BR112021006342B1

BR112021006342B1 - Controle de manutenção e de fluxo automático de trocador de calor

Info

Publication number: BR112021006342B1
Application number: BR112021006342-0A
Authority: BR
Inventors: Zeljko Terzic; Redmond Hum; Marcelo Javier Acosta Gonzalez; Ritesh Patel
Original assignee: S.A. Armstrong Limited
Priority date: 2018-10-05
Filing date: 2018-12-05
Publication date: 2023-10-17
Also published as: SG11202102336XA; BR112021006342A2; US20210140695A1; EP3861273A4; CN112805529A; EP3861273A1; WO2020069593A1; EP3861273C0; EP3861273B1

Abstract

controle de manutenção e de fluxo automático de trocador de calor. a presente invenção refere-se a um sistema de transferência de calor que inclua um ou mais trocadores de calor e uma ou mais bombas de controle que controle o fluxo através dos trocadores de calor. a fim de obter uma carga variável, as bombas de controle podem ser controladas para operar menos do que o fluxo de trabalho total. em uma configuração exemplar, um controlador pode calcular, quando cada trocador de calor (118) está limpo, valores de coeficiente de cada respectivo trocador de calor (118). o controlador pode determinar, durante a operação em tempo real, valores de coeficiente em tempo real do trocador de calor (118) para comparar com os respectivos valores do coeficiente quando limpo, a fim de determinar se há incrustação naquele trocador de calor (118). em alguns exemplos, o controlador pode determinar se existe necessidade de manutenção no trocador de calor (118) devido à incrustação, e realizar a lavagem do trocador de calor (118) operando uma ou mais das bombas de controle com carga de trabalho total durante a operação em tempo real para obter a carga variável.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA COM PEDIDO(S) RELACIONADO(S)

[0001] Este pedido reivindica o benefício de prioridade para o Pedido de Patente Provisório dos Estados Unidos US 62/741,943 depositado em 05 de outubro de 2018, o conteúdo do qual está incorporado neste documento como referência na DESCRIÇÃO DETALHADA DE CONFIGURAÇÕES EXEMPLARES, abaixo.

CAMPO TÉCNICO

[0002] A presente invenção refere-se as configurações exemplares geralmente se referem a sistemas de transferência de calor e a trocadores de calor.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0003] Os sistemas de Aquecimento, Ventilação e Ar-condicionado (HVAC) prediais podem conter plantas de água refrigerada central que são projetados para oferecer unidades de ar-condicionado com água fria de forma a reduzir a temperatura do ar que deixa o espaço condicionado antes que ele seja reciclado de volta para o espaço condicionado.

[0004] As plantas de água refrigerada são utilizadas para fornecer água fria ou ar para um prédio. As plantas de água refrigerada podem compreender equipamento mecânico ativo e passivo que trabalham em conjunto para reduzir a temperatura da água de retorno morna antes de alimentá-la no circuito de distribuição. Nas plantas de água refrigerada, um trocador de calor é utilizado para transferir energia térmica entre dois ou mais circuitos de meios de circulação. Semelhantemente, uma planta térmica pode incluir uma ou mais caldeiras que fornecem água quente para o circuito de distribuição, de uma ou mais caldeiras ou de um circuito secundário que tenha uma fonte de aquecimento.

[0005] O acúmulo de contaminantes, chamado de incrustação, pode ocorrer nos componentes da planta de água refrigerada ou na planta de aquecimento ao operar com carga parcial.

[0006] A fim de realizar a manutenção manual no trocador de calor da planta de água refrigerada, a planta de água refrigerada pode ser desligada, o trocador de calor é removido e desmontado, e os contaminantes são removidos ou lavados manualmente. Então, o trocador de calor é montado novamente e instalado de volta na planta de água refrigerada. Este processo é ineficiente.

[0007] Em alguns métodos convencionais, a manutenção manual do trocador de calor é tipicamente realizada de acordo com um cronograma fixo de acordo com o administrador de manutenção do fabricante ou predial. Existe um risco de manutenção excessiva ou de falta de manutenção quando o cronograma fixo é utilizado para a manutenção manual, que é ineficiente.

[0008] Em alguns métodos existentes, a pressão diferencial é medida através do trocador de calor em condições de fluxo total e a pessoa responsável pelo serviço realizará uma limpeza manual uma vez que pressão diferencial atinja um determinado ponto para condições de fluxo total.

[0009] Outras dificuldades com os sistemas existentes podem ser apreciadas em vista da Descrição Detalhada das Configurações Exemplares, abaixo.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

[0010] Uma configuração exemplar é um sistema de transferência de calor que inclui um trocador de corrente de placa e estrutura contracorrente e bombas de controle variável que controlam o fluxo através do trocador de calor. O trocador de calor pode ter um projeto menor que utiliza menos material, dimensões reduzidas e é dimensionado para fluxo turbulento com circulação de pressão mais elevada. As bombas de controle possuem uma capacidade energética maior que é utilizada para acomodar diferenciais de pressão mais elevados através do trocador de calor menor que são transmitidos pelas bombas de controle. Uma configuração exemplar é um sistema e método para controlar as bombas de controle ao longo de uma curva de controle.

[0011] Uma configuração exemplar é um sistema de transferência de calor que inclui um ou mais trocadores de calor e uma ou mais bombas de controle que controlam o fluxo através dos trocadores de calor. A fim de obter uma carga variável, as bombas de controle podem ser controladas para operar com menos do que o fluxo total (por exemplo, fluxo de trabalho). Em uma configuração exemplar, um controlador pode calcular, quando cada trocador de calor está limpo, valores de coeficiente de cada respectivo trocador de calor. O controlador pode determinar, durante a operação em tempo real, valores de coeficiente em tempo real do trocador de calor para comparar com os respectivos valores do coeficiente quando limpo, a fim de determinar se há incrustação naquele trocador de calor. Em alguns exemplos, o controlador pode determinar se existe necessidade de manutenção no trocador de calor devido à incrustação, e realizar a lavagem do trocador de calor operando uma ou mais das bombas de controle com carga total (carga de trabalho) durante a operação em tempo real para obter a carga variável.

[0012] Uma configuração exemplar é um sistema de transferência de calor para obter uma carga variável, compreendendo: um trocador de calor que define uma primeira passagem de fluido e uma segunda passagem de fluido; uma primeira bomba de controle variável para proporcionar fluxo variável de um primeiro meio de circulação através da primeira passagem de fluido do trocador de calor; pelo menos um controlador configurado para: controlar a primeira bomba de controle variável para controlar o primeiro meio de circulação através do trocador de calor a fim de obter a carga variável, determinando, com base na medição da operação em tempo real ao obter a carga variável, se o trocador de calor requer manutenção devido à incrustação do trocador de calor, e em resposta à referida determinação, controlar a primeira bomba de controle variável, para uma primeira quantidade de fluxo do primeiro meio de circulação a fim de lavar a incrustação do trocador de calor.

[0013] Uma configuração exemplar é um sistema para rastrear o desempenho do trocador de calor, compreendendo: um trocador de calor para instalação em um sistema que tenha uma carga; um subsistema de saída; e pelo menos um controlador configurado para: determinar um valor de coeficiente limpo do trocador de calor quando no estado limpo, calcular, a partir da medição da medição da operação em tempo real ao obter a carga, um valor de coeficiente real do trocador de calor, calcular uma comparação entre o valor do coeficiente real do trocador de calor e o valor do coeficiente limpo do trocador de calor, e saída para o subsistema de saída quando a comparação satisfaz aos critérios.

[0014] Uma configuração exemplar é um método para obter uma carga variável utilizando um sistema de transferência de calor, o sistema de transferência de calor incluindo um trocador de calor que define uma primeira passagem de fluido e uma segunda passagem de fluido, o sistema de transferência de calor incluindo uma primeira bomba de controle variável para proporcionar um fluxo variável de um primeiro meio de circulação através da primeira passagem de fluido do trocador de calor, o método sendo realizado por pelo menos um controlador e compreendendo: controlar a primeira bomba de controle variável para controlar o primeiro meio de circulação através do trocador de calor a fim de obter a carga variável, determinando, com base na medição da operação em tempo real ao obter a carga variável, se o trocador de calor requer manutenção devido à incrustação do trocador de calor, e em resposta à referida determinação, controlar a primeira bomba de controle variável, para uma primeira quantidade de fluxo do primeiro meio de circulação a fim de lavar a incrustação do trocador de calor.

[0015] Uma configuração exemplar é um método para rastrear o desempenho de um trocador de calor para instalação em um sistema que tenha uma carga, o método sendo realizado por pelo menos um controlador e compreendendo: determinar um valor de coeficiente limpo do trocador de calor quando no estado limpo; calcular, a partir da medição da medição da operação em tempo real ao obter a carga, um valor de coeficiente real do trocador de calor; calcular uma comparação entre o valor do coeficiente real do trocador de calor e o valor do coeficiente limpo do trocador de calor; e saída para um subsistema de saída quando a comparação satisfaz aos critérios.

[0016] Outra configuração exemplar é um meio não transitório legível por computador com instruções armazenadas executáveis por pelo menos um ou mais controladores para realizar os métodos descritos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0017] Agora, far-se-á referência, por meio de exemplos, aos desenhos acompanhantes que mostram configurações exemplares, e nos quais:

[0018] A Figura 1A ilustra uma representação gráfica de um sistema predial, ilustrada como uma planta de água refrigerada para fornecer água fria para um edifício, para o qual configurações exemplares podem ser aplicadas.

[0019] A Figura 1B ilustra uma representação gráfica de aspectos adicionais da planta de água refrigerada mostrada na Figura 1A.

[0020] A Figura 1C ilustra uma representação gráfica de outra planta de água refrigerada exemplar, apresentando um economizador de energia por circulação de água com uma torre de resfriamento dedicada, com compartilhamento de carga paralelo.

[0021] A Figura 1D ilustra uma representação gráfica de outra planta de água refrigerada exemplar, apresentando um economizador de energia por circulação de água com uma torre de resfriamento dedicada, com compartilhamento de carga.

[0022] A Figura 1E ilustra uma representação gráfica de uma planta térmica exemplar.

[0023] A Figura 1F ilustra uma representação gráfica de uma planta de água resfriada exemplar apresentando um circuito de resfriamento direto.

[0024] A Figura 1G ilustra uma representação gráfica de uma planta térmica exemplar apresentando um circuito de resfriamento regional.

[0025] A Figura 1H ilustra uma representação gráfica de uma planta térmica exemplar para aquecer água potável.

[0026] A Figura 1I ilustra uma representação gráfica de um sistema predial exemplar para recuperação de calor residual.

[0027] A Figura 1J ilustra uma representação gráfica de um sistema predial exemplar para isolamento térmico geotérmico.

[0028] A Figura 2A ilustra uma representação gráfica de um trocador de calor, de acordo com uma configuração exemplar.

[0029] A Figura 2B ilustra uma visão perspectiva de um módulo de transferência de calor exemplar com dois trocadores de calor, de acordo com a configuração exemplar.

[0030] A Figura 2C ilustra uma visão perspectiva de um módulo de transferência de calor exemplar com três trocadores de calor, de acordo com uma configuração exemplar.

[0031] A Figura 2D ilustra uma vista separada parcial do conteúdo do módulo de transferência de calor da Figura 2C.

[0032] A Figura 2E ilustra uma vista perspectiva de um sistema de transferência de calor exemplar que inclui o módulo de transferência de calor da Figura 2C e duas bombas de controle duplo.

[0033] A Figura 3A ilustra uma representação gráfica de conectividade de rede de um sistema de transferência de calor, apresentando uma configuração local.

[0034] A Figura 3B ilustra uma representação gráfica de conectividade de rede de um sistema de transferência de calor, apresentando uma configuração remota.

[0035] A Figura 4A ilustra um gráfico de um perfil de carga térmica exemplar para uma carga como um prédio.

[0036] A Figura 4B ilustra um gráfico de um perfil de carga de fluxo exemplar para uma carga como um prédio.

[0037] A Figura 5 ilustra um diagrama de blocos detalhado exemplar de um dispositivo de controle, de acordo com uma configuração exemplar.

[0038] A Figura 6 ilustra um sistema de controla para coordenar o controle de dispositivos, de acordo com uma configuração exemplar.

[0039] A Figura 7A ilustra um diagrama de fluxo de um método exemplar para manutenção automática de um trocador de calor, de acordo com uma configuração exemplar.

[0040] A Figura 7B ilustra um diagrama de fluxo de um método exemplar para determinar se uma ou mais bombas de controle devem realizar a manutenção no trocador de calor.

[0041] A Figura 7C ilustra um diagrama de fluxo de um método exemplar alternativo para determinar se uma ou mais bombas de controle devem realizar a manutenção no trocador de calor.

[0042] A Figura 7D ilustra um diagrama de fluxo de outro método exemplar alternativo para determinar se uma ou mais bombas de controle devem realizar a manutenção no trocador de calor.

[0043] A Figura 8 ilustra um gráfico de resultados de simulação de cavalo-força da caldeira versus o tempo de uma bomba de controle operando através de vários trocadores de calor apresentando vários fatores de incrustação, incluindo um trocador de calor com manutenção automática de acordo com uma configuração exemplar.

[0044] A Figura 9 ilustra um gráfico dos resultados de teste do valor do coeficiente do trocador de calor (Valor U) versus o fluxo de um trocador de calor limpo.

[0045] A Figura 10 ilustra um gráfico de uma faixa de operação exemplar e faixa de seleção de uma bomba de controle de velocidade variável de um sistema de transferência de calor.

[0046] Numerais de referência semelhantes podem ter sido utilizados em diferentes figuras para denotar componentes semelhantes.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0047] Pelo menos algumas configurações exemplares se referem a processos, equipamentos e sistemas do processo no sentido industrial, significando um processo que resulta em produto(s) (por exemplo, água quente, água fresca, ar) utilizando insumos (por exemplo, água fria, combustível, ar, etc.). Nestes sistemas, um trocador de calor ou um sistema de transferência de calor pode ser utilizado para transferir energia térmica entre dois ou mais circuitos de meios de circulação.

[0048] Em uma configuração exemplar, as arquiteturas de modelagem de equipamentos para rastrear o parâmetro de desempenho podem ser empregadas em estruturas de registro de dados, ou em sistemas de controle implementados por um controlador ou processador que executa instruções armazenadas em um meio não transitório legível por computador. Os parâmetros de desempenho do equipamento armazenados anteriormente pelo meio legível por computador podem ser comparados e contrastados para os valores do parâmetro de desempenho em tempo real.

[0049] Em algumas configurações exemplares, um parâmetro de desempenho do desempenho de cada dispositivo é modelado por meio de valores modelos. Em algumas configurações exemplares, os valores modelos são valores discretos que podem ser armazenados em uma mesa, mapa, base de dados, tuplo, vetor ou variáveis computadorizadas de múltiplos parâmetros. Em algumas outras configurações exemplares, os valores modelos são valores do parâmetro de desempenho (por exemplo, a unidade padrão de medição para aquele parâmetro de desempenho particular, como na Métrica Imperial ou SI).

[0050] Os coeficientes do equipamento são utilizados para descrever as respostas comportamentais das unidades individuais dentro de cada categoria de grupo do equipamento. Cada unidade individual dentro de cada categoria de equipamento pode ser individualmente modelada atribuindo cada coeficiente correspondente a um conjunto específico de condições operacionais que transcrevem o parâmetro comportamental em questão. Os coeficientes do equipamento podem ser utilizados para comparação direta ou como parte de uma ou mais equações para modelar o parâmetro comportamental. Pode-se apreciar que cada unidade individual pode ter parâmetros de comportamento individual variados, e pode ser individualmente modelado e monitorado de acordo com configurações exemplares.

[0051] Modelos matemáticos que prescrevem o desempenho da eficiência do equipamento mecânico têm constantes e coeficientes que parametrizar as equações. Por exemplo, os coeficientes podem ser coeficientes de um polinômio ou de outra equação matemática.

[0052] Especificar estes coeficientes na época da fabricação, e rastrear sua capacidade de prever com exatidão o desempenho em tempo real através do ciclo de vida do item mecânico permite a manutenção preventiva, a detecção de falhas, a verificação da instalação e do comissionamento, bem como a análise comparativa do desempenho energético ou o desempenho do consumo de fluido e o monitoramento de longo prazo.

[0053] Em uma configuração exemplar, esquemas de controle dependentes de arquiteturas de modelagem de planta baseadas no coeficiente podem ser configuradas para otimizar o consumo de energia ou o consumo de fluido de equipamentos individuais, ou o sistema como um todo, e monitoradas durante o ciclo de vida do equipamento incluindo um trocador de calor ou um sistema de transferência de calor.

[0054] Muitos sistemas de HVAC prediais não operam com carga total (carga de trabalho). Em uma configuração exemplar, com base nos coeficientes determinados, um controlador pode determinar, durante a operação em tempo real, se existe incrustação no trocador de calor que possa se acumular quando o sistema predial está operando com carga parcial por um período de tempo prolongado. Em alguns exemplos, o controlador pode determinar se existe necessidade de manutenção no trocador de calor devido à incrustação, e realizar a lavagem do trocador de calor operando com carga total (carga de trabalho) durante a operação em tempo real do sistema predial.

[0055] Uma configuração exemplar é um sistema de transferência de calor que inclui um ou mais trocadores de calor e uma ou mais bombas de controle que controlam o fluxo através dos trocadores de calor. A fim de obter uma carga variável, as bombas de controle podem ser controladas para operar com menos do que o fluxo total (por exemplo, fluxo de trabalho). Em uma configuração exemplar, um controlador pode calcular, quando cada trocador de calor está limpo, valores de coeficiente de cada respectivo trocador de calor. O controlador pode determinar, durante a operação em tempo real, valores de coeficiente em tempo real do trocador de calor para comparar com os respectivos valores do coeficiente quando limpo, a fim de determinar se há incrustação naquele trocador de calor. Em alguns exemplos, o controlador pode determinar se existe necessidade de manutenção no trocador de calor devido à incrustação, e realizar a lavagem do trocador de calor operando uma ou mais das bombas de controle com carga total (carga de trabalho) durante a operação em tempo real para obter a carga variável.

[0056] Uma configuração exemplar é um sistema de transferência de calor para obter uma carga variável, compreendendo: um trocador de calor que define uma primeira passagem de fluido e uma segunda passagem de fluido; uma primeira bomba de controle variável para proporcionar fluxo variável de um primeiro meio de circulação através da primeira passagem de fluido do trocador de calor; pelo menos um controlador configurado para: controlar a primeira bomba de controle variável para controlar o primeiro meio de circulação através do trocador de calor a fim de obter a carga variável, determinando, com base na medição da operação em tempo real ao obter a carga variável, se o trocador de calor requer manutenção devido à incrustação do trocador de calor, e em resposta à referida determinação, controlar a primeira bomba de controle variável, para uma primeira quantidade de fluxo do primeiro meio de circulação a fim de lavar a incrustação do trocador de calor.

[0057] Uma configuração exemplar é um sistema para rastrear o desempenho do trocador de calor, compreendendo: um trocador de calor para instalação em um sistema que tenha uma carga; um subsistema de saída; e pelo menos um controlador configurado para: determinar um valor de coeficiente limpo do trocador de calor quando no estado limpo, calcular, a partir da medição da medição da operação em tempo real ao obter a carga, um valor de coeficiente real do trocador de calor, calcular uma comparação entre o valor do coeficiente real do trocador de calor e o valor do coeficiente limpo do trocador de calor, e saída para o subsistema de saída quando a comparação satisfaz aos critérios.

[0058] Uma configuração exemplar é um método para obter uma carga variável utilizando um sistema de transferência de calor, o sistema de transferência de calor incluindo um trocador de calor que define uma primeira passagem de fluido e uma segunda passagem de fluido, o sistema de transferência de calor incluindo uma primeira bomba de controle variável para proporcionar um fluxo variável de um primeiro meio de circulação através da primeira passagem de fluido do trocador de calor, o método sendo realizado por pelo menos um controlador e compreendendo: controlar a primeira bomba de controle variável para controlar o primeiro meio de circulação através do trocador de calor a fim de obter a carga variável, determinando, com base na medição da operação em tempo real ao obter a carga variável, se o trocador de calor requer manutenção devido à incrustação do trocador de calor, e em resposta à referida determinação, controlar a primeira bomba de controle variável, para uma primeira quantidade de fluxo do primeiro meio de circulação a fim de lavar a incrustação do trocador de calor.

[0059] Uma configuração exemplar é um método para rastrear o desempenho de um trocador de calor para instalação em um sistema que tenha uma carga, o método sendo realizado por pelo menos um controlador e compreendendo: determinar um valor de coeficiente limpo do trocador de calor quando no estado limpo; calcular, a partir da medição da medição da operação em tempo real ao obter a carga, um valor de coeficiente real do trocador de calor; calcular uma comparação entre o valor do coeficiente real do trocador de calor e o valor do coeficiente limpo do trocador de calor; e saída para um subsistema de saída quando a comparação satisfaz aos critérios.

