[发明专利]按需流量泵送

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年7月23日提交的、名称为“Demand Flow Pumping”的美国专利申请第12/507,806号的优先权。

技术领域

本发明一般性地涉及冷冻水舒适冷却和工业过程冷却系统，特别是涉及用于有效操作冷冻水冷却系统的方法和装置。

背景技术

许多商业和其他建筑以及校园通过冷冻水设施冷却。通常，这些冷冻水设施产生冷冻水，该冷冻水被泵送到空气处理器以冷却建筑物空气。冷冻器、空气处理器和冷冻水设施的其他部件被设计成在特定的冷冻水进入和离开温度（或ΔT，Delta T）条件下操作。在设计的ΔT下，这些部件是最有效的，并且能够以其额定容量产生冷却输出。当进水和回水温度变得比设计ΔT更接近时，出现的低ΔT降低了冷冻水设施的效率和冷却容量，并使冷冻水设施使用比给定需求所需更多的能量。

冷冻水设施被设计成满足建筑物、校园等的最大可能的冷却需求，这也称为设计条件。在设计条件下，冷冻水设施部件位于其容量的上限，其中系统是最高效节能的。然而，对于冷却必须要求这种高需求的情况是不常发生的。实际上，几乎所有的冷冻水设施一年中的90%均在设计条件以下工作。例如，凉爽的天气条件会导致冷却需求显著下降。随着冷却需求减少，ΔT通常也会降低。这意味着，对于大多数时间，几乎所有的冷冻水设施在低ΔT和小于最佳效率下操作。这种长期的低ΔT被称为低ΔT综合症（Low Delta T Syndrome）。

已开发了许多缓和策略来解决低ΔT综合症，例如，通过使用复杂的定序程序和设备ON/OFF选择算法，但是没有一个策略证明完全解决了该现象。在多数情况下，冷冻水设施的操作者简单地将更多的水泵送到系统空气处理器以增大其输出，但这具有进一步减少已经较低的ΔT的复合作用。而且，在次级回路中增加泵送会导致泵送能量比必须的泵送能量更高。

根据下文的论述，将变得更加明显的是，本发明解决了与现有技术有关的缺陷，同时提供了现有技术构造未想到的或不可能的众多额外的优点和益处。

发明内容

按需流量提供了一种用于高效操作冷冻水设施的方法和装置。实际上，当与传统操作方案比较时，按需流量在满足冷却输出需求的同时，提供了相当大的能量节省。通常，按需流量根据恒定ΔT线控制冷冻水、冷凝水或这二者的泵送。这在允许冷冻水设施满足冷却需求的同时，减少了能量使用、减少或消除了低ΔT综合症。在一个或多个实施例中，恒定ΔT线可被重置到另一ΔT线，以在保持节能的同时满足变化的冷却需求。

低ΔT综合症已经困扰并且将继续困扰冷冻水设施，导致过度的能量使用和人为的容量减少。这妨碍了冷冻水设施满足冷却需求，即使在部分负载条件时。如本文将要描述的，按需流量及其操作策略解决了这些问题，并且提供了额外的益处。

在一个实施例中，按需流量提供了一种用于有效操作冷冻水设施的方法。该方法可包括设置冷冻水ΔT，以及控制通过一个或多个部件的冷冻水流速，以保持（或称维持）一个或多个冷冻水设施部件上的冷冻水ΔT。冷冻水ΔT包括冷冻水设施部件处的冷冻水进入温度和冷冻水离开温度。在一个或多个实施例中，通过增加冷冻水流速以减少冷冻水ΔT以及降低冷冻水流速以增大冷冻水ΔT，可保持冷冻水ΔT。典型地，冷冻水流速将通过一个或多个冷冻水泵控制。

当发生一个或多个触发事件时，可执行临界区重置，以调整冷冻水ΔT。通常，临界区重置提供新的或重置的ΔT设置点，以按需调整冷却输出或容量。冷冻水ΔT可以各种方式重置。例如，可通过调整冷冻水进入温度、调整冷冻水离开温度或这二者使冷冻水ΔT重置。控制冷冻水设施部件上的冷冻水流速通过这种方式保持冷冻水ΔT，实质性地减少了冷冻水设施的低ΔT综合症。实际上，该减少可使得冷冻水设施处的低ΔT综合症被消除。

各种发生的事情可成为用于临界区重置的触发事件。例如，空气处理器单元的冷冻水阀打开超过特定阈值可作为触发事件。另外，冷冻水设施的旁路中的冷冻水温度增加或降低、或三级泵的流速变化超过特定阈值可作为触发事件。在外科套房/手术室、制造环境或其他空间的湿度水平也可作为触发事件。

也可根据本方法控制冷凝器水流速。例如，本方法可包括建立冷凝器水ΔT，其包括冷凝器处的低的冷凝器水进入温度和冷凝器水离开温度。冷凝器可使用低的冷凝器水进入温度来提供制冷剂过冷，这对制冷效果和冷冻器效率极为有益。可通过调整经过冷凝器的冷凝器水流速（例如通过一个或多个冷凝器水泵）来保持冷凝器水ΔT。