用于减少冷却水分配系统的能耗的系统和方法技术方案

一种冷却水分配系统包括与多个建筑物流体连通、并且还与多个冷却器站流体连通的冷却水回路。监测和控制系统与这些冷却器站之一通信，下文中将该冷却器站称为“受控”冷却器站，因为该冷却器站配置有一个或多个变频驱动器，这些变频驱动器由该监测和控制系统控制，用于调节诸如但不限于泵或风扇的至少一个冷却器站部件的速度。通过此调节过程，可以将该冷却水回路的压力差维持在“最佳范围”，以便在优化冷却器站输出的同时使冷却器站的能耗最小化。

System and method for reducing energy consumption of cooling water distribution system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于减少冷却水分配系统的能耗的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求2017年8月21日提交的美国专利申请号15/682,320的优先权，该专利申请如在本文中完整地阐述了一样，通过援引以其全文并入本文。
本专利技术总体上涉及通过监测和控制基础冷却器站或受控冷却器站内的变速驱动器来减少冷却水分配系统的能耗的系统和方法。
技术介绍
常规的冷却水系统通常包括冷却回路，该冷却回路具有回流管线和供应管线，这两种管线都与至少两个冷却站和至少两个建筑物流体连通。在这类常规系统中，在冷却站处产生的供水压力相对较高，这进而可能导致任何数量的不期望的后果。举例来说，即使遵循了标准的维护时间表，较高的压力也可能降低系统的使用寿命。可替代地或另外地，较高的压力可能需要更频繁的维护，这进而导致更高的成本。进一步地，较高的压力可能需要安装减压阀，但是，尽管这类阀可能降低进入的冷却水的压力，同时它们的安装也会增加资金成本和系统控制复杂性。此外，减压阀可能无法抵御住较高的压力而充分地进行封闭，并且过冷可能成为一个问题。
技术实现思路
一种冷却水分配系统包括与多个建筑物流体连通、并且还与多个冷却器站流体连通的冷却水回路。监测和控制系统与这些冷却器站之一通信，以下将该冷却器站称为“受控”冷却器站，因为该冷却器站配置有一个或多个变频驱动器，这些变频驱动器由该监测和控制系统控制，用于调节诸如但不限于泵或风扇的至少一个冷却器站部件的速度。通过此调节过程，可以将该冷却水回路的压力差维持在“最佳范围(sweetspot)”，以便在优化冷却器站输出的同时使冷却器站的能耗最小化。在本专利技术的一个方面，一种分布式过程冷却水系统包括供应管线，该供应管线具有供应管线压力传感器；回流管线，该回流管线具有回流管线压力传感器，该供应管线压力传感器和该回流管线压力传感器协作以提供在该供应管线与该回流管线之间的压力差；多个建筑物，每个建筑物具有建筑物自动化系统控制器，每个建筑物与该回流管线和该供应管线流体连通，这些控制器可通信地联网在一起；多个冷却器站，这些冷却器站包括至少一个基础冷却器站，每个冷却器站与该回流管线和该供应管线流体连通，这些冷却器站可通信地联网在一起，这些冷却器站中的至少一个冷却器站与这些建筑物中的至少一个建筑物通信；以及操作系统，该操作系统可操作以处理机器可读指令，该操作系统与至少该基础冷却器站通信，该操作系统被配置用于接收指示该压力差的信号，该操作系统进一步被配置用于基于该压力差来确定是否调节该基础冷却器站的泵速、使另一冷却器联机还是使另一冷却器脱机，以将该压力差维持在期望范围内。在本专利技术的另一方面，一种用于控制冷却水分配系统的方法包括以下步骤：(1)确定该分配系统的冷却水回路内的选定位置处的实时压力差；(2)监测基础冷却器站的实时泵速，该基础冷却器站包括耦合到冷却水泵的变频驱动器；(3)确定由该冷却水回路服务的多个建筑物的能量负荷；(4)调节该基础冷却器站的泵速以使其大致保持在该冷却水回路的预定设定点压力差的期望范围内；以及(5)确定是否通过使另一冷却器站的冷却器联机或脱机来改变分配系统的能力。附图说明下面参考以下附图详细描述本专利技术的优选和替代实施例：图1是根据本专利技术实施例的具有操作系统的冷却水分配系统的示意性系统图示，该操作系统与至少一个受控冷却器站通信以调节冷却器站内的泵速和/或使其他冷却器联机或脱机；图2A是根据本专利技术实施例的具有耦合到至少一个冷却水泵的至少一个变速驱动器的受控冷却器站的示意性系统图示；图2B是根据本专利技术实施例的另一个冷却水分配系统的示意性系统图示；图3是根据本专利技术实施例的用于确定受控冷却器站的操作模式的方法的流程图；并且图4是根据本专利技术实施例的用于指示操作受控冷却器站的最佳范围范围的图表。具体实施方式在以下描述中，阐述了某些具体细节以便提供对本专利技术的不同实施例的全面理解。然而，本领域技术人员将理解本专利技术可以在没有这些细节的情况下进行实践。在其他实例中，不一定详细地示出或描述与冷却水分配系统、该冷却水分配系统中使用的操作部件、冷却器站、泵、传感器、冷却水回路、各种计算和/或处理系统、各种系统操作参数以及用于操作供应一个或多个建筑物的冷却水分配系统的方法相关联的众所周知的结构，以避免不必要地模糊对本专利技术实施例的说明。在常规的冷却水分配系统中，在各个冷却站处产生的冷却水供应压力相对较高，这进而对由冷却水回路服务的建筑物造成若干后果。例如，靠近冷却站的建筑物的较高的冷却水供应压力可能需要安装减压阀以降低进入的冷却水供应压力，这会增加资金成本和在控制、安装和维护方面的系统复杂性。