[0060] A Figura 1A um sistema de HVAC predial exemplar 100 como uma planta de água refrigerada, de acordo com uma configuração exemplar. Conforme mostra a Figura 1A, o sistema predial 100 pode incluir, por exemplo: uma bomba de controle de água refrigerada 102, um resfriador 120, uma bomba de controle 122, e duas torres de resfriamento 124. Em uma configuração exemplar, mais ou menos números de dispositivos podem existir dentro de cada categoria de equipamento. Outros tipos de equipamentos e dispositivos rotativos podem ser incluídos no sistema predial 100, em algumas configurações exemplares.

[0061] O sistema predial 100 poder ser utilizado para suprir um prédio 104 (conforme mostrado), campus (múltiplos prédios), região, veículo, planta, gerador, trocador de calor, ou outra infraestrutura ou carga adequada, com adaptações adequadas. Cada bomba de controle 102 pode incluir um ou mais respectivos dispositivos de bomba 106a (um mostrado, ao passo que dispositivos de bomba para uma única bomba de controle 102 são ilustrados na Figura 2E) e um dispositivo de controle 108a para controlar a operação de cada dispositivo de bomba respectivo 106a. O meio de circulação particular pode variar dependendo da aplicação particular, e pode, por exemplo, incluir glicol, água, ar, combustível, e meios semelhantes. O resfriador 120 pode incluir pelo menos um condensador e um evaporador, por exemplo, conforme entendido no estado da técnica. O condensador do resfriador 120 coleta calor indesejado através do meio de circulação antes que o meio de circulação seja enviado para as torres de resfriamento 124. O condensador propriamente dito é um trocador de calor, e configurações exemplares que se referem a um trocador de calor (manutenção automática e lavagem incluídas) podem ser aplicadas ao condensador, conforme aplicável. O evaporador do resfriador 120 é onde o meio de circulação resfriado é gerado, e o meio de circulação resfriado deixa o evaporador e flui para o prédio 105 através da bomba de controle 102. Cada torre de resfriamento 124 pode ser dimensionada e configurada para proporcionar resfriamento por meio de evaporação, e pode incluir um respectivo ventilador, por exemplo. Cada torre de resfriamento 124 pode incluir uma ou mais células da torre de resfriamento, em um exemplo.

[0062] O sistema predial 100 pode ser configurado para oferecer unidades de ar-condicionado do prédio 104 com água fria de forma a reduzir a temperatura do ar que deixa o espaço condicionado antes que ele seja reciclado de volta para o espaço condicionado. O sistema predial 100 pode compreender equipamento mecânico ativo e passivo que trabalha em conjunto para reduzir a temperatura da água de retorno morna antes de alimentá-la no circuito de distribuição.

[0063] Com referência à Figura 1B, o sistema predial 100 pode incluir um trocador de calor 118 que é uma interface na comunicação térmica com um sistema circulante secundário, por exemplo, através do resfriador 120 (Figura 1A). O trocador de calor 118 pode ser colocado em várias posições no sistema predial 100 da Figura 1A. O sistema predial 100 pode incluir uma ou mais cargas 110a, 110b, 110c, 110d, onde cada carga 110a, 110b, 110c, 110d pode ter uma exigência de uso variável com base nas exigências de um condicionador de ar, HVAC, tubulação, etc. Cada válvula de 2 vias 112a, 112b, 112c, 112d pode ser utilizada para controlar a taxa de fluxo para cada carga 110a, 110b, 110c, 110d respectiva. Em algumas configurações exemplares, na medida em que a pressão diferencial entre a carga diminui, o dispositivo de controle 108a responde a esta mudança aumentando a velocidade da bomba do dispositivo de bombeamento 106a para manter ou atingir o ponto de ajuste de saída (por exemplo, pressão ou temperatura). Se a pressão diferencial entre a carga diminuir, o dispositivo de controle 108a responde a esta mudança diminuindo a velocidade da bomba do dispositivo de bombeamento 106a para manter ou atingir o ponto de ajuste. Em algumas configurações, uma carga aplicável 110a, 110b, 110c, 110d pode representar serpentinas de resfriamento a serem supridas pelo meio de circulação o resfriador 120, cada um com válvulas associadas 112a, 112b, 112c, 112d, por exemplo. Em alguns exemplos, uma carga aplicável 110a, 110b, 110c, 110d pode representar serpentinas de ventilador que incluem, cada uma, uma serpentina de resfriamento e um ventilador controlável (não mostrado) que sobra o ar entre as serpentinas de resfriamento. Em alguns exemplos, o ventilador possui um motor variavelmente controlável para controlar a temperatura na região a ser resfriada. Em outros exemplos, o ventilador possui um motor binário controlável (isto é, somente no estado ligado ou desligado) para controlar a temperatura na região a ser resfriada. Os dispositivos de controle 108a e as válvulas de controle 112a, 112b, 112c, 112d podem responder a mudanças no resfriador 120 aumentando ou diminuindo a velocidade da bomba do dispositivo de bombeamento 106a, ou controlar variavelmente uma quantidade de aberturas ou fechamentos das válvulas de controle 112a, 112b, 112c, 112d, ou controlar os ventiladores, para atingir o ponto de ajuste de saída especificado.

[0064] A bomba de controle 122 (é possível ter mais que uma bomba de controle) é utilizada para proporcionar controle de fluxo das torres de resfriamento 124 até o resfriador 120 e/ou trocador de calor 118. A bomba de controle 122 pode ter um motor variavelmente controlável, e pode incluir um dispositivo de bombeamento 106b e um dispositivo de controle 108b. Em vários exemplos, a bomba de controle 122 pode ser utilizada para controlar o fluxo de uma fonte de resfriamento ou de aquecimento até o trocador de calor 118. Em alguns exemplos, o trocador de calor 118 é separado do resfriador 120. Em outros exemplos, o resfriador 120 é integrado ao trocador de calor 118. Em alguns exemplos, o trocador de calor 118 é integrado a uma ou ambas as bombas de controle 102, 122 (por exemplo, veja a Figura 2E). Em outros exemplos, o trocador de calor 118 é separado das bombas de controle 102, 122 utilizando tubulação, conexões, dispositivos intermediários, etc.

[0065] Ainda com referência à Figura 1B, as propriedades de saída de cada bomba de controle 102, 122 podem ser controladas, por exemplo, para atingir um ponto de ajuste de temperatura ou de pressão nas propriedades de saída combinadas representadas ou detectadas pelo sensor externo 114, mostrado na carga 110d em um ponto do prédio 104 (o ponto mais elevado neste exemplo). O sensor externo 114 representa ou detecta o agregado ou o total das propriedades de saída de todas as bombas de controle 102, 122 na carga, em um exemplo, fluxo e pressão. Informações sobre o fluxo e a pressão locais até a bomba de controle 102, 122 também podem ser representadas ou detectadas por um respectivo sensor 130, em uma configuração exemplar. O sensor externo 114 pode ser utilizado para detectar a temperatura e a carga térmica (Q) nas configurações exemplares. A carga térmica (Q) pode se referem a uma carga de temperatura quente ou a uma carga de temperatura fria. Em um exemplo, o sensor externo 114 para temperatura e carga térmica pode ser colocado em cada carga (110a, 110b, 110c, 110d), ou um sensor externo 114 é colocado no ponto mais elevado da carga 110d. Em outro exemplo, os parâmetros operacionais são descritos mais detalhadamente aqui.

[0066] Um ou mais controladores 116 (por exemplo, processadores) podem ser utilizados para coordenar a saída (por exemplo, temperatura, pressão e fluxo) de alguns ou de todos os dispositivos do sistema predial 100. Os controladores 116 podem incluir um controlador principal centralizado em algumas configurações, e/ou podem ter algumas das funções distribuídas para um ou mais dos dispositivos no sistema geral do sistema predial 100 em algumas configurações exemplares. Em uma configuração exemplar, os controladores 116 são implementados por um processador que executa instruções armazenadas na memória. Em uma configuração exemplar, os controladores 116 são configurados para controlar ou para estar em comunicação com as cargas (110a, 110b, 110c, 110d), as válvulas (112a, 112b, 112c, 112d), as bombas de controle 102, 122, o trocador de calor 118, e outros dispositivos.

[0067] Novamente em referência às Figuras 1A e 1B, em algumas configurações exemplares, o sistema predial 100 pode representar um sistema de aquecimento circulante (“planta térmica”), com adaptação adequada. A planta térmica pode incluir um trocador de calor 118 que é uma interface em comunicação térmica com um sistema circulante secundário, como um sistema de caldeira. Ao invés de um resfriador 120, o sistema de caldeira pode incluir uma ou mais caldeiras 140 (não mostrada aqui). Em um exemplo, válvulas de controle 112a, 112b, 112c, 112d controlam a taxa de fluxo para os elementos térmicos (por exemplo, cargas 110a, 110b, 110c, 110d). Os dispositivos de controle 108a, 108b e as válvulas de controle 112a, 112b, 112c, 112d podem responder a mudanças nos elementos térmicos (por exemplo, cargas 110a, 110b, 110c, 110d) e o sistema de caldeira aumentando ou diminuindo a velocidade da bomba do dispositivo de bombeamento 106a, ou controlando variavelmente uma quantidade de aberturas ou fechamentos das válvulas de controle 112a, 112b, 112c, 112d, para atingir o ponto de ajuste de saída especificado (por exemplo, temperatura ou pressão). Em alguns exemplos, uma ou mais caldeiras 140 são separadas do trocador de calor 118. Em outros exemplos, uma ou mais caldeiras 140 são integradas ao trocador de calor 118.

[0068] Cada dispositivo de controle 108a, 108b pode estar contido em um cartão Controlador de Bomba 226 (“cartão PC”) que é integrado dentro da respectiva bomba de controle 102, 122. Um controlador (com dispositivo de comunicação) do trocador de calor 118 pode estar contido em um cartão de Trocador de Calor 222 (“cartão HX”) que é integrado dentro do trocador de calor 118. Em um exemplo, o cartão PC 226 pode ser um dispositivo em estilo de tablet que inclui uma tela sensível ao toque 530a (para a bomba de controle 102, mostrada na Figura 5), processador (controlador 506a, Figura 5), e subsistema de comunicação 516a (Figura 5), que pode ser fabricado independentemente e, então, integrado à respectiva bomba de controle 102, 122. O cartão HX 222 é integrado ao trocador de calor 118, e pode ser um dispositivo no estilo de um tablet como o cartão PC 226 apresentando uma tela sensível ao toque 228 em alguns exemplos, e em alguns exemplos não possui a tela sensível ao toque 228.

[0069] A Figura 1C ilustra uma representação gráfica de outra planta de água refrigerada exemplar, apresentando um economizador de energia por circulação de água com uma torre de resfriamento dedicada 124, com compartilhamento de carga paralelo, de acordo com uma configuração exemplar. Neste exemplo, a torre de resfriamento 124 supre o resfriador 120 e o trocador de calor 118 em paralelo. A carga 110a, 110b, 110c, 110d é uma carga de ar-condicionado que é suprida pelo resfriador 120 e pelo trocador de calor 118 em paralelo.

[0070] Na configuração da Figura 1C, o fluxo de abastecimento é geralmente executado com velocidade total. Como a operação da torre de resfriamento 124 é relativamente barata comparada com a operação de um resfriador 120, é preferível executar o fluxo máximo através da torre de resfriamento 124. Em casos onde a torre de resfriamento 124 for utilizada em cargas parciais, então, controlar a Tcarga, suprir ou utilizar Maximizar o Delta T do Lado da Fonte com abordagem de temperatura constante e Delta T constante do lado da carga é recomendado para garantir que o lado da carga esteja atingindo as temperaturas do projeto. Para obter economia adicional, o usuário pode definir a abordagem mínima entre o Tfonte,Entrada e Tcarga,saída utilizando Maximizar o Delta T do Lado da Fonte com abordagem de temperatura constante e Delta T constante do lado da carga. Uma temperatura de abordagem exemplar de 1F (ou delta aplicável em Celsius) pode ser utilizada de forma que a energia da bomba não seja consumida se um trocador de calor adicional for muito baixo.

[0071] A Figura 1D ilustra uma representação gráfica de outra planta de água refrigerada exemplar, apresentando um economizador de energia por circulação de água com uma torre de resfriamento dedicada 124, com compartilhamento de carga, de acordo com uma configuração exemplar. A torre de resfriamento 124 alimenta o trocador de calor 118. O trocador de calor 118 fornece meio de circulação refrigerado para o resfriador 120. O resfriador proporciona redução de temperatura adicional e supre a carga 110a, 110b, 110c, 110d, que é a carga de um condicionador de ar. O trocador de calor 118 também pode suprir diretamente a carga 110a, 110b, 110c, 110d por meio da tubulação de derivação do resfriador, conforme mostrado.

[0072] Como o resfriador 120 utilizar a maior parte da energia do sistema 100, é vantajoso que a bomba 122 funcione com velocidade total. Em casos onde a torre de resfriamento 124 for utilizada em cargas parciais, então, controlar a Tcarga, suprir ou utilizar Maximizar o Delta T do Lado da Fonte com abordagem de temperatura constante e Delta T constante do lado da carga é recomendado para garantir que o lado da carga esteja atingindo as temperaturas do projeto. Para obter economia adicional, o usuário pode definir a abordagem mínima entre o Tfonte,Entrada e Tcarga,saída utilizando Maximizar o Delta T do Lado da Fonte com abordagem de temperatura constante e Delta T constante do lado da carga. Uma temperatura de abordagem exemplar de 1F (ou delta aplicável em Celsius) é recomendada de forma que a energia da bomba não seja consumida se um trocador de calor adicional for muito baixo.

[0073] Uma entrada na bomba é reservada permitindo que o sistema 100 troque entre o compartilhamento da carga e funcionar a torre de resfriamento 124 por si só.

[0074] Em outro exemplo, agora mostrado aqui, um sistema veicular pode incluir um sistema semelhante para um condicionador de ar de um veículo, de acordo com uma configuração exemplar. O condicionador de ar, que inclui um compressor e um condensador, circula um refrigerante através do trocador de calor 118 a fim de resfriar o ar ambiente ou o ar recirculado para o interior do veículo. O ar ambiente frio pode passar através da tubulação de derivação ou válvulas para contornar o trocador de calor 118 em alguns exemplos.

[0075] A Figura 1E ilustra uma representação gráfica de uma planta térmica exemplar, de acordo com uma configuração exemplar. A planta térmica inclui uma caldeira 140 que alimenta o trocador de calor 118. O trocador de calor 118 transfere a energia térmica para as cargas 110a, 110b, 110c, 110d, que podem ser cargas paralelas que são unidades térmicas perimétricas.

[0076] Quando a caldeira 140 for uma caldeira de condensação, a eficiência da caldeira 140 aumenta na medida em que a temperatura da água de retorno for mais baixa. Para alcançar a menor temperatura de retorno, o fluxo do lado da fonte deve ser minimizado sem afetar o lado da carga muito adversamente. Os métodos de controle recomendados seriam Maximizar o Delta T do Lado da Fonte com abordagem de temperatura constante e Delta T constante do lado da carga. Melhoras adicionais na eficiência energética podem ser obtidas utilizando Maximizar o Delta T do Lado da Fonte com abordagem de temperatura variável e Delta T variável do lado da carga se o usuário for flexível ao variar o Tcarga,saída.

[0077] Para caldeiras sem condensação, a eficiência não varia muito com a temperatura de retorno, portanto, o método recomendado é Maximiar o Delta T do Lado da Fonte com abordagem de temperatura constante e Delta T constante do lado da carga.

[0078] A Figura 1F ilustra uma representação gráfica de uma planta de água resfriada exemplar apresentando um circuito de resfriamento direto, de acordo com uma configuração exemplar. O resfriador 120 alimenta os trocadores de calor 118 que estão em paralelo. Cada trocador de calor 118 transfere energia térmica para prover meio de circulação refrigerado para cada carga respectiva 110a, 110b, 110c, 110d. As cargas 110a, 110b, 110c, 110d podem representar unidades de tratamento de ar em um respectivo andar ou zona.

[0079] Na configuração da Figura 1F, o resfriador 120 controla a temperatura de alimentação, que pode ser baseada no ASHRAE (RTM) 90.1. Para o resfriador 120, uma temperatura de retorno Laís elevada leva a operação mais eficiente (aproximadamente 2% de melhora de eficiência por 1F mais elevada, ou delta Celsius equivalente). O método de controle recomendado seria Tcarga, controle externo ou Maximizar o Delta T do Lado da Fonte com abordagem de temperatura constante e Delta T constante do lado da carga. Melhoras adicionais na eficiência energética podem ser obtidas utilizando Maximizar o Delta T do Lado da Fonte com abordagem de temperatura variável e Delta T variável do lado da carga se o usuário for flexível ao variar o Tcarga,saída.

[0080] Uma configuração semelhante da Figura 1F pode ser utilizada para um circuito de aquecimento direto, em outros exemplos. Para caldeiras de condensação 140, os métodos de controle recomendados seriam Maximizar o Delta T do Lado da Fonte com abordagem de temperatura constante e Delta T constante do lado da carga. Melhoras adicionais na eficiência energética podem ser obtidas utilizando Maximizar o Delta T do Lado da Fonte com abordagem de temperatura variável e Delta T variável do lado da carga se o usuário for flexível ao variar o Tcarga,saída. Para caldeiras sem condensação 140, a eficiência não varia muito com a temperatura de retorno, portanto, o método recomendado é Maximiar o Delta T do Lado da Fonte com abordagem de temperatura constante e Delta T constante do lado da carga.

[0081] A Figura 1G ilustra uma representação gráfica de uma planta térmica exemplar, apresentando um circuito de aquecimento regional, de acordo com uma configuração exemplar. A região pode ser múltiplos prédios 104. Uma caldeira 140 é utilizada para alimentar os trocadores de calor 118 que estão em paralelo, por exemplo, um trocador de calor 118 por respectivo prédio 104. Cada trocador de calor 118 transfere energia térmica para uma carga 110a, 110b, 110c, 110d respectiva para cada prédio 104. Uma configuração semelhante pode ser utilizada para um circuito de resfriamento regional, em outros exemplos.

[0082] Nesta configuração, a bomba do lado da fonte 122 é, às vezes, substituída por uma válvula de energia inteligente quando a aplicação requer. Um método de otimização é retornar a temperatura mais elevada do lado da fonte no resfriamento e retornar a menor temperatura do lado da fonte no aquecimento. O método de controle recomendado é Maximizar o Delta T do Lado da Fonte com abordagem de temperatura constante e Delta T constante do lado da carga. Melhoras adicionais na eficiência energética podem ser obtidas utilizando Maximizar o Delta T do Lado da Fonte com abordagem de temperatura variável e Delta T variável do lado da carga se o usuário for flexível ao variar o Tcarga,saída.

[0083] A Figura 1H ilustra uma representação gráfica de uma planta térmica exemplar para aquecer água potável, de acordo com uma configuração exemplar. A caldeira 140 pode ser uma caldeira de água quente que alimenta o trocador de calor 118. O trocador de calor 118 transfere água potável de energia térmica para um tanque de armazenagem de água quente 142, para alimentar água potável para a carga 110a, 110b, 110c, 110d, que pode ser torneiras, etc. Nesta configuração, o tanque de armazenagem de água quente 142 precisaria geralmente ser mantida em uma temperatura constante. Um método de controle exemplar seria controlar o Tcarga, externo.

[0084] A Figura 1I ilustra uma representação gráfica de um sistema predial exemplar 100 para recuperação de calor residual, de acordo com uma configuração exemplar. Uma fonte de calor como uma sala de computadores tem o calor removido através de um meio de circulação até o trocador de calor 118, a fim de resfriar a sala de computadores. O trocador de calor 118, então, transfere o calor para qualquer água para ser pré-aquecida. Neste modo, a recuperação de calor deve ser utilizada o máximo possível. O método exemplar é maximizar o Delta T entre Tcarga,entrada e Tcarga,saída. Outro método exemplar é controlar o Tfonte,saída.

[0085] Em outro exemplo, um sistema veicular pode incluir um sistema semelhante para recuperação de calor residual, de acordo com uma configuração exemplar. Uma fonte de calor como um motor de um veículo tem o calor removido através de um meio de circulação até o trocador de calor 118, a fim de resfriar o motor. O trocador de calor 118, então, transfere o calor para o ar do sistema de circulação de ar para o interior do veículo.

[0086] A Figura 1J ilustra uma representação gráfica de um sistema predial exemplar 100 para isolamento térmico geotérmico, de acordo com uma configuração exemplar. Uma fonte de calor como a geotérmica é utilizada para aquecer um meio de circulação até o trocador de calor 118. O trocador de calor 118, então, transfere o calor para oferecer água quente, limpa para a(s) carga(s) 110a, 110b, 110c, 110d. Nesta configuração, deseja-se que o máximo de calor seja transferido sem deixar o Tfonte,saída muito frio uma vez que isto pode prejudicar os organismos vivos das proximidades. Neste caso, o Tfonte,saída pode ser controlado com um ajuste de temperatura mínimo.

[0087] Se quaisquer dos quatro sensores de temperatura que medem as temperaturas de entrada da porta no lado quente e frio do trocador de calor 118 não estiverem disponíveis ou fora de alcance, então, os controles da bomba na bomba de controle do lado de alimentação 122 podem pré-definir uma velocidade constante e os controles da bomba no lado da bomba de controle do lado da carga 102 podem pré-definir o modo sem sensor.

