KR102199004B1 - 냉각기의 효율을 결정하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

냉각기의 효율을 결정하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시물은 냉각기(60)의 효율 곡선(64)을 결정하기 위한 방법에 관한 것으로서, 방법은, 작동 용량의 범위에 걸쳐서 냉각기(60)를 작동시키는 단계; 냉각기(60)로 유입되는 물의 온도를 초기 용량에서 측정하는 단계; 냉각기(60)에서 배출되는 물의 온도를 초기 용량에서 측정하는 단계; 초기 용량에서 냉각기(60)의 전력 소비량을 측정하는 단계; 초기 용량에서 냉각기(60)의 초기 효율을 계산하는 단계; 냉각기(60)로 유입되는 물의 복수의 온도를 복수의 용량에서 측정하는 단계; 냉각기(60)에서 배출되는 물의 복수의 온도를 복수의 각각의 용량에서 측정하는 단계; 복수의 각각의 용량에서 복수의 전력 소비량을 측정하는 단계; 복수의 각각의 용량에서 복수의 효율을 계산하는 단계; 및 초기 효율 및 복수의 효율로 냉각기(60)에 대한 효율 곡선(64)을 생성하는 단계를 포함한다.

Description

냉각기의 효율을 결정하기 위한 시스템 및 방법
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 2016년 10월 5일자로 출원된 "냉각기(chiller)의 효율을 결정하기 위한 시스템 및 방법"이라는 명칭의 미국 가출원 일련번호 제62/404,637호의 우선권 및 혜택을 주장하며, 이는 그 전체 내용이 모든 목적을 위해 본원에 참조로 포함된다.
본 개시물은 냉각기의 효율을 결정하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 개시물은 냉각기가 작동함에 따라 냉각기의 효율을 측정하고 그 정보를 건물 자동화 시스템에 제공함으로써, 냉각기에 대한 효율 곡선이 결정되는 방법에 관한 것이다.
다수의 기계를 사용하는 압축기 기반 냉방 설비의 사용은 중형 및 대형 상업용 건물 및 많은 산업 공정을 위한 냉방을 제공하는 통상적인 방법이다. 원심 냉각기는 일반적으로 전기로 구동되지만, 엔진이나 다른 전원으로 구동될 수도 있다. 전기로 구동되는 수냉식 냉각기는 쾌적한 공조를 위한 냉수를 제공하기 위해 건물, 학교, 및 지역 냉방 설비에서 광범위하게 사용된다. 이러한 적용예에서, 다수의 냉각기가 대체로 병렬로 배치된다. 이와 유사하게, 이들 시스템은 또한 냉수 또는 온수를 순환시키기 위한 다수의 병렬 펌프, 및/또는 건물의 공조를 위한 가변 기류를 제공하기 위한 다수의 병렬 연결된 팬을 사용할 수 있다.
각각의 냉각기는 수직 축이 영국 열량 단위(BTU)/와트이고 수평 축이 최대 설정 전력의 분율 또는 백분율인 2차원 차트 상에 도시될 수 있는 효율 곡선을 갖는다. 곡선의 하단부에서, 냉각기는 상대적으로 적은 냉방량을 생성하기 때문에 특히 비효율적이다. 곡선의 상단부에서, 열 교환기가 임계 출력에 도달함에 따라 다양한 열 전달 효율이 감소하기 시작한다. 실제로, 각각의 냉각기는 응축기 물 입력 온도 및 유량, 냉수 출력 온도 설정, 및 냉수 입력 온도를 포함하지만 이에 한정되지 않는 변수들에 기초하는 효율 곡선들의 군을 가질 수 있다.
실시형태는 냉각기의 효율 곡선을 결정하기 위한 방법에 관한 것으로서, 방법은, 냉각기의 작동 용량들의 범위에 걸쳐서 냉각기를 작동시키는 단계; 냉각기로 유입되는 물의 제1 온도를 냉각기의 작동 용량들의 범위 내의 초기 작동 용량에서 측정하는 단계; 냉각기에서 배출되는 물의 제2 온도를 초기 용량에서 측정하는 단계; 초기 용량에서 냉각기의 제1 전력 소비량들을 측정하는 단계; 제1 온도, 제2 온도, 및 제1 전력 소비량에 기초하여, 초기 용량에서 냉각기의 초기 효율 값을 계산하는 단계; 냉각기로 유입되는 물의 복수의 각각의 제3 온도를 냉각기의 작동 용량들의 범위 내의 복수의 작동 용량들에서 측정하는 단계로서, 복수의 작동 용량들 각각의 작동 용량은 초기 작동 용량과 상이한, 단계; 냉각기에서 배출되는 물의 복수의 각각의 제4 온도를 복수의 작동 용량들 각각의 작동 용량에서 측정하는 단계; 복수의 작동 용량들 각각의 작동 용량에서 냉각기의 복수의 각각의 제2 전력 소비량들을 측정하는 단계; 복수의 작동 용량들 각각의 작동 용량에서 냉각기의 복수의 각각의 효율 값들을 계산하는 단계로서, 복수의 각각의 효율 값의 각각의 효율 값은 복수의 각각의 제3 온도들 각각의 제3 온도, 복수의 각각의 제4 온도들 각각의 제4 온도, 및 복수의 각각의 제2 전력 소비량들 각각의 제2 전력 소비량에 기초하는, 단계; 초기 효율 값 및 복수의 각각의 효율 값으로 냉각기에 대한 효율 곡선을 생성하는 단계를 포함한다.
실시형태는 냉각기의 효율 곡선을 생성하기 위한 방법에 관한 것으로서, 방법은, 냉각기의 작동 용량들의 범위에 걸쳐서 냉각기를 작동시키는 단계; 급수 도관에 배치된 제1 프로브를 사용하여 냉각기로 유입되는 물의 제1 온도를 냉각기의 작동 용량들의 범위 내의 제1 작동 용량에서 측정하는 단계; 배수 도관에 배치된 제2 프로브를 사용하여 냉각기에서 배출되는 물의 제2 온도를 제1 작동 용량에서 측정하는 단계; 가변속 구동 제어장치를 사용하여 냉각기의 제1 전력 소비량을 제1 작동 용량에서 측정하는 단계; 제1 온도, 제2 온도, 및 제1 전력 소비량에 기초하여, 제1 작동 용량에서 냉각기의 제1 효율 값을 계산하는 단계; 제1 프로브를 사용하여 냉각기로 유입되는 물의 제3 온도를 냉각기의 작동 용량들의 범위 내의 제2 작동 용량에서 측정하는 단계; 제2 프로브를 사용하여 냉각기에서 배출되는 물의 제4 온도를 제2 작동 용량에서 측정하는 단계; 가변속 구동 제어장치를 사용하여 냉각기의 제2 전력 소비량을 제2 작동 용량에서 측정하는 단계; 제3 온도, 제4 온도, 및 제2 전력 소비량에 기초하여, 제2 작동 용량에서 냉각기의 제2 효율 값을 계산하는 단계; 및 제1 효율 값 및 제2 효율 값을 사용하여 냉각기에 대한 효율 곡선을 생성하는 단계를 포함한다.
실시형태는 냉각기의 작동 동안 냉각기의 효율을 연속적으로 결정하는 방법에 관한 것으로서, 방법은, 냉각기의 입력 변수, 냉각기의 출력 변수, 및 냉각기의 작동 변수를 냉각기의 제1 작동 용량에서 측정하는 단계; 제1 작동 용량에서 냉각기의 제1 효율 값을 계산하는 단계; 냉각기의 입력 변수, 냉각기의 출력 변수, 및 냉각기의 작동 변수를 냉각기의 복수의 제2 작동 용량들에서 측정하는 단계; 냉각기의 복수의 제2 작동 용량들의 각각의 작동 용량에서 냉각기의 복수의 제2 효율 값들을 계산하는 단계; 및 제1 효율 값 및 복수의 제2 효율 값들에 기초하여 냉각기의 효율 곡선을 생성하는 단계를 포함한다.
