工业过程效率方法和系统 |
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申请号 | CN201310304407.9 | 申请日 | 2007-02-22 | 公开(公告)号 | CN103453706B | 公开(公告)日 | 2016-04-20 |
申请人 | 刘民柱; 石嘉廉; | 发明人 | 刘民柱; 石嘉廉; | ||||
摘要 | 本 发明 涉及工业过程效率方法和系统,具体来说,涉及用于在负荷处理最大容量或者在不到最大容量时改进任何工业过程的效率及性能的方法和系统。该系统结合多个相同或相似容量的 电动机 驱动 泵 ,以便以相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度来代替原本的/传统的设计的比较低效的抽运布置来移动液体、浆、气体和其它 流体 或类似流体的材料,由此提供相对于原始抽运布置的工作流量容量的最佳或相同流量容量。根据本发明的方法和系统,可实现大量 能量 节省。此外,该方法和系统可响应负荷 信号 或者从其中可推断负荷的其它某个参考而起作用,由此可相应地实现更大程度的能量节省。本发明针对例如HVAC系统、纸处理、 水 和/或污 水处理 厂或者结合流体抽运的其它任何系统等中的流体的移动的整体工作性能及改善的方法和系统。 | ||||||
权利要求 | 1.一种使用电动机驱动泵来移动流体的系统,所述系统包括: |
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说明书全文 | 工业过程效率方法和系统技术领域[0002] 本发明涉及工业过程效率方法和系统,具体来说,涉及用于改进使用电动机驱动泵来移动液体、浆、气体和其它流体或类似流体的材料的任何工业过程的效率及性能的方法和系统。本发明特别适用于例如建筑物的舒适调节所使用的供暖、通风及空气调节系统(HVAC)的领域。更具体来说,本发明针对改进例如HVAC系统中的流体移动的整体工作性能及效率的方法和系统。 [0003] 虽然本发明广泛应用于所有工业领域,例如应用于冷却室内空间、纸处理、水和/或污水处理厂或者结合流体抽运的其它任何系统等,但是为了本发明的简洁性以及为了易于理解本发明,本文将结合它在HVAC系统中的使用进行描述。但是应当理解,本发明不限于它在这类系统中的使用。 背景技术[0004] 压缩型HVAC系统和直接膨胀空气调节器是当今建筑物最常用的冷却系统。HVAC系统和直接膨胀空气调节器通过直接地(直接膨胀空气调节器)或者经由使二级的流体(例如水或空气)循环来从被冷却的空间吸收热量进行操作。几乎普遍通过将热量传递到建筑物或空间外部的环境,来实现排放已经由冷却设备吸收和产生的热量。 [0005] 已知的系统通常具有电动机,它驱动压缩机吸取来自蒸发器的低压制冷气体并将它作为高压热气体排放到冷凝器。在冷凝器中,将热气体制冷剂冷凝为流经膨胀装置的高压液体制冷剂,膨胀装置调整进入蒸发器的制冷剂流量。低压制冷剂吸收来自通过蒸发器循环的冷冻水或空气的蒸发热量,而将低压制冷剂蒸汽回收到压缩机入口,并且继续重复进行循环。 [0006] 这种冷却设备通常具有调整部分负荷操作的冷却容量的某种方法,例如限制通过压缩机的制冷剂量的调节蜗旋或滑片设备或者控制压缩机转速的变速设备或者这两种设备。冷冻水/热水或者冷冻空气/暖空气一般通过分配系统循环,以便在建筑物中进行舒适调节。 [0008] 在由蒸发器将水冷却到大约4.4至10°C时,则由冷冻水泵将它输送到冷却负荷,它可包括终端中的水供冷盘管,空气在其中被冷却和除湿。 [0009] 在现有技术中,将若干布置用于将水制冷机组连接到冷冻水供应和分配系统。此外,若干布置用于冷凝器水冷却。但是,当负荷不同于最佳设计负荷时,先前提出的所有系统遇到低效。 [0010] 例如,当冷却负荷在部分负荷操作期间下降时,机房循环环路(一级冷冻水环路)的水容积流率保持恒定流量并保持全容量,这是所有制冷机组配置指南推荐的,因为他们意识到,一级水环路中的水流率的减小可能不利地影响制冷机组的效率,并且还可能导致制冷机组的不稳定操作。在这方面,尝试按照负荷以降低的速度操作一级冷冻水泵的所有现有技术都不是制冷机组的制造商推荐的,它将降低一级冷冻水环路相对于它的原本的恒定流率布置的水流率。 [0011] 对于二级冷冻水环路(又称作建筑物循环环路),当冷却负荷在部分负荷操作期间下降时,水容积流率在建筑物循环环路中减小,因为控制阀已经部分关闭。因此,使水泵以小于全容量的负荷、因而以小于最大效率进行操作。在现有技术中,有人可使用变速驱动按照负荷以降低的速度操作二级冷冻水泵,但是也降低了二级冷冻水环路的水流率。并且与本发明相比,能量节省的程度不明显。 发明内容[0014] 还希望提供一种新颖的改进工业液体循环系统控制,它可进行操作而没有遇到控制不稳定性,无论系统需求是最大还是部分负荷。 [0015] 还希望结合以相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度来代替原本的/传统的低效泵布置进行操作的并行流量关系的多个泵装置,由此操作多个泵装置来提供最佳或相同流量容量相对于原本的/传统泵布置的流量容量的百分比。 [0016] 还希望结合以相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度进行操作的多个泵装置,以便实现预定目标(某种流率、某种压差、预期冷冻水出水温度、预期排放压力等),或者响应负荷信号来进行。 [0017] 还希望减小工业过程的所有组件的磨损率、包括工业液体循环系统的磨损率,以便延长包括冷冻水泵、锅炉水泵、冷凝器水泵、通用泵和工业液体循环系统环路的管道在内的相应组件的使用寿命。 [0018] 还希望改进系统的功率因数,由此极大地降低所需缴付电力费中之最高负荷费以及相关的公用工程成本。 [0019] 根据本发明的第一广义方面,提供一种具有一个或多个液体循环环路的工业系统,该系统包括: [0022] 负荷感测或检测装置,感测系统和环路上的工作负荷,以及 [0023] 速度控制装置,响应系统上的所检测负荷而改变所述电动机装置的速度,由此改变每个泵装置的抽运容量。 [0024] 优选地,多个泵装置各按照系统负荷以相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度进行操作,其中电动机装置驱动每个泵装置,以及速度控制装置响应系统上的所检测负荷或预定目标而改变所述电动机装置的速度,由此改变每个泵装置的抽运容量。(即,相对于原本的/传统的抽运布置的相同流量容量。) [0026] 根据本发明的第二方面,提供一种制冷系统,包括: [0027] 一个或多个冷冻水、冷凝器水和锅炉水环路, [0028] 相同或相似容量的多个泵装置,使水通过指定的那一个或多个或每个所述环路进行循环。多个泵装置将以相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度运行,电动机装置驱动每个泵装置, [0029] 负荷检测装置,感测系统上的工作负荷, [0030] 速度控制装置,响应系统上的所检测负荷或者预定目标而改变所述电动机装置的速度,由此改变每个泵装置的抽运容量。(即,相对于原本的/传统的抽运布置的相同流量容量。) [0031] 在优选实施例中,通过根据系统负荷或预定目标控制各环路的处于相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度的两个或多个泵,来改进HVAC系统中包括冷冻水环路、锅炉水环路和冷凝器水环路在内的水分配环路的效率。 [0032] 优选地,本发明的实施例使用多个变速驱动器来操作相应的抽运组件。指明冷却系统负荷,即通过使用功率传感器测量工作制冷机组的压缩机的当前功耗、或使用转速计测量工作制冷机组的压缩机的速度、或经由设置在水环路的适当位置中的温度传感器测量排放冷冻水/锅炉温度、或者从其中可推断负荷的其它某种方式或按照预定目标来指明(即,以相对于原本的抽运布置的工作流量容量的相同流量容量进行操作)。这个策略设置操作多个冷凝器水泵、冷冻水泵和锅炉水泵同时以各相应环路的各自分别预定的各自的相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度运行,并且可输送相对于原本的/传统的设计的抽运布置的最佳或相同流量容量,或者以作为冷却系统当前功率比或负荷的固定比率(最大值的百分比并受到限制)的功率设定进行输送。 [0033] 优选地,该方法包括响应循环系统的负荷等级而控制和综合操作多个冷凝器水泵、冷冻水泵和锅炉水泵同时以各相应环路的各自分别预定的各自的相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度运行。 [0034] 本发明的实施例中用于设置各装置的功率设置点的一般公式可表示为: [0035] PR-SP.sub.pd=C*PR.sub.load [0036] 式中,PR-SP.sub.pd是所控制的相应抽运装置的功率比(最大值的百分比)设置点。 [0037] PR.sub.load是由环路或系统或者HVAC系统/空气调节压缩机或设备所使用的当前负荷/功率比(最大值的百分比)。 [0038] C是所选常数。 [0039] 上式具有防止功率比设置点低至引起所有流体流量、如所有空气或水流量停止的下限以及确保功率比设置点决不升至高于不希望的流率和压力输出的上限。 [0040] 根据本发明的特别适合与HVAC系统配置使用的另一方面,提供一种可变容量、压缩类型的冷冻流体冷却系统,包括: [0041] 吸热环路(又称作冷冻水环路),包括: [0042] 两个或多个冷冻水泵; [0044] 具有蒸发器的制冷机组,在操作上连接到多个冷却负荷以及具有通回所述制冷机组的吸入管线; [0045] 以热交换关系通过所述制冷机组并被冷却的水; [0046] 电动机装置,用于驱动所述冷冻水泵; [0047] 用于改变所述电动机装置的速度的装置; [0048] 用于感测离开所述制冷机组的水的温度的装置;以及 [0049] 用于响应压缩机上的当前负荷或者预定目标而控制变速驱动电路以便调整变速泵的操作、并且响应压缩机上的负荷或者预定目标而同时以相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度运行的装置。 [0050] 优选地,制冷机组包括用于调整通过压缩机的制冷剂气体的流量的装置,以及用于确定压缩机上的当前负荷的装置响应及将该确定相应所述压缩机中的所述气体流量调整装置的当前状态。 [0051] 在一种形式中,用于确定压缩机上的当前负荷的装置及将该确定响应施加到压缩机电动机的功率等级或者离开所述制冷机组的水的感测温度。或者,用于控制改变同时处于相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度的所述多个变速泵的速度的所述装置的装置响应技术人员的人工判断而起作用。 [0052] 优选地,用于确定压缩机上的当前负荷的装置以及用于控制变速驱动电路的装置配置成以全功率的预定百分比来调整变速驱动电路,由此同时以预定相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度来运行多个冷冻水泵,以便节省功率,同时系统负荷处于最大值或低于最大负荷。 [0053] 在一个实施例中,泵包括由对应的变速驱动电路供电的变速泵,并且还包括: [0054] 用于响应压缩机上的当前负荷或者预定目标而控制变速驱动电路、以便响应压缩机上的负荷或者预定目标而调整操作多个冷冻水泵同时以相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度运行的装置。 [0055] 在另一种形式中,连接变速驱动电路以便为冷冻水泵供电,由此响应压缩机上的负荷或者预定目标而调整同时处于相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度的所述两个或多个泵的操作。 [0056] 根据本发明的另一方面,提供一种系统,包括: [0057] 吸热环路(又称作冷冻水环路),包括: [0058] 三个或多于三个冷冻水泵; [0059] 变速驱动电路,用于对冷冻水泵的每个供电; [0060] 具有蒸发器的两个制冷机组,编程为响应某种程度的部分负荷而在操作上连接到多个冷却负荷,使得一个制冷机组继续工作但另一个保持关机/待机,或者响应某种程度的全负荷而使两个制冷机组继续工作;以及 [0061] 吸入管线,又通向所述制冷机组; [0062] 以热交换关系通过所述制冷机组并被冷却的水; [0063] 电动机装置,用于驱动所述两个或多个预定工作的冷冻水泵; [0064] 用于改变所述两个或多个工作电动机装置的速度的装置; [0065] 用于感测离开所述工作制冷机组的水的温度的装置; [0066] 用于响应工作压缩机上的当前负荷或者预定目标而控制工作变速驱动电路、以便响应工作压缩机上的负荷或者预定目标而调整操作两个或多个冷冻水泵同时以相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度运行的装置。 [0067] 优选地,根据这个实施例,制冷机组包括用于调整通过压缩机的制冷剂气体的流量的装置,以及用于确定压缩机上的当前负荷的装置及将该确定响应所述压缩机中的所述气体流量调整装置的当前状态而。 [0068] 优选地,用于确定工作压缩机上的当前负荷的装置响应施加到工作压缩机的电动机的功率等级或者响应离开所述工作制冷机组的水的感测温度而进行那个确定。 [0069] 优选地,用于控制改变同时处于相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度的所述两个或多个预定工作冷冻水泵的速度的所述装置的装置响应技术人员的人工判断而起作用。 [0070] 在一种布置中,用于确定工作压缩机上的当前负荷的装置以及用于控制工作变速驱动电路的装置配置成以全功率的预定百分比来调整工作变速驱动电路,由此同时以预定相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度来运行两个或多个工作冷冻水泵,以便节省功率,同时系统负荷处于最大值或低于最大负荷。 [0071] 根据本发明的另一方面,提供一种可变容量、压缩类型的冷流体冷却系统,包括: [0072] 排热环路(又称作冷凝器水环路),包括: [0073] 至少两个冷凝器水泵; [0074] 可变频率驱动电路,用于对冷凝器水泵的每个供电; [0075] 具有冷凝器的制冷机组,在操作上连接到多个冷却塔以及通回具有冷凝器的所述制冷机组的吸入管线; [0076] 以热交换关系通过具有冷凝器的所述制冷机组并被加热的水; [0077] 电动机装置,用于驱动所述两个或多个工作冷凝器水泵; [0078] 用于改变所述电动机装置的速度的装置; [0079] 用于感测离开所述制冷机组的水的温度的装置;以及 [0080] 用于响应压缩机上的当前负荷或者预定目标而控制变速驱动电路、以便响应工作压缩机上的负荷或者预定目标而调整操作两个或多个工作冷凝器水泵同时以相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度运行的装置。 [0081] 根据本发明的又一方面,提供一种操作具有一个或多个水或其它液体循环环路的工业系统的方法,包括以下步骤:提供多个泵装置使水通过所述指定的那一个或多个或者每个所述水环路进行循环;驱动每个泵装置的工作电动机装置;感测系统和环路上的工作负荷;以及响应系统上的感测负荷或者预定目标而改变所述电动机装置的速度,由此改变每个泵装置的抽运容量。 [0082] 根据本发明的另一方面,提供一种操作具有多个冷冻水泵、冷凝器水泵、锅炉水泵的可变容量、压缩类型的冷却系统的方法,该方法包括以下步骤:确定压缩机的当前负荷等级或者按照预定目标;以及响应压缩机的当前负荷等级或者按照预定目标而调整操作相应多个一级冷冻水泵、多个二级冷冻水泵、多个锅炉水泵、多个冷凝器水泵同时以各相应环路的各自分别预定的各自的相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度运行。 [0083] 根据本发明的另一方面,提供一种具有一个或多个流体循环环路的工业流体循环系统,该系统包括: [0084] 多个泵装置,使流体通过指定的那一个或多个或者每个所述环路进行循环,[0085] 电动机装置,驱动每个泵装置, [0086] 负荷感测或检测装置,感测系统和环路上的工作负荷,以及 [0087] 速度控制装置,响应系统上的所检测负荷而改变所述电动机装置的速度,由此改变每个泵装置的抽运容量。 [0088] 根据本发明的另一方面,提供一种操作具有一个或多个水或其它流体循环环路的工业系统的方法,包括以下步骤: [0089] 提供多个泵装置使流体通过指定的那一个或多个或者每个所述环路进行循环; [0090] 驱动每个泵装置的工作电动机装置, [0091] 感测系统和环路上的工作负荷;以及 [0092] 响应系统上的感测负荷或响应预定目标或者响应技术人员的人工判断而改变所述电动机装置的速度以各相应环路的各自分别预定的各自的相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度运行,由此改变每个泵装置的抽运容量。 [0093] 根据本发明的又一方面,提供一种具有多个流体循环环路的工业流体循环系统,该系统包括: [0094] 可变容量、压缩类型的冷流体冷却系统,包括:单级冷冻水循环系统,包括: [0095] 至少两个冷冻水泵; [0096] 具有蒸发器的制冷机组,在操作上连接到多个冷却负荷以及具有通回所述制冷机组的吸入管线; [0097] 以热交换关系通过所述制冷机组并被冷却的水; [0098] 电动机装置,用于驱动所述冷冻水泵; [0099] 变速驱动电路,用于对改变冷冻水泵的电动机装置的每个供电; [0100] 用于感测离开所述制冷机组的水的温度的装置;以及 [0101] 用于响应系统压缩机上的当前负荷而控制变速驱动电路、以便响应压缩机上的负荷而调整所述至少两个冷冻水泵同时以相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度运行的装置。 附图说明[0103] 图1是具有水冷却冷凝器的一种典型现有技术HVAC系统的示意图, [0104] 图2是具有机房直通建筑物循环环路(又称作“单级环路”)冷冻水/锅炉水系统的一种典型现有技术HVAC系统的示意图, [0105] 图3是具有机房-建筑物循环环路(又称作“一级-二级水环路”)冷冻水/锅炉水系统的一种典型现有技术HVAC系统的示意图, [0106] 图4是具有冷凝器水环路的一种典型现有技术HVAC系统的示意图, [0107] 图5A是根据本发明的一个实施例、具有机房直通建筑物循环环路(又称作“单级环路”)冷冻水/锅炉水系统的一种典型HVAC系统的示意图, [0108] 图6A是根据本发明的另一个实施例、具有机房直通建筑物循环环路(又称作“单级环路”)冷冻水/锅炉水系统的一种典型HVAC系统的示意图, [0109] 图7A是根据本发明的另一个实施例、具有机房-建筑物循环环路(又称作“一级-二级环路”)冷冻水/锅炉水系统的一种典型HVAC系统的示意图, [0110] 图8A是根据本发明的另一个实施例、具有机房-建筑物循环环路(又称作“一级-二级环路”)冷冻水/锅炉水系统的一种典型HVAC系统的示意图, [0111] 图9A是根据本发明的另一个实施例、具有机房-建筑物循环环路(又称作“一级-二级环路”)冷冻水/锅炉水系统的一种典型HVAC系统的示意图, [0112] 图10A是根据本发明的另一个实施例、具有机房-建筑物循环环路(又称作“一级-二级环路”)冷冻水/锅炉水系统的一种典型HVAC系统的示意图, [0113] 图11A是根据本发明的另一个实施例、具有机房-建筑物循环环路(又称作“一级-二级环路”)冷冻水/锅炉水系统的一种典型HVAC系统的示意图, [0114] 图12A是根据本发明的另一个实施例、具有冷凝器水环路的一种典型HVAC系统的示意图, [0115] 图13A是根据本发明的另一个实施例、具有冷凝器水环路的一种典型HVAC系统的示意图,以及 [0116] 图14A是根据本发明的另一个实施例、具有冷凝器水环路的一种典型HVAC系统的示意图。 具体实施方式[0117] 现有技术 [0118] 图1示出典型压缩循环冷却设备的主要组件。在这个系统中,电动机(101)驱动压缩机(102),压缩机(102)通过吸入管线(104)从蒸发器(103)吸取低压制冷剂气体,对它进行压缩,并通过热气体管线(105)将它作为高压热气体排放到冷凝器(106)中。在冷凝器中,通过采用电动机(118)(这里未示出)驱动的风扇吹动冷凝器上的外部空气将外面的空气吹越冷凝器并将热排放到外部空气,或者通过使用冷凝器水泵(117)经由冷凝器水环路(116)将热量排放到来自冷却塔(107)的温水,将热气体制冷剂冷凝成液体。冷凝液体制冷剂流经膨胀装置(109),它调整制冷剂到蒸发器(103)的流量,通过压缩机的操作使制冷剂保持为低压。在低压环境下,液状制冷剂从流经蒸发器,在(110)进入并在(111)离开的冷水或空气中吸收所需之气化热后转为气态。使低压制冷剂蒸汽进入压缩机的入口,并且继续重复进行该循环。这种冷却设备通常具有调整部分负荷操作的冷却容量的某种方法,例如限制通过压缩装置的制冷剂量的调节蜗旋或滑片设备(112)或者控制压缩装置转速的变速设备(113)或者这两种设备。冷冻水/热水或者冷冻空气/暖空气通过分配系统(115)循环,以便在建筑物中进行舒适调节或者为某些工序提供冷却。在这种环路(115)中,通过冷凝器风扇(这里未示出)或者冷却塔(107),把从蒸发器(103)吸收的热量与压缩机(102)添加的热量一起排放到外面的空气中。 [0119] 然后,由冷冻水泵(114)将蒸发器(103)所冷却的冷冻水(大约4.4至10℃)传递到冷却负荷(108),它包括:AHU和终端中的水供冷盘管,在其中对空气进行冷却和除湿。在流经冷却负荷(108)之后,冷冻水的温度增加到(大约15.6至18.3℃),然后返回到蒸发器(103)。 [0120] 在现有技术中,存在用于将水制冷机组连接到冷冻水供应和分配系统的若干布置。图2示出一种典型的机房直通建筑物循环环路系统(200)(又称作“单级环路系统”)。机房直通建筑物循环环路系统包括:冷冻水、热水或双重温度水系统,其中仅由机房(制冷机组/锅炉)泵来传输水。使用旁通节流系统的机房直通建筑物循环环路水系统是自使用二通调节阀以来在商业建筑中采用的较早期的冷冻水/热水系统之一。对于各制冷机组/锅炉(201),安装了对应的机房恒速水泵(202)。通过供水干管(207)和回水干管(208)及支路将冷或热水提供给盘管和终端(204、205和206),然后将其返回给制冷机组/锅炉(201)。存在在接点(210)和(211)连接供水干管和回水干管的旁通管(209,有时称作共用管)。通常将旁通两通控制阀(212)安装在旁通管上。当系统压力在部分负荷操作期间趋向于增加时,通过调节旁通两通控制阀(212)的开口,使用压差传送装置(213)和减压阀来保持供水干管和回水干管上的设置压差。一部分水在控制阀中经过节流,并流经旁通管(209)。然后与来自回水干管(208)的水结合,并返回到制冷机组/锅炉(201)。在制冷机组/锅炉(201)中保持定流量(或接近定流量)。 [0121] 在部分负荷操作期间,使用旁通节流控制的机房直通建筑物循环环路无法节省许多抽运能量,有时甚至消耗更多能量。超过所需的剩余能量被机械装置消耗。使用旁通节流控制的机房直通建筑物循环环路仍然有被应用于小项目、特别是空间对于机房-建筑物循环环路系统可能不可用的改型。 [0122] 图3示出另一种现有技术的制冷机组布置:机房-建筑物循环环路(300)水系统。这又称作一级-二级循环环路(或环路)水系统,并且是当今全球的大型商业HVAC装置广泛采用的水系统。机房-建筑物循环环路(300)包括:冷冻水、热水或双重温度水系统,由两个管道环路、即机房循环环路(一级环路)(301)和建筑物循环环路(二级环路)(302)组成。 [0123] 在机房循环环路(一级环路)(301)中,存在制冷机组(303,304)、机房水泵(一级冷冻水泵)(305,506)、隔膜膨胀箱、对应管道和配件以及控制系统。在各制冷机组的蒸发器(303,304)中保持恒定容积流率。当制冷机组(303或304)及其相应的冷水泵(305,306)开启或关掉时,机房循环环路(301)中的冷冻水容积流率将会改变。 [0124] 在建筑物循环环路(二级环路)(302)中,存在冷却负荷(312,313)、建筑物循环水泵(二级冷冻水泵)(314)、二通调节阀(325,326)和控制系统以及对应的管道、配件和附件。当盘管负荷从设计负荷改变为部分负荷时,建筑物循环环路(302)中的水流量亦随之改变。 [0125] 一段短的共用道(321)有时又称作旁通管,它连接这两个环路(301和302),并将它们结合成机房-建筑物循环环路(300)中。