DEVELOPMENT OF ENERGY CENTRE COOLING PLANT A dissertation submitted to the Department of Electrical Engineering, University of Moratuwa in partial fulfilment of the requirements for the Degree of Master of Science by MAHINDA GALLAGE Supervised by: Professor Lanka Udawatta Department of Electrical Engineering University of Moratuwa, Sri Lanka 2009 93946 Abstract This work study reviews the conceptual development of optimization strategies of an Energy Centre based on operational task of daily thermal load contours and interaction of weather profiles of the environment in the selected area of the project. The weather profile analysis was primarily done by the interactive plotting of temperature/humidity sensor data against historical data. Gray Model was also employed in order to predict much accurate data patterns in the fuzzy areas of weather prediction process. However, by introduction of genetic algorithm on the historical samples would able to predict the anticipated weather profile more accurately and thereby the thermal load required for the future trend on the following day. The current thermal energy storage (TES) technologies and their applications using the traditionally available methods are the common practice of any ice storage design in the industry; however in this analysis dedicated low freezing media (Glycol) is used to chill the common chilled media (water) and also the chilled media is used as storage medium with phase change. Latent heat storage on the other hand, is a young and developing technology which has found considerable interest in recent times due to its operational advantages of smaller temperature swing, smaller size and lower weight per unit of storage capacity. Design methodology and its prime results of simulation show the effectiveness of the proposed solution for an Energy Centre for efficient operation. I I D E C L A R A T I O N T h e w o r k s u b m i t t e d i n t h i s d i s s e r t a t i o n i s t h e r e s u l t o f m y o w n i n v e s t i g a t i o n , e x c e p t w h e r e o t h e r w i s e s t a t e d . I t h a s n o t a l r e a d y b e e n a c c e p t e d f o r a n y d e g r e e , a n d i s a l s o n o t b e i n g c o n c u r r e n t l y s u b m i t t e d f o r a n y o t h e r d e g r e e . , , \ . . i ) • i . , : ' ' \ . , \ \ ; \ ' M a h i n d a G a l l a g e I e n d o r s e t h e d e c l a r a t i o n b y t h e c a n d i d a t e . ; I , ) 1 . . I F P r o f e s s o r L a n k a U d a w a t t a A c i " " n o w l e d g e n u • n t a r e d u e f i r s t t o m y s u p e r v i s o r . P r o f e s s o r L a n k a l \ : l a w a t t a f o r h i " gre~tt :~hl~!hi-:. e s . g u i d a n c e a n d : : . e n s e o f h u m o r . I h a v e b e e n h a t t l m g w i t h m y h e a l t h t~y- a t ~·: <='~'r p n u r t o t h e t i n a ! d a t e o f s u b m i s s i o n o f t h i s a s s i g n m e n t . 1 s t r o n c ; l y b d i e v e tha~ i f n • J t l n : - , ~~rcat c : u p p o r t o n l i t e r a t u r e c o l l e c t i o n a n d p u t t i n g t h e m i n t h e r i g h t rr~1d: a n L ! c u n t m u u u s s u p e r v i s i o n o f m y w o r k , I v v o u l d n o t h a v e m a d e t h i s p o s s i b l e a n d m y h e a r t f e l t g t " 1 e : : . t o h i : : : . s i n c e r e t h o u g h t s t o w a r d s m e a n d o f u n d e r s t a n d i n g m y a c t u a l s i t u a t i ( c \ l \ '.pcct~tl t k m k s g o t o b o t h D r . J . P . Karunadas~t. H e a d o f t h e D c p a r t l l l c n t . Ekcrn'-·~t1 t i ' ' . . ' i l l t c : r m g ; m d D r . C h a n d n n a P a t h i r a n a . C o n r d m a t o r D e p a r t m e n t u t lndttstn~li A~!c c n m p l e t e t h e r e l e , a : 1 : - , , , · ; : ; . ; e x c e p t i o n o f d i f f i c u l t i e s , w h i c h w e h a \ · e g o n e t l E o u g h l l u r i : 1 g t h e : : · " ' . \ :,(·:::-~ - \ l s , l , e q u a l l y . s i n . . : c r e t h a n k s g o t o m y m o t h e r i n L l \ \ D r . ' . l r s . S . Sam~tr~1. f p r O ( l f r e a d i n g a n d e d i t i n g t h e l a n g u a g e a t t h e l a s t m i n u t e . b e f o r e t h i : - . r c p , w t · ' , · " p n m i n g . I s h o u l d t h a n k s t o h e r t < . 1 r c o m p l e t i n g i t t i m d y n u n n e r \ \ i t h o u t d l l \ , - l C , 1 ~-lll(lll. ~ : ; - : , : i l ) . I . : ; b l l l l d t h a n k m a n y i n d i v i d u a l s , f r i c n d s a n d c u l l c a g u c : - ; \ \ h u h a v e n u t l K c n : t , c m i o n c d h e r e p e r s o n a l l y i n m a k i n g t h i s e d u c a t i o n a l p r o c e s s a s u c c e s s . I c o u l d n o t h a ' e ' " i t w i t h t ) L : l t h e i r s u p p o r t . L i s t o f F i g u r e s F i g u r e s l . ; F l o w C h a r t t o r P r o j e c t t e a m s A s s i g n m e n t a n d t h e i r f u n c t i o n s 1 . k ' r t h . ; R e s e a r c h O b J e C t i v e s ; ( P r o c e d u r e a n d R e s e a r c h O b J e c t i v e . T : : ; ; : T n a l L u a d C o n t o u r o f t h e S d e c t e d E m i r o n m e n t ( G a r d e n ) ' ' ' ' 1 : b . : : d \ \ a t e r P l a l l t S l l n p l d i c d S c h e m a t i c ( 1 1 1 t h e S c k c r e c i P r o j e c t ' . : C l v c o l F l o w t h r o u g h t h e C i r c u i t w h e n C h i l l e r P r i o r i t y M o d e .~: ,~;;\'cul F l o \ \ t h r o u g h t h e C i r c u i t \ \ h e n l e e P r i o r i t y M o d e F l o w t h r o u g h t h e C i r c u i t w h e n P e a k L u a d : V 1 o d e - ; ' ' : o l F l o \ \ t h r o u g h t h e C i r c u i t w h e n I c e B u i l d l ' v l o c l e . . . \ . _ ! i \ F i t ) \ \ t h r o u g h t h e C i r c u i t w h e n I c e B u i l d P l u s C o o l i n g \ 1 n d e ~T:\,'()1 S u b system]nt(T!~tcc \ \ i t l l t h e m a i n C h w S y s t e m ~ = t ) : y > ; t • l C h i l l e r P l a n t C o n t r o l \ V i t h D i f f e r e n t S u b S y s t e m s · p t = S A r c h i t e c t u r e · : : : : d J Loc~d C o n t o u r o f t h c B u i l d i n g a n d i t s Distributi~.m f r u m P n m a r y ' r , " i u c t i u n C y c l e _ . ~ . . , L · 1 a c l \ l a t c h i n g w i t h I c e P r o d u c e d · · . l l L o a d Sh~1ring i n t h e \ \ ' i n t e r S e a : : , o n P a g e - , I - , , _ l : ; ' ' 1 3 2 - ! - ( ) ~4 -t~; 5 ) 5 - + 5 ( ) h 2 n - l n . L i s t o f T a b l e s T a h i e ~.l ( h l l l e r P e r l ( m n a n c e D a t a f e n · D i f f e r e n t G l y c o l L e a v i n g T e m p e r a t u r e a n d D i t l e r e n 1 ~·1:i'i"'nt C o n d i t i o n s l k r P e r f o n n a n c e f \ 1 r D i f f e r e n t A m b i e n t C o n d i t i o n s f ( 1 r t h e s a n 1 e C h i l l e d \ V : 1 t e r L : : a q n g a n d S a m e D e l t a T ::~-:::,:a! C u n t r u l P r u c c d u r c - y;·~::<:!:ic (\)ntr~)l P r o c e d u r e I ' a g e 2 6 i · - + L h r ~"'\bbreviations a n d S y n t b o l s A c r o m m B : v l S T~·p l l - ' \ \ ! _ ) . ( ' h \ \ S . - \ ' l l c : t I P ! ' ; - - . . . . . , = ; : - , . V S D D e f i n i t i o n B u i l d i n g M a n a g e m e n t S y s t e m T r a n s m i s s i o n C u n t r o l P r o t o c o l I n t e r n e t P r o t o c o l T h e r m a l E n e r g y S t o r a g e T l 1 1 : C h i l l e d \ V a t e r P l a n t . C h i l l e d w a t e r B u i l d i n g A m o m a t i o n C o n t r o l ~etw,··rk p r O k H . : : o l \ ) \ e : · t h e i n t e r n e t p r o t o c o l e l e e T l 1 e n n a l E n e r g y S t n r a u e C o - e f f i c i e n t o f P e r f o r m a n c e ~~~--~~----~----------------~ C h i l l e d p l a n t C o n t r o l S y s t e m C l y c o l C h i l l e r p b n t C o n t r o l S y s t e m H e a t E x c h a n g c r C ' n t r u l S y s t c n • V a r i a b l e F r e q u e n c y D r i v e . V a r i a b l e S p e e d D r i \ e I ' u l l ' v h s t c r - S h v c ; T 1 1 k c n - P · r s s i m > I • · C L J c C _ _ _ _ C . _ ; : A n i t i c i a l : . J e u r a l : \ e t w o r k i ~ ~-;: I . H . T ) , , ( l ) A m b i e n t t e m p e r a t u r e i n ' ' C t A i r i n t e m p e r a t u r e u f c t • n d . ) C o e H i c 1 e n t o f P e r f o r m a n c e : 1 E t T i c i e n c v G l y c o l s u p p l y t e m p e r a t u r e " C ( E v a p u r a t o r t o t h e s y s t e m ) C h i l i e d \ V a t e r t e m p e r a t u r e o f t h e s y s t e m ' ' C P o l y n o m i a l f u n c t i o n a l c o n s t a n t s ( C u n · e J l I i l C h i l l e r p a r t l o a d r a t i u n ( P L R ) I T h e r m a l ( c o o l i n g ) c a p a c i t y b y t h e C h i l i t : · u;_)er~1tiun \ \ i t h z C O P . 0 a m b i e n t a n d t h e r r t : f r i g c r a n t t c m p c r a t u r ( - T h e n n a l ( c o o l i n g ) c a p a c i t y b y t h e l e e s t o r a g e \ \ i t h x e t l i c i c - n c y . 8 a m b t e n t a n d t h e r r d l . i g e r : m t r e m p e r a r n < ; : ' ! h e r m a l ( c o o l i n g ) c a p a c i t y o f t h e B a c : e l o a d c h i l l e d \\~:ter - - - - - - I O b j e c t i v e f u n c t i o n o f T o t a l C o o l i n g c • f t h e E n e r g y C e m r e I S t a n d a r d C o n v e n t i o n f o r C o m m u n : c a t H m : - ; d \ a i l a l l t o d e v e l o p c o m p l i a n t d e v i c e s t h a t c a n t : d l - . . h • e L J c h o t h e r c o n s i s t e n t ! v a n d c o h e r e n t ! v . - :~ \ . _ ' C o n t e n t s D e c b r a t l i : H 1 :-\b~tract D e d i c a t i o n A c k n o w i e c l ! : - ! e m e n t L i . ; ; t o f F i ! : - ! u r e s L i s t u f T j b k s L h t l l f - \ b h r L ' \ w r w n s < m d S y m b o l s C h a p t e r s l . I n t r n d u c t i o n i ! B a c k g r o u n d o f t h e P r o j e c t i . 2 O b j e c t i v e s o f t h e R e s e a r c h 1 . 2 . J T l 1 c ( J b j c c t i v c s o f e n e r g y o p t i m i z e d c r n m ' < J l 1 . 2 . 1 . 1 O b j e c t i v e ' - J o . l 1 . 2 . 1 . 2 O b j e c t i v e N o . 2 1 . 2 . 1 . 2 . 1 E n e r g y O b j e c t i v e f u n c t i o n f o r Optimiz~ttion . 3 C h a p t e r S u m m a r ) : . . l Lll~td P r n f } l e a n c l " l h e n n a ! C o n t o u r o f t h e G a r d e n ; . 5 T h e r m a l E n e r g y s t o r a g e s ( T E S ) l . u C i l y c o l a n d C h w C h i l l e r O p e r a t i o n - , C h i l l e r P l a n t C o n t r o l S y s t e m , . : \ T : t c t l c a l a n d S t r a t e g i c C o n t r o l s 1 . 9 : V l a t h e m a t i c a l m o d e l i n g o f E n e r g y E q u a t i o n C o n c e p t D e v e l o p m e n t f o r C o o l i n g S y s t e m . = : . ! S u m m a r y o f C o n c e p t D e v e l o p m e n t ~.2 G e n e r a l S y s t e m D e s c r i p t i o n ~ i T E S S y s t c J n D e s c r i p t i o n 2 . . ~.1 B a s e L o a d C h i l l e r s 2 . 3 . 2 G l y c o l H e a t E x c h a n g e r 2 . 3 . 3 l e e S t o r a g e 2 . 3 . 4 G l y c o l C h i l l e r .::.~Sequencing t h e i T E S M o d u l e s .2.~.1 A d d i n g t h e I T E S . \ t l o d u l e s 2 . - + . 2 S u b t r a c t i n g t h e l T E S M o d u l e s "'"~"em C o n t r o l : \ l o d e s ~y:--tem ( p n t r o l : v l o d e s o f O p e r a t i o n . \ l . I R b l : L u a d C l 1 i l k r ( O p e r a t i o n O n l y ) .~.l.l.i C o n t r o l S e q u e n c e 1 1 i l l l \ ' \ \ ' : l l \ I l l h ( ) n 7 s ( _ J ] ' . l I 1 5 I ( ) l - 1 7 2 1 1 2 l i . , 1 - 1 1 ' • ' - ~ " ' ! 1 - . - - ' 2 · + 1 1 ~""i" - - , , ; ; ; ; , _ _ , ' } . 7 " ) ! : ! 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J . 3 . 1 C o n t r o l S e q u e n c e 3 . 1 . . + P e a k L n a d ( B a s e L o a d C h i l l e r + H i g h T e m p G l y c t 1 l Chiller~ l e e C o o l ! n g ) 3 . 1 . 4 . 1 C o n t r o l S e q u e n c e 3 . l . - t . l . l C o n t r o l P w c c d u r e s " " 1 . 5 I c e B u i l d ( B a s e L o a d C h i l l e r - , . - I c e B u i l d U I < h ) -~· i . 5 . 1 I c e B u d d C y c l e 3 . 1 . 5 . 2 C o n t r o l S e q u e n c e 3 . 1 . 5 . 3 S t a r t U p P r o c e d u r e 3.1.5.~ S h u t d o w n P r o c e d u r e 3 . ! . ( ) I c e B u i i c l P l u s C o o l i n g ( B a s e L o a d C h i l l e r - , - L C l \ \ T e m p G l y c o l C h i l l e r ) _ 1 . 1 . 6 . l C o n t r o l S e q u e n c e . 1 . 1 . ( ) . : 2 S t a r t L p P r o c e d u r e 3 . l . C ! . 3 : M o d e E x i t P r o c e d u r e S t r a t e g i e s f o r S u b S y s t e m · . l S y s t e m C c 1 n u o l S t r a t e g i e s t \ . 1 r S u b S y s t e m s - J . . l . l C o n t r o l o f H e a t E x c h a n g e r ~>fixing V a l v e - L 1 . 2 C o n t r o l o f H e a t E x c h a n g e r C i r c u l a t i o n P u m p s 4 . 1 _ 1 C i 1 y c o l a n d C h i l l e d w a t e r h e a t e x c h a n g e r t 1 - e e z e p n ' t c ' d l u n ~t.l.~+ C o n t r o l o f l e e S t o r a g e t 1 o w a n d b y p a s s \ a l v e s - + . 1 . 5 C o n t r o l o f G l y c o l C h i l l e r s a n d S h u n t P u m p s - f . 1 . 6 C P C S A r c h i t e c t u r e a n d S u b r o u t i n e s - \ i , l \ s i - , o f S e a s o n a l D e m a n d P r o f i l e T y p i c a l S e a s o n a l D e m a n d P r o f i l e ~,.2 l y p i c a l S u m m e r P r o f i l e : ~~ -~ T y p i c a l · w i m e r P r o f i l e : ; . - i L c w l P r o f i l e P r e d i c t i o n M e t h o d o l o g i e s - " ' Lu~ttl p n d · i l c p r c d i c t w n u s m g s o f t w a r e · ' ' L : L i h llJltT~ttion:c; \ \ i t h s t n n e o f t h e p o t e n t i a l o p t i m u m t · n i h l i t i c , n s : ' ( > l C o o l i n g L o a d e x c e e d s ~vlaximum C h i l l e r C q : u . : i t y 5 f ; . i E . \ t r c m e P e a k L u a d : ; n ·~ P o s t - P e a k L n a d O p e r a t i u n ' ' ~" ~"" ~ ' ~""'-r 3 5 - ' 6 ' , ) ~·L) _ \ ' ! - + 1 , . , - + . - L - ; - i ~~ - V i . . j . 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T h e n o o f c h i l l e r s i n t h e s y s t e m i s c o m p l e t e d w i t h O p t i m i z a t i o n b a s e d o n o p e r a t i o n a l a n d c a p i t a l b e f o r e o p e r a t i o n o f t h e p r o j e c t a t t h e d e s i g n s t a g e . F o r t h e c h i l l e r , a m o d e l i s b a s e d o n r e g r e s s i o n f u n c t i o n s t h a t d e s c r i b e h o w t h e c o o l i n g c a p a c i t y a n d t h e e n e r g y e f f i c i e n c y v a r y w i t h o p e r a t i n g c o n d i t i o n s , a s w e l l a s t h e p o w e r - 1 7 - c o n s u m p t i o n v a r i e s b a s e d o n i n s t a n t a n e o u s p a r t - l o a d r a t i o o f t h e c h i l l e r . T h e c h i l l e r m o d e l c a n b e d e s c r i b e d b y t h e f o l l o w i n g P o l y n o m i a l f u n c t i o n [ 2 1 ] . C A P F T ca i y c o i J = u , + u 2 ' t + U3 ' t 2 + u 4 8 + u s 8 2 + u 6 ' t 8 - - - - - - - - + 1 E I R F T c o i y c o l J = r o , + r o 2 ' t + r o 3 ' t 2 + r o 4 8 + r o s 8 2 + r o 6 ' t 8----~ 2 2 E I R P F P L R ca i y c o i J = J . . L 1 + J . . l 2 \ I f + J . . l 3 \ I f _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ , 3 W h e r e \ I f i s t h e P a r t L o a d R a t i o o f t h e C h i l l e r m e a s u r e d a s E v a p o r a t o r o u t p u t x t o t h e f u l l l o a d c o n d i t i o n . \ l f 1 = E v a p o r a t o r k W o u t p u t a t p a r t l o a d c o n d i t i o n ( A c t u a l ) E v a p o r a t o r k W o u t p u t a t f u l l l o a d c o n d i t i o n - - - + ( c a t a l o g u e d a t a K 1 ) E v a p o r a t o r k W o u t p u t a t p a r t l o a d c o n d i t i o n ( A c t u a l ) = \ l f K f o ( X , 5 0 , 3 . 3 ) E l e c t r i c a l p o w e r i n p u t = X I \ l f , K , ( 3 . 