[0088] A Figura 2A ilustra uma representação gráfica de um trocador de calor 118, de acordo com uma configuração exemplar. O trocador de calor 118 é um trocador de calor contracorrente em um exemplo. O trocador de calor 118 inclui uma estrutura 200 que é uma carcaça selada. O trocador de calor 118 define uma primeira passagem de fluido 204 para um primeiro meio de circulação, e uma segunda passagem de fluido 206 para um segundo meio de circulação. A primeira passagem de fluido 204 não está em comunicação fluida com a segunda passagem de fluida 206. A primeira passagem de fluido 204 está em contato térmico com a segunda passagem de fluido 206. A primeira passagem de fluido 204 pode fluir em uma direção de fluxo oposta (contracorrente) à da segunda passagem de fluido 206. Em um exemplo, o trocador de calor 118 é um trocador de calor de placas soldadas (BPHE). Diversas placas soldadas 202 são placas paralelas que facilitam a transferência de calor entre a primeira passagem de fluido 204 e a segunda passagem de fluido 206. A primeira passagem de fluido 204 e a segunda passagem de fluido 206 fluem entre as placas soldadas 202, tipicamente a primeira passagem de fluido 204 e a segunda passagem de fluido 206 estão em passagens de fluido alternadas das placas soldadas 202. As diversas placas soldadas 202 são dimensionadas com padrões de solda para causar turbulência para promover a transferência de calor entre a primeira passagem de fluido 204 e a segunda passagem de fluido 206. O fluxo turbulento no trocador de calor 118 é aumentado (diminui a probabilidade de fluxo turbulento), e como resultado há uma queda de pressão maior através do trocador de calor 118. O fluxo turbulento promove a soltura de incrustação nos padrões de solda das placas soldadas 202. Para um trocador de calor 118 menor (que utiliza menos material), uma queda de pressão maior aumenta o fluxo turbulento (diminui a probabilidade de fluxo turbulento), mas requer consumo de energia maior da bomba. Em outros exemplos, o trocador de calor 118 é um trocador de calor do tipo casco e tubo (S&T) ou um trocador de calor de placa e estrutura (também conhecido como trocador de calor de placas gaxetadas (PHE)).

[0089] O lado da carga é o lado que está conectado à carga que requer calor como um prédio ou sala. O lado da fonte está conectado à fonte de calor que deve ser transferido como um resfriador, caldeira, ou fluido regional. Existem duas convenções que podem ser utilizadas para observar parâmetros nos circuitos de transferência de calor. Na primeira convenção, parâmetros como temperatura e fluxo são considerados com referência ao trocador de calor 118. Isto é, por exemplo, a temperatura da água que entra no trocador de calor 118 a partir do lado da fonte é chamada de Tfonte,Entrada. A temperatura da água que sai do trocador de calor 118 a partir do lado da fonte é chamada de Tfonte,saída.

[0090] Em uma convenção alternativa, os parâmetros são observados de forma que, no lado da fonte, o suprimento é considerado como o fluido fornecido da fonte para o trocador de calor 118 e o retorno é considerado como o fluido que retornou para a fonte. Para o lado da carga, o suprimento é considerado como o fluido fornecido para a carga e o retorno é o fluido que retorno da carga. Isto é considerado a partir de convenções do resfriador e circuito do ventilador. Para o propósito de cálculo, esta especificação se referirá principalmente à primeira convenção na referência a entrada e a saída olhando a partir do trocador de calor 118.

[0091] A estrutura 200 do trocador de calor 118 pode incluir quatro portas 208, 210, 212, 214, conforme mostra a Figura 2A. A porta 208 é para a Fonte, Entrada ou Fonte, Suprimento. A Porta 210 é para a Fonte, Saída ou Fonte, Retorno. A Porta 212 é para Carga, Saída ou Carga, Suprimento. A Porta 214 é para Carga, Entrada ou Carga, Retorno. Em um exemplo, a estrutura 200 é uma carcaça selada integrada que não pode ser desmontada, porque a manutenção é realizada por meio de lavagem através das portas 208, 210, 212, 214.

[0092] Vários sensores podem ser utilizados para detectar e transmitir a medição do trocador de calor 118. Os sensores podem incluir sensores que são integrados ao trocador de calor 118, incluindo sensores para: Temperatura da Fonte, Entrada (Tfonte,Entrada); Temperatura da Fonte, Saída (Tfonte,Entrada); Temperatura da Carga, Saída (Tcarga, Fora); Temperatura da Carga, Entrada (Tcarga,entrada); Pressão Diferencial entre a Fonte, Entrada e a Fonte, Saída; Pressão Diferencial entre a Carga, Entrada e a Carga, Saída; Pressão na Fonte, Entrada; Pressão na Carga, Saída. Mais ou menos sensores podem ser utilizados em vários exemplos, dependendo do parâmetro ou coeficiente particular que está sendo detectado ou calculado, conforme aplicável. Em alguns exemplos, os sensores incluem sensores de fluxo para: Fluxo, suprimento (Fsuprimento); e Fluxo, fonte (Ffonte), que são tipicamente externos ao trocador de calor 118, e podem estar localizados, por exemplo, na bomba de controle 102, 122, ou o sensor externo 114, ou a carga 110a, 110b, 110c, 110d.

[0093] A medição inicial dos sensores é armazenada na memória para comparação com medições subsequentes da operação em tempo real dos sensores. A medição inicial pode ser obtida por teste de fábrica utilizando um banco de provas, por exemplo. Em alguns exemplos, a medição inicial pode ser obtida durante a operação do sistema em tempo real.

[0094] Configurações exemplares incluem um módulo de transferência de calor e podem incluir um ou mais trocadores de calor 118 dentro de uma única carcaça selada (estrutura 200), onde a Figura 2B ilustra um módulo de transferência de calor 220 com dois trocadores de calor 118 e as Figuras 2C e 2D ilustram um módulo de transferência de calor 230 com três trocadores de calor 118.

[0095] A Figura 2E ilustra um sistema de transferência de calor 240 que inclui o módulo de transferência de calor 230 e as bombas 102, 122. Nos exemplos, o módulo de transferência de calor pode incluir um, dois, três ou mais trocadores de calor 118 dentro da carcaça selada (estrutura 200). O sistema de transferência de calor 240 oferece uma solução de transferência e calor confiável e otimizada do(s) trocador(es) de calor (118) e das bombas 102, 122 oferecendo uma solução de sistema de transferência de calor otimizada ao invés de oferecer um equipamento dimensionado somente para condições de trabalho. O sistema de transferência de calor 240 pode ser utilizado para aplicações de HVAC de líquido para líquido com aplicações típicas em prédios residenciais, comerciais, industriais e públicos, aquecimento regional, etc. As aplicações incluem resfriamento, aquecimento, economizador no lado água (por exemplo, torre de resfriamento), isolamento do condensador (por exemplo, lago, rio, ou água subterrânea), aquecimento e resfriamento regional, quebra de pressão, aquecimento da caldeira, armazenagem térmica, etc. O sistema de transferência de calor 240 pode ser despachado como um pacote completo ou despachado opcionalmente em módulos que podem ser montados rapidamente no local.

[0096] A Figura 2B ilustra uma visão perspectiva do módulo de transferência de calor 220 com dois trocadores de calor 118a, 118b, de acordo com uma configuração exemplar. O módulo de transferência de calor 220 inclui um cartão HX 222 para receber medição dos vários sensores do módulo de transferência de calor 220, determinando se é necessário submeter o módulo de transferência de calor 220 a manutenção, e comunicando se é necessário realizar manutenção nos controladores 116 ou nas bombas de controle 102, 122. São mostradas as portas 208, 210, 214, observe que a porta 212 não está visível nesta vista. Uma tela sensível ao toque 228 pode ser utilizada como interface para interação do usuário com o respectivo módulo de transferência de calor 220. A tela sensível ao toque 228 pode ser integrada ao cartão HX 222, em um dispositivo computadorizado do tipo tablet.

[0097] Cada trocador de calor 118a, 118b pode ter uma ou mais respectivas válvulas de corte 224 que são controláveis pelo cartão HX 222. Portanto, cada trocador de calor 118a, 118b dentro do módulo de transferência de calor 220 pode ser seletiva e individualmente aberta ou fechada pelo cartão HX 222. Nos exemplos mostrados, existem quatro válvulas de corte 224 através de cada trocador de calor 118a, 118b.

[0098] Os vários sensores podem ser utilizados para detectar e transmitir a medição dos parâmetros para o módulo de transferência do calor 220. Os sensores podem incluir sensores de temperatura para a Temperatura da Fonte, Entrada (Tfonte,Entrada); Temperatura da Fonte, Saída (Tfonte,Entrada); Temperatura da Carga, Saída (Tcarga,saída); Temperatura da Carga, Entrada (Tcarga,entrada). Os sensores de temperatura podem, ainda, incluir sensores de temperatura, um para cada respectiva saída de Temperatura da fonte e passagem de fluido da carga de cada trocador de calor 118a, 118b (quatro no total neste exemplo). Portanto, oito sensores de temperatura no total podem ser utilizados no módulo de transferência de calor 220 exemplar.

[0099] Os sensores também podem incluir sensores para: A pressão Diferencial entre a Fonte, Entrada e a Fonte, Saída; a Pressão Diferencial entre a Carga, Entrada e a Carga, Saída; Pressão na Fonte, Entrada; Pressão na Carga, Entrada. Mais ou menos sensores podem ser utilizados em vários exemplos, dependendo do parâmetro ou coeficiente particular que está sendo detectado ou calculado, conforme aplicável. Estes sensores podem estar contidos dentro da carcaça selada (estrutura 200). Em alguns exemplos, os sensores incluem sensores de fluxo para: Fluxo, suprimento (Fsuprimento); e Fluxo, fonte (Ffonte), que são tipicamente externos ao módulo de transferência de calor 220.

[00100] A Figura 2C ilustra uma visão perspectiva do módulo de transferência de calor 230 com três trocadores de calor 118a, 118b, 118c, de acordo com uma configuração exemplar. A Figura 2D ilustra uma vista separada parcial do conteúdo do módulo de transferência de calor 230, mostrado sem a estrutura 200. Como é possível observar na Figura 2D, as diversas placas soldadas 202 de cada um dos trocadores de calor 118a, 118b, 118c são orientadas verticalmente.

[00101] O módulo de transferência de calor 220 inclui o cartão HX 222 para receber medição dos vários sensores do módulo de transferência de calor 220, determinando se é necessário submeter o módulo de transferência de calor 220 a manutenção, e comunicando se é necessário realizar manutenção nos controladores 116 ou nas bombas de controle 102, 122. São mostradas as portas 208, 210, 214, observe que a porta 212 não está visível nesta vista. Os vários sensores podem ser utilizados para detectar e transmitir a medição dos parâmetros do módulo de transferência de calor 230, com estes sensores descritos acima em relação ao módulo de transferência de calor 220 (Figura 2B) apresentando dois trocadores de calor 118a, 118b. Por exemplo, dez sensores de temperatura no total podem ser utilizados no módulo de transferência de calor 230 exemplar, isto é, um para cada porta 208, 210, 212, 214 (quatro no total), um para cada saída do trocador de calor 118a, 118b, 118c da passagem fonte (três no total), e um para cada saída de cada trocador de calor 118a, 118b, 118c da passagem da carga (três no total).

[00102] A Figura 2E ilustra uma vista perspectiva de um sistema de transferência de calor 240 exemplar que inclui o módulo de transferência de calor 230 da Figura 2C e duas bombas de controle 102, 122. As bombas de controle 102, 122 são, cada uma, bombas de controle duplo que apresentam cada uma dois dispositivos de bombeamento, conforme mostrado. Uma bomba de controle duplo permite a redundância, o uso em espera, a eficiência do dispositivo de bombeamento, etc. A bomba de controle duplo pode ter dois cartões PC 226 separados em alguns exemplos. Uma configuração semelhante pode ser utilizada para o módulo de transferência de calor 220 da Figura 2B ou um único trocador de calor 118 como na Figura 2A. Conforme mostra a Figura 2E, a bomba de controle 102 é conectada à porta 212 para Carga, Saída ou Carga, Suprimento. A bomba de controle 122 é conectada à porta 208 para Fonte, Entrada ou Fonte, Saída. Em outros exemplos, as bombas de controle 102, 122 não estão diretamente conectadas a cada porta 212, 208, mas à montante ou à jusante de cada porta 212, 208, e conectadas através de tubulação intermediária, ou outros dispositivos intermediários como filtros, sensores em linha, válvulas, conexões, tubulação, guias de sucção, caldeiras ou resfriadores.

[00103] O módulo de transferência de calor 230 possui um cartão HX 222 dedicado com capacidades de comunicação WIFI. O cartão HX 222 pode ser configurado para armazenar um mapa de desempenho de transferência de calor de cada trocador de calor 118a, 118b, 118c no módulo de transferência de calor 230, com base no teste de fábrica. O cartão HX 222 pode pesquisar dados dos dez sensores de temperatura, dois sensores de pressão, e dois sensores de pressão diferencial. O cartão HX 222 também pode pesquisar dados de medição das duas bombas de controle 102, 122. Se as bombas de controle 102, 122 estiverem próximas e forem capazes de se comunicar via WIFI (através do cartão PC 226), então, os dados são pesquisados diretamente das bombas 102, 122, caso contrário, os dados de medição do fluxo são coletados utilizando a conexão cabeada ou através da Rede de Área Local. As bombas de controle 102, 122 podem receber dados do cartão HX 222 e mostram, na tela de display da bomba, a temperatura de entrada e de saída do líquido que a bomba de controle 102, 122 está bombeando e a pressão diferencial através do módulo do trocador de calor 230.

[00104] Os vários sensores permitem que os controladores 115 calculem o calor trocado em tempo real com base na medição do fluxo (determinado pelas bombas 102, 122 ou pelo sensor externo 114) e as temperaturas em cada lado do módulo do trocador de calor 230. Adicionalmente, para os módulos do trocador de calor com dois ou três trocadores de calor 118, cada ramificação na conexão de saída pode ter um sensor de temperatura para permitir a previsão de incrustação/entupimento em cada trocador de calor 118 individual 118. Para cada trocador de calor 118, os dados coletados pelo cartão HX 222 e pelos cartões PC 226 da bomba podem ser utilizados para calcular o coeficiente de transferência de calor (valor de U) em tempo real e comparar aquele com o coeficiente de transferência de calor limpo geral (Ulimpo) para prever a incrustação e a necessidade de manutenção/limpeza. Os dados coletados serão utilizados para calcular a transferência de calor total em tempo real e a operação do sistema otimizada para minimizar custos de energia (para bombeamento e na fonte) atendendo às exigências de carga. A conectividade à internet será alcançada através do cartão HX 22 dedicado e do cartão PC 226 da bomba. Os dados são carregados na Nuvem 308 para registro, análise e controle dos dados.

[00105] Guias de sucção (não mostrados) podem ser integrados ao módulo de transferência de calor 220, 230 com um filtro de malha padrão de grau no 20 (ou maior). Em um exemplo, o guia de sucção é um acessório de bomba multifuncional que apresenta um cotovelo de 90°, palhetas de guia, e um filtro em linha. Os guias de sucção reduzem o custo de instalação da bomba e as exigências de espaço no chão. Se o guia de sucção não estiver disponível, então um Filtro Y com malha apropriada pode ser incluído. Alternativamente, um filtro de malha pode ser instalado no lado da fonte.

[00106] A Figura 3A ilustra uma representação gráfica de conectividade de rede de um sistema de transferência de calor 300, apresentando uma configuração de sistema local. O sistema de transferência de calor 300 inclui um Sistema de Automação Predial (BAS) 302 que pode incluir os controladores 116 (Figuras 1A e 1B). O BAS 302 pode se comunicar com as bombas de controle 102, 122 e com o módulo do trocador de calor 220 por meio de um roteador 306 ou por meio de comunicação sem fio de curto alcance. Um dispositivo inteligente 304 pode estar em comunicação, direta ou indiretamente, com o BAS 302, com as bombas de controle 102, 122 e com o módulo do trocador de calor 220. O dispositivo inteligente 304 pode ser utilizado para comissionamento, configuração, manutenção, alerta/notificações, comunicação e controle das bombas 102, 122 e do módulo do trocador de calor 220.

[00107] A Figura 3B ilustra uma representação gráfica de conectividade de rede de um sistema de transferência de calor 320, apresentando uma configuração de sistema remota. O BAS 302 pode se comunicar com as bombas de controle 102, 122 e com o módulo do trocador de calor 220 por meio de um roteador 306 ou por meio de comunicação sem fio de curto alcance. O dispositivo inteligente 304 pode acessar, por meio de conexão de Internet, um ou mais servidores de computador em nuvem através da nuvem 308. O dispositivo inteligente 304 pode estar em comunicação, direta ou indiretamente, com o BAS 302, com as bombas de controle 102, 122 e com o módulo do trocador de calor 230 através da nuvem 308. O dispositivo inteligente 304 pode ser configurado para comissionamento, configuração, manutenção, alerta/notificações, comunicação e controle das bombas de controle 102, 122 e do módulo do trocador de calor 230. Os servidores da nuvem armazenam um registro de medição ativo de vários equipamentos, e seus números de série. Quando houver necessidade de manutenção e realização de serviços, os registros e notas podem ser visualizados. Isto pode ser parte de um aplicativo (“app”) de serviço para o dispositivo inteligente 304.

[00108] Cada módulo de transferência de calor 230 pode ter um cartão HX 222. A função do cartão HX 222 é se conectar a todos os sensores e dispositivos no módulo de transferência de calor 230 através de uma conexão física (barramento de Rede de Área do Controlador (CAN) ou conexão direta) e/ou sem fio. O cartão HX 222 também pode coletar informações do cartão PC 226 da bomba através de uma conexão física ou sem fio.

[00109] O cartão HX 222 reúne todas as medições do sensor e outras informações e as processa e controla o fluxo necessário para a bomba de controle do lado da fonte 122. O cartão 222 também envia leituras do sensor para a bomba de controle do lado da fonte 122 e para a bomba de controle do lado da carga 102 de forma que elas possam exibir informações em tempo real sobre a(s) sua(s) respectiva(s) tela(s) de display. O cartão HX 222 também pode enviar as informações de medição do sensor para a Nuvem 308. Em um exemplo, todos os cálculos relacionados ao trocador de calor são tratados pelo cartão HX 222 para processamento mais imediato. Em um exemplo, os outros dispositivos podem ser configurados como dispositivos para exibir dados anteriores calculados pelo cartão HX 222.

[00110] O usuário pode modificar as configurações conectando-se ao cartão HX 222 localmente utilizando o dispositivo inteligente sem fio 304 ou o BAS 302. O usuário também pode modificar configurações limitadas remotamente conectando-se à Nuvem 308. Estas configurações serão limitadas dependendo das restrições de segurança.

[00111] Quando o cartão HX 222 e as bombas de controle 102, 122 estão conectados através do roteador 306, então o dispositivo inteligente 304, o cartão PC 226 e o cartão HX 222 podem se comunicar utilizando o roteador 306. Quando o cartão HX 222 e as bombas de controle 102, 122 não estiverem conectadas através do roteador 306, então o cartão HX 222 pode abrir automaticamente um ponto de acesso WIFI para comunicação entre o smartphone 304, o cartão PC 226 e o cartão HX 222. Quando o cartão HX 222 abre o ponto de acesso SIFI, a comunicação com a Nuvem 308 pode ocorrer através do cartão IoT integrado, conexão de Ethernet, cartão SIM, etc.

[00112] O cartão PC 226 pode se conectar ao cartão HX 222 sem fio ou através de uma conexão física para fornecer ao cartão HX 222 dados do sensor da bomba. O cartão PC 226 pode receber dados do cartão HX 222 (medição, alertas, cálculos) para serem exibidos na tela de display da bomba.

[00113] O cartão PC 226 pode se comunicar com o cartão HX 222 sem fio utilizando o protocolo ModBUS, conforme entendido no estado da técnica. Outros protocolos podem ser utilizados em outros exemplos. Para que a comunicação entre o cartão PC 226 e o cartão HX 222 ocorra, os endereços de IP do cartão PC 226 e o cartão HX 222 precisam ser conhecidos. Os identificadores internos também podem ser integrados ao cartão PC226 e ao cartão HX 222 de forma que eles possam encontrar um com o outro facilmente em uma rede de área local. O cartão PC 226 pode enviar informações para outros dispositivos e aceitar informações e controle de outros dispositivos.

[00114] O BAS 302, quando utilizado, pode se conectar ao(s) cartão(ões) HX 222 e PC 226 sem fio através do roteador ou através de uma conexão direta. Em um exemplo, o BAS 302 tem as mais elevadas permissões de controle e pode substituir o(s) cartão(ões) HX 222 e 226.

[00115] O cartão HX 222 fornece à Nuvem 308 dados de medição históricos para armazenamento. Pode haver um aplicativo no dispositivo inteligente 304 onde o usuário pode visualizar dados e gerar relatórios. A Nuvem 308 pode utilizar dados históricos para criar relatórios e prestar serviços de controle de desempenho.

[00116] O dispositivo inteligente 304 pode se conectar localmente através do roteador 306 ao cartão HX 222 para modificar configurações. O dispositivo inteligente 304 também pode se conectar à Nuvem 308 onde o usuário pode modificar um número limitado de configurações, em um exemplo.

