнению с требованию к кондиционированию воздуха в помещении во время нанесения красок на основе растворителей различны, прежде всего, строже или выше. Это может зависеть, например, от степени разбавления водой и от особенных требований к качеству и внешнему виду, например воспроизводимости и/или равномерности проявления эффекта в красках-металликах или красок с материалами для эффектов.
Расход приточного и вытяжного воздуха выполненного, например, как малярный цех, устройства обработки заготовок для окрашивания 30 автомобилей в час может составлять, например, примерно до 1,4 миллиона кубических метров в час. Путем уменьшения окрасочных слоев, объемов окрашивания и путем частичного направления циркулируемого воздуха в область технологической камеры (окрасочной кабины) расход приточного и вытяжного воздуха, предпочтительно, может быть снижен, по меньшей мере, наполовину.
Может быть благоприятным, если большая часть, например по меньшей мере примерно 50%, прежде всего, например, примерно 80%, воздуха для кондиционирования помещений (обрабатывающий поток воздуха) направляется в контур циркуляции. Прежде всего, если речь идет об окрасочной установке с сухим отделением или электростатическим отделением, то направленный в контур циркуляции воздух может быть нагрет, например, функциональным теплом вентилятора (нагнетателя). Посредством охлаждающего устройства кондиционирующей установки, прежде всего, циркуляционной установки, это, предпочтительно, может быть компенсировано.
Прежде всего, для удаления вредных веществ, предпочтительно, часть циркулируемого воздуха, например, примерно 20%, удаляется и подается, например, в установку очистки отходящего воздуха. Удаленная часть циркулируемого воздуха, предпочтительно, заменяется посредством, прежде всего, уменьшенной приточной установки.
В зависимости от места размещения производства и использованной системы краски могут быть выдвинуты различные требования к размерам и регулировке приточной установки и/или установки циркуляционного воздуха.
Например, в очень холодных местах охлаждающее устройство может не понадобиться, так как даже в летние месяцы не ожидаются высокие температуры, которые могли бы сделать необходимым охлаждение подаваемого воздуха.
Например, в теплом и влажном месте, в котором на протяжении всего года имеются высокие температурные колебания и/или колебания влажности, предпочтительно посредством охлаждающего устройства, может производиться более простое желаемое кондиционирование воздуха.
Независимо от места размещения кондиционирующей установки и/или установки обработки заготовок изменения погоды могут выдвигать высокие требования к техническим затратам на регулирование кондиционирующей установки, например, из-за надвигающихся гроз с быстрым увеличением относительной влажности воздуха. Путем целенаправленного выбора рабочего состояния кондиционирующей установки на основе модели данные технические затраты на регулирование, предпочтительно, могут быть упрощены, и кондиционирующая установка может эксплуатироваться надежнее и энергоэффективнее.
Диапазон заданных значений или диапазоны заданных значений по меньшей мере двух параметров обрабатывающего воздушного потока называются, например, окном кондиционирования воздуха окрасочной кабины или "Drying Line".
Может быть предусмотрено, что диапазоны заданных значений включают в себя отдельные предпочтительные рабочие точки, например, для зимы и для лета.
Рабочие точки, предпочтительно, задаются при расчете кондиционирующей установки и/или установки обработки заготовок.
Предпочтительно, кондиционирование производится кондиционирующими устройствами кондиционирующей установки, прежде всего, увлажняющим устройством, осушающим устройством, нагревательным устройством и/или охлаждающим устройством, посредством глобальной модели, которая учитывает температуру окружающей среды и влажность окружающей среды вокруг кондиционирующей установки. Регулировка, предпочтительно, предварительно параметрируется через параметры установки.
Может быть благоприятным, если регулировка подразделяется на опережающее регулирование (предварительное регулирование) и подстроечное регулирование (регулирование). Предпочтительно, предварительное регулирование производится путем выбора рабочего состояния на основании модели. Регулирование, предпочтительно, является подстройкой.