3 C l e a v i n g G l y c o l a n d S O C t e m p e r a t u r e ) U s i n g t h e a b o v e 1 , 2 a n d 3 t h e f o l l o w i n g c o u l d b e s i m p l i f i e d t o f o ( x , 8 , ' t ) = f o ( x , 5 0 , 3 . 3 ) C A P F T ca i y c o i) E I R F T ca i y c o i J E I R P F P L R c a iy c o i J f o ( X , 8 , ' t ) = X I \ l f 1 K , C A P F T co i y c o l ) E I R F T ca l y c o i ) E I R P F P L R co i y c o l l f o ( x , 8 , ' t ) = X1 \ l f 1 K 1 ( u 1 + u 2 ' t + u 3 ' t 2 + u 4 8 + u s 8 2 + u 6 ' t 8 ) ( r o 1 + r o 2 ' t + r o 3 ' t 2 + r o 4 8 + r o s 8 2 + r o 6 ' t 8 ) 2 ( J . . L I + ~l 2 \ I f I + J . . l 3 \ I f I ) 4 S i m i l a r l y f o r t h e C h i l l e d w a t e r C h i l l e r s p o w e r i n p u t B ( 8 , < p ) B ( 5 0 , 4 . 4 ) = X z ' ¥ 2 K 2 ( \ l f 2 = 1 d u e t o t h e c h i l l e r s a r e r u n n i n g w i t h f u l l l o a d ) B ( 8 , < p ) = B ( 5 0 , 4 . , 4 ) ~APFTc,chw~ EI~FTcch';l E~RP~PLRcchWJ = X z K 2 cu 1 + u 2 < p + u 3 < p + u 4 8 + u s 8 + u 6 < p 8 ) ( r o ' , + r o ' 2 < p + r o ' 3 < p 2 + r o ' 4 8 + r o ' s 8 2 + r o ' 6 < p 8 ) ( J . . L ' 1 + J . . L ' 2 + J . . L ' 3 2 ) 5 W h e r e K 3 = K 2 (~t' , + J . . L ' 2 + J . . L ' 3 2 ) B ( 8 , < p ) = ' X 2 K 3 ( u ' 1 + u ' 2 < p + u ' 3 < p 2 + u ' 4 8 + u ' s 8 2 + u ' 6 < p 8 ) ( r o ' 1 + r o ' 2 < p + r o ' 3 < p 2 + r o ' 4 8 + r o ' 5 8 2 + r o ' 6 < p 8 ) - - - + 6 F o r t h e I c e t a n k s t o r a g e e n e r g y w i l l b e c a l c u l a t e d u s i n g t h e m o d e l d e v e l o p e d u s i n g t h e n n o d y n a m i c f u n d a m e n t a l s [ 2 2 ] . T h e c h a r g i n g p e r f o n n a n c e i s r e l a t e d t o t h e t e m p e r a t u r e r i s e f r o m b r i n e i n l e t t o o u t l e t a s w e l l a s t h e G l y c o l f l o w r a t e . T e m p e r a t u r e d i f f e r e n c e o f 3 . 3 C b e t w e e n s t o r a g e t a n k a n d c h i l l e r i s u s e d i n t h e o p t i m i z a t i o n s i m u l a t i o n , g i v e n t h a t i t i s g e n e r a l l y u s e d i n c o n s i d e r a t i o n o f t h e l o w - t e m p e r a t u r e c h a r g e c a p a c i t y o f t h e c h i l l e r . T h e c h a r g i n g r a t e o f i c e - s t o r a g e t a n k C R i s r e l a t e d t o i t s a v e r a g e c h a r g e t e m p e r a t u r e ( A C B T ) : W h e r e d i i s c o e f f i c i e n t t h a t m a y b e d e t e m 1 i n e d f r o m t h e p e r f o n n a n c e c u r v e . T h e i c e - s t o r a g e t a n k c a n b e v i e w e d a s a h e a t e x c h a n g e r . T h e d i s c h a r g i n g r a t e o f t h e t a n k Q i c e m a y b e e x p r e s s e d a s A C B T = d o + c / 1 C R + d 2 C R 2 - 1 8 - l f B R A R Y U I I I V E R S J T Y O F M O R A T U W A , S R I L A r J K , t I I O R A T U W A Q i c e = U A ! J . T L o g m e a n , i c e W h e r e ! J . T L o g m e a n . i c e = [ ( ' t ! - T j ) - ( ' t 2 - T j ) ] ! l n ( ( ' t l - T } / ( ' t 2 - T j ) ) F o r W a t e r f r e e z i n g t e m p e r a t u r e T r = O C 1 1 T L o g m e a n . i c e = ( ' t J - ' t 2 ) ! l n ( t i / ' t 2 ) 2 3 4 5 6 ) 1 U A i c e = ( e o + e 1 y + e 2 y + e 3 y + e 4 y + e 5 y + e 6 y Q s . n o m i n a / ! J . T i c e n o m i n a l Q s . n o m i n a /! J . T i c e n o m i n a t = ~; t h i s i s t h e d a t a s p e c i f i c t o t h e m a n u f a c t u r e r . S o t h a t Q i c e = U A ! J . T L o g m e a n . i c e =~(eo+ e 1 y + e 2 y 2 + e 3 y 3 + e 4 y 4 + e 5 y 5 + e 6 y 6 ) ( t t - ' t 2 ) ! l n ( t 1 / ' t 2 ) f t : . C ' X , 8 , t ) = X 3 ~(eo+ e l Y + e 2 y 2 + e 3 y 3 + e 4 y 4 + e s y 5 + e 6 y 6 ) ( ' t J - ' t 2 ) ! l n ( t i l t 2 ) W h e r e e i a r e t h e c u r v e c o n s t a n t s a n d y i s t h e f r a c t i o n o f i c e r e m a i n i n g i n t h e i c e b a n k . - 1 9 - C ' " ' O . . . , . . • . ,.;.:1~0 C h a p t e r 2 C o n c e p t D e v e l o p m e n t o f C o o l i n g S y s t e m 2 . 1 S u m m a r y o f C o n c e p t D e v e l o p m e n t I n t h i s c h a p t e r , i t w i l l b e a b s t r a c t e d t h e s y n t h e s i s o f c o n t r o l s t r a t e g i e s f o r a c h i l l e r p l a n t m a n a g e m e n t s y s t e m o f a n E n e r g y C e n t r e c o m p l e t e w i t h a f u l l y c o n f i g u r e d C h i l l e r P l a n t C o n t r o l S y s t e m ( C P C S ) . T h e d e v e l o p m e n t o f d e t a i l d e s i g n w i l l b e a r e s p o n s i b i l i t y o f t h e e n g i n e e r i n g t e a m i n o r d e r t o a c h i e v e t h e s p e c i f i c p e r f o r m a n c e r e q u i r e m e n t s o u t l i n e d i n l a t t e r p a t i o f t h i s r e p o r t a n d t h e f u l l m e c h a n i c a l d r a w i n g s a 1 1 d s p e c i f i c a t i o n s s e t o u t . T h i s r e p o r t i s w r i t t e n t o d e s c r i b e i n s i m p l e t e n n s h o w t h e E n e r g y C e n t r e c o o l i n g p l a n t c o n t r o l i s d e s i g n e d t o o p e r a t e w i t h i n t h e g i v e n e n v i r o n m e n t a l c r i t e r i a . T h e a d o p t i o n o f a u t o n o m o u s b e h a v i o r w i l l n o t p r e d i c t s t e a d y s t a t e , h o w e v e r a n t i c i p a t e d w e a t h e r p r o f i l e a n d p r e d i c t i o n u s i n g G e n e t i c a l g o r i t h m w i l l f a c i l i t a t e t o c o n t r o l t h e p l a n t f o r a d e f i n i t i v e t a r g e t a n d t h i s w i l l b e t h e a i m o f f u r t h e r r e s e a r c h o n t h i s s u b j e c t . T h e c o n c e p t u a l d e v e l o p m e n t i n t h i s s t a g e i n v e s t i g a t e s : • P r o v i d e s a n o v e r v i e w o f t h e c o m p o n e n t o f t h e f u l l m e c h a n i c a l s y s t e m • C o n s i d e r s t h e v a r i o u s m o d e s o f o p e r a t i o n , b a s e d o n t h e l o a d p r o f i l e • D e t a i l s t h e v a r i o u s c o n t r o l s t r a t e g i e s f o r l o c a l l o o p s • I n v e s t i g a t e s p o s s i b l e d a i l y c h i l l e d w a t e r d e m a n d p r o f i l e s w i t h t h e a n t i c i p a t e d w e a t h e r p r o f i l e . • D i s c u s s c o n t r o l s t r a t e g i e s f o r p r e d i c a t i n g a n d m a t c h i n g t h e c o o l i n g l o a d i n t h e b u i l d i n g s . T h e f u r t h e r s t u d i e s o n t h i s s t a g e w i l l b e d o n e i n f u t u r e r e s e a r c h i n o r d e r t o d e v e l o p t h e s o f t w a r e a l g o r i t h m s r e q u i r e d f o r t h e e n h a n c e m e n t o f c o n t r o l s y s t e m . T h e o b j e c t i v e o f t h e d e s i g n i s t o p r e s e n t a r e a s o n a b l y c o n c i s e b u t c o m p r e h e n s i v e i n i t i a l d e s c r i p t i o n o f t h e s e q u e n c e o f o p e r a t i o n s f o r t h e E n e r g y C e n t r e C o o l i n g P l a n t w i t h s e p a r a t e i d e n t i f i c a t i o n o f i n d i v i d u a l c o n t r o l f u n c t i o n s a n d m o d e s o f o p e r a t i o n . T h e s e d e s c r i p t i o n s w i l l b e d e v e l o p e d b y t h e s p e c i a l i s t e n g i n e e r i n g t e a m a t t h e p r o j e c t e x e c u t i o n s t a g e - 2 0 - T h e s e s y s t e m s a r e b y n e c e s s i t y v e r y c o m p l e x b u t w i l l b e e x p l a i n e d a s s i m p l y a n d c o h e r e n t l y a s p o s s i b l e . M o d e s o f o p e r a t i o n o f t h e v a r i o u s e l e m e n t s o f t h e c o o l i n g p l a n t a r e e x p l a i n e d a l o n g w i t h t h e o p e r a t i o n o f t h e v a r i o u s s u b s y s t e m c o n t r o l r o u t i n e s a n d t h e i r a s s o c i a t e d s e n s o r s a n d c o n t r o l d e v i c e s . T y p i c a l l o a d p r o f i l e s e n c o u n t e r e d a r e d i s c u s s e d w i t h s u i t a b l e m o d e s o f o p e r a t i o n s e l e c t e d t o m e e t d e m a n d . T h e p r e d i c t i o n s t r a t e g i e s u s e d t o m a t c h m o d e s o f o p e r a t i o n t o v a r y i n g d e m a n d a r e l a i d o u t . A t y p i c a l C o o l i n g P a c k a g e C o n t r o l S o f t w a r e a r c h i t e c t u r e i s e l a b o r a t e d . 2 . 2 G e n e r a l S y s t e m D e s c r i p t i o n s T h e c o o l i n g s y s t e m p l a n t i s c o m p o s e d o f t h r e e m a i n s p a r t s : • T e r t i a r y v a r i a b l e v o l u m e s y s t e m s s u p p l y i n g c h i l l e d w a t e r t o t h e c h i l l e d w a t e r c o i l s i n t h e v a r i o u s a i r h a n d l i n g a n d f a n c o i l e q u i p m e n t . ( s e e t h e F i g u r e 2 . 1 o v e r l e a f ) • S e c o n d a r y s i t e - w i d e v a r i a b l e v o l u m e d i s t r i b u t i o n s y s t e m • P r i m a r y c h i l l e d w a t e r p r o d u c t i o n c i r c u i t s i n t h e E n e r g y C e n t r e . T h e P r i m a r y C h i l l e d W a t e r P l a n t ( C W P ) i s d e s i g n e d w i t h f o u r ( 4 ) I c e T h e m 1 a l E n e r g y S t o r a g e ( I T E S ) m o d u l e s . E a c h m o d u l e c o m p r i s e s a b a s e l o a d c h i l l e r , 3 g l y c o l c h i l l e r s , a b a n k o f i c e s t o r a g e v e s s e l s a n d a l l a s s o c i a t e d p i p e w o r k , v a l v e s , p u m p s , a n d a s s o c i a t e d e q u i p m e n t . E a c h I T E S m o d u l e a c t s a s c h i l l e d w a t e r g e n e r a t o r s , c a p a b l e o f p r o d u c i n g 7 , 0 3 2 K W ( 2 , 0 0 0 T o n s ) t o g i v e a t o t a l o f 2 8 , 1 2 8 K W ( 8 , 0 0 0 T o n s ) m a x i m u m p l a n t c o o l i n g c a p a c i t y . S e e F i g u r e 2 . 1 o v e r l e a f a n d t h e s c h e m a t i c s i n A p p e n d i x A . T h e p r i m a r y p r o d u c t i o n p l a n t i s m o d u l a r . A s m o r e p h a s e s o f t h e g a r d e n s a r e d e v e l o p e d f u r t h e r I T E S m o d u l e s w i l l b e a d d e d . T h e I T E S m o d u l e s i n t h e E n e r g y C e n t r e w i l l b e c o n t r o l l e d b y a d e d i c a t e d C h i l l e r P l a n t C o n t r o l S y s t e m ( C P C S ) . T h e C P C S w i l l p r o v i d e i n f o n n a t i o n f o r m o n i t o r i n g o n t h e c e n t r a l B u i l d i n g M a n a g e m e n t S y s t e m ( B M S ) v i a a n o p e n p r o t o c o l s e t i a l c o m m u n i c a t i o n l i n k . - 2 1 - I T E S - 4 I T E S - 3 I T E S - 2 I T E S - 1 m 1 P r i m a r y C 1 r c u i t T 2 T 1 F M S r - - - - - - - - - - - - - - - 1 0 1 P r i m a r y s u p p l y T m p . ~ ~ P r i m a r y r e t u r n T m p . S e c o n d a r y r e t u r n T m p . S e c o n d a r y C i r c u i t P 1 , P 2 . P 3 B u i l d i n g L o a d F i g u r e 2 . 1 C h i l l e d W a t e r P l a n t s i m p l i f i e d s c h e m a t i c s o n t h e s e l e c t e d p r o j e c t T h e a b o v e f i g u r e 2 . 1 s h o w s t h a t t h e s i m p l i f i e d v e r s i o n o f t h e s c h e m a t i c s s h o w n i n t h e A p p e n d i x A W h e r e T l , T 2 , T 3 , T 4 : T e m p e r a t u r e s e n s o r s m o u n t e d o n t h e p i p e l i n e s o f t h e s y s t e m . - 2 2 - m l , r n 2 , r n 3 , m 4 , m 5 a r e f l o w m e t e r i n g d e v i c e s l o c a t e d o n t h e d i f f e r e n t p a r t o f t h e . . . p 1 p m g s y s t e m a a J a c e m t o e v e r y p u m p s y s t e m s . T h e o r e t i c a l r e q u i r e m e n t o f h y d r a u l i c s i n o r d e r t o h a v e p r o p e r t h e r m a l b a l a n c e f l o w s h o u l d b e m a i n t a i n e d m l + r n 2 + r n 3 + m 4 > r n 5 F M S : b y p a s s p i p e f l o w s e n s o r 1 i h ! T E : , - : u n l i n g p L m t i s d e s J g n c c l t o d e l i v e r c h i l l e d w a t e r t o t h e s e c o m l a r y c h i l l e d w a t e r d : < r . > : , T ! < . l r t s t e m a t a c o n s t a n t s u p p l y t e m p e r a t u r e o f 4 . - l - 1 - ' ' C ( - - I . C Y ' F ) . T h e s e c o n d a r : , , , a t e r c o o l i n g s y s t e m i s d e s i g n e d t o a c h i e v e a r e t u r n t e m p e r a t u r e r i s e o f 1 O " C ( 1 S ' ' F ) U l : t . . k r 1 d c \ J l d e s i g n c o n d i t i o n s . T h e s e c o n d a r y s y s t e m \ v i l l h a v e \ ' a r i a b l e s p e e d p u m p s , , - h i . . · h l k t : \ ( T a v a r i a b k t l u \ \ i t h r o u g h t h e d i s t r i b u t i o n l o o p s r e s p o n d i n g t o c h a n g e s i n t h e s v s t e m c o o l i n g d e m a n d . T h e t e r t i a r y s y s t e m l o a d f o r C t l o \ i n g i n t h e intenutJon~ti ~mel b u i l d i n g c o m p l e x w i l l b e s u p p l i e d b y m u l t i p l e v a r i a b l e v o l u m e c i r c u i t s e a c h :~c:d::-:; , · : : i l k d \ Y c 1 t e r c o i l s f i t t e d w i t h t v v o p o n v a l v e s . L ) ; ; t t : d p r e s s u r e s e n s o r s w i l l b e u s e d t o m e a s u r e t h e instant~meous l o a d a n d 1 : h e a-;~,...:wted p u m p s w i l l b e c o n t r o l l e d b y v a r i a b l e s p e e d d r i v e s ( V S D ) t o m a t c h t h a t d e m a n d . T : : c ; : " d i r ! - : T c : - n t i a l p r e s s u r e m e a s u r e m e n t w i l l g e n e r a l l y b e l o c a t e d a t a p p r o x i m a t e l y 2 . u f t 1 ; c c : , s r : n 1 c c t o t h e l o n g e s t o r i n d e x b r a n c h o f e a c h d i s c r e t e c i r c u i t . - : - : : c I T E S m n d u k s " i l l b e a c 1 c l e c 1 i n s e q u e n c e b y t h e C P C S a s t h e c c h d i n g h - ' a d f r o m t h e a n d b u i l d i n g s i n c r e a s e s . 1 . 3 I T F S S y s t e t n D e s c r i p t i o n : : . : : · . : : \ \ 1 : ! h e f o u r I T E S m o d u l e s i n t h e p r i m a r y c h i l l e d w a t e r p r o d u c t i o n c i r c u i t o n c e : t h e ._:,T'"'l·=''~ 1 0 c o m p l e t e . T h e s e a c t a s p a r a l l e l C h W g e n e r a t o r s a s s h o w n a b o v e i n a s i m p l i f i e d . _ , , ~·:' 1 C \ \ 1 r : f i g u r c 2 . 1 . L i c : i I T E S m o d u l e w i l l c o n s i s t p r i n c i p a l l y o f : " ' H~tsc l o a d a i r c o u l e d c h i l l e d w a t e r c h i l l e r . , \ \ \ ) l l e l g l y c o l w w a t e r h e a t e x c h a n g e r s w ! . . : L · S t u r a g c t a n k s . , T h r e e C l 1 v c o 1 a i r c o o l e d c h i l l e r s " -\~.';ociated p i p e w o r k . v a l v e s . s e n s o r s e t c . T : : . : : nc:~c lll~Id c h i l l e r w i l l C ( l L " " l l t h e r e t u r n p r i m a r y c h i l l e d w a t e r f i r s t a n d w i l l h a \ e s u f f i c i e n t .:~q•::~'ity w m e e t t h e b u i l d i n g c o o l i n g l o a d o n i t s o w n d u r i n g l o w d e m a n d s i t u a t i o n s . ' v V h e n ' ' - h~tS,: b a d c l 1 i l 1 c r l o a d i n g s t a r t s t o i n c r e a s e t o w a r d f u l l c a p a c i t y ; t h e g l y c o l c i r c u i t \ \ i l l b e < m d r e a d i e d h 1 r n p c : r a t i o n . T h e g l y c o l s y s t e m w i l l p r o v i d e s u p p l e m e n t a r y c o o l i n g ' , ' _ " " t c : : , . _ l ) n u : n h e r s p a r a l l e l g l y c ( 1 l t o w a t e r h e a t e x c h a n g e r s ( s e e A p p e n d i : , . - \ ) . - , . I B a s e L o a d C h i l l e r s ~ ' ' - ' 1 c L ' - t L , u d A i r C o o l e d W a t e r C h i l l e r h a s a c a p a c i t y o f L l 2 U k \ V ( 3 l 9 T o n s l a t , m , c'~' r,~;'~l'<='rature o f - J - L ) " C . E a c h B a s e L o : 1 e l c h i l l e r i s p i p e d i n s e r i e s ' ' i t h n n 1 n u m b e r ~·d , - J , t l k d \ \ < H e r h t : a l c \ c h a n g c r s . T h e T T E S c h i l k c l w a t e r c i r c u i t s a r c c c , n n e c t c d t l l t i l l · , a n d r e t u m c h i l k d w a t e r h e a d e r s o f t h e c h i l l e d \ \ a t e r p r P d u c t i o n c 1 r c - - T ] , t e m p e r a t u r e w a t e r s i d e o f G l y c o ] / \ V a t e r H e a t E x c h a n g e r s a n d b a s e l o a d c h i l l e d \L'~~: • : n l l e r 1 s c o n n e c t e d t o m a i n c h i l l e d w a t e r c i r c u i t v i a a s e t o f v a r i J b l e s p e e d p u n q 1 s . L ; , , J " : h e s e p u m p s \ v i l l b e u s e d t o s o f t s t a : 1 t h e s e p u m p s a n d t h e n m o d u l a t e t h e m b e · , ; n e l l 1 n i n i m u m a n d t h e i r m a x i m u m p u m p i n g c a p a c i t y . T 1 1 C y m a i n t a i n rh~- ~n . . . . . : : ' ' " ' p n , d u c t i c m ( p r i m : : t r y C h \ V ) c i r c u i t t o e x c e e d s e c o n d a r y d e m a n d . 