본 개시물의 다른 특징 및 이점은 실시예로서 본 개시물의 원리를 예시하는 첨부된 도면과 함께 고려되는 바람직한 실시형태에 대한 이하의 보다 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 개시물의 양태에 따라, 본 개시물의 방법이 사용될 수 있는 냉각기의 실시형태의 개략도이다;
도 2는 본 개시물의 양태에 따라, 냉방 설비의 다수의 냉각기의 실시형태의 개략도이다;
도 3은 본 개시물의 양태에 따라, 냉각기의 효율 곡선의 실시형태의 그래프이다;
도 4는 본 개시물의 양태에 따라, 냉각기를 위한 제어 시스템의 실시형태의 개략도이다;
도 5는 본 개시물의 양태에 따라, 비닝(binning)을 사용하여 냉각기에 대한 효율 곡선을 생성하기 위한 방법의 실시형태의 개략도이다;
도 6은 본 개시물의 양태에 따라, 냉각기의 효율 곡선을 생성하기 위한 센서를 갖는 냉각기의 실시형태의 개략도이다;
도 7은 본 개시물의 양태에 따라, 복수의 냉각기 각각에 대한 효율 곡선을 생성하기 위한 센서를 갖는 복수의 냉각기의 실시형태의 개략도이다; 그리고
도 8은 본 개시물의 양태에 따라, 냉각기의 효율 곡선을 생성하기 위한 방법의 실시형태의 블록도이다.
본 개시물의 원리에 따른 예시적인 실시형태의 설명은 첨부된 도면과 함께 고려되도록 의도되며, 첨부된 도면은 작성된 전체 설명의 일부분으로 간주되어야 한다. 본원의 본 개시물의 실시형태에 대한 설명에서, 방향 또는 배향에 대한 임의의 인용은 단순히 설명의 편의를 위한 것일 뿐이며, 본 개시물의 범위를 어떤 식으로든 제한하려는 의도가 아니다. "하부", "상부", "수평", "수직", "위", "아래", "업", "다운", "최상부", 및 "바닥부"와 같은 상대적 용어 및 그 파생어(예를 들어, "수평으로", "하향하게", "상향하게" 등)는 그 다음에 설명되는 바와 같은 또는 설명되는 도면에 도시된 바와 같은 배향을 지칭하는 것으로 해석되어야 한다. 이러한 상대적 용어는 단지 설명의 편의를 위한 것이며, 명시적으로 그와 같이 나타내지 않는 한, 장치가 특정 배향으로 구성되거나 작동될 필요는 없다. "부착된", "부가된", "연결된", "결합된", "상호 연결된"과 같은 용어 및 이와 유사한 용어는 구조물들이 직접적으로 또는 개재 구조물들을 통해 간접적으로 서로 고정되거나 부착되는 관계를 지칭할 뿐만 아니라, 특별히 달리 설명되지 않는 한, 이동식 또는 고정식 부착물 또는 관계 모두를 지칭한다. 또한, 본 개시물의 특징 및 이점은 바람직한 실시형태를 참조로 예시된다. 따라서, 본 개시물은 단독으로 또는 특징들의 다른 조합으로 존재할 수 있는 특징들의 몇몇 가능한 제한적이지 않은 조합을 예시하는 그러한 바람직한 실시형태로 특별히 한정되어서는 안되며, 본 개시물의 범위는 본원에 첨부된 청구범위에 의해 한정된다.
전기 수냉식 냉각기의 실시형태가 도 1에 개략적으로 도시된다. 도 1의 도시된 실시형태에서, 냉각기는 전기 모터(2)에 의해 구동되는 압축기(1)에 의해 압축된 냉매를 포함한다. 압축된 냉매는 냉각탑(도시되지 않음)으로부터의 물을 사용하여 열 교환 코일(4)(예를 들어, 제1 열 교환 코일)에 의해 열이 흡수되는 응축기(3) 내로 지향된다. 냉각된 압축 냉매는 액체가 되어 증발기(6)에서 노즐(5)을 통해 분사된다. 노즐로부터 나온 냉매는 냉가스로 팽창된다. 열 교환 코일(7)(예를 들어, 제2 열 교환 코일)은 건물을 통해 순환하는 물(8)로부터 열을 전달하여 건물을 냉방하기 위한 냉수(9)를 생성한다. 냉각기들은 다양한 크기로 판매되며, 크기는 대체로 냉각 용량과 상호 관련된다. 냉각기에 의해 소비되는 전력이 상당할 수 있기 때문에, 냉각기의 효율(소비된 전력량당 달성된 냉방량으로 측정됨)은 주요한 고려 사항이다.
상술한 바와 같이, 단일 냉각기는 비교적 많은 냉방 수요량을 충족시키기에 충분하지 않을 수 있다. 건물 자동화 시스템(24)은 다수의 냉각기들(3), 펌프들(21 및/또는 22), 냉각탑들(23), 및 다른 설비의 작동 제어 및 조정을 제공하기 위한 시스템에 포함될 수 있다. 예를 들어, 도 2는 건물 자동화 시스템(24)에 의해 제어되는 전형적인 멀티-냉각기 냉방 설비를 개략적으로 도시한다. 도 2의 도시된 실시형태에서, 냉각기들(20), 냉수 펌프들(21), 냉각탑 펌프들(22), 및 냉각탑(23)은 건물 자동화 시스템(24)과의 전기 연결부들(25)에 의해 제어된다. 전형적으로, 냉수 펌프들(21)은 건물 자동화 시스템(24)이 다수의 냉각기들(20) 사이의 부하(26)로 전달되는 냉수의 총량을 분할할 수 있게 하기 위한 가변속 펌프이다.
냉방 수요량이 결합된 모든 냉각기들(20)의 총 용량 미만인 경우, 건물 자동화 시스템(24)은 가동할 냉각기들(20) 및 해당 용량을 선택한다. 건물 자동화 시스템(24)이 가동할 냉각기들(20) 및 시기를 결정하는데 사용할 수 있는 몇몇 발견법 또는 알고리즘이 있다. 이러한 알고리즘은 1차 및 2차 장치로서 각각의 냉각기들(20)을 지정하는 것과 같은, 부하에 도달하기 위한 미리 결정된 시퀀스, 각각의 냉각기들(20) 간에 교대로 가동하기 위한 레벨링 시퀀스, 및 이 둘의 하이브리드를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 건물 자동화 시스템(24)의 특징은 주어진 냉방 부하에 대한 총 전기 소비량을 최소화하도록 명령에 따라 냉각기들(20)을 작동시키는 기능이다.
냉각기는 본질적으로 설계의 차이(예를 들어, 저마찰 베어링들, 증발기 및 응축기 표면적, 및/또는 열 전달을 원활하게 하기 위한 윤곽 형성된 표면을 갖는 튜브들)로 인해 효율이 가변한다. 또한, 효율은 냉각기에 포함된 압축기의 유형에 따라 가변한다. 예를 들어, 가변속 압축기는 대체로 광범위한 부하들에 걸쳐서 높은 모터 효율을 유지하는 반면에, 이중 압축기들은 낮은 부하 동안에 하나의 압축기를 차단하는 옵션을 제공한다.