[00117] Um aplicativo (App), interface de usuário Webserver, e/ou website pode ser fornecido de forma que o usuário tenha toda a funcionalidade disponível no cartão PC 226 ou na Nuvem 308.

[00118] O sistema de transferência de calor 300, 320 pode ser configurado para fornecer informações aos usuários através do cartão PC 226, e remotamente através de serviços online e de um gerenciador da bomba de controle. As entradas no cartão HX 222 pode coletar leituras e medições dos dois sensores de temperatura do fluido do lado frio e dos dois sensores de temperatura do fluido do lado quente em todo o módulo de transferência de calor 230. Módulos de transferência de calor 220, 230 duplos e triplos podem ter sensores de temperatura adicionais nas saídas de cada trocador de calor individual 118a, 118b, 118c para calcular a diferença de temperatura através do trocador de calor individual 118a, 118b, 118c. A diferença de temperatura absoluta entre os dois sensores de temperatura é chamada de delta T. O cartão HX 222 e o cartão PC 226 podem se comunicar em tempo real e fornecer os dados para a Nuvem 308 para registro e processamento dos dados.

[00119] O sistema de transferência de calor 300, 320 pode operar utilizando controles baseados na demanda. Mudanças na carga de calor no prédio (lado da carga, em geral) resultarão em mudanças na exigência de fluxo. Em alguns exemplos, a(s) bombas(s) de controle 102 no lado da carga ajustarão a velocidade para atender à exigência de fluxo em tempo real com base na operação sem sensor (por exemplo paralela ou coordenada). Em alguns exemplos, a bomba de controle 102 calcula o fluxo em tempo real e o cartão HX 222 obtém sinais dos sensores de temperatura instalados na entrada e na saída do(s) trocador(es) de calor 118. A diferença de temperatura é calculada em tempo real no cartão HX 222 e juntamente com o fluxo utilizado para calcular a carga de calor (Q) necessária na carga do sistema 110a, 110b, 110c, 110d do prédio 104 em tempo real.

[00120] O cartão HX 222 calcula o fluxo e as temperaturas adequadas no lado da fonte para alcançar a operação mais eficiente em termos de energia do sistema. O fluxo de fluido do lado da fonte pode ser controlado por vários métodos de controle do circuito de transferência de calor.

[00121] O sistema de transferência de calor 300, 320 pode monitorar a quantidade de tempo que o sistema opera como cargas parciais e cargas totais (carga de trabalho) e, quando o tempo de operação com carga parcial exceder um limite de tempo determinado, pode operar as bombas 102, 122 com fluxo de carga total para lavar o trocador de calor 118 automaticamente. Operar as bombas com fluxo de carga total ativa a capacidade de autolimpeza do trocador de calor 118. Este recurso é programado com parâmetros de frequência de limpeza de horas de autolimpeza por horas de tempo de funcionamento e horário do dia de início da autolimpeza. Um tempo de operação de autolimpeza, com fluxo de carga total é de 30 minutos a cada 168 horas (7 dias) de tempo de operação com carga parcial às 3h00 da manhã. O limite de carga parcial padrão é ajustado a 90% do fluxo com carga total (fluxo de trabalho).

[00122] Em alguns exemplos, o usuário tem acesso às leituras do sensor no cartão HX 222. As bombas 102, 122 conectadas podem exigir dados do sensor em tempo real. O cartão HX 222 carrega dados históricos do sensor na Nuvem 308 onde o usuário pode acessar os dados do sensor.

[00123] Em alguns exemplos, o cartão HX 222 pode permitir algoritmos de transferência de calor (por exemplo, vários controles do circuito de transferência de calor), rastreamento da incrustação em tempo real, e monitoramento de erro e rastreamento de manutenção em tempo real.

[00124] O cartão PC 226 pode se conectar comunicativamente ao cartão HX 222 e exibir, na tela sensível ao toque 530a (Figura 5) da respectiva bomba de controle 102, 122, informações adicionais de tendência, rastreamento de incrustação e registro de manutenção. A Nuvem 308 pode monitorar as informações e os relatórios de desempenho e o rastreamento de erros para o cliente com o uso atual, economia, e ações recomendadas.

[00125] O cartão 222 pode armazenar dados do trocador de calor individual, como o modelo do módulo de transferência de calor e os números de série, pontos do projeto, curvas de desempenho de transferência de calor mapeadas (valor de U como uma função do fluxo). Os dados mapeados das curvas de transferência de calor devem ser testados internamente para cada trocador de calor individual 118.

[00126] O histórico de serviço pode ser armazenado na Nuvem 308. O historio de serviço de ser carregado no cartão HX 222 através do Webserver UI, cartão PC 226, ou da Nuvem 308. Se a Nuvem 308 não tiver a versão mais atualizada, então o cartão HX 222 pode enviar os registros para a Nuvem 308. Se a Nuvem 308 tiver a versão mais atualizada, a Nuvem 308 pode enviar o registro para o cartão HX 222.

[00127] Para o cartão HX 222, em alguns exemplos, a amostragem de dados (temperaturas de e pressão de entrada e saída do lado quente e frio, fluxo do lado quente e frio) pode ser coletada a cada minuto até, mas não mais do que a cada 5 minutos. Os dados podem ser atualizados e armazenados regularmente na Nuvem 308. Todas as entradas e parâmetros calculados podem ser atualizados de acordo com o tempo de amostragem e podem ser exigidos na tela de display da bomba de controle 102, 122. Os parâmetros calculados incluem, delta T, pressão diferencial, fluxo, Usujo (coeficiente de transferência de calor geral do trocador de calor depois de algum tempo de operação) e o calor trocado (calculado tanto para os fluidos do lado da fonte e do lado da carga), energia total de bombeamento, e eficiência do sistema (calor trocado dividido pela energia de bombeamento total, mostrados em unidades de Btu/h na métrica imperial e kW).

[00128] A bomba de controle 102, 122 pode ter uma respectiva tela sensível ao toque 530a (Figura 5) no carão PC 226 mostrando dados de tendência de desempenho do trocador de calor. Através da tela sensível ao toque 530a, o usuário pode acessar o Calor trocado vs. Tempo, a Temperatura de Entrada e a Temperatura de Saída vs. Tempo, e a Pressão Diferencial vs. Tempo. A tela sensível ao toque 530a pode exigir os dados de desempenho da transferência de calor para o respectivo lado do fluido ao qual a bomba 102, 122 está conectada.

[00129] O serviço de gestão de desempenho pode fornecer dados de tendência adicionais: Delta T ao longo do tempo tanto para o lado de fluido quente e frio quanto eficiência de transferência de calor ao longo do tempo na forma de Btu/h (kW) de energia térmica trocada por kW elétrico gasto pelas bombas 102, 122 (no lado tanto de fonte quanto de carga).

[00130] Várias operações de controle exemplares do sistema de transferência de calor 300, 320 são como segue.

[00131] 1. Controle de velocidade constante. A bomba do lado da fonte opera constantemente na velocidade do ponto de trabalho. Esta velocidade pode ser modificada, se necessário.

[00132] 2. Tfonte, controle de saída (Método de Feedback). A temperatura de saída no lado da fonte do módulo de transferência de calor 220, 230 é mantida a um ponto de ajuste fixo de acordo com as condições do projeto ou controlada dinamicamente pelo BAS 302. Tfonte,saída é controlada variando-se o fluxo da bomba do lado da fonte.

[00133] 3. Tcarga, controle de saída (Método de Feedback). A temperatura de suprimento no lado da carga do módulo de transferência de calor 220, 230 é mantida a um ponto de ajuste fixo de acordo com as condições do projeto ou controlada por uma diferença de temperatura estabelecida a partir do Tfonte,Entrada. O ponto de ajuste é controlado variando-se o fluxo da bomba do lado da fonte.

[00134] 4. Combinação de Fluxo Proporcional. A combinação de fluxo proporcional é o termo utilizado para expressar que o fluxo volumétrico do lado da fonte combinará com o fluxo volumétrico do lado da carga de acordo com a relação do valor absoluto de [pcarga x Ccarga x abs(Tcarga,entrada, projeto - Tcarga,saída, projeto)] / [pfonte x Cfonte x abs(Tfonte,saída, projeto - Tfonte,Entrada, projeto)]. Por exemplo, se a relação for de 1,2, então o fluxo do lado da fonte necessário é de 1,2 de fluxo do lado da carga. As entradas utilizadas para calcular esta relação são coletadas a partir das condições de projeto do software de seleção. O usuário pode modificar estes parâmetros de quaisquer destas condições mudarem no futuro.

[00135] 5. Maximizar o Delta T do Lado da Fonte com abordagem de temperatura constante e o Delta T constante do lado da carga. Os controladores 116 reduzem o fluxo do lado da fonte para obter temperaturas de retorno mais baixas para a fonte no aquecimento e temperaturas de retorno maiores no resfriamento - maximizando o Delta T do lado da fonte. Isto é benéfico para aplicações que utilizam caldeiras e resfriadores uma vez que a temperatura de retorno afeta diretamente a eficiência do equipamento. Neste método de controle, o fluxo do lado da fonte é reduzido para garantir que a diferença de temperatura entre a temperatura de alimentação do lado da fonte e a temperatura de alimentação do lado da carga permaneçam as mesmas de acordo com o projeto e a mesma diferença de projeto no lado da carga entre Tcarga,entrada e Tcarga,saída. Para condições de carga parcial, o fluxo do lado da fonte é reduzido até menos do que com o cenário de combinação de fluxo proporcional. Para caldeiras de condensação, a temperatura de retorno menor ajuda a aumentar a eficiência da caldeira. Para resfriadores, a temperatura de retorno elevada aumenta a eficiência do resfriador. Além disso, o fluxo menor do lado da fonte economiza energia de bombeamento.

[00136] 6. Maximizar o Delta T do Lado da Fonte com abordagem de temperatura variável e Delta T variável do lado da carga. Este algoritmo é semelhante a “5. Maximizar o Delta T do Lado da Fonte com abordagem de temperatura variável e Delta T constante do lado da carga”, acima, exceto que a abordagem de temperatura entre Tfonte,Entrada e Tcarga,saída pode variar para maximizar o delta T do lado da fonte (a diferença absoluta entre Tfonte,Entrada — Tfonte,saída). O lado da carga também pode variar dependendo das exigências em tempo real atuais.

[00137] Para o sistema de transferência de calor 300, 320:

[00138] (A) o impacto da energia é previsto como: O efeito da incrustação pode ser utilizado para calcular a perda de pressão excessiva e aumento na energia de bombeamento devido à incrustação para cada circuito de fluido;

[00139] (B) com base na incrustação, o sistema 300, 320 autolavará o trocador de calor 118 para reduzir a perda de desempenho;

[00140] (C) o impacto da autolavagem/limpeza pode ser avaliado e ao longo do tempo e pode prever o impacto percentual da lavagem (para avaliar a incrustação temporária ou permanente);

[00141] (D) o ciclo de lavagem/autolimpeza pode ser estabelecido para um tempo fora de programação até um nível de gravidade de incrustação em alguns exemplos, além do que uma limpeza de emergência ocorreria;

[00142] (E) o acionamento econômico de uma limpeza no local (química) por um técnico de serviços pode ser enviado através de notificação;

[00143] (F) a capacidade de isolar um trocador de calor do módulo de transferência de calor para limpeza ou serviço in situ enquanto os demais trocadores de calor 118 continuam a realizar serviço para o prédio 1043 (serviço de função de transferência de calor);

[00144] (G) a taxa de progressão da incrustação pode autoaprender a tender para uma data de limpeza programada de forma que a limpeza de manutenção possa ser agendada ao contrário de uma limpeza de emergência.

[00145] A Figura 4A ilustra um gráfico 400 de um perfil de carga térmica exemplar para uma carga como para a carga 110a, 110b, 110c, 110d do prédio 104 (Figura 1B), por exemplo, para um “dia de projeto” projetado ou medido. O perfil de carga ilustra o percentual de horas operacionais versus o percentual de carga térmica (carga térmica se refere à carga de aquecimento ou de resfriamento). Por exemplo, conforme mostrado, muitos sistemas exemplares podem requerer operação a somente 0% a 60% da capacidade de carga 90% do tempo ou mais. Em alguns exemplos, uma bomba de controle 102 pode ser selecionada para operação mais eficiente com carga parcial, por exemplo com ou aproximadamente com 50% da carga de pico. Observe que o padrão ASHRAE (RTM) 90.1 de economia de energia requer o controle de dispositivos que resultarão em demanda do motor da bomba de não mais do que 30% da voltagem do projeto a 50% do fluxo de água do projeto (por exemplo, 70% de economia de energia a 50% da carga de pico). A carga térmica pode ser medida em BTU/h (kW). Entende-se que o "dia do projeto" não pode ser limitado a 24 horas, mas pode ser determinado por períodos mais curtos ou longos do sistema, como um mês, um ano, ou múltiplos anos.

[00146] Semelhantemente, a Figura 4B ilustra um gráfico 420 de um perfil de carga de fluxo exemplar para a carga 110a, 110b, 110c, 110d do prédio 104 (Figura 1B), para um “dia de projeto” projetado ou medido. A carga 110a, 110b, 110c, 110d do prédio 104 (Figura 1B) define o consumo de energia de bombeamento. A configuração exemplar se refere a otimizar a seleção do trocador de calor 118, da bomba de controle 102, 122, e de outros dispositivos do sistema predial 100, quando o prédio 104 opera a maioria do tempo abaixo de 50% da capacidade do fluxo de trabalho (100%).

[00147] As bombas de controle 102, 122 podem ser selecionadas e controladas de forma que são otimizadas para carga parcial ao invés de 100% de carga. Por exemplo, as bombas de controle 102, 122 podem ter o respectivo motor variavelmente controlável controlado ao longo de uma “curva de controle” da cabeça versus fluxo, de forma que a operação tenha eficiência energética maximizada durante a operação com carga parcial (por exemplo, 50%) do sistema particular, como no caso do gráfico de perfil de carga 400 (Figura 4A) ou do gráfico de perfil de carga 420 (Figura 4B). Outras curvas de controle exemplares podem utilizar diferentes parâmetros ou variáveis.

[0037] A Figura 5 ilustra um diagrama de blocos detalhado exemplar do primeiro dispositivo de controle 108a, para controlar a primeira bomba de controle 102 (Figuras 1A e 1B), de acordo com uma configuração exemplar. A segunda bomba de controle 122 contendo o segundo dispositivo de controle 108b pode ser configurada de maneira semelhante à primeira bomba de controle 102, com elementos semelhantes. O primeiro dispositivo de controle 108a pode ser incorporado no cartão 226. O primeiro dispositivo de controle 108a pode incluir um ou mais controladores 506a como um processador ou microprocessador, que controla a operação geral da bomba de controle 102. O dispositivo de controle 108a pode se comunicar com outros controladores externos 116 ou com o cartão HX 222 dos trocadores de calor ou de outros dispositivos de controle (um mostrado, chamado de segundo dispositivo de controle 108b) para coordenar as propriedades de saída agregadas controladas 114 das bombas de controle 102, 122 (Figuras 1A e 1B). O controlador 506a interage com outros componentes do dispositivo como a memória 508a, com o software do sistema 512a armazenado na memória 508a para executar os aplicativos, os subsistemas de entrada 522a, os subsistemas de saída 520a, e um subsistema de comunicação 516a. Uma fonte de energia 518a alimenta o dispositivo de controle 108a. O segundo dispositivo de controle 108b pode ter os mesmos, mais, ou menos, bloqueios ou módulos que o primeiro dispositivo de controle 108a, conforme apropriado. O segundo dispositivo de controle 108b está associado com um segundo dispositivo como uma segunda bomba de controle 122 (Figuras 1A e 1B).

[00149] Os subsistemas de entrada 522a podem receber variáveis de entrada. As variáveis de entrada podem incluir, por exemplo, informações do sensor ou informações do detector do dispositivo 304 (Figura 3). Outras entradas exemplares também podem ser utilizadas. Os subsistemas de saída 520a podem controlar as variáveis de saída, por exemplo, para um ou mais elementos operáveis da bomba de controle 102. Por exemplo, os subsistemas de saída 520a podem ser configurados para controlar pelo menos a velocidade do motor (e propulsor) da bomba de controle 102 a fim de atingir um ponto de ajuste de saída resultante desejado para a temperatura (T), a carga de calor (Q), a cabeça (H) e/ou o fluxo (F). Outras variáveis de saída exemplares, elementos operáveis e propriedades do dispositivo também podem ser controladas. Uma tela sensível ao toque 530a é uma tela de display que pode ser utilizada para inserir comandos baseados no toque direto na telado do display por um usuário.

[00150] O subsistema de comunicação 516a é configurado para se comunicar, direta ou indiretamente, com outros controladores 116 e/ou com o segundo dispositivo de controle 108b. O sistema de comunicação 516a ainda pode ser configurado para comunicação sem fio. O sistema de comunicação 516a ainda pode ser configurado para comunicação direta com outros dispositivos, que podem ser com fio e/ou sem fio. Uma comunicação de curto alcance exemplar é o Bluetooth (RTM) ou Wi-Fi direto. O subsistema de comunicação 516a pode ser configurado para se comunicar através de uma rede como uma Rede de Área Local sem fio (WLAN), rede sem fio (WiFi), a rede pública móvel terrestre (PLMN) (utilizando um cartão de Módulo de Identidade do Assinante), e/ou a Internet. Estas comunicações podem ser utilizadas para coordenar a operação das bombas de controle 102, 122 (Figuras 1A e 1B).

[00151] A memória 508a também pode armazenar outros dados, como o gráfico de perfil da carga 400 (Figura 4) ou o gráfico de perfil da carga 420 (Figura 4B) para o “dia do projeto” medido ou a carga média anual. A memória 508a também pode armazenar outras informações pertinentes ao sistema ou ao prédio 104 (Figuras 1A e 1B), como a altura, a capacidade de fluxo, ou outras condições do projeto. Em algumas configurações exemplares, a memória 508a também pode armazenar informações de desempenho de alguns ou de todos os outros dispositivos 102, a fim de determinar a saída combinada apropriada para atingir o ponto de ajuste desejado.

[00152] A Figura 7A ilustra um diagrama de fluxo de um método exemplar 700 para manutenção automática de um trocador de calor 118, de acordo com uma configuração exemplar. O método 700 é realizado pelos controladores 116 (que podem incluir o processamento realizado pelo cartão HX 222 em um exemplo). Na etapa 702, os controladores 116 operam as bombas de controle 102, 122 através do controlador de calor 118 de acordo com a carga do sistema 110a, 110b, 110c, 110d. Na etapa 704, os controladores 116 determinam se é necessário realizar a manutenção (isto é, lavagem) no trocador de calor 118 com base na medição da operação em tempo real ao suprir a carga do sistema 110a, 110b, 110c, 110d. Na etapa 706, os controladores 116 realizam a manutenção automática (lavagem) no trocador de calor 118 controlando o fluxo para um fluxo máximo. Em vários exemplos, o fluxo máximo pode controlar as bombas de controle 102, 122 para sua respectiva capacidade de fluxo máxima, ou um fluxo máximo que é suportado pela carga 110a, 110b, 110c, 110d (isto é, carga de trabalho), ou uma capacidade de fluxo máxima do trocador de calor 118. O fluxo máximo é utilizado para lavar a incrustação no trocador de calor 118. Em configurações exemplares, a etapa 706 pode ser realizada durante a alimentação em tempo real da carga do sistema 110a, 110b, 110c, 110d. Em alguns exemplos, cada bomba de controle 102, 122 pode ser controlada para realizar seu respectivo fluxo máximo ao mesmo tempo. Em outros exemplos, cada bomba de controle 102, 122 é controlada para realizar seu fluxo máximo em uma sequência em diferentes momentos.

[00153] Na etapa 708, os controladores 116 determinam se a lavagem da etapa 706 foi bem-sucedida, e se sim, o método 700 retorna para a etapa 702. Se não, os controladores 116 alertam outro dispositivo como o BAS 302 ou o dispositivo inteligente 304 que é necessário realizar a inspeção manual, o reparo ou a substituição do trocador de calor 118.

[00154] A etapa 704 será agora descrita mais detalhadamente. Configurações exemplares alternativas diferentes da etapa 704 são descritas nas Figuras 7B, 7C e 7D. Na Figura 7B, os controladores 116 comparam a medição da operação em tempo real do trocador de calor 118 com o novo trocador de calor limpo 118 como um início. Na etapa 722, os controladores 116 determinam um coeficiente de transferência de calor (U) inicial do novo trocador de calor 118 novo limpo. A etapa 722 pode ser realizada utilizando um banco de provas, ou pode ser realizada utilizando uma configuração de tempo de execução e comissionamento quando instalado no sistema predial 100, ou ambos. Na etapa 724, os controladores 116 determinam, durante a operação em tempo real das bombas de controle 102, 122 a fim de alimentar a carga do sistema 110a, 110b, 110c, 110d, o coeficiente de transferência de calor (U) em tempo real do trocador de calor 118. Na etapa 726, os controladores 116 realizam um cálculo comparativo entre o coeficiente de transferência (U) em tempo real do trocador de calor 118 e o inicial. Em um exemplo, o cálculo comparativo é um cálculo do Fator de Incrustação. Na etapa 728, os controladores 116 determinam se o cálculo satisfaz critérios, e se sim, então na etapa 730 os controladores 116 concluem que as bombas de controle 102, 122 devem realizar a manutenção automática no trocador de calor 118. Se não, os controladores 116 realizam a operação de volta para a etapa 724, que determina o coeficiente de transferência de calor (U) em tempo real do trocador de calor 118.

