KR20160111976A - 단열 냉매 응축기 제어 시스템 - Google Patents

단열 냉매 응축기 제어 시스템 Download PDF

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KR20160111976A
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애덤 쉬어
필립 홀랜더
프레스턴 블레이
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Abstract

단열 응축기 또는 유체 쿨러가 제공되고, 응축 또는 유체 냉각코일이 제공된다. 응축 또는 유체 냉각 코일에 들어가거나 또는 영향을 미치기 전에 주위 공기를 냉각하는데 물이 이용될 수 있는 단열 패드가 제공된다. 단열 패드 위로 흐르는 물의 양을 조절 또는 제거할 수 있는 제어부가 제공된다. 또한, 단열 패드는 주위 공기가 응축 또는 유체 냉각 코일에 직접 영향을 미치게 하도록 물리적으로 이동될 수 있다.

Description

단열 냉매 응축기 제어 시스템{ADIABATIC REFRIGERANT CONDENSER CONTROLS SYSTEM}
본 발명은 단열 응축기 또는 유체 쿨러의 설계에 대한 개선에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 이는, 2가지의 새로운 제어 모드, 즉 에너지 절약 모드와 물 절약 모드를 세부화하며, 이는 비용 및 유용성에 근거하여 이들 재원의 사용을 최적화하도록 설계된다. 본 발명은 단열 포화 패드(adiabatic saturation pads)를 채용하는 유닛에 적용될 수 있고, 또한 간접 코일에 들어가는 공기 온도를 저감 및 냉각하도록 간접 코일 전의 물을 증발시키는 임의의 수단(예컨대, 분무 노즐)을 채용하는 유닛에 적용될 수 있다.
종래의 단열 제어 시스템은 요구되는 필요한 냉각을 제공하도록 물과 전기 에너지의 조합을 이용한다. 전기 에너지는 코일(들)을 통해 공기를 이동시키는 팬을 구동하는데 이용된다. 단열 물질을 습윤시키고 코일을 통과하는 공기의 온도를 낮추는데에는 물이 이용된다. 이와 같은 종래의 시스템은 공기 냉각식 시스템에 비해 에너지를 절약하고, 재원의 조합을 이용함으로써 증발식 시스템에 비해 물을 절약한다. 일반적인 종래의 응축기 또는 유체 쿨러는 소정의 사전설정된 옥외 온도 또는 사전설정된 온도 또는 압력 조건에서 건식 작동으로부터 습식 작동으로 전환할 수 있지만, 종래의 시스템은 물 또는 에너지 재원에 대한 절약이 최적화되게 하지 못한다.
본 발명은 냉각 요구를 여전히 만족시키면서, 시스템에서 고객에 의해 선택된 재원(물 또는 에너지)의 사용량을 최소한의 레벨로 감소시키게 한다. 상기 시스템은 소정 시간에 덜 비용적이고 또는 덜 부족한 재원, 즉 에너지 또는 물을 가능하게 할 것이다. 예컨대, 에너지가 더 부족하거나 또는 더 비용이 들도록 결정되면, 시스템은 에너지 사용량을 최소화하는데 가능할 때마다 물을 이용할 것이다. 물이 더 부족하거나 더 비용이 드는 재원이라면, 시스템은 열 방출 목표를 만족하기에 필요할 때에만 물을 이용할 것이다.
또한, 본 발명은 작동 모드들 간의 전환을 위한 다수의 방법을 구비한다. 모드 선택은 제어부에서의 세팅을 변경함으로써 수동으로 발생할 수 있거나, 또는 사용자에게 최저의 유틸리티 이용을 제공하도록 자동화될 수 있다. 전기 및 물에 대한 이용 요금은 통신을 거쳐 수동 또는 자동으로 제공될 수 있다. 이러한 정보와 함께, 제어부는 고객에게 최저 비용의 소유권을 제공하는 작동 모드를 결정할 수 있다.
모드들 간의 전환을 위한 또 다른 방법은 유틸리티 제공자로부터 피크 수요 신호(peak demand signal)를 수용하는 것이다. 이러한 신호는 수동으로 입력되거나 또는 유틸리티에 의해 자동으로 송신될 수 있다. 이러한 신호가 트리거(trigger)되면, 유닝이 피크 수요에 현재 있지 않은 재원(일반적으로, 전기 에너지)에 호의적이게 할 것이다. 이러한 제어 방법은 사용자를 위한 피크 수요 요금을 감소시킬 뿐만 아니라, 부족한 지역 재원을 보존하는데 도움을 줄 것이다.
단일 포화 쿨러 패드를 채용하는 유닛을 위해, 본 발명은 "건식"으로 작동할 때 코일을 통해 공기류를 증가시키는 성능을 구비한다. 건식 모드로 작동할 때, 종래의 제품은 단열 패드를 통해 압력 강하에 대한 패널티를 갖고, 그 결과 유닛을 통한 감소된 공기류를 갖는다. 건식 작동 동안에 패드 주위에 공기류를 바이패스함으로써, 더 많은 공기류가 성취되어 팬 모터 에너지 이용을 감소시키고, 더 오랜 기간 동안 물을 더욱 보존하게 한다.
본 발명의 또 다른 특징은 코일 세정 프로그램(coil cleaning program)이다. 이러한 특징은 코일을 통한 공기가 반대방향으로 강제하도록 팬을 후방으로 동작함으로써, 코일의 효율을 개선시키기 위해 코일 핀 외부로 먼지 및 다른 찌꺼기를 강제한다. 이러한 코일 세정 특징은 세정을 개선하도록 코일 상의 분무 시스템과 조합될 수 있다. 또한, 코일 외부로 송풍된 임의의 물질이 유닛에서 떨어져 송풍되도록 에어 바이패스 시스템과 조합될 수도 있다. 또한, 패드는 지면 상에서보다 섬프 내에서 코일 아래로 떨어지는 찌꺼기를 씻는 세정 모드 동안에 습윤될 수도 있다.