Прежде всего, может быть предусмотрено, что предварительное регулирование рассчитывает оптимальную с точки зрения энергии комбинацию управляющих воздействий для кондиционирующих устройств кондиционирующей установки и оптимальное заданное значение в предварительно заданном диапазоне заданных значений, прежде всего, базируясь на модели путем решения проблемы оптимизации.
Предпочтительно, оптимальное решение рассчитывается на основании температуры и влажности входного воздушного потока.
Может быть благоприятным, если сигнал опережающего регулирования (управляющий сигнал управляющего устройства), посредством которого кондиционирующее устройства является приводимым в выбранное рабочее состояние, дополняется сигналом регулятора (подстройки, управляющий сигнал регулирующего устройства). Сигнал регулятора, предпочтительно, рассчитывается с использованием фактических значений температуры и влажности выходящего воздуха (выходящий воздушный поток).
Посредством опережающего регулирования и регулирования, предпочтительно, может быть реализована структура двух степеней свободы/
Прежде всего тогда, когда регулирующая структура включает в себя модель кондиционирующей установки, стратегия управления отдельными кондиционирующими устройствами (модулями) может быть устроена так, что, например, всегда выражен энергооптимизированный режим.
Может быть особенно преимущественным, если концепция регулирования для промышленных кондиционирующих установок базируется на глобальных модельных исходных условиях для энергооптимального регулирования.
Устанавливающие сигналы (управляющие сигналы и/или регулирующие сигналы для приведения в рабочие состояния) отдельных кондиционирующих устройств, предпочтительно, координируются центрально.
Предпочтительно, могут быть учтены изменения стратегии, например при изменениях погоды.
Помимо этого, предпочтительно, комбинации устанавливающих сигналов, а также заданные значения, могут быть рассчитаны энергооптимизированно.
Алгоритмы стратегий расчета, предпочтительно, подогнаны под типичные для приточных воздушных установок и/или циркуляционных воздушных установок аппаратные обеспечения процесса и/или программное обеспечение процесса.
При этом, прежде всего, сложная проблема оптимизации уменьшается до имеющей возможность цифрового высокоэффективного решения линейной проблемы оптимизации. Путем последовательного решения уменьшенной проблемы, предпочтительно, с достаточной точностью приближается решение сложной проблемы.
Может быть предусмотрено, что координирующее регулирование предварительно параметризуется посредством имеющих возможность физической интерпретации параметров установки.
Предпочтительно, прежде всего, относительно больших временных констант в приточных воздушных установках и/или циркуляционных воздушных установках может быть обеспечена существенная экономия затрат и/или экономия времени по сравнению с децентрализованными решениями.
Предпочтительно, уменьшается, прежде всего полностью предотвращается, опасность перерегулирования кондиционирующих устройств и возникновение предельных циклов.
Предпочтительно, термодинамические взаимодействия, например, связь температуры и относительной влажности, учитываются в модели. Благодаря этому, предпочтительно, могут быть оптимизированы управляющие и/или регулирующие характеристики.
Может быть благоприятным, если управляющие и/или регулирующие характеристики установки, прежде всего, кондиционирующей установки и/или установки обработки заготовок, могут быть смоделированы уже во время процесса расчета. Прежде всего, может производиться автоматическое, базирующееся на модели, предварительное параметрирование. Благодаря этому уже на ранних фазах проектирования может быть определен недостаток установки относительно динамической управляющей, регулирующей и возмущающей характеристики.
Путем использования модели далее, предпочтительно, может быть обеспечен доступ к дифференцированной диагностике ошибок. Отклоняющиеся от ожидаемых значений фактические значения параметров (системных параметров) могут привести к отклонению от стационарной характеристики согласно модели. Из этого может вытекать измененная характеристика регулирования, что может быть использовано для целей диагностики.