2 J . 1 G l y c o l H e a t E x c h a n g e r s L . : ~- . = - ' - , s y s t e m m o d u l e \ v i l l h a Y e t w o t 1 a r p l a t e e x c h a n g e r s d e s i g n e d t o h e l p C C h . l l d ( l \ \ · n l k d w m c r t o t h e l i m t l d d i v e r y t e m p e r a t u r e u f - 1 - A - J . T ( - J . O ' ' F ) . T h e y m i l b e u , < · : , -nu~ctinm: n f h i g h e r d e m a n d w h e r e t h e r e i s a g r e a t e r coolin~ d e m a n d t h a n e ' m h e ! : : : : - 1 h c h~l:'e l o a d c h i l l e r a l c 1 1 1 e . T h e c h i l l e d w a t e r w i l l h e p u m p e d t l m ' u ! ! h t h e he~ii e · · :.~~"'1·s : : t t e r f i r s t b e i n g p o n i a l l y p r e - c o o l e d b y t h e b a s e l o a d c h i i l e r . T ~ , , c ! · t e m p e r a t u r e g l y c o l s i d e o f t h e H e a t E x c h a n g e r s w i l l b e C l l l l l e d b y a ~lycnl c i r . . : m t c - : . -~"J h \ ~: : : ; e t o f d e d i c a t e d p a r a l l e l p u m p s ( t h e G l y c o l H e a t e x c h a n g e r p u : n p s J . T h e g l y c o l c i r c u i t \ Y i l l i n t u r n b e c o o l e d b y a g l y c o l s y s t e m c u n t a i m n g L · e ' < · . : . : i ' e ; ' ~~nd ~ur c u . . : , k d g l y c o l c h i l l e r s . T h i s g l y c o l s u b s y s t e m w i l l b e c u o l c d b y t l : ' - ' t ] , ~-lltlled g l y c o l c h i l l e r s e a c h i n s t a l l e d w i t h i t s o w n d e d i c a t e d s h u n t p u m p . T h e e l l : , . : ; · ; i l l e r s w i l l b e p u m p e d i n a p a r a l l e l c o n f i g u r a t i o n t o t h e m a i n G l y c c d h e a d e r . ,:~..- : : _ : i y c o l w i l l b e p u m p e d t o e i t h e r t h e I c c s t o r a g e b a n k s o r d i r e c t t o t h e H e a t t.\~'- ::l'o'~r s y s t e m b y a n o t h e r s e t o f s y s t e m d i s t r i b u t i o n p u m p s ( P 7 - 1 t o P 7 - 4 i n I T E S - 1 . . : ; _ , . ~: ' - ' - , 1 1 , ) f t h e s e p u m p s a r e d r i v e n b y V S D s . T h e s e p u m p s w i l l b e : r e s p o n s i b l e t \ 1 r C · . : . : · c u ! a t w n t h r o u g h t h e l e e S t o r a g e i n t h e d i f f e r e n t m o d e s u f o p e r a t i o n s t l f t i l e G · , u h - ; - - , ' s t e m e . g . T e e b u i l d , i c c d i s c h a r g e o r 1 c c d i s c h a r g e p l u s g l y c P l ~ ; ' - - , l ~,. 1 " - - - ~ ! • ' P ' t O l ' ' l U e S . . . _ _ . . . . . _ _ j , . _ . l ' \ _ ( _ b 1~ · • · :~: i l l < . X l l i l c w i l l h a v e 5 7 n o s . o f I c e T h e r m a l S t o r a g e T a n k s i n c l u d i n g t h r e e 'lr~in , ; : : c . : t d m e d t h r o u g h t h e I c e s t o r a g e t a n k s v i a s e t s o f p a r a l l e l p u m p s t G l v c u l s y s t e m , · , q • n . . . : c · t c d t o m a i n s u p p l y h e a d e r o f t h r e e G l y c o l d 1 i l l c r s . \ \ h i c h a r c a r r : n 1 g l : d i ' l r . d ' n T ! g l l r a t i o n . T h e t h r e e G l y c o l l e e C h i l l e r s a r e c a p a b k ( ) f d e l i v t T i n g 1 . 0 7 7 k \ \ ' r - - : - · < l b l c , o ] i n g c a p a c i t y a t - 5 . 6 u C ( 2 2 " F ) , \ V i t h 3 0 ° o e t h y l e n e G l y c o l a t 3 5 ' ' C a m b i e n t ~" . : : · j t u r e w l e e T a n k s t o s t o r e t h e r m a l e n e r g y i n s u r r o u n d i n g : \ V a t e r . f o r m i n g i c e a n d l e d ' ' a t e r a t - 2 . 2 ' ' C ( 2 S ' ' f ) . : , , : ; t e r n w i l l b e c k : : : i g n e c ! t o ch~1rge f u l l t a n k s , ) f t h e r m a l i c e swr~1g:e c.1p~cc1:y Y \ l l l . ' 7 . 2 6 0 T o n - H r s ) i n t e n h o u r s . e x c l u d i n g s p a r e u n k c a p a c i t y . W i t h t \ . i l t r " 1 ' l T E S " ) " t . . : : m s i n f u l l o p e r a t i o n . t h e : : t o t a l i c e s y s t e m s t o r a g e c : m a c i t ' \ \ 1 1 1 b < . " - : , \ \ h ( 2 l ) J J 4 0 T n n - H r s } . 2 1 J [ : _ 1 ' " 0 1 C l 1 ' I l e ~s ·~·· ,_..~~\.: 1 / I I T h v iil:c~· g l v L o ; c h i l l e r s i n e a c h I T E S w i l l b e c a p a b l e o f d c l i w n n g 1 _ u - ; - ; k \ ' v L~fl7 T ( \ i h ) .:~tp~t.:Jty a t - 5 . o ' ' C ( 2 2 ' ' F } . w i t h 30 1 ~o t : t h y l e n e g l y c o l m i \ . c t t a J S · ' C a m b i e n t temper~1ture. T h i s w i l l b e p u m p e d t o t h e I c e T a n k s t o s t o r e a s l a t e n t t h e n n a l e n e r g y m ~ur;, \ \ a t e r b y f o r m i n g i c e a n d r e t u r n i n g c h i l l e d w a t e r a t - 2 . 2 " C t 2 0 " f ) . T h e s : : 1 m e G l \ \ . ' • ' ' k c C h i l l e r s w i l l e a c h d d i v e r 1 . 1 0 7 k \ V ( 3 1 5 T o n s ) c h r e c t c o u l m g t u t h e l1c~n t \ . : . : : • r c u i t \ V l t h C l 3 U C : u e t h y l e n e g l y c o l m 1 x a n d a t 3 . 3 3 ' ' C ( 3 S ' ' F ) a n d r e t u r n m < . e : ~:t ] 1 ' ' ( ~~~~J F l u n d e r 4 9 ' ' C ( 1 2 0 . 2 ' ' F ) a m b i e n t t e m p e r a t u r e c o n d i t i o n s . U r , L t \ S _ t h e t o t a l g l y c o l c h i l l e r s · c a p a c i t y w i l l n o t b e s u f t i c i e n t I l l m e e t t h e pc~tk- C P • · h , : c : ~ a n d t h e k a v i n g g l y c o l s o l u t i o n f i · o m t h e g l y c o l c h i l l e r s m u s t b e : f u r t h e r c u u l e d h ; t i ; c 1 c e s t o r a g e t a n k s t o t h e f i n a l d e l i v e r y t e m p e r a t u r e o f 3 . 3 3 ' ' C . T h i s g l y c o l m i x w i l l t l w · : ~;sed c o o l t h e c h i l l e d w a t e r v i a t h e n v o h e a t e x c h a n g e r s t o p r c , d u c e a 4 . 4 4 ' : C c h i l l e d l l : t : , . · . - , l l i l J l l y i l _ l r d i s t r i b u t i o n t o t h e g a r d e n s s e c o n d a r y c o o l i n g s y s t e m . · • ; J \ \ J l l f ! t a b l e i l l u s t r a t e s c h i l l e r r a t i n g c h a n g e s w i t h d i f f e r e n t u u t d O ( l f a m b i e n t k : : . . : i c > . , - - - - - - - 1 C , . • . \ t r c , w k d C h i l l e r O p e r a t i n g C h a r a c t e r i s t i c s C o m p a r i s o n : l ' · - . ' \ m b i e n t T e m p . : ' v 1 e d i u m I C a p a c i t y • F l u i d T e m p . I E i T i c i e n c v [ - C O P . ' ' C . _ _ _ _ ! I k \ V T D n s E n t e r i n g I ~--a\ : : - 1 I L · \ \ t : ' r I k \ \ I ~ 0 o.. l ! _ , ; O I T I 1 - ~ • " · 1 E t n ) l e n e I ; _ t , E E R - , . !~ . , , ; ; ~' \ C i l y c u l , 1 0 7 7 . 1 0 7 - 2 . 2 2 o C - 5 . 6 o C :!.~3 C O P \ - 1 - . ' - ' : ' , - - - - I ' " " r I I I t I i I ~~h;lene I _ 1 _ _ I _ , o I _ ' " ! _ _ . ! G l y c o l \ 1 2 2 0 . ) j 3 4 S - 2 . . )~ C J - : : - - . ( 1 ' - - ' I 2 . l ) 2 C O P 1 -~ 1 7 . ' J i : ' ~\){ i I ~ ' " - . . . . , - 1 - S J I I I I ; ; ~1)0' I I I I ' - l _ · ) E ' R ' I 1 ' i O " ' L ' - - - 1 3 . 3 3 o C l : 7 1 C O P , 6 - I - C l . 3 E t h y l e n e G l y c o l I 1 1 0 7 1 3 1 5 l 0 ° C l R ' - . ' : ' f l U I j ~ 0 ° / o I E t h y l e n e - - - - , I ! 1 ] ' E ' - Q I - , -~, . I . " - , . - I _ H I I G l y . c o l I 1 6 6 1 I 4 7 4 I . I • . - + L h - I , - . ' - . c,~ J l ' - . , - ( - - . ( · ) n I I ) • . ' ~ L 1 0 L : . . _ i v '-L~O~)) - . - 1 t ' - ' " • - - " ' \ = , . . . . , 8 . 0 - t " C I a ~-l C h i l l e r p e r f o r m a n c e d a t a f o r d i f f e r e n t G l y c o l i e a Y i n g t e m p e r a t u r e a n d dill.-~ " n t : H n b i e n t c o n d i t i o n s . ~ · · , t . : i t y o f t h e C h i l l e r o n l o w e r a m b i e n t i s h i g h e r w i t h t h e s a m e l e a v i n g t 1 u i d · · u r ; ; , : u n d i t i o n s a s p e r a b o v e p e r f ( ) r m : . - m c e d a t a 1 . L , d . \ i r C H ) l e d C h i l l e r O p e r a t i n g C h a r a c t e r i s t i c s l A m h i e n I _ I l T e m p . I r v l e d i u m I C a p a c i t y F l u i d T e m p . E f f i c i e n c ) - C O P P \ , . ) \ Y t > r " ' ! I L c a v i n I , , ' c c k W T o n s Enterin~ ~ - I I k \ \ r - ~ ~ i ~ 1 (J 1 ) 1 ~·r l t l · 1 " ( ' 5 . 0 o C I E · E R - ~ - ; ' i I I ' . • \ . J • t I . . . - I ' ; · . _ . H i 3 0 _ \ V a t e r [ - f C J 7 . 6 4 2 7 ( 5 8 ' ' F ) ( 4 2 ' ' F ) j C O P , - 1 - 1 ! . " 7 I " c ; l ) ( i - : 1 ( 1 " - ~~) 4 i ) 1 0 0 % W a t e r l O V % \ V a t e r l : J l 2 ~ICC 1 1 2 0 3 1 9 . 0 1 4 . 4 ' ' C ( 5 S · ' F ) 5 . 6 o c I E E R ( - l 2 ' - ' F ) I 2.73l~CJP · t 3 h . l ) 1 4 . 4 ' ' C I 5 . 6 c c < • . 2 E E R ( 5 8 ' ' F ) / ( 4 2 ' ' F ) 1 . S 2 C O P 1 c ) 1 1 1 . 1 _ . : : . C h i l i e r p e r f o n m m c c f o r d i f f e r e n t a m b i e n t c o n d i t i o n s f o r t h e s a m e c h i l i e d " l · . · : n i n g a n d s a m e d e l t a T I l T L . . - : - , : : H _ ' l n g c a p a c i t i e s a n d p o t e n t i a l c o o l i n g d 1 i c i c n c i e s o f t h e c h i l l e r s i n d i i l c r c n t e\',~:;:.:, ~t:r: c o n d i t i u n s . c o m b i n e d w i t h a v a r i a t i n n o f c o o l i n g d e m a n d s i n t h e G a r d e n s . r~ T l i : : : I T E S e q u i p m e n t t o o p e r a t e i n d i f f e r e n t m o d e s d u r i n g t h e c o u r s e o f t h e d a y . 2 . . + ~,t·qucncing t h e I T E S Y l o d u l e s l H ' < . _ : i r c u i t s w i l l b e r o t a t e d b a s e d o n a w e e k l y s c h e d u l e i n o r d e r t o e q u a l i z e o p e r a t i o n a l h P L i > - m e c h a m c a l w e a r a n d t e a r . E v e r y v \ · e e k t h e r e w i l l b e a s c h e d u l e w i t h i n t h e s y s t e m m ; , ; - " ' - · u h s e q u e n c e n u m b e r s . T h e I T E S c i r c u i t p r i o r i t i L e c l a s l e a d \ v i l l b e s t a n e d f i r s t ; E i l . , l , : , l y . T h e s u p p l y a n d r e t u r n h e a d e r s \ V i l l b e m o n i t o r e d b y t h e C P C S ~uhl e m p l o y o r , , : . t ~;,,mbination o f c o n t r o l a l g o r i t h m s t o A D D o p e r a t i o n o f t h e l i E S o p e r a t i o n . 2 . : . . 1 A d d i n g t h e I T E S i \ ' I o d u l e s :~· ~- - , r , , n e l T E S m o d u l e \ V i l l b e a h v a y s b e e n a b l e d b y t h e C P C S t o s u p p o n t h e c . - ; . . ·~i~ u p c r : t t i o n o f t h e c o o l i n g s y s t e m . T h e J T E S m o d u l e s w i l l b e ~1dded i n s e q u c 1 ; . . : c h~:<• . • : : t i o 1 e b y p a s s t l t l w 1 1 1 t h e m a i n c h i l l e d w a t e r p l a n t b y p a s s a s m e a s u r e d b y t h e t [ , , w m e - · : : : · 0 1:~ t h e s y s t e m a n d b y t h e t l o w s e n s o r i n t h e b y p a s s . I f t h e b y p a s s t 1 n w r e d u c e s t ( > a p : : - cr.~·T:1lllc'd s e t p u m t a n I T E S m o d u l e v ; i l l b e a d d e d . 1 - . " S w i l l s t a r t a n a d d i t i o n a l n E S m o d u l e t o p r e v e n t t h e w h o l e s y s t e m o p e r a t i n g w i i : 1 ! J c : c : l \ c t 1 n w i n t h e b y p a s s a n d t h e r e f o r e l n s i n g s y s t e m t e m p e r a t u r e c o n t r o l . T h e s a m e p ; , . (,i~;:·e \ \ i l l b e r e p e a t e d u n t i l a l l t h e I T E S a r e e n a b l e d b y t h e C P C S . T h e s w i t c h i n g ~; '~' a d d i n g I T E S m o d u l e s \ \ i l l b e c l c t c m l i n c d d u r i n g c o m m i s s i o n i l l g o n s i t e t a k i n g 1 . : · . L · . \ • u m s u c h f a c t o r s a s s y s t e m t h e n m d i n e r t i a a n d t i m e l a g s f o r s t a r t u p u f e q u i p m e n t . , . 2 S u b t r a c t i n g t h e I T E S l \ 1 o d u l e s I~ , . < \ ; t e m s u p p l y t e m p e r a t u r e i s s a t i s f i e d a n d s y s t e m b y p a s s t 1 o w t h r o u g h t h e b y p a s s i s , , . c 1 1 U 0 ; > o f n o m i n a l t l o w o f a n I T E S m o d u l e f o r R r c a t c r t h a n t l 1 c r c c 1 u i r c d t r e n d ~ ~ · , , ' n 1 p e r i o d . t h e n t h e C P C S " s u b t r a c t l T E S M o d u l e r e q u e s t ' ' t 1 a g \ Y i l l b e c o m e s : L : h e C P C S w i l l e n s u r e t h a t a n I T E S m o d u l e i s d i s a b l e d a s s o o n a s p o c . s i b l c : r · , r l " - ~"': s a k e w h i l e e n s u r i n g t h a t t h e c o o l i n g s y s t e m \ v i l l c o n t i n u e t o o p e r a t e \ \ i t h ? · l , n v m r h c d c - c u u p l c r . Chaotr~r : 1 --~&r . _ - t : M c ~- S y s t e n 1 C o n t r o l l V ! o d e s 3 . i S : v s t e n 1 C o n t r o l J \ t l o d e s o f O p e r a t i o n T r : c c : 1 - E : , L i i p m e n t a n d s u b - s y s t e m s n e e d t o o p e r a t e i n a n u m b e r d f m o d e s i n , • r c l e r t ( • l l 1 i ' - ' · . r h i n s t a n t a n e o u s a n d s t o r e d c o o l i n g c a p a c i t y t o t h a t r e q u i r e d b y t h e c h i l l e d \ \ a t e ; , : : 1 ' , 1 T " y s t c · m s i n t l l C g a r d e n s a n d b u i l d i n g s . T h e m o d e s o f o p e r a t i O n i t r e e x p l a i n e d i 1 1 nt,<~, ~-r:til i n t h i s n e x t s e c t i o n . T : . p i c a l s e q u e n c e s u s e d t o m a t c h t h e d e m a n d p r o f i l e : · \ \ i l l h < = ' , . < d > < e d 1 1 1 a l a t e r s e c t i o n . P ' o r o p e r a t i o n a r c : B , t s e L o a d C h i l l e r ( O p e r a t i o n O n l y ) , h i l l e r Priorit~ ( B a s e L o a d C h i l l e r ' \ h d T e m p G l y c o l C h i l l e r C \ k d i n g ) k t ' P r i o r i t y ( B a s e L L 1 a d C h i l l e r ' l e e C o o l i n g ) P e a k L o a d ( B a s e L o a d C h i l l e r - H i g h T e m p G l y c o l C h i l l e r - + - I c e C u u l i n g ) B u i l d ( B a s e L u a d C h i l l e r - + - l e e B u i l d o n l y ) I c e B u i l d p l u s C o o l i n g ( B a s e L o a d C h i l l e r - L r n v T e m p C i l y c o l C h i l l e r ) , _ , . I B a s e L o a d ( B a s e L o a d O p e r a t i o n O n l y ) , 1 . i s ~L~etwrio c o u l d o c c u r o n m a n y o c c a s i o n s d u r i n g w i n t e r a n d m i d s e a s , ; n s . i n ! : : i r l y l l n v e x t e r n a l a m b i e n t c o n d i t i o n s . w h e n t h e b u i l d i n g l o a d i s l e s s t h a n t h e , _ . c , p d . . : J t y p f t h e b a s t . : l o a d c h i l l e r . ~n : : - , s u m m e r s e a s o n . t h i s m i g h t a l s o o c c u r d u r i n g e a r l y m o r n i n g s t y p i c a l l y s a _ v ' ; ; ; ; t v , e . : n ( l A : ' v l t o 7 A \ : L . ! . l . l C o n t r o l s e q u e n c e :~_ , 1 n l v c b i l k r w l 1 i c b w i l l b e o p e r a t i o n a l i n t h i s m o c k i s t h e B a s e L c 1 a d C h i l k r . ' · , : : c . h s l w u l d b e s u t t i c 1 e n t t o e n s u r e a s u p p l y o f c h i l l e d w a t e r a t a temper~tture l l f t " t C ' . ' - ' ~.cctmdary a n d t e r t i a r y C l l \ V d i s t r i b u t i o n c i r c u i t p u m p s w i l l b e m o d u b t c d b y ; , , · : · · re~;pective V S D s . T h e d i t l e r e n t i a l p r e s s r 1 r