상기 제품은 알루미늄 마이크로 채널 또는 구리/알루미늄 핀/튜브 열교환기, 단열 열교환 패드, 속도 제어식 팬, 일체형 펌프 및 마이크로프로세서 기반의 제어 시스템을 갖는 단열 응축기 또는 유체 쿨러이다. 본 발명은 간접 열교환 코일에 공기가 도달하기 전에 공기를 냉각하도록 물의 증발을 채용하는 임의 타입의 유닛과 함께 이용될 수 있다. 또한, 공기는 유닛을 통해 송풍되거나 또는 유인될 수 있으며, 이는 본 발명의 제한사항이 아니다. 또한, 구성 재료는 당해기술에 사용되는 임의의 재료일 수 있으며, 이는 본 발명의 제한사항이 아니다. 또한, 유닛에 공기를 전달하는 방법은 본 발명의 제한사항이 아니다. 또한, 간접 코일은 "A", "V", 수평방향 또는 수직방향으로 장착될 수 있거나, 또는 단일 또는 다수의 코일일 수 있고, 당해기술에 공지된 임의의 간접 코일 배향이 이용될 수 있으며, 이는 본 발명의 제한사항이 아니다. 상기 제어 시스템은 후술된 설계에 의해 강화된다. 그러나, 본 발명은 임의의 단열 응축기, 임의의 단열 유체 쿨러에 적용될 수도 있다.
본 발명의 시스템을 위해서는 2가지의 작동 모드가 가능하다. 제1 모드는 에너지 절약 모드(energy saving mode)로서 기술된다. 종래의 단열 작동은 옥외 온도 설정점(outdoor temperature set point)에 의해 제어된다. 옥외 온도가 이러한 설정점을 초과하면, 습식 모드가 요구되는지의 여부에 관계없이 습식 모드가 개시된다. 본 제어 방법은 표준 모드로 지칭된다. 전기 에너지 사용량을 절약하기 위해, 단열 패드 상에서 물의 결빙을 방지하기에 충분히 온도가 높아지자마자 습식 작동으로 돌리는 신규한 발명의 에너지 절약 모드가 제공된다. 표준 모드에서보다 훨씬 낮은 온도에서 동작하는 습식 작동의 경우, 습식 작동 없이 얻어진 것보다 낮은 코일 구동 시스템 수두 압력(coil driving system head pressure)에 보다 냉각된 공기가 도입될 것이고, 가변 속도 모터 구동식 팬은 보다 낮은 속도로 동작하여 압축 시스템 및/또는 쿨러 팬으로부터의 에너지 소모를 감소시킬 수 있다. 종래의 표준 모드에 비해 전체적인 에너지 소비가 감소된다.
제2 작동 모드는 물 절약 모드(water saving mode)이다. 이러한 제어 방법은 열 방출 요건을 만족시킬 때까지 습식 작동을 오프로 유지한다. 유닛의 용량이 건식 작동에서 최대화되어 있고 가변 속도 모터 구동식 팬이 최대 속도(설정값은 조절가능함)이기만 하면, 습식 냉각 작동은 열 방출 용량을 증대시키도록 턴온될 것이다. 절대적으로 필요할 때까지 습식 작동을 지체시키는 것은 유닛에 의해 사용되는 물의 양을 최소화할 것이다. 종래의 표준 모드에 비해 전체적인 물소비가 감소된다.
종래의 단열 응축기(또는 유체 쿨러)는 유닛으로부터 재순환된 물을 제거하고, 신선한 물로 대체하는 주기적 팬 덤프 사이클(periodic pan dump cycle)을 이용하므로, 물 공급부 근방의 유닛 내에서의 수화학 처리(water chemistry)를 유지하고, 스케일 부착물 또는 조류 또는 생화학적 성장과 관련된 유지보수를 없앤다. 종래기술에서, 덤프 사이클은 물의 광물 성분이 얼마나 많거나 적게 유닛 내에 있었는지 그리고 잠재적인 부착물을 방지하기 위해, 열악한 수질의 추정을 나타낸 규칙적인 스케줄로 설정되었는지에 관계없이 사전결정된 스케줄 상에서 발생할 것이다. 또한, 제안된 물 절약 모드는 물 사용을 더욱 감소시키도록 "물 절약 특징부(water saver feaure)"와 조합될 수도 있다. 이러한 물 절약 특징부는 유닛 내의 물의 전도성을 측정하여 고형물의 레벨이 사전결정된 레벨에 도달할 때에만 물을 덤프하기만 하는 수질 센서를 구비한다. 수질 센서는 전도성이거나 또는 수질을 결정하는 임의의 다른 수단일 수 있으며, 이는 본 발명의 제한사항이 아니다. 이러한 추가는 (여전히 사용될 수 있는) 세정수가 공급된 물이 양호한 품질을 갖는 영역에 폐기되는 것을 방지한다. 냉각탑 관련 제품 상의 본질적으로 모든 종래기술의 수질 덤프 시스템은 물 전도성을 체크하고, 시스템이 동작하는 동안(블로우-다운(blow-down)으로 부름), 적은 부분의 물(블리드-오프(bleed-off)로 부름)을 덤프한다. 이러한 물 절약 모드는 전체 팬의 물이 덤프하여 플러시되고, 물 절약을 위해 물 전도성으로 지시되지 않는다면 이러한 동작을 하지 않는 것이 본질적이라는 점에서 상이하다.
또한, 본 발명은 작동 모드를 선택하기 위한 다수의 방법을 구비한다. 가장 기본적인 방식은 사용자가 제어 시스템 내에서 모드를 수동으로 선택하는 것이다. E또한, 유용한 자동화된 선택 방법이 있다. 제어 시스템은 에너지 사용량을 최소화하도록 작동 모드를 선택할 수 있다. 이를 위해, 제어 시스템은 전기 및 물에 관한 비용에 관련된 입력을 필요로 한다. 이러한 정보는 제어 시스템 내에 수동으로 도입될 수 있거나, 또는 통신 프로토콜을 거쳐 전자식으로 통신될 수 있다. 제어 시스템이 이러한 정보를 가지기만 하면, 에너지 절약 모드 및 물 절약 모드에서 동작하는 비용을 연산하여, 어느 모드가 사용자에게 최저의 작동 비용을 제공하는지를 결정할 수 있다.