냉각기의 설계 용량이 낮은 부하 수요량과 비교하여 단지 훨씬 더 크기 때문에, 냉각기가 비교적 낮은 부하에서 효율을 상실하는 경향이 있다. 또한, 대부분의 냉각기들은 증발기(6) 및 응축기(3)의 열 전달 저항이 점점 더 큰 장애가 되는 높은 부하들에서도 효율을 상실하는 경향이 있다. 다양한 부하에서의 각각의 냉각기(20)의 효율이 건물 자동화 시스템(24)에 알려지는 경우, 건물 자동화 시스템(24)이 이러한 정보를 사용하여 냉각기 부하들 및 냉각기들(20)의 조합을 선택함으로써 에너지 소비량을 최소화할 수 있다.
건물 자동화 시스템(24)이 이의 부하 범위에 걸쳐서 냉각기(20)의 효율을 결정할 수 있는 경우, 냉각기 설비에서 더 높은 효율이 달성될 수 있다. 예를 들어, 냉각기(20)가 30 내지 60% 부하 범위에서 가장 효율적이라고 알려진 경우, 건물 자동화 시스템(24)(또는 이와 유사한 시스템)은 2개의 그러한 냉각기들(20)이 이러한 효율 범위 내에서 대부분 가동될 수 있게 하는 전략을 생성하여 사용할 수 있다. 즉, 2개의 동일한 냉각기들(20)을 갖는 시스템은 100%로 작동하는 하나의 냉각기(20) 대신에, 50%로 가동되는 두 냉각기들(20)을 통해 가장 효율적으로 작동된다. 다양한 부하에 걸친 냉각기의 효율은 냉각기의 효율 곡선이다. 이종 냉각기들(20)(예를 들어, 상이한 유형의 냉각기들(20)) 및 동종 냉각기들(20)(예를 들어, 동일한 유형의 냉각기들(20)) 모두는 냉각기의 수명, 현재의 작동 상태, 및 심지어 시스템의 토폴로지에 따라 상이한 효율 곡선들을 가질 수 있다.
멀티-냉각기 냉방 설비에서, 건물 자동화 시스템(24)의 목적은 시스템 내의 모든 냉각기들(20)의 스케줄링을 우선순위화하여 이들의 최고 효율로 작동시켜서 냉방 수요량을 충족시킴으로써, 냉각기(20) 작동을 조정하는 것일 수 있다. 냉각기(20) 작동의 이러한 구성은 건물 자동화 시스템(24)에 저장 및/또는 입력될 수 있는 많은 양의 정보를 포함할 수 있다. 효율 파라미터들은 설치 동안 건물 자동화 시스템(24) 내로 프로그래밍된 상수로서 제공될 수 있다. 대부분 이러한 파라미터는 단지 인스톨러에 의한 추정값 또는 추측값이다. 일부 이러한 정보는 각각의 냉각기(20)에 대한 데이터 시트로부터 도출될 수 있다. 그러나, 냉각기(20) 제조사들은 데이터 시트에 소량의 최고 조건의 정보만을 공급하도록 장려되므로, 건물 자동화 시스템(24)이 불충분한 또는 존재하지 않는 데이터에 기초하여 의사 결정하도록 방치되고 있다.
본 개시물의 실시형태는 작동에 기초하여 실제 성능 데이터를 누적하고 도출된 효율 정보를 건물 자동화 시스템(24)에 제공하기 위한 냉각기(20) 자체를 제공한다. 이러한 정보는 데이터 시트 추정값 또는 추측값보다 훨씬 더 정확하며, 에너지 최적화를 실질적으로 개선하는 기회가 된다. 냉각기(20)의 효율은 2차원 차트 상에 그래프로 나타낼 수 있는 효율 곡선(64)으로서 표현될 수 있다. 수직 축은 영국 열량 단위(BTU)/와트의 단위일 수 있고, 수평 축은 최대 부하 전력의 분율 또는 백분율이다. 도 3에 도시된 효율 곡선을 참조하면, 하단부에서, 냉각기(20)는 냉각기의 총 용량과 비교하여 비교적 적은 냉방량을 전달하기 때문에 특히 비효율적이다. 유사하게, 상단부에서, 열 교환기가 최대 출력에 도달함에 따라 다양한 열 전달 효율이 감소하기 시작함으로써, 냉각기(20)의 효율을 감소시킨다.
실제로, 각각의 냉각기(20)에 대한 효율 곡선들(64)의 군이 존재한다. 응축기 물 입력 온도 및 유량, 냉수 출력 온도 설정, 및/또는 냉수 입력 온도를 포함하지만 이에 한정되지 않는 특정 작동 파라미터들의 변경으로 인해 곡선이 가변한다. 효율의 척도로서 와트당 BTU의 사용은 곡선의 파라미터로서 입력 및 출력 냉수 온도에 대한 필요성을 감소시키는 경향이 있다. 전형적으로, 효율 곡선(64)을 생성하기 위해 냉각기(20) 작동 동안에 측정할 수 있는 설비에서 냉각기들(20)을 테스트함으로써 또는 냉각기(20) 설계(소프트웨어가 효율 곡선을 추정할 수 있음)로부터 특정 냉각기(20)에 대한 효율 곡선이 결정될 수 있다. 그러나, 이러한 소스들은 추가적인 비용을 부가할 수 있으며, 설계 정보가 이용 가능하지 않고 테스트가 수행되지 않은 더 구형의 냉각기들(20)에는 적용 가능하지 않다.
따라서, 건물 자동화 시스템(24)이 냉각기들(20)의 최적 성능을 제공하기 위하여, 건물 자동화 시스템(24)은 각각의 냉각기들(20)로부터 정확한 효율 데이터를 획득할 수 있다. 건물 자동화 시스템(24)은 건물 부하 수요량을 가장 효율적으로 충족시키도록 임의의 주어진 시간에 가동되어야 하는 타워, 펌프 및 냉각기들(20)의 조합을 보다 정확하게 결정하기 위해 효율 데이터를 이용할 수 있다. 건물 자동화 시스템(24)은 다른 냉각기들(20) 데이터를 수신할 때 동일한 방식으로 이러한 데이터 지점을 획득할 수 있다. 예를 들어, 냉각기(20) 데이터는 건물 자동화 시스템(24)과의 냉각기의 통신 링크를 통해 노출되는 지점 리스트에 업데이트 및 저장될 수 있다. 일부 실시형태에서, 통신 링크는 RS-485 포트이다. 다른 실시형태에서, 통신 링크는 이더넷, 광섬유, 또는 무선 연결일 수 있다. 데이터는 예를 들어 이에 한정됨이 없이, 모드버스(Modbus), N2 또는 BACnet(ANSI/ASHRAE 135-2008, ISO 16484-5)과 같은 특정 지원 프로토콜을 사용하여 전송된다.
아래에서 설명되는 바와 같이, 냉각기(20)에 대한 효율 곡선(64)은 다양한 부하 수요량에서 작동함에 따라 효율을 측정함으로써 냉각기(20) 자체에 의해 결정된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 온도 센서(40)는 냉각기(20)의 증발기(6)에서 유입되는 건물 물의 온도를 판독하는데 사용될 수 있다. 다른 온도 센서(41)는 배출되는 냉수의 온도를 판독하는데 사용될 수 있다. 유량계(42)는 생성되는 냉수의 양을 결정하기 위해 냉수의 유동 내로 배치된다. 전력 측정 장치(43)는 모터(2)에 의해 소비되는 전력량을 결정하는데 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 모터(2)가 전자식 모터 제어 시스템을 포함함으로써, 전자식 모터 제어 시스템으로부터 전력 측정이 이용 가능할 수 있다.
