G - Physics – 05 – B
Patent
G - Physics
05
B
G05B 13/00 (2006.01) F28F 27/00 (2006.01) G05D 23/19 (2006.01)
Patent
CA 2236242
A DDC controller is disclosed which implements a control strategy that provides for near-optimal global set points, so that power consumption and therefore energy costs for operating a heating and/or cooling plant can be minimized. The controller can implement two chiller plant component models expressing chiller, chilled water pump, and air handler fan power as a function of chilled water supply/return differential temperature. The models are derived from a mathematical analysis using relations from fluid mechanics and heat transfer under the assumption of a steady-state load condition. The analysis applies to both constant speed and variable speed chillers, chilled water pumps, and air handler fans. Similar models are presented for a heating plant consisting of a hot water boiler, hot water pump, and air handler fan which relates power as a function of the hot water supply/return differential temperature. A relatively simple technique is presented to calculate near-optimal chilled water and hot water set point temperatures whenever a new steady-state load occurs, in order to minimize total power consumption. From thecalculated values of near-optimal chilled water and hot water supply temperatures, a near- optimal discharge air temperature from a central air handler can be calculated for each step in load. Although the set points are near-optimal, the technique of calculation is simple enough to implement in a DDC controller.
L'invention a trait à une commande numérique directe (DDC) mettant en oeuvre une stratégie de commande qui fournit des valeurs de réglage global quasi optimales, ce qui permet de minimiser la consommation d'énergie et par conséquent les coûts d'énergie reliés à l'exploitation des installations de chauffage et (ou) de refroidissement. La commande peut mettre en oeuvre deux modèles de composants d'installations de refroidissement qui expriment l'alimentation en énergie du refroidisseur, de la pompe à eau froide et du ventilateur de circulation d'air en tant que fonction de la variation de température de l'eau froide à l'arrivée et au retour. Les modèles sont dérivés d'analyses mathématiques basées sur les relations de la mécanique des fluides et de l'échange thermique en prenant pour acquis un état de charge stationnaire. L'analyse s'applique aux refroidisseurs, aux pompes à eau froide et aux ventilateur de circulation d'air à vitesse constante et à vitesse variable. On présente des modèles semblables pour une installation de chauffage comprenant une chaudière à eau chaude, une pompe à eau chaude et un ventilateur de circulation d'air qui expriment l'alimentation en énergie en tant que fonction de la variation de température de l'eau chaude à l'arrivée et au retour. On présente une technique relativement simple pour calculer les températures des valeurs de réglage quasi optimales pour l'eau froide et l'eau chaude à chaque fois qu'un nouvel état de charge stationnaire s'établit, de manière à minimiser la consommation totale d'énergie. € partir des valeurs quasi optimales calculées pour les températures d'arrivée de l'eau froide et de l'eau chaude on peut calculer une température d'air de sortie quasi optimale à partir d'un dispositif de circulation d'air central pour chaque variation de charge. Même si les valeurs de réglage sont quasi optimales, la technique de calcul est suffisamment simple pour être mise en oeuvre dans une commande numérique directe.
Landis & Staefa Inc.
Oyen Wiggs Green & Mutala Llp
Siemens Building Technologies Inc.
LandOfFree
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