用于优化冷却水设备系统操作的装置和方法

用于优化冷却水设备系统操作的装置和方法
【专利摘要】一种需求流装置，被配置成与冷却水设备控制器对接以优化冷却水设备部件的性能。需求流装置包括接收与冷却水设备部件相关联的传感器数据的通信装置。传感器数据测量冷却水设备的操作变量。需求流装置包括与通信装置进行通信的需求流控制器。需求流控制器使用传感器数据以：根据期望冷却水增量T确定最佳压力设置点；根据最佳压力设置点和期望冷却水增量T控制通过冷却水设备部件的冷却水流量；以及响应于检测到的触发事件，经由控制器调节最佳压力设置点，以执行期望冷却水增量T的临界区重置。
【专利说明】用于优化冷却水设备系统操作的装置和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利文献是在2010年4月12日提交的共同未决U.S.专利申请N0.12/758, 780的部分接续申请案，并要求对所述U.S.专利申请的在35U.S.C.§ 120下提供的优先权，所述共同未决U.S.专利申请N0.12/758，780是在2009年7月23日提交的共同未决U.S.专利申请N0.12/507,806的部分接续申请案。为所有目的，在法律允许的范围内，所述申请的全部内容明确地合并到本文中。
【技术领域】
[0003]本发明总体上涉及冷却水舒适冷却系统和工业过程冷却系统，特别地涉及用于高效操作冷却水冷却系统的方法和设备。
【背景技术】
[0004]许多商业建筑以及其他建筑物和校园通过冷却水设备进行冷却。通常，这些冷却水设备产生冷却水，冷却水被泵送至空气处理机以冷却建筑物内的空气。冷却器、空气处理机以及冷却水设备的其他部件被设计成在特定的冷却水进入温度、冷却水离开温度或增量T下进行操作。在设计增量T处，这些部件最高效并且能够以其额定容量产生冷却输出。当进入温度和离开温 度变得比设计增量T更靠近时发生低增量T，该低增量T降低了冷却水设备的效率和冷却容量，并使得冷却水设备使用比给定需求所需能量更多的能量。
[0005]冷却水设备被设计成满足建筑、校园等的最大可能冷却需求(还被称为设计条件)。在该设计条件下，冷却水设备部件处于其容量的上端，在该上端处，所述系统为能量最高效。然而，这样的高冷却需求为必要的情况是不常见的。事实上，几乎所有的冷却水设备在一年的90%的时间中在低于设计条件下操作。例如，凉爽的天气条件会使得冷却需求大幅下降。当冷却需求减小时，增量T通常也减小。这意味着对于大多数时间，几乎所有的冷却水设备在低增量T下操作并且低于最佳效率。这种持续低增量T被称为低增量T症状。
[0006]开发了许多缓解策略以解决低增量T症状，例如通过使用复杂的排序程序和装备开/关(0N/0FF)选择算法，但是没有一种策略被证明能够完全解决所述现象。在大多数情况下，冷却水设备操作装置只是将更多的水泵送至系统空气处理机以增加其输出，但是这具有进一步减小已经很低的增量T的组合效应。此外，在次级回路中增加的泵送导致比必要更高的泵送能量使用。
[0007]根据以下的讨论，显然本发明解决了与现有技术相关联的不足，并且同时提供了使用现有技术不可能构思或不能构建出的许多附加的优点和益处。

【发明内容】

[0008]需求流(Demand Flow)提供了用于高效操作冷却水设备的方法和设备。事实上，当与传统的操作方案相比较时，需求流在满足冷却输出需求的同时提供了相当大的节能。通常，需求流根据恒定的增量T线来控制冷却水或冷凝器水的泵送或二者的泵送。这降低了能量利用，减小或消除了低增量T症状，同时使得冷却水设备能够满足冷却需求。在一个或更多个实施方式中，可以将恒定的增量T线重置成另一条增量T线以满足变化的冷却需求并且同时保持节能。
[0009]低增量T症状已经并且继续困扰冷却水设备，引起过量的能量使用和人为的容量减小。这阻止冷却水设备满足冷却需求，即使在部分负荷的情况下也如此。需求流及其操作策略解决了这些问题并提供了将在本文中描述的附加益处。
[0010]在一个实施方式中，需求流提供了用于高效操作冷却水设备的方法。所述方法可以包括:设置冷却水增量(chilled water Delta) T ;以及控制通过一个或更多个冷却水设备部件的冷却水流量以保持在所述一个或更多个部件上的冷却水增量T。所述冷却水增量T包括在所述冷却水设备部件处的冷却水进入温度和冷却水离开温度。在一个或更多个实施方式中，所述冷却水增量T可以通过以下措施进行保持:增大所述冷却水流量以减小所述冷却水增量T以及减小所述冷却水流量以增大所述冷却水增量T。典型地，将会通过一个或更多个冷却水泵来控制冷却水流量。
[0011]可以当一个或更多个触发事件发生时执行临界区重置以调节冷却水增量T。通常，临界区重置根据需要提供新的或重置的增量T设置点以调节冷却输出或容量。可以以各种方式来重置冷却水增量T。例如，可以通过调节冷却水进入温度、调节冷却水离开温度或调节上述二者来重置冷却水增量T。以这种方式控制通过冷却水设备部件的冷却水流量以保持冷却水增量T显著减小了冷却水设备处的低增量T症状。事实上，所述减小可以使得冷却水设备处的低增量T症状被消除。
[0012]各种各样的发生事件可以作为临界区重置的触发事件。例如，将空气处理机单元的冷却水阀打开超过特定阈值可以为触发事件。此外，在冷却水设备的旁路中的冷却水温度的增高或降低或者三级泵的流量的变化超过了特定阈值可以为触发事件。在外科手术套房/外科手术室、制造环境或其他空间中的湿度水平也可以为触发事件。
[0013]还可以根据所述方法来控制冷凝器水流量。例如，所述方法可以包括:建立冷凝器处的冷凝器水增量T，所述冷凝器水增量T包括低冷凝器水进入温度和冷凝器水离开温度。所述冷凝器可以使用低冷凝器水进入温度提供对制冷效果和冷却器效率非常有益的制冷剂过冷(sub-cooling)。可以通过例如一个或更多个冷凝器水泵调节通过冷凝器的冷凝器水流量来保持冷凝器水增量T。
[0014]保持冷凝器水增量T使得冷凝器能够提供制冷剂过冷而不堆积，即使在较低的冷凝器水进入温度的情况下也如此。可以通过控制冷凝器水离开温度来保持冷凝器水增量T，其中通过所述一个或更多个冷凝器水泵调节冷凝器水流量来控制冷凝器水离开温度。
[0015]在另一个实施方式中，提供了用于操作冷却水设备处的一个或更多个泵的方法。所述方法可以包括:使用第一泵以第一流量泵送水通过冷却器；以及调节所述第一流量以保持所述冷却器上的第一增量T。所述第一增量T可以包括不管冷却水设备负荷条件而提供在所述冷却器的蒸发器处的有益的制冷剂过热的冷却器进入温度和冷却器离开温度。
[0016]所述方法还可以包括:使用第二泵以第二流量泵送水通过空气处理机单元；以及调节所述第二流量以保持所述空气处理机单元上的第二增量T。所述第二增量T可以包括不管冷却水设备负荷条件而提供在所述空气处理机单元处的期望冷却输出的空气处理机单元进入温度和空气处理机单元离开温度。在一个或更多个实施方式中，所述第一增量T和所述第二增量T可以相似或相同以平衡所述第一流量和所述第二流量并且减小在冷却水设备的旁路处的旁路混合。旁路混合是低增量T症状的常见原因，因此旁路混合的减小
非常有利。
[0017]所述方法可以包括临界区重置以增加冷却输出。例如，当空气处理机单元的水阀打开超过特定阈值时可以通过重置所述第二增量T来增加所述第二流量。所述第二流量的增加使得空气处理机处的冷却输出增加。
[0018]可以在各种冷却水设备配置中使用所述方法。为了说明，所述方法可以包括:使用第三泵以第三流量泵送水通过冷却水设备的分配回路到达所述第二泵；以及调节所述第三流量以保持第三增量T。可以通过临界区重置来增加本实施方式中的空气处理机处的冷却容量。例如，当由所述第二泵提供的所述第二流量超过特定阈值时，可以通过重置所述第三增量T来增加所述第三流量。与以上类似，增加所述第三流量增加了所述空气处理机处的冷却容量。
[0019]所述方法可以还控制冷凝器水的流量。例如，所述方法可以包括:使用第四泵以第四流量泵送水通过冷却器的冷凝器；以及调节所述第四流量以保持所述冷凝器处的第四增量T。所述第四增量T可以包括不管冷却器水设备负荷条件而提供制冷剂过冷并且防止制冷剂堆积的冷凝器水进入温度和冷凝器水离开温度。例如，冷凝器水进入温度可以低于冷凝器水的湿球温度以提供制冷剂过冷。
[0020]在一个实施方式中，提供了用于控制冷却水设备的一个或更多个泵的控制器。所述控制器可以包括:被配置成接收来自一个或更多个传感器的传感器信息的输入端；被配置成对由所述一个或更多个泵提供的流量进行控制以保持所述冷却水设备的部件上的增量T的处理器；以及被配置成向所述一个或更多个泵发送一个或更多个信号的输出端。所述处理器还可以生成对由所述一个或更多个泵提供的流量进行控制的所述一个或更多个信号。所述增量T可以包括进入温度和离开温度。
[0021]所述处理器可以被配置成通过基于所述传感器信息增大或减小所述流量来保持所述增量T。所述处理器还可以被配置成通过响应于表示所述部件处期望附加冷却容量的传感器信息降低所述增量T来执行临界区重置。所述传感器信息可以为各种信息。例如，所述传感器信息可以为温度信息。所述传感器信息还可以为或可替代地为选自空气处理机冷却水阀位置、VFD Hz、泵速、冷却水温度、冷凝器水温度以及冷却水设备旁路温度的操作信息。
[0022]所述处理器可以被配置成通过控制所述增量T的离开温度来保持所述增量T。可以通过调节通过所述冷却水设备的部件的流量来控制所述离开温度。为了说明，可以通过增大流量以降低离开温度和减小流量以升高离开温度来调节所述流量。通过所述控制器保持的增量T可以与所述部件的设计增量T相似。这使得所述部件根据其制造商的规格进行高效操作。
[0023]在其他示例性实施方式中，需求流还可以根据需求流可变压力曲线逻辑(VPCL)进行实施。需求流VPCL表示一种操作策略，其沿计算出的效率曲线来优化冷却器、冷却水泵、冷凝器水泵、冷却塔风机和空气处理单元的总能耗。由需求流VPCL表示的操作策略分别并全面地优化冷却水设备内可操作的每个泵的有效压力曲线设置点。响应于每个泵的有效压力曲线设置点的优化，还可以调节并优化与冷却塔风机和空气处理单元相关联的速度和能量使用。
[0024]在一个示例性实施方式中，公开了被配置成与冷却水设备控制器对接以在需求条件范围内优化一个或更多个冷却水设备部件的性能的需求流装置。所述需求流装置包括:通信装置，该通信装置被配置成接收与所述一个或更多个冷却水设备部件相关联的传感器数据，其中所述传感器数据测量冷却水设备的操作变量；以及需求流控制器，该需求流控制器与所述通信装置进行通信。需求流控制器被配置成利用所接收的传感器数据以:根据冷却水增量T确定最佳压力设置点；根据所述最佳压力设置点和所述期望冷却水增量T控制通过所述一个或更多个冷却水设备部件的冷却水流量；以及响应于一个或更多个检测到的触发事件，经由所述冷却水设备控制器调节所述最佳压力设置点，以执行所述期望冷却水增量T的临界区重置。
[0025]在另一个实施方式中，公开了用于在现有的冷却水设备控制器中实施可变压力控制逻辑以在需求条件范围内优化一个或更多个冷却水设备部件的性能的需求流控制系统。所述需求流控制系统包括与所述现有的冷却水设备控制器进行通信的需求流控制器。所述需求流控制器又被配置成接收来自耦接至所述现有的冷却水设备控制器的一个或更多个冷却水设备部件的传感器数据以:根据期望冷却水增量T和所接收的所述一个或更多个冷却水设备部件中的每个冷却水设备部件的传感器数据确定最佳压力设置点，其中，针对所述一个或更多个冷却水设备部件中的每个冷却水设备部件来迭代地确定所述最佳压力设置点；将所述最佳压力设置点传送给所述现有的冷却水设备控制器；以及根据所述最佳压力设置点和所述期望冷却水增量T，经由所述现有的冷却水设备控制器控制通过所述一个或更多个冷却水设备部件中每个冷却水设备部件的冷却水流量。
[0026]在另一个实施方式中，公开了利用可变压力控制逻辑优化在现有的冷却水设备中可操作的需求条件范围内的一个或更多个冷却水设备部件的性能的需求流控制方法。所述需求流控制方法包括:感测在所述冷却水设备的一个或更多个部件处的冷却水进入温度和冷却水离开温度；将所感测的冷却水进入温度和所感测的冷却水离开温度传送给需求流控制器；在需求流控制器处计算最佳压力设置点，其中，所述最佳压力设置点是根据期望冷却水增量T以及至所述需求流控制器的所感测的冷却水进入温度和所感测的冷却水离开温度计算的；将所述最佳压力设置点传送给现有的冷却水设备控制器；以及控制通过所述冷却水设备的所述一个或更多个部件的冷却水流量。
[0027]当检查以下附图和详细描述后，对于本领域的技术人员而言本发明的其他系统、方法、特征和优点将明显或变得明显。意在所有这样的附加系统、方法、特征和优点均包括在本描述中，均落在本发明的保护范围内以及均通过所附权利要求进行保护。所公开的实施方式的附加特征和优点在以下详细描述和附图中被描述并且将变得明显。
【专利附图】

【附图说明】
[0028]附图中的部件不一定按比例绘制，其重点在于说明本发明的原理。在附图中，相似的附图标记贯穿不同的视图指示相应的部件。
[0029]图1是示出了示例性的分离的冷却水设备的框图；
[0030]图2是示出了示例性的冷却水设备处的低增量T症状的框图；
[0031]图3是示出了示例性的冷却水设备处的过量流的框图；[0032]图4是示出了示例性的直接-初级冷却水设备的框图；
[0033]图5是示出了示例性冷却器的部件的框图；
[0034]图6A是示出了制冷循环的示例性压焓图；
[0035]图6B是示出了在制冷循环中的过冷的示例性压焓图；
[0036]图6C是示出了在制冷循环中的制冷剂过热的示例性压焓图；
[0037]图7是示出了示例性冷凝器处的低冷凝器水进入温度的益处的图表；
[0038]图8是示出了示例性冷却器处的需求流的益处的示例性压焓图；
[0039]图9A是示出了流量与轴转速之间的关系的曲线图；
[0040]图9B是示出了总设计扬程与轴转速之间的关系的曲线图；
[0041]图9C是示出了能量使用与轴转速之间的关系的曲线图；
[0042]图9D是示出了示例性增量T线、泵送曲线和能量曲线的曲线图；
[0043]图10是示出了示例性控制器的框图；
[0044]图1lA是示出了处于操作中的示例性控制器的流程图；
[0045]图1lB是示出了处于操作中的示例性控制器的流程图；
[0046]图12是示出了由气温触发的示例性临界区重置的图表；
[0047]图13是示出了由冷却水阀位置触发的示例性临界区重置的图表；
[0048]图14是示出了示例性的被分离的冷却水设备的框图；
[0049]图15是示出了由VFD赫兹触发的示例性临界区重置的图表；
[0050]图16是示例性冷凝器的横截面图；
[0051]图17是示出了示例性冷却水设备处的需求流的益处的图表；
[0052]图18是示出了示例性冷凝器处的冷凝器水进入温度与冷凝器水离开温度之间的线性关系的图表；
[0053]图19是示出了在示例性冷却水设备处的需求流下压缩机能量转移的图表；
[0054]图20是示出了在示例性冷却器处的需求流下制冷循环的变化的压焓图；
[0055]图21是示出了在示例性冷却水设备处的需求流下对能量和容量的影响的图表；
[0056]图22是示出了在示例性冷却水设备处的需求流下的对数平均温差的曲线图；
[0057]图23A是示出了冷却水流量与具有较小的增量T的示例性冷却水设备的增量T之间的关系的图表；
[0058]图23B是示出了具有示例性恒定冷却容量的需求流的灵活性的图表；
[0059]图23C是示出了具有示例性恒定流量的需求流的灵活性的图表；
[0060]图24是示出了在示例性冷却水设备处的需求流下的空气侧能量转移的图表；
[0061]图25是示出了与示例性冷却水设备的控制器对接的示例性需求流装置的框图；