e s e n s o r r e a d i n g a n d "ysten~ 1.:'r~rential p r e s s u r e s e t p o i n t a s m e a s u r e d d u r i n g c o m m i s s i o n i n g . w i l l b e t~cl 1 r : . i . ( l " ' ' ' l u t ' P a n d o u t p u t w i l l b e r e l a y e d t o V S D c o n t r o l l e r v i a t h e n e t \ V l l r k . i f t h e r e T i L d n p J c c i r C L u t s 1 1 1 e a c h s c g m e n L t h e m i 1 1 ' m a x v a l t t e s o f a m a t r i x o f i n d J \ l d U d ] , ' " s i l r c s e n s o r r e a d i n g s w i l l b e u s e d t o c o n t r o l t h e V S D p u m p s p e e d . T h e p r i m : l i ) ' ; \ Y n , , , \ a r o u n d t h e l e a d I T E S m o d u l e p r i m a r y c i r c u i t \ v i l l b e c o n t w l k d t , ; · ; ; l u l y e x c e e d t h e f 1 o v . · i n t h e s e c o n d a r y d i s t r i b u t i o n c i r c u i t . . . c - t : t h e C P C S d e C l d e s t u e n a b l e a n e w r t E S n w d u l e d u e t n a n in(Te~t~ed : : ' , > , n c i J r y l o a d , i t w i l l f i r s t s t a r t b y i n i t i a t i n g t h e a p p r o p r i a t e c o m b i n a t i o n ( \ r T·1~:ry C h \ V p u m p s a n d t h e n r a m p u p t o t h e s p e e d s e t p o m t d c : t e n n i n e d b y t h e > C ' : . t n d tr~tnsferrcd v i a t h e C P C S n e t w o r k t o t h e a p p r o p r i a t e C h \ Y p u m p V S D . · · w l \ \ o p r i m a r y p u m p s w i t h i n a n I T E S w i l l b e o p e r a t e d t o p r u v i d e C h \ V t h r o u g h , :>r~'du-..:tion c 1 r c u i t a n d m a i n t a i n a s l i g h t s u r p l u s f 1 o w t h r o u g h t h e p r i m a r y C h \ V p 1 p c . T h e p n m a r y c i r c u l a t w n p u m p s c a n b e o p e r a t e d , w h e n r e q u i r e d . i n ~~ r u n o n e s u n l l b y c o m b i n a t i o n . O n l y a s i n g l e p u m p w i l l b e e n a b l e d d u r i r ; _ : . : l : L s e \ l o d e w h e n o n l y t h e b a s e l o a d c h i l l e r s y s t e m i s o p e r a t i n g . \ \ , ' e r i m a r y c i r c u l a t i o n J ) U l 1 1 j ) S \ V i l l b e en~tblcd w h e n t b : T T E S s y s t e m u p l T : n c s i n l . . , " - r - . t c : ' \ ~triOL~s m o d e s t h a t r e q u i r e t h e b a s e l o a d c h i l l e r p l u s _ : . : l y c o l h e a t e \ c l u n g c r . . . " · l m , : : . . T h e 3 r c l p u m p i n t h e s e q u e n c e w i l l o p e r a t e o n l y i n t h e s t a n d b y m o d e \ v h e n • 1 u r y p u m p h a s b i l e d . T h e l e a d , f i r s t l a g a n d s t a n d b y p u m p s s l K l u l d b e r u t a t < : ' d L ' l l a w t . : c k l y s c h e d u l e . O n c e t l 1 c p r i m a r y C h W f l c l \ \ h a s b e e n p r o v e d . t h e b z l s e c h i l l e r w i l l i n i t i a t e i t s o w n i n t e g r a l s t a r t - u p s e q u e n c e b y b r i n g i n g i t s d c ' d i c a t < : ' d : n t p u m p o n l i n e . T h e c h i l l e r w i l l l o a d u p u s i n g i t s i n t e r n a l loaclin~ m e c h a ! i i ; ; m u n a s e t p u i n t r e q u i r e m e n t ( 4 . . t 4 C ) . ·h~1se l o a d c h i l l e r o n l y ' m o d e , t h e C P C S \ \ i l l c o m m a n d t h e C l y c l l l " u h . : ' l e l r : t o b e ~)tT l i n e a l o n g w i t h i t s a s s o c i a t e d p e r i p h e r a l s { p u m p s , c h i l l e r s a n d , . , . . c~, L T h e B a s e L u a d c h i l l e r w i i l b e s t a r t e d a n d s t u p p e d a n d e u n t r u l l e d i n . ; i l l : : e t h m \ \ J t h i t s a s s u c i a t e d i n d i v i d u a l s h u u t p u m p t u m a i n t a i n t l J L ' p r i m a n \ \ . \ ' . : c t n p e r a t u r e s d p o i n t d u r i n g v a r y m g v o l u m e d e m a n d s h o m t h e s e c l n h b r \ ;rn>~ttwn c i r c u i t s . O n c e i t i s e n a b l e d b ; , . t h e C P C S . t h e c h i l l e r p e r f o n : : c : n s n u u s e k e e p i n g r o u t i n e a n d c o m m u n i c a t e s t o t h e C P C S \ \ h e t h e r c h i l l e r t s ' t o s t a r t . · · : : c c h i l l e r s h u n t p u m p t l o w v o l u m e w i l l b e c o n t r o l l e d w i t h i n t h e m : : t \ . i m u m a n d · : 1 u n u m v a l u e s I Y h i c h a r e a l l o w a b l e b v t h e c h i l i e r c h a L H . : t . : r i s r i c s . , , . c C ! ' C S a l s o p e r t i . > n n s t h e t i : J l l o \ v i n g o p e r a t i o n s : < > R u n C h \ V p r i m a r y p u m p t o m a i n t a i n s l i g h t s u r p l u s i n C h ' v \ ' byp::~ss t l t w ; : : ; e n s o r . • I f t h e l e a d p r i m a r y p u m p f a i l s t o s t a n t h e n s t a r t t h e n e x t i n s e q u e n c e ( S t a n d b y ) . , . R e q u e s t c h i l l e r h e a l t h y s t 1 t u s ( s a f e t y c h e c k p r o c e d u r e ) t i · u m c h 1 ! k : · c o n t r o l m o d u k • l f t l 1 e C h i l l e r h a s h t u l t a l a m 1 s ( a u t o r e s e t o r m a n u a l r e s e t ) w h i c h s t i l l a r c c u n e n t t h e C P C S m a r k s t h e c h i l l e r a s h u l t y a n d i m t i a t e s t h e a p p r o p n a t e u l v c o l H X c o o l i n u m o d e . S e e s e c t i o n s b e l o w . ~ . ' - $ l f c h i l l e r h e a l t h y , s t a n - u p c h i l l e r s h u n t p u m p ( V S D ) \ ' i a l o c a l C < J n t r o l a n d t h e n r a m p i t s s p e e d t o p r e s e t v a l u e . , P r o v e t h e t l o w t h r o u g h t h e c h i l l e r • C o n t i n n c l o s e d p o s i t i o n o f S V - L 2 . 3 a n d S V - - + v : : t h e s ( A n t i - f r e e z e p r o t e c t i o n o f t h e H e a t e x c h a n g e r ) • B r i n g t h e b a s e l o a d c h i l l e r i n t o o p e r a t i o n b y s t : : u 1 i n g i t s o \ v n d e d i c a t e d p m n p P C S \ Y i l l m o n i t o r t r e n d s a n d l o g a s f o l ! O \ V S • C h ' v \ ' s u p p l y t l u w t e m p e r a t u r e . m e a s u r e d a f t e r t h e m a i n h y p a s s o f ~tll t h e s e c o n d a r y C h \ V c i r c u i t s • F l o w m e a s u r e m e n t d a t a f o r t h e s e c o n d a r y C h \ V s y s t e m , . C h W r e t u m t l o v v t e m p e r a t u r e . m e a s u r e d b e f o r e t h e m~lin h y p a s : : ; o f e l l l t h e s e c o n d a r v C h \ V c i r c u i t s • D a t 1 t i : l l · p o w e r c o n s u m p t i o n w i t h i n t h e c h i l l e r • A l a m 1 s p r o d u c e d b y t h e c h i l l e r c o n t r o l m o d u l e . , : : c C P C S w i l l c o n t i n u a l l y m o n i t o r t h e c h i l l e d \ V a t e r s u p p l y t e m p e r a T U r e a n d n o t e ·~ :·~:Je o f c h a n g e . T h e C P C S w i l l m u n i t o r t h e b a s e c h i l l e r l o a d i n g . " t h e c h i l l e r a p p r o a c h e s f u l l l o a d " ' t b : : s u p p l y C h \ V t e m p e r a t u r e i s g r e a t e r t h a n 4 . - + ' ' C b y m u r e t h a n c l n t a d e g r e e h 1 r m o r e t h a n p r e - p r o g r a m m e d t i m e p e 1 i o c l o t t i m e . : e n t h e C P C S w d l e n a b l e t h e a s : - : : o c i a t e d l T E S g l y c o l s u b - s y s t e m . l n o t h e T \ \ i . . l r l ' c · -~'-· d c m : t 1 1 d h a s i n c r e a s e d t o a l e v e l w h e r e t h e b a s e k 1 c t d c h i l l e r c a n n t n m e e t .c'llt~ilhl a l o n e a n d t h e g l y c o l s u b s y s t e m w i l l b e e n a b l e d a n d p r i m e d . T h e C P C S · ! i s e k c t t h e n w s t a p p r o p r i a t e m o d e o f o p e r a t i o n f o r t h e g l y c o l s u h s y s t e m b a s e c l :~:t' ~lvJtlable i n t e r n a l s t r a t e g i e s . T h i s \ V i l l e n a b l e t h e C P C S t u m~nch t h e , d h : r c d l e v e l s o f t h e c o o l i n g d e m a n d p r o ± i l e c o m p u t e d w n h i n C P C S a n d t h e m o s t ·rii~._·ient u s e o f t h e r e s t o f t h e . S e e n e x t s e c t i o n s f o r d e t a i l s . ~ 1 . 2 C h i H e r P r i o r i t y ( B a s e l o a d C h i l l e r - - ; - i ' v f i d T e m p G l y c o l C h i l l e r C o o l i n g ) " ~he B a s e l o a d c h i l l e r d o e s n o t h a v e e n o u g h c a p a c i t y t o k e e p c o n t r o l o f l e a v i n g i ; \ \ ' t e m p e r a t u r e ( 4 . 4 " C ) o n i t s o w n t h e l T E S c a n g o i n t o C h i l l e r P r i o r i t y o r l e e . : , l r i t y m o d e . , . , : : e r e t h e b a s e l o a d c h i l l e r i s n o t a v a i l a b l e t h e I T E S m a y o p e r a t e i n C h i l l e r P r i o r i t y a l o n e w i t h n o b a s e l o a d c h i l l e r . T h e C P C S v v i l l c a l c u l a t e t h e m o s t apprupri~1te _ : : J \ C ; 1 t h e \ a r i o u s d a t a a \ a i l a b k . C h i l l e r P r i u r i t ) \ \ i l l b e ' > L · k , _ \\h~,.·1: !Jl•h~ , I I u p r L l k . - , r ~xarnp1e: W h e n l u a d i n c r e a s e s a b o v e t h e b a s e l o a d c h i l l e r c a p a c i t y d u r i n g a s u m m e r m o r n i n g b u t t h e C P C S c a l c u l a t e s t h a t s t o r e d i c e m u s t b e r e t a i n e d t \ 1 r p e a k l o : i d c o v e r a g e f o r l a t e r i n t h e d a y . i n t h e e v e n i n g a f t e r c o m p l e t i o n o f t h e i c e b u r n c o o l i n g . : ! , t h e s c e n a r i o w h e r e g l y c o l c h i l l e r s a r e n e e d e d , t h e C P C S w i l l s w i t c h t h e g l y c ( 1 l n d k r s o n t o · C h i l l e r P r i u r i t y ' m o d e \ Y i t h a s u p p l y t e m p e r a t u r e ( 3 . 3 ' ' C l \ \ h i c h w i l l ; f i i l l t h , : c o o l i n g l o a d r e q u i r e m e n t s o f t h e s y s t e m . T h i s m c c u b t h e i c e swr~t~:~..· J ' . b t n l a n d s u p p l e m e n t a r y c o o l i n g i s p r o Y i d e d d i r e c t l y b y t h e g l y c \ ) ] c h i l l e r . t l _ \ l l u w i n g s c h e m a t i c d i a g r a m ( F i g u r e 3 . 1 ) s h o w s t h e p r o p o s e d hydr~wlic t h m · 1 1 1 1 1 1 1 t h e g l y c o l c 1 r c u i t . \ V h i l e c o n t r o l s o p e r a t i n g o n t h i s m o c k o f o p e r a t i o n . r h c . . . , i k d g l y c o l m e d i a t l o w s t h r o u g h t h e p i p i n g s y s t e m a s i n c h c a t e d i n l i g h t b r o w n , d n r l i n e o f t h e t 1 g u r e . - 3 2 - T S 3 . 3 c T S E B 3 . 3 c ~ ~ C b l k . - - - T S - - - - - - - - - - - I I I I I l l I I E } © > ' F i g u r e 3 . 1 G l y c o l f l o w t h r o u g h t h e C i r c u i t w h e n C h i l l e r P r i o r i t y M o d e . i . 1 . 2 . 1 C o n t r o l s e q u e n c e T · : t : ' B a : : : < : : : l o d d c h i l l e r \ \ i l l b e r u n n i n g a t f u l l c a p a c i t y . T h e g l v c n l : : : y s t e m s h , • u l d h e > p - : - r a t e d w h e n t h e b a s e l o a d c h i l l e r a p p r o a c h e s f u l l c a p a c i t y . T h e h e a t e x c h a n g e r ~~ivcnl c i r c u i t o p e r a t t - " S u n d e r a v a r i a b l e s u p p l y v o l u m e . c o n s t a n t s u p p l y t e m p e r a t u r e r r : 1 t e g y t o m a i n t a i n t h e C h W S l l p p l y t e m p e r a t u r e s e t p o i n t . T h e v a l v e ctmtro]~, a r e ' ! · • e L J t e d t o e n s u r e a s t e a d y 3 . 3 C o f s u p p l y t e m p e r a t u r e ' 1 f g l y c , ) l i n t o t h e h e a t ~\..:·hanger. T h e C P C S w i l l p u t t h e g l y c o l c h i l l e r s i n t o m e d i u m t e m p e r a t u r e c u u l i n g : ·~,,,:....·.with r h e c h i l l e r s u p p l y s e t p o i n t s a d j u s t i n g t o 3 . 3 " C . ' d ; ; r t - u p o p e r a t i o n o f t h e g l y c o l c h i l l e r s : V ~il v c V - l . V - 1 a a n d V - 2 w i l l b e f u l l y o p e n e d I - I c a t C.\.~hanger Iso1ati~Jn v a l v e : : : ; S \ / " - 1 . , : : . . 3 . . a n d S \ 7 - = f \ \ - i l l b e ( l p e n e d \ · a ] v t : V - : . \ v i l l b e f u l l y d o s e d t L 1 p r e v e n t t l o w t o t h e i c c t a 1 1 k s G l y c n l p r i m a r y p u m p s a r e s n f t s t a r t e d t o p r e s e t \ C i l u e H e a t e x c h a n g e r p u m p s w i l l b e m o d u l a t e d b a s e d o n t h e C h \ V l e a v i n g t c T n p e r : : n u r e o f C h \ V s i d e o f t h e h e a t e x c h a n g e r s ( s e t p o i n t t c . : 4 . - + 4 C ) V S D s o f g l y c o l p r i m a r y p u m p s \ v i l l b e c o n t r o l l e d u p t o s l i g h t l y e x c e e d { m i n 5 ° o a b o v e ) t h e s p e e d o f h e a t e x c h a n g e r p u m p s a n d 0 u s p e e d w i l l b e c a 1 c u b t e d b y t h e P I D l n o p a s i n t h e c o m m a n d e d h y C P C S D e d i c a t e d G l y c o l C h i l l e r s h u n t p u m p s w i l l b e s t a r t e d a n d f 1 o \ Y p r o v e n ( J i y c u l c h i l l e r s w i l l b e s t a r t e d a t t e r p r o v i n g t h e t l c l \ \ a n d a l l o t h e r i n t e r n a l s a f e t y r o u t i n e s C h i l l e r w i l l b e s e n t i t s s e t p o i n t o f 3 . 3 C f r o m t h e C P C S F l o w t h r o u g h t h e m a i n g l y c o l b y p a s s p i p e w i l l b e m e a s u r e d a n d r e c o r d e d 1 e r n p . . . : r a t u r c v a r i a t i o n s o f s y s t e m m e a s u r e d b y t h e s u p p l y t e m p e r a t u r e : ; e n s o r a n d r e r u m t e m p e r a t u r e s e n s o r \ v i l l b e m o n i t o r e d a n d r e c o r d e d . ~·quen.cing a n d s t a g i n g o f t h e c h i l l e r s w i l l b e c o n t r o l l e d t o m a i n t a i n a s l i g h t s u r p l u s : . r h c b y p a s s l i n e . W h e n c u o l i n g d e m a n d f r o m t h e b u i l d i n g b l l s t h e l a g g l y . . : : u l . . . : : : e r s a r e s e q u e n c e d o u t u n t i l o n l y • m e c h i l l e r i : : : :~dc·qu;ne t u m e d t h e c o ! • l m : : : d e m a n d . . L ·-·~ S t : q u e n c e o f o p e r a t i o n o f G l y c o l C h i l l e r s o n C h i l l e r P r i o r i t y M o d e i r i , - , n ( l f C l y c o l C h i l l e r s \ V b c n t h e g l y c o l s y s t e m i s e n a b l e d h o m t h e C P C S t h e t 1 r s t c h i l l e r i n t h e s e l l U e n c e w i l l b e s t a r t e d a f t e r f i r s t c h e c k i n g a l l t h e s a f e t i e s i n t e r l o c k s . T h e n e x t g l y c o l c h i l l e r w i l l b e a d d e d b a s e d o n m a i n t a i n i n g t h e h y p a s : ; n , ) \ \ 1 n t h e m a i n g l y c o l c h i l l e r b y p a s s . T h i s w i l l b e c a l c u l a t e d b y u s i n g t h e \ ' < 1 r i u u s t l O \ \ m e a s u r i n g d e v i c e s i n t h e s y s t e m , V F D d r i v e v a l u e s a n d a f l o w s e n s o r i n t b c d e - c o u p l e r . I f t h e b y p a s s t 1 m v r e d u c e s t o l e s s t h a n t h e 5 ' ? · o o f p r e - d e t e r m i n e d l e \ · d ( i f o n e g l y c o l c h i l l e r f l o w t h e n t h e p r i o r i t y c h i l l e r i n t h e s e q u e n c e w i l l b e a d d e d . T h i s w i l l p r e v e n t t h e s y s t e m o p e r a t i n g i n n e g a t i v e t l o w : m d p o t e n t l < t l l : v l n s i n g s y s t e m t e m p e r a t u r e c o n t r o l . T h e s a m e p r n c e d u r e \ \ i l l b e r e p e < H e d u n t i l a l l t h e g l y c o l c h i l l e r s a r e e n a b l e d b y t h e C P C S . " > u h t r : t c t i n g o f C ! l v c o l C h i l l e r I f t h e s y : : ; k m g l y c o l s u p p l y t e m p e r a t u r e i s s a t i s f i e d a n d s y s t e m b y p a s c : : l o w t h r o u g h t h e de~ c o u p l e r i s g r e a t e r t h a n 1 1 0 % o f n o m i n a l f J o w o f o n e g 1 y c u l c h i l l e r t h e C P C S " s u b t r a c t r e q u e s t " s o t t w a r e t l a g w i l l b e c o m e s a c t i \ e . T h h e n s u r e s t