控制冷卻系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)的公開(kāi)通常涉及通過(guò)基于制冷機(jī)組的操作條件的組合確定制冷機(jī)組的負(fù) 荷來(lái)優(yōu)化由制冷機(jī)組使用的功率的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] -種建筑的冷卻系統(tǒng)可以具有一個(gè)或多個(gè)制冷機(jī)組。每個(gè)制冷機(jī)組可以具有一個(gè) 或多個(gè)冷卻塔，上述冷卻塔經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)流體回路與一個(gè)或多個(gè)制冷機(jī)連接。上述冷卻 系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)HVAC裝置（供暖、通風(fēng)和空調(diào)裝置）。HVAC裝置可以包括制冷機(jī) (例如冷水機(jī)）。一個(gè)或多個(gè)栗引導(dǎo)上述流體回路中的流體流動(dòng)。一個(gè)或多個(gè)栗可以包括 冷凝器栗。上述冷凝器栗引導(dǎo)流體（例如水）從上述冷卻塔流向（例如栗送）冷卻器系統(tǒng) 的流體回路中的制冷機(jī)。上述冷凝器栗還可以引導(dǎo)上述流體從上述制冷機(jī)流出到上述冷卻 塔。在操作時(shí)，上述冷凝器栗引導(dǎo)冷流體（例如冷水）從上述冷卻塔流向（例如栗送）上述 制冷機(jī)的冷凝器側(cè)，在該制冷機(jī)的冷凝器側(cè)上述流體通過(guò)制冷循環(huán)驅(qū)動(dòng)的熱量傳遞而被加 熱，上述熱量來(lái)自上述制冷機(jī)的蒸發(fā)器（例如，從建筑中排出的熱量）。加熱的流體作為熱 流體（例如熱水）被引導(dǎo)流向上述冷卻塔。上述冷卻塔接收上述熱流體并通過(guò)將熱量從上 述熱流體傳遞到大氣中而對(duì)上述熱流體進(jìn)行冷卻。上述冷卻塔可以具有一個(gè)或多個(gè)裝有發(fā) 動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇。上述冷卻塔可以具有一個(gè)或多個(gè)單元，其中每個(gè)單元包括一個(gè)或多個(gè)裝有發(fā) 動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇。上述單元是上述冷卻塔的一個(gè)部分。每個(gè)單元可以被獨(dú)立操作。在操作時(shí)， 上述冷卻塔引導(dǎo)穿過(guò)上述熱流體的空氣流動(dòng)以加強(qiáng)熱量從上述熱流體傳遞到大氣中。上述 熱流體在上述冷卻塔處成為冷卻的流體。冷卻的流體然后被收集于上述冷卻塔處（例如用 上述單元中的收集盆）并經(jīng)由上述流體回路被引向上述制冷機(jī)。上述冷卻塔通過(guò)對(duì)冷凝器 流體回流（例如熱水）進(jìn)行冷卻來(lái)給上述制冷機(jī)提供冷凝器流體供給（例如冷卻水），上述 冷凝器流體回流從上述制冷機(jī)被引向上述冷卻塔。通常，上述冷卻塔中的風(fēng)扇與冷凝器栗 都需要電力進(jìn)行操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本申請(qǐng)所揭示的各系統(tǒng)和各方法針對(duì)通過(guò)基于制冷機(jī)組操作條件的組合確定制 冷機(jī)組負(fù)荷來(lái)優(yōu)化由制冷機(jī)組所使用的功率。
[0004] 條件是設(shè)備進(jìn)行操作所根據(jù)的情況。例如但不限于，該條件可以是能夠被檢測(cè)和 /或測(cè)量的該冷卻系統(tǒng)的溫度和/或壓力。操作條件是該冷卻系統(tǒng)（或該冷卻系統(tǒng)的一部 分，例如每個(gè)特定部件和/或幾組部件）進(jìn)行操作所處的（或所根據(jù)的）條件。制冷機(jī)組 操作條件包括例如但不限于：壓縮機(jī)能耗、壓縮機(jī)電流消耗、冷凝器制冷壓力、冷凝器制冷 溫度、冷凝器水溫度、蒸發(fā)器制冷壓力、蒸發(fā)器制冷溫度、蒸發(fā)器水溫度等。