[0062]图26是包括需求流处理器和存储器的示例性需求流装置的框图，所述存储器被配置成存储用于执行需求流可变压力曲线逻辑的需求流控制例程；
[0063]图27是示出了可以根据在本文中公开的需求流可变压力曲线逻辑原理进行操作的示例性冷却水设备的框图；
[0064]图28是示出了处于操作中的示例性需求流冷凝器例程或算法的流程图；
[0065]图29是示出了处于操作中的示例性需求流蒸发器例程或算法的流程图；
[0066]图30是示出了用于确定给定泵的P指数变量的示例性例程或算法的流程图；以及[0067]图31是示出了根据在本文中公开的需求流可变压力曲线逻辑原理进行操作的图27中示出的示例性冷却水设备的框图。
【具体实施方式】
[0068]在以下描述中，提出许多具体细节以提供对本发明的更加彻底的描述。然而，对于本领域的技术人员而言显然的是，可以不需要这些特定细节来实践本发明。在其他情况下，未详细描述公知的特征，以便不模糊本发明。
[0069]如在本文中描述的，需求流(Demand Flow)是指减小或消除低增量T症状并且提高冷却水设备效率的方法和设备。需求流可以在现有的冷却述设备的改型设计和冷却水设备的新的装置或设计中实施。如在本文中使用的，冷却水设备是指利用冷却水以提供舒适冷却或利用冷却水以用于某些过程需要的冷却系统。这样的冷却水设备典型地但不总是用于对校园、工业中心、商业建筑等进行冷却。
[0070]总体而言以及如以下将要进一步描述的，需求流利用可变流或泵送冷却水设备内的冷却水来解决低增量T症状并且显著提高冷却水设备的效率。在需求流下的可变流将冷却水设备部件的增量(Delta)T保持在等于或接近所述部件的设计增量T。作为结果，需求流显著提高了冷却水设备及其部件的操作效率，从而显著节约了能量成本。由需求流提供的提高的效率还提供了降低污染的益处。另外，与传统的可变泵送技术或其他泵送技术不同，需求流还通过在冷却水设备部件的规定的进入冷却水温度和离开冷却水温度或设计的增量T下操作这些冷却水设备部件来增加这些冷却水设备部件的预期寿命。
[0071]需求流通过以同步模式操作冷却水设备部件来提供提高的效率而不管冷却需求或负荷。在一个或更多个实施方式中，这通过对一个或更多个泵处的冷却水泵送和冷凝器水泵送进行控制以保持冷却水设备的特定部件或特定点处的增量T而发生。通常，需求流操作各个冷凝器泵或水泵以保持冷却水设备的特定部件或特定点上的增量T。例如，可以操作初级冷却水泵来保持冷却器上的增量T，可以操作次级冷却水泵来保持设备空气处理机上的增量T，以及可以操作冷凝器水泵来保持冷凝器上的增量T。
[0072]如以下将进一步描述的，以这种方式控制各个泵(或流量)导致冷却水设备的同步操作。这种同步操作平衡了冷却水设备中的流量，这显著减小或消除了低增量T症状和相关的低效。
[0073]在传统的冷却水设备中，根据冷却水设备或系统中的一些位置处的最小压力差或增量P来控制可变流。需求流与这些技术的区别在于需求流聚焦于增量T而不是增量P。使用需求流，可以在所有的冷却水设备部件处保持最佳增量T而不管负荷条件(即冷却需求)。保持恒定的或稳定的增量T允许冷却水流的较宽的变化，从而导致不仅节约泵送能量而且节约冷却器能耗。例如，可以通过控制通过冷却水泵或冷凝器水泵的流量来将冷却器的增量T保持为接近或等于冷却器的设计参数而不管负荷条件，以最大化冷却器的冷凝器热交换器管束的效率和蒸发器的效率。
[0074]反之，传统的可变流方案在窄得多的范围内改变流，从而不能实现需求流的成本和能量的节约。这是因为传统的流控制方案控制流量以产生特定的压力差或增量P而非增量T。此外，传统的可变流方案仅寻求只保持在一些预定系统位置处的增量P而忽略了低增量T。这导致比必要大得多的流量来生成并分配期望的冷却输出量，以在很大程度上补偿由低增量T引起的低效。
[0075]因为通过需求流对流量进行控制来保持增量T而不是保持增量P或设备空气处理机处的特定冷却输出，可能存在如下情形:流量太小不能基于系统多样性在特定区域产生期望的冷却输出量。为了解决这个问题，需求流包括在本文中被称为临界区重置的特征，所述临界区重置使得由需求流保持的增量T被重置为典型地更低的另一个值，所述另一个值基于系统需要的流量的未被完全满足的系统的特定需要。这可能归因于不适当的管道敷设、针对提供的负荷的尺寸不正确的空气处理机或任何数量的不可预见的系统异常。如以下将要进一步描述的，这使得通常通过增大冷却水流保持新的或重置的增量T来提供附加冷却。需求流的应用对空气处理机、冷却器、泵和冷却水设备的其他部件具有协同效应。这导致降低了净能量使用同时保持或甚至增加了冷却水设备的额定容量。如以下将进一步描述的，在需求流下，使用较少或不过量的能量提供给定的冷却水平。
[0076]优选地，由需求流保持的增量T将接近或等于冷却水设备部件的设计增量T以最大化部件的效率。可以通过冷却容量方程例如Tons= ((GPM*增量T)/K)发现保持增量T的优点。
[0077]其中，Tons为冷却容量，GPM为流量，K为特定常量。如该方程所示，当增量T降低时，冷却容量也降低。
[0078]应当注意，尽管参考特定的容量方程进行描述，但是应当理解也可以使用各种各样的容量方程来表示需求流的操作和益处。这总体上是因为冷却容量、流量与恒定增量T之间的关系为线性的。
[0079]可以从以下示例发现保持增量T的优点。针对K的常量值24，在16度的设计增量T下通过提供1500GPM的流量可以生成IOOOTons的容量。在16度的增量T下通过提供750GPM可以生成500Tons的容量。然而，在例如常见于传统系统中的低增量T下，将会需要更高的流量。例如，在8度的增量T下，500Tons的容量将会需要1500GPM的流量。如果增量T进一步降低，例如降低至4度，在1500GPM下冷却容量将会为250Tons。在冷却水设备泵或其他部件仅能够具有最大1500GPM的流量的情况下，冷却水设备将会不能满足期望的500Tons的需求，虽然在设计增量T下冷却水设备在1500GPM下能够提供IOOOTons的容量。
[0080]1.低增量T症状
[0081]现在将关于示出了示例性的分离的冷却水设备的图1来描述低增量T症状。如图所示，冷却水设备包括初级回路104和次级回路108。每个回路104、108可以具有其自身的进入水温度和离开水温度或者增量T。应当注意，如以下将进一步描述的，需求流还使直接/初级冷却水设备(即非分离(non-decoupled)的冷却水设备)受益。
[0082]在操作分离的冷却水设备期间，由一个或更多个冷却器112在产生回路或初级回路104中产生冷却水。所述冷却水可以通过一个或更多个初级冷却水泵116在初级回路104中循环。来自初级回路104的冷却水可以然后通过与初级回路104流体连通的分配回路或次级回路108被分配给建筑物(或其他结构)。在次级回路108内，所述冷却水可以通过一个或更多个次级冷却水泵120循环至一个或更多个空气处理机124。所述空气处理机124使得来自建筑物的空气的热例如通过一个或更多个热交换器被传导至冷却水。这向建筑物提供了冷却空气。典型地，如果空气处理机124为了更好地冷却一定体积的空气，建筑物的空气被强迫或风吹通过热交换器。冷却水离开空气处理机124并且由于冷却水经由空气处理机吸收了热所以以较高的温度返回次级回路108。
[0083]冷却水然后离开次级回路108并以较高的温度返回初级回路104。由此可见，初级回路104与次级回路108 二者(以及附接至这些回路的冷却水设备部件)具有进入水温度和离开水温度或增量T。在理想的情形下，所述两个回路的进入温度和离开温度将处于它们各自的设计增量Ts处。遗憾的是，在实践中，冷却水回路操作于持续低增量T下。
[0084]针对多种原因而发生低增量T。在一些情况下，因为冷却水设备的不理想设计而发生低增量T。这由于冷却水设备的复杂性和实现理想设计的难度而比较普遍。为了说明，可能未适当选择次级回路108的空气处理机124，因此冷却水未吸收如预期的那样多的热。在这种情况下，来自次级回路108的冷却水以比预期低的温度进入初级回路104，从而导致低增量T。应当注意，由于不理想的设计和/或操作，冷却水设备可能会在各种负荷包括设计条件负荷下以低增量T操作。
[0085]当冷却输出被降低以满足小于设计条件的负荷时也发生低增量T。由于输出被降低，冷却水流量、冷却水增量T和其他因素变得不可预测，通常导致低增量T。事实上，在实践中传统的增量P流控制方案总是导致如果不是所有冷却水设备部件则是一些冷却水设备部件的低增量T。
[0086]例如，为了减小根据设计条件的冷却输出，可以(部分或全部)关闭冷却水设备的空气处理机124的一个或更多个冷却水阀。这减小了通过空气处理机124的冷却水流量，从而提供了较少的冷却空气。然而，现在冷却水阀被部分关闭，当冷却水以比必要更大的速度流经空气处理机124时，其从空气吸收较少的热，这由低于设计增量T来证明。因此，离开空气处理机124的冷却水不再像其曾经那样“暖”。作为结果，对初级回路104而言，离开次级回路108的冷却水比期望的凉，导致所述两个回路的低增量T。
[0087]为了借助于具体示例进行说明，在图2中提供了示例性的冷却水设备。在该示例中，在初级回路104中产生的冷却水为40度。由图可见，离开空气处理机124的冷却水可以为52度而不是预期的56度，这是因为冷却水阀被关闭，冷却水的流量对当前负荷而言太高。因为在旁路128中不存在过量分配流，次级回路的离开冷却水温度仍然为40度。假设所述系统具有16度的设计增量T，则现在存在比设计增量T低4度的12度的低增量T。在此应当注意，低增量T本身降低了容量，并引起要使用过量的能量以提供给定的冷却输出。这由容量方程Tons=((GPM*增量T)/K)可见。
[0088]低增量T显著降低了 Tons容量。为了补偿，将需要更高的流量或GPM，导致针对给定冷却需求的泵送能量的过量使用。
[0089]返回参照图1，低增量T的另一个原因是由在初级回路104、次级回路108或上述二者内的过量流引起的旁路混合。旁路混合和过量流是低增量T的已知原因并在传统上很难解决，尤其是使用增量P流控制方案。事实上，过量流的一个常见原因是根据低效的增量P控制方案(由以上示例所示)泵送冷却水。鉴于该原因，流不平衡和旁路混合在利用增量P流控制方案的冷却水设备中常见。应当注意，甚至可能在设计条件下发生旁路混合，这是因为对于任何复杂的机器，冷却水设备很少是理想的。事实上，冷却水设备通常被设计为具有与次级泵流量不匹配的初级冷却水泵流量。
[0090]在分离的冷却水设备中，提供连接初级回路104与次级回路108的分离器或旁路128以处理所述回路之间的流不平衡。这典型地由于在所述回路之一中的过量流或过量泵送而发生。旁路128通过使来自一个回路的过量流循环至另一个回路来接受所述过量流。应当注意，过量流并不限于任何特定回路，除了所有回路之间的流不平衡之外，在所有回路中可能存在过量流。
[0091]过量流通常表示泵送冷却水消耗了太多的能量，如随后根据相似定律描述的，并且还加重了低增量T的问题。使用图3进行说明，图3示出了具有过量流的示例性冷却水设备，当存在过量初级冷却水流或分配冷却水流时，来自空气处理机124和次级回路108的冷却水与来自初级回路108的供应水在旁路128中进行混合。所述两个水流的由此生成的混合产生比然后分配给空气处理机124的设计冷却水更暖的水。
[0092]为了说明，来自次级回路108的54度水的每分钟300加仑(GPM)的过量流与来自初级回路104的40度冷却水在旁路128中进行混合，将次级回路的冷却水的温度升高为42度。现在，次级回路的冷却水的温度高于初级回路中的冷却水。这引起初级回路104和次级回路108中的低增量T以及冷却容量的相应减小。
[0093]冷却水流的旁路混合是不期望的，这是因为其加重了低增量T。为了说明，当空气处理机124感测到由旁路混合引起的升高的水温或由于升高的水温不能满足冷却需求时，所述空气处理机124的冷却水阀打开使得水的附加流流经空气处理机124以增加空气冷却容量。在传统的增量P系统中，次级冷却水泵120还增加冷却水流量以增加空气处理机124处的空气冷却容量。所述流量的增加引起在初级回路104与次级回路108之间的旁路128处的流量的进一步不平衡(即进一步的过量流)。所述增加的过量流通过引起甚至进一步降低增量T的附加旁路混合加重了低增量T。
[0094]过量流和旁路混合还引起针对给定冷却需求的过量能量使用。在一些情形下，使用附加泵送能量来增加初级回路104中的流量以更好地平衡来自次级回路108的流并防止旁路混合。另外地或可替代地，可能需要联机引入附加的冷却器112或使用附加的冷却器能量以在初级回路104中生成足够的冷却水从而补偿冷却水供应上的旁路混合的升温效应。在空气供应侧，空气处理机124可以尝试通过更大体积的空气流动来补偿由升高的水温引起的减小的容量。如将进一步根据相似定律(Affinity Laws)描述的,这典型地通过增加到达一个或更多个风机132的电力以使附加空气流经空气处理机124来完成。
[0095]在许多情况下，这些措施(例如，增加冷却水泵送、打开空气处理机的水阀、增加空气供应的空气流动)不能完全补偿由低增量T引起的冷却容量的人为减小。因此，即使所述需求水平可以低于其额定的冷却容量，冷却设备根本不能满足所述冷却需求。在这样的措施能够补偿容量的人为减小的情形下，例如通过启动附加冷却器，冷却水设备利用比必要显著更多的能量来提供期望的冷却输出，过量能量中的大部分消耗于补偿低增量T的影响。
[0096]应当理解，在直接-初级冷却水设备配置(B卩非分离的冷却水设备)中也发生低增量T，即使这样的配置通常不具有建筑物回水与生产供应水混合的问题。直接-初级系统总是具有设备或系统旁路、三通阀或二者，以保持通过系统的最小流。例如，图4示出了具有这样的旁路的示例性直接-初级冷却水设备。与分离的冷却水设备相似，在这些旁路或三通阀中发生了过量流。因此，在直接-初级配置中也存在低增量T的问题，例如过量的冷却器能量、过量的泵送能量以及减小的系统容量。事实上，不管设备配置如何，低增量T的问题是相同的。这已经在实践中被在两种类型的冷却水设备中发生低增量T症状的事实所表明。
[0097]现在将进一步描述关于冷却器的低增量T的影响。图5示出了示例性冷却器112。为了说明，图5中的虚线描述了哪些部件属于示例性冷却器112的一部分以及哪些部件不属于示例性冷却器112，虚线内的部件属于冷却器的一部分。当然，应当理解，冷却器可以包括附加部件或比所示少的部件。
[0098]由图可见，冷却器112包括通过一条或更多条制冷剂管路536连接的冷凝器508、压缩机520和蒸发器512。蒸发器512可以通过一个或更多个冷却水管路532连接至冷却水设备的初级回路或其他回路。
[0099]在操作中，冷却水可以进入蒸发器512，在该蒸发器512处冷却水将热传导给制冷齐U。这使所述制冷剂蒸发，引起制冷剂变成制冷剂蒸气。冷却水传导热使所述水冷却，使得所述水通过冷却水管路532返回初级回路。为了说明，可以通过将热传导至蒸发器512内的40度的制冷剂，54度的冷却水被冷却为42度。如上所述，42度的冷却水可以然后被用于冷却建筑物或其他结构。
[0100]为了使制冷循环继续，由蒸发器512生成的制冷剂蒸气被冷凝返回液态形式。可以由冷凝器512执行制冷剂蒸气的冷凝。如已知的，制冷剂蒸气可以仅在较低的温度表面冷凝。因为制冷剂具有相对低的沸点，所以制冷剂蒸气具有相对低的温度。鉴于该原因，可以使用压缩机520来压缩制冷剂蒸气，从而升高蒸气的温度和压力。
[0101]所述制冷剂蒸气的增加的温度使得蒸气在较高的温度冷凝。例如，在不压缩的情况下制冷剂蒸气可以在60度，而在压缩的情况下制冷剂蒸汽可以在97度。因此，可以在低于97度而不是低于60度时发生冷凝。这非常有益，因为通常很容易提供其温度比制冷剂蒸气的增加的温度低的冷凝表面。