모드를 전환하는 또 다른 방법은 유틸리티 제공자로부터의 피크 수요 신호에 근거하여 수행하는 것이다. 이러한 신호는 전기 또는 물이 높은 수요에 있는지와, 높은 수요 재원이 보존되어야 함을 유닛이 알게 할 것이다. 예컨대, 전기 유틸리티가 피크 수요 신호를 보냈다면, 제어부는 전기를 보존하도록 에너지 절약 모드로 전환할 수 있다. 이러한 모드 제어 방법은 유틸리티 시스템 상의 스트레인을 감소시키는데 도움을 준다. 또한, 가능한 피크 수요 요금을 가능한 한 많이 낮춤으로써 사용자를 돕는다.
단열 패드를 채용하는 유닛을 위해, 본 발명은 "건식"으로 작동할 때 코일을 통해 공기류를 증대시키는 성능을 구비한다. 건식 모드에서 동작할 때, 종래기술의 제품은 단열 패드를 통해 압력 강하에 대한 패널티를 갖고, 그 결과 유닛을 통한 감소된 공기류를 갖는다. 본 발명에서는 건식 작동 동안에 패드 주위에 공기류를 바이패스하는 성능을 가져서, 더 많은 공기류가 성취되어 팬 모터 에너지 이용을 감소시키고, 더 오랜 기간 동안 물소비를 적게 하게 한다. 단열 패드 주위의 바이패스 공기류는 단열 패드를 물리적으로 이동시켜서 신선한 공기가 패드 주위에 쉽게 흐르게 함으로써 성취될 수 있다. 변형적으로, 바이패스 공기는 코일과 패드 사이에 신선한 공기가 도입되게 하는 에어 바이패스 댐퍼(air bypass dampers)를 개방함으로써 건식 코일에 도입될 수 있다. 본 실시예에서, 패드는 코일로부터 이격되고, 댐퍼는 패드와 코일 위 그리고 그 사이에 위치되어 패드를 바이패스할 수 있는 공기의 측면 스트림을 제어한다. 회전식(rotating) 또는 스윙 어웨이(swing away) 패드 실시예에서, 패드 자체는 개방하도록 윤곽 형성됨으로써 간섭 없이 개방할 수 있으며; 폐쇄시에, 패드를 통해 공기가 흐르게 강제하도록 타이트하게 안착하여, 공기류가 코일을 가로질러서도 보장하도록 유닛을 가로질러 압력 강하를 유지한다. 도 4는 (패드가 열교환기를 차폐하는 베이스 설계에 대한) 유닛에 도입되는 공기류에 감소된 프로파일을 제공하여, 네트 공기류 저항성을 감소시켜 소정의 팬 동력을 위해 공기류를 증대시키도록 패드가 어떻게 회전될 수 있지를 도시한다. 도 5에 도시한 설계의 또 다른 실시예는 바이패스 모드 동안에 걸윙 도어(gull wing door)와 같이 패드를 상측방향으로 튀기게 하는 것이다. 마이크로 채널 열교환기를 가로지르는 증가된 공기류가 성취되어, 열 방출 및 그에 따른 유닛의 효율을 증대시킨다. 이러한 모드 동안에, 에어 바이패스는 유닛의 제어 시스템에 의해 제어된다. 제어 시스템은 (상이한 응축 온도에서 작동하는 2가지 별개의 냉매 루프를 작동시키는 시스템을 위해) 각 측부를 독립적으로 또는 협력하여 제어할 수 있다. 제어 시스템은 설정점을 가지며, 그 아래에서는 펌프가 비작동하고, 패드가 드라이 아웃(dry out)하며, (주위 건구 온도와 주위 습구 온도 사이에서 단열적으로 감소된 온도일 때, 습식 작동으로 열교환기에 도입하는 공기의 온도와는 대조적으로) 열교환기에 도입하는 공기 온도가 주위 건구 온도가 된다. (패드와 코일 사이의 건구 온도와 주위 건구 온도 사이의 동일한 온도에 의해 감지된 바와 같이) 패드가 건조되기만 하면, 제어 시스템은 패드를 외측방향으로 회전시킨다. 변형적으로, 시스템 로직은 건식 작동할 때마다, 패드가 약간 습윤해지는 것에 관계없이 시스템은 에어 바이패스 모드에 들어간다. 스윙형 패드 또는 댐퍼를 제어하는 액추에이터는 구성요소의 고장인 경우에 패드를 닫도록 스프링 리턴일 수 있다. 당해기술의 사용자는 단열 패드 주위에 공기를 바이패스하는 다수의 방식이 있음을 인식할 것이고, 이는 본 발명의 제한사항이 아니다.
또한, 본 발명은 먼지 및 찌꺼기가 있는 코일을 세정하는데 이용될 수 있는 유닛을 위한 세정 사이클을 열거한다. 이러한 사이클은 사용자에 의해 수동으로 트리거되거나, 주기적인 간격으로 동작하도록 스케줄 되거나, 또는 먼지가 코일에 감지될 때 동작하도록 트리거될 수 있다. 고온 주위 주기 동안에, 세정 사이클 동안에 차단하도록 냉동 시스템에 신호가 송신될 것이다. 세정 사이클은 코일을 통해 공기를 반대방향으로 이동시키도록 팬을 역으로 동작시킨다. 역전된 공기류는 먼지와 찌꺼기를 패드를 향해 면에서 코일에서 떨어지게 밀 것이다. 이러한 세정 사이클은 먼지가 유닛에서 떨어지게 송풍되게 하도록 개방된 스윙 어웨이 패드(open swing away pads)와 조합될 수 있다. 변형적으로, 패드는 고정 유지될 수 있고, 습식 작동은 유닛으로부터 비워질 수 있는 섬프 내에서 임의의 먼지 및 찌꺼기를 세척하게 될 수 있다. 또한, 세정 사이클은 유닛 내의 분무 와셔와 조합될 수 있다. 이러한 분무 노즐은 코일의 면으로부터 먼지 및 찌꺼기를 제거하는데 조력하도록 코일 상에 물을 지향시킬 것이다. 이러한 분무수는 섬프 내로 헹궈서 유닛으로부터 비워질 수 있다. 또한, 제어 시스템은 패드가 더러워져서 세정 또는 교환될 필요가 있을 때 고객에게 알리는 센서를 구비할 수도 있다.
