控制冷却系统的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本申请的公开通常涉及通过基于制冷机组的操作条件的组合确定制冷机组的负 荷来优化由制冷机组使用的功率的系统和方法。
【背景技术】
[0002] -种建筑的冷却系统可以具有一个或多个制冷机组。每个制冷机组可以具有一个 或多个冷却塔，上述冷却塔经由一个或多个流体回路与一个或多个制冷机连接。上述冷却 系统可以包括一个或多个HVAC装置（供暖、通风和空调装置）。HVAC装置可以包括制冷机 (例如冷水机）。一个或多个栗引导上述流体回路中的流体流动。一个或多个栗可以包括 冷凝器栗。上述冷凝器栗引导流体（例如水）从上述冷却塔流向（例如栗送）冷却器系统 的流体回路中的制冷机。上述冷凝器栗还可以引导上述流体从上述制冷机流出到上述冷却 塔。在操作时，上述冷凝器栗引导冷流体（例如冷水）从上述冷却塔流向（例如栗送）上述 制冷机的冷凝器侧，在该制冷机的冷凝器侧上述流体通过制冷循环驱动的热量传递而被加 热，上述热量来自上述制冷机的蒸发器（例如，从建筑中排出的热量）。加热的流体作为热 流体（例如热水）被引导流向上述冷却塔。上述冷却塔接收上述热流体并通过将热量从上 述热流体传递到大气中而对上述热流体进行冷却。上述冷却塔可以具有一个或多个装有发 动机的风扇。上述冷却塔可以具有一个或多个单元，其中每个单元包括一个或多个装有发 动机的风扇。上述单元是上述冷却塔的一个部分。每个单元可以被独立操作。在操作时， 上述冷却塔引导穿过上述热流体的空气流动以加强热量从上述热流体传递到大气中。上述 热流体在上述冷却塔处成为冷却的流体。冷却的流体然后被收集于上述冷却塔处（例如用 上述单元中的收集盆）并经由上述流体回路被引向上述制冷机。上述冷却塔通过对冷凝器 流体回流（例如热水）进行冷却来给上述制冷机提供冷凝器流体供给（例如冷却水），上述 冷凝器流体回流从上述制冷机被引向上述冷却塔。通常，上述冷却塔中的风扇与冷凝器栗 都需要电力进行操作。
【发明内容】
[0003] 本申请所揭示的各系统和各方法针对通过基于制冷机组操作条件的组合确定制 冷机组负荷来优化由制冷机组所使用的功率。
[0004] 条件是设备进行操作所根据的情况。例如但不限于，该条件可以是能够被检测和 /或测量的该冷却系统的温度和/或压力。操作条件是该冷却系统（或该冷却系统的一部 分，例如每个特定部件和/或几组部件）进行操作所处的（或所根据的）条件。制冷机组 操作条件包括例如但不限于：压缩机能耗、压缩机电流消耗、冷凝器制冷压力、冷凝器制冷 温度、冷凝器水温度、蒸发器制冷压力、蒸发器制冷温度、蒸发器水温度等。
[0005] 本申请所揭示的各系统和各方法还针对例如基于比如离心压缩机中标定的骤增 线确定高限制条件和/或低限制条件。该高限制条件可以是该冷却系统操作（或尝试操作， 或需要操作）于（靠近）最大参数的一种情况。该低限制条件是该冷却系统操作（或尝试 操作，或需要操作）于（靠近）最小参数的一种情况。
[0006] 本申请所揭示的各系统和各方法的各实施例针对控制冷却系统（例如水冷制冷 机组系统）的一个或多个部件（例如一个或多个制冷机、栗、塔风扇等）的功率输入以优化 和/或减少由该冷却系统使用的总功率。
[0007] 参数是对于条件的设置，其中该参数可以由该控制器来控制（例如设置）。相应 地，操作参数可以是可以由该控制器来控制以操作整个冷却系统、该冷却系统的子部分和/ 或一个或多个部件的一种设置。因此，该控制器可以设置特定参数以实现（或用于实现） 设定条件和/或基于检测的、测量的和/或假设的条件来设置特定参数。