Предварительно заданный диапазон заданных значений - это, предпочтительно, множество рабочих точек на соединительной линии диаграммы "температура воздуха - влажность воздуха" (или диаграммы "энтальпия - влажность) между летней рабочей точкой и зимней рабочей точкой.
Предпочтительно, температура окружающей среды и влажность окружающей среды, а также соединительная линия между летней рабочей точкой и зимней рабочей точкой на диаграмме "температура воздуха - влажность воздуха" используются для расчета оптимальных управляющих воздействий и оптимального заданного значения.
Соединительная линия также может обозначаться как "Drying Line".
Опережающее регулирование, предпочтительно, обеспечивает координацию отдельных кондиционирующих устройств, базирующуюся на, прежде всего, физической модели.
Для оптимизации имеющих возможность достижения в выбранном рабочем состоянии кондиционирующего устройства фактических значений по меньшей мере двух параметров выходного воздушного потока, предпочтительно, происходит подстройка, например, путем обратной связи по выходу.
Для реализации регулировки, предпочтительно, могут быть предусмотрены известные способы решения, например, децентрализованное регулирование с применением линейных ПИ-регуляторов.
Предпочтительно, рассчитываются заданные значения по меньшей мере двух параметров выходного воздушного потока, чтобы обеспечить консистентные регулирующие сигналы относительно управляющих сигналов.
Доля управляющих воздействий регулирования, предпочтительно, рассчитывается из разности между фактическими значениями по меньшей мере двух параметров выходного воздушного потока и соответствующими заданными значениями.
Альтернативно или дополнительно к децентрализованному регулированию также может быть предусмотрено линейное MIMO-регулирование.
Вместе опережающее регулирование и регулирование, предпочтительно, образуют координирующее регулирование температуры и влажности.
Путем контроля соответствия системной характеристики с, прежде всего, смоделированной модельной характеристикой, предпочтительно, может контролироваться кондиционирующая установка. При этом управляющий сигнал управляющего устройства кондиционирующей установки должен корректироваться посредством управляющего устройства тем меньше, чем лучше модельная характеристика совпадает с системной характеристикой.
Путем измененной доли регулирования, предпочтительно, может быть определено ошибочное рабочее состояние. Прежде всего, могут быть распознаны внезапно возникающие ошибки, например ошибочное положение клапана, и/или долговременные дефекты, например признаки износа.
Прежде всего, могут быть непосредственно определены и диагностированы посредством предупредительных сообщений внезапно возникающие ошибки.
Долговременные дефекты могут быть, предпочтительно, определены путем статического анализа доли регулирования.
Другие предпочтительные признаки и/или преимущества изобретения являются предметом нижеследующего описания и чертежного изображения примеров осуществления.
На чертежах показано:
Фиг. 1 схематичное изображение сечения установки обработки заготовок, которое включает в себя кондиционирующее устройство для кондиционирования воздуха,
Фиг. 2 схематичное изображение сечения следующей кондиционирующей установки,
Фиг. 3 схематичное изображение для иллюстрации принципа работы кондиционирующей установки,
Фиг. 4 схематичное изображение для иллюстрации управления и регулирования кондиционирующей установки,
Фиг. 5 диаграмма для иллюстрации режима эксплуатации кондиционирующей установки,
Фиг. 6 соответствующая фиг. 5 схематичная диаграмма для иллюстрации различных эксплуатационных диапазонов кондиционирующей установки,
Фиг. 7 схематичное изображение для иллюстрации управления кондиционирующей установки, и
Фиг. 8 следующее схематичное изображение для иллюстрации управления кондиционирующей установки.
Одинаковые или функционально эквивалентные элементы на всех фигурах снабжены одинаковыми ссылочными обозначениями.
Показанная на фиг. 1, обозначенная в целом ссылочным обозначением 100 установка обработки заготовок выполнена, например, как окрасочная установка 102 для окрашивания заготовок 103, прежде всего автомобильных кузовов.