위의 센서들로부터의 데이터 측정치는 학습 기능을 수행하는 제어 시스템(44)(예를 들어, 프로세서 및/또는 메모리 회로를 갖는 컴퓨팅 시스템)으로 전송될 수 있다. 학습 기능은, 센서 데이터를 샘플링하여 작동 효율을 계산하는 단계; 냉각기(20) 작동 특성을 학습하기 위한 목적으로 그러한 효율 측정치를 저장하는 단계; 특정 작동 지점에서 효율을 추정하기 위해 획득된 데이터를 감소시키는 단계; 및 건물 자동화 시스템(24)에 의해 요청된 바와 같은 그러한 효율 추정치를 통신하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 제어 시스템(44)은 프로세서(46) 및 메모리(47)를 포함한다. 보다 구체적으로는, 프로세서(46)는 하나 이상의 주문형 집적 회로(ASIC), 하나 이상의 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 하나 이상의 범용 프로세서, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 추가적으로, 메모리(47)는 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 같은 휘발성 메모리, 및/또는 판독 전용 메모리(ROM), 광학 드라이브, 하드 디스크 드라이브, 또는 솔리드 스테이트 드라이브와 같은 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
도 5는 제어 시스템(44)이 효율 샘플 측정치(51)를 생성하기 위해 센서 입력을 활용할 수 있는 방법을 도시한다. 수식 1에 의해 계산된 효율 곡선(64) 상의 단일 지점:
Figure 112019045044214-pct00001
여기서, CC는 원하는 출력 단위(예를 들어, BTU/와트)로 변환하는데 사용된 상수이다.
중간 결과(예를 들어, 냉방 부하(52))가 효율 추정 및 샘플 비닝 모두를 위해 사용되기 때문에, 위의 계산은 분할될 수 있다. 특정 작동 지점에서의 효율 측정치들(예를 들어, 센서 피드백으로부터 결정됨)은 냉각기가 작동되는 동안 연속적으로 이용 가능하지만, 곡선 추정 목적을 위해 제한된 수의 효율 측정치가 바람직할 수 있다. 따라서, 비닝이라고 불리는 프로세스가 이용될 수 있다. 예를 들어, 작동 범위(즉, 0 내지 100%)는 작동 범위의 일부분을 나타내는 다수의 저장소들(bins)(53)(예를 들어, 5%의 작동 범위를 각각 나타내는 20개의 저장소)로 분할된다. 각각의 저장소(53)는 해당 부분의 작동 범위에 대한 측정치를 포함한다. 냉각기는 부분 부하(54)가 특정 저장소(53)에 해당하는 범위에 진입하는 경우 샘플을 저장소에 추가한다. 각각의 저장소의 샘플의 수는 고정된 수의 샘플(예를 들어, 10개 샘플)로 제한될 수 있다. 샘플이 추가될 때 저장소가 가득 찬 경우, 기존 샘플 중 하나가 폐기될 수 있다. 기존 샘플을 폐기하기 위한 몇몇 방법은 이하에서 상세히 설명되는 가장 오래된 샘플 및 무작위 샘플 선택을 포함한다.
냉각기(20)가 (부분 부하 계산(54)에 의해 반영되는 바와 같은) 저장소(53) 경계의 에지에서 작동될 수 있다는 점을 고려하여 샘플 수집 프로세스에서 일정량의 히스테리시스가 바람직하므로, 측정된 작동 지점은 인접한 저장소들(53) 사이의 경계에 걸쳐서 전후로 변동될 수 있다. 한 가지 적용 가능한 기술은 계산된 부분 부하(54)가 하나의 저장소(53) 폭만큼 이동하여 그러한 이동을 방지할 때까지 새로운 샘플을 저장하는 것을 지연시키는 것이다.
쾌적한 공조 또는 공정 냉방을 위해 냉수를 제공하는 냉각기는 일반적으로 냉방 부하에서의 비교적 폭넓은 변동을 받기 때문에, 개별 냉각기들(60)의 용량을 조정하는 기능은 냉각기들(60) 또는 압축기들을 온라인 및 오프라인으로 순서화(sequencing)하는 방법과 함께, 부하 변동을 수용하고 효율적인 설비(62) 작동을 달성하기 위해 사용된다. 상술한 바와 같이, 다수의 냉각기들(60) 또는 압축기를 온라인으로 제어하는 것은 제어 알고리즘에 의해 동적으로 달성되며, 순서화는 냉각기들(60) 또는 압축기의 효율 곡선을 기반으로 한다. 이전에는 냉각기 효율 곡선이 추정치 또는 테스트를 기반으로 하였다. 그러나, 본원에서 설명된 방법 및 시스템을 사용하는 냉각기(60)에 대한 효율 곡선(64)(도 3)은 냉각기(60)가 작동되고 있을 때 효율을 측정함으로써 결정된다.
효율 곡선(64)을 결정하기 위해, 냉각기들(60)의 작동이 개시되고, 본원에서 설명된 바와 같이 데이터가 수집되어 수정된다. 효율 곡선(64) 상의 각각의 지점은 상술한 수식 1을 사용하여 계산될 수 있다.
도 6 및 도 7은 이의 효율 곡선(64)이 본 개시물의 실시형태를 사용하여 결정될 수 있는 냉각기(60) 또는 복수의 냉각기들(60)의 실시형태의 개략도이다. 도 6 및 도 7의 예시된 실시형태에 도시된 바와 같이, 냉각기(60)로 유입되는 냉수의 온도는 하나 이상의 급수 도관들(68)에서 하나 이상의 프로브 또는 센서(66)에 의해 측정된다. 유사하게, 냉각기(60)에서 배출되는 냉수의 온도는 하나 이상의 배출 도관(72)에서 하나 이상의 프로브 또는 센서(70)에 의해 측정된다. 추가적으로, 냉수의 유량은 하나 이상의 배출 도관들(72)에 배치될 수 있는 하나 이상의 유량계들(74)에 의해 측정된다. 대안적으로, 하나 이상의 유량계들(74)은 예를 들어 이에 한정됨이 없이, 하나 이상의 급수 도관들(68)과 같은 냉각기(60) 내의 다른 위치에 위치될 수 있다. 또한, 각각의 냉각기(60)의 모터(2)의 전력 소비량은 각각의 냉각기(60)의 가변속 구동 제어장치(76)에 의해 측정될 수 있다.
일반적으로, 냉각기(10 및/또는 60)의 작동 동안에 냉각기(10 및/또는 60)에 대한 효율 곡선을 결정하는 방법(88)이 도 8에 도시된다. 예를 들어, 블록(90)에서, 초기 시간에 냉각기(60)로 유입되는 물의 온도가 측정된다. 유사하게, 블록(92)에서, 초기 시간에 냉각기(60)에서 배출되는 물의 온도가 측정된다. 블록(94)에서, 초기 시간에 냉각기(60)의 전력 소비량이 또한 측정된다. 냉각기(60)로 유입되는 물의 온도, 냉각기(60)에서 배출되는 물의 온도, 및 냉각기(6)의 전력 소비량을 이용하여, 블록(96)에 도시된 바와 같이, 초기 시간에서의 냉각기(60)의 효율이 계산될 수 있다. 추가적으로, 블록(98)에서, 냉각기(60)로 유입되는 물의 온도가 하나 이상의 후속 시간(예를 들어, 초기 시간 이후의 시간)에 측정된다. 또한, 블록(100)에 도시된 바와 같이, 냉각기(60)에서 배출되는 물의 온도가 하나 이상의 후속 시간에 측정된다. 또한, 블록(102)에서 냉각기(60)의 전력 소비량이 하나 이상의 후속 시간에 측정된다. 이와 같이, 블록(104)에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 후속 시간에서의 냉각기(60)의 효율은 후속 시간에서, 냉각기(60)로 유입되는 물의 각각의 온도, 냉각기(60)에서 배출되는 물의 각각의 온도, 및 냉각기(60)의 각각의 전력 소비량을 사용하여 결정될 수 있다. 따라서, 블록(106)에서, 초기 시간에서의 계산된 효율 및 하나 이상의 후속 시간에서의 계산된 효율이 냉각기(60)에 대한 효율 곡선을 생성하는데 사용된다.