도 1은 종래 기술의 단열 응축기 또는 유체 쿨러에 대한 측면도,
도 2는 단열 패드와, 추가적인 센서 및 제어 모드를 갖는 단열 응축기의 일 실시예에 대한 측면도,
도 3은 코일을 세정하도록 역전된 팬 및 분무 와셔를 갖는 단열 응측기의 일 실시예에 대한 측면도,
도 4는 스윙 어웨이 패드를 도시한 단열 응측기의 일 실시예에 대한 평면도,
도 5는 공기가 패드를 바이패스하는 루버를 도시한 단열 응측기의 일 실시예에 대한 측면도,
도 6은 측면으로 대신에 스윙 업하는 스윙 어웨이 패드를 도시한 단열 응측기의 일 실시예에 대한 측면도,
도 7은 "에너지 절약 모드"를 이용한 에너지 절약을 도시한 차트,
도 8은 "물 절약 모드"를 이용한 에너지 절약을 도시한 차트,
도 9는 "에너지 절약 모드"와 "물 절약 모드" 사이의 자동 전환으로부터의 비용 절약을 도시한 차트,
도 10은 추가적인 센서 및 제어 모드를 갖는 단열 물 분부 시스템을 구비한 단열 응측기의 일 실시예에 대한 측면도.
도 1은 종래 기술의 단열 응축기 또는 유체 쿨러(10)를 도시한다. 상기한 제품은 좌측 및 우측의 열교환기 코일(16, 24)을 통상적으로 갖는다. 코일(16, 24)은 동일하거나 상이한 냉매 또는 유체 냉각 회로 내에 있을 수 있다. 코일(16)은 코일(24)(참조부호 "28" 및 "29"으로 도시)에서와 같이 입구 파이프(17)와 출구 파이프(13)를 갖는다. 단열 패드(14, 25)는 단열 응축기(10)에 도입하는 주위의 신선한 공기에 대해 코일(16, 24) 외부에 위치된다. 주위의 신선한 공기는 단열 패드(14, 25)를 통해 흐른 다음, 코일(16, 24)을 통해 옆으로 그리고 위로, 팬(21) 및 모터(22) 조립체를 통해 외부로 흐른다. 주위 공기 온도 센서(15)가 사전설정된 설정점 이상인 온도를 감지하면, 물 모드는 단열 응축기(10) 상의 부하에 관계없이 또는 사용되는 물 없이 팬이 충분한 냉각을 생성할 수 있는지의 여부에 따라 활성화된다. 물 모드가 활성화되면, 펌프(12)는 제어 박스(19) 내의 제어기에 의해 턴온된다. 펌프(12)는 분무 브랜치(20)를 통해 워터 섬프(11)로부터 그리고 노즐 또는 오리피스(18) 외부로 물을 펌핑한 다음, 단열 패드(14, 25)의 상부 상에 펌핑한다. 그 다음, 증발성 유체, 통상적으로 물은 단열 패드를 통해 하측방향으로 흘러 증발하여, 들어오는 공기를 냉각한다. 최적의 성능은 습구 온도와 동일한 단열 패드 입구의 건구 온도를 떨어뜨리는 단열 패드이다. 예컨대, 단열 패드 입구에서의 주위 옥외 건구 온도가 95F이고, 옥외 주위 습구 온도가 75F이면, 가장 냉각된 단열 패드는 단열 패드 출구에서의 온도가 75F이도록 감소시킬 수 있다.