[00155] A Figura 7C ilustra um diagrama de fluxo de um exemplo alternativo da etapa 704, para determinar se as bombas de controle 102, 122 devem realizar manutenção no trocador de calor 118. Neste exemplo, os controladores 116 comparam a medição da operação em tempo real do trocador de calor 118 com o trocador de calor 118 recém-limpo como início. Na etapa 740, a manutenção (limpeza) foi concluída no trocador de calor 118. Em outros exemplos, na etapa 740 o sistema concluiu a operação com carga total (fluxo total) por um período de tempo especificado, que tem um efeito semelhante. Na etapa 742, os controladores 116 determinam o coeficiente de transferência de calor (U) inicial do trocador de calor 118 recém-limpo. A etapa 742 pode ser realizada enquanto a carga 110a, 110b, 110c, 110d do sistema predial 100 ainda é alimentada. Na etapa 744, os controladores 116 determinam, durante a operação em tempo real das bombas de controle 102, 122 para alimentar a carga do sistema 110a, 110b, 110c, 110d, o coeficiente de transferência de calor (U) em tempo real do trocador de calor 118. Na etapa 746, os controladores 116 realizam um cálculo comparativo entre o coeficiente de transferência de calor (U) em tempo real do trocador de calor 118 e o inicial. Na etapa 748, os controladores 116 determinam se o cálculo satisfaz aos critérios, e se sim, então na etapa 750 os controladores 116 concluem que as bombas de controle 102, 122 devem realizar a manutenção automática no trocador de calor 118. Se não, os controladores 116 realizam a operação de volta para a etapa 744, que determina o coeficiente de transferência de calor (U) em tempo real do trocador de calor 118.

[00156] A Figura 7D ilustra um diagrama de fluxo de outro exemplo alternativo da etapa 704, para determinar se as bombas de controle 102, 122 devem realizar a manutenção no trocador de calor 118. Neste exemplo, os controladores 116 determinam se o trocador de calor 118 está operando continuamente com carga parcial por um período de tempo especificado e, portanto, requer lavagem. Na etapa 760, os controladores 116 zeram o cronômetro. Na etapa 762, os controladores 116 determinam se o trocador de calor 118 está operando continuamente com carga parcial, que pode ser qualquer carga parcial ou pode ser uma máxima especificada como carga total de no máximo 90%. Se sim, no evento 764 o cronômetro 764 é iniciado. Se não, os controladores 116 voltam para a etapa 760. Na etapa 766, os controladores 116 determinam se a carga parcial ocorreu continuamente por um período de tempo especificado, por exemplo, de pelo menos 7 dias. Se sim, na etapa 768 os controladores 116 concluem se as bombas de controle 102, 122 devem realizar a manutenção automática no trocador de calor 118. Se não, isto significa que a carga 110a, 110b, 110c, 110d está operando com carga total (fluxo total) de alguma forma e, portanto os controladores 116 retornam para a etapa 760 e o cronômetro é zerado novamente.

[00157] Em outra configuração alternativa exemplar da etapa 704, os controladores 116 são configurados para determinar se o trocador de calor requer manutenção devido à incrustação do trocador de calor: prevendo, a partir da medição do fluxo anterior, sensores de pressão e/ou de temperatura durante a medição da operação em tempo real ao alimentar a carga variável, um coeficiente de transferência de calor (U) presente real do trocador de calor; e calculando uma comparação entre o valor do coeficiente real previsto do trocador de calor e o valor do coeficiente limpo do trocador de calor. A previsão pode ser realizada com base: nos resultados da medição real anterior; nos primeiros princípios das propriedades físicas dos dispositivos; nos dados de teste de um banco de provas, nos dados do sensor da operação real anterior, ou em outros dados anteriores armazenados do dispositivo real ou de dispositivos que apresentam as mesmas propriedades ou propriedades diferentes; e/ou no aprendizado da máquina. Parâmetros exemplares do trocador de calor que podem ser previstos incluem: capacidade de fluxo, fator de incrustação (FF) e o coeficiente de transferência de calor (U). A previsão pode ser baseada utilizando um ajuste polinomial ao longo do tempo para extrapolar o desempenho e os parâmetros futuros do trocador de calor de leituras e cálculos passados.

[00158] Novamente com referência à Figura 7A, a etapa 706 (realização de manutenção automática no trocador de calor 118) será descrita agora mais detalhadamente. A etapa 706 é tipicamente realizada durante a alimentação em tempo real da carga 110a, 110b, 110c, 110d. A etapa 706 pode ser realizada sem desmontar ou implementar circuitos de derivação para o trocador de calor 118. Em um exemplo, ambas as bombas 102, 122 operam com fluxo de trabalho total (ou carga total permissível) simultaneamente por 30 minutos. Em outro exemplo, ambas as bombas 102, 122 operam com fluxo de trabalho total (ou carga total permissível) em sequência, uma por vez (por exemplo, 30 minutos cada). Em outras configurações exemplares, ao invés de fluxo total, as bombas 102, 122 podem ser controladas para uma sequência de fluxos especificados, como alternando entre 90% de fluxo e fluxo total, para auxiliar no deslocamento da incrustação. Em outras configurações exemplares, as bombas 102, 122 podem ser controladas para oferecer fluxo reverso para o 118, por exemplo, quando a carga 110a, 110b, 110c, 110d for uma carga de 2 vias. O fluxo reverso pode ser realizado por si próprio ou como parte da sequência de fluxos especificados.

[00159] Em outro exemplo, a manutenção do trocador de calor 118 só é aplicada a uma passagem de fluido. Por exemplo, onde houver alimentação das torres de resfriamento 124 (Figura 1A) ou de água quente, ou água geotérmica suja (Figura 1J), a manutenção automática pode ser realizada por apenas uma bomba 122 no lado de alimentação para lavar somente a passagem de fluido de alimentação, que pode conter uma abundância de incrustação.

[00160] Em outro exemplo, a etapa 706 pode ser atrasada até um horário adequado, como no final de semana ou depois do horário comercial, onde mudanças variáveis no fluxo devido à manutenção serão menos observáveis e a carga instantânea 110a, 110b, 110c, 110d é mais previsível.

[00161] Novamente com referência à Figura 7A, a etapa 708 (determinar se a lavagem foi bem-sucedida) será descrita agora mais detalhadamente. A etapa 708 pode ter o mesmo cálculo da etapa 724 ou da etapa 744. A etapa 708 pode ser calcular ou determinar, durante a operação em tempo real das bombas de controle 102, 122 para alimentar a carga do sistema 110a, 110b, 110c, 110d, o coeficiente de transferência de calor (U) em tempo real do trocador de calor 118 como o novo coeficiente inicial (U). Portanto, imediatamente depois que a lavagem foi realizada na etapa 706, os controladores 116 calculam o coeficiente de transferência de calor (U) presente do trocador de calor 118 e comparam com o coeficiente (U) inicial. Se um cálculo entre o coeficiente de transferência de calor (U) presente e o coeficiente (U) inicial (por exemplo, fator de incrustação, diferença percentual, relação, etc.) exceder uma diferença limite, então, a lavagem não foi bem-sucedida e o alerta é enviado na etapa 710. Em alguns exemplos, nos mostrados, a relavagem (como na etapa 706) pode se realizada novamente por uma ou mais vezes quando a lavagem foi considerada mal-sucedida. Se o cálculo estiver dentro de uma diferença limite, então, a lavagem foi bem-sucedida e na etapa 702 o trocador de calor 118 e as bombas 102, 122 operam normalmente para alimentar a carga 110a, 110b, 110c, 110d. Com base no cálculo, os controladores 116 podem emitir uma notificação para uma tela de display ou outro dispositivo em relação à lavagem da incrustação do trocador de calor bem-sucedida ou mal-sucedida.

[00162] O método 700 da Figura 7A pode ser aplicado: a um módulo do trocador de calor que apresente um único trocador de calor 118; o módulo do trocador de calor 220 apresentando dois trocadores de calor 118a, 118b (Figura 2B); e o módulo do trocador de calor 230 apresentando três trocadores de calor 118a, 118b, 118c (Figura 2C), ou um módulo do trocador de calor apresentando mais de três trocadores de calor 118. O método 700 pode utilizar o coeficiente de transferência de calor (U) de todo o módulo do trocador de calor 220, 230, ao invés de trocadores de calor 118 individuais, em alguns exemplos. O método 700 pode utilizar o coeficiente de transferência de calor (U) dos trocadores de calor individuais 118a, 118b, 118c em outros exemplos. Ao monitorar os trocadores de calor 118a, 118b, 118c, individuais, os controladores 116 podem determinar que apenas um dos trocadores de calor 118a, 118b, 118c individuais do módulo do trocador de calor 230 requer manutenção automática (lavagem). Os controladores 116 também podem determinar se apenas um trocador de calor 118a, 118b, 118c individual do módulo do trocador de calor 230 requer reparo manual, substituição, manutenção, lavagem química, etc.

[00163] Por exemplo, ao realizar a etapa 706 (realizar a manutenção automática no trocador de calor 118), a lavagem pode ser realizada em trocadores de calor 118a, 118b, 118c individuais, por exemplo, pelos controladores 116 (ou pelo cartão HX 222) abrindo ou fechando as válvulas 224 aplicáveis. Em um exemplo, menos do que todos os trocadores de calor 118a, 118b, 118c individuais podem apresentar incrustação e apenas aquele trocador de calor 118a, 118b, 118c requer lavagem. Em outro exemplo, quando todo o módulo do trocador de calor 230 precisar de lavagem, cada trocador de calor 118a, 118b, 118c individual pode ser lavado por vez (ou menos do que todos por vez). Com todos os trocadores de calor 118a, 118b, 118c individuais abertos, esta operação parcial do módulo do trocador de calor 230 pode compensar o aumento de fluxo das bombas 102, 122 para fluxo total ao alimentar a carga variável em tempo real (que está frequentemente com carga parcial e não requer fluxo total).

[00164] A Figura 8 ilustra um gráfico 800 de resultados de simulação de cavalo-força da caldeira versus o tempo de uma bomba de controle 102, 122 operando através de vários trocadores de calor apresentando vários fatores de incrustação. O eixo y é o cavalo-força da caldeira em cavalos-força (alternativamente em Watts). O eixo x é o tempo. A linha 802 do gráfico é o cavalo-força da caldeira limpo, ideal, e permanece horizontal ao longo do tempo conforme mostra o gráfico 800. A linha 804 do gráfico é o cavalo-força da caldeira do trocador de calor 118 que tem manutenção automática de acordo com as configurações exemplares. A linha 804 do gráfico ilustra que o Fator de Incrustação (FF) depois do período de tempo é de 0,0001. Linhas de gráfico adicionais são mostradas para o cenário quando não há manutenção automática. As linhas 806, 808, 810 do gráfico ilustram Fatores de Incrustação maiores do trocador de calor e cavalos-força da caldeira maiores da bomba de controle 102, 122 que resultam ao operar com pressões maiores necessárias (em PSI, alternativamente em Pa) em fluxo (em Galões Por Minuto (GPM), alternativamente em litros/minuto), onde não há manutenção automática. O círculo 812 é uma vista detalhada do gráfico 800, que ilustra na linha 804 do gráfico que vértices 814 ocorrem quando há lavagem automática e, portanto, os cavalos-força da caldeira necessários são reduzidos depois de cada lavagem.

[00165] Em um exemplo, as linhas do gráfico 800 são exibidas com base nos resultados da medição real de um ou mais dos sensores. Em alguns exemplos, utilizando qualquer ou todos(as): os resultados da medição real; os primeiros princípios das propriedades físicas dos dispositivos; os dados de teste de um banco de provas, dados do sensor da operação real, ou outros dados anteriores armazenados do trocador de calor real ou de trocadores de calor que apresentam as mesmas propriedades físicas ou diferentes propriedades físicas; e/ou aprendizado da máquina, as linhas do gráfico podem ser previstas pelos controladores 116 para determinar os parâmetros futuros ao longo do tempo (ou em um tempo futuro específico) do trocador de calor. Os parâmetros podem incluir, por exemplo, a capacidade de fluxo, fator de incrustação (FF) e o coeficiente de transferência de calor (U). Em um exemplo, as linhas do gráfico podem ser determinadas e representadas utilizando uma função como uma equação polinomial, por exemplo, quadrática ou polinomial de ordem maior.

[00166] Por exemplos, os controladores 116 podem ser configurados para calcular e prever os parâmetros do trocador de calor, como a capacidade de fluxo presente, o fator de incrustação (FF) e o coeficiente de transferência de calor (U). Dada a taxa ou a quantidade de incrustação, os controladores 116 podem ser configurados para calcular e prever os parâmetros futuros do trocador de calor. Os controladores 116 podem ser configurados para calcular ou prever os parâmetros do trocador de calor para representar a incrustação acumulada, ocasiões de lavagem (manual, ou automatizada conforme descrito neste documento), momentos de lavagem química, etc. Por exemplo a linha 804 do gráfico ilustra que ainda há uma pequena quantidade de incrustação que ocorre, mesmo com a lavagem automatizada. Informações históricas e resposta de desempenho histórico do trocador de calor, ou de outros trocadores de calor, podem ser utilizados para a previsão. Em alguns exemplos, os controladores 116 podem comparar as informações do sensor real e os cálculos do trocador de calor com os parâmetros previstos para oferecer conjuntos de treinamento de dados para previsões futuras pelos controladores 116.

[00167] A Figura 9 ilustra um gráfico 900 de resultados de teste de coeficiente de transferência de calor (Valor de U) versus o fluxo de um trocador de calor 118 limpo. O teste foi realizado antes de despachar e/ou antes da instalação do trocador de calor 118. A linha sólida 902 representa os Valores de U medidos. A linha pontilhada 904 representa um ajuste polinomial dos Valores de U medidos. Os coeficientes da linha sólida 902 podem ser armazenados na memória em um exemplo, e podem ser comparados diretamente com as medições em tempo real (no mesmo fluxo ou em fluxo interpolados). O ajuste polinomial da linha pontilhada 904 é um quadrático neste exemplo, e também pode ser polinomiais de ordem maior, dependendo da quantidade de ajuste necessário.

[00168] Para determinar os Valores de U medidos para a linha sólida 902, o mapeamento do desempenho é realizado em condições de trabalho e uma condição alternativa com diferentes temperaturas, utilizando um banco de provas. O fluxo da fonte (Ffonte) e o fluxo da carga (Fcarga) são proporcionalmente variados para operar a 100%, 90%, 80%, 70%, 60%, 50%, 40%, e 30% do fluxo de trabalho total, a fim de determinar os Valores de U.

[00169] O desempenho é mapeado para cada trocador de calor 118 e os dados são armazenados no cartão HX 222 e na nuvem 308, e os dados armazenados ligados ao número de série exclusivo do trocador de calor 118a, 118b, 118c. Na época em que o trocador de calor 118a, 118b, 118c for instalado ou montado no módulo de transferência de calor 230, o mapa de desempenho de cada trocador de calor 118a, 118b, 118c é carregado no servidor da nuvem e armazenado no cartão HX 222. Em um exemplo, este teste deve ser concluído em um instrumento de teste na fábrica, antes do despacho e/ou instalação do módulo de transferência de calor 230. Em outros exemplos, o banco de provas é realizado por uma unidade de teste de terceiros, antes do despacho e/ou instalação do módulo de transferência de calor 230. As capacidades exigidas do banco de provas pode ser de até 600 gpm (ou em litros/min.) e até 15.000.000 btu/h (ou em kW) a 20F (ou equivalente em Celsius diferencial) de diferença de temperatura de líquido.

[00170] Os valores de U limpo podem, então, ser comparados com os valores de U calculados em tempo real determinados durante a alimentação de cargas 110a, 110b, 110c, 110d em tempo real utilizando o trocador de calor 118 e as bombas de controle 102, 122, nas várias taxas de fluxo. O ajuste polinomial, primeiros princípios baseados nas propriedades físicas do trocador de calor, e/ou o desempenho futuro previsto podem ser utilizados para determinar os valores de U esperados do trocador de calor durante a operação em tempo real e na alimentação da carga variável. A interpolação também pode ser realizada entre os valores de fluxo especificamente testados.

[00171] O coeficiente de transferência de calor U do trocador de calor 118 limpo pode ser calculado como segue: Ulimpo = Qavg/ (A x LMTD)

[00172] Onde Qavg é a média da transferência de calor medida através da passagem de fluido de carga e da passagem de fluido da fonte, como segue: Qavg = (Qcarga + Qfonte)/2

[00173] O Qcarga pode ser calculado a partir de medições dos sensores de fluxo e dos sensores de temperatura, como segue (cálculo semelhante para o Qfonte): Qcarga = C x m x abs(Tentrada - Tsaída) = Ccarga x pcarga x Fcarga, medida x abs(Tcarga ,saída, medida - Tcarga,entrada, medida), onde: C, é a capacidade térmica específica como uma função da pressão e da temperatura, m é a taxa de fluxo da massa, Fcarga é o Fluxo da carga, pcarga, é a densidade do fluido na média da Tcarga,saída, medido — Tcarga,entrada, medido A Ccarga é a capacidade térmica especifica do fluido do lado da carga na medida do Tcarga,saída, medido - Tcarga,entrada, medido.

[00174] Em alguns exemplos, o coeficiente de transferência de calor Ulimpo pode ser determinado utilizando um banco de provas que simula as condições de fluxo e temperatura. Em alguns exemplos, o coeficiente de transferência de calor Ulimpo também pode ser determinado e calculado utilizando a operação em tempo real quando o trocador de calor 118 é inicialmente instalado para atender à carga do sistema 110a, 110b, 110c, 110d.

[00175] O(s) ponto(s) operacional(is) em condições de trabalho pode(m) ser testado(s) e, então, armazenado(s) no cartão HX 222. Estes pontos operacionais incluem Ffonte, projeto, Tfonte ,Entrada, projeto, Tfonte ,saída, projeto, Fcarga, projeto, Tcarga,saída, projeto e Tcarga,entrada, projeto, Qcarga, projeto, FluidTypesource, FluidTypeload, Pfonte, projeto, e Pcarga, projeto. Existe uma provisão para armazenar múltiplos conjuntos de condições de trabalho no cartão HX 222 e pode ser editável.

[00176] Ainda com referência à Figura 9, e não por meio de teste, em outros exemplos o gráfico 900 pode ser determinado pelos primeiros cálculos do princípio, por exemplo, com base nas dimensões conhecidas do trocador de calor 118 (e das placas soldadas 202) e nas propriedades do fluido dos meios de circulação.

[00177] Com referência à etapa 724 (Figura 7B) e à etapa 744 (Figura 7C), o cálculo do coeficiente de transferência de calor (U) do trocador de calor 118 ao alimentar o a carga do sistema 110a, 110b, 110c, 110d em tempo real será agora descrito mais detalhadamente. Um processo semelhante pode ser realizado ao determinar o coeficiente de transferência de calor (U) limpo do trocador de calor 118.

[00178] A quantidade de incrustação no trocador de calor 118 pode ser informada em uma tela o transmitida para outro dispositivo para mostrar o desempenho da transferência de calor. O desempenho pode ser indicado por código de cores, quando Verde é indicativo de um trocador limpo, Amarelo é indicativo de alguma incrustação, e Vermelho como manutenção e limpeza necessárias. Em um exemplo, o processamento desta incrustação no trocador de calor é concluída pelo cartão HX 222 e enviado para a Nuvem 308, para que seja exibido na tela do dispositivo inteligente 304, ou enviado para o BAS 302. As unidades dos dados disponíveis podem estar disponíveis em unidade tanto imperiais (F, pés, gpm, BTU/h) quanto métricas (C, m, l/s, kW).

[00179] O calor trocado pode ser calculado para fluidos que compreendam misturas de água e etilenoglicol/propilenoglicol até 60%. Os dados termodinâmicos destes fluidos estão disponíveis no cartão HX 222, com incrementos de no mínimo 5% para misturas de glicol.

[00180] Os cálculos da transferência de calor são como segue. Q = m x C x (Tentrada - Tsaída), Onde, Q, é o calor transferido, C, é a capacidade térmica específica como uma função da pressão e da temperatura, m, é a taxa de fluxo da massa, Tentrada é a temperatura de entrada do fluxo de fluido, Tsaída é a temperatura de saída do fluxo de fluido.

[00181] Para um trocador de calor: QHX = U x A x (LMTD), Onde, QHX, é o calor transferido através do trocador de calor, U é o coeficiente de transferência de calor geral para o trocador de calor específico, 1. é a área da superfície da transferência de calor (geralmente constante).