Для этого установка 100 обработки заготовок включает в себя технологическую камеру 104, которая выполнена, прежде всего, как окрасочная кабина 106, и воздухонаправляющее устройство 108, посредством которого воздушный поток является проводимым сквозь технологическую камеру 104.
Данный воздушный поток далее обозначается как обрабатывающий воздушный поток 109.
Установка 100 обработки заготовок включает в себя фильтрующую установку 110, посредством которой имеется возможность очистки проведенного сквозь технологическую камеру 104 обрабатывающего воздушного потока 109.
Прежде всего, может быть предусмотрено, что посредством фильтрующей установки 110 является отделяемым перераспыл краски, который захватывается обрабатывающим воздушным потоком 109 в технологической камере, от обрабатывающего воздушного потока 109.
Воздухонаправляющее устройство 108 включает в себя выполненную, например, как приточная воздушная установка 112 кондиционирующую установку 114.
Посредством кондиционирующей установки 114 окружающий воздух, прежде всего приточный воздух, в качестве потока 152 приточного воздуха может быть всосан, кондиционирован и, например, через верхний воздушный распределитель 116 установки 100 обработки заготовок в качестве обрабатывающего воздушного потока 109 может быть подан в технологическую камеру 104.
Кондиционирующая установка 114 включает в себя приточный воздушный канал 118, нагнетатель 120 для приведения воздушного потока в движение, а также несколько кондиционирующих устройств 122.
Например, кондиционирующая установка 114 включает в себя выполненное как нагревательное устройство 124 кондиционирующее устройство 122, выполненное как охлаждающее устройство 126 кондиционирующее устройство 122 и/или выполненное как осушающее устройство 130 кондиционирующее устройство 122.
Посредством кондиционирующего устройства 122 проведенный сквозь кондиционирующую установку 114 воздушный поток может быть тем самым нагрет, охлажден, увлажнен и/или осушен.
Кондиционирующая установка 114 также включает в себя два фильтрующих устройства 132.
При этом относительно направления 134 течения воздушного потока предусмотрено расположенное до кондиционирующих устройств 122 по потоку, выполненное как предварительный фильтр 136 фильтрующее устройство 132, а также расположенное за кондиционирующими устройствами 122, выполненное как дополнительный фильтр 138 фильтрующее устройство 132.
Прежде всего, кондиционирующие устройства 122, фильтрующие устройства 132 и нагнетатель 120 расположены в корпусе 150 кондиционирующей установки 114.
Вытяжной канал 140 воздухонаправляющего устройства 108 предназначен для отведения очищенного посредством фильтрующей установки 110 обрабатывающего воздушного потока 109.
Приточный канал 118 и вытяжной канал 140, предпочтительно, термически связаны друг с другом посредством теплообменника 142.
Теплообменник 142 выполнен, например, как роторный теплообменник 144 и предназначен, прежде всего, для передачи тепла от проведенного в вытяжном канале 140 воздушного потока (очищенный обрабатывающий воздушный поток 109) проведенному в приточном канале 118 воздушному потоку (входному воздушному потоку 152).
В заключение, кондиционирующая установка 114 включает в себя измерительное устройство 146, посредством которого являются определяемыми фактические значения по меньшей мере двух параметров проведенного сквозь приточный воздушный канал 118 входного воздушного потока 152 кондиционирующей установки 114.
Базируясь на определенных фактических значениях, может производиться оптимизированное управление или регулирование кондиционирующего устройства 114 и, тем самым, всей установки 100 обработки заготовок.
Показанная на фиг. 1 установка 100 обработки заготовок работает следующим образом.
Посредством измерительного устройства 146 определяются фактические значения по меньшей мере двух параметров входного воздушного потока 152 кондиционирующей установки 114. Прежде всего, определяются температура воздуха и влажность воздуха, прежде всего относительная влажность.