[0102]制冷剂蒸气进入冷凝器508，在冷凝器508处制冷剂蒸气的热可以被传导至冷凝介质，引起制冷剂返回液态。例如，冷凝器508可以包括壳和管设计件，在所述壳和管设计件处冷凝介质流经冷凝器的管。以这种方式，制冷剂蒸气可以在冷凝器的壳内的管上冷凝。如在本文中讨论的，冷凝介质为冷凝器水，但应当理解可以使用其他流体或介质。在冷凝后，制冷剂然后经由制冷剂管路536和减压器528返回蒸发器508，在蒸发器508处制冷循环继续。
[0103]冷凝器508可以通过一条或更多条冷凝器水管路540连接至冷却塔524或其他冷却装置。因为冷凝器水吸收来自制冷剂蒸气的热，冷凝器水必须被冷却至保持其温度低至足以使制冷剂蒸气冷凝。冷凝器水可以通过一个或更多个冷凝器水泵516在冷凝器508与冷却塔524之间循环。这提供了使制冷剂蒸气继续冷凝的冷却的冷凝器水的供应。应当注意，尽管在图4的实施方式中使用冷却塔524来冷却水，但是也可以使用其他的冷凝器水供应装置。
[0104]冷却器的操作还可以通过例如在图6A中示出的压-焓图示出。在该曲线图中，纵轴表示压力而横轴表示焓。在点604处，制冷剂在蒸发器中可以为严重饱和状态或主要为液态。当制冷剂吸收来自蒸发器中的冷却水的热时，其焓增加使得制冷剂在点608处变成制冷剂蒸气。点604与点608之间的曲线图的部分表示冷却器的制冷效果。在这个时间段期间，制冷剂吸收来自冷却水的热对冷却水进行冷却。[0105]然后可以使用压缩机从点608到点612增加制冷剂蒸气的温度和压力。这被称为“升扬(lift)”。所述升扬使得制冷剂蒸气如上所述在冷凝器中冷凝。在点612与点616之间，制冷剂蒸气将热传导至冷凝器水并在冷凝器中冷凝，使蒸气再次变成液态。制冷剂然后在点616与点604之间通过减压器，这降低了液态制冷剂的温度和压力二者，使得液态制冷剂可以在蒸发器中使用并继续制冷循环。
[0106]如以下将进一步描述的，与冷凝器中的低增量T相关联的问题通常导致由于缺乏在部分负荷条件下的最小升扬导致的冷却器故障。当冷凝器与蒸发器之间的压力差下降至太小，对于工业而言已知的被称为“堆积(stacking)”的条件发生。这是如下条件:制冷剂在冷凝器中增加，使蒸发器的饱和压力和温度降低至临界点。制冷剂还具有对油的高亲和性，堆积从而捕获了冷凝器中的加入油的相当一部分，引起冷却器在发生低压、低蒸发器温度或低油压的任意问题时关闭。
[0107]因为在恒定容积冷却塔处操作的大多数传统的冷却器水泵送系统还处于全流条件。当冷却塔的负荷降低时操作范围保持相对恒定，降低了塔的效率。相反，在可变流冷凝器水系统中，操作范围随着流而减小。如在本说明书中以下进一步描述的，这使得冷凝器水进入温度降低以及冷却器能量和冷却塔风机能量关联下降。
[0108]低增量T还导致很低效的冷凝器水泵效率(KW/Ton)并限制根据应时的低冷凝器水进入温度的对冷却器可获得的制冷剂过冷的量。在给定负荷下，冷凝器水进入温度每下降I度，压缩机能量下降大约1.5%，冷凝器的标称排水量增加大约1%。因此，如以下进一步描述的，在最低可能冷凝器水进入温度下操作冷却器是非常期望的。
[0109]此外，蒸发器处的低增量T降低了制冷循环的制冷效果。如以下将进一步描述的，这降低了由蒸发器产生的制冷剂蒸气的温度。
[0110]I1.需求流
[0111]通常，需求流包括用于解决低增量T症状并且增加冷却水设备和系统效率的系统和方法。如以上所表明的，传统的冷却水系统控制方案直接导致了由低增量T症状、高KW/Ton以及减小的空气侧容量证明的能量和容量的低效。以上描述也表明了在大多数传统的控制方案与优化系统能量和可交付的容量之间的直接冲突。这通过压力差或增量P、冷却水泵送控制方案得到了最清楚的证明，所述冷却述泵送控制方案忽略了增加的能量使用和减小的系统容量。传统设计的基于增量P的泵送方案不可避免地产生了当系统负荷变化时根据低增量T症状执行的系统。
[0112]在理想世界中，冷却水增量T在冷却述设备的初级回路、次级回路和三级回路或其他回路中相等。在冷却水设备部件的所选择的增量T或设计的增量T下操作冷却水设备部件通常产生最大的可交付容量和最高的系统效率。因此，在理想的世界中，冷却水增量T将与设计增量T相匹配。为了产生该理想情形，冷却水设备部件的选择、设计、安装和泵送控制算法必须是理想的。遗憾地，这种理想化在实践中格外罕见或永远不能实现，而冷却水设备的设计、负荷以及安装的不一致是常见的。
[0113]不像传统的控制方案，如关于临界区重置将要描述的，需求流的核心原则是尽可能接近设计增量T并强调满足冷却需求来进行操作。这使得冷却水设备不管冷却负荷以高效率进行操作。这与如下的传统控制方案相反:在部分或者甚至设计负荷下操作利用了由于低增量T症状显著多于需要的能量，所述低增量T症状困扰这些传统的系统。[0114]此外，因为泵被控制成将增量T保持为接近或等于设计增量T，冷却水设备不管设备的负荷高效利用能量。当与传统的控制方案比较时，由以下图表可见在需求流下能量使用显著降低。在图表中表示的值来自操作的需求流实施的实际测量。
[0115]为了说明，图7是示出了通过降低冷凝器水进入温度可实现的能量降低的实际的需求流应用的图表。图8是将恒定容积冷凝器水泵送804和增量P冷却水泵送方案与需求流泵送808进行比较的压-焓示意图。由图可见，与传统的恒定容积泵送804相比较，通过过冷812和制冷剂过热816，升扬降低了并且制冷效果增加了。
[0116]需求流对冷却水设备具有可测量的、可持续的以及可重现的效果，这是因为需求流基于可测量的并且可预测的正确的科学基本原理。以下将要描述源于应用需求流的效率和可交付容量的增益。
[0117]被称为相似定律的使用可变流冷却水设备泵送能效的基本前提包括以下定律:
[0118]定律1:如方程(Q1/Q2) = (N1/N2)所示，流量与轴转速成比例。
[0119]其中，N为轴转速，Q为容积流量(例如CFM、GPM或L/s)。这通过图9A的曲线图中示出的流量线936来表示。
[0120]定律2:如方程(Η1/Η2) = (Ν1/Ν2)Λ2所示，压力或扬程与轴速的平方成比例。
[0121]其中，H为由泵或风机形成的压力或扬程(例如ft或m)。这通过图9B的曲线图中示出的泵送曲线916来表示。
[0122]定律3:如方程(Ρ1/Ρ2) = (Ν1/Ν2)Λ3所示，功率与轴速的立方成比例。
[0123]其中P为轴功率(例如W)。这通过图9C的曲线图中示出的能量曲线920来表示。
[0124]相似定律规定:冷却水压降(在以上内容中也被称为TDH或H)与流量的平方的变化相关，而能量利用与流量的立方的变化相关。因此，在需求流中，当流量减小时，冷却容量或输出成比例地减小但能量利用按照指数级下降。
[0125]图9D是示出了示例性恒定增量T线904的曲线图。线904被称为恒定增量T线，因为所述线上的所有点均是使用相同的增量T生成的。在该曲线图中，横轴表示流量而纵轴表示压力。因此，如图所示，针对恒定的增量Τ，增量T线904示出了产生特定的冷却输出需要的流量。在一个或更多个实施方式中，增量T线904可以通过容量方程例如:Tons= ((GPM*增量Τ)/Κ)来定义。
[0126]这表明了流量(GPM)的增大或减小引起冷却输出(Tons)成比例增大或减小。应当注意，尽管在图9D中示出了特定的增量T线904，应当理解针对各种冷却水设备或冷却水设备部件，增量T线940可以不同。
[0127]通常，需求流尝试保持针对在增量T线904上的给定冷却输出的流量。这导致显著的效率增益(即节能)而且满足冷却需求。相反，由传统的控制方案确定的流量通常比由增量T线904提供的流量显著大。这在实践中已经被证实并且通常记录在传统的冷却水设备的操作日志中。图9D示出了需求流点912与表示由传统的控制方案确定的流量的示例性记录点908。需求流点912表示在需求流原理下的给定冷却输出的流量。
[0128]典型地，由传统的控制方案确定的记录点908具有比通过冷却水设备满足实际的冷却需求需要的更大的流量。例如，在图9D中，记录点908具有比需求流点912更大的流量。这至少部分地是因为传统的控制方案必须补偿由具有大流量和增加的冷却输出的低增量T引起的低效。[0129]使用需求流，沿增量T线904与负荷成线性地调节流量，这意味着冷却水设备及其部件在等于或接近设计增量T下进行操作。以这种方式，通过需求流消除或显著减小了低增量T。因此，与传统的控制方案相比较，可以以小的流量和冷却输出来满足期望的冷却需求。这很大程度上是因为冷却水设备不必补偿低增量T的低效。
[0130]图9D将上述泵送曲线916与能量曲线920进行重叠以说明由需求流提供的效率增益。如图所示，泵送曲线916在其纵轴上表示总设计扬程(TDH)或压降，在其横轴上表示容量或轴速。相似定律描述轴速与流量成线性比例。因此，可以如图9D重叠泵送曲线916以说明由需求流提供的效率增益。相似定律还描述了泵送曲线916为二次函数。由所述曲线图可见，当流量沿增量T线204线性减小时，TDH按照指数级减小。
[0131]如图所示的能量曲线920在其纵轴上表示能量使用，在其横轴上表示轴速(其如所描述的已经被示出与流量成线性比例)。在相似定律下，能量曲线920为三次函数。因此，由图可见，当流量减小时，能量使用按照指数级减小，甚至比TDH减小地更多。以另一种方式描述，当流量增大时能量使用根据三次函数按照指数级增加。鉴于该原因，非常期望操作系统泵使得能够提供实现特定冷却输出需要的最小流量。
[0132]由此可见，当使用需求流操作冷却水设备时，节约了相当大的量的能量。图9D强调了需求流点912与记录点908之间的能量使用的区别。由能量曲线920可见，在由这些点表示的冷却输出处，记录点908与需求流点912之间的过量能量使用932是显著的。再次，这是因为当流量增大时，能量使用按照指数级增加。
[0133]图9D还强调了需求流点912与记录点908之间的TDH的区别。由图可见，记录点908再次具有满足当前需求流所需要的显著大的TDH。相反，在需求流点912处，TDH小得多。由泵送曲线916可见，记录点908与需求流点912之间的过量的TDH924是显著的。因此，与传统的控制方案相比较，在需求流下由冷却水设备泵消耗显著更少的功。这对泵施加较小的张力延长其使用寿命是有益的。
[0134]II1.需求流操作策略
[0135]为了有助于描述需求流，在本文中使用的术语操作策略指应用于冷却水设备及其部件以实现关于设备能量使用和冷却容量的需求流的益处的原理、操作和算法。所述操作策略有益地影响如果不是所有冷却水设备则是大多数冷却水设备共有的方面。如以下将要描述的，这些方面包括冷却水生产装置(例如冷却器)、冷却水泵送、冷凝器水泵送、冷却塔风机操作以及空气侧风机操作。应用操作策略通过在等于或接近设计增量T下操作冷却水设备部件而不管负荷条件，显著减小或消除了低增量T症状。这又优化了将冷却水设备部件和设备作为整体的能量使用和可交付的容量。
[0136]在一个或更多个实施方式中，可以通过冷却水设备的一个或更多个控制装置或部件体现和/或实施所述操作策略。图10示出了用于实施操作策略的示例性控制器。在一个或更多个实施方式中，控制器可以接受输入数据或信息，根据操作策略执行关于输入的一个或更多个操作，并且提供相应的输出。
[0137]控制器1000可以包括处理器1004、一个或更多个输入装置1020和一个或更多个输出装置1024。输入装置1020可以用于接收来自一个或更多个传感器1028的数据或信息。例如，可以经由输入装置1020接收由一个或更多个传感器1028检测到的关于冷却水、冷凝器水、制冷剂或冷却水设备部件的操作特性的信息。[0138]处理器1004可以然后对经由一个或更多个输入装置1020接收的信息执行一个或更多个操作。在一个或更多个实施方式中，处理器可以执行存储在存储装置1012中的一个或更多个指令以执行这些操作。例如在ASIC或FPGA的情况下，所述指令还可以硬件连接至处理器1004。应当注意，存储装置1012可以内置或外置于处理器1004，并且还可以用于存储数据或信息。在一个或更多个实施方式中，所述指令可以为机器可读代码的形式。
[0139]可以通过一个或更多个指令体现操作策略，使得通过执行指令，控制器1000可以根据需求流操作冷却水设备或其部件。例如，可以执行一个或更多个算法以确定何时应当执行冷却水/冷凝器水的流量的增大或减小，以将冷却水/冷凝器水泵送保持在增量T线上或接近增量T线。当对来自一个或更多个输入装置1020的信息执行指令时，可以经由控制器1000的一个或更多个输出装置1024提供相应的输出。如图所示，控制器1000的输出装置1024连接至VFD1032。VFD1032可以连接至冷却器、冷凝器、其他泵或冷却塔风机(未示出)。以这种方式，控制器1000可以控制冷却水设备泵的泵送。
[0140]应当注意，所述操作策略可以被视作提供控制冷却水设备的部件的外置控制操作。例如，在改型的情况下，控制器1000等可以向冷却水设备施加需求流而不需要改变设备的现有部件。控制器1000可以控制例如现有的设备VFD和泵。在一些实施方式中，可以在一个或更多个冷却水泵、冷凝器水泵或其他泵上安装VFD以使得通过操作策略控制这些泵。在一个或更多个实施方式中，还可以安装一个或更多个传感器，或可以通过控制器1000使用现有的传感器。
[0141]图1lA是示出了可以由控制器1024执行以执行操作策略的示例性操作的流程图。应当理解，在此描述的一些步骤可以以与在此描述的顺序不同的顺序来执行，在与在此描述的操作策略的各个方面对应但在流程图中未示出的各个实施方式中，可以存在更少的步骤或附加步骤。
[0142]在示出的实施方式中，在步骤1104处接收传感器信息。例如，可以接收关于冷却水设备部件的进入冷却水温度、离开水温度或上述二者的传感器信息。还可以接收制冷剂温度、压力或其他特性。此外，可以接收操作特性例如:空气处理机处的冷却水阀的位置、VFD的速度或输出、泵的速度或流量以及其他信息。
[0143]在步骤1108处，基于在步骤1104中接收的信息，控制器可以确定在在一个或更多个泵处增大还是减小以保持优选地接近或等于设计增量T的增量T。例如，参照图1，如果空气处理机124的离开冷却水温度表示低增量T，可以通过次级冷却水泵120调节次级回路108中的流量以保持空气处理机124上的设计增量T。
[0144]在步骤1112处，可以例如向VFD或其他泵控制器或甚至直接向泵提供输出以增大或减小在步骤1108中确定的流量。在以上所述示例中，通过减小流量，冷却水在空气处理机124中停留较长时间段。这使得冷却水的焓增加，这是因为冷却水通过空气处理机124暴露于暖的建筑物空气较长的时间段。
[0145]冷却水的焓的增加升高了空气处理机124的离开冷却水的温度。当水离开次级回路108时，次级回路的离开水温度升高。以这种方式，增量T可以增大至接近或等于设计增量T (减小或消除了低增量T症状)。
[0146]尽管以上事例描述了保持空气处理机124的增量T，但是可以以这种方式保持其他冷却水设备部件包括初级回路、次级回路或其他回路以及设备的部件内的增量T。例如，在一个或更多个实施方式中，冷却水设备的控制器可以改变一个或更多个冷凝器水泵的流量以保持冷却器部件例如冷却器的冷凝器上的增量T。
[0147]如以上简要讨论的，操作策略还可以包括一个或更多个临界区重置。在一个或更多个实施方式中，临界区重置改变根据其控制流量的增量T。本质上，临界区重置改变根据其通过操作策略控制流量的增量T线。这使得操作策略通过根据各条增量T线的操作满足冷却需求。在实践中，这些增量T线典型地接近在设计增量T下生成的增量T线。操作策略因此是灵活的，能够满足各个冷却需求并且以接近或等于设计增量T高效操作冷却水设备。