h a t g l y c o l c h i l l e r i s d i s a b l e d a s s o o n a s f x 1 c : s i b l e f o r e f f i c i e n c , . w h i l e e n s u r i n g t h a t t h e g l y c o l s y s t e m w i l l c o n t i n u e t o oper~tte \ Y i t h a p o s i t i v e t 1 o w i n t h e d e - c o u p l e r T h e b e a t e _ \ . c l w n g e r p u m p w i l l r a m p c l o w n t o m i n i m u m s p e e d t o m a t d 1 t h e b l l i n g c o o l i n g d e m a n d . W h e n t h e V S D h a s r e a c h e d t h e m i n i m u m p e n n i n c : d f r e q u e n c y . t h e V S D s p e e d w i l l b e l i m i t e d a t t h a t v a l u e . A n y f u r t l 1 e r dc'-'rc~h'-' i n c o o l i n g d e m a n d w i l l b e m a t c h e d b y a d j u s t i n g : t h e b a s e l l l a d c h i l l e r t l < l \ \ t e m p e r a t u r e s e t p o i n t . \ V h e n t l 1 c c l 1 i l l e r l o a d i n g ( a s m o n i t o r e d b y t h e C P C S ) h a s d r o p p e d l o w e n o u g h t h a t t h e r e i s s u t t i c i e n t s p a r e b a s e l o a d c h i l l e r c a p a c i t y t o a l l m Y s h u t , : ; f l o f t h e m i n i m u m r e s i d u a l g l y c o l c o o l i n g . w i t l w u t c o m p r r n n i : ; i : 1 g t h e : p r i m a r y C h \ \ ' t 1 o \ v t e m p e r a t u r e . t h e n t h e I T E S w i i l r e \ · e n t o B a s e Lo~:d \ ! l o d e o p e r a t i o n . " , ! i u t d o w n o f C h i l l e r Priorit~' o p e r a t i o n 't;;~; \ V l l i t m t l a t e t h e f ( 1 1 l o w i n g p r o c c > d u r e s w i t h i n t h e c o n t r o l a l g o n r h m I ; t h e d e m a n d c o n t i n u e s t o h d l s . s m g l e b a s e l o a d c h i l l e r o p e r a r i o n i s t h e o n l v ' ' b s i b i l i t y t h : : 1 t r e m a i n s . l a s t g l y c o l c h i l l e r i n o p e r a t i o n w i l l b e s \ v i t c h c d o t f a J - l c r c l J ( ' c k i n g i t s s~tli:t\ :\-~Ull~1CS c h i l l e r d e d i c a t e d p u m p w i l l b e s w i t c h e d o t f ~ P : , t m d r y G l y c o l p u m p V F D w i l l b e r e g u l a t e d t o i t s m i n p r e s e t v a l u e a n d s v v i t c h < : ' d · · t f :--::e~n E x c h a n g e r p u m p V F D w i l l b e r e g u l a t e d t o i t s m i n p r e s e t v a l u e a n d S \ \ i t c h e d I > T f 2 J l t h e associ~1tecl v a h e s w i l l b e c l o s e d 3 . 1 . 3 l e e P r i o r i t y ( B a s e L o a d C h i l l e r + l e e C o o l i n g J l f t l h : : : B a s e l o a d c h i l l e r c a n n o t k e e p c o n t r o l o f l e a v i n g C h W t e m p e r a t u r e ( 4 . - t ' ' C ) o n ;~', \ ) \ \ 1 1 t h e I T E S c a n g o m t o C h i l l e r P r i o r i t y o r I c e P r i o r i t y m o d e . \ \ : h e r e t h e b a s e i.'~:d < . . ? h i l l e r i s n u t a v : . 1 i l a b l e t h e I T E S m a y o p e r a t e i n I c e P r i u r i t y m o d e ' X i t h n o b a s e . . , ! d ~_·l1iller. i : 1 e C P C S w i l l c a l c u l a t e t h e m o s t a p p r o p r i a t e m o d e g i v e n t h e \ ari~_1us d a t a a v a i l a b l e . t ' ) " e~ample I c e P r i o r i t y \ Y i l l b e s e l e c t e d a s l o a d i n c r e a s e s a b o v e b a s e l o a d c h i l l e r , _ . : , p a c i t y d u r i n g a \ v i n t e r o r m i d s e a s o n m o r n i n g . w h e n s t o r e d i c e n e e d n o t b . . : r c : u i n e d f o r p e a k l o a d c o v e r a g e l a t e r i n t h e d a y . l e e P r i o r i t y c o u l d h e a l s o i s u s e d t o m e e t ( \ 1 o l i n g d e m a n d s g r e a t e r t h a n b a s e l o a d b u t s m a l l e r t h a n c a n h e m e t b y C h i l l e r ? r i u r i t y \ \ · h e r e t h e c h i l l e r i s r u n n i n g a t m i n i m u m v o l u m e . I n l e e P r i o r i t v i \ t o d e r l : e l l l c t d c h i l l e r w i l l b e r u n n i n g a t f u l l c a p a c i t y . ~hwd s y s t e m s h o u l d b e o p e r a t e d w h e n t h e b a s e l o a d c h i l l e r a p p r o a c h e ' > f u l l ,~'.J)ncny. T h e h e a t e x c h a n g e r g l y c o l c i r c u i t o p e r a t e s u n d e r a v a n a b l e t 1 o w v o l u m e . ~ ' ! E t a n r t 1 o w t e m p e r a t u r e s t r a t e g y t o m a i n t a i n t h e C h W f 1 o w t e m p e r a t u r e s e t p o i n t . l h e v a l v e c o n t r o l s a r e o p e r a t e d t o e n s u r e a s t e a d y 3 . 3 C o f s u p p l y t l o w t e m p e r a t u r e ~ v c , - , l i n t o t h e h e a t e x c h a n g e r . · . s n w d c t h e C P C S w i l l c o n t r o l t h e [ T E S t o b u r n s w r c d i c c L h i n g t h e n c a r g c t L ! 1 r c c ; _ m 1 e d t i - o m t h e h e a t e x c h a n g e r s . T h e g l y c o l c i r c u l a t w n p u : n p e d t h r o u g h t h e He~t: : : : : " - : h a n g e r s w i l l c a n y t h i s h e a t t o t h e i c e t a n k s v i a t h e g l y c o l p n m a r : - , c l i s t r i h u t i , , n p u m p s . G l y c o l c h i i l e r s v v i l l n o t b e p e r m i t t e d t o o p e r a t e i n t h i s m o d e o f u p e r a t i o n . a i m o f t h e c o n t r o l s t r a t e g y w i l l b e t o e n s u r e t h a t a s m u c h i c c a s p o s s i b l e \ \ i l l b e L . : , c d hd~Jre t h e e n d o f t h e d a y a m i c o n v e r t e d b y t h e s y s t e m i n u r d e r t o p H l \ J C k , : u : T i c i e n t c o o l i n g t o m e e t t h e d e m a n d . T h i s p r o c e s s w i l l b e i n i u a t e c l b y c : ; t a r t i n g : t h e ~:iy-:ul s y s t e m H X < m d c i r c u l a t i o n p u m p s a n d s w i t c h i n g t o a p r e s e t v a l u e o f s p e e d . T ! 1 , : c l 1 i l l c r s w i l l b e c l i s a b l c c l b y t h e C P C S . E n o u g h s t o r e d i c c m u s t b e r e t a i n e d f i 1 r J P • • " s i h k s u b s e q u e n t p e a k l o a d w h i c h m i g h t e x c e e d t h e c h i l l e r c a p a c i t y . T b : s c h e m a t i c ( F i g u r e 3 . 2 ) o v e r l e a f s h o w s t h e p r o p o s e d h y d r a u l i c s t 1 u w v v i t h i n t h e , : ! y c u ] c i r c u i t \ V h i l e c o n t r o l s o p e r a t i n g o n t l 1 i s m o d e o f o p e r a t i o n . t h e c h i l l e d g l y c o l t 1 • e d i a tlow~ t h r o u g h t h e p i p i n g s y s t e m a s i n d i c a t e d i n l i g h t a m b e r c o l o r l i n e ' d t h e ; 1 c . : : u r e . - 3 7 - V - 1 V - 1 a D - - - 1 I I I I _ - - - - - - - - - - - - ~ -- _ . - _ . . , . . . . . . . 3 . . . - - - - , ' . . . C h i l l e r C h i l l e r C h i l l e r F i g u r e 3 . 2 G l y c o l f l o w t h r o u g h t h e C i r c u i t w h e n I c e P r i o r i t y M o d e u . J . l C o n t r o l s e q u e n c e ~-lc C l y c c l l p r i m a r y p u m p s ( V F D ) w i l l b e C ( l l 1 t r o l l e d t o m~11ntatn t h e p o s i r i n : t l n ' ' ~· · n d i t i n : l a c r o s s t h e b y p a s s o f h e a t e x c h a n g e r c i r c u i t . p r o p u r t i o n s o f g l y c o l s u p p l i e d t i · o m t h e i c e t a n k s a n d r e t u r n \ v a n n g l y c o l t k m · ' " m t h e h e a t e x c h a n g e r m u s t h e c o n t r o l l e d t o r e a c h t h e m i x e d t e m p e : · a t u r e (3J'~Cl ' : h e e n t r y o f h e a t e x c h a n g e r s . , _ , - : n n r k m o s t l ) o c c u r s d u r i n g t h e w i n t e r s m c e t h e c o o l m g d e m a n d d r : n n g t h e - ~n!lc;Ickrably l o w e r a n d w i l l n o t r e q u i r e p e e t k l o a d w i t h i n a s p e c J t ) e c l t i m e p e n c , c i . ; i 1 C C P C S s y s t e m w i l l f o l l o w t h e s t a r t u p p r o c e d u r e : : x - 1 . : 2 . 3 : m d 4 \ ' > i l l b e o p e n e d t o t k m t h r o u g h t h e H e a t E x c h a n g e r s V a l v e V - l w i l l m o d u l a t e t o m a i n t a i n 3 . 3 ° C t o t h e b e a t c \ c h a n g c r s \ ' . : l i v e V - 2 i n i t i J l l y f u l l y c l o s e d V a l v e V - 3 i s i n i t i a l l y f u l l y o p e n e d G l y c o l H e a t e x c h a n g e r p u m p s i n i t i a t e o p e r a t i o n a n d V F D w i l l b e r a m p e d u p b a s e d o n t h e t e m p e r a t u r e s e t p o i n t ( - 1 - . . f ° C ) a n d t l o w t e m p e r a t u r e o f l e a > : m g C h W n f t h e C h \ V s i d e o f t h t : H e a t e x c h a n g e r G l y c o l p r i m a r y d i s t r i b u t i o n p u m p s r a m p u p t o p r e s e t v a l u e a n d k e e p n H m m g 5 ° n h i g h e r s p e e d t h a n t h e s e t p o i n t o f V S D o f H e a t e x c h a n g e r p u m p s l h e mt'~ed t l o w t e m p e r a t u r e . a f t e r t h e r n i x i n g p o i n t o f g l y c o l m a i n l i n e a n d H . : e c i r c u i t s h o u l d b e c o n t r d l e d t o 3 . 3 " C . T h i s \ \ i l l b e a c h i e , e c i l w m o d u l a t i n g v a l v e s \ ' ~2 ( v v a r m g l y c o l r e t u r n i n g f r o m t h e H e a r E x c h , m g e : · ) n n d V - 3 ( c o l d g l y c ( 1 ] r e c e i v e d h o m k c t a n k s ) o p p o s i t e l y ~!l1d p r o p o r t i n n a t e l y . T h i s \ v i l l a l l o w g l y c o l t o f l o w t h r o u g h t h e i c e t a n k s t o c~m:;~· i c e b u r n i n g a n d m a i n t a i n t h e g l y c o l l o o p t e m p e r a t u r e a t t h e d e s i g n v a l u e , 1 f 3 . J C i 1 c > : , ; l y c t 1 l c h 1 l k r s a n d t h e i r d e d i c a t e d p u m p s w i l l b e k e p t o f f d u r i n g t h e · , . \ 1 o . . : l e , , f nperati\~111. T h e r e f o r e l ' . C l c h i l l e r s e q u e n c i n g \ \ I l l t a k e p l a c e . l . . , h - . . - ' - ~ ~-,•ill ~~lvc,,J t l u w i n g o u t f r o m t h e i c e t a n k s m a y a l s ( 1 h t \ t ' h l b e ~_:pntrulJ . i r h n : h e he~iT ex.ch~mger c i r c u i t t o i t s s e t p o i n t . T h i s 1 l b e d l ' I l e ' b } l 1 1 l J d u b t i : 1 g . l " \ - - 1 t c , m a i n t a i n t h e g l y c o l s u p p l y t e m p e r a t u r e a t 3 . : : ; c . p r u c c s s w i l l b e s t o p p e d w h e n t h e C P C S d e t e c t s t h a t a l l u s : . : t b l c i c e i s b u r n e d . ' - u t t l c t e n t i c e s h o u l d b e h e l d i n r e s e r v e t o o p t i m i z e i c e b u i l d d u r i n g t h e n e x t c y c l e , 'licr~ttlon. 3 , 1 . . + P e a k L o a d ( B a s e L o a d C h i l l e r + H i g h . T e n 1 p G l v c o l C h i l l e r - - : - I c e C o o l i n g ) \ \ ' h e n t h e d a y t e m p e r a t u r e r e a c h e s t o w a r d s i t s p e a k s u m m e r v a l u e s a n d t h e c o o l i n g i : o c l o s e t o m a x i m u m . t h e b a s e l o a d c h i l l e r . i c e s t o r : 1 g e a n d g l y c o l c h d k : · c , ne~.Cd t o b e u t i l i z e d t o g e t h e r t o m e e t t h e n e e d s o f t h e b u i l d i n g . \ \ h e r e t h : : '~"'e t ( ) u d c l n l k r i s n o t ~tvailahle t h e ! T E S m a y o p e r a t e i n P e a k L o a d m o d e w i t h l i u ·,c1~c k•~td c h i l l e r b u t f u r t h e r I T E S m o d u l e s w i l l b e n e e d e d t o m e e t p e a k d e m a r : d . 1 b e p e a k d e m a n d w i l l g e n e r a l l y b e a s h o r t p e r i o d o f t h e d a y . T h i s s h o u l d b e m e t b y > t : m i n g t h e i c e s t o r e d i n t h e t a n k s c o m b i n e d w i t h t h e n p e r a t i o n o f t h e g l y c o l ~hillers. D u r i n g P e a k L o a d m o d e t h e g l y c o l c i r c u l a t i o n v o l u m e \ \ i l l e x c e e d t h e T : x i m u m v a l u e t h a t c a n b e c o o l e d b y t h e t h r e e g l y c o l c h i l l e r s : 1 l o n e . i i l c ' c l l l l 1 I 1 l S g l y c o l v o l u m e w i l l c i r c u l a t e t h r o u g h t h e b y p a s s a n d m i x w i t h t h e ! : ! h c u i _ , , , t h e c h i l l e r s . T h e m i x e d g l y c o l w i l l t h e n b e p a s s e d t h r c n J f d 1 t h e i c e ; ; : , , r e J s : c , j u i r . : d h l p r o \ · i d e a d d i t i o n a l c o o l i n g t o m e e t t h e l o a d . d i a g r a m ( F i g u r e 3 . 3 ) o v e r l e a f s h o w s t h e p r o p o s e d h y d r a u l i c s t l o \ v \ \ i t h i n t h e : . : 1 c i r c u i t . \ V h i l e c o n t r o l s o p e r a t i n g o n t h i s m o d e o f o p e r a t i o n . t h e c h i l l e d g l y c l 1 l ' ; c u i : t ± 1 o w s t h r o u g h t h e p i p i n g s y s t e m a s i n d i c a t e d i n l i g h t p u r p l e c o l o r l i n e o f t h e n ~·urc. - 4 0 - V - 1 V - 1 a V - 2 ; I , , " / / V - 3 3 . 3 c T S 3 . 3 c - - - - - - - _ _ _ , / / / i . 3 c / . ' · - a F i g u r e 3 . 3 G l y c o l f l o w t h r o u g h t h e c i r c u i t w h e n P e a k L o a d m o d e o u t r o l s e q u e n c e i ) u r m f : P e a k L o a d m o d e : t h e g l y c o l c i r c u l a t i o n v o l u m e w i l l e x c e e d t h e m a x i m u m . d u e t h a t c a n b e c o o l e d b y t h e t h r e e g l y c o l c h i l l e r s a l o n e . T h i s a c l d i t i P n a l c u u l i n g . , d l a c h i e v e d b y w a r m g l y c o l t l o w c i r c u l a t i n g t h r o u g h t h e i c e t a n k s . u s g l y c . : 1 l v o l u m e v v i l l c i r c u l a t e t h r o u g h t h e b y p a s s ~mel 1 n i x w i t h t l k · g l : , d d l c · d b y t h e c h i l l e r s a n d t h e n b e p a s s e d t h r o u g h t h e i c e s t o r e i n p r o p u r t i o n ~ts : · c q u i r e d t o p r o V l d e a d d i t i o n a l c o o l i n g t o m e e t t h e l o a d . T h e G l y c o l c h i l l e r s s e t p o i n t w i l l r e m a i n a s 3 . Y ' C . T h e H X p u m p s w i l l b e r a m p u p t o m a i n t a i n t h e c h i l l e d w m e r : 1 , ) \ \ t e m p e r a t u r e . T b e p r i m a r y g l y c o l p u m p s w i l l t c ) l l o w l 0 5 " o o f t h e H X p u m p · • ! l i m e s . T h e g l y c o l c h i l l e r s w i l l r u n a t f u l l c a p a c i t y a n d C l l o l t h e g l y c . : > l r d n m m g : , n n t h e H X t o t h e c o o l e s t t e m p e r a t u r e p o s s i b l e a t f u l l h > a d . c h i l l e r d e d i c a t e d p u m p s w i l l b e r u n a t f u l l s p e e d . A n y r ( · n n i n i n g w~trm g l y c l l l , , I l l h e d i v e r t e d t h r o u g h t h e d e - c u u p l e r . T h e m i x e d c o n d n i u n b e t \ 1 r e t h e g l y c o l ;~,r;mary p u m p s w i l l b e a t a h i g h e r t e m p e r a t u r e t h a n t h e c h i l l e r s u p p l y t e m p e r a t u r e , 1 u e t u w a r m b y p a s s t 1 o w t h r o u g h t h e d e - c o u p l e r . ; h e i c e b u r n p m c e s s v v i l l b e m u c h b s t e r w i t h t h i s w a n n g l y c o l .::ir~.,.·Lilatiun. T h i - - , " d l ~enerme a d d i t i o n a l c o o l i n g a n d a n i n c r e a s e d i c e b u r n r a t e . T h i s d r a w d \ l \ \ n l ' r · u u l i n : ; : f r o m t h e i c e b a n k w i l l s u p p l e m e n t t h e c h i l l e r c a p a c i t y a n d a l l o w t h e I T E S T : c e t t h e p e a k l o a d t i · o m t h e s e c o n d a r y C h W s y s t e m . \ . . J ; ) c o l c o o l e d b y t h e i c e t a n k s w i l l b e a t a m u c h l o w e r t e m p e r a t u r e U c c ) a n d t h i s ' ' ; ; ; i J e m i x e d \ Y i t h w a r m g l y c o l f 1 o w f 1 o w i n g t h r o u g h t h e d i r e c t l i n e b y m o d u l a t i n g . . t l h · s V - 2 a n d V -~ i n p r o p o r t i o n t o a c l 1 i e v c c l r e s u l t a n t g l y C l l l i l l l \ \ ' tcnlplT~ttu,.~.,.· : ' C . T h e ( ' P o l m g l o a d d e m a n d r e d u c e s a s t h e m a i n h e < - t t ( J f t h e . \ d l r e d u c e i l c n v t h r o u g h t h e H X c i r c u i t . pa:=.