[00182] LMTD (configuração contrafluxo) é a média em log da diferença de temperatura definida (à vezes o lado da fonte é chamado de lado quente e o lado da carga é chamado de lado frio): LMTD = [(Tfonte,Entrada - Tcarga,saída) - (Tfonte,saída - Tcarga,entrada)] / ln[(Tfonte,Entrada - Tcarga,saída) / (Tfonte,saída - Tcarga,entrada)], Onde, Tfonte,Entrada é a temperatura do fluido na entrada (para o trocador de calor) no lado da fonte, Tfonte,saída é a temperatura do fluido na saída (para o trocador de calor) no lado da fonte, Tcarga,entrada é a temperatura do fluido na entrada (para o trocador de calor) no lado da carga, Tcarga,saída é a temperatura do fluido na saída (para o trocador de calor) no lado da carga.

[00183] Ulimpo é o coeficiente de transferência de calor geral com um trocador de calor limpo, ideal, Usujo é o coeficiente de transferência de calor geral em um tempo específico durante a operação. Os valores de U (sob condições limpas) podem ser ajustados durante o teste de fábrica e mapeado para o cartão HX 222. O Ulimpo (Ffonte, Fcarga, Tfonte,Entrada, Tfonte,saída, Tcarga,entrada, Tcarga,saída) é uma função específica para seleção e geometria para cada trocador de calor, como uma fórmula matemática, e pode ser verificada durante o teste de fábrica e mapeada para o cartão HX 222.

[00184] A fim de determinar o valor de U atual, Usujo: Usujo = Qavg/ (A x LMTD)

[00185] Onde Qavg é a média da transferência de calor medida através da passagem de fluido de carga e da passagem de fluido da fonte, como segue: Qavg = (Qcarga + Qfonte)/2

[00186] Os cálculos da Qcarga e Qfonte foram apresentados em equações acima.

[00187] Se Usujo for menor do que Ulimpo até mais de 20% (ou outro limite adequado), então, um aviso é exibido no cartão HX 222, por exemplo, para o BAS 302, a nuvem 308 e o dispositivo inteligente 304.

[00188] Em alguns exemplos, Ulimpo e Usujo devem ser comparados apenas para uma determinada faixa de fluxos 100% a 50% de ponto de trabalho.

[00189] Um cálculo comparativo exemplar para o coeficiente de transferência de calor é um fator de incrustação (FF): FF = 1 / Usujo - 1 / Ulimpo.

[00190] Um FF menor é desejado. Em um exemplo, quando o FF for de pelo menos 0,00025, então, conclui-se que a manutenção (lavagem) deve ser realizada no trocador de calor 118. Um FF de 0,0001 pode ser considerado aceitável, e nenhuma manutenção é necessária. Um FF inicial também pode ser calculado para o trocador de calor 118 limpo.

[00191] Com referência à etapa 724 (Figura 7B) e à etapa 744 (Figura 7C), como uma alternativa para calcular o coeficiente de transferência de calor (U), pode-se apreciar que outros parâmetros ou coeficientes possam ser calculados pelos controladores 116 para determinar se é necessário executar manutenção no trocador de calor 118 devido à incrustação, e se é necessário realizar a manutenção de lavagem.

[00192] Em um exemplo, a carga de calor (Q) pode ser utilizada para determinar se há necessidade de manutenção. A medição do fluxo pode ser recebida de um primeiro sensor de fluxo da passagem de fluido da fonte, e um segundo sensor de fluxo da passagem de fluido da carga. As informações da medição do fluxo dos sensores de fluxo são utilizadas para determinar se o trocador de calor 118 requer manutenção devido à incrustação do trocador de calor 118. Uma carga de calor (Q) pode ser calculada para cada passagem de fluido com base no respectivo fluxo e nas temperaturas. Primeiro, uma carga de calor limpa (Q) para cada uma das passagens de fluido da fonte e da carga do trocador de calor 118 quando em um estado limpo pode ser determinada como um valor inicial. Durante a alimentação da carga 110a, 110b, 110c, 110d, em tempo real, a medição do fluxo e da temperatura em tempo real pode ser determinada para cada uma das passagens de fluido da fonte e da carga do trocador de calor 118. Uma carga de calor (Q) em tempo real pode ser calculada a partir das medições em tempo real. O cálculo de um comparação entre a carga de calor (Q) inicial e a carga de calor real pode ser utilizado para determinar a necessidade de manutenção quando o cálculo da comparação exceder uma diferença limite.

[00193] Se a Qfonte variar mais do que a Qcarga até mais de 10%, por exemplo, então, um aviso é enviado ao usuário. Em outras palavras, se: Abs(Qfonte - Qcarga) / máx(Qfonte - Qcarga) >0,10

[00194] A variação pode ser obtida da média corrida de 100 leituras consecutivas. Quaisquer picos podem ser filtrados para evitar controles erráticos. Uma diferença de mais de 3 desvios padrões pode ser excluída.

[00195] Em um exemplo, a medição da pressão pode ser utilizada para determinar se há necessidade de manutenção. Um primeiro sensor de pressão diferencial é utilizado para determinar a pressão diferencial através da passagem de fluido da fonte. Um segundo sensor de pressão diferencial é utilizado para determinar a pressão diferencial através da passagem de fluido da carga. Um valor de diferencial de pressão limpo através de cada uma das passagens de fluido do trocador de calor 118 é determinado quando o trocador de calor 118 estiver em um estado limpo, como um valor inicial. Ao alimentar a carga 110a, 110b, 110c, 110d, a medição em tempo real da pressão diferencial é determinada pelos controladores 116 e uma comparação é calculada entre a medição em tempo real e o valor inicial. Se o cálculo da comparação exceder uma diferença limite, então, é necessário realizar a manutenção.

[00196] Por exemplo, se a pressão diferencial for 20% maior do que aquela da curva de queda de pressão através do trocador de calor limpo, então, um aviso é enviado para indicar alguma incrustação (Amarelo). Se a pressão diferencial for 30% maior do que aquela da curva de queda de pressão através do trocador de calor limpo, então, um aviso é enviado para indicar incrustação (Vermelho).

[00197] Em um exemplo, a medição da pressão pode ser utilizada para determinar se há necessidade de realizar a manutenção no trocador de calor 118. Um valor de diferencial de pressão limpo através de cada uma das passagens de fluido da fonte e da segunda passagem de fluido do trocador de calor 118 quando em um estado limpo é determinado como um valor inicial. Os controladores 116 podem determinar medições da temperatura em tempo real, e calcular uma comparação entre o valor do diferencial de temperatura real do trocador de calor 118 e o valor do diferencial de temperatura inicial do trocador de calor 118. Se o cálculo da comparação exceder uma diferença limite, então, há necessidade de realizar a manutenção.

[00198] Quando houver mais de um trocador de calor 118a, 118b, 118c dentro do módulo de transferência de calor 230, os sensores de temperatura de cada trocador de calor 118a, 118b, 118c são utilizados para monitorar a incrustação de cada trocador de calor individual. A temperatura dos fluxo de entrada e saída de fluido são medidos para cada trocador de calor. Se a diferença de temperatura do fluxo de fluido de um trocador de calor específico diferir até mais do que 1F (ou equivalente em Celsius) do que a média da diferença de temperatura do fluxo de fluido para todos os trocadores de calor, então um aviso é emitido para indicar que o trocador de calor 118a, 118b, 118c específico está incrustado e precisa ser verificado ou a lavagem automática deve ser realizada. Em um exemplo, este cenário deve estar presente para mais de 1000 leituras consecutivas antes que um aviso seja enviado.

[00199] Agora, faz-se referência à Figura 6, que ilustra uma configuração exemplar de um sistema de controle 600 para coordenar dois ou mais dispositivos de controle (dois mostrados), ilustrados como primeiro dispositivo de controle 108a da bomba de controle 102 e segundo dispositivo de controle 108b da bomba de controle 122. Números de referência semelhantes são utilizados para conveniência da referência. Conforme mostrado, cada dispositivo de controle 108a, 108b pode, cada um respectivamente, incluir o controlador 506a, 506b, o subsistema de entrada 522a, 522b, e o subsistema de saída 520a, 520b, por exemplo, para controlar pelo menos um ou mais membros do dispositivo operáveis (não mostrados aqui) como um motor variável das bombas de controle 102, 122.

[00200] Um módulo de coordenação 602 é mostrado, que pode ser parte de pelo menos um dos dispositivos de controle 108a, 108b, ou um dispositivo externo separado como os controladores 116 (Figura 1B). Semelhantemente, a aplicação da inferência 514a, 514b pode ser parte de pelo menos um dos dispositivos de controle 108a, 108b, ou parte de um dispositivo separado como os controladores 116 (Figura 1B). Em um exemplo, o módulo de coordenação 602 está no cartão HX 222.

[00201] Em operação, o módulo de coordenação 602 coordena os dispositivos de controle 108a, 108b para produzir saída(s) coordenada(s). Na configuração exemplar mostrada, os dispositivos de controle 108a, 108b trabalham juntos para satisfazer uma determinada demanda ou carga compartilhada (por exemplo, uma ou mais propriedades de saída 114), e que inferem o valor de um ou mais de cada uma da(s) propriedade(s) do dispositivo inferindo-os indiretamente a partir de outras variáveis e/ou propriedades do dispositivo medidas. Esta coordenação é alcançada utilizando a aplicação de inferência 514a, 514b que recebe as entradas medidas, para calcular ou inferir as propriedades de saída individuais correspondentes em cada dispositivo 102, 122 (por exemplo, temperatura, carga de calor, cabeça e/ou fluxo em cada dispositivo). A partir daquelas propriedades de saúde individuais, a contribuição individual de cada dispositivo 102, 122 para a carga (individualmente para as propriedades de saída 114) pode ser calculada com base na configuração do sistema/prédio. A partir daquelas contribuições individuais, o módulo de coordenação 602 estima uma ou mais propriedades das propriedades de saída 114 agregadas ou combinadas na carga do sistema de todos os dispositivos de controle 108a, 108b. O módulo de coordenação 602 compara com um ponto de ajuste das propriedades de saída combinadas (tipicamente uma variável de temperatura ou uma variável de pressão), e, então, determina como os elementos operáveis de cada dispositivo de controle 108a, 108b devem ser controlados em com qual intensidade.

[00202] Apreciar-se-ia que as propriedades de saída agregadas ou combinadas 114 pudessem ser calculadas como uma combinação não linear das propriedades de saída individuais, dependendo da propriedade de saída particular que está sendo calculada, para representar perdas no sistema, conforme apropriado.

[00203] Em algumas configurações exemplares, quando o módulo de coordenação 602 fizer parte do primeiro dispositivo de controle 108a, isto pode ser considerada uma configuração mestre-escravo, onde o primeiro dispositivo de controle 108a é o dispositivo mestre e o segundo dispositivo de controle 108b é o dispositivo escravo. Em outra configuração exemplar, o módulo de coordenação 602 é incorporado em mais dos dispositivos de controle 108a, 108b do que realmente necessário, para redundância de segurança contra falhas.

[00204] Ainda com referência à Figura 6, em outra configuração exemplar, cada bomba de controle 102, 122 pode ser controlada de forma a melhor otimizar a eficiência das respectivas bombas de controle 102, 122 com carga parcial, por exemplo para manter suas respectivas curvas de controle ou chegar no ponto de melhor eficiência em sua respectiva curva de controle, em outra configuração exemplar, cada bomba de controle 102, 122 pode ser controlada de forma a melhor otimizar a eficiência de todo o sistema predial 100 e perfil de carga do dia do projeto 400 (Figura 4A) ou perfil de carga 420 (Figura 4B).

[00205] Novamente com referência à Figura 1A, o dispositivo de bombeamento 106a pode assumir várias formas de bombas que têm controle de velocidade variável. Em algumas configurações, o dispositivo de bombeamento 106a inclui pelo menos uma carcaça selada que aloja o dispositivo de bombeamento 106a, que pelo menos define um elemento de entrada para receber um meio de circulação e um elemento de saída para liberar o meio de circulação. O dispositivo de bombeamento 106a inclui um ou mais elementos operáveis, incluindo um motor variável que pode ser variavelmente controlado a partir do dispositivo de controle 108a para funcionar com velocidades variáveis. O dispositivo de bombeamento 106a também inclui um rotor que é acoplado operacionalmente ao rotor e gira com base na velocidade do motor, para circular o meio de circulação. O dispositivo de bombeamento 106a pode ainda incluir elementos ou recursos operáveis adequados, dependendo do tipo de dispositivo de bombeamento 106a. Algumas propriedades do dispositivo de bombeamento 106a, como a velocidade e a potência do motor, podem ser auto detectados por um sensor interno do dispositivo de controle 108a.

[00206] Novamente com referência à Figura 1A, o dispositivo de controle 108a, 108b para cada bomba de controle 102, 122 pode incluir um detector interno, tipicamente conhecido na técnica como uma bomba de controle “sem sensor” porque não existe a necessidade de um sensor externo. O detector interno pode ser configurado para auto detectar, por exemplo, propriedades do dispositivo como a potência e a velocidade do dispositivo de bombeamento 106a. Outras variáveis de entrada podem ser detectadas. A velocidade da bomba do dispositivo de bombeamento 106a, 106b pode ser variada para atingir um ponto de ajuste de pressão e fluxo, ou um ponto de ajuste de temperatura e carga de calor, do dispositivo de bombeamento 106a dependente do detector interno. Um mapa de programa pode ser utilizado pelo dispositivo de controle 108a, 108b para mapear uma potência e velocidade detectada para propriedades de saída resultantes, como a saída da cabeça e a saída de fluxo, ou a saída de temperatura e a saída da carga de calor.

[00207] A relação entre os parâmetros pode ser aproximada por leis de afinidade particulares, que pode ser afetada pelo volume, pressão, e Cavalo-Força da Caldeira (BHP) (hp / kW). Por exemplo, para variações no diâmetro do rotor, em velocidade constante: D1/D2 = Q1/Q2; H1/H2 = Dl2/D22; BHP1/BHP2 = D13/D23. Por exemplo, para variações na velocidade, com diâmetro de rotor constante: S1/S2 = Q1/Q2; H1/H2 = Sl2/S22; BHP1/BHP2 = Sl3/S23. onde: D = Diâmetro do Rotor (Ins / mm); H = Cabeça da Bomba (Pé / m); Q = Capacidade da Bomba (gpm / lps); S = Velocidade (rpm / rps); BHP = Cavalo-Força da Caldeira (Potência do Eixo - hp / kW).

[00208] Variações podem ser feitas nas configurações exemplares da presente invenção. Algumas configurações exemplares podem ser aplicadas a qualquer dispositivo de velocidade variável, e não limitadas a bombas com controle de velocidade variável. Por exemplo, algumas configurações adicionais podem utilizar parâmetros ou variáveis diferentes, e podem utilizar mais de dois parâmetros (por exemplo, três parâmetros em um mapa tridimensional, ou N parâmetros em um N mapa dimensional). Algumas configurações exemplares podem ser aplicadas a quaisquer dispositivos que são dependentes de dois ou mais parâmetros correlacionados. Algumas configurações exemplares podem incluir variáveis dependentes de parâmetros ou variáveis como líquido, temperatura, viscosidade, pressão de sucção, elevação do local e número de dispositivos ou bomba em operação.

[00209] A Figura 10 ilustra um gráfico 1000 de uma faixa de operação exemplar e faixa de seleção de uma bomba de controle de velocidade variável 102, 122 de um sistema de transferência de calor. O seguinte se refere à bomba de controle 102, e um processo semelhante pode ser aplicado à bomba de controle 122. Curvas de eficiência (em percentual) são mostradas na parte inferior esquerda até a parte superior direita, e apresentam uma curva de eficiência do pico de 78% neste exemplo.

[00210] A faixa de operação 1002 é ilustrada como uma região ou área em formato poligonal no gráfico 1000, onde a região estiver vinculada por um limite representa uma faixa de operação adequada 1002. Uma região do ponto do projeto 1040 está dentro da faixa de operação 1002 e inclui uma borda que representa a faixa adequada de um ponto do projeto para um limite de controle particular 102, 122. A região do ponto do projeto 1040 pode ser chamada de “faixa de seleção”, “curva composta” ou “envelope do projeto” para uma bomba de controle particular 102, 122. Em algumas configurações exemplares, a região do ponto do projeto 1040 pode ser utilizada para selecionar um modelo ou tipo de bomba de controle 102, 122 apropriado, que é otimizada para operação com carga parcial com base em um ponto do projeto particular. Por exemplo, um ponto do projeto pode ser, por exemplo, uma carga máxima esperada do sistema como no fluxo de trabalho com carga total ilustrada pelo ponto A conforme exigido por um sistema como o prédio 104 (Figura 1B).

[00211] O ponto do projeto pode ser estimado pelo projetista do sistema com base no fluxo máximo (fluxo de trabalho) que será exigido por um sistema para operação eficiente e a cabeça / perda de pressão necessária para bombear o fluxo do projeto através da tubulação e conexões do sistema. Observe que, como as estimativas da cabeça da bomba podem ser superestimadas, a maioria dos sistemas nunca alcançará a pressão do projeto e excederá o fluxo e a potência do projeto. Outros sistemas, onde os projetistas tenham subestimado a cabeça necessária, operarão com uma pressão maior do que o ponto do projeto. Para esta circunstância, um recurso de selecionar adequadamente uma bomba com velocidade variável inteligente é que ela pode ser adequadamente ajustada para entregar mais fluxo e cabeça no sistema do que o especificado pelo projetista.

[00212] O gráfico 1000 inclui eixos que incluem parâmetros que são correlacionados. Por exemplo, o quadrado da cabeça é proporcional ao fluxo, e o fluxo é proporcional à velocidade. No exemplo, mostrado, a abscissa ou eixo x ilustra o fluxo em galões norte-americanos por minuto (GPM) (alternativamente litros/minuto) e a ordenada ou eixo y ilustra a cabeça (H) em libras por polegada quadrada (psi) (alternativamente em pés ou em metros). A faixa de operação 1002 é uma representação sobreposta da bomba de controle 102, 122 com relação àqueles parâmetros no gráfico 1000.

[00213] Conforme mostra a Figura 10, uma ou mais curvas de controle 1008 (uma amostrada) pode ser definida e programa para um dispositivo com velocidade variável inteligente, como a bomba de controle 102. Dependendo das mudanças nos parâmetros detectados (por exemplo, detecção externa ou interna de mudanças no fluxo/carga), a operação da bomba de controle 102, 122 pode ser mantida para operar na mesma curva de controle 1008 com base nas instruções do dispositivo de controle 108a, 108b (por exemplo, em um ponto de fluxo maior ou menor). Este modo de controle também pode ser chamado de controle de pressão quadrático (QPC), uma vez que a curva de controle 1008 é uma curva quadrática entre dois pontos operacionais (por exemplo, cabeça máxima, e cabeça mínima que é de 40% da cabeça máxima). A referência aos dispositivos “inteligentes” inclui a bomba de controle 102, 122 sendo capaz de autoajustar a operação da bomba de controle 102, 122 ao longo da curva de controle 1008, dependendo da carga particular exigida ou detectada. A região mais espessa na curva de controle 1008 representa a carga média ao operar para alimentar o prédio 104.

[00214] Outras curvas de controle exemplares, exceto as curvas quadráticas, incluem controle de pressão constante e controle de pressão proporcional. A seleção também pode ser feita para outra curva de controle (não mostrada), dependendo da aplicação particular.

[00215] Os custos totais do sistema predial 100 compreendem os primeiros custos instalados e os custos operacionais. Os primeiros custos instalados compreendem o trocador de calor, as bombas, as válvulas, os guias de sucção, a tubulação (incluindo quaisquer coletores), e custos de instalação. Os custos operacionais compreendem a energia de bombeamento. O custo total é comparado com outras seleções utilizando o método do valor líquido presente com base nos anos de desconto e na taxa de desconto definidos pelo usuário. O número de anos pré-estabelecido é, por exemplo, de 10 anos e a taxa se desconto pré-definida é, por exemplo, de 5%.

[00216] A queda de pressão através do trocador de calor 118 é variada em incrementos de 0,5 psi e o custo do ciclo de vida é obtido e armazenado na memória para cada cenário. O equipamento é, então, classificado com base nos menores custos do ciclo de vida.

[00217] O valor líquido presente (NPV) é calculado como: onde: Rt é o custo em um ano t específico, N é o número de anos, i é a taxa de desconto, t é o ano específico.

[00218] O perfil da carga predial é selecionado utilizando um ou mais processadores, com base na aplicação do usuário e na localização. Em um exemplo, o NPV é otimizado de forma a minimizar o custo. O perfil de carga predial pode ser obtido das especificações de redundância paralelas. O perfil de carga predial pode ser obtido do gráfico do perfil de carga 400 (Figura 4A) ou do gráfico do perfil de carga 420 (Figura 4B). A energia de bombeamento total é calculada integrando a energia da bomba com o perfil de carga escolhido.

[00219] Em configurações exemplares, conforme apropriado, cada bloco ou módulo ilustrado pode representar software, hardware, ou uma combinação de hardware e software. Além disso, alguns dos blocos ou módulos podem ser combinados em outras configurações exemplares, e mais ou menos blocos ou módulos podem ser apresentado em outras configurações exemplares. Além disso, alguns dos blocos ou módulos podem ser separados em um número de sub-blocos ou de submódulos em outras configurações.