[0005] 本申請(qǐng)所揭示的各系統(tǒng)和各方法還針對(duì)例如基于比如離心壓縮機(jī)中標(biāo)定的驟增 線確定高限制條件和/或低限制條件。該高限制條件可以是該冷卻系統(tǒng)操作（或嘗試操作， 或需要操作）于（靠近）最大參數(shù)的一種情況。該低限制條件是該冷卻系統(tǒng)操作（或嘗試 操作，或需要操作）于（靠近）最小參數(shù)的一種情況。
[0006] 本申請(qǐng)所揭示的各系統(tǒng)和各方法的各實(shí)施例針對(duì)控制冷卻系統(tǒng)（例如水冷制冷 機(jī)組系統(tǒng)）的一個(gè)或多個(gè)部件（例如一個(gè)或多個(gè)制冷機(jī)、栗、塔風(fēng)扇等）的功率輸入以優(yōu)化 和/或減少由該冷卻系統(tǒng)使用的總功率。
[0007] 參數(shù)是對(duì)于條件的設(shè)置，其中該參數(shù)可以由該控制器來(lái)控制（例如設(shè)置）。相應(yīng) 地，操作參數(shù)可以是可以由該控制器來(lái)控制以操作整個(gè)冷卻系統(tǒng)、該冷卻系統(tǒng)的子部分和/ 或一個(gè)或多個(gè)部件的一種設(shè)置。因此，該控制器可以設(shè)置特定參數(shù)以實(shí)現(xiàn)（或用于實(shí)現(xiàn)） 設(shè)定條件和/或基于檢測(cè)的、測(cè)量的和/或假設(shè)的條件來(lái)設(shè)置特定參數(shù)。
[0008] 控制該冷卻系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)部件可以包括通過(guò)確定上述一個(gè)或多個(gè)部件（例 如塔風(fēng)扇、栗等）的單個(gè)參數(shù)（例如激活、停止、增加速度、減少速度、增加流動(dòng)速率、減少流 動(dòng)速率和/或其他參數(shù)中的變化）來(lái)確定該冷卻系統(tǒng)的參數(shù)（例如操作參數(shù)、對(duì)各部件的 操作進(jìn)行排序等）。
[0009] 單個(gè)參數(shù)可以通過(guò)確定作為落差的函數(shù)的上述一個(gè)或多個(gè)部件（例如制冷機(jī)）的 功率輸入的第一靈敏度、和通過(guò)確定作為落差的函數(shù)的另一個(gè)部件（例如與確定該第一靈 敏度中使用的部件不同的部件）的功率輸入的第二靈敏度來(lái)確定。
[0010] 各系統(tǒng)和各方法的各實(shí)施例包括通過(guò)：控制器確定作為落差的函數(shù)的一個(gè)或多個(gè) 制冷機(jī)的功率輸入的第一靈敏度；該控制器確定作為落差的函數(shù)的一個(gè)或多個(gè)其他部件 (例如不是制冷機(jī)）的功率輸入的第二靈敏度；以及該控制器使該第一靈敏度與該第二靈 敏度一致來(lái)優(yōu)化（或改善）冷卻系統(tǒng)的用電量。
[0011] 各系統(tǒng)和各方法的各實(shí)施例包括通過(guò)根據(jù)先前確定的設(shè)置的控制器操作來(lái)優(yōu)化 (或改善）冷卻系統(tǒng)的用電量，其中該先前確定的設(shè)置由專用計(jì)算機(jī)來(lái)執(zhí)行。該專用計(jì)算機(jī) 確定作為落差的函數(shù)的一個(gè)或多個(gè)部件（例如制冷機(jī)）的功率輸入的第一靈敏度；該專用 計(jì)算機(jī)確定作為落差的函數(shù)的一個(gè)或多個(gè)其他部件（例如不是制冷機(jī)）的功率輸入的第二 靈敏度；以及該專用計(jì)算機(jī)使該第一靈敏度與該第二靈敏度一致。
[0012] 各系統(tǒng)與各方法的各實(shí)施例包括包含專用計(jì)算機(jī)（和/或與該專用計(jì)算機(jī)通信） 的控制器。
[0013] 在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)該冷卻系統(tǒng)的各部件進(jìn)行控制也可以包括使該第一靈敏度與 該第二靈敏度一致。