На основании фактических значений по меньшей мере двух параметров кондиционирующая установка 114 приводится в определенное рабочее состояние, чтобы целенаправленно кондиционировать входной воздушный поток 152 таким образом, чтобы он после протекания сквозь кондиционирующую установку 114 и, тем самым, при выходе из нее в качестве выходного воздушного потока 154 кондиционирующей установки 114 имел предварительно заданную желаемую температуру воздуха и предварительно заданную желаемую влажность воздуха.
Выходной воздушный поток 154 кондиционирующего устройства 114 в качестве обрабатывающего воздушного потока 109 подается в технологическую камеру 104.
Благодаря тому, что обрабатывающий воздушный поток 109 имеет предварительно заданную температуру воздуха и предварительно заданную влажность воздуха, в технологической камере 104 господствуют оптимальные условия для обработки заготовок 103, прежде всего для окрашивания заготовок 103.
После протекания сквозь технологическую камеру 104 обрабатывающий воздушный поток 109 очищается посредством фильтрующей установки 110 и отводится через вытяжной канал 140.
Содержащееся в очищенном обрабатывающем воздушном потоке 109 тепло посредством теплообменника 142, по меньшей мере, частично передается проведенному сквозь приточный воздушный канал 118 входному воздушному потоку 152 и, тем самым, предпочтительно, не выделяется без использования в окружающую установку 100 обработки заготовок среду.
Показанная на фиг. 2 альтернативная форма осуществления кондиционирующей установки 114 отличается от показанной на фиг. 1 формы осуществления в основном тем, что кондиционирующая установка 114 включает в себя два нагревательных устройства 124, а также устройство 148 гашения шума.
В кондиционирующей установке 114 согласно фиг. 2 предусмотрено выполненное, например, как горелка 147 нагревательное устройство 124.
Относительно направления 134 течения перед данным нагревательным устройством 124 расположено выполненное как предварительный фильтр 136 фильтрующее устройство 132.
За данным фильтрующим устройством 132 в направлении 134 течения следуют охлаждающее устройство 126, выполненное как регистр горячей воды нагревательное устройство 124, выполненное как дополнительный фильтр 138 фильтрующее устройство 132, а также нагнетатель 120.
Устройство 148 гашения шума расположено между выполненным как дополнительный фильтр 138 фильтрующим устройством 132 и нагнетателем 120. Прежде всего, устройство 148 гашения шума расположено сбоку на корпусе 150 кондиционирующей установки 114.
Посредством показанной на фиг. 2 кондиционирующей установки 114 поданный в кондиционирующую установку 114 входной воздушный поток тем самым может быть сначала нагрет, затем очищен, затем охлажден, затем снова нагрет, увлажнен и в завершение снова очищен.
В остальном показанная на фиг. 2 альтернативная форма осуществления кондиционирующей установки 114 с точки зрения устройства и функционирования соответствует кондиционирующей установке 114 установки 100 обработки заготовок с фиг. 1, если на предыдущее описание таковой делается ссылка.
Помимо этого, на основании кондиционирующей установки 114, в которой последовательно друг за другом предусмотрены охлаждающее устройство 126, нагревательное устройство 124 и увлажняющее устройство, примерно описывается управление и/или регулирование кондиционирующей установки 114.
Как видно, прежде всего, на фиг. 3, посредством кондиционирующей установки 114 может быть кондиционирован входной воздушный поток 152. Кондиционированный воздушный поток выходит из кондиционирующей установки 114 в качестве выходного воздушного потока 154.
Охлаждающее устройство 126 выполнено, например, как охлаждающий регистр.
Нагревательное устройство 124 выполнено, например, как нагревательный регистр.
Для охлаждения проведенного сквозь кондиционирующую установку 114 воздушного потока, предпочтительно, в регистровые трубы (не показано) охлаждающего устройства 126, предпочтительно, подается переменный поток охлаждающей воды.
Для нагревания проведенного сквозь кондиционирующую установку 114 воздушного потока, предпочтительно, в регистровые трубы (не показано) нагревательного устройства 124, предпочтительно, подается переменный поток нагревающей воды.