[0008] 控制该冷却系统的一个或多个部件可以包括通过确定上述一个或多个部件（例 如塔风扇、栗等）的单个参数（例如激活、停止、增加速度、减少速度、增加流动速率、减少流 动速率和/或其他参数中的变化）来确定该冷却系统的参数（例如操作参数、对各部件的 操作进行排序等）。
[0009] 单个参数可以通过确定作为落差的函数的上述一个或多个部件（例如制冷机）的 功率输入的第一灵敏度、和通过确定作为落差的函数的另一个部件（例如与确定该第一灵 敏度中使用的部件不同的部件）的功率输入的第二灵敏度来确定。
[0010] 各系统和各方法的各实施例包括通过：控制器确定作为落差的函数的一个或多个 制冷机的功率输入的第一灵敏度；该控制器确定作为落差的函数的一个或多个其他部件 (例如不是制冷机）的功率输入的第二灵敏度；以及该控制器使该第一灵敏度与该第二灵 敏度一致来优化（或改善）冷却系统的用电量。
[0011] 各系统和各方法的各实施例包括通过根据先前确定的设置的控制器操作来优化 (或改善）冷却系统的用电量，其中该先前确定的设置由专用计算机来执行。该专用计算机 确定作为落差的函数的一个或多个部件（例如制冷机）的功率输入的第一灵敏度；该专用 计算机确定作为落差的函数的一个或多个其他部件（例如不是制冷机）的功率输入的第二 灵敏度；以及该专用计算机使该第一灵敏度与该第二灵敏度一致。
[0012] 各系统与各方法的各实施例包括包含专用计算机（和/或与该专用计算机通信） 的控制器。
[0013] 在一个实施例中，对该冷却系统的各部件进行控制也可以包括使该第一灵敏度与 该第二灵敏度一致。
[0014] 控制各部件可以包括对上述一个或多个部件的激活、停止和/或控制其他参数进 tx排序。
[0015] 各系统和各方法的一个实施例包括对塔单元进行排序的激活和/或停止进行排 序。
[0016] 各系统和各方法的另一个实施例包括仅对塔单元进行排序的激活和/或停止进 tx排序。
[0017] 本申请使用的术语"落差"包括但不必需限于冷凝器条件与蒸发器条件的差异、制 冷条件中的差异和/或水条件中的差异等等。冷凝器条件的各实例包括但不必需限于冷凝 器制冷压力、冷凝器制冷温度、冷凝器制冷压力和冷凝器制冷温度的组合、冷凝器水温度， 以及冷凝器水温度和冷凝器制冷温度的组合。蒸发器条件的各实例包括但不必需限于蒸发 器制冷压力、蒸发器制冷温度、蒸发器制冷压力和蒸发器制冷温度的组合、蒸发器水温度， 以及蒸发器水温度和蒸发器制冷温度的组合。
[0018] 本申请使用的术语"灵敏度"包括但不必需限于相对于另一个（例如不同的）参 数中的变化的一个参数（比如温度、能量、功率、压力、时间、速度、流动速率等属性）中的变 化。相应地，确定作为落差的函数的一个或多个制冷机（例如在给定操作参数）的功率输 入的第一灵敏度的步骤可以是指例如确定一个或多个制冷机的功率输入是如何随着该制 冷机上的落差变化例如每1度（例如相对于落差，该落差可以是比如压力、温度或压力与温 度的组合等条件中的变化）而变化。相应地，灵敏度可以表示为AkW/△落差。
[0019] 此外，确定作为落差的函数的一个或多个其他部件（例如不同于确定第一灵敏度 中使用的部件）的功率输入的第二灵敏度的步骤可以是指例如确定一个或多个其他部件 的功率输入是如何作为制冷机的落差的函数（例如相对于落差，该落差可以是比如压力、 温度或压力与温度的组合等条件中的变化）而变化。
[0020] 上述一个或多个部件的各实例包括但不必需限于冷却塔风扇、栗等。