도 2는 진보한 제어부(45)를 갖는 단열 응축기 또는 유체 쿨러(40)에 대한 바람직한 실시예를 도시한다. 제어기(45)는 팬(54)을 구동하고, 단열 냉각이 소망될 때 섬프(41)로부터 물을 펌핑하도록 펌프(42)를 온/오프하는 가변 속도 모터(55)의 속도 및 방향을 선택적으로 작동시킨다. 펌프(42)는 단열 패드에 신선한 물을 공급하도록 신선한 물 공급부로 대체될 수 있으며, 이는 본 발명의 제한사항이 아니다. 또한, 일부 단열 패드는 물을 그 내에 위크(wick)하도록 설계됨으로써, 본 경우에 펌프가 필요 없을 수 있으며, 이는 본 발명의 제한사항이 아니다. 또한, 팬 모터(55)는 요구되지 않을 때 선택적으로 별개로 턴오프와 턴온되도록 스테이지(stage)될 수도 있다. 제어기(45) 후방의 제어 라인(56)을 거쳐 냉매의 압력을 측정하여 피드백하도록 코일(48)의 입구(또는 변형적으로 출구) 상에 압력 센서(49)가 위치된다. 코일(48)이 유체 쿨러이면, 센서(49)는 온도 센서일 수 있다. 코일(57) 내의 냉매가 코일(48)과 상이하면, 각각의 코일을 위한 2개의 압력 센서가 이용될 수 있다. 유닛은 단일 또는 다수의 냉매 또는 유체 쿨러 회로를 가질 수 있으며, 이는 본 발명의 제한사항이 아니다. 온도 센서 위치(50)는 단열 패드(44) 후(공기 입구측 상을 의미)이지만, 코일(48, 57) 전에 위치됨으로써, 온도 센서(46)가 단열 패드 전의 옥외 주위 공기 온도를 측정하는 동안에 단열 패드 후(공기 출구측 상을 의미)에 공기 온도를 측정한다. 변형적으로, 센서(46, 50)는 단열 패드의 전후의 공기의 조건을 측정하도록, RH 센서와 같은 당해기술에 공지된 임의 타입의 센서일 수 있다. 물을 절약하는 노력에 있어서, 워터 펌프가 작동될 수 있을 때에도, 제어기(45)는 비가 올 때와 같이 증발이 유익하지 않음이 결정되는 주위 조건 동안에 워터 펌프(42)를 작동하지 않도록 선택적으로 고를 수 있다. 또는, 제어기(45)는 단열 패드로의 물 유량을 변형하거나, 또는 열교환 성능 요건이 다른 회로에 대해 하나의 회로에 만족되는 경우에 따라 어느 패드가 습식으로 작동하고 어느 패드가 건식으로 동작할 수 있는지를 제어하도록 선택할 수 있다. 전도성(또는 수질) 센서(43)는 분무수 파이프(53) 내의 분무수(52)의 전도성(또는 수질)을 측정하여, 센서 와이어(60)를 거쳐 제어기(45)에 신호를 공급한다. 변형적으로, 센서(43)는 섬프 내에 장착될 수 있다. 제어기(45)는 제어 와이어(62)를 거쳐 밸브(61)를 제어함으로써, 물의 전도성(또는 수질)이 수용가능하지 않을 때 유닛(40)으로부터의 모든 물 또는 일부의 물을 선택적으로 덤프한다. 제어 패널(51)은 유닛(40)의 동작 및 작동 모드를 제어하는 제어기(45)를 수용한다. 제어기(45)는 입력, 즉 47(에너지 비용), 58(물 비용), 59(피크 수요 전기 요금), 46(옥외 주위 온도), 49(코일(48) 및 코일(57) 작동 압력) 및 50(코일(48, 57)에 들어가는 공기 온도) 중 하나 이상을 가짐으로써, 사용하는 작동 모드가 어느 것인지를 결정한다. 센서(63, 64, 65)(일반적으로, 압력 센서로 공지됨)는 단열 패드 또는 간접 코일이 더럽혀질 때 감지하도록 제어기(45)에 의해 이용된다. 패드 또는 간접 코일이 더럽다고 감지되면, 제어기(45)는 고객에게 알람을 송신할 수 있다.
도 3은 코일 세정 모드를 구비하는 개선된 단열 응축기 또는 유체 쿨러의 실시예(30)를 도시한다. 본 실시예에서, 공기류는 팬(35)을 통해 하측방향으로 도입하여 코일 외부로 다시 축적된 먼지 부착물을 강제하도록 코일(34, 39)을 통해 밖으로 밀어내어지도록 역전될 수 있다. 또한, 코일(34, 39)에 축적된 먼지 및 찌꺼기를 세척하는데 조력하기 위해 코일(34) 상에 그리고 그를 통해 물을 직접 분부하도록 유닛 내에 코일 분무 와셔(33)가 있을 수도 있다. 제어 와이어(37)를 갖는 워터 밸브(32) 및 물 연결점(31)이 제공되어 신선한 물이 분무 와셔(33)에 배관 연결되어 제어기(45)를 거쳐 모터(36)를 역전함으로써 팬(35)을 후방으로 동작시킨 상태에서 선택적으로 제어된다. 코일 세정 모드는 냉각 모드 동안에 동작할 수 있거나, 또는 냉각을 위한 수요가 없는 경우에 동작할 수 있다.
도 4는 옥외 주위 공기가 대부분의 단열 패드(74)를 바이패스하고, 단열 패드(74, 82)가 필요하지 않을 때 코일(76, 77)로 직접 통과하도록 스윙 어웨이 단열 패드(74(개방으로 도시) 및 82(폐쇄로 도시))를 구비하는 단열 응축기 또는 유체 쿨러(70)의 실시예를 도시한다. 제어기(75)는 제어 와이어(83, 84)를 거쳐 액추에이터(86, 87)를 선택적으로 작동함으로써, 소망할 때 스위 어웨이 단열 패드(74, 82)를 개폐할 수 있는 링키지(79, 80)를 이동시킨다. 단열 패드(74, 82)는 액추에이터, 피스톤 또는 임의의 다른 동등한 장치에 의해 개방될 수 있다. 공기가 단일 패드를 바이패스하게 하는 이점은 팬 시스템에서 보이는 공기 압력 강하를 감소시킴으로써, 건식 작동 모드 동안에 유닛의 효율을 증대시키고, 또한 단열 패드가 바이패스될 때, 단열 패드가 더 길게 깨끗하게 유지하게 하는 것이다.
도 5는 패드가 비키거 리트팅하는 것을 도시하는 스윙 어웨이 패드(91)를 나타타내는 단열 응축기 또는 유체 쿨러(90)에 대한 또 다른 실시예이다(걸윙(gull wing) 설계). 본 실시예에서, 단열 패드(91)는 피스톤 액추에이터(96)에 의해 코일(94, 95)로부터 멀어지게 스윙될 수 있다. 단열 패드(92)는 폐쇄된 작동 모드로 도시된다. 힌지(93)는 실시예(90)에 연결된 단열 패드의 상부를 유지한다.