Водяные потоки, предпочтительно, являются настраиваемыми с помощью (не показанных) клапанов, прежде всего, возможность управления и/или регулирования.
Увлажняющее устройство 128, предпочтительно, включает в себя выполненный с возможностью управления и/или регулирования увлажняющий насос 156.
Посредством увлажняющего насоса 156 переменный, прежде всего, регулируемый по оборотам водяной поток может выделяться в проведенный сквозь кондиционирующую установку 114 воздушный поток.
Объемный расход проведенного сквозь кондиционирующую установку 114 воздушного потока, предпочтительно, посредством нагнетателя 120 (см. фиг. 1 и 2) поддерживается постоянным.
Как видно, прежде всего, на фиг. 3, предпочтительно каждое, кондиционирующее устройство 122 может управляться с помощью отдельного управляющего сигнала 158.
Тем самым кондиционирующие устройства 122 принципиально могут управляться по отдельности и эксплуатироваться в основном независимо друг от друга.
Но, как видно, прежде всего, на фиг. 4, кондиционирующая установка 114, предпочтительно, имеет управляющее устройство 160 более высокой иерархии для управления кондиционирующей установкой 114.
Управляющее устройство 160 соединено с измерительным устройство 146, посредством которого являются определяемыми фактические значения по меньшей мере двух параметров подлежащего кондиционированию входного воздушного потока 152 и посредством контрольного или измерительного сигнала 172 передачи в управляющее устройство 160.
Управляющее устройство 160 включает в себя запоминающее устройство 162, на котором сохранена модель 164 или основывающаяся на модели связь между множеством фактических значений по меньшей мере двух параметров входного воздушного потока 152 с рабочими состояниями кондиционирующей установки 114.
Например, может быть предусмотрено, что с помощью запоминающего устройства 162 сохранена параметрическая поверхность 166 параметров и/или функция 168 корреляции.
На основе и/или с применением модели 164 с помощью управляющего устройства 160 на основании определенных фактических значений по меньшей мере двух параметров входного воздушного потока 152 может быть выбрано рабочее состояние кондиционирующей установки 114.
Для приведения кондиционирующей установки 114 в данное рабочее состояние посредством управляющего устройства 160 один или несколько управляющих сигналов 158 подаются на кондиционирующие устройства 122 кондиционирующей установки 114.
Помимо этого, кондиционирующая установка 114 может включать в себя регулирующее устройство 170.
Регулирующее устройство 170 соединено, прежде всего, с управляющим устройством 160 и с измерительным устройством 146 для определения фактических значений по меньшей мере двух параметров выходного воздушного потока 154.
Посредством регулирующего устройства 170 может быть определено, ведет ли выбранное посредством управляющего устройства 160 рабочее состояние кондиционирующего устройства 114 к фактическому соблюдению желаемых заданных значений по меньшей мере двух параметров выходного воздушного потока 154.
Между измерительными устройствами 146, управляющим устройством 160 и регулирующим устройством 170 производится обмен контрольными или измерительными сигналами 172.
Как видно, прежде всего, на фиг. 4, поданных на кондиционирующие устройства 122 управляющий сигнал 158 является эффективным управляющим сигналом 158е, который состоит из двух управляющих сигналов 158, а именно из управляющего сигнала 158s управляющего устройства 160 и управляющего сигнала 158 г регулирующего устройства 170.
При этом с помощью регулирующего устройства 170 производится, предпочтительно, лишь небольшая коррекция управляющего сигнала 158s управляющего устройства 160, так как, предпочтительно, на основании модели 164 посредством управляющего устройства 160 уже доступно рабочее состояние кондиционирующей установки 114, прежде всего, кондиционирующих устройств 122, которое обеспечивает соблюдение заданных значений по меньшей мере двух параметров выходного воздушного потока 154. Путем контроля отклонения фактических значений по меньшей мере двух параметров выходного воздушного потока 154 от заданных значений, предпочтительно, можно выполнять функциональный контроль кондиционирующей установки 114, чтобы определять сбои в работе и неисправности. Тем самым регулирующее устройство 170 может включать в себя контрольное устройство 171.