냉각기(10 및/또는 60)의 실제 효율 곡선을 이해하는 것은 미리 결정된 추정된 효율 곡선과 비교하여 의미 있고 정확한 정보를 제공한다. 냉각기(60)의 효율이 변경될 때(예를 들어, 냉각기(60)가 노후되거나 사용될 때), 냉각기(60)가 작동함에 따라 생성되는 실제 효율 곡선은 냉각기 효율을 결정하는 정확도를 향상시킴으로써, 냉방 설비(62)의 에너지 효율을 증가시킨다.
현재 작동 지점에서의 효율 측정치는 냉각기(60)가 작동되는 동안 획득된 측정치에 기초하여 연속적으로 계산될 수 있다. 그러나, 곡선 추정 목적을 위해, 제한된 수의 샘플 또는 데이터 지점이 사용될 수 있다. 적절한 수의 데이터 지점을 제공하기 위해, 비닝으로 알려진 프로세스가 사용된다. 비닝에서, 냉각기(60)의 작동 범위(즉, 0% 내지 100%)는 다수의 세그먼트들 또는 저장소들(53)로 분할된다. 도 5에 도시된 예시적인 실시형태에서, 20개의 저장소들이 사용될 수 있으며, 각각의 저장소(53)는 5%의 작동 범위를 나타낸다. 그러나, 다른 실시형태에서, 상이한 수의 저장소(53)가 사용될 수 있으며, 각각의 저장소(53)는 냉각기(60)의 작동 범위의 상이한 백분율 범위를 나타낸다. 각각의 저장소(53)는 저장소(53)에 해당하는 작동 범위의 일부분으로부터의 측정치를 포함한다. 예를 들어, 20% 내지 25%의 작동 범위를 나타내는 저장소(53)는 냉각기(60)가 냉각기(60)의 총 용량의 20% 내지 25%로 작동되는 경우 수집되는 샘플들을 수신한다. 즉, 냉각기(60)는 냉각기(60)가 그 저장소(53)의 해당하는 작동 범위에 진입하는 경우 샘플을 각각의 저장소(53)에 추가한다. 저장소(53)에 수용되는 샘플의 수가 무제한일 수 있지만, 각각의 저장소(53)에 있는 샘플의 수는 대체로 고정된 수(예를 들어, 10개)로 제한된다. 각각의 저장소(53)가 가득 찬 경우(예를 들어, 고정된 수와 동일한 샘플들의 양을 포함하는 경우), 냉각기(60)가 다른 샘플을 추가하려고 시도할 때 기존 샘플 중 하나가 폐기될 수 있어서, 냉각기(60)가 해당 저장소(53)를 위한 적절한 수의 샘플들을 유지할 수 있게 한다. 기존 샘플은 예를 들어 이에 한정됨이 없이, 가장 오래된 샘플을 먼저 폐기하거나 또는 무작위 샘플을 폐기하는 것과 같은, 다양한 방법을 사용하여 폐기될 수 있다.
예를 들어, 가장 오래된 샘플을 먼저 폐기하면 냉각기(60)의 현재의 작동에 대한 더 정확한 표시를 제공할 수 있다. 가장 오래된 샘플 방법은 냉각기(60)의 원래의 작동 및 효율을 나타내는 저장된 효율 곡선과 현재의 효율 곡선이 비교될 수 있게 할 수 있다. 현재의 효율 곡선과 저장된 효율 곡선의 비교는, 냉각기(60)가 유지 보수를 받아야 하는지 여부를 결정하기 위한 도구를 조작자에게 제공한다. 다른 실시예로서, 샘플들의 무작위 폐기 방법은 샘플링 프로세스에서의 편향을 방지하여, 다양한 조건 또는 시즌에 걸쳐서 효율 곡선의 더 정확한 표시를 제공할 수 있다. 샘플들의 무작위 폐기 방법은 냉방 설비(62)를 작동시키는 제어기(80)로 하여금, 시스템이 모든 냉각기들(60)의 부분 부하 하에서 작동되고 있는 경우, 특정 냉각기(60)가 사용되어야 하는지 여부를 더 양호하게 결정할 수 있게 할 수 있다.
경우에 따라, 냉각기(60)가 저장소(53) 경계의 에지에서 작동할 수 있으므로, 측정된 작동 지점이 경계에 걸쳐서 전후로 변동될 수 있는 위험을 증가시킨다. 경계에 걸친 측정된 작동 지점의 변동은 잠재적으로 냉각기(60)의 작동 지점이 크게 변경되지 않은 경우에 하나 이상의 샘플들이 수집되게 함으로써, 중복 샘플들을 생성할 수 있다. 중복 샘플링을 감소시키기 위해, 샘플 수집 프로세스에서 어느 정도의 히스테리시스가 바람직하다. 예를 들어, 중복 샘플들이 수집되는 것을 방지하기 위한 한 가지 예시적인 기술은 냉각기(10)의 작동 지점이 하나의 전체 저장소(53) 폭만큼 이동할 때까지 새로운 샘플의 저장을 지연시키는 것이다.
냉각기(10)의 작동 범위의 임의의 지점에서 냉각기(10)의 효율을 제공하기 위해, 수집된 샘플 데이터는 연속적인 작동 곡선(64)(도 3)을 제공하도록 보간될 수 있다. 그러한 하나의 보간 방법은 저장소들(53) 내에 수용된 이용 가능한 샘플들 또는 데이터 지점들을 사용하는 다항식의 최소 제곱법을 사용한다. 예시적인 일 실시형태에서, 수식 2에 나타낸 2차 다항식이 사용된다:
Figure 112019045044214-pct00002
여기서, X는 원하는 작동 지점이고,
C0, C1 및 C2는 저장소 데이터로부터 최소 제곱법에 의해 계산된 계수들이다.
다른 실시형태에서, 다른 차수의 다항식들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 3차 다항식은 계산의 복잡성을 줄이면서 평탄한 포물선 곡선을 그럴듯하게 잘 표시할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 일반적으로, 2차 다항식이 대부분의 효율 곡선들에 대해 더 안정적인 적합도를 유발하는 경향이 있다.
또한, 더 정확한 효율 곡선을 제공하기 위해 스플라인 보간법이 사용될 수 있다. 냉각기들(60)은 대체로 효율 곡선(64)의 하단부의 0에서부터 급격한 상승(예를 들어, 도 3 참조)을 나타낸다. 이러한 특성은 대형 냉각기(60)가 비교적 적은 냉방량을 생성하는데 특히 비효율적이라는 사실에 기인한다. 이러한 특성에 대한 지식은, 분할 지점(예를 들어, 15%)을 선택하고 2개의 상이한 곡선 보간을 사용하여 분할 지점의 어느 한 측면에 대한 곡선을 추정함으로써 활용될 수 있다(예를 들어, 분할 지점 미만에서 곡선 프로파일에 대한 하나의 보간, 및 분할 지점 이상에서 곡선 프로파일에 대한 하나의 보간).
대안적으로, 각각의 저장소(53)의 샘플들의 평균값이 계산됨으로써, 저장소(53)당 하나의 효율 추정치가 얻어진다. 이러한 방법은 냉각기(60)가 저장소들(53)과 동일한 수의 지점들을 갖는 별개의 테이블로서 건물 자동화 시스템(24)에 효율을 리포팅하는 경우 간단하고 편리하다. 그러나, 이는 저장소들(53) 간의 변동을 평활화하지 못한다. 다른 유사한 방법(저장소(53) 및 2개의 인접한 저장소들(53)의 평균과 같은)이 최소 제곱법 실시형태보다 더 간단하게 구상될 수 있다.