도 6은 소망할 때 단열 패드(102) 주위의 대부분의 옥외 주위 공기에 대한 바이패스를 허용하는 단열 응축기 또는 유체 쿨러(100)에 대한 또 다른 실시예이다. 본 실시예에서, 단열 패드는 에어 바이패스 루버(104)가 설치되어 제어기(108)에 의해 선택적으로 작동될 수 있도록 코일(106, 107)로부터 더욱 멀어지게 이동된다. 에어 바이패스 모드 동안에, 에어 바이패스 루버(104)는 선택적으로 개방되어, 개구(103)를 통해 코일(106, 107) 내로 직접 들어가도록 신선한 공기를 허용할 수 있다. 도 4, 5 및 6은 단열 패드 주위의 신선한 공기를 바이패스하는 실시예를 도시한다. 또한, 단열 패드는 가요성이어서, 아코디언과 같이 폴딩되거나 또는 패드가 트랙 상에서 비키어 이동되는 차고 도어 트랙과 같은 가요성 트랙 상에 장착될 수 있다. 당해기술의 사용자는 신선한 공기가 단열 패드를 바이패스하게 하는 다른 방법이 있음을 인지할 것이며, 이는 본 발명의 제한사항이 아니다.
도 7은 에너지 절약 모드에서 작동할 때에 절약되는 에너지를 도시한다. 유닛이 전부하(full load)에서 작동하고 있지 않을 때, 들어오는 공기를 냉각하도록 단열 패드를 통과하는 물을 이용할 것이다. 더욱 냉각된 유입 공기는 전기 사용량을 감소시키는 더욱 늦춘 속도로 팬 모터가 동작하게 할 것이다.
도 8은 물 절약 모드에서 작동할 때에 절약되는 물을 도시한다. 유닛이 전부하에서 작동하고 있지 않을 때, 물 사용을 최소화하도록 물을 턴 오프할 것이다.
도 9는 모드를 자동으로 전환함에 의한 에너지 절약을 도시한다. 본 차트는 물 비용이 하루에 동일하게 머무르지만, 에너지 비용이 오후에 상승하는 예를 도시한다. 에너지 절약 모드로 전환함으로써, 유닛은 총 에너지 비용을 최소화할 수 있다.
도 10은 단열 패드를 채용하는 대신에, 간접 열교환기(112, 116)에 도입하는 공기를 증발시키도록 물을 분무하여, 주위 온도(123)보다 낮은 온도(113)를 감소시키는 물 분무 시스템이 있다는 점을 제외하고는, 도 2의 실시예와 같이 작동하는 단열 응축기 또는 유체 쿨러(110)에 대한 또 다른 실시예이다. 본 실시예에서, 물은 물 입구(114)에 공급된다. 제어기(122)는 분 분배 파이프(119)를 통해 물이 노즐 또는 오리피스(118)로 흐르게 하여, 간접 코일(112, 116)에 공기가 도입되기 전에 공기 내에서 증발하는 미스트 또는 스프레이(117)를 제공하도록 밸브(115)를 선택적으로 작동한다. 도 2의 실시예에서의 경우와 같이, 제어기(122)는 124(에너지 비용), 125(물 비용) 및 126(피크 수요), 센서 라인(128)을 거친 시스템 작동 조건(111), 123 및 113에서의 공기 조건으로부터의 입력을 수신하여, 습식 모드에서 작동하는지 그리고 모터(121)의 모터 속도를 제어함으로써 사전결정된 팬 속도에서 팬(120)을 작동하는지의 여부를 결정한다.

Claims (36)

  1. 열교환 조립체를 작동하는 방법에 있어서,
    간접 열교환 섹션;
    상기 간접 열교환 섹션에 인접하며, 흡습재(moisture absorbent material)를 포함한 에어 쿨러;
    상기 에어 쿨러의 흡습재에 물을 제공하는 물 분배 시스템(water distribution system);
    상기 에어 쿨러에 의해 이용되는 물을 수집하는 섬프; 및
    상기 에어 쿨러를 통해 그리고 상기 간접 열교환 섹션 내로 그리고 상기 열교환 조립체로부터 외측방향으로 공기를 이동시키도록 가변 속도 모터에 의해 동력 공급되는 팬
    을 제공하는 단계를 포함하며,
    상기 에어 쿨러의 흡습재에 물이 제공되면, 상기 흡습재는 상기 에어 쿨러를 통해 유도된 공기에 습증기(moisture vapor)를 전달함으로써, 상기 에어 쿨러를 통해 유도된 공기가 상기 습증기의 증발에 의해 냉각되어, 상기 간접 열교환 섹션 위로 유도된 공기가 사전 냉각되고,
    주위 옥외 조건을 감지하는 제1 감지 제어 장치로서, 상기 주위 옥외 조건이 사전선택된 레벨 이상이면, 상기 물 분배 시스템은 상기 에어 쿨러의 흡습재에 물을 제공하는, 상기 제1 감지 제어 장치; 및 상기 에어 쿨러에서 나오는 공기의 조건을 감지하여 상기 팬에 의해 유도된 공기량을 조절하도록 상기 가변 속도 모터의 속도를 조절하는 제2 감지 제어 장치를 포함하는 제어 시스템이 제공되는,
    열교환 조립체의 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 섬프 내에 수집된 물의 양을 감지하고, 수질이 사전선택된 레벨을 초과할 때 부분적이거나 완전한 교체를 위해 상기 섬프 내에 수집된 물을 해제하는 제3 감지 제어 장치를 제공하는 단계를 더 포함하는,
    열교환 조립체의 작동 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 팬을 구동하는 상기 가변 속도 모터가 최대 속도까지 작동되고 상기 물 분배 시스템이 상기 에어 쿨러의 흡습재에 물을 공급하고 있지 않도록, 상기 열교환 조립체를 물 절약 모드(water saving mode)에서 작동시키기 위한 제4 감지 제어 장치를 제공하는 단계를 더 포함하는,
    열교환 조립체의 작동 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제4 감지 제어 장치는, 상기 팬이 최대 속도로 작동하고 있고 상기 열교환 조립체의 열교환 성능 요건이 만족되고 있지 않을 때, 상기 에어 쿨러의 흡습재의 적어도 일부에 물이 공급되게 하는,
    열교환 조립체의 작동 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가변 속도 모터는, 상기 팬에 의해 상기 열교환 조립체 내에 공기가 유도되어 상기 간접 열교환 섹션 및 상기 에어 쿨러로부터 축적된 찌꺼기 및 먼지를 불어내도록 리버스 모드(reverse mode)에서 작동되는,
    열교환 조립체의 작동 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 간접 열교환 섹션의 적어도 10% 내지 최대 100%까지 신선한 공기가 직접 유도되게 하도록 상기 에어 쿨러의 흡습재 주위에 공기를 바이패스하는 수단이 있는,
    열교환 조립체의 작동 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 에어 쿨러의 흡습재는, 공기가 상기 에어 쿨러를 바이패스하여 상기 간접 열교환 섹션과의 직접적인 접촉으로 상기 팬에 의해 유도되게 하도록 상기 간접 열교환 섹션에 인접한 위치로부터 이동될 수 있는,