[0148]临界区重置可以用于例如通过增大或减小冷却水流来增加或减小冷却输出。在一个或更多个实施方式中，临界区重置可以用于通过增大冷却水流来增加冷却输出。这可以在通过在特定的增量T下操作冷却水设备不能满足冷却需求的情形下发生。例如，如果不能满足冷却需求，临界区重置可以用于将由操作策略保持的当前增量T重置为新的值。为了说明，由操作策略保持的增量T可以从16度重置为15度。为了产生冷却水设备部件的所述较小的增量T的值，可以增加冷却水的流量以保持一个或更多个冷却水设备部件上的新的增量T的值。增加的流量向冷却水设备部件提供了附加的冷却水，所述冷却水设备部件又提供了增加的冷却输出以满足需求。例如，至空气处理机的增大的冷却水流将给予空气处理机的附加冷却空气容量。
[0149]应当注意，当冷却水设备或其部件产生太多或过量的冷却输出时，临界区重置也可以发生。例如，如果冷却需求减小，临界区重置可以改变要保持的增量T使得所述增量T接近设计增量T。例如在以上的示例中，当冷却需求减小时，增量T可以从15度重置返回16度。相应地，可以减小使冷却输出减小的冷却水流量。典型地，基于在试运行过程中发现的系统动态性能来计算增量T设置点的线性重置。
[0150]图12是示出了针对示例性空气处理机单元的临界区重置的示例的图表。由图可见，可以将增量T重置为较小的值以提供更大的冷却水流，从而减小空气处理机单元的供应气温。还由图可见，通过减小至空气处理机单元的冷却水流量，将增量T重置为更大的值升高了供应气温。
[0151]在操作中，可以以各种方式确定根据其重置增量T的值。例如，在一些实施方式中可以根据公式或方程确定进入水的温度和离开水的温度的新的值(即重置的增量T)。在其他实施方式中，可以使用一组预定的设置点提供重置的增量T的值。这可以参照示出了一组示例性设置点1204的图12来描述。通常，每个设置点1204提供了给定触发事件的增量T的值。例如在图12中，每个设置点1204提供了针对空气处理机单元的给定空气供应温度的增量T的值。可以在需求流设置或试运行期间确定设置点1204，根据需要随后可以调节所述设置点。
[0152]如果新的或重置的增量T的值仍然不足以满足冷却需求，则可以触发另一个临界区重置以再次重置由操作策略保持的增量T。在一个或更多个实施方式中，临界区重置可以发生直至冷却水设备能够满足冷却需求为止。
[0153]在一个或更多个实施方式中，临界区重置将通过增加的量例如I度改变要保持的增量T。这有助于确保要保持的增量T接近设计增量T。尽管可能产生冷却水部件的效率的稍微下降，但是显著减小或消除低增量T的益处超过了效率的稍微下降。当与传统的控制方案相比较时，需求流的效率增益保持显著。
[0154]在本文中导致临界区重置的情况被称为触发或触发事件。如所述的，可以当冷却水设备部件产生太多或太少的冷却输出时触发临界区重置。为了确定设备部件是产生了太多冷却输出还是太少的冷却输出，操作策略可以利用来自一个或更多个传感器的信息。如以下将进一步描述的，所述信息可以包括在冷却水设备内的冷却水的特性(例如温度或流量)、一个或更多个冷却水设备部件的操作特性、空间的空气或环境条件(例如温度或湿度)以及其他信息。参照图12，例如触发可以为空气处理机单元的供应气温。为了说明，如果供应气温与期望的空气供应温度不匹配，则可以触发临界区重置。
[0155]如上所示，还可以由于临界区重置通过操作策略增大增量T。例如，如果冷却需求减小，则可以通过临界区重置将增量T重置为更大的值。图12示出了将增量T重置为更大的值(即升高空气处理机单元供应气温)以减小冷却输出的示例。与以上内容相似，可以通过各个事件或条件触发通过临界区重置的增量T的增大。
[0156]图1lB是示出了包括可以由控制器1024执行的包括临界区重置操作的示例性操作的流程图。在步骤1106处，可以处理在步骤1104中接收的信息以确定是否发生了触发。如果发生了触发，则重置根据其控制泵送的增量T线的临界区重置可以发生。例如，如以下将进一步描述的，由一个或更多个传感器提供的操作特性例如:空气处理机冷却水阀的位置、VFD的速度或输出、在设备旁路中的冷却水的温度或其他信息可以引起临界区重置。
[0157]如果发生了临界区重置，控制器将利用在步骤1108处的增量T的重置值或重置后的增量T线以确定需要增大流量还是减小流量。然后，如上所讨论的，可以向一个或更多个泵提供输出以完成流量的所述改变。如果临界区重置未发生，则控制器可以继续使用当前增量T线或当前增量T并相应地控制流量。应当注意，图1lA和IlB中的步骤可以连续发生或可以在各个时间段发生。以这种方式，分别描述可以连续或在期望的时间段调节临界区重置和流量。
[0158]现在将参照冷却水泵和冷凝器水泵的操作描述需求流的操作策略。根据以下讨论将变得明显:通过操作策略控制泵或流量对冷却水生产装置(冷却器)、冷却水泵送、冷凝器水泵送、冷却塔风机操作以及空气侧风机操作具有相当有益的效果。
[0159]A.冷却水泵操作
[0160]如上所述，冷却水泵提供了通过冷却水设备的冷却水流。在一个或更多个实施方式中，冷却水泵提供了通过冷却水设备的初级回路、次级回路、三级回路或其他回路的冷却水流。
[0161]在一个或更多个实施方式中，操作策略控制这样的冷却水泵使得所述冷却水泵的流量在上述增量T线上或接近上述增量T线。如上参照图9D的曲线图所述的，尤其当与传统的控制方案相比较时，根据增量T线操作冷却水泵导致显著的节能。
[0162]可以以各种方式完成根据增量T线的冷却水泵的操作。通常，这样的操作将一个或更多个泵的流量保持在增量T线上或接近增量T线。操作策略可以取决于冷却水泵的位置或类型利用不同的方法。例如，可以取决于所述泵在初级回路上、次级回路上、三级回路上还是其他回路上使用不同的操作以控制冷却水泵的流量。在一个或更多个实施方式中，可以通过连接至泵的变频驱动器(VFD)控制由冷却水泵提供的流量。应当理解，可以使用包括冷却水泵本身的装置的其他装置控制流量、泵送速度等。[0163]典型地但不总是，操作策略控制通过一个或更多个冷却水泵的流量以保持在冷却水设备中的一个或更多个点处的温度。可以使用一个或更多个传感器检测在这些点处的温度。可以根据来自传感器的温度信息调节流量以保持温度。以这种方式，可以在冷却水设备中的一个或更多个点处保持增量T。
[0164]参照图1，在一个实施方式中，操作策略可以控制次级冷却水泵120以将空气处理机124上的增量T保持为优选地等于或接近设计增量T。这根据增量T线操作次级冷却水泵120并确保空气处理机124可以提供其额定冷却容量并高效地操作。如上所述，可以通过增大或减小经由次级冷却水泵120的流量来保持特定的增量T。
[0165]操作策略还可以控制初级冷却水泵116以保持在冷却水设备的一个或更多个点处的增量T。例如，可以操作初级冷却水泵116保持初级回路104、次级回路108或上述二者的增量T。同样，这可以通过增大或减小一个或更多个初级冷却水泵116的流量来完成。
[0166]根据容量方程可见，增量T与流量之间的关系为线性。因此，通过保持初级回路104、次级回路108上的特定的增量T，流量将典型地接近或处于平衡。这减小或消除了过量流，使得减少或消除旁路混合。
[0167]应当注意，可以在一个或更多个实施方式中使用消除旁路混合的其他方式。在一个实施方式中，可以控制初级冷却水泵116以保持在冷却水设备的旁路128内的温度。因为旁路128内的温度是旁路混合的结果，所以保持旁路内的温度还可以控制旁路混合。以这种方式，可以很大程度降低以及在大多数情况下有效消除旁路混合以及其对低增量T的组合效应。在一个实施方式中，可以保持温度使得存在初级回路104与次级回路108之间的平衡或准平衡，降低或消除旁路混合。
[0168]为了说明，可以通过测量旁路128内的冷却水的温度确定次级回路108中的过量流。如果旁路温度接近或等于来自空气处理机124的回水的温度，则存在过量次级流，可以增加初级冷却水泵116的速度直至旁路中的冷却水温度降低至接近或等于初级回路104中的冷却水的温度。如果旁路温度接近或等于来自初级回路104的供应冷却水的温度，则存在过量初级流。可以减小初级冷却水泵116的速度直至旁路温度降低至来自空气处理机124的返回冷却水的温度与来自初级回路104的返回冷却水的温度之间的中点为止。在该“死区”中的旁路温度对初级泵速没有任何重置效果。在一个或更多个实施方式中，初级冷却水泵116的速度未必减小至小于初级冷却水泵的增量T设置点。
[0169]在另一个实施方式中，操作策略可以控制初级冷却水泵116以通过将初级回路104中的冷却水的流量与次级回路108中的冷却水的流量进行匹配以减小或消除过量流。可以使用一个或更多个传感器确定次级回路108的流量以使得初级冷却水泵116与所述流量能够匹配。
[0170]现在将参照根据操作策略的冷却水泵描述临界区重置。如所述的，临界区重置可以改变根据其来操作冷却水泵的增量T线。通常，当存在通过一个或更多个传感器确定的太多或太少的冷却输出时，临界区重置可以发生。临界区重置可以针对不同的冷却水泵在不同时间和/或基于不同的传感器信息而发生。
[0171]参照图1，例如，如果确定存在为了满足冷却需求的至空气处理机124的不充分的冷却水流，则可以触发次级冷却水泵120的临界区重置。可以基于各种信息(典型地由一个或更多个传感器采集的)来作出所述确定。例如，当来自空气处理机124的冷却空气比期望的更暖时，临界区重置可以发生。
[0172]在一个实施方式中,在空气处理机124内的一个或更多个水阀的位置可以表不存在不充分的冷却水流并触发临界区重置。例如，将冷却水阀打开超过85%或另一个阈值可以表示空气处理机124 “急需”冷却水并触发临界区重置。在一个实施方式中，临界区重置可以逐渐减小空气处理机124上的要保持的增量T，使得通过空气处理机的冷却水流量增力口。现在空气处理机124可以满足冷却需求。如果不能满足冷却需求，则空气处理机的冷却水阀将保持打开超过阈值并且可以触发附加的临界区重置直至可以满足冷却需求为止。当满足了冷却需求时，关闭冷却水阀防止进一步的临界区重置。
[0173]图13是示出了示例性空气处理机单元的临界区重置的图表。在本实施方式中，通过空气处理机单元的冷却水阀的位置触发临界区重置。由图可见，当冷却水阀朝向100%的打开调制时，将增量T重置为较小的值以向空气处理机单元提供附加的冷却水流。在操作中，可以使用向空气处理机单元供应冷却水的冷却水泵例如次级冷却水泵或三级冷却水泵来提供附加的冷却水流。应当注意，图13还示出了当冷却水阀的位置从打开移动至关闭时可以使用临界区重置来增大增量T。
[0174]可以针对初级冷却水泵116触发临界区重置。在一个或更多个实施方式中，可以针对初级冷却水泵116触发临界区重置以确保在冷却水设备中存在较少的旁路混合或不存在旁路混合。在一个或更多个实施方式中，如果有的话，可以通过感测旁路中的水温检测过量流。旁路内的水温的升高或降低可以触发临界区重置。例如，当旁路中的水温升高时，可以增加初级回路中的泵送以保持初级回路与次级回路之间的平衡。在一个实施方式中，初级冷却水泵116的VFD可以被以每分钟增加IHz或减小IHz进行调节直至产生平衡或准平衡为止。在操作中，操作策略会典型地导致在零与可忽略的流之间振荡的过量流，导致显著减少或消除旁路混合。应当注意，在一些实施方式中，临界区重置可以连续发生，这是为了平衡旁路中的可能易变并且动态的流。
[0175]例如，在一个实施方式中，可以通过生产泵VFD频率调节将旁路中的温度测量并控制为48度的设置点。所述设置点温度可以通过系统在一定程度内变化并在试运行时被确定。当旁路中的温度升高至大于所述设置点时，获知了与产生冷却水流相比较的过量分配水流的指示。需求流产生泵算法然后通过临界区重置进行重置，以每分钟IHz来增加VFD频率直至这样的当分离器中的温度降低至低于设置点减去2度的死区的时间为止。这些参数通过系统还是可变的并且应该在系统试运行后确定。低于设置点+死区的旁路温度表示已经获得了过量生产水流，然后通过每单位时间的相同频率保留生产泵送控制算法，但是永远不会大于原有的增量T设置点。所述控制策略使得生产泵送满足次级回路或分配回路中的动态负荷条件。这在所有建立的分解泵送系统中将低增量特征减小至最低可实现水平。应当注意，在试运行期间可以设置最低VFD频率以与生产商最小流需求进行匹配。
[0176]可以将包括其临界区重置的操作策略应用于分离的冷却水设备的各种配置。图14示出了具有初级回路104、次级回路108以及三级回路1404的示例性冷却水设备。已知，次级回路108可以为将冷却水运送至三级回路1404的分配管路。应当注意，在一些冷却水设备中可以提供多个三级回路1404。通常，三级回路1404具有向一个或更多个建筑物或其他结构提供冷却的至少一个三级冷却水泵以及一个或更多个空气处理机124。
[0177]在操作中，可以操作三级冷却水泵1408以保持空气处理机124上的增量T。如上所述，增量T优选地接近或等于空气处理机124的设计增量T。可以操作次级冷却水泵120以保持三级泵204上的增量T。优选地，所述增量T接近或等于三级回路204的设计增量T。可以操作冷却水泵116以保持冷却器112上的增量T。所述增量T优选地接近或等于冷却器的设计增量T。
[0178]在具有一个或更多个三级回路1404的冷却水设备中，还可以基于各种标准触发临界区重置。为了说明，可以基于空气处理机124中的冷却水阀的位置触发三级冷却水泵1408的临界区重置。可以基于例如通过泵速、泵的VFD输出等表示的三级冷却水泵1408的流量触发次级冷却水泵120的临界区重置。三级冷却水泵1404的大流量表示三级回路1404或三级泵1408 “急需”冷却水。因此，可以触发临界区重置通过增大一个或更多个次级冷却水泵120的流量来从次级回路208向三级回路1404提供附加的冷却水流。
[0179]为了说明，在一个实施方式中，当任何三级冷却水泵1404的VFD频率达到55Hz时，可以通过临界区重置线性重置次级回路208泵的增量T设置点以保持三级泵VFD频率不升高至高于55Hz或其他频率阈值。可以在试运行期间或在冷却水设备处安装需求流时，可以确定设置点、频率阈值或上述二者。
[0180]图15是示出了三级冷却水泵的临界区重置的图表。在本实施方式中，通过操作三级水泵的VFD的频率(Hz)触发临界区重置。由图可见，当三级泵VFD (或三级泵的其他指标或流量)增加时可以将增量T重置为较小的值。如所述的，减低增量T的值使得至三级泵的冷却水流增加从而能够满足冷却需求。可以在冷却水设备的命流的设置或试运行期间确定临界区重置发生的频率及其相关联的增量T的值。应当注意，当三级泵的频率或速度减小时，可以增大增量T。
[0181]如上所述，初级冷却水泵116的临界区重置可以发生以保持平衡或准平衡，很大程度上降低或消除了初级回路104与次级回路108之间的旁路混合。
[0182]应当注意，在一个或更多个实施方式中，可以针对冷却水设备子系统的最临界区触发临界区重置。在这种情况下的临界区可以被视作必须被保持以提供区域或处理的期望条件的参数。这样的参数可以包括空气处理机供应气温、空间温度/湿度、旁路温度、冷却水阀位置、泵速或VFD频率。为了说明，三级冷却水泵送例如校园设计中的建筑物泵送系统可以基于建筑物中的最临界区进行重置以偏离其增量T线。分配泵送可以基于系统中的最临界三级泵VFD HZ进行重置以偏离其增量T线。
[0183]B.冷凝器水泵操作
[0184]通常，冷凝器水泵提供冷凝器水的流使得冷却器内的制冷剂能够冷凝。所述冷凝是制冷循环的重要部分，因为其使得制冷剂蒸气返回液态形式以继续制冷循环。在一个或更多个实施方式中，应用操作策略使得根据增量T线操作冷凝器水泵，导致显著的节能。