较高的冷却水供应压力可能意味着某些类型的控制阀无法抵御住较高的压力而进行封闭，并且结合较低的冷却水温度，这可能产生需要进行热量补偿的过冷情况。进一步地，较高的冷却水供应压力可能导致系统中受较高压力影响的所有部件的维护成本和维护频率增加。为了解决常规系统的上述缺点中的至少一些，本专利技术的至少一个方面涉及一种供应一个或多个建筑物的冷却水分配系统。针对本说明书，建筑物通常可以包括利用系统的冷却水供应管线并且需要非零负荷的任何结构。同样，术语“负荷”通常可以意指建筑物的冷却单元所需的流量需求，该冷却单元可以采取屋顶冷却单元的形式。流量需求通常是指就水的吨数而言，例如，特定建筑物可能需要5,000吨来自系统的水以满足其目前的冷却和/或加热需要。并且，由于温度变化、天气变化、一天中的时间(例如，主要工作时间)等，特定建筑物所需的负荷甚至在一天内自始至终都在波动。可以通过监测供应管线与回流管线之间的冷却水回路压力差来维持仍然允许冷却器站和建筑物的冷却单元充分发挥作用的最小压力，从而控制冷却水分配系统。降低冷却水回路压力差(即，冷却水供应与冷却水回流之间的压力差)可以实现许多优点。举例来说，本专利技术的冷却水分配系统以及用于操作该冷却水分配系统的方法可以有利地减少整个系统的总体能量使用(即，能耗)，并且减少至少两个联网的冷却站的能量使用，这进而将降低冷却水生产成本和冷却水价格。冷却站能量使用的减少可能不仅仅能弥补一个或多个负载中的任何增加的功耗。进一步地，可以降低与较高压力相关的问题相关联的冷却水回路、冷却器站和负载的维护成本。图1示出了具有冷却水回路或导管102的冷却水分配系统100的示意性系统图示，该冷却水回路或导管与多个建筑物104(单独地展示为建筑物104a至104d)流体连通、并且还与多个冷却器站106(单独地展示为冷却器站106a至106d)流体连通。监测和控制系统107与冷却器站106之一、并且尤其是与冷却器站106a通信，该冷却器站是特别配置有一个或多个变频驱动器(未示出)以可变地控制至少一个冷却器站部件(诸如但不限于泵或风扇)的速度的冷却器站106a。冷却水回路102包括供应回路102a和回流回路102b。压力传感器108分别与供应回路102a和回流回路102b通信，并且传感器读数之间的压力差提供了冷却水压力差。尽管示出了两个压力传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.要求保护排他性质或特权的本专利技术实施例定义如下： /n一种分布式过程冷却水系统，包括：/n供应管线，所述供应管线具有供应管线压力传感器；/n回流管线，所述回流管线具有回流管线压力传感器，所述供应管线压力传感器和所述回流管线压力传感器协作以提供在所述供应管线与所述回流管线之间的压力差；/n多个建筑物，每个建筑物具有建筑物自动化系统控制器，每个建筑物与所述回流管线和所述供应管线流体连通，所述控制器可通信地联网在一起；/n多个冷却器站，所述冷却器站包括至少一个基础冷却器站，每个冷却器站与所述回流管线和所述供应管线流体连通，所述冷却器站可通信地联网在一起，所述多个冷却器站中的至少一个冷却器站与所述多个建筑物中的至少一个建筑物通信；以及/n操作系统，所述操作系统可操作以处理机器可读指令，所述操作系统与至少所述基础冷却器站通信，所述操作系统被配置用于接收指示所述压力差的信号，所述操作系统进一步被配置为基于所述压力差来确定是否调节所述基础冷却器站的泵速、使另一冷却器联机还是使另一冷却器脱机，以将所述压力差维持在期望范围内。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170821 US 15/682,3201.要求保护排他性质或特权的本发明实施例定义如下：
一种分布式过程冷却水系统，包括：
供应管线，所述供应管线具有供应管线压力传感器；
回流管线，所述回流管线具有回流管线压力传感器，所述供应管线压力传感器和所述回流管线压力传感器协作以提供在所述供应管线与所述回流管线之间的压力差；
多个建筑物，每个建筑物具有建筑物自动化系统控制器，每个建筑物与所述回流管线和所述供应管线流体连通，所述控制器可通信地联网在一起；
多个冷却器站，所述冷却器站包括至少一个基础冷却器站，每个冷却器站与所述回流管线和所述供应管线流体连通，所述冷却器站可通信地联网在一起，所述多个冷却器站中的至少一个冷却器站与所述多个建筑物中的至少一个建筑物通信；以及
操作系统，所述操作系统可操作以处理机器可读指令，所述操作系统与至少所述基础冷却器站通信，所述操作系统被配置用于接收指示所述压力差的信号，所述操作系统进一步被配置为基于所述压力差来确定是否调节所述基础冷却器站的泵速、使另一冷却器联机还是使另一冷却器脱机，以将所述压力差维持在期望范围内。


2.如权利要求1所述的系统，其中，所述基础冷却器站包括耦合到变频驱动器的至少一个冷却水泵。


3.如权利要求1所述的系统，其中，所述操作系统通过将指令传送到所述变速驱动器来调节所述基础冷却器站的泵速。


4.如权利要求1所述的系统，其中，所述基础冷却器站包括至少一个冷却器单元，所述至少一个冷却器单元可操作以向至少一个冷却塔供应水并接收来自至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：本·魏贝定，伊恩·登普斯特，
申请(专利权)人：优化能源有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US