[0014] 控制各部件可以包括對(duì)上述一個(gè)或多個(gè)部件的激活、停止和/或控制其他參數(shù)進(jìn) tx排序。
[0015] 各系統(tǒng)和各方法的一個(gè)實(shí)施例包括對(duì)塔單元進(jìn)行排序的激活和/或停止進(jìn)行排 序。
[0016] 各系統(tǒng)和各方法的另一個(gè)實(shí)施例包括僅對(duì)塔單元進(jìn)行排序的激活和/或停止進(jìn) tx排序。
[0017] 本申請(qǐng)使用的術(shù)語(yǔ)"落差"包括但不必需限于冷凝器條件與蒸發(fā)器條件的差異、制 冷條件中的差異和/或水條件中的差異等等。冷凝器條件的各實(shí)例包括但不必需限于冷凝 器制冷壓力、冷凝器制冷溫度、冷凝器制冷壓力和冷凝器制冷溫度的組合、冷凝器水溫度， 以及冷凝器水溫度和冷凝器制冷溫度的組合。蒸發(fā)器條件的各實(shí)例包括但不必需限于蒸發(fā) 器制冷壓力、蒸發(fā)器制冷溫度、蒸發(fā)器制冷壓力和蒸發(fā)器制冷溫度的組合、蒸發(fā)器水溫度， 以及蒸發(fā)器水溫度和蒸發(fā)器制冷溫度的組合。
[0018] 本申請(qǐng)使用的術(shù)語(yǔ)"靈敏度"包括但不必需限于相對(duì)于另一個(gè)（例如不同的）參 數(shù)中的變化的一個(gè)參數(shù)（比如溫度、能量、功率、壓力、時(shí)間、速度、流動(dòng)速率等屬性）中的變 化。相應(yīng)地，確定作為落差的函數(shù)的一個(gè)或多個(gè)制冷機(jī)（例如在給定操作參數(shù)）的功率輸 入的第一靈敏度的步驟可以是指例如確定一個(gè)或多個(gè)制冷機(jī)的功率輸入是如何隨著該制 冷機(jī)上的落差變化例如每1度（例如相對(duì)于落差，該落差可以是比如壓力、溫度或壓力與溫 度的組合等條件中的變化）而變化。相應(yīng)地，靈敏度可以表示為AkW/△落差。
[0019] 此外，確定作為落差的函數(shù)的一個(gè)或多個(gè)其他部件（例如不同于確定第一靈敏度 中使用的部件）的功率輸入的第二靈敏度的步驟可以是指例如確定一個(gè)或多個(gè)其他部件 的功率輸入是如何作為制冷機(jī)的落差的函數(shù)（例如相對(duì)于落差，該落差可以是比如壓力、 溫度或壓力與溫度的組合等條件中的變化）而變化。
[0020] 上述一個(gè)或多個(gè)部件的各實(shí)例包括但不必需限于冷卻塔風(fēng)扇、栗等。
[0021] 確定制冷機(jī)塔風(fēng)扇的靈敏度可以包括例如確定需要塔風(fēng)扇的功率中的多少變化 來(lái)將一個(gè)或多個(gè)操作制冷機(jī)的落差改變1度。
[0022] 確定栗的靈敏度可以包括例如確定需要功率中的多少變化來(lái)將一個(gè)或多個(gè)操作 制冷機(jī)的落差改變例如1度。
[0023] 使第一靈敏度與第二靈敏度一致可以包括例如將兩個(gè)靈敏度設(shè)置為彼此相同并 基于這兩個(gè)靈敏度的一致限定功率設(shè)定點(diǎn)。例如，這兩個(gè)靈敏度的一致可以包括確定AkW/ A落差的斜率（或△設(shè)定溫度）以提供限制，該限制可以限定例如kW與噸位的關(guān)系。例 如，對(duì)于給定機(jī)組負(fù)荷和條件（例如該冷卻系統(tǒng)或其各部件的任何組合進(jìn)行操作所處的情 況，比如但不限于環(huán)境條件等等），塔風(fēng)扇的功率輸入可以被調(diào)節(jié)直到塔風(fēng)扇的AkW/Δ落 差等于制冷機(jī)的AkW/△落差。在另一個(gè)實(shí)例中，冷凝器栗的功率可以被調(diào)節(jié)直到冷凝器 栗的AkW/△落差等于制冷機(jī)的AkW/△落差。該一致會(huì)導(dǎo)致確定制冷機(jī)和/或上述部件 如何對(duì)其功率輸入作出反應(yīng)。