위에서 설명된 방법이 냉각기(60)의 효율 곡선(64)의 정확한 추정을 제공하지만, 새로운 냉방 설비(62) 또는 냉각기(60)의 기동 동안에 충분한 샘플들 또는 데이터 지점들이 이용 가능하지 않을 수 있다. 예를 들어, 기동시에 실제 효율 곡선(64)의 신뢰성 있고 정확한 근사치를 산출하기에는 특히 작동 범위의 극치에서의 샘플들 또는 데이터 지점들이 충분하지 않다. 또한, 해당 시점까지 샘플링된 가장 높은 작동 지점을 초과하는 작동 지점의 작동 효율에 대한 질의가 발생하는 경우, 충분한 샘플 또는 데이터 지점들이 이용 가능하지 않을 수 있다. 이러한 상황은 비교적 낮은 작동 지점에 대한 요청에 대해서도 발생할 수 있다. 이러한 상황에서, 최소 제곱법은 외삽된 높은 또는 낮은 작동 지점의 적정한 표시를 생성하지 않을 수 있다. 따라서, 샘플들 또는 데이터 지점들을 저장소에 사전 로딩하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 사전 로딩된 샘플 또는 데이터 지점은 유사한 냉각기(60)로부터의 곡선을 사용하여 계산될 수 있거나, 또는 예를 들어 이에 한정됨이 없이, 냉각기(60) 효율의 매우 간단한 모델로부터 샘플들 또는 데이터 지점들을 계산하는 것과 같은 다양한 방법들을 사용하여 계산될 수 있다. 이러한 예시적인 하나의 모델이 표 1에 예시된다:
Figure 112019045044214-pct00003
이러한 모델은 예를 들어, 냉각기(60)의 제조사에 의해 결정되어 전달되는 정보로부터 초기 샘플들 또는 데이터 지점들이 계산될 수 있게 한다. 이러한 값으로 저장소들(53)을 사전 로딩하는 효과는 최소 제곱법 근사화가 추정치를 사용하여 냉각기(10)가 작동함에 따른 예상 용량 및 극치를 적정하게 고려하는 곡선을 보다 신속하게 생성할 수 있도록 한다. 사전 로딩 값이 이와 같이 태깅될 수 있으므로, 저장소에 추가된 제1 실제 샘플은 사전 로딩 값을 대체한다. 이러한 접근 방식은 완전히 샘플링된 효율 곡선으로 수렴되는 속도를 높일 수 있다.
대안적으로, 냉각기(60)가 트레이닝 사이클을 통해 가동될 수 있다. 트레이닝 사이클은 새로운 냉각기의 기동시에 추정의 품질을 향상시킬 수 있다. 이러한 트레이닝 사이클은 저출력에서 냉각기(60)를 기동하여 최대 용량까지 출력을 천천히 조정한다. 냉각기(60)가 트레이닝 사이클을 수행하는 동안, 샘플 또는 데이터 지점이 전술한 바와 같이 수집된다. 계산된 효율이 결정됨으로써, 모든 저장소들(53)에 걸쳐서 그리고 최대 작동 범위에 걸쳐서 냉각기의 효율의 실제적인 샘플링을 생성한다.
다양한 적용예에서, 냉각기(60)의 응축기(3)로 유입되는 물의 온도에 의해 효율 곡선이 파라미터화되는 것이 유익하다. 이러한 적용예는, 입력되는 물의 온도가 냉각기(60)가 위치되는 주변 지역의 계절, 주위 환경 또는 기상 조건에 따라 가변하는 경우를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 예시적인 일 실시형태에서, 효율을 계산하기 위해 수식 3이 사용될 수 있다:
Figure 112019045044214-pct00004
여기서, 최대 응축기 온도는 응축기의 최대 온도이고;
응축기 물 온도는 냉각탑으로부터 유입되는 물의 온도이며;
작동 효율은 작동 지점에 따른 효율이고;
작동 지점은 0% 내지 100% 범위의 현재의 전력 입력이며;
C는 온도 단위를 소수 표시로 변환하기 위한 상수이다.
수식 3은 비선형 모델이며 일반적인 최소 제곱법 근사화를 직접적으로 따르지 않는다. 그러나, 이러한 근사화를 위한 최소 제곱법을 구하는데 사용될 수 있는 비선형 반복적 근사화 방법들(예를 들어, 가우스-뉴턴 방법)이 있다. 반복적 방법은 일반적으로 개선할 출발 추측값을 필요로 하며, 그러한 추측값은 아래에 설명되는 바와 같이 최소 제곱법으로부터 획득될 수 있다.
선형 또는 비선형 방법이 사용되는지 여부와 관계없이, 수집된 샘플의 수 및 품질을 제어하기 위해, 위에서 설명된 비닝 접근 방식이 2차원으로 확장된다. 저장소들은 주어진 작동 지점에서 다양한 온도들(예를 들어, 매 5 내지 10도마다)의 샘플을 보유하도록 온도 방향으로 추가된다. 실제로, 온도 변동이 대체로 크지 않기 때문에, 단지 수개의 저장소들 만이 사용될 수 있다.
위에서 설명된 스플라인 방법을 사용하여 회귀 프로세스를 간소화할 수 있다. 예를 들어, 작동 범위는 2개의 스플라인들로 분할된다. 일부 실시형태에서, 수식 4는 더 높은 부하 작동을 나타내는 스플라인을 표시하는데 사용될 수 있다:
Figure 112019045044214-pct00005
여기서, X는 0% 내지 100%의 원하는 작동 지점이고;
T는 응축기 물의 온도이다.
이러한 근사화는 선형이기 때문에, 통상적인 최소 제곱법을 사용하여 최적합 계수를 계산할 수 있다.
스플라인 방법은 온도 기여가 부가적인 것으로 가정하고, 이는 스플라인 방법의 정확도를 감소시킨다. 그러나, 효율 곡선은 상부 작동 범위에 걸쳐서 크기가 비교적 안정적이기 때문에, 근사화가 충분하다. 일반적으로, 온도의 선형성을 가정하면 방법의 정확도가 추가로 감소하기 때문에, 곡선의 낮은 작동 범위는 온도 파라미터를 포함하지 않는다.
일부 실시형태에서, 제어 시스템이 특정 작동 지점에서 냉각기(60)의 효율을 결정할 수 있도록 질의 인터페이스가 제공된다. 이러한 인터페이스의 사용자는 전형적으로 건물 자동화 시스템(24)이지만, 이에 한정되지 않는다. 특정 작동 지점에서의 효율 추정치에 대한 요청시, 위와 같이 도출된(비선형, 스플라인, 또는 최소 제곱법) 근사화 곡선이 평가되고, 추정된 효율이 리턴된다. 선택적으로, 요청은 더 최근의 샘플들로 근사화 곡선을 재계산하기 위한 신호로서 해석될 수 있다. 일부 실시형태에서, 추가적인 샘플이 추가된 경우 재계산이 수행된다. 건물 자동화 시스템(24)에 의해 요청된 효율 데이터를 표시하는 다양한 방법이 있다. 예를 들어, N개 지점들의 테이블이 생성될 수 있다. 테이블은 100/N%의 스텝으로 100/N% 내지 100%의 부하에서의 냉각기(60)의 예상 작동 효율을 특정한다. 수량 N은 고정될 수 있거나, 또는 건물 자동화 시스템(24)에 의해 특정 가능할 수 있다. 대안적으로, 건물 자동화 시스템(24)이 부하를 특정할 수 있고, 냉각기(60)가 해당 부하에서의 추정된 효율로 대응한다.
