用于确定是否启动冷却装置的除霜过程的方法、计算机程序和控制单元与流程

本发明涉及一种用于确定是否启动冷却装置的除霜过程的计算机实现的方法以及一种相应的计算机程序、控制单元、装置和系统。

背景技术：

1、冷却装置，特别是空气冷却器，基于蒸发冷却运行，蒸发冷却是一种利用制冷剂蒸发来冷却冷藏室和冷库的空气的过程，这些冷藏室和冷库通常用于工业环境，例如食品和饮料行业或制药行业。对于诸如水或氨的制冷剂，从液态变为气态需要能量。该能量从冷却装置的周围空气中吸取，从而在该过程中降低周围空气的温度。通常应用于食品和饮料工业或制药工业的冷却装置通常需要将房间或冷藏室保持在零下温度。在这种情况下，待冷却的空气中的水蒸气可能导致在冷却单元的蒸发器处形成冰。

2、冰的积聚会损害设备有效冷却空气的能力，因此可能会导致需要保持目标温度的区域的工作温度更高。然而，为了能够保持期望的目标温度，由于结冰而需要更多的冷却，这导致冷却装置的能量消耗增加。此外，由于强烈的结冰而导致的超过操作重量可能导致危险的重负载，这可能具有负面后果。由于冰引起的冷却装置的重量增加，其与壁的锚固可能变得太弱，例如，导致冷却装置从壁上掉落。

3、因此，冷却装置通常必须不时地除霜，以保持冷却效率并避免因积冰过重而造成的安全隐患。与其他热力学过程类似，除霜过程的效率受到限制，使得在除霜过程中使用的能量中只有一小部分实际上有助于融化结冰。这导致冷却装置的功耗增加。除霜操作的次数与冷却装置的能量消耗之间存在直接相关性。因此，必须优化除霜操作的次数，以避免冷却装置不必要的除霜，同时确保冷却装置的运行不会因结冰而受到负面影响。

4、在用于控制除霜过程的执行的常规方法中，根据固定的预定义除霜时间表执行除霜过程。这意味着冷却装置（如空气冷却器）在一个或多个预定时间点执行其除霜过程。这种除霜时间表可以适用于由冷却同一冷却室、设备或冷藏库的其他空气冷却器进行的除霜过程。在相同环境中操作的两个或更多个冷却装置的除霜时间表可以被配置成使得它们的除霜过程不重叠，即，两个或更多个冷却装置的除霜过程在不同的时间点进行。这确保了环境的一致冷却，这尤其在工业环境中是优先考虑的，在工业环境中，如果室温波动太大可能是至关重要的。然而，确定固定除霜时间表的设置（即，哪个冷却装置应该在哪个时间启动除霜操作）需要在环境操作的前几个月期间进行专家评估和观察。虽然确定用于两个或更多个空气冷却器的固定除霜时间表的设置是可靠且广泛应用的，但是其极其耗时。此外，固定时间表可能导致进行不需要的除霜过程，因为冷却装置尚未经受强烈的冰积聚。

5、固定除霜时间表的另一个缺点是需要重新调整预定的除霜循环。例如，在生产曲线改变或环境条件改变（即，温暖季节和寒冷季节之间的温度变化）之后，需要重新调整除霜时间表。此外，现代生产工厂和仓库设施中存在的每日变化没有通过季节性重新调整来考虑。

6、鉴于这些缺点，目前已知的除霜操作的固定调度可能并不总是导致期望的结果。因此，需要改进目前使用的固定除霜时间表，使得通过同时基本上维持由多于一个冷却装置冷却的房间的期望目标温度来减少不必要的除霜过程的数量。