[0021] 确定制冷机塔风扇的灵敏度可以包括例如确定需要塔风扇的功率中的多少变化 来将一个或多个操作制冷机的落差改变1度。
[0022] 确定栗的灵敏度可以包括例如确定需要功率中的多少变化来将一个或多个操作 制冷机的落差改变例如1度。
[0023] 使第一灵敏度与第二灵敏度一致可以包括例如将两个灵敏度设置为彼此相同并 基于这两个灵敏度的一致限定功率设定点。例如，这两个灵敏度的一致可以包括确定AkW/ A落差的斜率（或△设定温度）以提供限制，该限制可以限定例如kW与吨位的关系。例 如，对于给定机组负荷和条件（例如该冷却系统或其各部件的任何组合进行操作所处的情 况，比如但不限于环境条件等等），塔风扇的功率输入可以被调节直到塔风扇的AkW/Δ落 差等于制冷机的AkW/△落差。在另一个实例中，冷凝器栗的功率可以被调节直到冷凝器 栗的AkW/△落差等于制冷机的AkW/△落差。该一致会导致确定制冷机和/或上述部件 如何对其功率输入作出反应。
[0024] 本申请所揭示的各系统和各方法可以通过控制该冷却系统的各种部件（例如冷 凝器栗和/或塔风扇）的功率输入来改善该冷却系统（或该冷却系统的一个或多个制冷机 组）的操作效率。所述各方法可以应用来优化任何一个或多个或所有冷却系统排热部件 (例如一个或多个或所有冷凝器栗、冷却塔风扇和/或水冷制冷机）的功率输入的总和。
[0025] 在某些实施例中，各系统和各方法可以包括控制一个或多个冷凝器栗发动机和/ 或塔风扇发动机的控制参数（例如速度），从而由这些部件使用的功率产生与由优化过程 产生的功率设定点的值相同的值和/或同等地类似于由优化过程产生的功率设定点的值 的值。上述由优化过程产生的功率设定点的值可以被预先确定并储存入计算机的非瞬时性 存储器中。某些实施例可以包括监控该冷却系统的各条件以当该冷却系统的监控数据接近 操作限制时（例如预先确定的低操作限制和/或预先确定的高操作限制）提供栗发动机和 /或塔风扇发动机的可选的控制参数。操作限制可以是设备被设置于最大或最小参数的情 况。操作限制可以是设备运行于最大或最小容量的情况。
[0026] 各系统和各方法的某些实施例可以是可扩展的以优化额外部件的操作参数（例 如多个栗、风扇等），其中可能期望、需要、要求和/或使用额外的功率输入。
[0027] 各系统和各方法的某些实施例可以通过从该冷却系统（或该冷却系统的一个或 多个制冷机组）待移除的热量来确定提供给各部件的功率。
[0028] 各系统和各方法的一个实施例包括基于温度中的变化（△ T)和流动速率的函数 来确定冷却系统负荷。
[0029] 各系统和各方法的另一个实施例包括测量制冷机组上的温差和流动速率，对制冷 机负荷进行确定（例如直接计算）。例如，确定制冷机负荷可以用流到和来自上述制冷机组 的总流量与温度变化一起来完成，和/或可以由单独地对上述制冷机组的每个操作制冷机 进行确定并求和各单项结果以确定总流动速率和/或温差来完成。
[0030] 各系统和各方法的另一个实施例包括通过确定排到冷却塔的热量来确定制冷机 组冷却的水负荷（例如冷却容量），通过测量到该冷却塔的流动速率和进出该冷却塔的温 差来确定总热量排放。在某些实施例中，为了确定冷却的水负荷，由上述操作制冷机的功率 输入确定的压缩热量从排到上述冷却塔的总热量中减去。这也可以由单独地（例如独立 地）对每个操作制冷机进行确定并求和各结果以确定总制冷机组冷却的水负荷来完成。
[0031] 在另一个实施例中，为了确定冷却的水负荷，各系统和各方法可以包括专用计算 机和/或控制器