[0185]图16示出了包括壳1608内的多个冷凝器管1604的示例性冷凝器512。制冷剂蒸气可以容置在壳1608中，使得制冷剂蒸气接触冷凝器管1604。在操作中，冷凝器水流经冷凝器管1604，使得冷凝器管1604具有比制冷剂蒸气低的温度。作为结果，当来自蒸气的热被传导至通过冷凝器管的冷凝器水时，制冷剂蒸气在冷凝器管1604上冷凝。
[0186]在一个或更多个实施方式中，操作策略通过控制通过冷凝器管1604的冷凝器水的流量来影响制冷剂和冷凝器水的温度。减小冷凝器水的流量使得水在冷凝器管1604内停留较长的时间段。因此，从制冷剂蒸气吸收增加的量的热，使得冷凝器水以较高的温度和焓离开冷凝器。另一方面，增加冷凝器水的流量减少了冷凝器水在冷凝器管1604内的时间。因此，吸收较少的热，冷凝器水以较低温度和焓离开冷凝器。
[0187]如所述的，由冷却器的低增量T引起的一个问题是堆积。操作策略解决了由具有较低冷凝器水进入温度的冷凝器水的低增量T的堆积问题。在一个或更多个实施方式中，这通过根据增量T线控制冷凝器水的流量来完成。以这种方式，可以保持冷却器的最小升扬需求，堆积问题如果未消除则被显著减少。在一个或更多个实施方式中，可以通过控制冷凝器的冷凝器水离开温度控制饱和冷凝器制冷剂温度来保持升扬需求。如上所讨论的，操作策略可以通过控制冷凝器水的流量控制冷凝器水的离开温度。因为饱和的冷凝器制冷剂的压力随着饱和的冷凝器制冷剂的温度增大或减小，可以通过控制冷凝器水流保持冷却器的增量P或升扬。
[0188]在操作中，操作策略可以例如通过VFD控制一个或更多个冷凝器水泵以保持冷凝器上的增量T。因此，还可以保持冷凝器的冷凝器水的离开温度和冷却器的升扬。
[0189]此外，为了解决堆积，需求流的操作策略可以被配置成通过根据增量T线操作冷凝器水泵516来有益地影响冷却器112的质量流、升扬或上述二者。通常，质量流指针对给定负荷在冷却器内循环的制冷剂的量，而升扬指制冷剂需要被传导的压力/温度差。质量流和升扬的量描述冷却器的压缩机520的能量使用。因此，根据操作策略操作冷凝器水泵516通过降低压缩机能量使用提供了效率增益。
[0190]冷却器的压缩机520可以被视作从蒸发器508向处于高压和高温状态的冷凝器512传导低压和低温气体的制冷剂蒸气泵。在这个过程中使用的能量可以通过方程E=MF*(L/K)表达。
[0191]其中E为所使用的能量，MF为质量流，L为升扬，K为制冷常数。由所述方程可见，减小质量流或升扬则降低能量使用。
[0192]可以通过公式MF=Tons* (K/RE)描述如下质量流(或制冷剂的重量):必须循环通过冷却器112以产生针对给定的工作量或输出(Tons)量需要的制冷效果(RE)。
[0193]其中K为特定常数。简单描述，该公式表明增加制冷效果减小了针对给定工作量需要循环通过冷却器的制冷剂的重量或质量流。增加制冷效果还增加了冷却器的可交付容量并且降低了针对给定工作量的压缩机能量。
[0194]可以以各种方式增加制冷效果。增加制冷效果的一种方式是对冷凝器中的制冷剂进行过冷。可以通过降低冷凝器的冷凝器水进入温度完成过冷。已知，冷凝器水进入温度是根据冷却塔设计和环境条件的。较低的冷凝器水进入温度使得当制冷剂离开冷凝器时冷凝器产生较低的制冷温度。通过冷凝器在容许的最冷应时可用冷凝器水进入温度下进行操作提供了最大的过冷并且在冷凝器的制造商的规格内操作。
[0195]对制冷剂进行过冷降低其温度至低于饱和并减少了在膨胀周期或节流过程期间发生的“闪蒸”的量。闪蒸是用于描述用于将来自过冷的冷凝器的制冷剂冷却成饱和的蒸发器温度的制冷剂的量的术语。通过所述“闪蒸”的制冷剂不能获得任何有用的制冷效果，所述“闪蒸”的制冷剂被认为是抵消制冷效果。因此，过冷越多，则每个周期的有用制冷效果越好。
[0196]图17是示出了应用了需求流的冷却水设备的过冷的益处的图表。通常，该图表量化需求流压缩机能量转移。在所述图表中，设计CoPr是根据已知的冷却器性能数据计算的。操作CoPr是基于当前的冷却器操作RE和HC对设计CoPr的调节。
[0197]由图可见，该图表的顶行示出了设计效率为0.7KW/Ton以及CoPr为8.33。第二行为在需求流实施之前的冷却器操作条件的简介。第三行为在需求流之后处于大约相同环境/负荷条件下的相同冷却器。第四行为能够实现最佳操作条件的冷却器的效率。应当注意通过改进RE在所述冷却器中实现的标称排水量和效率的变化。排水量增加30%，则效率提高超过50%。
[0198]如上参照图6A描述的，可以通过压-焓图示出制冷循环。现在参照图6B，还可以通过压-焓图示出过冷的有益效果。如图6B所示，在冷凝器中的制冷剂的过冷将制冷剂的焓从点616降低至点628。过冷的制冷剂可以然后在点624处进入蒸发器。由图可见，这延伸了从点604到点624的制冷效果。
[0199]关于压缩机能量的另一个贡献因素是蒸发器与冷凝器之间的压力差或增量P，该压力差或增量P是压缩机必须通过制冷剂所要传递的。如上所述，在业内增量P作为升扬是公知的，并通常被表达为术语:蒸发器与冷凝器中的饱和制冷剂之间的温度差。在能量方程E=MF*(L/K)中可见压缩机能量的升扬效果。
[0200]其中L为升扬。例如，根据所述方程，升扬的增加会使得能量使用增加，升扬的降低会降低能量使用。
[0201]实际上而言，可以将蒸发器的饱和压力视作相对恒定。该压力可以通过蒸发器的离开冷却水的温度确定。例如，可以使用图表或一个或更多个设置点确定蒸发器中的饱和制冷剂压力。离开冷却水的温度与饱和制冷剂温度之间的差被称为蒸发器接近温度。
[0202]在一个或更多个实施方式中，可以通过减小冷凝器中的制冷剂压力完成根据需求流操作策略的升扬的降低。这可以通过降低冷凝器的冷凝器水离开温度实现，这是因为根据冷凝器水离开温度和饱和制冷剂温度的设计接近温度来设置饱和冷凝器制冷剂压力。该设计接近温度可以取决于冷却器的品质而变化。例如，便宜的冷却器可以具有4度或更多的设计接近温度，而高品质的冷却器可以具有I度或更少的设计接近温度。
[0203]在恒定容积泵送系统中，冷凝器水离开温度通常与冷凝器的冷凝器水进入温度线性相关。因此，降低冷凝器水进入温度则降低了冷凝器水离开温度。图19是示出了具有恒定容积泵送的示例性冷凝器的冷凝器水离开温度与进入温度之间的线性关系的图表。
[0204]如上所述，降低冷凝器水离开温度则降低了冷凝器中的制冷剂压力、制冷剂的过冷，因此延伸了制冷效果。冷凝器中的制冷剂压力降低还降低了升扬。因此，降低冷凝器水进入温度具有增加制冷效果和降低升扬的双重益处。
[0205]将冷凝器水进入温度降低至刚刚高于冰点理论上具有对质量流和升扬的最佳实际效果。遗憾地，冷却器具有最小升扬需求(其通常根据冷却器制造商、制造和模型而变化)。饱和的制冷剂冷凝压力必须被保持成等于或大于这些最小点提供足够的压力差(即制冷剂的增量P)以驱动制冷剂在冷凝器中进行节流处理或膨胀处理。如果不能满足这些压力需求，则制冷剂会引起堆积，使得根据冷却器的各种安全装置冷却器关闭。
[0206]不像恒定流系统，操作策略可以通过调节冷凝器水的流量控制升扬，而不管冷凝器水进入温度。这是非常有利地，因为这使得能够使用较低的冷凝器水进入温度。通过容许较低的冷凝器水进入温度而不需要堆积，操作策略通过增加过冷(和制冷效果)和升扬显著降低了压缩机能量。在实践中，可以将操作策略过冷增加至最大容许限值以最大化节能。不管冷凝器水进入温度和冷凝器水泵送算法，控制升扬的需求流方法对工业是唯一的。
[0207]另外，因为传统的冷凝器水泵送系统以恒定容积进行操作，所以冷却塔通常处于全流条件甚至处于部分负荷条件。在恒定流控制方案中，当冷却塔的负荷减小时，所述塔的操作范围或增量T减小，这降低了所述塔的效率。相反，通过前述冷凝器水泵送算法使用操作策略将冷却塔的增量T保持成等于或接近塔的设计增量T。针对等量的冷却塔风机能量能够实现较低的塔水箱温度是显著的，因为效率增加了。较低的塔水箱温度与冷凝器的较低的冷凝器水进入温度相对应。重要的是应当注意:在常见的增量T设计点典型地为10度下选择冷凝器和冷却塔作为工业标准。
[0208]在操作策略中，通过根据前述恒定增量T算法控制冷凝器水泵，针对给定水箱温度设置点保持最少冷却塔风机能量。不管塔负荷，通过冷凝器水泵送控制冷却塔效率的所述方法对工业是唯一的。存在通过在降低净系统能量的需求流策略下操作冷却器、冷凝器水泵和冷却塔子系统在冷却器、冷凝器水泵与冷却塔子系统之间形成协同。
[0209]在此应当注意，操作策略增加制冷效果的另一种方式是通过增加蒸发器中的制冷剂的过热。增加制冷剂过热的一个益处是其降低了每个周期的制冷剂质量流需求。这降低了压缩机的能量使用。由图6C可见，在蒸发器中生成的制冷剂过热延伸从点608到具有更高焓的点620的制冷效果。
[0210]使用操作策略，通过基于设计增量T条件的恒定增量T算法控制冷却水泵，制冷剂过热在冷却器的整个负荷范围内保持恒定。不管蒸发器负荷，通过冷却水泵送算法将冷却器过热控制为设计条件的所述方法对工业是唯一的。
[0211]在传统的操作冷却水设备中，具有低增量T的蒸发器的冷却水显著降低了并且有时消除了冷却器蒸发器中的制冷剂过热。蒸发器中的制冷剂过热的降低或消除降低了制冷效果。例如，在图6C中，制冷剂过热的降低可以使制冷效果从点620降低至点608。
[0212]由于较小的冷却水增量T而未严重饱和的制冷剂是非充分过热的并且引起对压缩机的损坏，这是因为制冷剂是非充分蒸发的。事实上，制造商通常将消除器筛添加至蒸发器部分的顶部以使未被过热和充分蒸发的较大的制冷剂滴在其进入压缩机之前破裂。如果这些滴到达压缩机，它们会引起过量的压缩机噪声并损坏压缩机。因此，需求流通过保持或增加制冷剂过热以使制冷剂在到达压缩机之前充分蒸发来提供防止形成这样的滴的附加益处。
[0213]在一个或更多个实施方式中，操作策略根据增量T线通过控制冷却水泵保持制冷剂过热。以这种方式，不管蒸发器负荷，可以将制冷剂过热保持在接近或等于设计条件。当与以低增量T操作的传统冷却器相比较时，在操作策略下的制冷剂过热典型多很多。
[0214]为了说明，参照图1，可以根据上述增量T线控制初级回路104的初级冷却水泵116。以这种方式，可以保持冷却器112的增量T。由图5可见，这保持了通过一个或更多个冷却水管道532连接至初级回路的冷却器的蒸发器508的冷却水的增量T。作为保持蒸发器508的冷却水增量T的结果，可以将制冷剂过热保持成接近或等于蒸发器的设计条件。
[0215]由此可见，由于根据操作策略保持增量T，在冷却水泵送子系统与冷凝器水泵送子系统之间形成了协同。例如，控制冷凝器水进入温度、冷凝器水离开温度和冷凝器泵流量提供了对冷却器能量、冷凝器泵能量和冷却塔效率的协同效果。应当理解，可以在试运行或设置操作策略期间发现最佳冷凝器泵、冷却器与冷却塔风机能量的组合。[0216]IV.需求流能量利用
[0217]由以上可见，冷却水设备控制系统/方案可以积极或消极地影响冷却水设备的容量和能量利用。通常，传统的控制方案几乎完全聚焦于增量P，因此导致针对给定负荷的人为容量降低和过量能量使用。不管负荷，需求流降低了能量利用并最大化了冷却水设备容量。
[0218]以下描述由包括冷却水泵、冷凝器水泵、压缩机、冷却塔风机和空气侧风机的冷却水设备子系统的需求流提供的能量使用的降低。
[0219]A.冷却水泵
[0220]最好通过相似定律理解可变流冷却水应用背后的基本前提。相似定律描述了系统负荷(tons)与流(GPM)为线性关系，系统流是压降(TDH)的二次函数，系统流是能量的三次函数。因此，当系统负荷减小时，冷却水流的量成比例地减小，但是能量的量按照指数级降低。
[0221]如在本说明书中之前发现的，基于传统的增量P的冷却水泵送算法可以减小流但不足以避免低增量T症状系统。当建筑物负荷根据设计条件下降时，通过方程Tons= ((GPM*增量T)/K)描述系统负荷(Tons)与流(GPM)之间的关系。
[0222]通过需求流的操作策略将增量T保持成等于或接近设计参数优化了关于原有系统装备的选择标准和规格的流(GPM)，从而优化了工作与泵送能量二者。此外，由需求流提供的最佳流量由相似定律可见按照指数级降低能量利用。
[0223]如前所述，使用冷却水泵控制系统的设计增量T具有优化冷却水泵能量和经由过热的冷却器能量的双重效果。此外，如以下将要描述的，直接由于需求流操作策略，空气侧容量也增加，风机能量降低。
[0224]B.冷凝器水泵
[0225]相似定律还可以应用于冷凝器侧能量。当建筑物负荷根据设计条件下降时，还通过相似定律描述系统负荷(Tons)与冷凝器水流(GPM)之间的关系。通过需求流控制算法将增量T保持成等于或接近设计参数优化了关于原有系统装备选择标准的流(GPM)，从而优化了工作与泵送能量二者。与冷却水泵相似，当流量减小时，冷凝器水泵(和其他泵)的能量利用按照指数级降低。
[0226]如在本说明书中之前发现的，基于传统恒定容积的冷凝器水泵送策略导致冷凝器上的很小的操作增量T，最小化了通过过冷制冷剂降低压缩机能量的能力。对冷凝器水泵利用操作策略具有三重效果:即使在很低的冷凝器水进入温度下优化泵能量、冷却塔效率以及管理冷却器中的最小升扬需求。如在本说明书中随后将进一步证明的，直接由于所述需求流控制策略，冷却塔效率也将增加，风机能量降低。
[0227]可以以与冷却水泵送能量相同的方式确定需求流冷凝器水泵能量利用的转移。应当注意，在冷凝器水泵相对于冷却器的标称排水量较小(例如低马力)的特别情况下，以等于或接近在一些情况下的在需求流下的上负荷条件中的设计增量T来操作冷凝器水系统，使得冷却水设备比以较小的冷凝器水增量T操作使用略微更多的能量。然而，即使当以很低的冷凝器水进入温度操作时，在需求流下以这种方式操作保持冷凝器的适当升扬。这使得典型地比以接近或等于在上负荷条件中的设计增量T操作引起的任何增加的补偿多的过冷最大化。典型地在通过现场测试的试运行处理或设置处理期间确定所述最佳操作增量τ。
[0228]C.压缩机
[0229]通过计算制冷性能系数(COPR)的关联转移来最好地量化源于应用需求流操作策略的压缩机能量的降低。COPR是基于蒸发器中吸收的能量的量与在压缩周期消耗的能量的量相比较的制冷循环中的效率测量值。确定COPR的两个因素是制冷效果和压缩的热。压缩的热为与在压缩周期中完成的工作等价的热能。压缩的热被量化为进入压缩机的制冷剂与离开压缩机的制冷剂的焓之间的差。所述关系可以通过COPR= (RE/HC)描述。
[0230]其中RE为制冷效果，HC为压缩的热。对于最佳C0PR，制冷剂过热应当尽可能高，而制冷剂过冷应当尽可能低。
[0231]使用冷却水泵送、冷凝器水泵送以及冷却塔风机子系统实现最佳COPR对工业是唯一的并且对需求流技术是基础的。
[0232]现在将进一步解释在需求流下的压缩机能量转移。根据已知的冷却器性能数据计算设计C0PR，而操作COPR是根据基于当前制冷效果和压缩的热的设计的调节。例如，图19的图表包括在实际的需求流改型前后的Carrier (Carrier公司的商标)冷却器的设计和测量的制冷剂属性。电子表格的顶行示出了设计效率为0.7Kff/Ton而设计COPR为8.33。第二行是在需求流实施之前的冷却水系统的测量的操作参数。第三行是应用需求流的冷却水系统的测量的操作参数。第四行是能够以最佳操作条件实现的冷却器的效率。应当注意通过改进制冷效果在所述冷却器中实现的标称排水量和效率的变化。排水量增加30%，而效率提闻超过50%。