~e~. r 1 1 1 : - - - :~c : - , u r p l u s t 1 o w t l l r o u g h t h e g l y c o l c h i l l e r b y p a s s d e - c o u p l e r w i l l r e d u c e ~llld i . e r e t \ 1 r e t h e m i x e d g l y c o l t e m p e r a t u r e a n d n e e d f o r f u r t h e r c o c • l i n g t h r o u g h l > y t h e ; . . : · e s t n r e w i l l d e c r e a s e . E v e n t u a l l y a s d e m a n d L 1 l l s t h e c h i l l e r s w i l l b e a b l e t o m e e t t i ; . e d e m a n d o n t h e i r o w n . \ \ ! 1 e n d e m a n d h 1 1 l s f u r t h e r t h e c h i l l e r s w i l l h e u n l o a d e d i n p e t r : d l d h e n t h e p c m T ' c : \ \ i l l r u n a t s e t p o i n t . \ V h e n t h e t 1 o w t h r o u g h t h e d e - c o u p l e r i n d i c a t e s t h a t l h e r e i s _ - : - : : , : · ; ; ' t h a n l l U 0 n o f u n e c h i l l e r v o l u m e s p a r e a n d t h e r e f o r e a n e x c e s s i v e C U l l l i n ; ; · ' d l ! i 1 : t h e p r o d u c t i n n c i r c u i t t h e C P C S w i l l s u b t r a c t a c h i l l e r J i · u m t i J c s y s t C J I ! . . ; ; 1 e C P C S w i l l a n t i c i p a t e p e a k d e m a n d b a s e d o n i n t e r n a l p r e d i c t i o n s t r a r e g t e s a n d . :m~:;:e t h e n w d e t o s u u t t h e f a s t b u r n o f t h e s t o r e d i c e i n t h e t a n k s . T h i s \ \ i l l b e · ' ! 1 i c \ d b y i1~itiming t h e f i J l l o w i n g c o n t r o l p r o c e d u r e s . ~A. l . l C o n t r o l p r o c e d u r e s H e m e _ \ . c h a n g e r i s o l a t i o n v a l v e s S V - L : . 2 . 3 . a n d S V - · t w i l l h e o p e n e d V - l a v a l v e \ v i l l b e o p e n e d b y i t s l o c a l c o n t r o l s _ V - l a 1~ c h J s c c l t o J S n l a r \ . : t i l \ . : h e a t e x c h z m g e r c i r c u i t h o m t h e r e s t o f g l y c o l c i r c u i L T h i s w i l l p r e ' < : ' l o t g l y c o l t 1 o w t o t h e h e a t e x c h a n g e r s w h e n t h e h e a t e ; - , . c h a n g e r c o , - d i n g d e m a n d i : : , n o t o p e r a t i o n a l . V - I v a l v e \ \ i l l b e m o d u l a t e d t o m a i n t a i n t h e e n t r y g l y c o l t e m p e r a t u r e m t h e h e a t e x c h a n g e r s t o s e t p o i n t ( 3 . 3 C ) V _ _ ) , w i l l b e i n i t i a l l y o p e n . \ ' - ? ' ' i l l h . ; : i n i t i a 1 1 v c l o s e d . G l y c o l h e a t e x c h a n g e r p u m p s w i l l r u n a n d t h e p u m p V F D w i l l b e m o d u l a t e d t o m a i n t a i n t h e t e m p e r a t u r e s e t p o i n t ( - l A ° C ) f o r t h e C h \ V t l o w t e m p e r a t u r e l e a v i n g t h e C h \ V s i d e o f t h e H e a t e x c h a n g e r . G l y c o l p r i m a r y d i s t r i b u t i o n p u m p s r a m p u p a n d r u n a t l 05'~·o ( l f t h e ' a r i a b k · s e t p u i n t o f V S D o f H e a t e x c h a n g e r p u m p s T h e p u m p u , , s p e e d s w i l l b e d e t e r m i n e d b y t h e P I D l u o p s w i t h i n t h e C P C S D e d i c a t e d g l y c o l c h i l l e r s h u n t p u m p s w i l l r u n a n d h a , · e t h e i r t l o w p n n - e n C l y c o i c h i l l e r s \ \ i l l r u n a f t e r p r o v i n g t h e t 1 o w a n d c h e c k i n g : J l l s a k t v w u t i n c s . G l y c o l c h i l l e r s w i l l b e s e n t t h e i r s e t p o i n t fr~m1 C P C S ( 3 . 3 C ) , . F l o w t h r o u g h t b e m a i n g l y c o l b y p a s s a n d i c e c i r c u i t w i l l b e m o n i t o r e d a n d r e c o r d e d ~ T h e V a l v e V - 2 a n d V - 3 w i l l b e m o d u l a t e d t o m a i n t a i n t h e r e s u l t a n t J : l ( m t e m p e r a t u r e t o 3 . 3 ° C . T e m p e r a t u r e v~triati u g h t h e p i p i n g s y s t e m a s i n d i c a t e d i n l i g h t b l u e c o l o r l i n e o f t h e f i g u r e . V - 1 V - 1 a V - 2 T S - r n - - 5 . 6 c T S ! . - 5 . 6 c T S L . - - 5 . 6 c ~ ·· r:ge M l c 8 . , . B B F i g u r e 3 . 4 G l y c o l f l o w t h r o u g h t h e C i r c u i t w h e n I c e B u i l d M o d e - 4 4 - ~.1.5.2 C o n t r o l s e q u e n c e \ ' : 1 h c V - 1 . V - l a a n d V - 2 ' ' i l l b e f u l l y c k 1 s e d a n d V 3 w i l l h e f u l l y o p e n e d t o a l k l \ \ : , 1 \ \ t e m p e r a t u r e G l y c o l t o t 1 o v v c o m p l e t e l y t o t h e i c e t a n k s b y p a s s m g H e m " \ l : h ~m g e r s . ( d y c o l c h i l l e r s w i l l b e s t a g e d i n b a s e d o n t h e d e m a n d c a l c u L l t e d b y g l y c o l ' - u p p l y t . : m p e r a t u r e m o n i t o r e d a t G l y c o l M a i n H e a d e r . I n t h i s s c e n a r i o , t h e t h r e e glyc~1[ d ; i l l e r s w i l l b e c o n s i d e r e d a s t h e p r o d u c t i o n l o o p a n d t h e T e e t a n k s w i l l b~_: , _ : , ; n s i d e r e d a s d i s t r i b u t i o n l o o p . l f t h e c h i l l e r s a r e e f f i c i e n t i n p a r t l t l a d o p e r a t i o n . 1 t : . ' · m o s 1 e c o n o m i c a l t o o p e r a t e t h e m w i t h e q u a l l o a d i n g t o b u i l d i c e . T h e q a g i n g u u r , J f c h i l l e r s w i l l b e p r i m a r i l y b a s e d o n a t e m p e r a t u r e - b a s e d a l g o r i t h m ( t . e . k~t\mg t e m p e r a t u r e o f t h e i c c t a n k s ) i n c o n j u n c t i o n \ V i t h h - : • u r l v c . ; , t i m ; n - . : · ( l f t h e m 1 a l c~torc m t h e J c e s t o r a g e . T h e c o n t w l s t r a t e g y a l s o m e a s u r e s t h e h a r v e s t i n g p r o c e s s v i a t h e i c e m e t e r s t u ~·'~'nfirm t h a t s u t T i c i c n t i c e h a s b e e n b u i l t o e t ( J r c t h e C P C S s t a g e s o u t t h e g l y c c 1 l ' " 1 ' ·-~l~t t e r s . T h ' - " g l y c o l c h i l l e r s y s t e m p u m p s w i l l b e e n a b l e d f i r s t b y t h e C P C S t o i m t i a t e r h e t'-'~· b u i l d p r o c e s s . T l 1 e C P C S w i l l s e n d s e t p o i n t s t o t h e V S D s a n d u p e r a l e ~' , L i l t a h l e n u m b e r o f p u m p s b a s e d o n g l y c o l t l o w t o t h e i c e t a n k s r e q u i r e d . I - h • \ v c \ e r i 1 s l w u l d n o t h e l e s s t h a n t h e m i n i m u m f l o w r e q u i r e m e n t o f t h e V S D . T h e n u m b e r u f c h i l l e r s o p e r a t e d a n d m a x i m u m t 1 o w r e q u i r e m e n t t o b u i l d i c e a r e d e t e r m i n e d b y C P C S b a s e d o n t e m p e r a t u r e o f t b e g l y c o l i n t h e i c c t a n k . E a c h g l y c o l c h i l l e r x d l c~tart w i t h i t s d e d i c a t e d p u m p a n d b e s t a g e d o n l i n e t o l o a d i t s e l f b a s e d n n t h e ~et p o i n t ( - 5 . 6 C ) a s s i g n e d i n t h e I c e b u i l d m n c l e b y t h e C P C S . T h e p r o c e ' - : ' \ \ i l l . . . . · n m i n u e l o a d i n g t h e g l y c o l c h i l l e r s e q u a l l y u n t i l t h e t e e b u i l d i s c o m p l e t e . T h e k \ \ h t , f r e f r i g e r a t i o n s t o r e d a s i c e w i l l b e c a l c u l a t e d b y t h e C P C S w h i c h w i l l r a m p , _ , l l \ \ 1 1 t h e V S D s o f t h e g l y c t 1 l p u m p s a s p e r e s t i m a t e d k \ V h r e q u i r e d t n d n n p l e t e t h e i c e b u i l d prnc~ss. l e e b u i l d w i l l c o n t i n u e u n t i l t h e l e a v i n g t e m p e r a t u r e o f t h e i c c t a n k s apprc1~lchcs t h e ' - . i d l e r l e a v i n g t e m p e r a t u r e l o n g e n o u g h t o en~ure a l l i c e h a s b e e n b u i l t . T h e J l l \ l c e c : c : \ < . L , i n t e r r u p t e d b y I c e b u i l d m e t e r : : t ! a n n s . O n c e i c e b u i l d i s c o m p l e t e . t h e g l y c · n l : · r : : r . . J r y p u m p s v Y i l l b e r a m p e d d o w n t o t h e i r m i n i m u m s e t p o i n t a n J c h i l k r p u m p ,·,~·rT;binatiuns w i l l b e t u m c c l o f f F o u r ( 4 ) i c e i n v e n t o r y m e t e r s w i l l b e i n s t a l l e d t { J r L L h I T E S m o d u l e . T w o i c e m e t e r s w i l l b e i n s t a l l e d f ( n · e a c h o f t h e t v v t l g - r o u p : ; \ v i r h . . c : i n : : t a l l e d a t f i r s t i c e t a n k o f t h e g r o u p a n d ( 1 n e i n s t a l l e d i n t h e l a s t t a n k , ) f t h e ,~wup a s t h a t s h o w n i n s c h e m a t i c d i a g r a m . T h e i c e m~ter w i l l a u t o m a t i c a l l y d i s p l a y ; : 1 c t a n k i c c i n v e n t o r y a n d w i l l b e e l e c t r o n i c a l l y c o n n e c t e d w t h e C P C S . ] . l . 5 . 3 S t a r t u p P r o c e d u r e S V - l . : : : . 3 a n d S V - - 1 - w i l l b e f u l l y c l o s e d t o i s o l a t e h e a t e.~changers f r c n : 1 t h e h e a t e x c h a n g e r c i r c u i t . V a l v e V - 1 a n d V - 1 a s h o u l d h e f u l l y c l o s e d s o i s o l a t i n g h e a t e x c h a n g e r c i r c u i t H e a t e x c h a n g e r p u m p s a r c s w i t c h e d o f f V a h e V - 3 s h o u l d b e f u l l y o p e n e d , V - 2 s h o u l d b e f u l l y c l o s e d P r i m a r y g l y c o l p u m p s V S D a r e s e n t t h e c o n t r o l s p e e d s e t p o i n t a n d r a m p e d u p C h i l l e r s s e t p o i n t v v i l l b e s e t t o - 5 . 6 C b y t h e C P C S C h i l l e r s h u n t p u m p i s s t a r t e d C h i l l e r s w i l l b e p e r f o r m i n t e r n a l s a f e t y o p e r a t i o n a l c h e c k s t h e n s t a n A l l c h i l l e r s w i l l b e e q u a l l y l o a d e d a n d w i l l b e s t a g e d u n a t t e r t l o w I S p r o v e n F l o w v o l u m e s w i l l b e r e c o r d e d b y C P C S f o r i t s u s e i n p r e d i c t i \ e c a l c u l a t i o n s r h e a b t w e s t a n - u p f u n c t i o n s , t h e c h i l i e r s t h a t h a v e b e e n stane~_i \ ' - · i l i i J e ; , 1 a d e d a n d r u n c o n t i n u o u s l y t o p e r f o n n t h e i c c b u i l d o p e r a t i o n . T h e i c e b u i l d w i l l _ _ , - : : l i P t e d b y t h e C P C S Y v h e n i t h a s r e a c h e d a n y o f t h e t ( _ 1 J l o w i n g c n n d i t i o n s R e t u r n g l y c o l t e m p e r a t u r e f r o m t h e I c e t a n k s i s b e l o w s e t p o i n t I c e h a r v e s t i n g m e t e r s r e g i s t e r i c e s t o r e s a r e f u l l W c a p a c i t y T h e r e f r i g e r a t i o n r e q u i r e m e n t e s t i m a t e d t o b u i l d i c e i s m o r e t h a n t h e c u r r c m s p a r e r e t i · 1 g e r a t i o n c a p a c i t y s o n w a r c w i l l b e c a p a b l e o f s t a g i n g o u t t b c c l 1 i l l c r s b a s e d l • n t h e ~tbn\1..-' ,~, a i s o r a m p i n g d o w n t h e g l y c o l p r i m a r y p u m p s V S D w h e n t h e c h d l c r s a r e ~- , _ , ' l f l - , 3 . 1 . 5 . 4 S h u t d o w n s e q u e n c e : ! 1 1 : > p r ( J C e d u r e w i l l h e s t m i e d h y t h e C P C S i n i t i a t i n g t h e t ( 1 l l o \ v i n g s t e p s C h i l l e r : - . w i l l b e t u r n e d o f f , . D c : d t c a t e d s h u n t p u m p s d i s a b l e d a f t e r a s s o c i a t e d c h i l l e r s a r e o f f A l l t h e p r i m a r y g l y c o l d i s t r i b u t i o n p u m p s w i l l b e s h u t c l o w n 3 . 1 . 6 I c e B u i l d p l u s C o o l ( B a s e L o a d C h i l l e r - - - : - - L o w T e m p . G l y c o l C h i l l e r ) :n~ n i g h t o p e r a t i o n t h e g l y c o l c h i l l e r s a r e b u s y o n i . . : e b u i l d m o d e . 1 - I < ) \ \ - t \ ( T rhi~­ " , , < . : c c ; s w i l l b e i n t c n u p t e c l b y t h e C P C S i f t h e p r i m a r y C h W s u p p l y t e m p e r a t u r e :··~c" a b o v e - + . . + ' ' C d u e t o a d e m a n d r i s e i n t h e m a m C h \ V d i s t r i b u t i o n c i r c u n . 1 ! e s t h a t b a s e l o a d c h i l l e r s c a n n o l o n g e r s a t i s f y t h e c o o l i n g l o a d a l o n e . \ h t : r c t h e b a s e l o a d c h i l l e r i s n o t a v a i l a b l e t h e I T E S m a y o p e r a t e i n l e e B u i l d P u s ( u u l m o d e w i t h n o b a s e l o a d c h i l l e r i f c o o l i n g d e m a n d i s v e r y s m a l l o r b e i n g m e t a n o t h e r I T E S m o d u l e . T h i s w i l l b e m o n i t o r e d b y t h e C P C S a n d w i l l a c t i \ a t e i t : : : ~In c u m r o l f u n c t i o n s t o p r o v i d e a c l d i t i o n [ t l c o o l i n g . t ( , l l o \ V l 1 1 f ! : s c h e m a t i c d i a g r a m ( F i g u r e 3 . 5 ) s h o w s t h e p r o p c J c ; c d h y d r a u l i c : - t l t m ' - : t l l m t h e g l y c o l c i r c u i t \ V h i l e c o n t r o l s ~)perating o n t h i s m o d e o f o p e r a t i , ; n . t h e . i l i l l e c ! g l y c o l m e d i a ± l o w s t h r o u g h t h e p i p i n g s y s t e m a s i n d i c a t e d i n g r e e n c~1lur ! m . : u f t h e f i g u r e . - 4 8 - V - 1 V - 1 a D - - 1 I I I I _ , , , - - - -~-/:l.:l c V - 3 6 ~ ~ i © T S [ ! ] - 5 . 6 c T S i l l - 5 . 6 C T S " i l l - 5 . 6 c t - " " ' B T S F i g u r e 3 . 5 G l y c o l f l o w t h r o u g h t h e c i r c u i t w h e n I c e B u i l d P l u s c o o l i n g m o d e , 1 . 6 . 1 C o n t r o l s e q u e n c e t h e n i g h t t i m e i c e b u i l d m o d e o f o p e r a t i o n i f t h e p r i m a r y C h \ V s u p p l : -~nq'erclture r a i s e s a b o v e 4 . 4 4 : C t h i s s i g n i f i e s t h a t b a s e l o a d c h i l l e r c a n n o l o n g e r , t u s r ' y th~ c o o l i n g d e m a n d a l o n e . C P C S \ \ i l l p e r f o m 1 f o l l o \ v i n g o p e r a t i o n m o r d e r , , , . a c h i e v i n g 3 . 3 o c w i t h i n t h e H e a t E x c h a n g e r c i r c u i t a n d r e q u i r e d C h V v ' t l o v v · ; · d i t i o n b a s e d o n t h e d e m a n d : , w l l o w i n g s e q u e n c e w i l l d e m o n s t r a t e th~ a d d i t i o n a l t a s k t h a t lw~ t o b e c~trncd C P C S w h i l e t h e g l y c o l s y s t e m i s o c c u p i e d - v v i t h l e e h u l l d , , p e r a t i , 1 n , d ' c V - 3 w i l l b e f u l l y o p e n e d a n d V - 2 w i l l b e f u l l y c l o s e d c o n t i n u e t o s t a y m t h e : m e s w t u s ( c u r r e n t s t a t u s o f n 1 0 d e i s l e e b u i l d ) J h e V - L 1 . \ \ i l l b e o p e n e d a n d t l ( n v \ v i l l b e b u i l d u p i n t h e m a i n l i n e . , ; : he~1t e x c h a n g e r p u m p s ( V S D ) w i l l b e c o n t r o l l e d b a s e d o n t h e C h \ V s e t p t l l n t 1 . f ' ' C ) a n d t h e L e a \ i n g C h W t e m p e r a t u r e o f t h e H e a t e x c h a n g e r . h t . : u l p r i m a r y p u m p s w i l l b e r a m p e d t o a c h i e v e 5 ° ' o a b o v e t h e sp~ed o f h e a t :\c:i<~mger p u m p s s p e e d . g l y c o l t 1 o \ Y t e m p e m t u r e i n c r e a s e s a b o Y e 3 . 3 " C i n t h e he~1t e x c h a n g e r ~c':rcuir 1 u 1 r l 1 c v a l v e V - 1 w i l l b e m o d u l a t e d b a s e d o n t h e g l y c o l e n t r y t e m p e r a t u r e a t t h e -,L~lt e . \ - . . : h a n g e r s a n d i t s s e t p o i n t . ( 3 . 3 ' ' C ) - l · ; : e g l y c o l s u p p l y t e m p e r a t u r e t o h e a t e x c h a n g e r s w i l l b e m a i n t a i n e d ( n < J r m a l l y .