7、在此背景下，本发明的目的是解决上述缺点中的一个或多个或全部。

技术实现思路

1、从以下描述中变得显而易见的上述目的和其他目的通过独立权利要求的主题来解决。优选实施例是从属权利要求的主题。

2、本发明的第一实施例涉及一种用于确定是否启动可用于工业环境中的冷却装置的除霜过程的计算机实施的方法，所述方法包括：确定将启动所述除霜过程，包括以下步骤中的一个或多个：确定达到所述冷却装置主动冷却的预定最小持续时间；确定冷却强度大于或等于预定冷却强度值；和/或确定达到所述冷却装置主动冷却的预定最大持续时间；如果已经确定要启动所述除霜过程：启动所述冷却装置的所述除霜过程。

3、通过确定达到冷却装置主动冷却的最小持续时间，确保了除霜过程仅在经过足够的时间使得可以发生结冰之后才启动。相反，在固定的除霜时间表中，除霜过程在预定的时间点启动。例如，假设冷却装置被安排为每天在下午12点除霜一次。然而，由于进行了最后一次除霜，因此根本不需要冷却单元冷却。在固定的预定除霜中，无论冰是否实际积聚，冷却单元仍将开始除霜过程。相反，要求冷却装置主动冷却的最小持续时间确保了仅在冰理论上可能已经积聚或积聚时才启动除霜过程。因此，仅在达到主动冷却的最小持续时间之后启动冷却过程可以导致冷却装置的电功率消耗减少，因为可以避免不必要的冷却过程。与常规的固定时间表除霜相比，另一个优点是除霜时间表的灵活性。

4、类似地，如果达到冷却装置主动冷却的最大持续时间，则启动除霜过程可以确保冷却装置不会在不被除霜的情况下操作太长时间。在一定的最大持续时间之后执行除霜过程的优点在于，总是在某个时刻执行除霜过程，而不管是否已经发生了大量或少量冷却。以这种方式，可以防止冷却装置的硬件故障，例如来自阀等的内部泄漏。具有最大持续时间作为启动除霜过程的要求可以从以下事实得出：即使当由单个冷却装置覆盖的一般热负荷可能非常小时，仍然可能发生缓慢的结冰。因此，考虑冷却装置主动冷却的最大持续时间可以被认为是防止硬件故障的安全措施并且可以改善冷却装置的调试。此外，考虑主动冷却的最大持续时间可以导致较低的维护要求。

5、通过确定冷却强度大于或等于预定冷却强度值，冷却活动的强度被考虑在内。冷却活动的强度与形成的冰量相关，因为冰的积聚可能会降低冷却单元的蒸发器与周围要冷却的空气之间的热传递。例如，主动冷却但强度非常低（例如，预期温度为-15°c，当前温度为-14.5°c）的冷却装置，结冰不像冷却单元以高强度主动冷却（例如，预期温度为-15°c，当前温度为-13°c）的情况那样突出。这可以防止冷却装置在实际上还不需要除霜过程时启动除霜过程。因此，考虑冷却装置的冷却强度的优点是降低了功耗，这是由于避免了不必要的除霜而引起的。此外，由于除霜循环的总数减少，可以提高冷却装置的寿命。

6、本发明的与如上所述的用于确定是否启动冷却装置的除霜过程的方法有关的另一个优点可能是它不需要改装冷却装置。虽然替代方法将需要安装精密的感测技术，但是本发明利用冷却装置的已经存在的部件。使用已经存在的部件进一步便于冷却装置的维护和调试，因为它不需要获得用于执行此类任务的额外技能。

7、根据第二实施例，确定将启动除霜过程的步骤进一步包括：确定达到预定义除霜时间。

8、确定达到预定义除霜时间确保了除霜仅在预定义时间发生。这可以防止在不期望的时间进行除霜，并且因此可以提供对除霜过程的某种控制。

9、这在需要持续冷却的具有多个冷却装置的工业设置中尤其重要，例如，在食品和饮料行业或制药行业的仓库设施的冷藏库或冷却室中，需要始终保持在一定温度并由多个冷却装置供电。食品和药品加工系统是为运输、储存和加工食品和药品（如药品）而量身定制的，重点是确保安全、提高保质期以及满足消费者满意度和公共卫生所必需的质量标准。确定预定义的除霜时间使得仓库设施管理员能够以交错的方式对冷却装置的除霜时间进行编程，并避免所有冷却装置同时进行除霜过程的情况。总之，这可以提供知道冷却单元理论上可以在什么时间经历除霜过程的安全性。这进而可以提供对包括一个或多个冷却装置的环境的增强管理。

