[发明专利]对冷冻液冷却系统中的变速压缩机进行排列以提高能效

说明书

相关申请引用

本申请案主张2009年2月2日提交的第12/364,374号美国非临时专利申 请案的权益，该申请案的全文在此以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及供暖、通风和空气调节(“HVAC”)系统领域，具体而言， 涉及用于对并行设备(例如离心式冷却机、泵和风机)进行排序，以提高包 含此类设备的HVAC系统整体运行效率的改进策略，尤其是自动化或通过软 件实施的方法。

背景技术

冷水机组可用于冷却建筑舒适度负载和工业过程负载，会消耗大量电力。 冷水机组通常采用多台冷却机，其中部分冷却机还采用多台压缩机。这样可 对设备进行安排，使其满足从极低负载到机组全部容量的各种负载要求，具 体取决于设计和运行环境。借助多台冷却机还可以在设计中加上自动防故障 运行，当某台机器出现故障时可以进行备用。

大中型冷却机组通常采用离心式压缩机，因为此类压缩机运行效率高， 容量较大。冷却机由安装在一组换热器上的一台或一台以上压缩机组成，压 缩机与其他管道、制冷剂和设备一起冷却流经一台换热器的液体，同时将在 高温下吸收的热量排入流经另一台换热器的液体。流经这两台换热器的液体 通常为水。一台或一台以上压缩机与两台换热器的组合即称作冷却机，大中 型冷却机组由多台冷却机组成。

图5为带有四台冷却机(501-504)的传统水冷设施的组件简图，这四台 冷却机并行排列，且均与冷水水泵与水管系统(520)相连。每台冷却机均有 一个独立冷却机控制器(531-534)，每台冷却机控制器均与控制器(540)连 通。通过以太网等网络，各台冷却机控制器可相互连通。中央控制器优选具 有经配置以读取计算机程序的处理器和关联存储器。中央控制器可能为数字 计算系统，例如个人计算机或可编程逻辑控制器。中央控制器经配置以接收 来自每台冷却机的信息，例如压头读数、液体温度和当前叶片设置。中央控 制器还控制冷却机组的多个方面，包括泵速、冷却机负载以及将冷却机排列 在生产线上以及将其从生产线上取消排列。

图1说明变速离心式冷却机的主要组件。针对舒适度调节应用或为了满 足制造应用中的过程冷却需要，大中型冷却机组通常采用2台至多达12台冷 却机，甚至可能更多。在带有变速离心式冷却机的典型水冷设施中，每台冷 却机均具有一台或一台以上电动机/压缩机单元(109)，所述电动机/压缩机单 元可为密闭式或开放式。驱动压缩机的电动机或引擎由通常称为变速驱动器 (110)的动力单元提供动力，此动力单元可改变压缩机单元中电动机或引擎 的转速。

每台压缩机通过连接(112)从冷却器(111)中抽取低压制冷剂气体，对 其进行压缩，并通过连接(113)将其作为高压热气排入冷凝器(114)中。 在冷凝器中，气态的热制冷剂向由冷却塔或其他从液体中导热的构件通过管 路连接(140)供应的冷凝器水释放热量，从而冷凝为液体。冷凝器水流经冷 凝器中的管道，吸收制冷剂的热量并将其冷却为高压液体。随后，经过加热 的冷凝器水通过管路连接(141)离开冷凝器，返回冷却塔或其它排热装置中。

经过冷凝的液体制冷剂随后流经用于调整流入冷却器(111)的制冷剂流 量的膨胀装置(expansion device)(113)，压缩机不断从冷却器中抽取膨胀的 气态制冷剂，使冷却器维持在低压状态。低压环境使制冷剂转化为气态，在 转化过程中，制冷剂从通过管路连接(151)循环流入冷却器的冷水中吸收气 化所需的热量，随后流经冷却器中的管道，在冷却器中，沸腾的制冷剂从冷 水中吸收热量，然后冷水以所需温度流出管路连接(152)，以冷却与冷却机 组相连的舒适度负载或过程负载。低压蒸汽被吸入压缩机入口，此过程不断 循环往复。冷水和冷凝器水通常通过泵(未图示)循环。冷却机中的所有元 件均由板上控制面板(162)控制。尽管许多冷却机的配置与图1所示的配置 相似，但本基本设计仍有其他变体。