~.3 · ; b y m i x i n g th~ t w o g l y c o l s t r e a m s f r o m t h e m a i n d i s t r i b u t i o n l i n e l C ( • l d g l y c u l r r - n 1 1 t h e i c e t a n k s ) a n d r e - c i r c u l a t e d w a m 1 g l y c o l l e a \ i n g : h o m t h e h e a t e x c h a n g e r s _ , _:,_,u~ v a l v e ( V - l ) . T h i s v a l v e c o n t r o l w i l l b e u s e d t e l p r e v e n t t h e g : l y c t l l -~mpermure , ) m o t h e h e a t e x c h a n g e r f a l l i n g b e l o v v 2 C . O j > e r a t i o n o f c h i l l e r s w i l l b e d o n e b y t h e C P C S ba~ed o n t h e t e m p e u t u r e , : t a n g : e s a t t h e m a i n g l y c o l s u p p l y h e a d e r . . ' . 1 . 6 . 2 S t a r t u p P r o c e d u r e s ~ C h i l l e r : : . a r e r u n n i n g i n i c e b u i l d m o d e a n d c o n t i n u e t l l r u n " S \ - - 1 . 2 . 3 a n d 4 w i l l h e o p e n e d t o t 1 o w t h r o u g h t h e h e a t e x c h a n g e r s " ' \ - 2 w l l l c l l n t i n u e t ( J s t a y i n o f f p o s i t i o n a n d V - 3 w i l l c o n t i n c e t u s t d \ 1 1 1 o p e n p o s i t i o n ~ V l o d u l a t c V - 1 t o m i x l o w t e m p e r a t u r e ; g l y c o l ( a p p r o x i m a t e l y b c m . : : c u I ~c t ( J -2.2~C) l e a v m e : f r o m t h e i c e t a n k w i t h w a r m e : l v c o l w i t h i n t h e h e a t ~ - - e x c h a n g e r c i r c u i t t o r e a c h 3 . 3 ° C ( C o n t r o l L o o p - A < 1 s s h o w n m D i a g r a m 5 . 1 ) . , G l y c o l h e a t e x c h a n g e r p u m p s V S D s \ v i l l h e r a m p e d b a s e d u n t h e t e m p e r a t u r e s e t p o i n t ( 4 . - t C ) a n d t l o w t e m p e r a t u r e o f k a \ · i n g C h \ \ ' u f C h \ V s i c k o f t h e h e a t e x c h a n g e r ( C o n t r o l L o o p - B a s s h o w n i n D i a g r a m 5 l l . . G l y c o l p r i m a r y p u m p s r a m p u p w p r e s e t v a l u e a n d k e e p r u n n i n g 5 " , , h i g h e r s p e e d t h a n t h e s d p o i n t o f V S D s o f h e a t e x c h a n g e r p u m p s • T h e ( · n n p u t c 1 f P I D l o o p c o n t r o l l e d v m i a b l e ( V S D s p e e d ) o f t h e U 1 o p - B h a ' ; : - : : l u w e r r e s p o n s e 1 1 1 t i m e c o m p a r e d t o t h e - r e s p o n s e o f u u t p u t u f t h e P I D L u u p - A c o n t r o l l e d v a r i a b l e ( V a l v e ; p o s i t i o n ) . T b i s i s c a l l e d r c a c t i \ c r c : - , p u n s c u n gi~Ttll t e m p e r a t u r e ~mel w i l l b e t u n e d o n s i t e d u n n g c o m m 1 s s i o n i n g . J . l . 6 . 3 M o d e E x i t P r o c e d u r e s ~~llc- h e a t e - x c h a n g e r p u m p V S D w i l l r a m p d o \ Y l l t o m a t c h f~1lling c o o l i n g d e m a n d . \~\hen t h e V S D h a s r e a c h e d m i n i m u m p e n n i t t e d f r e q u e n c y t h e V S D s p e e d " i l l h e · . : · 1 1 t e d a t t h a t v a l u e . . ' l n y f u r t h e r d e c r e a s e i n p r i m a r y C h W c o o l i n g d e m a n d c a n n o t b e m e t b y r e d u c m g T h e \ o l u m e o f g l y c o l s u p p l i e d t o t h e h e a t e x c h a n g e r . A f u r t h e r d e c r e a s e i n c o o l i n g : e n u n d w i l l b e m e t b y a d j u s t i n g t h e b a s e l o a d c h i l l e r t l o w t e m p e r a t u r e s e t p ( J i n t s o : . t r c h i l l e r c o o l i n g c o m b i n e d w i t h t h e h e a t e x c h a n g e r c o o l i n g r c s u l r s : n t h e . · , , , - : t : . . . . : t p r i m a r y C h W s u p p l y t e m p e r a t u r e . b a s e lo~1d c h i l l e r l o a d i n g \ \ i l l b e m o n i t o r e d b y t h e C P C S . \ \ b : n t l l l " i r t J p p c d l o w e n o u g h t o p r o v i d e s u f f i c i e n t s p a r e b a s e l o a d c h i l l e r c~tpacity t o r c p b c c t i l e r t T n a i n i n g m i n i m u m r e s i d u a l g l y c o l c o o l i n g , t h e n t h e h e a t e x c h a n g e r c o u l i n g ' i l l h e s h u t o f f w i t h o u t c o m p r o m i s i n g t h e p r i m a r y C h \ V t 1 o w t e m p e r a t u r e . T h e : T E S w i l l r e v e n t o I c e B u i l d M o d e o p e r a t i o n . C P C S w i l l i n i t i a t e s h u t d o w n p r o c e d u r e s : , . B a s e l o a d c h i l l e r s u p p l y s e t p o i n t i s r e s e t t o - L - 1 - " C • H e a t e x c h a n g e r P u m p s w i l l b e t u r n e d o f f • V - ! \ V i l l b e f u l l y c l o s e d • V S - l . 2 . 3 a n d 4 w i l l b e c l o s e d i s o l a t i n g h e a t e x c h a n g e r : : - . - ~ C h a p t e r 4 C o n t r o l S t r a t e g i e s f o r S u b S y s t e m s 4 . 1 S y s t e m C o n t r o l S t r a t e g i e s f o r S u b S y s t e m s T h e v a r i o u s c o n t r o l e l e m e n t s o f t h e s u b s y s t e m s a r e c o n t r o l l e d i n d e p e n d e n t l y t o a c h i e v e s p e c i f i c c o n d i t i o n s a s m e a s u r e d b y s e n s o r s i n t h e s y s t e m . T h e p r i n c i p a l e l e m e n t s a r e : • C o n t r o l o f h e a t e x c h a n g e r m i x i n g v a l v e • C o n t r o l o f h e a t e x c h a n g e r c i r c u l a t i o n p u m p s • C o n t r o l o f g l y c o l a n d c h i l l e d w a t e r h e a t e x c h a n g e r f r e e z e p r o t e c t i o n ( S V l t o 4 ) • C o n t r o l o f i c e S t o r a g e f l o w a n d b y p a s s v a l e s • C o n t r o l o f g l y c o l c h i l l e r s a n d s h u n t p u m p s - 5 1 - - 5 2 - T h e a b o v e c o n t r o l l o o p A a n d B a r e s u b r o u t i n e s o f C P C S H o w e v e r t h e y a r e r u n n i n g I n L o c a l c o n t r o l l e r s _ C o n t r o l L o o p A : c o n t r o l s t h e G l y c o l t e m p e r a t u r e ( 3 _3 ° C ) m o d u l a t i n g t h e v a l v e V - 1 C o n t r o l L o o p B · c o n t r o l s t h e C h W t e m p e r a t u r e ( 4 . 4 4 ° C ) m o d u l a t i n g t h e V S O s o f t h e H X p u m p s F i g u r e 4 . 1 G l y c o l s u b s y s t e m i n t e r f a c e w i t h t h e M a i n C h w S y s t e m 4 . 1 . 1 C o n t r o l o f H e a t E x c h a n g e r M i x i n g V a l v e C O N T R O L L O O P A . V - 1 v a l v e i s c o n t r o l l e d t o m a i n t a i n g l y c o l s u p p l y t e m p e r a t u r e s e t p o i n t t o 3 . 3 ° C . T h e c o n t r o l l o o p w i l l b e c o n t r o l l e d u s i n g P I c o n t r o l s a n d s e t p o i n t w i l l b e c o n s i d e r e d a s 3 . 3 ° C . T h i s c o n t r o l l o o p i s a c t i v e i n t h e f o l l o w i n g I T E S m o d e s o f o p e r a t i o n M o d e 3 I C E P R I O R I T Y M o d e 4 P E A K L O A D M o d e 6 I C E B U I L D P L U S G L Y C O L C O O L I N G 4 . 1 . 2 C o n t r o l o f H e a t E x c h a n g e r C i r c u l a t i o n P u m p s C o n t r o l L o o p B T h e V S D o f h e a t e x c h a n g e r p u m p s w i l l b e c o n t r o l l e d t o m a i n t a i n t h e l e a v i n g c h i l l e d w a t e r t e m p e r a t u r e f r o m t h e h e a t e x c h a n g e r s t o a s e t p o i n t o f 4 . 4 C . T h e c o n t r o l l o o p w i l l b e c o n t r o l l e d u s i n g P I c o n t r o l s a n d s e t p o i n t w i l l b e c o n s i d e r e d a s 4 . 4 ° C a . M o d e 2 C h i l l e r P r i o r i t y b M o d e 3 I c e P r i o r i t y c M o d e 4 P e a k L o a d d M o d e 6 I c e B u i l t p l u s C o o l i n g 4 . 1 . 3 G l y c o l a n d C h i l l e d w a t e r h e a t e x c h a n g e r f r e e z e p r o t e c t i o n : T o p r o t e c t t h e g l y c o l t o c h i l l e d w a t e r h e a t e x c h a n g e r s f r o m f r e e z i n g d u r i n g t h e i c e b u i l d m o d e , f r e e z e - s t a t o p e r a t e d s o l e n o i d v a l v e s S V - 1 , S V - 2 , S V - 3 , a n d S V - 4 a r e t o b e i n s t a l l e d o n b o t h i n l e t a n d o u t l e t g l y c o l p i p e s f o r e a c h h e a t e x c h a n g e r . · T h e h e a t e x c h a n g e r p u m p s w i l l b e s t o p p e d a n d t h e s e s o l e n o i d v a l v e s w i l l b e o p e r a t e d t o s h u t t h e l i n e o f f a s s o o n a s t h e i n - l i n e s e n s o r i n t h e d i s c h a r g e s i d e o f t h e c o n t r o l v a l v e V - 1 p i p e s e n s e s t h e g l y c o l f l u i d t e m p e r a t u r e a t 1 ° C ( 3 3 . 8 ° F ) o r b e l o w . T h e s o l e n o i d o p e r a t e d v a l v e w i l l b e s h u t a n d t h e c h a n g e o f s t a t e w i l l b e r e p m i e d t o t h e C P C S s y s t e m a n d d y n a m i c a l l y s h o w n o n t h e s c h e m a t i c d i a g r a m o n t h e M o n i t o r . T h e i s o l a t i o n v a l v e s s h o u l d b e i n t e r l o c k e d w i t h h e a t e x c h a n g e r p u m p s a n d v a l v e s a f e t y c i r c u i t o f t h e s y s t e m - 5 3 - 4 . 1 . 4 C o n t r o l o f I c e S t o r a g e f l o w a n d b y p a s s v a l v e s C o n t r o l L o o p C O P T I O N A ( P R I M A R Y ) G L Y C O L C H I L L E R S & ( S E C O N D A R Y I H E A T E X C H A N G E R S C O N T R O L L O O P C . , , , - - - , 0 I ' · . V - 3 ' J i : . r : M J . i I C f . T A N I < I V - 2 ' P n m a r y ~ 1 G l y e o l P u m p s T 1 . . , . . . . . . . . , _ _ . . . . . , . . _ _ T 2 I ~ ' ' ' ' ' , _ C H # 3 P n m a r y L O O C J , - - L - - - - - - - - - 1 \ - I-~ , , , I j I T 3 J . ! F i g u r e 4 . 2 G l y c o l C h i l l e r p l a n t c o n t r o l w i t h d i f f e r e n t S u b s y s t e m s C o n t r o l l o o p C i n d i a g r a m a b o v e - 5 4 - T h e v a l v e s V - 2 a n d V - 3 w i l l b e m o d u l a t e d o p p o s i t e l y a n d p r o p o r t i o n a t e l y i n o r d e r t o a c h i e v e a H X s u p p l y g l y c o l s e t p o i n t o f 3 . 3 C . T h i s c o n t r o l l o o p C i s a c t i v e i n t h e f o l l o w i n g I T E S m o d e s o f o p e r a t i o n : a . M o d e 3 l e e P r i o r i t y b . M o d e 4 P e a k L o a d c . M o d e 6 G l y c o l C o o l i n g p l u s I c e B u i l d V a l v e V - 2 i s s h u t a n d V a l v e V - 3 i s f u l l y o p e n i n a . M o d e 5 I c e B u i l d V a l v e V - 2 i s o p e n a n d V a l v e V - 3 i s f u l l y s h u t i n a . M o d e 2 C h i l l e r P r i o r i t y 4 . 1 . 5 C o n t r o l o f G l y c o l C h i l l e r s a n d S h u n t P u m p s G e n e r a l l y t h e g l y c o l c h i l l e r s w i l l b e s t a r t e d a n d s e q u e n c e d b y t h e C P C S t o e n s u r e t h e r e i s a s l i g h t s u r p l u s f l o w i n t h e g l y c o l c h i l l e r b y p a s s p i p e . I f t h e s e c o n d a r y g l y c o l d i s t r i b u t i o n i n c r e a s e s a n d t h e f l o w i n t h e b y p a s s a p p r o a c h e s f l o w r e v e r s a l t h e n a n o t h e r g l y c o l c h i l l e r a n d i t s a s s o c i a t e s h u n t p u m p a r e s t a r t e d . W h e n c o o l i n g d e m a n d i s f a l l i n g t h e C P C S c o n t i n u e s t o m o n i t o r t h e s u r p l u s f l o w t h r o u g h t h e b y p a s s . W h e n t h e s u r p l u s i n c r e a s i n g l y e x c e e d s t h e v o l u m e s u p p l i e d b y o n e g l y c o l c h i l l e r ( s a y 1 1 0 % i n i t i a l l y b u t a d j u s t e d d u r i n g c 0 1 m n i s s i o n i n g t o e n s u r e s t a b l e o p e r a t i o n ) t h e n o n e g l y c o l c h i l l e r i s d i s a b l e d . T h i s s u r p l u s f l o w m u s t b e m a i n t a i n e d f o r a s u i t a b l e a n d s t a b l e p e r i o d o f t i m e b e f o r e s h u t t i n g t h e c h i l l e r d o w n t o p r e v e n t r a p i d c y c l i n g . T h e t r e n d a s w e l l a s q u a n t u m o f t h e s u r p l u s f l o w s h o u l d b e u s e d i n t h e c o n t r o l s t r a t e g y . - 5 5 - 4 . 1 . 6 C P C S S y s t e m A r c h i t e c t u r e a n d S u b r o u t i n e s T h e C P C S a p p l i c a t i o n s o f t w a r e w i l l b e c o m p o s e d o f 4 m a i n c o n t r o l s u b - f u n c t i o n s • I T E S m o d u l e p l a n t o p e r a t i o n w i t h i n t h e C P C S • G l y c o l c h i l l e r s u b s y s t e m o p e r a t i o n w i t h i n t h e G C P C S ( s u b - s y s t e m ) • H e a t e x c h a n g e r c o n t r o l s w i t h H X C S ( S u b S y s t e m ) • P u m p s s y s t e m s e q u e n c e r s I T E S P L A N T C O N T R O L ~ B A S E + H X C O N T R O L I T E S I I T £ $ 2 I T E S I I T E U p u m p s p 4 p u m p s p 9 p u m p s p 1 4 p u m p s P 1 t G L Y C O L C P C ~ < = = = : : : " I C E M A K E / B U R N J H X S Y S T E M F i g u r e 4 . 3 C P C S A r c h i t e c t u r e T h i s s h o w s t h e m o d u l a r a r c h i t e c t u r e o f t h e s u b s y s t e m c o m m u n i c a t i o n v i a i t s i n t e r n a l s t r u c t u r e - 5 6 - 1 . ) T h e C P C S w i l l b e c o n f i g u r e d w i t h f u l l c h i l l e r m a n a g e m e n t s o f t w a r e . 2 . ) T h e s o f t w a r e s y s t e m s a s a b o v e F i g 4 . 3 w i l l b e c l a s s i f i e d i n t o s u b s y s t e m s . T h e B a s e l o a d c h i l l e r s y s t e m a n d g l y c o l c h i l l e r p l a n t c o n t r o l s y s t e m ( G C P C S ) , w h i c h c o n t r o l s s u b f u n c t i o n s o f t h e g l y c o l s u b s y s t e m . 3 . ) T h e r e w i l l b e f o u r n u m b e r I T E S m o d u l e s w i t h a n a s s o c i a t e d c o n t r o l s t r a t e g y f e a t u r i n g a l l i t s i n t e g r a l C P C f u n c t i o n s . - . . . . : . _ ; : . . . r ' - 5 7 - 4 . ) T h e C P C S w i l l c o m p u t e t h e b e s t o p e r a t i o n a l s t r a t e g y t o o p e r a t e p l a n t b y c o n s u l t i n g i t s i n t e l l i g e n t s u b m o d u l e s , s u c h t h a t c o m p u t a t i o n a l a l g o r i t h m s , r e c o r d e d w e a t h e r d a t a , r e c o r d e d p r e v i o u s o p e r a t i o n a l c o n d i t i o n s , m o d e l s d e r i v e d b a s e d o n l a t e s t w e a t h e r u p d a t e s a n d i n t e r a c t i v e o p e r a t o r i n p u t s . 5 . ) T h e C h i l l e d w a t e r p r i m a r y p u m p o f t h e l e a d I T E S m o d u l e w i l l b e s t a r t e d b a s e d o n s e q u e n c e r s e l e c t i o n . O n c e t h e f l o w i s e s t a b l i s h e d t h e I T E S m o d u l e ( b a s e c h i l l e r ) w i l l b e c o m m a n d e d t o t u m o n b y t h e C P C S . 6 . ) T h e B a s e L o a d c h i l l e r s e t p o i n t w i l l b e c o m m u n i c a t e d t o t h e c h i l l e r c o n t r o l s a n d t o t h e H e a t E x c h a n g e r c o n t r o l s b y t h e C P C S . 7 . ) T h e c h i l l e r w i l l c a l l f o r i t s s h u n t p u m p a n d o n c e t h i s a n d t h e p r i m a r y p u m p s e s t a b l i s h f l o w t h r o u g h t h e c h i l l e r , t h e b a s e l o a d c h i l l e r w i l l b e s t a r t e d . 8 . ) I f t h e B a s e L o a d c h i l l e r l o a d i n g a p p r o a c h e s m a x i m u m t h e n t h e C P C S w i l l b r i n g t h e g l y c o l s u b s y s t e m o n l i n e t o a s s i s t t h e b a s e l o a d c h i l l e r . 9 . ) T h e b a s e l o a d c h i l l e r w i l l b e a s s i s t e d b y t h e h e a t e x c h a n g e r s t o b r i n g d o w n t h e c o o l i n g d e m a n d t r a n s f e r r e d t o p r i m a r y C h W f r o m t h e s e c o n d a r y c i r c u i t . 1 0 . ) T h e g l y c o l s u b s y s t e m w i l l b e s t a g e d i n w i t h i t s r e l e v a n t m o d e o f o p e r a t i o n a s c o m m a n d e d b y t h e C P C S . 1 1 . ) T h e C h W s u p p l y t e m p e r a t u r e f o r t h e p r i m a r y c i r c u i t w i l l b e t h e m a j o r c o n t r o l d y n a m i c o f t h e g l y c o l s u b s y s t e m . T h e C h W t e m p e r a t u r e m e a s u r e d a t h e a t e x c h a n g e r l e a v i n g l e g ( a n d i t s s e t p o i n t ( 4 . 