[0233]现在将所述数据应用于图20中的压焓示意图为了示意性地示出在应用需求流前后的制冷循环的基本变化。由此可见，通过比较需求流之前的曲线图2004与需求流之后的曲线图2008，存在在需求流下的增加的制冷效果和降低的升扬(没有堆积)。由图可见，应用需求流增加了过冷2012和制冷剂过热2016。
[0234]D.冷却塔风机
[0235]需求流冷却塔风机能量与在当前环境条件下使用可实现的最低水箱温度操作的良好保持的系统的负荷大约成线性关系。冷凝器水进入温度或冷却塔风机设置点可以被设置等于设计湿球温度+接近湿球的冷却塔水箱温度。冷却塔风机能量的转移可以基于实际的冷凝器水进入温度、标称联机排水量、测量的排水量以及联机冷却塔风机马力。
[0236]图21示出了应用了需求流操作策略的工作系统的图表。在所述情况下，研究当冷凝器水进入温度降低时，冷却塔风机设置点从83度降低为61度以证实子系统之间的能量转移。从右向左阅读所述图表。
[0237]E.空气侧风机
[0238]空气侧风机能量和容量直接受设备中的低增量T症状和旁路混合影响。例如，冷却水温度升高2度会使可变空气容积空气处理机单元风机能量增加设计负荷条件的30%。效率损失可以通过使用基本热交换器计算直接量化。应当注意，以与具有可交付容量的损失和增加的能耗的其他系统热交换器相同的方式，低增量T症状影响空气侧工作和能量。
[0239]热传导方程为Q=U*A*LMTD，其中Q为被传导的总的热，U为热交换器材料的总的热传导系数。A为热交换器的表面面积，LMTD为对数平均温差，是一种遵守空气处理机冷却水管的低增量T症状的效果的方式。在冷却水管中，LMTD描述进入/离开空气侧与进入/离开水侧之间的关系。在冷却水较慢移动(较大的增量T)的需求流系统的环境中，存在如下一些讨论:降低了总的热传导系数U，导致不高效的管性能。尽管U减小了可能是真实的，但是其比以更大的LMTD表达的需求流系统中的较冷的冷却水供应的效果的补偿多。实际上，如在以下示例中可见的，LMTD越大，则比U的任何理论减小的补偿越多。
[0240]更加具体地，LMTD分析表明通过减小冷却器设置点或消除设备旁路中的混合减小管的CHWS可以动态地改进管性能。图22的图表提供了需求流中的LMTD分析详细可能的空气侧管容量转移。使用图22的示例性数据，实现25%的容量增加。
[0241]图23A示出了冷却水流与具有低增量T症状的系统的增量T之间的关系。图23B示出了具有降低的冷却水供应温度和与恒定的冷却水返回温度和负荷关联的GPM的需求流系统管。图23C示出了具有降低的冷却水供应温度的设计冷却水流的可能增加的管容量。所述示例示出了解决给定系统中的特定问题的需求流操作策略的灵活性。
[0242]通过方程Qt=4.5*CFM* Qi1-1i2)计算总的空气侧冷却负荷，其中进入空气的焓为Ii1,离开空气的焓为h2。例如，基于公式和以下假设，可以计算/量化应用需求流之后的风机能量利用。
[0243]根据前面的分析获知月平均空气处理机单元(AHU)的负荷(Qt)。
[0244]所述AHU CFM与负荷成线性关系。
[0245]根据设计信息或直接测量获知AHU进入空气焓(hi)。
[0246]基于以上内容,可以通过方程CFMavg=CFMdesign*(Qtavg/Qtmax □)确定月平均AHU CFM。
[0247]其中Qtavg为月平均AHU Qt, Qtmax为最大AHU Qt。可以通过以下方程确定月平均离开空气洽:h2avghl+ (Qtavg/4.5)*CFMavg。
[0248]其中Qt.sub.avg为月平均AHU Qt, CFM.sub.avg为月平均AHU CFM。应当注意，值4.5是可以基于空气密度针对现场位置进行调节的常量。
[0249]图24中的示例性数据示出了根据具有315，000CFM的IOOOTons的最大连接负荷的系统的这些计算的结果和假设。最小空气侧CFM为35%，最小AHU SAT如所述的。由图可见，需求流提供了多个优点。
[0250]V.针对需求流唯一的特定优点
[0251]由以上可见，需求流提供了在HVA/C工业中唯一的操作策略。此外，需求流及其操作策略首先具体为:
[0252]1.利用冷却水生产泵送子系统中的外置控制操作以优化蒸发器的制冷剂过热或离开蒸发器的制冷剂的焓，从而有益地影响压缩机能量使用的质量流部件。使用需求流冷却水泵送操作例如经由VFD将冷却水泵控制为接近或等于制造商设计的蒸发器增量T (例如设计增量T)，不管在任何给定时间的冷却器的负荷百分比将制冷剂过热控制为冷却器制造商设计条件。与以小于设计增量T (即低增量T)操作的冷却器相比较，这优化了离开蒸发器的制冷剂的焓，并且减少了冷却器压缩机能量。
[0253]不管冷却水设备负荷条件，需求流还使用冷却水分配泵送子系统中的外置控制操作以实现设计增量T，从而消除冷却水子系统中的低增量T症状。
[0254]2.利用冷凝器水泵送和冷却塔风机子系统的外置控制操作以优化冷凝器制冷剂过冷或离开冷凝器(和进入蒸发器)的制冷剂的焓。以这种方式，如上所述，压缩机能量方程的质量流分量被有益影响。冷凝器水泵送和冷却塔风机子系统中的需求流控制操作通常确定冷却器中的蒸发器与冷凝器之间的最终操作饱和压力/温度差(即升扬)。如上所述，这有益地影响压缩机能量方程的质量流分量和升扬分量。
[0255]如上所述，蒸发器饱和压力可以被视作相对恒定，这是因为冷却水进入条件和离开条件保持恒定。然而，当使用恒定容积冷凝器水泵时，冷凝器进入水的温度和压力根据环境和负荷条件变化。因此，可以根据冷却器水离开温度操作冷凝器饱和压力条件以控制成由冷却器制造商需要的最小压力差。需求流恒定增量T可变流操作例如经由VFD控制冷凝器水泵，以一直保持蒸发器与冷凝器之间的最小制造商压力差(即升扬)。
[0256]需求流以这样的使冷凝器水流与冷却器负荷相匹配的方式降低了在全负荷或部分负荷条件下通过冷却塔的冷凝器水流。如所述的，在大多数冷却水设备中部分负荷条件存在大约90%的时间。当冷凝器水流减小时，接近湿球的冷却塔水箱温度也降低。这与冷却塔原有设计接近温度的大约一半几乎成线性关系。这获得了在相同冷却塔风机能量下在任何给定部分负荷下的较低的冷却塔水箱温度。较低的冷却塔水箱温度又导致了冷凝器的较低的冷凝器水进入温度以向冷凝器的制冷剂提供过冷。
[0257]此外，需求流使用冷凝器水泵送子系统的外置控制操作以实现接近或等于冷凝器的设计增量T而不管冷却器负荷条件，从而消除冷凝器水子系统的低增量T症状。
[0258]3.利用生产回路与分配回路之间的外置协作控制操作以平衡所述回路之间的流，最小化或消除有助于例如分离的冷却水设备的低增量T症状的过量流和旁路混合。这产生在任何给定冷却水流量下的最大可交付空气侧容量。这还使得初级回路泵送或生产回路泵送能够满足分配泵送系统的变化的负荷条件。在需求流下，低增量特征如果不能被有效消除则被减小至其最低可实现水平。
[0259]4.利用临界区重置满足冷却需求的增加并根据增量T线控制冷却水泵送。还使用临界区重置通过重置增量T线降低冷却输出。
[0260]5.在最小部分负荷泵送压力下操作冷却水设备及其部件以最小化冷却水阀旁路和由此生成的过度冷却，从而降低系统负荷。
[0261]6.通过使冷却水泵送、冷凝器水泵送、压缩机操作、冷却塔操作以及空气侧操作同步产生冷却水设备能量利用的协同下降和可交付容量的增加。
[0262]V1.需求流装置或控制器
[0263]在本文中讨论和公开的操作策略与应用于冷却水设备的一个或更多个部件的原理、操作和算法相关，所述冷却水设备实施需求流可变压力曲线逻辑控制策略以获得以上讨论的优点和益处。可以在可替代的实施方式中实施操作策略以有益地影响并优化现有的冷却水设备以及包括在其中或可操作的部件的性能。可以利用可替代的实施方式以及配置控制通过在冷却水水设备内的可操作的一个或更多个泵和压缩机的压力和流量。被控制的压力和流量可以又通过以等于或接近设计增量T操作冷却水设备部件减小或消除低增量T症状，而不管需求条件和/或冷却需求。
[0264]图25示出了可以用于实施新的冷却水设备系统的操作策略或更新现有的冷却水设备的示例性需求流控制系统2500。在一个或更多个实施方式中，示例性需求流控制系统2500包括耦接至控制器1000 (见图10)与或控制器1000通信的需求流控制器2502。在本文中，短语“耦接至”、“与......通信”等被定义为指彼此直接连接或通过一个或更多个中间部件间接连接的部件。这样的中间部件可以包括基于硬件的元件和基于软件的元件二者。
[0265]在本示例性实施方式中，控制器1000包括处理器1004、被配置成接收来自传感器1028的数据或信息的输入装置1020以及被配置成向变频驱动器(VFD) 1032或其他输出装置提供控制信号、设置点信息和其他命令的输出装置1024。经由传感器1028接收或采集的数据或信息描述和表征了可以经由输入装置1020接收的由一个或更多个传感器1028检测的冷却水设备部件的冷却水、冷凝器水、制冷剂、流量或其他操作参数和变量。
[0266]处理器1004可以然后对经由一个或更多个输入装置1020接收的数据或信息执行一个或更多个处理例程或算法。操作策略包括具有通过所公开的方法体现和描述的以及通过附图中的流程图示出的算法的控制和分析例程。可以由需求流控制器2502执行或实施操作策略，结果被传送给处理器1004和存储器1012。可替代地，处理器1004可以继续执行结合子系统控制例程2508执行的原有的、低效的控制和分析例程。如以下将要详细讨论的，子系统控制例程2508的结果可以被由需求流控制器2502提供的结果覆盖或不然替代掉。如以前讨论的，关于控制例程、算法或其他定义的系列的步骤、任务或动作的性能，处理器1004可以执行存储在存储装置1012中的一个或更多个计算机可执行指令。所述计算机可执行指令可以包括需要交换信息、传感器数据、需求流信息和压力设置点的程序逻辑、驱动和通信协议。计算机可执行指令可以进一步被硬件连接或设计入处理器1004中。存储装置1012可以与用于存储数据或信息的外置存储装置、装置或可用部件相互配合或包括用于存储数据或信息的外置存储装置、装置或可用部件。
[0267]需求流装置2502单独或与处理器1000和处理器1004相配合来存储包括存储在存储器2602 (见图26)中的包括需求流控制例程2600的操作策略例程和算法。在需求流控制例程2600中体现的操作策略例程和算法使得需求流装置2502根据一般的需求流原理和特别的可变压力控制需求流来操作冷却水设备和/或其一个或更多个部件。结合图28和图29示出和讨论了在需求流控制例程2600中体现的操作策略例程和算法的示例以及相关联的方法。包括需求流装置2502和/或经编译的计算机可执行指令、处理和逻辑的硬件可以被加密以防止修改并确保最佳操作。
[0268]需求流控制器2502可以接受例如来自控制器1000的输入数据或信息以根据操作策略对输入数据执行一个或更多个实时操作或准实时操作、计算和/或控制处理，并提供相应的输出。如以下将要详细讨论的，例如可以由控制器1000接收相应输出并将所述相应输出存储在存储器1012中。可替代地，可以向冷却水设备的一个或更多个部件直接提供相应的输出。
[0269]图26示出了可以耦接至控制器1000的需求流装置2502的配置。需求流装置2502可以包括耦接至存储器2602的需求流处理器2604。存储器2602存储包括如下算法的需求流控制例程2600:所述算法体现用于确定何时增加或减小与一个或更多个泵中的每个泵相关联的压力设置点、应当执行冷却水/冷凝器水流量的控制以将冷却水/冷凝器水保持成等于或接近期望的增量T的所公开的方法。
[0270]当需求流控制例程2600执行了确定最佳压力设置点的操作策略时，需求流处理器2604访问通信模块2606以向控制器1000和/或存储器1012提供确定的最佳压力设置点(由附图标记2504标识)。特别地，需求流控制器2502可以经由通信总线2506将计算出的最佳压力设置点2504传送给存储器1012。示例性最佳设置点2504可以经由控制器1004进行传送或可以绕过控制器1004直接提供给存储器1012。
[0271]不管提供示例性最佳设置点2504的方式，可以将信息或值存储在存储器1012内定义的存储器堆栈或位置2506中。存储器堆栈2506可以存储并组织由需求流控制例程2600使用的一个或更多个设计参数和/或感测的或测量的标记。存储器堆栈2506可以进一步存储并组织又通过子系统控制例程2508可访问的一个或更多个设计参数和/或测量的标记。在本示例中，子系统控制例程2508包括原有的、低效的控制和分析例程。由处理器1004执行子系统控制例程2508利用和产生的结果和变量可以存储在存储器堆栈2506内的预定义的存储器位置中。
[0272]在示例性实施方式中，存储器堆栈2506对处理器1004与需求流装置2502 二者是可访问的(以及更加特别地，需求流处理器2604在需求流装置2502内可操作)。需求流装置2502可以与驱动器2510进行通信并访问驱动器2510以便利与存储器堆栈2506进行通信。例如，驱动器2510可以翻译信息和协议以确保系统、需求流装置2502的程序(和所包括的需求流控制例程2600)与待更新或者不然则扩大的现有控制器1000之间的可靠通信。
[0273]驱动器2510提供了如下机制:通过该机制可以由需求流处理器2604和需求流控制例程2600读取或者不然利用存储在存储器堆栈2506中的一个或更多个设计参数和/或测量的标记。相似地，驱动器2510提供了如下机制:通过该机制可以例如通过由需求流装置2502确定的最佳压力设置点2504覆盖以及不然代替由传统的控制器1000计算和确定的压力设置点和值。
[0274]在另一个实施方式中，需求流控制例程2600可以存储在辅助存储器(未示出)例如存储卡、记忆棒、软盘、通用串行总线(“USB”)存储装置或其他操作以存储计算机可执行指令或数据的装置中。辅助存储器可以又耦接至存储装置1012和/或与存储装置1012进行通信。以这种方式，执行需求流可变压力曲线逻辑控制的软件或硬连接指令可以被实施和/或集成到控制器1000中。可替代地，更新或升级程序可以经由通信模块2606下载或存储在辅助存储器中并传送给需求流装置2502。
[0275]通信模块2606可以包括需要在需求流装置2502、需求流处理器2604与处理器1004之间交换信息的硬件元件和软件元件二者。例如，通信模块2606可以包括硬件部件例如USB端口、以太网端口以及其他使得根据例如IEEE802.1lx配置的广域网(WAN)、局域网(LAN)和/或无线网能够进行通信的联网功能部件。通信模块2606还可以包括软件元件例如通信驱动、格式化算法以及被配置成便利可以根据第一编程语言操作的需求流处理器2604与可以根据第二编程语言操作的处理器1004之间的信息或数据交换的翻译工具。例如，通信模块2606的软件元件可以将所接收的信息或传感器数据或者所传送的操作策略结果转换或不然翻译成其他可读或可交换格式例如可扩展标记语言(XML)。通信模块2506还可以与驱动器2510进一步配合将信息或结果转换或不然翻译成一个或更多个专有的通信格式或协议。
[0276]需求流装置2502还可以包括如下输入输出(I/O)接口 2608:其被配置成提供附加的可视化信息，生成图形用户界面(⑶I)和/或经由键盘或其他输入装置接收用户输入。I/O接口 2608可以耦接至被配置成生成图形用户界面(⑶I)和/或经由覆盖在显示屏上的电容性或电阻性界面接收一个或更多个用户输入的触摸屏显示装置。可替代地，I/O接口2608可以包括被设置并配置成接收用户输入的一个或更多个按钮或按键或与被设置并配置成接收用户输入的一个或更多个按钮或按键相配合。I/O接口 2608提供了如下方式:通过该方式用户和/或系统配置器可以直接访问需求流装置2502而不需要占用控制器1000。以这种方式，可以独立于传统的控制器1000利用需求流装置2502。