[0024] 本申請(qǐng)所揭示的各系統(tǒng)和各方法可以通過(guò)控制該冷卻系統(tǒng)的各種部件（例如冷 凝器栗和/或塔風(fēng)扇）的功率輸入來(lái)改善該冷卻系統(tǒng)（或該冷卻系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)制冷機(jī) 組）的操作效率。所述各方法可以應(yīng)用來(lái)優(yōu)化任何一個(gè)或多個(gè)或所有冷卻系統(tǒng)排熱部件 (例如一個(gè)或多個(gè)或所有冷凝器栗、冷卻塔風(fēng)扇和/或水冷制冷機(jī)）的功率輸入的總和。
[0025] 在某些實(shí)施例中，各系統(tǒng)和各方法可以包括控制一個(gè)或多個(gè)冷凝器栗發(fā)動(dòng)機(jī)和/ 或塔風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的控制參數(shù)（例如速度），從而由這些部件使用的功率產(chǎn)生與由優(yōu)化過(guò)程 產(chǎn)生的功率設(shè)定點(diǎn)的值相同的值和/或同等地類似于由優(yōu)化過(guò)程產(chǎn)生的功率設(shè)定點(diǎn)的值 的值。上述由優(yōu)化過(guò)程產(chǎn)生的功率設(shè)定點(diǎn)的值可以被預(yù)先確定并儲(chǔ)存入計(jì)算機(jī)的非瞬時(shí)性 存儲(chǔ)器中。某些實(shí)施例可以包括監(jiān)控該冷卻系統(tǒng)的各條件以當(dāng)該冷卻系統(tǒng)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)接近 操作限制時(shí)（例如預(yù)先確定的低操作限制和/或預(yù)先確定的高操作限制）提供栗發(fā)動(dòng)機(jī)和 /或塔風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的可選的控制參數(shù)。操作限制可以是設(shè)備被設(shè)置于最大或最小參數(shù)的情 況。操作限制可以是設(shè)備運(yùn)行于最大或最小容量的情況。
[0026] 各系統(tǒng)和各方法的某些實(shí)施例可以是可擴(kuò)展的以優(yōu)化額外部件的操作參數(shù)（例 如多個(gè)栗、風(fēng)扇等），其中可能期望、需要、要求和/或使用額外的功率輸入。
[0027] 各系統(tǒng)和各方法的某些實(shí)施例可以通過(guò)從該冷卻系統(tǒng)（或該冷卻系統(tǒng)的一個(gè)或 多個(gè)制冷機(jī)組）待移除的熱量來(lái)確定提供給各部件的功率。
[0028] 各系統(tǒng)和各方法的一個(gè)實(shí)施例包括基于溫度中的變化（△ T)和流動(dòng)速率的函數(shù) 來(lái)確定冷卻系統(tǒng)負(fù)荷。
[0029] 各系統(tǒng)和各方法的另一個(gè)實(shí)施例包括測(cè)量制冷機(jī)組上的溫差和流動(dòng)速率，對(duì)制冷 機(jī)負(fù)荷進(jìn)行確定（例如直接計(jì)算）。例如，確定制冷機(jī)負(fù)荷可以用流到和來(lái)自上述制冷機(jī)組 的總流量與溫度變化一起來(lái)完成，和/或可以由單獨(dú)地對(duì)上述制冷機(jī)組的每個(gè)操作制冷機(jī) 進(jìn)行確定并求和各單項(xiàng)結(jié)果以確定總流動(dòng)速率和/或溫差來(lái)完成。
[0030] 各系統(tǒng)和各方法的另一個(gè)實(shí)施例包括通過(guò)確定排到冷卻塔的熱量來(lái)確定制冷機(jī) 組冷卻的水負(fù)荷（例如冷卻容量），通過(guò)測(cè)量到該冷卻塔的流動(dòng)速率和進(jìn)出該冷卻塔的溫 差來(lái)確定總熱量排放。在某些實(shí)施例中，為了確定冷卻的水負(fù)荷，由上述操作制冷機(jī)的功率 輸入確定的壓縮熱量從排到上述冷卻塔的總熱量中減去。這也可以由單獨(dú)地（例如獨(dú)立 地）對(duì)每個(gè)操作制冷機(jī)進(jìn)行確定并求和各結(jié)果以確定總制冷機(jī)組冷卻的水負(fù)荷來(lái)完成。
[0031] 在另一個(gè)實(shí)施例中，為了確定冷卻的水負(fù)荷，各系統(tǒng)和各方法可以包括專用計(jì)算 機(jī)和/或控制器