1
2
3
T
Управляющие сигналы 158, 158e, 158s, 158r могут быть представлены, например, как векторы, прежде всего, как векторы u=[u u u] управляющих воздействий. Загрузкой вектора управляющего воздействия, предпочтительно, являются управляющие воздействия отдельных кондиционирующих устройств 122.
Прежде всего, если доля регулирующего устройства 170 в эффективном управляющем сигнале 158е мала, например, составляет менее примерно 20%, прежде всего, составляет менее примерно 10%, может быть предусмотрено, что регулирующее устройство эксплуатируется с линейной концепцией регулирования.
С опорой на модель 164 посредством управляющего устройства 160 могут быть выработаны оптимальные управляющие сигналы 158 для охлаждающего устройства 126, нагревательного устройства 124 и увлажняющего устройства 128.
Предпочтительно, может быть использован расширенный диапазон 174 заданных значений по меньшей мере двух параметров, прежде всего, температура воздуха и влажность воздуха.
Диапазон 174 заданных значений образуется, например, как соединительная линия между двумя рабочими точками 176 на диаграмме, на которой температура воздуха (в °С) нанесена поверх влажности воздуха (в г воды/кг сухого воздуха) (см. фиг. 5).
Рабочими точками 176 являются, прежде всего, летняя рабочая точка 176s, в которой имеется возможность энергоэффективной эксплуатации кондиционирующей установки 114, прежде всего, летом, и зимняя рабочая точка 176w, в которой имеется возможность энергоэффективной эксплуатации кондиционирующей установки 114, прежде всего, зимой.
Летняя рабочая точка 176s находится, например, при температуре воздуха примерно 30°С и относительной влажности примерно 65%.
Зимняя рабочая точка 176w находится, например, при температуре воздуха примерно 20°С и относительной влажности воздуха примерно 55%.
В зависимости от фактических значений влажности воздуха и температуры воздуха входного воздушного потока 152 для соблюдения заданных значений, то есть, для достижения фактических значений параметров выходного воздушного потока 154 в пределах диапазона 174 заданных значений, должны быть реализованы различные рабочие состояния кондиционирующей установки 114.
Как видно, например, на основании точки А на фиг. 5, при очень холодном и сухом воздухе должно производиться как увлажнение, так и нагревание входного воздушного потока 152.
При горячем сухом воздухе (точка В) увлажнения входного воздушного потока может быть достаточно для соблюдения заданных значений.
При слишком влажном воздухе (точка С) может быть предусмотрено, что входной воздушный поток 152 охлаждается, при этом осушается и затем нагревается (подогревается).
Как видно на фиг. 6 в основном можно различать пять различных областей, а именно, области с I по V, на диаграмме "температура воздуха - влажность воздуха".
Если фактические значения входного воздушного потока 152 создают точку в области I, может быть достаточным изентальпическое увлажнение для соблюдения заданных значений.
В области II может быть предусмотрено охлаждение и увлажнение для соблюдения заданных значений.
В области III, предпочтительно, проводится охлаждение вместе с происходящим при этом осушении, а также нагревание входного воздушного потока 152 для соблюдения заданных значений.
В области IV входной воздушный поток 152 для соблюдения заданных значений лишь подогревается.
В области V производится как увлажнение, так и нагревание входного воздушного потока 152 для соблюдения заданных значений.
Прежде всего, по причине резких изменений погоды могут создаваться очень быстрые изменения фактических значений по меньшей мере двух параметров входного воздушного потока 152.
Например, может произойти изменение состояния от области I до области IV, из-за чего рабочее состояние кондиционирующей установки 114 должно быть изменено с изентальпического увлажнения на обогрев.