    열교환 조립체의 작동 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 에어 쿨러의 흡습재의 패드는 상측 스위블로부터 걸려 있고 상기 스위블 둘레에서 회전되는,
    열교환 조립체의 작동 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 에어 쿨러의 흡습재의 패드는 상측 에지와 하측 에지에 지지되고, 구조적인 상기 패드는 상기 간접 열교환 섹션에 인접한 위치로부터 측방향 외측으로 이동되는,
    열교환 조립체의 작동 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 에어 쿨러와 상기 간접 열교환 섹션은 공기가 상기 간접 열교환 섹션 내에 직접 유도되게 하기 위해 상기 에어 쿨러 섹션 주위의 공기를 바이패스하도록 선택적으로 작동가능한 에어 바이패스 댐퍼(air bypass damper)를 갖는,
    열교환 조립체의 작동 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 간접 열교환 섹션은 열전도성 배관을 갖는 코일 조립체로 구성되는,
    열교환 조립체의 작동 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    전기 비용에 관한 정보를 갖는 신호를 수신하여, 상기 열교환 조립체의 효율적인 작동을 제공하도록 상기 가변 속도 모터를 제어하는 제5 감지 제어 장치를 더 포함하는,
    열교환 조립체의 작동 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    물 비용에 관한 정보를 갖는 신호를 수신하여, 상기 열교환 조립체의 효율적인 작동을 제공하도록 상기 가변 속도 모터를 제어하는 제6 감지 제어 장치를 더 포함하는,
    열교환 조립체의 작동 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 열교환 조립체의 효율적인 작동을 제공하기에 상기 에어 쿨러의 패드가 더럽다는 정보를 갖는 신호를 수신하는 제7 감지 제어 장치를 더 포함하는,
    열교환 조립체의 작동 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 열교환 조립체의 효율적인 작동을 제공하기에 상기 간접 열교환기가 더럽다는 정보를 갖는 신호를 수신하는 제8 감지 제어 장치를 더 포함하는,
    열교환 조립체의 작동 방법.
  16. 열교환 유닛의 작동을 제어하는 방법에 있어서,
    간접 열교환 섹션;
    상기 간접 열교환 섹션에 인접하며, 흡습재를 포함한 에어 쿨러;
    상기 에어 쿨러의 흡습재에 물을 제공하는 물 분배 시스템;
    상기 에어 쿨러에 의해 이용되는 물을 수집하는 섬프; 및
    상기 에어 쿨러를 통해 그리고 상기 간접 열교환 섹션 내로 그리고 상기 열교환 유닛으로부터 외측방향으로 공기를 유도하도록 가변 속도 모터에 의해 동력 공급되는 팬
    을 제공하는 단계를 포함하며,
    상기 에어 쿨러의 흡습재에 물이 제공되면, 상기 흡습재는 상기 에어 쿨러를 통해 유도된 공기에 습증기를 전달함으로써, 상기 에어 쿨러를 통해 유도된 공기가 냉각되어, 상기 간접 열교환 섹션 위로 유도된 공기가 사전 냉각되고,
    주위 옥외 조건을 감지하는 제1 감지 제어 장치로서, 상기 주위 옥외 조건이 사전선택된 레벨 이상이면, 상기 물 분배 시스템이 상기 에어 쿨러의 흡습재에 물을 제공하는, 상기 제1 감지 제어 장치를 포함하는 제어 시스템이 제공되는,
    열교환 유닛의 작동 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 에어 쿨러의 흡습재에서 나오는 공기의 조건을 감지하여, 상기 팬에 의해 유도된 공기량을 조절하도록 상기 가변 속도 모터의 속도를 조절하는 제2 감지 제어 장치를 제공하는 단계를 더 포함하는,
    열교환 유닛의 작동 제어 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 섬프 내에 수집된 물의 양을 감지하고, 수질이 사전선택된 레벨을 초과할 때 부분적이거나 완전한 교체를 위해 상기 섬프 내에 수집된 물을 해제하는 제3 감지 제어 장치를 제공하는 단계를 더 포함하는,
    열교환 유닛의 작동 제어 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 팬을 구동하는 상기 가변 속도 모터가 최대 속도까지 작동되고 상기 물 분배 시스템이 상기 에어 쿨러의 흡습재에 물을 공급하고 있지 않도록, 상기 열교환 유닛을 물 절약 모드에서 작동시키기 위한 제4 감지 제어 장치를 제공하는 단계를 더 포함하는,
    열교환 유닛의 작동 제어 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제4 감지 제어 장치는, 상기 팬이 최대 속도로 작동하고 있고 상기 열교환 유닛의 열교환 성능 요건이 만족되고 있지 않을 때, 상기 에어 쿨러의 흡습재에 물이 공급되게 하는,
    열교환 유닛의 작동 제어 방법.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 가변 속도 모터는, 상기 팬에 의해 상기 열교환 조립체 내에 공기가 유도되어 상기 간접 열교환 섹션 및 상기 에어 쿨러로부터 축적된 찌꺼기 및 먼지를 불어내도록 리버스 모드에서 작동되는,
    열교환 유닛의 작동 제어 방법.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 에어 쿨러의 흡습재는 패드의 형태로 존재하고, 상기 패드는 공기가 상기 에어 쿨러를 바이패스하여 상기 간접 열교환 섹션과의 직접적인 접촉으로 상기 팬에 의해 유도되게 하도록 상기 간접 열교환 섹션에 인접한 위치로부터 이동될 수 있는,
    열교환 유닛의 작동 제어 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 에어 쿨러의 흡습재의 패드는 상측 스위블로부터 걸려 있고 상기 스위블 둘레에서 회전되는,
    열교환 유닛의 작동 제어 방법.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 에어 쿨러의 흡습재의 패드는 상측 에지와 하측 에지에 지지되고, 구조적인 상기 패드는 상기 간접 열교환 섹션에 인접한 위치로부터 측방향 외측으로 이동되는,
    열교환 유닛의 작동 제어 방법.