[0277]需求流处理器2604与存储在存储器2602中的需求流控制例程2600可以配合并交换需要实施至少与在本文中公开的需求流可变压力曲线逻辑相关的操作策略的信息。需求流控制例程2600可以包括被编程并设计成对冷却水设备的一个或更多个部件中的每个部件相对于剩余的一个或更多个部件的性能进行优化的控制算法和例程。例如，需求流控制例程2600可以包括:需求流蒸发器例程2610 ;需求流冷凝器例程2612和需求流泵例程2614。这些例程2610至2614中的每个例程可以被设置并编程为确定一个或更多个部件和泵例如在冷却水设备的回路内操作并且与冷却水设备的回路连接的次级泵和三级泵的要保持的最佳压力设置点。通过在所确定的最佳压力设置点下操作每个泵，所述泵可以同步并协调以实现或保持部件与回路之间的最佳压力和流量，从而可以在冷却水设备2700 (见图27)的部件的每个部件处保持最佳增量T。结合在本文中公开的以及在至少图28和图29中示出的方法讨论和说明在需求流控制例程2600内包括或体现的控制算法和例程。
[0278]需求流蒸发器例程2610可以被配置并编程为基于例如一个或更多个设计参数和/或感测或测量的标记确定最佳蒸发器压力设置点。例如，可以根据包括(GPM)、操作压力差(PSID)、输出容量(Tons)和设计增量T的一个或更多个设计参数规定或设计蒸发器2710(见图27)。可以由传感器2710a和2710b检测或感测一个或更多个所述参数的测量。传感器2710a和2710b可以为流传感器、压力传感器、温度传感器或上述传感器的任意组合。
[0279]如在本文中使用的，冷却水设备2700 (见图27)的部件中的每个的传感器通过被监测的部件的附图标记(即，蒸发器的附图标记为“2710”)以及每个部件的用于供应侧的字母“a”和用于返回侧的字母“b”来标识。以这种方式，传感器2710a和2710b对监测器是已知的，并分别报告与蒸发器2710的供应侧输出和返回侧输入相关的操作参数和条件。
[0280]与需求流冷凝器例程2612相似，需求流冷凝器例程2612可以被配置并编程为基于例如设计参数和/或所述感测的或测量的操作条件来确定最佳冷凝器压力设置点。例如，可以通过一个或更多个设计参数例如流量(GPM)、操作压力(PSID)、输出容量(Tons)和设计增量T来表征冷凝器2712 (见图27)。可以由传感器2712a和2712b检测或感测一个或更多个测量参数或可操作参数。
[0281]可以利用需求流泵例程2614计算并确定图27中所示的示例性可变压力曲线逻辑控制冷却水设备2700内的可操作的压缩机2714和次级泵2720 (和任意三级泵等)的最佳压力设置点。
[0282]VI1.需求流可变压力曲线逻辑(VPCL)
[0283]图27、28和29分别示出了被配置成结合需求流装置2502以及用于确定与冷凝器及其中的可操作的蒸发器相关联的最佳压力设置点的算法和处理进行操作的示例性冷却水设备2700。图30示出了用于计算由本文中讨论和公开的冷凝器例程和蒸发器例程利用的操作压力指数的算法和处理。
[0284]图27示出了包括初级回路104和次级回路108的示例性冷却水设备2700。在本文中示出的示例性冷却水设备的部件耦接至控制器1000和需求流装置2502或者与控制器1000和需求流装置2502进行通信。与初级回路104流体连通的冷却器112包括经由制冷剂管路2736和膨胀阀2738耦接的冷凝器2712、压缩机2714和蒸发器2710。蒸发器2710可以通过一个或更多个冷却水管路2732连接至冷却水设备的初级回路或其他回路。需求流装置2502经由控制器1000执行需求流控制例程2600以控制例如压缩机2714、冷凝器水泵2730以及分别在初级回路和次级回路中可操作的水泵2716和2720的操作。
[0285]在本示例性实施方式中，需求流控制例程2600经由处理器1004、存储器1012 (具体为存储器堆栈2506)和输入装置1020接收传感器数据并将随后计算出的最佳压力控制设置点中的每个传送给在冷却水设备2700内可操作的压缩机和水泵。图27描述了向水泵2716传送最佳压力设置点A (其可以为结合图25之前讨论的最佳压力设置点2504)的需求流装置2502。相似地，控制或调节冷却器112内的压力的冷凝器水泵2730接收经优化的压力设置点B。次级水泵和三级水泵例如示例性水泵2720同样地接收由参考标识符“C”表示的经优化的压力设置点。通过控制冷却器112、初级流体回路与次级流体回路之间的增量T，可以控制并调节冷却塔风机2744和空气处理单元2746的操作以相似地优化分别由参考标识符“D”和“E”表示的它们的性能和能量使用。
[0286]可以通过分别部署在在与压缩机2714、冷凝器水泵2730以及水泵2716和2720相邻的适当的供应点和返回点处的传感器2714a、2714b、2730a、2730b、2716a、2716b、2720a和2720b检测与在冷却水设备2700各处发生的与测量参数和可操作参数相关的传感器数据。检测的传感器数据又传送给输入装置1020以被处理器1004使用(以及当可应用时，所检测的数据被存储在存储器1012具体地为存储器堆栈2506中)。
[0287]以这种方式，需求流装置2502基于设计特性、测量的可操作特性和当前负荷需求评估冷却水设备2700内的可操作部件中的每个部件。在需求流装置2502内的可操作的需求流控制例程2600然后实时或准实时地计算针对每个部件的最佳压力设置点以控制流量并最终调制每个部件上的增量T，从而实施需求流可变压力曲线逻辑操作策略。
[0288]如由需求流控制例程2502实施的需求流可变压力曲线逻辑(VPCL)通过同步在其中操作的各个部件的操作来优化冷却水设备2700的总系统能量。特别地，各个部件被同步为与经由传感器 2714a、2714b、2730a、2730b、2716a、2716b、2720a 和 2720b 感测的当前环境/负荷条件相关的计算的效率曲线。
[0289]为了最大化用户舒适和优化系统效率，需求流控制例程2502利用综合优化算法和处理以最小化冷却器112的能量使用。需求流可变压力曲线逻辑变化提供了如下机制:根据该机制可以通过优化压缩机2714和泵2716、2720和2730的压力设置点控制能量使用，这又使得控制冷却水设备2700各处的水温和流量。
[0290]A.冷凝器
[0291]图28和图29示出了用于确定与冷凝器和蒸发器相关联的最佳压力设置点的、可以由需求流装置2502和需求流控制例程2600实施的示例性算法和处理。图28是可以由需求流控制例程2600更加特别地由需求流控制例程2600的需求流冷凝器例程2612部分实施以优化冷凝器2712(见图27)的性能和效率的程序、步骤和任务的可操作流程图2800。
[0292]利用所公开的可变压力曲线逻辑的需求的原理采取的初始步骤或任务为识别并检查与冷却水设备2700互连进行操作的一个或更多个部件的设计参数。例如，在开始实施所公开的优化算法和例程之前，用户或设计者可以向存储器2602、存储器1012或任何其他可访问数据库或存储位置(框2802)输入或提供一个或更多个设计参数。设计参数可以包括:设计冷凝器流量(GPM)、冷凝器设计压力差(PSID)和设计冷凝器容量(Tons)。设计参数还可以包括表示在试运行冷却水设备2700时计算出的全负荷冷却水增量T的基准线或设计冷却水增量T。这些初始设计参数提供了具有基准线性能包络的命流处理器2604以及更加具体的需求流冷凝器例程2612，可以根据所述基准线性能包络评估冷凝器2712。
[0293]如在框2804处所示，需求流控制例程2600和需求流冷凝器例程2612可以被进一步配置以基于在冷却器112中操作的冷凝器2712的测量参数来计算操作压力指数(P指数)。在本示例性实施方式中，根据以下公式来计算操作压力指数:P指数=A (xa2)+Bx+C0
[0294]其中X为冷凝器2712 (见框2804)上的增量P或测量的压力变化，常量A、B和C是针对每个冷却水设备2700进行计算的。结合图30更深入地讨论所述关系。特别地，图30示出了可以用于根据经验导出离散压力指数和对所述离散压力指数中的每个进行拟合或不然连接得到的总压力指数曲线的压力指数算法和例程3000。又由冷凝器例程利用总压力指数曲线以及更加特别地描述总压力指数曲线的方程以确定以上所示的操作压力指数。
[0295]当压力指数例程3000初始化时，以冷凝器水泵2730规定的多种泵速测量冷凝器2712上的增量P或压力差(PSID)。例如，当冷凝器水泵2730以对应于25%、50%、75%和100%的泵送容量(框3002)的部分负荷值(PLV)操作时，压力指数例程3000记录冷凝器2712上的压力差(PSID)和以赫兹(Hz)计的泵速。根据在给定PLV下的系统的最大操作压力差(PSID)、以赫兹计的泵速和所测量的操作压力差计算每个离散的部分负荷值(PLV)的压力指数。用于针对给定PLV计算离散P指数之一的公式为:
[0296]PLV操作PSID=最大操作PSID* (泵速/60) ΛΡ指数PLV
[0297]最大操作压力差(PSID)为已知的设计值，泵速(Hz)和操作压力差(PSID)为测量的和/或根据经验导出的值。以这 种方式，可以计算针对与给定部分负荷值(PLV)相关联的每组变量的离散压力指数(P指数PW)。以另一种方式描述，通过平衡上述公式的左侧与右侦牝可以针对给定的部分负荷值(例如25%、50%、75%和100%的泵送容量)和在给定PLV (框3004)下测量的操作压力差(框3004)导出离散的压力指数(P指数PW)。可以根据测量的操作压力差绘制由此生成的离散压力指数(P指数PW-25St、p指数P?、p指数PLV-75%和P指数?)以定义总压力指数曲线。可以基于这些绘制的值导出描述总压力指数曲线(框3006)的方程。
[0298]当导出了描述总压力指数曲线的方程时，压力指数例程3000完成并返回操作流程图2800。在这点上，可以利用描述总压力指数曲线的方程计算针对任何给定压力差(PSID)的操作压力指数。示例性的总压力指数曲线方程可以被定义为:P指数=-.00031*(χλ2)+.00031Χ+1.9358
[0299]其中X为冷凝器2712 (见框2804)上的增量P或测量的压力变化，常量A等于-0.00031，常量B等于0.0031以及常量C等于1.9358。
[0300]需求流冷凝器例程2612的该部分可以被视作例程的设计部分或配置部分，而剩余的步骤和操作可以被表征为例程的运行部分或操作部分。
[0301]需求流冷凝器例程2612利用传感器2712a和2712b检测并测量冷凝器2712上的压力差(PSID)。在本实施方式中，传感器2712a和2712b可以为规定具有测量高的冷凝器水增量T的合适范围(例如20华氏度至120华氏度)的水浸传感器。在其他实施方式和配置中，温度传感器可以为被设置成检测冷凝器和/或遍及冷却水设备2700的各个部分的冷却水流的微小变化的高精度或更高精度传感器(±0.5华氏度)。另外，需求流控制例程传感器2712a和2712b和/或其部件或子系统可以被配置并设置成测量与冷凝器2712(在框2806处)相关联的冷却水供应(CWS)温度(传感器2712a)和冷却水返回(CHR)温度(传感器2712b)。
[0302]需求流冷凝器例程2612可以随后利用检测和测量的压力和温度信息计算通过冷凝器2712 (在框2808处)的流量(GPM)。特别地，需求流处理器2604当由需求流控制例程2600导引时访问存储在例如存储器堆栈2506(如果之前存取并当地存储则为存储器2602)中的值。根据以下公式来计算冷凝器流量:
[0303]测量的冷凝器流量=T&B GPM*(测量的冷凝器增量P(PSID)/设计冷凝器增量P(PSID)) Λ.6。
[0304]其中测试&平衡(T&B) GPM表示由冷凝器水系统的液体循环加热(或冷却)的平衡器测量的实际流。冷凝器的“设计”流或全额定流通常不同，这是由于每个客户的设备的唯一的管路系统。如之前讨论的，传感器2712a和2712b可以为这样的被配置成测量供应压力(经由传感器2712a)和返回压力(经由2712b)的高精度压力传感器。测量的供应压力与返回与压力之间的差表示冷凝器2712上的压力差或损失。
[0305]当确定了测量的冷凝器流量(GPM)时，需求流冷凝器例程2612和需求流控制例程2600 (如在框2810处所示)计算当前冷凝器输出容量(Tons)。可以根据如下公式计算当前
冷凝器容量:
[0306]冷凝器容量(Tons)=测量的冷凝器流量* ((CffR-CffS) /24)。
[0307]以这种方式，需求流控制例程2600的需求流冷凝器例程2612部分可以根据经验计算结合冷却水设备2700进行操作的每个冷凝器2712的输出容量。
[0308]需求流制控例程2600和需求流冷凝器例程2612可以又利用来自前述步骤和计算的结果确定实际的增量T(见框2812)。实际的增量T表示当在当前操作条件下利用恒定容积泵送算法时存在的假设的或等价的冷却水增量T。可以根据如下公式计算实际增量T:
[0309]实际增量T=设计增量T* (冷凝器容量(Tons) /设计冷凝器容量(Tons))。
[0310]在框2814处，需求流控制例程2600和需求流冷凝器例程2612可以利用来自一个或更多个前述算法步骤的结果和信息以确定冷凝器2712的压力曲线设置点。可以根据如下公式来确定压力曲线(Pressure Curve, PC)设置点:
[0311]PC设置点=设计冷凝器增量P (PSID)* (实际增量T/基准线增量TT) ΛΡ指数。
[0312]其中基准线增量T表示在试运行冷却水设备2700时选择或选定的全负荷增量Τ。基准线增量T可以(以及通常会)对应于设计增量Τ。
[0313]在另一个实施方式中，在框2814处，需求流控制例程2600和需求流冷凝器例程2612可以利用来自一个或更多个前述算法步骤的参数和信息并结合测量的有效压力差(PSID)的值以直接确定冷凝器2712的压力曲线设置点。可以根据如下公式来确定根据可替代实施方式的压力曲线设置点:
[0314]PC设置点=有效冷凝器增量P (PSID) * (测量的增量T/设计增量T ) Λ ( F指数)。
[0315]计算出的压力曲线设置点可以又从需求流控制例程2600和需求流处理器2604经由通信模块2606传送至泵2730 (见框2816)。在操作期间，如果由传感器2712b检测的冷凝器水的温度升高至高于或超过例如与供应冷却水的温度设置点加低的死区温度(例如I华氏度)对应的阈值水平，然后需求流装置2502和需求流控制例程2600启动人工代用装置以将与冷凝器水泵2730相关联的VFD1032线性增加或斜坡上升至全速。当冷却水的温度超过阈值时，当温度超过传感器检测温度的能力时发生了通信损失。由斜坡上升后的VFD1032提供的随后增加的流量限制了附加的热传导，从而使得温度降低并恢复通信。VFD1032还可以被编程以在例如15分钟后以全速启动斜坡减速。
[0316]B.蒸发器
[0317]图29是用于实施由需求流控制例程2600实施的可变压力曲线逻辑操作策略以优化蒸发器2710 (见图27)的性能和效率的的操作流程图2900。
[0318]在设计部分或阶段中，需求流蒸发器例程2610接收并组织存储器2602、存储器1012或任意其他可访问数据库或存储位置(在框2902处所示)中的一个或更多个设计参数。如之前讨论的，所述设计参数可以包括:设计冷凝器流量(GPM)、冷凝器设计压力差(PSID)、设计冷凝器容量(Tons)、表示在试运行冷却水设备2700时计算出的全负荷冷却水增量T的基准线或设计冷却水增量T。在另一个实施方式中，可以通过使用或扩大在蒸发器2710上测量的当前压力差或有效压力差(PSID)的值来补充组织的设计参数。利用这些设计参数和/或测量参数，可以由需求流处理器2604和需求流冷凝器蒸发器2610a建立根据其评估蒸发器2710的性能包络。