다른 예시적인 방법은 미리 결정된 수의 지점(예를 들어, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 또는 그 이상)을 건물 자동화 시스템(24)에 노출하는 것이다. 일부 실시형태에서, 건물 자동화 시스템(24)에 4개의 지점이 노출될 수 있다: 즉, 제1 저장소 지점, 제1 변곡 지점, 제2 변곡 지점, 및 마지막 저장소 값이 노출될 수 있다. 그 다음, 건물 자동화 시스템(24)은 효율이 증가하기 시작한 경우의 극단적인 하단부 및 상단부에서의 효율, 및/또는 효율이 떨어지기 시작하기 전의 마지막 지점에서의 효율을 알 수 있다. 다른 실시형태에서, 냉각기는 냉각기 효율 범위 중 최대 효율 범위(스위트 스폿)를 나타내는 2개의 지점들을 노출할 수 있다. 2개의 지점들을 사용하면, 냉각기가 최대 효율 또는 거의 최대 효율로 가동될 수 있는 범위를 건물 자동화 시스템(24)이 인지할 수 있게 할 수 있다. 이러한 범위를 계산하기 위해, 고정 값이거나 건물 자동화 시스템(24)에 의해 특정된 값일 수 있는 최대값 미만의 소정 델타 효율이 특정될 수 있다.
위에서 설명된 냉각기(60)의 효율을 결정하는 시스템 및 방법, 또는 학습 시스템 및 방법은 초기 기동을 포함하는 냉각기(60)의 설치 및 수명 주기 동안 임의의 시간에서 대략적인 효율 추정치를 제공한다. 추정된 효율은 건물 자동화 시스템(24) 또는 다른 적합한 컴퓨팅 장치에 제공된 제어기에 제공될 수 있다. 일부 실시형태에서, 추정의 품질은 추가적인 작동 시간 및 작동 파라미터들의 변경에 따라 개선된다. 냉각기(60)에 대한 효율 곡선은 냉각기(60)가 작동함에 따라 효율을 측정함으로써 냉각기(60) 자체에 의해 결정된다. 이러한 시스템 및 방법은, 새로운 냉각기들(60), 장기간의 시간 기간 동안 작동되었던 냉각기들(60), 및/또는 쉽게 이용 가능한 그러한 효율 정보를 갖지 않는 냉각기들(60)(예를 들어, 냉각기의 설계 또는 공장 테스트 동안에는 제조되지 않았던 냉각기(60))를 위해 사용될 수 있다. 따라서, 본 개시물에서 설명된 시스템 및 방법은 정확한 부하 대 효율 정보를 제공한다.
건물의 냉각기들(60)에 대한 효율 곡선들은 건물 자동화 시스템(24) 또는 유사한 컴퓨터 관리 시스템에 의해, 건물 냉방 부하의 연속적인 분석을 수행하는데 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 어떤 냉각기들(60)이 가동되어야 하는지를 결정하는데 사용될 수 있다. 이러한 결정은 부과된 냉방 부하 레벨에서의 전력 소비량이 감소될 수 있도록 할 수 있다. 또한, 건물 자동화 시스템(24)은 이러한 정보를 사용하여 주어진 냉방 수요량에 대해 전력 소비량을 추가로 감소시키도록 다수의 냉각기(60) 작동을 스케줄링할 수 있다. 효율 정보는 시스템의 수명에 걸쳐서 정확한 상태로 유지된다. 따라서, 명시적으로 고려되지 않은 변수(예를 들어, 주위 온도, 열 교환기들의 오염, 윤활 등)가 건물 자동화 시스템의 의사 결정에 고려될 수 있다.
또한, 효율 곡선은 냉각기들 중 하나 이상이 유지 보수를 받아야 하는지 여부를 조작자 또는 건물 자동화 시스템(24)이 결정할 수 있게 한다. 시간에 따른 효율 곡선들의 비교에 의해 결정되는 바와 같이, 각각의 냉각기(60)의 효율이 감소되는 경우, 그 각각의 냉각기들(60)에 대한 유지 보수가 스케줄링될 수 있다. 또한, 냉방 설비에서 하나의 냉각기(60)의 효율 곡선이 다른 냉각기들(60)의 효율 곡선들과 크게 상이한 경우, 상이한 효율 곡선을 갖는 냉각기(60)가 유지 보수를 받을 수 있다.
본 개시물은 바람직한 실시형태를 참조하여 설명되었지만, 첨부된 청구범위에서 정의된 바와 같은 본 개시물의 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변경이 이루어질 수 있고 이의 요소에 대해 등가물로 대체될 수 있음이 당업자에 의해 이해될 것이다. 특히, 본 개시물은 이의 사상 또는 본질적 특성을 벗어나지 않으면서 다른 특정 형태, 구조, 배치, 비율, 크기로, 그리고 다른 요소, 재료 및 구성 요소로 구현될 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 당업자는 본 개시물이 구조, 배치, 비율, 크기, 재료 및 구성 요소의 많은 변형예와 함께 사용될 수 있으며 본 개시물의 실시에서 달리 사용되어 본 개시물의 원리를 벗어나지 않으면서 특히 특정 환경 및 작동 요건에 적응된다는 점을 인식할 것이다. 따라서, 현재 개시된 실시형태는 모든 면에서 예시적이며 제한적이지 않은 것으로 간주되어야 하며, 본 개시물의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 한정되고, 전술한 설명 또는 실시형태로 한정되지 않는다.

Claims (20)

  1. 냉각기의 효율 곡선을 결정하기 위한 방법으로서,
    냉각기의 작동 용량들의 범위에 걸쳐서 냉각기를 작동시키는 단계;
    상기 냉각기로 유입되는 물의 제1 온도를 상기 냉각기의 상기 작동 용량들의 범위 내의 초기 작동 용량에서 측정하는 단계;
    상기 냉각기에서 배출되는 물의 제2 온도를 상기 초기 작동 용량에서 측정하는 단계;
    상기 초기 작동 용량에서 상기 냉각기의 제1 전력 소비량을 측정하는 단계;
    상기 제1 온도, 상기 제2 온도, 및 상기 제1 전력 소비량에 기초하여, 상기 초기 작동 용량에서 상기 냉각기의 초기 효율 값을 계산하는 단계;
    상기 냉각기로 유입되는 물의 복수의 각각의 제3 온도들을 상기 냉각기의 상기 작동 용량들의 범위 내의 복수의 작동 용량들에서 측정하는 단계로서, 상기 복수의 작동 용량들 각각의 작동 용량은 상기 초기 작동 용량과 상이한, 단계;
    상기 냉각기에서 배출되는 물의 복수의 각각의 제4 온도들을 상기 복수의 작동 용량들 각각의 작동 용량에서 측정하는 단계;
    상기 복수의 작동 용량들 각각의 작동 용량에서 상기 냉각기의 복수의 각각의 제2 전력 소비량들을 측정하는 단계;
    상기 복수의 작동 용량들 각각의 작동 용량에서 상기 냉각기의 복수의 각각의 효율 값들을 계산하는 단계로서, 상기 복수의 각각의 효율 값들 각각의 효율 값은 상기 복수의 각각의 제3 온도들 각각의 제3 온도, 상기 복수의 각각의 제4 온도들 각각의 제4 온도, 및 상기 복수의 각각의 제2 전력 소비량들 각각의 제2 전력 소비량에 기초하는, 단계;
    상기 초기 효율 값 및 상기 복수의 각각의 효율 값으로 상기 냉각기에 대한 효율 곡선을 생성하는 단계; 및
    상기 초기 효율 및 상기 복수의 각각의 효율들 각각의 효율을 포함하는 샘플들을 복수의 저장소들로 분리하는 단계;를 포함하고, 상기 복수의 저장소들 각각의 저장소는 상기 냉각기의 상기 작동 용량들의 범위의 일부분을 나타내는,
    냉각기의 효율 곡선을 결정하기 위한 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    새로운 샘플이 상기 복수의 저장소들 중 제1 저장소로 분리되는 경우 제1 저장소 내의 기존 샘플을 폐기하는 단계를 포함하며, 상기 기존 샘플은 상기 제1 저장소 내의 복수의 기존 샘플들로부터 무작위로 선택되는,
    냉각기의 효율 곡선을 결정하기 위한 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    새로운 샘플이 상기 복수의 저장소들 중 제1 저장소로 분리되는 경우 제1 저장소 내의 기존 샘플을 폐기하는 단계를 포함하며, 상기 기존 샘플은 상기 제1 저장소의 가장 오래된 샘플인,