10、根据第三实施方案，确定冷却强度大于或等于预定冷却强度值还包括：获得积分温度值；将所述积分温度值与所述预定冷却强度值进行比较。

11、获得积分温度值并将该值与预定冷却强度值进行比较提供了一种量化是否已达到冷却操作的预定强度的可靠方式。冷却操作的强度可源自各种因素。然而，温度可以具有作为用于确定冷却强度的准确且可靠的因素的优点。这是因为可以通过例如温度传感器容易地获得温度。此外，温度测量可以提供精确确定冷却强度所需的准确度。使用温度作为度量的另一个优点可能是，获取温度读数是冷却装置的默认值，强调了本发明与现有技术的兼容性，并且不需要改造冷却装置。

12、根据第四实施例，获得积分温度值还包括：从布置在冷却装置附近的温度传感器接收第一温度值和第二温度值；计算所接收的第一温度值与目标冷却温度之间的第一差值；计算第二温度值与所述目标冷却温度之间的第二差值；以及累加所计算的第一和第二差值。

13、将温度传感器布置在冷却装置附近可以提供获得精确的局部温度测量的优点，即，考虑靠近冷却装置的温度。这可能是有益的，因为靠近冷却装置的温度可以最好地反映冷却装置的工作负载。计算第一接收温度值与目标冷却温度值之间的差并且对第二接收温度值执行相同的操作可以具有呈现用于比较的可靠单元的优点。换句话说，测量的温度值与目标温度值之间的差可以为冷却装置的冷却强度提供准确的指标。具有若干温度测量值并且累积所计算的差值可以提供用于测量冷却装置的冷却操作的强度的合适度量。

14、根据第五实施例，在不同的时间点获得第一温度值和第二温度值。

15、在不同时间点获得第一和第二温度值表明积分值不仅在单个时刻观察到，而且在一段时间内观察到。这可以提供获得关于冷却装置的冷却强度的更准确结果的优点。虽然在单个时间点进行温度测量可能仅提供冷却场景的快照，但是在多个时间点进行温度测量提供了关于冷却场景的更全面的视图。例如，冷却室的门可以在时间点a关闭并且在时间点b打开。仅考虑点a的温度测量值或仅考虑点b的温度测量值将使实际冷却场景的量化失真。相比之下，考虑在门关闭的点a处和在门打开的点b处（即，多个时间点）的温度测量可以提供递送冷却场景的更准确描述的优点。

16、根据第六实施例，预定冷却强度值在1.5开尔文小时至0.5开尔文小时的范围内，并且优选地为1.0开尔文小时。

17、开尔文小时是用于量化冷却强度的物理单位。因此，以开尔文小时指示测量的冷却强度可以提供与使用相应单元的其他方法或系统的兼容性。此外，开尔文小时可以便于人员理解冷却强度。另外，所提到的范围（即，在1.5开尔文小时和0.5开尔文小时之间，并且优选地1开尔文小时）可以提供递送用于评估工业应用的冷却强度的合适结果的优点。

18、根据第七实施例，温度传感器优选地布置在距冷却装置约0至2米的距离处，更优选地布置在距冷却装置约0.5至1.5米的距离处，并且最优选地布置在距冷却装置约1米的距离处。

