[发明专利]工业过程效率方法和系统

说明书

技术领域

本申请要求2006年2月23日提交的澳大利亚临时专利申请 No.2006900911的优先权益，通过引用将其内容结合到本文中。

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。

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

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。

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。

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。

在典型的系统中，通过冷凝器、优选地使用冷却塔等把从蒸发器 吸收的热量与压缩机添加的热量一起传递到外部空气。

在由蒸发器将水冷却到大约4.4至10℃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。

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。

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。

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

因此，希望提供改进性能及效率的方法和系统，由此极大地节省 工业系统中的能量，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。

还希望避免制冷机/锅炉之控制或者其它工业过程操作的不稳定 性，因而提供工业系统、如HVAC系统中的制冷机组/锅炉的稳定操 作。

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。

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。