    냉각기의 효율 곡선을 결정하기 위한 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    중복 샘플들이 수집되는 것을 방지하기 위해 상기 냉각기의 현재 작동 용량이 상기 복수의 저장소들 중 제1 저장소에 해당하는 상기 작동 용량들의 범위의 일부분만큼 변경되는 경우에 제1 샘플을 상기 제1 저장소로 분리하는 단계를 포함하는,
    냉각기의 효율 곡선을 결정하기 위한 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 저장소들은 미리 결정된 샘플들로 사전 로딩되는,
    냉각기의 효율 곡선을 결정하기 위한 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 미리 결정된 샘플들은 추가적인 냉각기로부터의 효율 곡선을 사용하여 계산되는,
    냉각기의 효율 곡선을 결정하기 위한 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 미리 결정된 샘플들은 상기 냉각기의 기지값을 사용하여 계산되는,
    냉각기의 효율 곡선을 결정하기 위한 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 효율 곡선을 제1 부분 및 제2 부분으로 분할하는 단계를 포함하며, 상기 제1 부분의 제1 작동 용량들은 상기 제2 부분의 제2 작동 용량들보다 더 크고, 상기 초기 효율 값 및 상기 복수의 각각의 효율 값의 각각의 효율 값은 상기 효율 곡선의 상기 제1 부분을 생성하는데 사용되는,
    냉각기의 효율 곡선을 결정하기 위한 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 냉각기로 유입되는 물의 상기 제1 온도의 범위에 걸쳐서 복수의 효율 곡선들을 생성하는 단계를 포함하는,
    냉각기의 효율 곡선을 결정하기 위한 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 냉각기로 유입되는 물의 상기 제1 온도를 측정하는 단계는 급수 도관에 배치된 프로브를 사용하여 상기 제1 온도를 측정하는 단계를 포함하는,
    냉각기의 효율 곡선을 결정하기 위한 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 냉각기에서 배출되는 물의 상기 제2 온도를 측정하는 단계는 배수 도관에 배치된 프로브를 사용하여 상기 제2 온도를 측정하는 단계를 포함하는,
    냉각기의 효율 곡선을 결정하기 위한 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 냉각기의 상기 제1 전력 소비량을 측정하는 단계는 가변속 구동 제어장치를 사용하여 상기 제1 전력 소비량을 측정하는 단계를 포함하는,
    냉각기의 효율 곡선을 결정하기 위한 방법.
  14. 냉각기의 효율 곡선을 생성하기 위한 방법으로서,
    냉각기의 작동 용량들의 범위에 걸쳐서 냉각기를 작동시키는 단계;
    급수 도관에 배치된 제1 프로브를 사용하여 상기 냉각기로 유입되는 물의 제1 온도를 상기 냉각기의 상기 작동 용량들의 범위 내의 제1 작동 용량에서 측정하는 단계;
    배수 도관에 배치된 제2 프로브를 사용하여 상기 냉각기에서 배출되는 물의 제2 온도를 상기 제1 작동 용량에서 측정하는 단계;
    가변속 구동 제어장치를 사용하여 상기 냉각기의 제1 전력 소비량을 상기 제1 작동 용량에서 측정하는 단계;
    상기 제1 온도, 상기 제2 온도, 및 상기 제1 전력 소비량에 기초하여, 상기 제1 작동 용량에서 상기 냉각기의 제1 효율 값을 계산하는 단계;
    상기 제1 프로브를 사용하여 상기 냉각기로 유입되는 물의 제3 온도를 상기 냉각기의 상기 작동 용량의 범위 내의 제2 작동 용량에서 측정하는 단계;
    상기 제2 프로브를 사용하여 상기 냉각기에서 배출되는 물의 제4 온도를 상기 제2 작동 용량에서 측정하는 단계;
    상기 가변속 구동 제어장치를 사용하여 상기 냉각기의 제2 전력 소비량을 상기 제2 작동 용량에서 측정하는 단계;
    상기 제3 온도, 상기 제4 온도, 및 상기 제2 전력 소비량에 기초하여, 상기 제2 작동 용량에서 상기 냉각기의 제2 효율 값을 계산하는 단계;
    상기 제1 효율 값 및 상기 제2 효율 값을 사용하여 상기 냉각기에 대한 효율 곡선을 생성하는 단계; 및
    상기 제1 효율 및 상기 제2 효율을 포함하는 샘플들을 하나 이상의 저장소들로 분리하는 단계를 포함하며, 상기 하나 이상의 저장소들 각각의 저장소는 상기 냉각기의 상기 작동 용량들의 범위의 일부분을 나타내는,
    냉각기의 효율 곡선을 생성하기 위한 방법.
  15. 삭제
  16. 제14항에 있어서,
    상기 하나 이상의 저장소들 중 제1 저장소 내의 기존 샘플을 새로운 샘플이 상기 제1 저장소로 분리되는 경우 폐기하는 단계를 포함하며, 상기 기존 샘플은 상기 제1 저장소의 복수의 기존 샘플들로부터 무작위로 선택되는,
    냉각기의 효율 곡선을 생성하기 위한 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 하나 이상의 저장소들 중 제1 저장소 내의 기존 샘플을 새로운 샘플이 상기 제1 저장소로 분리되는 경우 폐기하는 단계를 포함하며, 상기 기존 샘플은 상기 제1 저장소의 가장 오래된 샘플인,
    냉각기의 효율 곡선을 생성하기 위한 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 효율 곡선은 미리 결정된 샘플들로 사전 로딩되며, 상기 미리 결정된 샘플들은 추가적인 냉각기로부터의 효율 곡선들을 사용하여 계산되는,
    냉각기의 효율 곡선을 생성하기 위한 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 효율 곡선은 미리 결정된 샘플들로 사전 로딩되며, 상기 미리 결정된 샘플들은 상기 냉각기의 기지값들을 사용하여 계산되는,
    냉각기의 효율 곡선을 생성하기 위한 방법.
  20. 냉각기의 작동 동안 냉각기의 효율을 연속적으로 결정하는 방법으로서,
    상기 냉각기의 입력 변수, 상기 냉각기의 출력 변수, 및 상기 냉각기의 작동 변수를 상기 냉각기의 제1 작동 용량에서 측정하는 단계;
    상기 제1 작동 용량에서 상기 냉각기의 제1 효율 값을 계산하는 단계;
    상기 냉각기의 상기 입력 변수, 상기 냉각기의 상기 출력 변수, 및 상기 냉각기의 상기 작동 변수를 상기 냉각기의 복수의 제2 작동 용량들에서 측정하는 단계;
    상기 냉각기의 상기 복수의 제2 작동 용량들 각각의 작동 용량에서 상기 냉각기의 복수의 제2 효율 값들을 계산하는 단계;
    상기 제1 효율 값 및 상기 복수의 제2 효율 값들에 기초하여 상기 냉각기의 효율 곡선을 생성하는 단계; 및
    상기 제1 효율 값 및 상기 복수의 제2 효율 값들 각각의 제2 효율 값을 포함하는 샘플들을 복수의 저장소들로부터 분리하는 단계;를 포함하고, 상기 복수의 저장소들 각각의 저장소는 상기 냉각기의 상기 작동 용량들의 범위의 일부분을 나타내는,
    냉각기의 작동 동안 냉각기의 효율을 연속적으로 결정하는 방법.
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