共用管(321)确保一级与二级水环路之间的流量的差异不会影响到任何一个环路的操作。共用管(321)充当两种环路的旁通管,它是保持一级环路中的恒定流量所需的。 [0126] 当在设计负荷时,冷冻水在点(322)离开制冷机组(303,304)流经共用管(321)、机房循环环路(301)和建筑物循环环路(302)的接点(323),由建筑物循环水泵(二级冷冻水泵)(314)提取,并提供给冷却负荷(312,313)。从冷却负荷(312,313),冷冻水在点(324)通过建筑物循环环路(302)的另一个接点返回。当中只有极少量的旁通冷冻水从点(323)至(324)的方向上流经共用管。然后,把从冷却负荷(312,313)返回的冷冻水与来自共用管(321)和旁通管管线(330)的旁通水结合,以及由机房水泵(305,306)提取,并进入制冷机组(303,304)以便再次冷却。 [0127] 当冷却负荷(312,313)在部分负荷操作期间下降时,水容积流率在建筑物循环环路(302)中减小,因为控制阀(325,326)已经部分关闭。然后在接点(328)将冷冻水分为两个流量。将其中之一提供给冷却负荷(312,313);其余的水通过经由差压传感器(329)控制的阀(327)流经旁通管管线(330)来绕过建筑物循环环路,由机房水泵(305,306)提取,并返回到制冷机组(303,304)。 [0128] 图4示出HVAC系统的现有技术冷凝器水环路(400)。在这个冷凝器水环路(400)中,由冷凝器水在点(407)吸收各种冷却设备、即压缩机(404)和冷却负荷(406)所产生的热量,然后由冷凝器水泵(409)迫使冷凝器水通过冷却塔(402)并在点(408)再次返回冷凝器(401)。在这个冷凝器(401)中,泵(409)使来自冷却塔(402)贮槽的温水通过冷凝器(401)循环,然后循环到喷嘴或分配水槽,它通过条板或塑料漏斗分送水,条板和塑料漏斗将水分解为具有极大表面面积的小水滴,使得电动机驱动的风扇迫使空气通过水,使它的一部分蒸发以便提供水的绝热冷却。在贮槽中收集冷却水,其中通过从供水系统添加水,来补充通过蒸发所损失的水。由操作阀的水位传感器来保持塔贮槽中的水位。通过冷凝器(401)吸取贮槽中的水,以便提供对于通过蒸发器(403)从冷却负荷所吸收、并通过冷却设备、如压缩机(404)所产生的热量的连续排放。 [0129] 优选实施例的详细说明 [0130] 图5A示出本发明的一个实施例,它利用以预定相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度来代替图2所示的原本的/传统的抽运布置进行操作的两个冷冻水泵/锅炉水泵的变速控制。部署了冷冻水/锅炉环路(500A)(机房直通建筑物循环环路系统,又称作“单级环路系统”)、在这例子中,两个相同或相似容量的(冷冻水/锅炉)水泵(502A和503A)被运用作传输所产生的冷冻水/热水使流经整个水环路(500A)。所述两个泵(502A和503A)并行连接,并且同时以预定相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度进行操作。由两个变速驱动器(512A和513A)驱动所述两个泵(502A、503A)和相应的电动机,并且由控制器(514A)支配两个驱动器。通过使用功率传感器测量工作制冷机组的压缩机的当前功耗、或使用转速计测量工作制冷机组(501A)的压缩机的速度、或经由设置在水环路的适当位置中的温度传感器测量排放冷冻水/锅炉温度、或者从其中可推断负荷的其它某种方式,控制器(514A)监测水系统(500A)上的当前负荷。根据那个负荷信号(515A),算法计算泵的最佳功率负荷(受到限制),并将输出信号(516A)发送到操作(冷冻水/锅炉水)泵和对应电动机(502A、503A)的变速驱动器(512A、513A),使得泵的电动机(502A和503A)被结合,以便同时以相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度运行,并以根据水环路(500A)上的最大负荷的当前百分比(或比率)及以所述最大负荷时所吸取的最大功率的最佳功率百分比(或比率)进行操作。 [0131] 在VSD(512A或513A)或冷冻水泵/锅炉水泵(502A或503A)以及对应电动机出故障的情况下,可手动或自动操作组合旁路开关(这里未示出,因为它与本发明无关),以便允许仍可运转的电动机以全速进行操作。同时,告警信号将根据需要被显示并发送到适当位置,从而通知适当的人员采取必要的动作。 [0132] 图6A示出本发明的第二实施例,它利用以预定相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度来代替图2所示的原本的/传统的设计的抽运布置进行操作的三个冷冻水泵/锅炉水泵的变速控制。部署了冷冻水/锅炉水环路(600A)(“机房直通建筑物循环环路系统”,又称作“单级环路系统”)、在这例子中,三个相同或相似容量的(冷冻水/锅炉)水泵(602A、603A和617A) 被运用作传输所产生的冷冻水/热水使流经整个水环路(600A)。所述三个泵(602A、603A和617A)并行连接,并且同时以预定相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度进行操作。由三个变速驱动器(612A,613A,618A)驱动所述三个泵(602A,603A,617A)和相应的电动机,并且由控制器(614A)支配三个驱动器。通过使用功率传感器测量工作制冷机组的压缩机的当前功耗、或使用转速计测量工作制冷机组(601A)的压缩机的速度、或经由设置在水环路的适当位置中的温度传感器测量排放冷冻水/锅炉温度、或者从其中可推断负荷的其它某种方式,控制器(614A)通过上述之方法监测水系统(600A)上的当前负荷。根据那个负荷信号(615A),算法计算泵的最佳功率负荷(受到限制),并将输出信号(616A)发送到操作(冷冻水/锅炉水)泵和对应电动机(602A,603A,617A)的变速驱动器(612A,613A,618A),使得泵的电动机(602A, 603A,617A)被结合,以便同时以相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度运行,并以根据水环路(600A)上的最大负荷的当前百分比(或比率)及以所述最大负荷时所吸取的最大功率的最佳功率百分比(或比率)进行操作。 [0133] 在VSD(612A,613A,618A)或冷冻水泵/锅炉水泵(602A,603A,617A)以及对应电动机出故障的情况下,可手动或自动操作组合旁路开关(未示出),以便允许仍可运转的电动机以预定速度进行操作。同时,告警信号将根据需要被显示并发送到适当位置,从而通知适当的人员采取必要的动作。 [0134] 图7A示出本发明的第三实施例,它在一个制冷机组工作时,利用以预定相等的降低速度或接近的降低速度或者相似的降低速度来代替图3所示的原本的/传统的抽运布置进行操作的两个一级冷冻水/锅炉水泵的变速控制。部署了冷冻水/锅炉水环路(700A)(“机房-建筑物循环环路系统”,又称作“一、二级冷冻水/锅炉水环路”)、在这情况下,在机房循环环路(701A)中,当两个相同或相似容量的机房水泵,以组合(705A和706A)或(705A和707A)或(706A和707A)被运用作传输所产生的冷冻水/锅炉水使流经整个机房环路(701A)(又称作“一级环路”)。而按照当前负荷,只有一台制冷机组/锅炉(703A或704A)正在工作而另一台保持待机。相应的两个预定的泵(705A、706A和707A的预定组合)并行连接,并且同时以预定相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度进行操作。由对应的变速驱动器控制泵和对应的驱动电动机(730A对应于机房水泵705A, 731A对应于机房水泵706A,732A对应于机房水泵707A),并且由控制器(733A)支配所述驱动器(730A,731A,732A)。通过使用功率传感器测量工作制冷机组(703A或704A)的压缩机的当前功耗、或使用转速计测量工作制冷机组(703A或704A)的压缩机的速度、或经由设置在水环路的适当位置中的温度传感器测量排放冷冻水/锅炉水温度、或者从其中可推断负荷的其它某种方式,控制器(733A)通过上述之方式监测水系统上的当前负荷。