[00220] Embora algumas das configurações presentes sejam descritas em termos de métodos, um técnico no assunto entenderá que as configurações presentes também são direcionadas a vários dispositivos como um servidor incluindo componentes para realizar pelo menos alguns dos aspectos e recursos dos métodos descritos, seja na forma de componentes de hardware, software ou qualquer combinação dos dois, ou de qualquer outra maneira. Além disso, um artigo de fabricação para uso com o dispositivo, como um dispositivo de armazenamento pré-registrado ou outro meio legível por computador não transitório incluindo instruções de programa registradas, ou um sinal de dados do computador incluindo instruções de programa legíveis por computador podem direcionar um dispositivo para facilitar a prática dos métodos descritos. Entende-se que tais dispositivos, artigos de fabricação, e sinais de dados computadorizados também estão no escopo das presentes configurações exemplares.

[00221] Embora alguns dos exemplos acima tenham sido descritos como ocorrendo em uma determinada ordem, um técnico no assunto apreciará que algumas das mensagens ou etapas ou processos possam ser realizados em uma ordem diferente desde que o resultado da mudança de ordem de qualquer etapa não impeça ou prejudique a ocorrência de etapas subsequentes. Além disso, algumas das mensagens ou etapas descritas acima podem ser removidas ou combinadas em outras configurações, e algumas das mensagens ou etapas descritas acima podem ser separadas em diversas sub mensagens ou sub etapas em outras configurações. Além disso, algumas ou todas as etapas das conversações podem ser repetidas, conforme necessário. Os elementos descritos como métodos ou etapas se aplicam semelhantemente a sistemas ou subcomponentes, e vice-versa.

[00222] Em configurações exemplares, um ou mais controladores podem ser implementados ou executados, por exemplo, por um ou mais dos sistemas a seguir: Computador Pessoal (PC), Controlador de Lógica Programável (PLC), Microprocessador, Internet, Computação em Nuvem, Mainframe (local ou remoto), telefone móvel ou dispositivo de comunicação móvel.

[00223] O termo "meio legível por computador" conforme utilizado neste documento inclui qualquer meio que possa armazenar instruções, etapas de programa, ou meios semelhantes, para uso ou execução por um computador ou por outro dispositivo computadorizado incluindo, mas não se limitando a : mídia magnética, como um disquete, uma unidade de disco, um cilindro magnético, um disco magneto-óptico, uma fita magnética, uma memória de núcleo magnética, ou dispositivos semelhantes; armazenamento eletrônico, como uma memória de acesso aleatório (RAM) de qualquer tipo incluindo RAM estática, RAM dinâmica sincronizada (SDRAM), uma memória somente para leitura (ROM), uma memória programável somente para leitura ou qualquer tipo incluindo PROM, EPROM, EEPROM, FLASH, EAROM, um assim chamado "disco de estado sólido", outro armazenamento eletrônico de qualquer tipo incluindo um dispositivo de carga acoplada (CCD), ou memória de bolha magnética, um cartão de dados eletrônico portátil de qualquer tipo incluindo COMPACT FLASH, SECURE DIGITAL (SD-CARD), CARTÃO DE MEMÓRIA, e dispositivos semelhantes; e mídias ópticas como um Disco Compacto (CD), Disco Versátil Digital (DVD) ou Disco BLU-RAY (RTM).

[00224] Uma configuração exemplar é um sistema de transferência de calor para obter uma carga variável, compreendendo: um trocador de calor que define uma primeira passagem de fluido e uma segunda passagem de fluido; uma primeira bomba de controle variável para proporcionar fluxo variável de um primeiro meio de circulação através da primeira passagem de fluido do trocador de calor; pelo menos um controlador configurado para: controlar a primeira bomba de controle variável para controlar o primeiro meio de circulação através do trocador de calor a fim de obter a carga variável, determinando, com base na medição da operação em tempo real ao obter a carga variável, se o trocador de calor requer manutenção devido à incrustação do trocador de calor, e em resposta à referida determinação, controlar a primeira bomba de controle variável, para uma primeira quantidade de fluxo do primeiro meio de circulação a fim de lavar a incrustação do trocador de calor.

[00225] Em quaisquer das configurações acima, o controle da primeira bomba de controle variável para a primeira quantidade de fluxo a fim de lavar a incrustação do trocador de calor é realizada durante a obtenção em tempo real da carga variável.

[00226] Em quaisquer das configurações exemplares acima, o sistema compreende, ainda, uma segunda bomba de controle variável para proporcionar um fluxo variável de um segundo meio de circulação através da segunda passagem de fluido do trocador de calor.

[00227] Em quaisquer das configurações exemplares acima, a primeira passagem de fluido está entre o trocador de calor e a carga variável, e a segunda passagem de fluido está entre uma fonte de temperatura e o trocador de calor.

[00228] Em quaisquer das configurações exemplares acima, a primeira passagem de fluido está entre uma fonte de temperatura e o trocador de calor, e a segunda passagem de fluido está entre o trocador de calor e a carga variável.

[00229] Em quaisquer das configurações exemplares acima, pelo menos um controlador é configurado para, em resposta à referida determinação, controlar a segunda bomba de controle variável para uma segunda quantidade de fluxo do segundo meio de circulação a fim de lavar a incrustação do trocador de calor.

[00230] Em quaisquer das configurações exemplares acima, a primeira quantidade de fluxo ou a segunda quantidade de fluxo é uma configuração de fluxo máximo.

[00231] Em quaisquer das configurações exemplares acima, o controle da primeira bomba de controle variável para a primeira quantidade de fluxo e o controle da segunda bomba de controle variável para a segunda quantidade de fluxo são realizados ao mesmo tempo.

[00232] Em quaisquer das configurações exemplares acima, o controle da primeira bomba de controle variável para a primeira quantidade de fluxo e o controle da segunda bomba de controle variável para a segunda quantidade de fluxo são realizados em uma sequência em tempos diferentes.

[00233] Em quaisquer das configurações exemplares acima, o sistema compreende ainda um módulo de transferência de calor que inclui o trocador de calor e pelo menos um trocador de calor adicional em paralelo com o trocador de calor e com cada um, onde a primeira passagem de fluido e a segunda passagem de fluido são definidas adicionalmente por pelo menos um trocador de calor adicional.

[00234] Em quaisquer das configurações exemplares acima, o sistema compreende, ainda, uma respectiva válvula para cada trocador de calor que é controlável por pelo menos um controlador, onde, ao lavar a incrustação de cada trocador de calor, uma ou mais das respectivas válvulas são controladas para ser(em) fechada(s) e menos do que todos os trocadores de calor são lavados por vez.

[00235] Em quaisquer das configurações exemplares acima, o sistema compreende, ainda: um primeiro sensor de pressão configurado para detectar a medição da pressão de entrada para a primeira passagem de fluido do módulo de transferência de calor; um segundo sensor de pressão configurado para detectar a medição da pressão de entrada para a segunda passagem de fluido do módulo de transferência de calor; um primeiro sensor de diferencial de pressão através da entrada até a saída da primeira passagem de fluido do módulo de transferência de calor; um segundo sensor de diferenciação de pressão através da entrada até a saída da segunda passagem de fluido do módulo de transferência de calor; um primeiro sensor de temperatura configurado para detectar a medição da temperatura da entrada da primeira passagem de fluido do módulo de transferência de calor; um segundo sensor de temperatura configurado para detectar a medição da temperatura da saída da primeira passagem de fluido do módulo de transferência de calor; um terceiro sensor de temperatura configurado para detectar a medição da temperatura da entrada da segunda passagem de fluido do módulo de transferência de calor; um quarto sensor de temperatura configurado para detectar a medição da temperatura da saída da segunda passagem de fluido do módulo de transferência de calor; um respectivo sensor de temperatura para detectar a medição da saída de cada passagem de fluido de cada trocador de calor do módulo de transferência de calor; onde pelo menos um controlador está configurado para receber dados indicativos da medição dos sensores de pressão, dos sensores de diferencial de pressão, e dos sensores de temperatura, para determinar se o trocador de calor requer manutenção devido à incrustação no trocador de calor.

[00236] Em quaisquer das configurações exemplares acima, o sistema compreende, ainda: um primeiro sensor de fluxo configurado para detectar uma primeira medição de fluxo do primeiro fluxo através do módulo de transferência de calor que inclui a primeira passagem de fluido e uma primeira passagem de fluido correspondente de pelo menos um trocador de calor adicional; um segundo sensor de fluxo configurado para detectar a segunda medição de fluxo do segundo fluxo através do módulo de transferência de calor que inclui a segunda passagem de fluido e uma segunda passagem de fluido correspondente de pelo menos um trocador de calor adicional; onde pelo menos um controlador é configurado para: receber dados indicativos da medição de fluxo do primeiro sensor de fluxo e do segundo sensor de fluxo, calcular uma respectiva carga de calor (Q) do primeiro fluxo através do módulo de transferência de calor e do segundo fluxo através do módulo de transferência de calor da: primeira medição de fluxo, da segunda medicação de fluxo, da respectiva medição da temperatura do primeiro sensor de temperatura, da respectiva medição de temperatura do terceiro sensor de temperatura, e da respectiva medição de temperatura do respectivo sensor de temperatura da saída de cada trocador de calor do respectivo sensor de temperatura, e calcular uma comparação entre a carga de calor (Q) do primeiro fluxo e a carga de calor (Q) do segundo fluxo, para determinar se o trocador de calor requer manutenção devido à incrustação no trocador de calor.

[00237] Em quaisquer das configurações exemplares acima, o sistema compreende, ainda: pelo menos um sensor de pressão ou sensor de temperatura configurado para detectar a medição do trocador de calor; onde pelo menos um controlador é configurado para determinar um valor de coeficiente limpo do trocador de calor quando em um estado limpo; onde a referida determinação se o trocador de calor requer manutenção devido à incrustação no trocador de calor, inclui adicionalmente: calcular, a partir da medição de pelo menos um sensor de pressão ou sensor de temperatura durante a medição da operação em tempo real ao alimentar a carga variável, um valor do coeficiente de transferência real do trocador de calor; e calcular uma comparação entre o valor do coeficiente real do trocador de calor e o valor do coeficiente limpo do trocador de calor.

[00238] Em quaisquer das configurações exemplares acima, pelo menos um controlador é configurado para determinar um coeficiente de transferência de calor (U) limpo do trocador de calor quando em um estado limpo; onde a referida determinação se o trocador de calor requer manutenção devido à incrustação do trocador, ainda inclui: calcular, a partir da medição de pelo menos um sensor de pressão ou sensor de temperatura durante a medição da operação em tempo real ao alimentar a carga variável, um coeficiente de transferência de calor (U) real do trocador de calor; e calcular uma comparação entre o coeficiente de transferência de calor e o valor (U) real do trocador de calor e o coeficiente de transferência de calor (U) limpo do trocador de calor.

[00239] Em quaisquer das configurações exemplares acima, calcular a comparação é calcular um fator de incrustação (FF) com base no coeficiente de transferência de calor (U) do trocador de calor e o coeficiente de transferência de calor (U) limpo do trocador de calor.

[00240] Em quaisquer das configurações exemplares acima, o fator de incrustação (FF) é calculado como: FF = 1 / Usujo - 1 / Ulimpo, onde: Ulimpo é o coeficiente de transferência de calor (U) limpo, Usujo é o coeficiente de transferência de calor (U) real.

[00241] Em quaisquer das configurações exemplares acima, pelo menos um controlador é configurado para determinar um valor de diferencial de pressão limpo entre a primeira passagem de fluido do trocador de calor quando em um estado limpo; onde a referida determinação, com base na medição da operação em tempo real ao alimentar a carga variável, se o trocador de calor requer manutenção devido à incrustação do trocador de calor, ainda inclui: calcular, a partir da medição de pelo menos um sensor de pressão durante a medição da operação em tempo real ao alimentar a carga variável, um valor de diferencial de pressão real entre a primeira passagem de fluido do trocador de calor; calcular uma comparação do valor do diferencial de pressão real do trocador de calor e o valor do diferencial de pressão limpo do trocador de calor.

[00242] Em quaisquer das configurações exemplares acima, pelo menos um controlador é configurado para determinar um valor de diferencial de temperatura limpo entre a primeira passagem de fluido do trocador de calor quando em um estado limpo; onde a referida determinação se o trocador de calor requer manutenção devido à incrustação do trocador de calor, ainda inclui: calcular, a partir da medição dos sensores de temperatura durante a medição da operação em tempo real ao alimentar a carga variável, um valor de diferencial de temperatura real da primeira passagem de fluido do trocador de calor; e calcular uma comparação entre o valor do diferencial de temperatura real do trocador de calor e o valor do diferencial de temperatura do trocador de calor.

[00243] Em quaisquer das configurações exemplares acima, o valor do coeficiente limpo do trocador de calor quando no estado limpo seja determinado anteriormente por meio de teste antes do despacho ou instalação do trocador de calor e é armazenado em uma memória, onde a determinação por pelo menos um controlador do valor do coeficiente limpo do trocador de calor quando no estado limpo é realizada acessando-se o valor do coeficiente limpo a partir da memória.

[00244] Em quaisquer das configurações exemplares acima, o sistema compreende, ainda, pelo menos um sensor configurado para detectar uma medição indicativa do trocador de calor; onde pelo menos um controlador seja configurado para determinar um valor de coeficiente limpo do trocador de calor quando em um estado limpo; onde a referida determinação se o trocador de calor requer manutenção devido à incrustação no trocador de calor inclui adicionalmente: prever, a partir da medição anterior de pelo menos um sensor durante a medição da operação em tempo real ao alimentar a carga variável, um valor do coeficiente real presente do trocador de calor; e calcular uma comparação entre o valor do coeficiente real previsto do trocador de calor e o valor do coeficiente limpo do trocador de calor.

[00245] Em quaisquer das configurações exemplares acima, a referida determinação se o trocador de calor requer manutenção devido à incrustação no trocador de calor ainda inclui: determinar se a carga variável está sendo obtida pelo trocador de calor continuamente em uma carga parcial especificada máxima por um período de tempo especificado.

[00246] Em quaisquer das configurações exemplares acima, a referida carga parcial especificada máxima é de 90% da carga total da carga variável e o referido período de tempo especificado é de pelo menos ou de aproximadamente 7 dias.

[00247] Em quaisquer das configurações exemplares acima, pelo menos um controlador é configurado para determinar se a lavagem da incrustação do trocador de calor foi bem-sucedida ou não: determinando um valor de coeficiente limpo do trocador de calor quando em um estado limpo; calculando, a partir da medição da medição da operação em tempo real ao obter a carga variável, um valor de coeficiente real do trocador de calor, e calcular uma comparação entre o valor do coeficiente real do trocador de calor e o valor do coeficiente limpo do trocador de calor; onde, com base no cálculo da comparação, pelo menos um controlador é configurado para enviar uma notificação em relação à lavagem da incrustação do trocador de calor informando se ela foi bem-sucedida ou não.

[00248] Em quaisquer das configurações exemplares acima, a primeira quantidade de fluxo é: uma configuração de fluxo máximo da primeira bomba de controle variável; ou um fluxo de trabalho máximo da carga variável; ou uma capacidade de fluxo máxima do trocador de calor.

[00249] Em quaisquer das configurações exemplares acima, a primeira quantidade de fluxo compreende um contrafluxo da primeira bomba de controle variável:

[00250] Em quaisquer das configurações exemplares acima, o trocador de calor é um trocador de calor de placa e estrutura contracorrente que inclui diversas placas soldadas para causar turbulência ao facilitar a transferência de calor entre a primeira passagem de fluido e a segunda passagem de fluido.

[00251] Em quaisquer das configurações exemplares acima, o trocador de calor é um trocador de calor de casco e tubo ou um trocador de calor de placas gaxetadas.

[00252] Em quaisquer das configurações exemplares acima, pelo menos um controlador é integrado ao trocador de calor.

[00253] Uma configuração exemplar é um método para obter uma carga variável utilizando um sistema de transferência de calor, o sistema de transferência de calor incluindo um trocador de calor que define uma primeira passagem de fluido e uma segunda passagem de fluido, o sistema de transferência de calor incluindo uma primeira bomba de controle variável para proporcionar um fluxo variável de um primeiro meio de circulação através da primeira passagem de fluido do trocador de calor, o método sendo realizado por pelo menos um controlador e compreendendo: controlar a primeira bomba de controle variável para controlar o primeiro meio de circulação através do trocador de calor a fim de obter a carga variável, determinando, com base na medição da operação em tempo real ao obter a carga variável, se o trocador de calor requer manutenção devido à incrustação do trocador de calor, e em resposta à referida determinação, controlar a primeira bomba de controle variável, para uma primeira quantidade de fluxo do primeiro meio de circulação a fim de lavar a incrustação do trocador de calor.

[00254] Uma configuração exemplar é um módulo de transferência de calor, compreendendo: uma carcaça selada que define uma primeira porta, uma segunda porta, uma terceira porta, e uma quarta porta; diversos trocadores de calor paralelos dentro da carcaça selada que definem coletivamente uma primeira passagem de fluido entre a primeira porta e a segunda porta e que definem, coletivamente, uma segunda passagem de fluido entre a terceira porta e a quarta porta; um primeiro sensor de pressão dentro da carcaça selada configurado para detectar a medição de pressão de entrada para a primeira passagem de fluido do módulo de transferência de calor; um segundo sensor de pressão dentro da carcaça selada configurado para detectar a medição da pressão de entrada para a segunda passagem de fluido do módulo de transferência de calor; um primeiro sensor de diferencial de pressão dentro da carcaça selada e através da entrada até a saída da primeira passagem de fluido do módulo de transferência de calor; um segundo sensor de diferencial de pressão dentro da carcaça selada e através da entrada até a saída da segunda passagem de fluido do módulo de transferência de calor; um primeiro sensor de temperatura dentro da carcaça selada configurado para detectar a medição da temperatura da entrada da primeira passagem de fluído do módulo de transferência de calor; um segundo sensor de temperatura dentro da carcaça selada configurado para detectar a medição da temperatura da saída da primeira passagem de fluido do módulo de transferência de calor; um terceiro sensor de temperatura dentro da carcaça selada para detectar a medição da temperatura da entrada da segunda passagem de fluido do módulo de transferência de calor; um quarto sensor de temperatura dentro da carcaça selada configurado para detectar a medição da temperatura da saída da segunda passagem de fluido do módulo de transferência de calor; um respectivo sensor de temperatura dentro da carcaça selada para detectar a medição da temperatura da saída de cada passagem de fluido de cada trocador de calor do módulo de transferência de calor; e pelo menos um controlador configurado para receber dados indicativos da medição dos sensores de pressão, dos sensores de diferencial de pressão e dos sensores de temperatura.

[00255] Em quaisquer das configurações exemplares acima, pelo menos um controlador é configurado para instruir uma ou mais bombas de controle variável para operar o fluxo através do trocador de calor.

[00256] Em quaisquer das configurações exemplares acima, pelo menos um controlador é configurado para: determinar um valor de coeficiente limpo do trocador de calor quando em um estado limpo; determinar se o trocador de calor requer manutenção devido à incrustação do trocador de calor, incluindo: calcular, a partir da medição dos sensores de pressão, dos sensores de diferencial de pressão, dos sensores de temperatura, ou de sensores de fluxo externo, durante a medição da operação em tempo real ao obter uma carga variável, um valor de coeficiente real do trocador de calor, calcular uma comparação entre o valor de coeficiente real do trocador de calor e o valor de coeficiente limpo do trocador de calor, concluir se o trocador de calor requer manutenção devido à incrustação no trocador de calor; e instruir uma ou mais bombas de controle variável para operar em um cenário de fluxo máximo através do trocador de calor a fim de lavar a incrustação do trocador de calor.

[00257] Em quaisquer das configurações exemplares acima, a instrução de uma ou mais bombas de controle variável é realizada durante a obtenção em tempo real da carga variável.

[00258] Em quaisquer das configurações exemplares acima, uma das bombas de controle variável é conectada à primeira porta, e outra das bombas de controle variável é conectada à terceira porta.

[00259] Em quaisquer das configurações exemplares acima, pelo menos um controlador está na carcaça selada.

[00260] Em quaisquer das configurações exemplares acima, cada um dos trocadores de calor paralelos é um trocador de calor de placas.

[00261] Em quaisquer das configurações exemplares acima, cada um dos diversos trocadores de calor é um trocador de calor de casco e tubo ou um trocador de calor de placas gaxetadas.

[00262] Uma configuração exemplar é um sistema para rastrear o desempenho do trocador de calor, compreendendo: um trocador de calor para instalação em um sistema que tenha uma carga; um subsistema de saída; e pelo menos um controlador configurado para: determinar um valor de coeficiente limpo do trocador de calor quando no estado limpo, calcular, a partir da medição da medição da operação em tempo real ao obter a carga, um valor de coeficiente real do trocador de calor, calcular uma comparação entre o valor do coeficiente real do trocador de calor e o valor do coeficiente limpo do trocador de calor, e saída para o subsistema de saída quando a comparação satisfaz aos critérios.

[00263] Em quaisquer das configurações exemplares acima, a saída compreende o envio de um sinal para controlar uma ou mais bombas de controle variável até uma quantidade de fluxo máxima a fim de lavar o trocador de calor.

[00264] Em quaisquer das configurações exemplares acima, a saída compreende a emissão de um alerta para o subsistema de saída, onde o subsistema de saída inclui uma tela de display ou um subsistema de comunicação.

[00265] Em quaisquer das configurações exemplares acima, o alerta indica que a lavagem ou a manutenção do trocador de calor é necessária.