  25. 제16항에 있어서,
    상기 에어 쿨러와 상기 간접 열교환 섹션은, 상기 에어 쿨러의 흡습재로부터 통과하여 상기 간접 열교환 섹션에 악영향을 미치는 액체 상태인 습기의 가능성을 감소시키도록 상기 에어 쿨러로부터 상기 간접 열교환 섹션으로의 공기 흐름 경로를 따르는 거리만큼 분리되는,
    열교환 유닛의 작동 제어 방법.
  26. 제16항에 있어서,
    상기 간접 열교환 섹션은 열전도성 배관을 갖는 코일 조립체로 구성되는,
    열교환 유닛의 작동 제어 방법.
  27. 제16항에 있어서,
    전기 비용에 관한 정보를 갖는 신호를 수신하여, 상기 열교환 유닛의 효율적인 작동을 제공하도록 상기 가변 속도 모터를 제어하는 제5 감지 제어 장치를 더 포함하는,
    열교환 유닛의 작동 제어 방법.
  28. 제16항에 있어서,
    물 비용에 관한 정보를 갖는 신호를 수신하여, 상기 열교환 조립체의 효율적인 작동을 제공하도록 상기 가변 속도 모터를 제어하는 제6 감지 제어 장치를 더 포함하는,
    열교환 유닛의 작동 제어 방법.
  29. 열교환 조립체를 작동하는 방법에 있어서,
    간접 열교환 섹션;
    상기 간접 열교환 섹션에 인접하며, 물 분무 시스템(water spray system)을 포함한 에어 쿨러;
    상기 물 분무 시스템에 물을 제공하는 물 분배 시스템; 및
    상기 에어 쿨러를 통해 그리고 상기 간접 열교환 섹션 내로 그리고 상기 열교환 조립체로부터 외측방향으로 공기를 유도하도록 가변 속도 모터에 의해 동력 공급되는 팬
    을 제공하는 단계를 포함하며,
    물이 제공되면, 상기 물 분무 시스템은 상기 에어 쿨러를 통해 유도된 공기에 습증기를 전달함으로써, 상기 에어 쿨러를 통해 유도된 공기가 상기 습증기의 증발에 의해 냉각되어, 상기 간접 열교환 섹션 위로 유도된 공기가 사전 냉각되고,
    주위 옥외 조건을 감지하는 제1 감지 제어 장치로서, 상기 주위 옥외 조건이 사전선택된 레벨 이상이면, 상기 물 분배 시스템은 상기 물 분무 시스템에 물을 제공하는, 상기 제1 감지 제어 장치; 및 상기 에어 쿨러에서 나오는 공기의 조건을 감지하여 상기 팬에 의해 유도된 공기량을 조절하도록 상기 가변 속도 모터의 속도를 조절하는 제2 감지 제어 장치를 포함하는 제어 시스템이 제공되는,
    열교환 조립체의 작동 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 팬을 구동하는 상기 가변 속도 모터가 최대 속도까지 작동되고 상기 물 분배 시스템이 상기 에어 쿨러의 물 분무 시스템에 물을 공급하고 있지 않도록, 상기 열교환 조립체를 물 절약 모드에서 작동시키기 위한 제4 감지 제어 장치를 제공하는 단계를 더 포함하는,
    열교환 조립체의 작동 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 제4 감지 제어 장치는, 상기 팬이 최대 속도로 작동하고 있고 상기 열교환 조립체의 열교환 성능 요건이 만족되고 있지 않을 때, 상기 에어 쿨러의 분무 시스템에 물이 공급되게 하는,
    열교환 조립체의 작동 방법.
  32. 제26항에 있어서,
    상기 가변 속도 모터는, 상기 팬에 의해 상기 열교환 조립체 내에 공기가 유도되어 상기 간접 열교환 섹션 및 상기 에어 쿨러로부터 축적된 찌꺼기 및 먼지를 불어내도록 리버스 모드에서 작동되는,
    열교환 조립체의 작동 방법.
  33. 제29항에 있어서,
    상기 간접 열교환 섹션은 열전도성 배관을 갖는 코일 조립체로 구성되는,
    열교환 유닛의 작동 제어 방법.
  34. 제29항에 있어서,
    전기 비용에 관한 정보를 갖는 신호를 수신하여, 상기 열교환 조립체의 효율적인 작동을 제공하도록 상기 가변 속도 모터를 제어하는 제5 감지 제어 장치를 더 포함하는,
    열교환 조립체의 작동 방법.
  35. 제29항에 있어서,
    물 비용에 관한 정보를 갖는 신호를 수신하여, 상기 열교환 조립체의 효율적인 작동을 제공하도록 상기 가변 속도 모터를 제어하는 제6 감지 제어 장치를 더 포함하는,
    열교환 조립체의 작동 방법.
  36. 제29항에 있어서,
    상기 열교환 조립체의 효율적인 작동을 제공하기에 상기 에어 쿨러의 패드가 더럽다는 정보를 갖는 신호를 수신하는 제7 감지 제어 장치를 더 포함하는,
    열교환 조립체의 작동 방법.
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