19、如前所述，将温度传感器布置在冷却装置附近可以提供递送准确温度读数的优点。约1米的距离可以提供最大的精度，因为它不会布置在房间中太远，也不会布置得太靠近冷却装置。约0.5至1.5米的距离也可以提供类似的优点。最后，约0至2米的距离也可以提供类似的优点。如果温度传感器被进一步布置到冷却区域中，则测量的温度值可能无法准确地记录冷却装置的效果。然而，0到2米之间的范围在定位温度传感器方面提供了一定的灵活性，因为由于要冷却的区域或房间的结构，并不总是能够将传感器放置在靠近冷却装置的位置。例如，在具有多个冷却装置的冷却区域中，可能不清楚哪个冷却装置负责所测量的温度。另一方面，将温度传感器放置得太靠近冷却单元可能无法准确地反映冷却区域的温度，而是反映冷却装置本身的温度。因此，如上所述的范围（即0至2、1.5至0.5米，优选1米）可以提供合适的距离以避免上述情况。

20、根据第八实施例，该方法进一步包括：测量从上一次除霜操作开始的预定最小持续时间。

21、测量从上次除霜操作开始的预定最小持续时间确保在开始测量最小持续时间时不存在冰。由于最小持续时间应反映冷却装置在能够形成冰之前必须主动冷却的最小时间量，因此确保该时间是从冷却装置上不存在冰的时间点测量的是至关重要的。因此，测量从上次除霜操作开始的预定最小持续时间可以提供准确测量在冷却装置上形成冰所需的最小时间的优势。

22、根据第九实施例，该方法进一步包括：从上一次除霜操作开始测量该预定最大持续时间。

23、类似于冷却装置主动冷却的最小持续时间，冷却装置主动冷却的最大持续时间也是从最后一次除霜操作开始测量的。这再次可以提供确保当最大持续时间测量开始时冷却装置上没有冰的优点。这可以提供更准确地测量最大持续时间的优点。

24、根据第十实施例，该方法进一步包括：当除霜过程被发起、完成或执行时，重置冷却装置主动冷却的时间。

25、重置冷却装置在除霜过程启动、完成或执行时主动冷却的时间确保了准确地执行关于最小持续时间和最大持续时间的测量。两种测量都考虑了冷却装置从上次除霜操作开始主动冷却的时间。因此，重置冷却装置在特定时间点主动冷却的时间可以提供使得能够精确测量先前提到的持续时间的优点。

26、根据第十一实施例，冷却装置是空气冷却器。

27、上述实施例特别适合于空气冷却器，因为这些类型的冷却装置通常经受强烈的结冰，因此通常需要大量的除霜过程以确保正确和可靠的操作。

28、本发明的第十二实施例涉及一种包括指令的计算机程序，该指令在由计算机执行时使计算机执行实施例1至11中任一项的方法。

29、本发明的第十三实施例涉及一种用于控制冷却装置的除霜过程的控制单元，该控制单元包括用于执行根据实施例1至11中任一项所述的方法的装置。

30、本发明的第十四实施例涉及一种冷却装置，其包括实施例13的控制单元。

31、本发明的第十五实施例涉及一种包括多个冷却装置的系统，该系统包括：多个冷却装置中的第一和第二冷却装置，每个冷却装置包括控制单元，其中控制单元包括用于执行实施例1和2以及实施例3-11中任一项的方法的装置；其中，所述第一冷却装置和所述第二冷却装置中的每一者的所述预定义除霜时间是以不重叠的方式设定的。

32、第一冷却装置和第二冷却装置（优选地，空气冷却器）中的每一个的预定义除霜时间以不重叠的方式设置可以确保两个冷却装置不会同时启动除霜过程。由于冷却装置在除霜过程中不冷却，因此这可以在必须确保恒定冷却的情况下提供优点，例如食物和饮料或医疗用品的冷却。例如，如果需要将存储设施冷却到某个温度（例如，由于存储在设施中的医疗用品），并且该设施中的冷却装置同时或以重叠的方式开始其单独的除霜过程，则可能会发生实际温度上升到期望的目标温度以上的情况。如本发明所述，不重叠的预定除霜时间可以防止这种情况发生。