[00266] Em quaisquer das configurações exemplares acima, o alerta indica que há uma degradação do desempenho do trocador de calor.

[00267] Em quaisquer das configurações exemplares acima, o valor do coeficiente é um coeficiente de transferência de calor (U).

[00268] Em quaisquer das configurações exemplares acima, pelo menos um controlador é integrado ao trocador de calor.

[00269] Uma configuração exemplar é um método para rastrear o desempenho de um trocador de calor para instalação em um sistema que tenha uma carga, o método sendo realizado por pelo menos um controlador e compreendendo: determinar um valor de coeficiente limpo do trocador de calor quando no estado limpo; calcular, a partir da medição da medição da operação em tempo real ao obter a carga, um valor de coeficiente real do trocador de calor; calcular uma comparação entre o valor do coeficiente real do trocador de calor e o valor do coeficiente limpo do trocador de calor; e saída para um subsistema de saída quando a comparação satisfaz aos critérios.

[00270] Uma configuração exemplar é um meio não transitório legível por computador com instruções armazenadas executáveis por pelo menos um controlador para realizar os métodos descritos acima.

[00271] Variações podem ser feitas em algumas configurações exemplares, que podem incluir combinações e sub combinações de quaisquer do itens acima. As várias configurações apresentadas acima são meramente exemple e não se destinam, de forma alguma, a limitar o escopo desta revelação. As variações das inovações descritas neste documento serão aparentes para um técnico no assunto tendo o benefício da presente invenção, tais variações estando dentro do escopo pretendido da presente invenção. Em particular, os recursos de uma ou mais das configurações descritas acima podem ser selecionados para criar configurações alternativas compreendidas por uma sub combinação de recursos que pode não estar explicitamente descritos acima. Além disso, os recursos de uma ou mais das configurações descritas acima podem ser selecionados e combinados para criar configurações alternativas compreendidas por uma combinação de recursos que podem não estar explicitamente descritos acima. Recursos adequados para tais combinações e sub combinações seriam prontamente aparentes para um técnico no assunto mediante revisão da presente invenção como um todo. A matéria descrita neste documento pretende cobrir e abranger todas as mudanças na tecnologia adequadas.

[00272] Determinadas adaptações e modificações das configurações descritas podem ser realizadas. Portanto, as configurações discutidas acima são consideradas ilustrativas e não restritivas.

Claims

1. SISTEMA DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR PARA OBTER UMA CARGA VARIÁVEL caracterizado pelo fato de que compreende: um trocador de calor (118) que defina uma primeira passagem de fluido e uma segunda passagem de fluido; uma primeira bomba de controle (102, 122) variável para proporcionar um fluxo variável de um primeiro meio de circulação através da primeira passagem de fluido do trocador de calor (118); pelo menos um controlador (116) configurado para: controlar a primeira bomba de controle (102, 122) variável para controlar o primeiro meio de circulação através do trocador de calor (118) a fim de obter a carga variável determinar, com base na medição de operação em tempo real ao obter a carga variável, se o trocador de calor (118) requer manutenção devido à formação de incrustações no trocador de calor (118), e em resposta à referida determinação, controlar a primeira bomba de controle (102, 122) variável, para uma primeira quantidade do primeiro meio de circulação a fim de lavar a incrustação do trocador de calor (118).

2. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controle da primeira bomba de controle (102, 122) variável para a primeira quantidade de fluxo a fim de lavar a incrustação do trocador de calor (118) seja realizada durante a obtenção em tempo real da carga variável.

3. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma segunda bomba de controle (102, 122) variável para proporcionar um fluxo variável de um segundo meio de circulação através da segunda passagem de fluido do trocador de calor (118).

4. SISTEMA de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a primeira passagem de fluido esteja entre o trocador de calor (118) e a carga variável, e a segunda passagem de fluido esteja entre uma fonte de temperatura e o trocador de calor (118).

5. SISTEMA de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a primeira passagem de fluido esteja entre uma fonte de temperatura e o trocador de calor (118) e a segunda passagem de fluido esteja entre o trocador de calor (118) e a carga variável.

6. SISTEMA de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que pelo menos um controlador (116) seja configurado para, em resposta à referida determinação, controlar a segunda bomba de controle (102, 122) variável para uma segunda quantidade de fluxo do segundo meio de circulação a fim de lavar a incrustação do trocador de calor (118).

7. SISTEMA de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a primeira quantidade de fluxo ou a segunda quantidade de fluxo seja uma configuração de fluxo máximo.

8. SISTEMA de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o controle da primeira bomba de controle (102, 122) variável para a primeira quantidade de fluxo e o controle da segunda bomba de controle (102, 122) variável para a segunda quantidade de fluxo sejam realizados ao mesmo tempo.

9. SISTEMA de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o controle da primeira bomba de controle (102, 122) variável para a primeira quantidade de fluxo e o controle da segunda bomba de controle (102, 122) variável para a segunda quantidade de fluxo sejam realizados em uma sequência em tempos diferentes.

10. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1caracterizado pelo fato de que compreende ainda um módulo de transferência de calor (220, 230) que inclua o trocador de calor (118) e pelo menos um trocador de calor (118) adicional em paralelo com o trocador de calor (118) e com cada um, caracterizado pelo fato de que a primeira passagem de fluido e a segunda passagem de fluido sejam definidas adicionalmente por pelo menos um trocador de calor (118) adicional.

11. SISTEMA de acordo com a reivindicação 10 caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma respectiva válvula para cada trocador de calor (118) que seja controlável por pelo menos um controlador (116), caracterizado pelo fato de que, ao lavar a incrustação de cada trocador de calor (118), uma ou mais das respectivas válvulas sejam controladas para serem fechadas e menos do que todos os trocadores de calor sejam lavados por vez.

12. SISTEMA de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: um primeiro sensor de pressão configurado para detectar a medição da pressão de entrada na primeira passagem de fluido do módulo de transferência de calor (220, 230); um segundo sensor de pressão configurado para detectar a medição da pressão de entrada na segunda passagem de fluido do módulo de transferência de calor (220, 230); um primeiro sensor de diferencial de pressão através da entrada até a saída da primeira passagem de fluido do módulo de transferência de calor (220, 230); um segundo sensor de diferencial de pressão através da entrada até a saída da segunda passagem de fluido do módulo de transferência de calor (220, 230); um primeiro sensor de pressão configurado para detectar a medição da temperatura de entrada da primeira passagem de fluido do módulo de transferência de calor (220, 230); um segundo sensor de temperatura configurado para detectar a medição da temperatura da saída da primeira passagem de fluido do módulo de transferência de calor (220, 230); um terceiro sensor de temperatura configurado para detectar a medição da temperatura da entrada da segunda passagem de fluido do módulo de transferência de calor (220, 230); um quarto sensor de temperatura configurado para detectar a medição da temperatura da saída da segunda passagem de fluido do módulo de transferência de calor (220, 230); um respectivo sensor de temperatura para detectar a medição da temperatura da saída de cada passagem de fluido de cada trocador de calor (118) do módulo de transferência de calor (220, 230); caracterizado pelo fato de que pelo menos um controlador (116) seja configurado para receber dados indicativos das medições dos sensores de pressão, dos sensores de diferencial de pressão e dos sensores de temperatura, para determinar se o trocador de calor (118) requer manutenção devido à incrustação do trocador de calor (118).

13. SISTEMA de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: um primeiro sensor de fluxo configurado para detectar a primeira medição de fluxo do primeiro fluxo através do módulo de transferência de calor (220, 230) que inclua a primeira passagem de fluido e uma primeira passagem de fluido correspondente de pelo menos um trocador de calor (118) adicional; um segundo sensor de fluxo configurado para detectar a segunda medição de fluxo do segundo fluxo através do módulo de transferência de calor (220, 230) que inclua a segunda passagem de fluido e uma segunda passagem de fluido do trocador de calor (118) adicional; onde pelo menos um controlador (116) seja configurado para: receber dados indicativos da medição do fluxo do primeiro sensor de fluxo e do segundo sensor de fluxo, calcular uma respectiva carga de calor (Q) do primeiro fluxo através do módulo de transferência de calor (220, 230) e do segundo fluxo através do módulo de transferência de calor (220, 230) da: primeira medição de fluxo, da segunda medicação de fluxo, da respectiva medição da temperatura do primeiro sensor de temperatura, da respectiva medição de temperatura do terceiro sensor de temperatura, e da respectiva medição de temperatura do respectivo sensor de temperatura da saída de cada trocador de calor (118) do respectivo sensor de temperatura, e calcular uma comparação entre a carga de calor (Q) do primeiro fluxo e a carga de calor (Q) do segundo fluxo, para determinar se o trocador de calor (118) requer manutenção devido à incrustação do trocador de calor (118).

14. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: pelo menos um sensor de pressão ou sensor de temperatura configurado para detectar a medição no trocador de calor (118), onde pelo menos um controlador (116) seja configurado para determinar um valor de coeficiente do trocador de calor (118) limpo quando em um estado limpo; onde a referida determinação se o trocador de calor (118) requer manutenção devido à incrustação do trocador de calor (118) ainda inclua: calcular, a partir da medição de pelo menos um sensor de pressão ou sensor de temperatura durante a medição da medição de operação em tempo real ao obter a carga variável, um valor de coeficiente real do trocador de calor (118); e calcular uma comparação entre o valor do coeficiente real do trocador de calor (118) e o valor do coeficiente do trocador de calor (118) limpo

15. SISTEMA de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que pelo menos um controlador (116) seja configurado para determinar um coeficiente de transferência de calor limpo (U) do trocador de calor (118) quando em um estado limpo; onde a referida determinação se o trocador de calor (118) requer manutenção devido à incrustação do trocador de calor (118) ainda inclua: calcular, a partir da medição de pelo menos um sensor de pressão ou sensor de temperatura durante a medição de operação em tempo real ao obter a carga variável, um coeficiente de transferência de calor real (U) do trocador de calor (118); e calcular uma segunda comparação entre o coeficiente de transferência de calor real (U) do trocador de calor (118) e o coeficiente de transferência de calor limpo (U) do trocador de calor (118).

16. SISTEMA de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que calcular a segunda comparação seja calcular um fator de incrustação (FF) baseado no coeficiente de transferência de calor real (U) do trocador de calor (118) e no coeficiente de transferência de calor limpo (U) do trocador de calor (118).

17. SISTEMA de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o cálculo do fator de incrustação (FF) seja realizado como: FF = 1 / Usujo — 1 / Ulimpo, onde: Ulimpo seja o coeficiente de transferência de calor limpo (U), Usujo seja o coeficiente de transferência de calor real (U).

18. SISTEMA de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que pelo menos um controlador (116) seja configurado para determinar um valor do diferencial de pressão limpo através da primeira passagem de fluido do trocador de calor (118) quando em um estado limpo; onde a referida determinação, com base na medição de operação em tempo real ao obter a carga variável, se o trocador de calor (118) requer manutenção devido à formação de incrustações no trocador de calor (118) inclua ainda: calcular, a partir da medição de pelo menos dois dos sensores de pressão durante a medição de operação em tempo real ao obter a carga variável, um valor de diferencial de pressão real através da primeira passagem de fluido do trocador de calor (118); calcular uma terceira comparação entre o valor do diferencial de pressão real do trocador de calor (118) e o valor do diferencial de pressão limpo do trocador de calor (118).

19. SISTEMA de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que pelo menos um controlador (116) seja configurado para determinar um valor de diferencial de pressão limpo através da primeira passagem de fluido do trocador de calor (118) quando em um estado limpo; onde a referida determinação se o trocador de calor (118) requer manutenção devido à incrustação do trocador de calor (118) ainda inclua: calcular, a partir da medição dos dois sensores de pressão durante a medição de operação em tempo real ao obter a carga variável, um valor de diferencial de temperatura real da primeira passagem de fluido do trocador de calor (118); e calcular uma quarta comparação entre o valor do diferencial de temperatura real do trocador de calor (118) e o valor do diferencial de temperatura do trocador de calor (118).

20. SISTEMA de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o valor do coeficiente do trocador de calor (118) limpo quando o estado limpo seja determinado anteriormente por meio de teste antes do despacho ou instalação do trocador de calor (118) e seja armazenado em uma memória, onde a determinação por pelo menos um controlador (116) do valor do coeficiente do trocador de calor (118) limpo quando no estado limpo seja realizada acessando- se o valor do coeficiente limpo a partir da memória.

21. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda pelo menos um sensor configurado para detectar uma medição indicativa do trocador de calor (118); onde pelo menos um controlador (116) seja configurado para determinar um valor de coeficiente do trocador de calor (118) limpo quando em um estado limpo; onde a referida determinação se o trocador de calor (118) requer manutenção devido à incrustação no trocador de calor (118) inclua adicionalmente: prever, com base na medição anterior de pelo menos um sensor durante a medição de operação em tempo real ao obter a carga variável, um valor de coeficiente real do trocador de calor (118); e calcular uma comparação entre o valor do coeficiente real previsto do trocador de calor (118) e o valor do coeficiente do trocador de calor (118) limpo.

22. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida determinação se o trocador de calor (118) requer manutenção devido à incrustação do trocador de calor (118) ainda inclua: determinar se a carga variável está sendo obtida pelo trocador de calor (118) continuamente em uma carga parcial especificada máxima por um período de tempo especificado.

23. SISTEMA de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que a referida carga parcial especificada máxima seja de 90% da carga total da carga variável e o referido período de tempo especificado seja de pelo menos ou de 7 dias.

24. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um controlador (116) seja configurado para determinar se a lavagem da incrustação do trocador de calor (118) foi bem-sucedida ou não: determinando um valor do coeficiente do trocador de calor (118) limpo quando em um estado limpo, calculando, a partir da medição da medição de operação em tempo real ao obter a carga variável, um valor de coeficiente real do trocador de calor (118); e calculando uma comparação entre o valor do coeficiente real do trocador de calor (118) e o valor do coeficiente do trocador de calor (118) limpo, onde, com base no cálculo da comparação, pelo menos um controlador (116) seja configurado para emitir uma notificação informando se a lavagem da incrustação do trocador de calor (118) foi bem-sucedida ou não.

25. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira quantidade de fluxo seja: uma configuração de fluxo máximo da primeira bomba de controle (102, 122) variável; ou um fluxo de trabalho máximo da carga variável; ou uma capacidade de fluxo máxima do trocador de calor (118).

26. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira quantidade de fluxo compreenda um contrafluxo da primeira bomba de controle (102, 122) variável.

27. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o trocador de calor (118) seja um trocador de calor (118) de placa e estrutura contracorrente que inclua diversas placas soldadas para causar turbulência ao facilitar a transferência de calor entre a primeira passagem de fluido e a segunda passagem de fluido.

28. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o trocador de calor (118) seja um trocador de calor (118) de casco e tubo ou um trocador de calor (118) de placas gaxetadas.

29. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um controlador (116) seja integrado ao trocador de calor (118).

30. MÉTODO PARA OBTER UMA CARGA VARIÁVEL UTILIZANDO UM SISTEMA DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 29, caracterizado pelo fato de que (102, 122) é realizado por pelo menos um controlador (116) e compreende as etapas: controlar a primeira bomba de controle (102, 122) variável para controlar o primeiro meio de circulação através do trocador de calor (118) a fim de obter a carga variável, determinar, com base na medição de operação em tempo real ao obter a carga variável, que o trocador de calor (118) requer manutenção devido à formação de incrustações no trocador de calor (118), e em resposta à referida determinação, controlando a primeira bomba de controle (102, 122) variável, para uma primeira quantidade do primeiro meio de circulação a fim de lavar a incrustação do trocador de calor (118).

31. MEIO NÃO TRANSITÓRIO LEGÍVEL POR COMPUTADOR com instruções armazenadas executáveis por pelo menos um controlador (116) caracterizado pelo fato de que é para realizar o método conforme definido na reivindicação 30.

32. MÓDULO DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR para a realização do método definido na reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que compreende: uma carcaça selada que defina uma primeira porta, uma segunda porta, uma terceira porta e uma quarta porta; diversos trocadores de calor paralelos dentro da carcaça selada que definam coletivamente uma primeira passagem de fluido entre a primeira porta e a segunda porta e que definam, coletivamente, uma segunda passagem de fluido entre a terceira porta e a quarta porta; um primeiro sensor de pressão dentro da carcaça selada configurado para detectar a medição da pressão de entrada na primeira passagem de fluido do módulo de transferência de calor (220, 230); um segundo sensor de pressão dentro da carcaça selada configurado para detectar a medição da pressão de entrada na segunda passagem de fluido do módulo de transferência de calor (220, 230); um primeiro sensor de diferencial de pressão dentro da carcaça selada e através da entrada até a saída da primeira passagem de fluido do módulo de transferência de calor (220, 230); um segundo sensor de diferencial de pressão dentro da carcaça selada e através da entrada até a saída da segunda passagem de fluido do módulo de transferência de calor (220, 230); um primeiro sensor de temperatura dentro da carcaça selada configurado para detectar a medição da temperatura da entrada da primeira passagem de fluido do módulo de transferência de calor (220, 230); um segundo sensor de temperatura dentro da carcaça selada configurado para detectar a medição da temperatura da entrada da primeira passagem de fluido do módulo de transferência de calor (220, 230); um terceiro sensor de temperatura dentro da carcaça selada configurado para detectar a medição da temperatura da entrada da segunda passagem de fluido do módulo de transferência de calor (220, 230); um quarto sensor de temperatura dentro da carcaça selada configurado para detectar a medição da temperatura da saída da segunda passagem de fluido do módulo de transferência de calor (220, 230); um respectivo sensor de temperatura dentro da carcaça selada para detectar a medição da temperatura da saída de cada passagem de fluido de cada trocador de calor (118) do módulo de transferência de calor (220, 230); e pelo menos um controlador (116) configurado para performar o método conforme definido na reivindicação 30.

33. MÓDULO de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que pelo menos um controlador (116) seja configurado para instruir uma ou mais bombas de controle (102, 122) variável para operar o fluxo através do trocador de calor (118).

34. MÓDULO de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que pelo menos um controlador (116) seja configurado para: determinar um valor de coeficiente do trocador de calor (118) limpo quando em um estado limpo; determinar se o trocador de calor (118) requer manutenção devido à incrustação do trocador de calor (118), incluindo: calcular uma comparação entre o valor do coeficiente real do trocador de calor (118) e o valor do coeficiente do trocador de calor (118) limpo, concluir se o trocador de calor (118) requer manutenção devido à incrustação do trocador de calor (118); e instruir uma ou mais bombas de controle (102, 122) variável a operar em uma configuração de fluxo máximo através do trocador de calor (118) a fim de lavar a incrustação do trocador de calor (118).

35. MÓDULO de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que a instrução de uma ou mais bombas de controle (102, 122) variável seja realizada durante a obtenção em tempo real da carga variável.

36. MÓDULO de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que uma das bombas de controle (102, 122) variável seja conectada à primeira porta, e outra das bombas de controle (102, 122) variável seja conectada à terceira porta.

37. MÓDULO de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que compreende ainda o cálculo do valor do coeficiente real do trocador de calor (118) compreenda prever o valor do coeficiente real do trocador de calor (118) com base na medição prévia dos sensores de pressão, dos sensores de diferencial de pressão, dos sensores de temperatura, ou dos sensores de fluxo externo durante a medição de operação em tempo real ao obter a carga variável.

38. MÓDULO de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que compreende ainda o cálculo de um valor de coeficiente real do trocador de calor (118), em que o valor do coeficiente real seja uma capacidade de fluxo, um fator de incrustação (FF) ou um coeficiente de transferência de calor (U).

39. MÓDULO de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que pelo menos um controlador (116) esteja na carcaça selada.

40. MÓDULO de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que cada um dos diversos trocadores de calor paralelos seja um trocador de calor (118) de placas.

41. MÓDULO de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que cada um dos diversos trocadores de calor paralelos seja um trocador de calor (118) de casco e tubo ou um trocador de calor (118) de placas gaxetadas.

42. MÉTODO PARA RASTREAR O DESEMPENHO DE UM TROCADOR DE CALOR para instalação em um sistema que tenha uma carga, caracterizado pelo fato de que é realizado por pelo menos um controlador (116) e compreendendo: a determinação de um valor de coeficiente do trocador de calor (118) limpo quando em um estado limpo; o cálculo, a partir da medição da medição de operação em tempo real ao obter a carga, de um valor de coeficiente real do trocador de calor (118); o cálculo de uma comparação entre o valor do coeficiente real do trocador de calor (118) e do valor do coeficiente do trocador de calor (118) limpo; e a saída para um subsistema de saída quando a comparação satisfaz os critérios.

43. MÉTODO de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que o valor do coeficiente seja uma capacidade de fluxo, um fator de incrustação (FF ou um coeficiente de transferência de calor (U).

44. MÉTODO de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que o cálculo do valor do coeficiente real do trocador de calor (118) compreenda prever o valor do coeficiente real do trocador de calor (118) com base na medição prévia da medição de operação em tempo real ao obter a carga.

45. MEIO NÃO TRANSITÓRIO LEGÍVEL POR COMPUTADOR com instruções armazenadas executáveis por pelo menos um controlador (116) caracterizado pelo fato de que é para realizar o método conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 42 a 44.