При увеличивающейся абсолютной влажности, например при возникающем дожде, может произойти резкая смена погоды с области I до области III. От изентальпического увлажнения нужно переключиться на осушение, прежде всего, посредством осушающего устройства 130 и/или посредством охлаждающего устройства, и нагрев с помощью нагревательного устройства 124.
С помощью модели 164 подобный перевод или переключение может быть проведено особенно просто и надежно.
На фиг. 8 показан поток сигналов имеющего возможность выполнения с помощью управляющего устройства 160 упреждающего управления.
Как видно на фиг. 8, рабочие точки 176s, 176w, а также контрольный или измерительный сигнал 172 от измерительного устройства 146 в качестве входных величин подаются на управляющее устройство 160.
Из них на основании модели 164 с помощью управляющего устройства 160 вырабатывается контрольный или измерительный сигнал 172, который передается на регулирующее устройство 170, а также управляющий сигнал 158s для управления кондиционирующими устройствам 122.
Расчет управляющего сигнала 158s управляющего устройства 160 (сигнал упреждающего управления), предпочтительно, производится путем решения проблемы оптимизации.
В качестве минимизируемой функции, прежде всего, функции затрат и/или материальной функции, например, используется линейная энергетическая функция:
1
2
3
dl
Переменные ud, ud и ud являются долями управляющего воздействия упреждающего управления, с помощью которых, предпочтительно, минимизируется энергетическая функция Е. Величина a, предпочтительно, указывает заданное значение в пределах диапазона 174 заданных значений, прежде всего, в пределах окна кондиционирования воздуха окрасочной кабины (так называемого "Drying Line").
dl
dl
1
2
3
dl
Для a=0 заданное значение задается на зимней рабочей точке 176w и для a=100 - на летней рабочей точке 176s. Переменные p, р, р и p являются жестко заданными весовыми коэффициентами и указывают линейный коэффициент затрат отдельных кондиционирующих устройств 122.
Уравнение 1, предпочтительно, минимизируется при следующих дополнительных условиях:
и
Дополнительное условие 1, предпочтительно, обеспечивает, что управляющие воздействия соблюдают предварительно заданные пределы, то есть, остаются в пределах предварительно заданного диапазона 174 заданных значений. Дополнительное условие 2, предпочтительно, обеспечивает, что решение проблемы оптимизации находится в энергооптимизированной точке соединительной линии между летней рабочей точкой 176s и зимней рабочей точкой 176w, то есть, на "Drying Line".
V
V
V
Kuhl
Heiz
Befeuchter
Векторы ,  и , предпочтительно, являются векторами направления диаграммы "энтальпия - влажность". Длина и направление векторов, предпочтительно, вытекают из мгновенного состояния входного воздушного потока 152 и стационарной характеристики модели кондиционирующих устройств 122. Векторы, предпочтительно, определяются из уравнений модели кондиционирующей установки 122.
V
V
V
Winter
dl
dl
res
Вектор направления , предпочтительно, описывает вектор от состояния (рабочей точки) входного воздушного потока 122 к зимней рабочей точке 176w. Вектор , предпочтительно, описывает вектор от зимней рабочей точки 176w к летней рабочей точке 176s и находится на "Drying Line" или же проходит вдоль "Drying Line". При этом посредством рассчитанного коэффициента a можно определить оптимальный вектор  и, тем самым, предпочтительное рабочее состояние кондиционирующей установки 114 (см. фиг. 7).
Уравнение 1 и дополнительные условия 1 и 2 описывают линейную проблему оптимизации.
Проблема оптимизации, предпочтительно, может быть итеративно решена с помощью симплексного алгоритма, чтобы согласовать решение, прежде всего онлайн, с изменяющимися погодными условиями. При изменении переменных окружения, предпочтительно, изменяется стационарное решение модели и, тем самым, проблема оптимизации.
При этом посредством базирующегося на модели выбора рабочего состояния, предпочтительно, всегда может быть обеспечен оптимальный режим кондиционирующей установки 114.