[0319]可以由需求流控制例程2600和需求流蒸发器例程2610根据经验导出和计算蒸发器特定压力指数(P指数)。压力指数(P指数)可以基于在冷却器112中操作的蒸发器2710的测量参数。可以根据以下公式来计算压力指数:P指数=A (xa2)+Bx+C0
[0320]其中X为蒸发器2710 (见框2904)上的增量p或测量的压力变化，常量A、B和C是针对每个冷却水设备2700进行计算的。如之前结合冷凝器2730讨论的，图30示出了如下压力指数算法和例程3000:其可以用于根据经验导出离散的压力指数并对所述离散的压力指数中的每个进行拟合或不然连接得到的总压力指数曲线。由蒸发器例程利用总压力指数曲线或更加特别地描述总压力指数曲线的方程确定如上所示的操作压力指数。
[0321]当导出了描述总压力指数曲线的方程之后，压力指数例程3000完成并返回操作流程图2900。在这点上，可以利用描述总压力指数曲线的方程计算如之前讨论的针对给定压力差(PSID)的操作压力指数。
[0322]需求流蒸发器例程2610通过利用传感器2710a和2710b开始例程的操作部分或运行部分以检测并测量蒸发器2710两端的压力差(PSID)。传感器2710a和2710b和/或其部件或子系统可以被进一步配置并设置成测量与蒸发器2710 (在框2906处)相关联的冷却水供应(CWS)温度(传感器2710a)和冷却水返回(CHR)温度(传感器2710b)。
[0323]需求流蒸发器例程2610又基于所检测并测量的压力和温度信息计算通过蒸发器2710 (在框2908处)的流量(GPM)。特别地，当由需求流控制例程2600导引时，需求流处理器2604访问存储在例如存储器2602的存储器堆栈2506中的检测值。可以根据如下公式来计算冷凝器流量:
[0324]测量的蒸发器流量=T&B GPM*(测量的蒸发器增量P(PSID)/设计蒸发器增量P(PSID)) Λ (.6)。
[0325]其中T&B GPM表示全流蒸发器流量。如之前讨论的，传感器2710a和2710b可以为这样的被设置成测量供应压力(经由传感器2710a)和返回压力(经由2710b)的高精度压力传感器。测量的供应压力与返回压力之间的差表示蒸发器2710两端的压力差或损失。
[0326]当确定了测量的蒸发器流量(GPM)后，需求流蒸发器例程2610和需求流控制例程2600可以(如在框2910处所示)根据如下公式来计算当前蒸发器的输出容量(Tons):
[0327]蒸发器容量(Tons)=测量的蒸发器流量* ((CffR-CffS) /24)。
[0328]以这种方式，需求流蒸发器例程2610根据经验计算结合冷却水设备2700进行操作的每个蒸发器2710的输出容量。
[0329]需求流控制例程2600和需求流蒸发器例程2610又利用来一个或更多个自先前步骤和计算的结果确定实际的增量T (见框2912)。如之前讨论的，实际的增量T表示当在当前操作条件下利用恒定容积泵送算法时存在的等价的冷却水增量T。可以根据如下公式来计算实际的增量T:
[0330]实际增量T=设计增量T* (蒸发器容量(Tons) /设计蒸发器容量(Tons))。
[0331]在框2914处，需求流控制例程2600和需求流蒸发器例程2610利用来自一个或更多个前述算法步骤的结果和信息确定蒸发器2710的压力曲线设置点。可以根据如下公式来确定压力曲线设置点:
[0332]PC设置点=设计蒸发器增量P (PSID) * (实际增量T/基准线增量T ) Λ ( F指数)。
[0333]其中，基准线增量T表示在试运行冷却水设备2700时被选择或选定的全负荷增量T0基准线增量T可以(通常会)对应于设计增量Τ。
[0334]在另一个实施方式中，在框2914处，需求流控制例程2600和需求流蒸发器例程2610可以利用来自一个或更多个前述算法步骤的结果和信息并结合测量的有效压力差(PSID)的值确定蒸发器2710的压力曲线设置点。可以根据如下公式来确定根据所述可替代实施方式的压力曲线设置点:
[0335]PC设置点=有效蒸发器增量P (PSID) * (测量的增量T/设计增量T ) Λ ( F指数)。
[0336]需求流蒸发器例程2610与需求流控制例程2600可以配合实施操作策略(见框2916)的临界区重置部分以根据变化后的需求要求来调节冷却水设备2700的操作。例如，如果冷却需求减小，则临界区重置可以朝向设计增量T线性改变操作或当前增量Τ。在操作中，来自冷却水设备2700的需求的减小可以触发临界区重置，其使得15度的当前操作增量T朝向16度设计增量T转变。相应地，可以减小冷却水设备2700各处的一个或更多个泵操作的压力设置点以减小通过其的冷却水流。可以根据以下线性公式来计算临界区重置设置点:Υ=Μ*Χ+Β。
[0337]其中，M为由(Υ2-Υ1)/(Χ2_Χ1)定义的线的斜率。
[0338]X为所选择的临界区参数的当前值；以及
[0339]B为Y方向的截距值。Y方向的截距值选自最小或最大的Y-M* (最小或最大的临界区(CZ)值)。最小或最大临界区(CZ)值为在试运行冷却水设备2700和需求流装置2502时选择或标识的现场特定参数。例如，在一个实施方式中，建筑物或区域内的湿度可能对用户很重要，在这种情况下，可以基于在感兴趣的区域中测量的湿度和/或温度的值来选择临界区的值。在另一个实施方式中，传感器2746b可以监测进入空气处理单元2746的温度和流以确定供应温度是否以及何时降低至低于阈值或提供期望冷却需要的值。在本实施方式中，空气处理单元2746的操作和性能可以提供必需的最小临界区(CZ)值反馈或控制需求流装置2502。可以基于特定实施的需求确定其他值和参数。
[0340]如在框2918处所示，需求流蒸发器例程2610和需求流控制例程2600可以确定在分离器或连接初级回路104与次级回路108的旁路128处的温度。所检测的温差可以又用于确定在回路104与回路108之间存在的流平衡。分离器128的温度在预定的最低温度与最高温度之间变化，可以经由线性方程计算调节与水泵2720相关联的压力设置点(由附图标记“C”表示)以平衡这些回路之间的流的桥接偏移。
[0341]计算出的或临界区重置的压力曲线设置点可以又从需求流控制例程2600和需求流处理器2604经由通信模块2606传送给泵2716 (见框2920)。根据计算出的或新的压力曲线设置点的泵2716的操作压力的变化改变了通过蒸发器2710的压力和流量。
[0342]随后，需求流泵例程2614可以确定(在框2922处)是否需要评估和重置附加的部件、泵等。如果附加的泵和压缩机需要评估，则然后需求流泵例程2614计算附加泵的新的或最佳泵设置点(见框2924)。需求流泵例程2614重复(在框2926处)针对冷却水设备2700中的每个标识的和/或操作的泵的计算。
[0343]计算出的压力曲线设置点可以又从需求流控制例程2600和需求流处理器2604经由通信模块2606传送给剩余的泵(见框2928)。
[0344]为了借助于具体示例进行说明，图31示出了根据需求流可变压力曲线逻辑进行优化和管理的示例性冷却水设备。在该示例中，在初级回路104中产生的44度冷却水以等于899加仑每分钟(GPM)的流量循环以保持蒸发器2710两端的2.6压力差(PSID)。相似地，次级回路108使冷却水以899GPM (使用VFD1032以45Hz驱动次级泵)的流量和36PSID通过次级泵2720。根据所述流量和压力差，空气处理单元2746接收足够的冷却水流以将办公室空间3100冷却至期望的温度。在本示例中，离开空气处理单元2746的冷却水的温度从44度增加至60度，并且所述冷却水从次级回路108循环返回至初级回路104。以相似的方式，来自60度的冷却水的热从蒸发器2710经由在蒸发器2710与冷凝器2712之间建立的制冷循环传导至冷凝器2712。冷凝器2712和冷却塔2744与冷凝器泵2730相配合以保持冷凝器2712两端的618GPM的流量和7PSID。通过根据与泵2716、2720和2730相关联的压力设置点平衡这些回路之间的流量，蒸发器2710、冷凝器2712和空气处理单元2746可以以它们原有的设计参数之外的流量和压力进行高效操作。这又提供了附加的操作灵活性和提高的效率，这是因为不需要一个部件或元件补偿在变化的需求条件下的剩余部件的低效操作。
[0345]尽管已经描述了本发明的各个实施方式，但是对本领域的技术人员而言明显的是在本发明的范围内还可以存在许多其他实施方式和实施。此外，在本文中描述的各个特征、元件和实施方式可以以任意组合或设置的形式被要求保护或组合。
【权利要求】
1.一种需求流装置，被配置成与现有的冷却水设备控制器对接以当多个冷却水设备子系统超过负荷条件的范围时管理所述多个冷却水设备子系统之一相对于剩余子系统的性能，所述需求流装置包括: 通信装置，所述通信装置被配置成接收与一个或更多个冷却水设备部件相关联的传感器数据，其中，所述传感器数据测量所述冷却水设备的操作变量； 需求流控制器，所述需求流控制器与所述通信装置进行通信，并且被配置成利用所接收的传感器数据以: 根据冷却水增量T确定最佳压力设置点； 根据所述最佳压力设置点和所述冷却水增量T控制通过所述一个或更多个冷却水设备子系统的冷却水流量；以及 响应于一个或更多个检测到的触发事件，经由所述冷却水设备控制器调节所述最佳压力设置点，以执行所述冷却水增量T的临界区重置。
2.根据权利要求1所述的需求流装置，其中，所述冷却水增量T为在所述冷却水设备的一个或更多个部件处感测的测量冷却水进入温度和测量冷却水离开温度的函数。
3.根据权利要求1所述的需求流装置，其中，所述最佳压力设置点被确定为测量的压力差、测量的增量T与设计增量T之比以及现场特定指数的函数。
4.根据权利要求3所述的需求流装置，其中，所述函数被定义为:压力设置点=测量的△ ρ*Ρ=ΔΤ 丫指数。
5.根据权利要求1所述的需求流装置，其中，所述最佳压力设置点控制与所述冷却水设备的所述一个或更多个部件相关联的循环泵提供的流量。
6.根据权利要求5所述的需求流装置，其中，所述流量被确定成保持所述冷却水设备的所述一个或更多个部件上的所述冷却水增量Τ。
7.根据权利要求1所述的需求流装置，其中，所述临界区重置对所述最佳压力设置点进行调节以对应不同的冷却水增量Τ。
8.根据权利要求1所述的需求流装置，其中，所述冷却水设备的所述一个或更多个部件选自:蒸发器；冷凝器；压缩机和冷却水泵。
9.根据权利要求8所述的需求流装置，其中，所述最佳压力设置点表示所述冷却水设备的所述一个或更多个部件中的每个部件的最佳部件压力设置点。
10.根据权利要求8所述的需求流装置，其中，所述冷却水泵包括在所述冷却水设备各处进行操作的多个冷却水泵。
11.一种需求流控制系统，用于在现有的冷却水设备控制器中实施可变压力控制逻辑以在需求条件的范围内同步一个或更多个冷却水设备部件的性能，所述需求流控制系统包括: 需求流控制器，所述需求流控制器与所述现有的冷却水设备控制器进行通信，并且被配置成: 接收来自耦接至所述现有的冷却水设备控制器的一个或更多个冷却水设备部件的传感器数据；根据期望冷却水增量T和所接收的所述一个或更多个冷却水设备部件中每个冷却水设备部件的传感器数据确定最佳压力设置点，其中，针对所述一个或更多个冷却水设备部件中的每个冷却水设备部件来迭代地确定所述最佳压力设置点； 将所述最佳压力设置点传送给所述现有的冷却水设备控制器；以及根据所述最佳压力设置点和所述期望冷却水增量T，经由所述现有的冷却水设备控制器控制通过所述一个或更多个冷却水设备部件中每个冷却水设备部件的冷却水流量。
12.根据权利要求11所述的需求流控制系统，其中，所述需求流控制器还被配置成: 响应于一个或更多个检测到的触发事件，调节所述最佳压力设置点，以执行所述期望冷却水增量T的临界区重置。
13.根据权利要求12所述的需求流控制系统，其中，所述触发事件选自:冷却水阀的打开；所感测的冷却水温度的变化；泵的流量的变化；以及在所感测的空间内的湿度水平的变化。
14.根据权利要求12所述的需求流控制系统，其中，所述临界区重置对所述最佳压力设置点进行调节以对应不同的期望冷却水增量T。
15.根据权利要求11所述的需求流控制系统，其中，所述期望冷却水增量T是相对于在所述冷却水设备的一个或更多个部件处感测的测量冷却水进入温度和测量冷却水离开温度而估计的。
16.根据权利要求11所述的需求流控制系统，其中，所述一个或更多个冷却水设备部件处的期望冷却水增量T是通过如下措施来保持的: 增大所述最佳压力设置点从而增大所述冷却水流量，以相对于所述期望冷却水增量T减小所感测的冷却水增量T ；以及` 减小所述最佳压力设置点从而减小所述冷却水流量，以相对于所述期望冷却水增量T增大所感测的冷却水增量T。
17.根据权利要求11所述的需求流控制系统，其中，所述冷却水设备的所述一个或更多个部件选自:蒸发器；冷凝器；压缩机以及冷却水泵。
18.根据权利要求17所述的需求流控制系统，其中，所述最佳压力设置点表示所述冷却水设备的所述一个或更多个部件中的每个部件的最佳部件压力设置点。
19.一种需求流控制方法，利用可变压力控制逻辑在现有的冷却水设备中可操作的需求条件范围内管理一个或更多个冷却水设备部件的性能，所述需求流控制方法包括: 感测在所述冷却水设备的一个或更多个部件处的冷却水进入温度和冷却水离开温度； 将所感测的冷却水进入温度和所感测的冷却水离开温度传送给需求流控制器； 在所述需求流控制器处计算最佳压力设置点，其中，所述最佳压力设置点是根据期望冷却水增量T以及至所述需求流控制器的所感测的冷却水进入温度和所感测的冷却水离开温度进行计算的； 将所述最佳压力设置点传送给现有的冷却水设备控制器；以及根据所传送的最佳压力设置点控制通过所述冷却水设备的所述一个或更多个部件的冷却水流量。
20.根据权利要求19所述的需求流控制方法，其中，所述计算所述最佳压力设置点是根据所述冷却水设备的所述一个或更多个部件的设计特性的。
21.根据权利要求19所述的需求流控制方法，其中，所述感测所述冷却水进入温度和所述冷却水离开温度还包括感测通过所述冷却水设备的一个或更多个部件的冷却水流量。
22.根据权利要求19所述的需求流控制方法，还包括: 针对所述一个或更多个冷却水设备部件中的每个冷却水设备部件来迭代地计算所述最佳压力设置点。
23.根据权利要求19所述的需求流控制方法，其中，所述控制所述冷却水流量还包括: 增大所述最佳压力设置点从而增大所述冷却水流量，以相对于所述期望冷却水增量T减小所感测的冷却水增量T ；以及 减小所述最佳压力设置点从而减小所述冷却水流量，以相对于所述期望冷却水增量T增大所感测的冷却水增量T。
24.根据权利要求19所述的需求流控制方法，还包括: 响应于一个或更多个检测到的触发事件，调节所述最佳压力设置点，以执行所述期望冷却水增量T的临界区重置。
25.根据权利要求24所述的需求流控制方法，其中，所述触发事件选自:打开冷却水阀；检测到所感测的冷却水温度的变化；检测到泵的流量的变化；以及检测到在所感测的空间内的湿度水平的变化。
【文档编号】G05D7/06GK103718127SQ201280037532
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年5月4日 优先权日:2011年5月31日
【发明者】罗伯特·希金斯, 布伦丹·麦克马斯特斯 申请人:西门子工业公司