根据那个负荷信号(734A),算法计算泵的最佳功率负荷(受到限制),并将输出信号(735A)发送到操作两个对应机房水泵(705A、706A、707A的所述组合)的相应的两个预定变速驱动器(730A, 731A,732A),使得两个对应泵(705A、706A、707A的所述组合)被结合,以便同时以相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度运行,并以根据水环路(700A)上的最大负荷(受到限制)的当前百分比(或比率)及以所述最大负荷时所吸取的最大功率的最佳功率百分比(或比率)(受到限制)进行操作。 [0135] 如上所述,在变速驱动器或机房水泵出故障的情况下,组合旁路开关(736A,这里未示出)可手动或自动操作,将允许所述泵以全速进行操作。同时,告警信号将根据需要被显示并发送到适当位置,从而通知适当的人员采取必要的动作。 [0136] 图8A示出本发明的第四实施例,它在一个制冷机组(803A或804A)工作时,利用以预定相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度来代替图3所示的原本的/传统的设计的抽运布置进行操作的三个一级冷冻水/锅炉水泵的变速控制。部署了冷冻水/锅炉环路(800A)(机房-建筑物循环环路系统)(又称作一-二级冷冻水/锅炉水环路)、在这情况下,在机房循环环路(801A)中,在三个相同或相似容量的机房水泵(805A、806A和807A)被运用作传输所产生的冷冻水/锅炉水使流经整个机房环路(801A)(又称作“一级环路”)。而按照当前负荷,只有一台制冷机组/锅炉(803A或804A)正在工作。 [0137] 三个泵(805A、806A和807A)并行连接,并且同时以预定相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度来代替图3所示的原本的/传统的设计的抽运布置进行操作。由相应变速驱动器控制三个泵(805A、806A和807A)和对应的电动机(VSD 830A对应于机房水泵805A,VSD 831A对应于机房水泵806A,VSD 832A对应于机房水泵807A),并且由控制器(833A)支配所述驱动器(830A,831A,832A)。通过使用功率传感器测量工作制冷机组(803A或804A)的压缩机的当前功耗、或使用转速计测量工作制冷机组(803A或804A)的压缩机的速度、或经由设置在水环路的适当位置中的温度传感器测量排放冷冻水/锅炉温度、或者从其中可推断负荷的其它某种方式,控制器(833A)通过上述之方式监测水系统上的当前负荷。根据那个负荷信号(834A),算法计算泵的最佳功率负荷(受到限制),并将输出信号(835A)发送到操作三个对应机房水泵(805A,806A,807A)的三个变速驱动器(830A,831A,832A),使得三个机房水泵(805A、806A和807A)被结合,以便同时以相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度运行,并以根据水环路(800A)上的最大负荷的当前百分比(或比率)及以所述最大负荷时所吸取的最大功率的最佳功率百分比(或比率)(受到限制)进行操作。 [0138] 在变速驱动器或机房水泵出故障的情况下,组合旁路开关(836A,这里未示出)可手动或自动操作,将允许所述仍可运转的泵以预定速度进行操作。同时,告警信号将根据需要被显示并发送到适当位置,从而通知适当的人员采取必要的动作。 [0139] 图9A示出本发明的第五实施例,它在两个制冷机组(903A和904A)工作时,利用同时以预定相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度来代替图3所示的原本的/传统的设计的抽运布置进行操作的三个一级冷冻水/锅炉水泵的变速控制。部署了冷冻水/锅炉环路(900A)(“机房-建筑物循环环路系统”,又称作“一、二级冷冻水/锅炉水环路”)、在这情况下,在机房循环环路(901A)中,在三个相同或相似容量的机房水泵(905A、906A和907A)被运用作传输所产生的冷冻水/锅炉水使流经整个机房环路(901A)(又称作“一级环路”)。而按照当前负荷,两台制冷机组/锅炉(903A和904A)正在工作。 [0140] 三个泵(905A、906A和907A)并行连接,并且同时以预定相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度进行操作。由相应变速驱动器控制三个泵(905A、906A和907A)和对应的电动机(VSD 930A对应于机房水泵905A,VSD 931A对应于机房水泵906A,VSD 932A对应于机房水泵907A),并且由控制器(933A)支配所述驱动器(930A,931A, 932A)。通过使用功率传感器测量工作制冷机组(903A和904A)的压缩机的当前功耗、或使用转速计测量工作制冷机组(903A或904A)的压缩机的速度、或经由设置在水环路的适当位置中的温度传感器测量排放冷冻水/锅炉温度、或者从其中可推断负荷的其它某种方式,控制器(933A)通过上述之方式监测水系统上的当前负荷。根据那个负荷信号(934A),算法计算泵的最佳功率负荷(受到限制),并将输出信号(935A)发送到操作三个对应机房水泵(905A,906A,907A)的三个变速驱动器(930A,931A,932A),使得三个机房水泵(905A、 906A和907A)被结合,以便同时以相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度运行,并以根据水环路(900A)上的最大负荷的当前百分比(或比率)及以所述最大负荷时所吸取的最大功率的最佳功率百分比(或比率)(受到限制)进行操作。 [0141] 在变速驱动器或机房水泵出故障的情况下,组合旁路开关(936C,这里未示出)可手动或自动操作,将允许所述仍可运转的泵以预定速度进行操作。同时,告警信号将根据需要被显示并发送到适当位置,从而通知适当的人员采取必要的动作。 [0142] 图10A示出本发明的第六实施例,它在两个制冷机组工作时,利用以预定相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度来代替图3所示的原本的/传统的抽运布置进行操作的四个一级冷冻水/锅炉水泵的变速控制。部署了冷冻水/锅炉环路(1000A)(“机房-建筑物循环环路系统”,又称作“一-二级冷冻水/锅炉环路”)、在这情况下,在机房循环环路(1001A)中,在四个相同或相似容量的机房水泵(1005A、1006A、1007A、1037A)被运用作传输所产生的冷冻水/锅炉水使流经整个机房环路(1001A)(又称作“一级环路”)。而按照当前负荷,两台制冷机组/锅炉(1003A和1004A)正在工作。 [0143] 四个机房水泵(1005A、1006A、1007A和1037A)并行连接,并且同时以预定相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度进行操作。由相应变速驱动器控制所述四个泵(1005A,1006A,1007A和1037A)和对应的电动机(VSD 1030A对应于机房水泵1005A,VSD 1031A对应于机房水泵1006A,VSD 1032A对应于机房水泵1007A,VSD 1036A对应于机房水泵1037A),并且由控制器(1033A)支配所述驱动器(1030A,1031A,1032A, 1036A)。通过使用功率传感器测量工作制冷机组(1003A和1004A)的压缩机的当前功耗、或使用转速计测量工作制冷机组(1003A和1004A)的压缩机的速度、或经由设置在水环路的适当位置中的温度传感器测量排放冷冻水/锅炉温度、或者从其中可推断负荷的其它某种方式,控制器(1033A)通过上述之方式监测水系统上的当前负荷。根据那个负荷信号(1034A),算法计算泵的最佳功率负荷(受到限制),并将输出信号(1035A)发送到操作对应机房水泵(1005A,1006A,1007A,1037A)的相应变速驱动器(1030A,1031A,1032A,1036A),使得四个泵(1005A,1006A,1007A,1037A)被结合,以便同时以相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度运行,并以根据水环路(1000A)上的最大负荷的当前百分比(或比率)及以所述最大负荷时所吸取的最大功率的最佳功率百分比(或比率)(受到限制)进行操作。 [0144] 在变速驱动器或机房水泵出故障的情况下,组合旁路开关(1036A,这里未示出)可手动或自动操作,将允许所述仍可运转的泵以预定速度进行操作。同时,告警信号将根据需要被显示并发送到适当位置,从而通知适当的人员采取必要的动作。 [0145] 图11A示出本发明的第七实施例,它在制冷机组工作时,利用以预定相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度来代替图3所示的原本的/传统的设计的抽运布置进行操作的两个二级冷冻水/锅炉水泵的变速控制。冷冻水/锅炉水环路(1100A)(“机房-建筑物循环环路系统”,又称作“一-二级冷冻水/锅炉水环路”),在这情况下,在建筑物循环环路(1101A) (又称作“一级环路”),冷冻水/锅炉水在点(1122A)离开制冷机组/锅炉(1103A,1104A),并流经共用管(1121A)、建筑物循环环路(1101A)和建筑物循环环路(1102A)的交汇点(1123A),在该处被建筑物水泵(又称作“二级冷冻水/锅炉水泵”)(1114A和1115A)所抽取,并将之送往冷却负荷(1112A,1113A)。该两个相同或相似容量的建筑物水泵(又称作“二级冷冻水/锅炉水泵”)(1114A和1115A)被运用作传输所产生的冷冻水/锅炉水使流经整个建筑物环路(1102A)(又称作“二级循环环路”)。 [0146] 泵(1114A和1115A)并行连接,并且同时以预定相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度进行操作。由对应的变速驱动器控制泵(1114A和1115A)和对应的电动机(VSD 1130A对应于建筑物循环水泵1114A,VSD 1131A对应于建筑物循环水泵1115A),并且由控制器(1133A)支配所述驱动器(1130A和1131A)。通过使用功率传感器测量工作制冷机组(1103A,1104A)的压缩机的当前功耗、或使用转速计测量工作制冷机组(1103A或1104A)的压缩机的速度以及经由设置在水环路的适当位置中的温度传感器测量排放冷冻水/锅炉水温度并经由设置在建筑物循环环路的适当位置中的压差传送装置测量建筑物循环环路的压差、或者从其中可推断负荷的其它某种方式,控制器(1133A)通过上述之方式监测水系统上的当前负荷。根据这些负荷信号(1134A),算法计算建筑物循环水泵(1114A和1115A)的最佳功率负荷(受到限制),并将输出信号(1135A)发送到操作两个对应建筑物循环水泵(1114A和1115A)的相应的两个变速驱动器(1130A和1131A),使得两个对应的建筑物循环水泵(1114A和1115A)被结合,以便同时以相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度运行,并以根据建筑物循环环路环路(1102A)上的最大负荷(受到限制)的当前百分比(或比率)及以所述最大负荷时所吸取的最大功率的最佳功率百分比(或比率)(受到限制)进行操作。 [0147] 如上所述,在变速驱动器或建筑物循环水泵出故障的情况下,组合旁路开关(1136A,这里未示出)可手动或自动操作,将允许所述仍可运转的泵以全速进行操作。同时,告警信号将根据需要被显示并发送到适当位置,从而通知适当的人员采取必要的动作。 [0148] 图12A示出本发明的第八实施例,它在一个制冷机组工作时,利用以预定相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度来代替图4所示的原本的/传统的设计的抽运布置进行操作的两个冷凝器水泵的变速控制。部署了冷凝器水环路(1200A)、在这例子中,两个相同或相似容量的冷凝器水泵(1206A和1207A)被运用作传输由制冷机组(1203A)所产生的冷凝器水使流经冷凝器水环路(1200A),并通过冷却塔(1202A)将热能排放到外部环境。 [0149] 冷凝器水泵(1206A和1207A)并行连接,并且同时以预定相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度进行操作。由对应的变速驱动器控制泵(1206A和1207A)和对应的电动机(VSD 1230A对应于冷凝器水泵1206A,VSD 1231A对应于冷凝器水泵1207A),并且由控制器(1233A)支配所述驱动器(1230A,1231A)。通过使用功率传感器测量工作制冷机组(1203A)的压缩机的当前功耗、或使用转速计测量工作制冷机组(1203A)的压缩机的速度、或经由设置在水环路的适当位置中的温度传感器测量排放冷冻水温度和排放冷凝器水温度、或者从其中可推断负荷的其它某种方式,控制器(1233A)通过上述之方式监测水系统上的当前负荷。根据这些负荷信号(1234A),算法计算泵的最佳功率负荷(受到限制),并将输出信号(1235A)发送到操作两个对应冷凝器水泵(1206A,1207A)的相应的两个变速驱动器(1230A,1231A),使得两个对应的冷凝器水泵(1206A,1207A)被结合,以便同时以相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度运行,并以根据冷凝器水环路(1200A)上的最大负荷(受到限制)的当前百分比(或比率)及以所述最大负荷时所吸取的最大功率的最佳功率百分比(或比率)(受到限制)进行操作。 [0150] 如上所述,在变速驱动器或冷凝器水泵出故障的情况下,组合旁路开关(1236A,这里未示出)可手动或自动操作,将允许仍可运转的泵以全速进行操作。同时,告警信号将根据需要被显示并发送到适当位置,从而通知适当的人员采取必要的动作。 [0151] 图13A示出本发明的第九实施例,它在制冷机组工作时,利用以预定相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度来代替图4所示的原本的/传统的抽运布置进行操作的三个冷凝器水泵的变速控制。部署了冷凝器水环路(1300A)、在这例子中,三个相同或相似容量的冷凝器水泵(1306A、1307A和1308A)被运用作传输由制冷机组(1303A、1304A)所产生的冷凝器水使流经冷凝器水环路(1300A),并通过冷却塔(1302A,1305A)将热能排放到外部环境。在这例子中,三个相同或相似容量的冷凝器水泵(1306A、 1307A和1308A)被运用作传输由制冷机组(1303A、1304A)所产生的冷凝器水使流经冷凝器水环路(1300A),而按照当前负荷,制冷机组(1303A,1304A)正在工作。 [0152] 三个冷凝器水泵(1306A、1307A和1308A)并行连接,并且同时以预定相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度进行操作。由相应变速驱动器控制三个冷凝器水泵(1306A、1307A和1308A)和对应的电动机(VSD 1330A对应于冷凝器水泵1306A,VSD 1331A对应于冷凝器水泵1307A,VSD 1337A对应于冷凝器水泵1308A),并且由控制器(1333A)支配所述驱动器(1330A,1331A,1337A)。通过使用功率传感器测量工作制冷机组(1303A,1304A)的压缩机的当前功耗、或使用转速计测量工作制冷机组(1303A,1304A)的压缩机的速度、或经由设置在水环路的适当位置中的温度传感器测量排放冷冻水温度和离开制冷机组的排放冷凝器水温度、或者从其中可推断负荷的其它某种方式,控制器(1333A)通过上述之方式监测水系统上的当前负荷。根据那个负荷信号(1334A),算法计算泵的最佳功率负荷(受到限制),并将输出信号(1335A)发送到操作三个对应冷凝器水泵(1306A,1307A,1308A)的三个变速驱动器(1330A,1331A,1337A),使得三个冷凝器水泵(1306A、 1307A和1308A)被结合,以便同时以相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度运行,并以根据水环路(1300A)上的最大负荷的当前百分比(或比率)及以所述最大负荷时所吸取的最大功率的最佳功率百分比(或比率)(受到限制)进行操作。 [0153] 又在变速驱动器或冷凝器水泵出故障的情况下,组合旁路开关(1336A,这里未示出)可手动或自动操作,将允许仍可运转的泵以预定速度进行操作。同时,告警信号将根据需要被显示并发送到适当位置,从而通知适当的人员采取必要的动作。 [0154] 图14A示出本发明的第十实施例,它在两个制冷机组工作时,利用以预定相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度来代替图4所示的原本的/传统的设计的抽运布置进行操作的四个冷凝器水泵的变速控制。在这例子中,四个相同或相似容量的冷凝器水泵(1406A、1407A、1408A和1409A)被运用作传输由制冷机组(1403A和1404A)所产生的冷凝器水使流经冷凝器水环路(1400A),并通过冷却塔(1402A,1405A,1439A)将热能排放到外部环境。 [0155] 在这例子中,四个相同或相似容量的冷凝器水泵(1406A、1407A、1408A和1409A) 被运用作传输所产生的冷凝器水使流经冷凝器水环路(1400A),而按照当前负荷,制冷机组(1403A,1404A)正在工作。 [0156] 四个冷凝器水泵(1406A、1407A、1408A和1409A)并行连接,并且同时以预定相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度进行操作。由相应变速驱动器控制四个冷凝器水泵(1406A,1407A,1408A,1409A)和对应的电动机(VSD 1430A对应于冷凝器水泵1406A,VSD 1431A对应于冷凝器水泵1407A,VSD 1437A对应于冷凝器水泵1408A,VSD1438A对应于冷凝器水泵1409A),并且由控制器(1433A)支配所述驱动器(1430A,1431A, 1437A,1438A)。通过使用功率传感器测量工作制冷机组(1403A和1404A)的压缩机的当前功耗、或使用转速计测量工作制冷机组(1403A和1404A)的压缩机的速度、或经由设置在水环路的适当位置中的温度传感器测量排放冷冻水温度和离开制冷机组的排放冷凝器水温度、或者从其中可推断负荷的其它某种方式,控制器(1433A)通过上述之方式监测水系统上的当前负荷。根据那个负荷信号(1434A),算法计算泵的最佳功率负荷(受到限制),并将输出信号(1435A)发送到操作四个对应冷凝器水泵(1406A,1407A,1408A,1409A)的四个变速驱动器(1430A,1431A,1337A,1438A),使得四个冷凝器水泵(1406A,1407A、1408A, 1409A)被结合,以便同时以相等的降低速度或接近相等的降低速度或者相似的降低速度运行,并以根据水环路(1400A)上的最大负荷的当前百分比(或比率)及以所述最大负荷时所吸取的最大功率的最佳功率百分比(或比率)(受到限制)进行操作。 [0157] 如上所述,在变速驱动器或冷凝器水泵出故障的情况下,组合旁路开关(1436A,这里未示出)可手动或自动操作,将允许仍可运转的泵以预定速度进行操作。同时,告警信号将根据需要被显示并发送到适当位置,从而通知适当的人员采取必要的动作。 [0158] 大家会理解,为了便于说明而示出上述优选实施例的一级冷冻水泵、二级冷冻水泵、冷凝器水泵、锅炉水泵,该系统可包括所述抽运布置的附加单元。还可将附加负荷连接到该系统,并且多个工作泵装置可响应预定目标、即某个流率、某个压差、预期排放压力等而起作用。 [0159] 大家会理解,本发明应用于将泵用于抽运流体以及抽运负荷处于最大值或改变的大量工业领域。本发明的特征则能够用来改进系统效率。 [0160] 实例 [0161] 实例1。 [0162] 本发明的一个实施例在中型酒店的“一级冷冻水环路”中的开发 [0163] 一间拥有270间客房的中型酒店配备了3个相同容量的18 KW一级冷冻水泵。仅使用一个一级冷冻水泵来使冷冻水通过HVAC系统的一级冷冻水循环环路,而其余两个泵处于待机模式。允许工作泵以其最大流量自由运行。 [0164] 限制 [0165] 1. 制冷机组制造商推荐流经HVAC系统的制冷机组蒸发器(一级冷冻水环路)的水流量为恒定流量。 [0166] 2. 一级冷冻水环路中的可变流量可导致制冷机组的不稳定操作或有害的关机;因此,制冷机组制造商明确定明蒸发器水流量的最小极限。 [0167] 3. 一级冷冻水环路中的流量不足够可导致蒸发器的冻结,并导致对制冷机组的严重损坏(使蒸发器管破裂)。 [0168] 4. 一级冷冻水环路中减小的流量降低蒸发器的整体热传递效能,因为对流热传递系数随流量的减小而减小。 [0169] 采取的动作 [0170] 1. 在一级冷冻水泵上安装三个可变频率驱动器和一个PLC。使系统与建筑物管理系统协调,从而实现泵的操作的轻松监测。 [0171] 2. 操作其中的两个泵,以便以最大速度的大约50%的相等降低速度运行,从而提供原本系统设计要求的所需恒定流量容量。先前只有一个泵以最大速度连续运行。 [0172] 结果 [0173] 这些措施带来极大的能量节省。在配备本发明之后,与理想条件下的3 75%(2×0.5=0.25)的理论节省相比,两个工作一级冷冻水泵的总功耗下降了将近72%。分析表明,节省的能量为每年113,529 kWh,带来每年USD 14,600的节省。另外,由于施加到系统的压力被减小,而工作泵和管道系统上的过渡振动及负荷也被减低,因此每年的维护成本将可节省。 [0174] 实例2 [0175] 在小规模试验中,在一级冷冻水泵上安装三个可变频率驱动器和一个PLC。使系统与建筑物管理系统协调,从而实现泵的操作的轻松监测。 [0176] 三个泵以最大速度的大约34%的相等降低速度运行,从而提供原本系统设计要求的所需恒定流量容量。 [0177] 结果 [0178] 这些措施带来极大的能量节省。在结合本发明的所述实施例之后,三个工作一级3 冷冻水泵的总功耗下降了将近85%(3×0.34=0.12)。分析表明,节省的能量为每年134,028 kWh,带来可能的每年USD 17,230的节省。 [0179] 年分析结果 [0180]系统流量备选 消耗的抽运能量 操作成本,美元 每年节省成本,美元 一级循环水系统恒定流量 157,680 kWh $20,270 零 以降低速度运行两个泵 44,150 kWh $5,670 14,600 以降低速度运行三个泵 23,652 kWh $3,040 17,230 [0181] 分析结果表明,与标准的一级循环水系统恒定流量设计相比,本发明系统的实例可产生大量节省。 [0182] 实例3 [0183] 本发明的一个实施例在“二级冷冻水环路”中的开发(在建议阶段) [0184] 一间拥有270间客房的所述中型酒店配备了两个75 KW二级冷冻水泵。使用一个二级冷冻水泵来使水通过HVAC系统的二级冷冻水循环环路,而其余的泵处于待机模式。允许一个工作泵以其最大流量运行20个小时(00:00至14:00以及18:00至24:00),并在低负荷条件下以其最大速度的15%的降低速度运行4个小时(14:00至18:00)。 [0185] 限制 [0186] 1. 二级冷冻水环路中减小的流量降低整体热传递效能,因为热传递系数随流量的减小而减小。 [0187] 2. 原本的系统已经对相应的泵安装了两个变速驱动器,以及一个泵在白天以最大速度的85%运行特定时段,并且取得10%的能量节省。其余的泵处于待机状态。 [0188] 3. 本发明的实施例必须提供进一步的显著节省,以便向用户证明系统的投资是值得的。 [0189] 采取的动作 [0190] 1. 在二级冷冻水泵上安装两个可变频率驱动器和一个PLC。使系统与建筑物管理系统协调,从而实现泵的操作的轻松控制。 [0191] 2. 两个工作冷冻水泵按照负荷以最大速度的43-50%之间的相等降低速度运行。 [0192] 结果 [0193] 分析表明,与以15%的降低速度运行特定时段(每天4个小时)、仅可取得10%的能量节省的原本的设计的一个二级冷冻水泵相比,可进一步节省60%的能量。两个工作二级冷冻水泵的预计功耗总共下降了至少70%。分析表明,可节省的估计能量为每年459,900 kWh,带来每年USD 59,120的节省。另外,由于施加到系统的压力被减小,而工作泵和管道系统上的过渡振动及负荷也被减低,因此每年的维护成本将可节省。 [0194] 年分析结果 [0195]系统流量备选 估计的消耗抽运能量 操作成本,美元 每年节省成本,美元 二级冷冻水循环系统恒定流量 657,000 kWh 84,450 零 二级冷冻水循环系统可变流量 591,300 kWh 76,000 $8,450 以降低速度运行两个泵 197,100 kWh 25,330 $59,120 [0196] 分析结果表明,与二级冷冻水循环系统可变流量设计相比,所述实施例可产生大量节省。 [0197] 实例4 [0198] 本发明的一个实施例在小型“单级水环路”中的开发。一间具有3000平方英尺占地面积的制造商配备了两个12.5 KW冷冻水泵。使用一个冷冻水泵来使冷冻水通过HVAC系统的单级冷冻水循环环路,而另一个泵处于待机模式。允许工作泵以其最大流量自由运行。 [0199] 限制 [0200] 1. 制冷机组制造商推荐流经HVAC系统的制冷机组蒸发器(单级冷冻水循环环路)的水流量为恒定流量。 [0201] 2. 单级冷冻水循环环路中的可变流量可导致制冷机组的不稳定操作或有害的关机;因此,制冷机组制造商明确定明蒸发器水流量的最小极限。 [0202] 3. 单级冷冻水循环环路中的流量不足够可导致蒸发器的冻结,并导致对制冷机组的严重损坏(使蒸发器管破裂)。 [0203] 4. 冷冻水环路中减小的流量降低蒸发器的整体热传递效能,因为对流热传递系数随流量的减小而减小。 [0204] 5. 例如“重设冷冻水温”、“更冻水温,串联蒸发器”、“更冻水温,更低流量”或者简单的“可变流量”等可选的市场销售中的能量节省方法既不是在技术上可行,也不是HVAC拥有者在经济上可接受的,原因如下: [0205] 1. 提前支付的高投资 [0206] 2. 长投资回收期(3年或以上)或者不满意的回报 [0208] 4. 制冷机组无法适用这类布置。 [0209] 采取的动作 [0210] 1. 在单级冷冻水泵上安装两个可变频率驱动器和一个PLC。 [0211] 2. 两个单级冷冻水泵以最大速度的大约50%的相等降低速度运行,从而提供原本系统设计要求的所需恒定流量容量,并且在这种情况下没有提供待机泵,也不需要待机泵,因为在紧急/维护情况下,旁通管和转换能力是可用的。 [0212] 结果 [0213] 这些措施带来极大的能量节省。工作单级冷冻水泵的功耗下降了将近73%。分析表明,节省的能量为每年79,935 kWh,带来每年USD 10,270的节省。另外,由于施加到系统的压力被减小,而工作泵和管道系统上的过渡振动及负荷也被减低,因此每年的维护成本将可节省。 [0214] 实例5 [0215] 将附加泵添加到实例4的单级冷冻水循环系统,使得这时使用三个冷冻水泵,并且它们配备了安装到冷冻水泵的三个可变频率驱动器和一个PLC。该系统配备了旁通管和转换能力,从而在紧急/维护情况下实现抽运系统的安全操作。三个泵以最大速度的大约34%的基本相等降低速度运行,从而提供原本系统设计要求的所需恒定流量容量。 [0216] 结果 [0217] 三个工作单级冷冻水泵的估计总功耗下降了将近85%。分析表明,估计节省的能量为每年93,075 kWh,带来每年USD 11,960的节省。 [0218] 年分析结果 [0219]系统流量备选 消耗的抽运能量 操作成本,美元 每年节省成本,美元 单级冷冻水循环系统恒定流量 109,500 kWh $14,070 零 以降低速度运行两个泵 29,565 kWh $3,800 $10,270 以降低速度运行三个泵 16,425 kWh $2,110 $11,960 [0220] 分析结果表明,与单级冷冻水循环系统恒定流量设计相比,本发明系统的所述实施例可产生大量节省。 [0221] 实例6 [0222] 中央冷凝器供水厂配备了三个450 KW的中央冷凝器水泵。使用一个冷凝器水泵来使海水循环流经区域中的建筑物之冷凝器水循环系统,而其余两个冷凝器水泵处于待机模式。 [0223] 限制 [0224] 1. 原本系统的设计者建议在该中央冷凝器水循环系统中采用恒定流量之配置,以提供该区域的HVAC系统之冷却。 [0225] 2. 中央冷凝器水循环系统的可变流量可导致该区域的制冷机组的不稳定操作、特别是压缩机的操作。 [0226] 3. 中央冷凝器水循环系统中的流量不足够可导致区域的冷凝器的不可接受的温度上升,并导致对相应制冷机组的损坏。 [0227] 采取的动作 [0228] 在中央冷凝器水泵上安装三个可变频率驱动器和一个PLC。两个工作冷凝器水泵以最大速度的大约50%运行,从而提供原本系统设计要求的所需恒定流量容量。先前的模式是以其中之一个泵以其最大流量运行,而其余两个泵处于待机模式。 [0229] 结果 [0230] 可取得70%的估计能量节省。在结合本发明特征之后,预计两个工作中央冷凝器水泵的功耗下降70%。分析表明,将节省的估计能量为每年2,759,400 kWh,带来每年USD354,680的节省。另外,由于施加到系统的压力被减小,而工作泵和管道系统上的过渡振动及负荷也被减低,因此每年的维护成本将可节省。 [0231] 实例7 [0232] 在实例6成功之后,实现第二阶段的改进。 [0233] 将附加的第三个泵添加到中央冷凝水器循环系统,因而合计为三个冷凝器水泵,它们采用安装在冷凝器水泵上的三个可变频率驱动器和一个PLC来运行。该系统配备了旁通管和转换能力,从而在紧急/维护情况下实现中央冷凝器供水系统的安全操作。 [0234] 三个冷凝器水泵以最大速度的大约34%的基本相等降低速度运行,从而提供原本系统设计要求的所需恒定流量容量。 [0235] 结果 [0236] 在配备本发明的实施例之后,三个工作冷凝器水泵的估计总功耗下降了将近84%。分析表明,估计节省的能量为每年3,311,280 kWh,带来每年USD 425,610的节省。 [0237] 预计每年的能耗 [0238]系统流量备选 估计的消耗抽运能量 操作成本,美元 预计每年节省成本,美元中央冷凝器水循环系统恒定流量 3,942,000 kWh $506,680 零 以降低速度运行两个泵 1,182,600 kWh $152,000 $354,680 以降低速度运行三个泵 630,720 kWh $81,070 $425,610 [0239] 分析结果表明,与一个泵恒定冷凝器流量设计相比,本发明特征可产生大量节省。 [0240] 实例8 [0241] 游泳池水再循环环路 [0242] 一座住宅的游泳池配备了两个20 KW的池水再循环泵。使用一个再循环泵来使池水通过机械过滤和化学处理装置循环,然后再返回到池中,而另一个泵处于待机模式。允许工作泵以其最大流量自由运行。 [0243] 限制 [0244] 1.根据某些标准和规程来管理游泳池水的消毒和处理。 [0245] 2.根据当地标准和规范来管理流率的恒定性。 [0246] 3.系统设计人员推荐池水再循环环路的恒定流量配置。 [0248] 5.按照池水的混浊度的池水再循环环路中的可变流量由于以下原因而无法完全满足相应的标准和规程要求。 [0249] 6.池水再循环环路中的流量不足够可导致池水出现不符合要求的过量化学物质,并导致对游泳者健康的损害。 [0250] 采取的动作 [0251] 1.在池水再循环泵上安装两个可变频率驱动器和一个PLC。 [0252] 2.两个水循环泵以最大速度的大约50%的基本相等降低速度运行,从而提供原本系统设计要求的所需恒定流量容量,并且在这种情况下没有提供待机泵,也认为不需要待机泵,因为在紧急/维护情况下,旁通管和转换能力是可用的。 [0253] 结果 [0254] 这些措施显示了可能的大量能量节省。在结合本发明特征之后,工作池水泵的估计功耗下降了将近65%。分析表明,将节省的能量大约为每年113,880 kWh,带来每年USD14,600的节省。另外,由于施加到系统的压力被减小,而工作泵和管道系统上的过渡振动及负荷也被减低,因此每年的维护成本将可节省。 [0255] 预计每年的能耗 [0256]系统流量备选 消耗的抽运能量 操作成本,美元 预计每年节省成本,美元 恒定主流量 175,200 kWh $22,520 零 以降低速度运行两个泵 61,320 kWh $7,880 $14,640 [0257] 分析结果指明,与恒定游泳池水再循环流量设计相比,本发明系统可产生大量节省。 [0258] 本领域的技术人员会理解,可对具体实施例所示的本发明进行大量变更和/或修改,而没有背离广义描述的本发明的精神或范围。因此,当前实施例在所有方面将看作是说明性而非限制性的。 |