4 4 ° C ) ) w i l l c o n t r o l t h e V S D o f t h e h e a t e x c h a n g e r p u m p s , t h e r e b y i n c r e a s i n g f l o w i n t h e h e a t e x c h a n g e r c i r c u i t . ( C o n t r o l L O O P B r e f e r t h e d i a g r a m 5 . 1 ) 1 2 . ) T h e v a r y i n g o f g l y c o l f l o w t h r o u g h h e a t e x c h a n g e r c i r c u i t s m i g h t a f f e c t t h e g l y c o l t e m p e r a t u r e a t t h e e n t r y o f h e a t e x c h a n g e r ( 3 . 3 ° C ) . T h i s w i l l b e c o n t r o l l e d b y m o d u l a t i o n o f v a l v e V - 1 i n t h e v a r i o u s d i f f e r e n t m o d e s o f o p e r a t i o n s . T h e t a r g e t i s t o k e e p t h e g l y c o l t e m p e r a t u r e a t a s e t p o i n t o f 3 . 3 o c . 1 3 . ) T h e g l y c o l c h i l l e r s w i l l b e s e q u e n c e d a n d s t a r t e d t o m a i n t a i n a s m a l l s u r p l u s p r i m a r y g l y c o l f l o w c o m p a r e d w i t h t h e s e c o n d a r y d i s t t i b u t i o n b a s e d o n t h e g l y c o l f l o w s u p p l y t e m p e r a t u r e a n d t h e r e t u r n t e m p e r a t u r e s o f t h e m a i n g l y c o l h e a d e r s a n d f l o w s e n s o r r e a d i n g s i n t h e b y p a s s p i p e . 1 4 . ) T h e a u t o m a t i c s e q u e n c e r o u t i n e s a l s o r e s i d e w i t h i n t h e C P C S s o f t w a r e . S e q u e n c e o r d e r f o r t h e I T E S m o d u l e s w i l l b e c o m p u t e d o n a w e e k l y b a s i s a n d s t o r e d w i t h i n t h e s y s t e m . I f t h e r e i s a n y f a u l t o f e i t h e r t h e b a s e c h i l l e r o r h e a t e x c h a n g e r s y s t e m t h e n t h e r e s p e c t i v e I T E S m o d u l e w i l l b e t a k e n o u t o f - 5 8 - t h e s e q u e n c e b y m a r k i n g i t a s u n a v a i l a b l e t o t h e C P C S s e q u e n c e r . O n c e i t i s r e a d y t o o p e r a t e o n c e m o r e t h e s y s t e m m o d u l e w i l l b e i d e n t i f i e d a n d a u t o m a t i c a l l y e n t e r e d t o i t s s e q u e n c e r . 1 5 . ) A t t h e o p e r a t o r c o n s o l e i t s h o u l d b e d i s p l a y e d a s u n a v a i l a b l e I a v a i l a b l e . S h o u l d a n e n t i r e m o d u l e b e t a k e n o u t o f t h e p r o g r a m m i n g , t h e C P C S s o f t w a r e w i l l i g n o r e t h a t m o d u l e i n i t s s e q u e n c i n g a n d c o n s i d e r t h i s t o b e a n a l a r m s t a t e . I t a l s o s h o u l d s h o w t h e n e w s e q u e n c e o f c h i l l e r s b a s e d o n a v a i l a b l e h e a l t h y m o d u l e s . 1 6 . ) T h e s e c o n d a r y c h i l l e d w a t e r d i s t r i b u t i o n c i r c u i t s ( P l , P 2 , a n d P 3 ) w i l l h a v e f l o w t e m p e r a t u r e s e n s o r s i n t h e s u p p l y a n d r e t u r n h e a d e r s . T h e s u p p l y a n d r e t u r n t e m p e r a t u r e s m e a s u r e d o n b o t h t h e p r i m a r y a n d s e c o n d a r y s i d e s o f t h e m a i n b y p a s s ' l i n e ( T l , T 2 , T 3 & T 4 a s s h o w n i n D i a g r a m 2 . 1 ) w i l l b e m e a s u r e d a n d c o m p a r e d t o c o n f i n n t h a t t h e r e i s n o r e v e r s a l o f f l o w d i r e c t i o n t h r o u g h t h e b y p a s s . T h i s w i l l a l s o b e m e a s u r e d b y t h e f l o w m e a s u r e m e n t s e n s o r . 1 7 . ) T h e C P C S w i l l c o n t i n u o u s l y a d j u s t t h e s e t p o i n t s o f V S D s t o v a r y t h e p r i m a r y g l y c o l p u m p s s p e e d t h r o u g h t h e g l y c o l c i r c u i t ( w i t h i n t h e m a x i m u m v o l u m e f l o w r a n g e a l l o w e d ) i n o r d e r t o m a i n t a i n s m a l l s u r p l u s f l o w t h r o u g h d e - c o u p l e r l i n e . T h e f l o w m e a s u r i n g s t a t i o n s o n s e c o n d a r y c i r c u i t s a n d t h e s u p p l y a n d r e t u r n t e m p e r a t u r e s e n s o r s i n t h e r e s p e c t i v e d i s t r i b u t i o n c i r c u i t h e a d e r s w i l l a l l o w t h e C P C S t o m o n i t o r t h e t o n n a g e b e i n g c o n s u m e d , t o a s s i s t i n d e t e n n i n i n g t h e n u m b e r o f I T E S s y s t e m m o d u l e s t o o p e r a t e a n d t o m a n a g e i c e b u r n i n g r o u t i n e s b y I T E S m o d u l e s . 1 8 . ) W h e n t h e s e c o n d a r y c o o l i n g l o a d i n c r e a s e s m o r e a n d m o r e c h i l l e d w a t e r i s p u m p e d t h r o u g h t h e s e c o n d a r y c i r c u i t s t o m a t c h t h e o p e n i n g o f t h e s y s t e m s t w o - w a y v a l v e s . I n o r d e r t o m a i n t a i n t h e d e - c o u p l e r f l o w s e t p o i n t t h e p r i m a r y C h W p u m p s g r a d u a l l y r a m p u p t o t h e i r m a x i m u m l i m i t . T h i s w i l l r e s u l t i n a n i n c r e a s e d v o l u m e f l o w t h r o u g h t h e I T E S m o d u l e s t h a t a r e e n a b l e d . O n c e t h e p r i m a r y p u m p s s t a r t t o a p p r o a c h t o t h e i r m a x i m u m s p e e d s t h e y w i l l n o l o n g e r b e a b l e t o m a i n t a i n t h e p o s i t i v e v o l u m e f l o w s e t p o i n t t h r o u g h d e - c o u p l e r ( i n i t i a l l y s e t t o 2 % ) . T h e C P C S w i l l s t a r t t h e p r i m a r y C h W p u m p s o f n e x t I T E S m o d u l e i n t h e s e q u e n c e a n d r a m p u p t h e p u m p s p e e d t o f u l f i l t h e f l o w r e q u i r e m e n t t h r o u g h s e c o n d a r y c i r c u i t w h i l e m a i n t a i n i n g t h e s m a l l s u r p l u s f l o w t h r o u g h t h e d e - c o u p l e r . 1 9 . ) O n c e t h e f l o w r e q u i r e m e n t i n t h e s e c o n d a r y c i r c u i t i s s a t i s f i e d , t h e C P C S w i l l s t a r t t o a l l o c a t e r e s o u r c e s ( b a s e l o a d c h i l l e r s , g l y c o l c h i l l e r s a n d i c e t a n k s ) f r o m t h e n e x t I T E S m o d u l e t o m a i n t a i n t h e C h W t e m p e r a t u r e s e t p o i n t ( 4 . 4 ° C ) 2 0 . ) T h e s e l e c t i o n a n d s e q u e n c i n g o f I T E S m o d u l e s a n d o p e r a t i o n a l m o d e s w i l l b e d o n e b y t h e C P C S b a s e d o n t h e l o a d p r e d i c t i o n p r o f i l e . T h e s e l e c t i o n w i l l - 5 9 - b e d o n e i n o r d e r t o g e n e r a t e s u f f i c i e n t c o o l i n g i n t h e p r i m a r y s y s t e m a s n e e d e d t o m e e t t h e i n s t a n t a n e o u s a n d p r e d i c t e d f u t u r e l o a d s i n t h e m o s t e f f i c i e n t w a y . 2 1 . ) T h e o p e r a t i o n o f t h e c o n t r o l s t r a t e g y f o r t h e d i s t r i b u t i o n c i r c u i t w i l l b e d e t e r m i n e d p r e d o m i n a n t l y b y t h e s y s t e m d y n a m i c s . F o r e x a m p l e , t h e s e c o n d a r y c i r c u i t s w i l l b e c o m p l e t e w i t h d i f f e r e n t i a l p r e s s u r e s e n s o r s . T h e s e w i l l f e e d a n y p r e s s u r e v a r i a t i o n s t h r o u g h P I D c o n t r o l l o o p s t o t h e V S D c o n t r o l o n t h e p u m p s s o e n a b l i n g f l o w r e g u l a t i o n . T h e s o f t w a r e w i l l m a i n t a i n a c o n s t a n t D P t o e n s u r e t h a t t h e d i s t r i b u t i o n w i l l n o t b e s t a r v e d o r o v e r p r e s s u r i z e d . 2 2 . ) F o r o p t i m u m s y s t e m o p e r a t i o n , t h e m a x i m u m n u m b e r o f I T E S M o d u l e s w i l l b e o p e r a t e d t o m a i n t a i n " I c e P r i o r i t y " o p e r a t i o n . ( T h i s s c e n a r i o w i l l b e t a k e n , p l a c e w h e n a l l t h e I T E S m o d u l e s a r e i n s t a l l e d a n d i n o p e r a t i o n . ) 2 3 . ) T h e p r i m a r y c h i l l e d w a t e r p u m p s e t f o r e a c h I T E S m o d u l e s w i l l h a v e t h r e e p u m p s , 2 f o r f u l l l o a d o p e r a t i o n a n d 1 s t a n d b y . T h e t h r e e p u m p s w i l l b e r o t a t e d o n a w e e k l y b a s i s t o e q u a l i z e r u n t i m e . T h e s t a n d b y p u m p w i l l b e b r o u g h t i n t o o p e r a t i o n i n c a s e o f f a i l u r e o f o n e o f t h e d u t y p u m p s , o r w h e n e v e r t h e s e c o n d a r y c h i l l e d w a t e r s y s t e m f a i l s t o m a i n t a i n t h e d e s i g n e d 1 0 ° K d e l t a T a n d r e t u r n s w i t h a t e m p e r a t u r e h i g h e r t h a n d e s i g n e d - i . e . a b o v e 1 5 . 4 4 ° C . T h e C P C S w i l l a u t o m a t i c a l l y n o t i f y t h e o p e r a t o r b y r a i s i n g a n a l a r m f o r i m m e d i a t e s y s t e m m a i n t e n a n c e a n d c o r r e c t i o n . 2 4 . ) V a r i a b l e s p e e d d r i v e s a r e s u p p l i e d w i t h s e t p o i n t s b y t h e C P C S i n o r d e r t o e n s u r e p r o p e r f l o w m a n a g e m e n t o f t h e s e c o n d a r y c i r c u i t s . T h e s p e e d c o n t r o l s y s t e m o f t h e s e c o n d a r y c h i l l e d w a t e r d i s t r i b u t i o n l o o p p u m p s ( P I , P 2 , a n d P 3 ) w i l l m a i n t a i n t h e r e q u i r e d s y s t e m d i f f e r e n t i a l p r e s s u r e s i n e a c h i n d i v i d u a l c i r c u i t . 2 5 . ) T h e l a g / s t a n d b y p u m p w i l l b e s t a r t e d i f l e a d p u m p s a r e o p e r a t i n g a t m a x i m u m s p e e d a n d t h e d i f f e r e n t i a l p r e s s u r e c o n t i n u e s t o f a l l . A l l o p e r a t i n g p u m p s w i l l s h a r e t h e s a m e s p e e d s i g n a l . ( s a m e s e t p o i n t t o t h e V S D s ) T h e o p e r a t i n g s p e e d s o f t h e p u m p s w i l l b e s e t w i t h i n t h e m a x i m u m r a n g e o f o p e r a t i n g p a r a m e t e r s , t y p i c a l l y 2 0 - 1 0 0 % . 2 6 . ) I n t h e c h i l l e r p l a n t c o n t r o l a l g o r i t h m , a n a p p r o a c h t o w a r d s z e r o f l o w c o n d i t i o n i n t h e b y p a s s l i n e a n d p o s s i b l e f l o w r e v e r s a l i n d i c a t e s t h a t t h e r e i s a p o s i t i v e d e m a n d f o r m o r e c o o l i n g r e q u i r e m e n t w i t h i n t h e b u i l d i n g s . S o t h e p r i m a r y c h i l l e d w a t e r p u m p s p e e d s a r e r a m p e d u p t o m a i n t a i n t h e s m a l l s u r p l u s t h r o u g h · t h e b y p a s s a n d t h e C P C S s e l e c t s a n d o p e r a t e s t h e a p p r o p r i a t e m i x o f I T E S m o d e s t o m a i n t a i n t h e p r i m a r y c h i l l e d w a t e r s u p p l y t e m p e r a t u r e s e t p o i n t . - 6 0 - 2 7 . ) T h e o r e t i c a l l y i f t h e s y s t e m e x a c t l y s a t i s f i e s t h e d e m a n d f r o m t h e l o a d t h e n t h e r e i s n o f l o w t h r o u g h t h e m a i n b y - p a s s l i n e a n d i t i s r e c o g n i z e d a s e q u i l i b r i u m s t a g e o f t h e s y s t e m . I n p r a c t i c a l t e r m s a l t h o u g h h i s i s t h e m o s t e f f i c i e n t s t a t e i t i s m o r e d i f f i c u l t t o c o n t r o l i n a r e a l s i t u a t i o n s o t h e C P C S w i l l s e e k t o m a i n t a i n t h e s m a l l e s t p o s s i b l e s u r p l u s f l o w t h r o u g h t h e b y - p a s s l i n e c o n s i s t e n t w i t h g o o d s t e a d y c o n t r o l . 2 8 . ) I f t h e s y s t e m t w o - w a y · v a l v e s c l o s e i n t h e s e c o n d a r y c i r c u i t , a n d s y s t e m i s o p e r a t i n g m o r e c h i l l e r s t h a n i t i s r e q u i r e d , t h e e x c e s s i v e c h i l l e d w a t e r f l o w w i l l b e d i v e r t e d t h r o u g h t h e b y p a s s t o t h e p r i m a r y s y s t e m r e t u r n l i n e . T h i s c a u s e s t h e p r i m a r y s y s t e m r e t u r n t e m p e r a t u r e t o d r o p ( T 2 i n t h e D i a g r a m 2 . 1 ) . 2 9 . ) W h e n t h e f l o w v o l u m e t h r o u g h t h e b y p a s s i s g r e a t e r t h a n 1 1 0 % t h e f l o w v o l u m e o f o n e w h o l e I T E S m o d u l e a n d t h e p r i m a r y c h i l l e d w a t e r s u p p l y t e m p e r a t u r e i s a c h i e v i n g i t s s e t p o i n t ( 4 . 4 ° C ) a n d t h e 1 s t I T E S i s r u n n i n g w i t h m i n i m u m r e s o u r c e s t h e n C P C S w i l l s u b t r a c t t h e f i r s t l a g I T E S m o d u l e a n d t h e a s s o c i a t e d p u m p s . T h i s t h r e s h o l d s e t p o i n t w i l l b e a d j u s t e d d u r i n g c o m m i s s i o n i n g . T h e l a g I T E S m o d u l e w i l l b e d i s a b l e d f r o m t h e C P C S . T h i s w i l l e n s u r e t h a t t h e r e m a i n i n g I T E S m o d u l e ( s ) r u n w i t h a s m a l l s u r p l u s f l o w t h r o u g h d e - c o u p l e r a n d c h i l l e d w a t e r s u p p l y t e m p e r a t u r e r e m a i n s a t i t s s e t p o i n t . C h a p t e r 5 A n a l y s i s o f S e a s o n a l L o a d D e m a n d P r o f i l e 5 . 1 T y p i c a l S e a s o n a l D e m a n d P r o f i l e T h e g r a p h b e l o w ( F i g u r e 5 . 1 ) s h o w s t h e b u i l d i n g l o a d i n a t y p i c a l p e a k d e m a n d d e s i g n d a y . T h e e s t i m a t e d l o a d p r o f i l e i s c o n s i d e r e d t o b e m o d e r a t e l y c o n s i s t e n t b a s e d o n h i s t o r i c a l d a t a r e c o r d e d i n t h i s r e g i o n o f w h e r e t h e s e l e c t e d p r o j e c t l o c a t e d ( G a r d e n p r o j e c t i n M i d d l e E a s t ) . H o w e v e r , i n o u r d e s i g n w e r e q u i r e t h a t t h e n e c e s s a r y a d j u s t m e n t a n d f l e x i b i l i t y w i l l b e i n c l u d e d i n t h e s p e c i a l i s t s o f t w a r e t o c o p e w i t h t h e l o c a l i m p a c t o f c l i m a t e c h a n g e . I n o r d e r t o a c h i e v e t h i s , t h e p r o p o s e d s y s t e m s h o u l d i n c l u d e a l o a d p r o f i l e p r e d i c t i o n m e t h o d o l o g y . T h i s w i l l u s e m u l t i p l e l o a d e s t i m a t e i n p u t s , w e a t h e r d a t a r e c o r d s a n d t h e a c t u a l l o a d d a t a f r o m t h e p r e v i o u s d a y . T h i s w i l l r e q u i r e i n t e r a c t i v e o p e r a t o r i n p u t i n t o t h e c o n t r o l s o f t w a r e . I n o r d e r t o o p t i m i z e e n e r g y u s a g e a n i c e s t o r a g e s y s t e m i s p r o p o s e d . T h e i c e s t o r a g e s t r a t e g y w i l l e n s u r e t h a t t h e c h i l l e r s a n d m e c h a n i c a l e q u i p m e n t a r e u s e d i n t h e m o s t e f f i c i e n t w a y a n d r e d u c e t h e s i z e o f p l a n t a n d e l e c t r i c a l l o a d t o m e e t p e a k l o a d s . T h e I c e s t o r a g e s y s t e m p r o p o s e d , p r o v i d e s t h e s y s t e m w i t h t h e p r i n c i p a l m e t h o d o f d e a l i n g w i t h t h e p e a k l o a d r e q u i r e m e n t o f t h e b u i l d i n g p r o f i l e a s i l l u s t r a t e d i n F i g u r e 5 . 1 F i g u r e 5 . 1 s h o w s t h e d i s t r i b u t i o n o f l o a d s i n t h e p r i m a r y p r o d u c t i o n c y c l e s . • L i g h t b l u e c o l o r ( b o t t o m ) r e p r e s e n t s s u p p l y f r o m b a s e l o a d c h i l l e r s : • P u r p l e c o l o r ( m i d d l e ) t h e s u p p l y f r o m g l y c o l c h i l l e r s • G r e y b a r s ( t o p ) c o o l i n g p r o d u c e d f r o m s t o r e d i c e - 6 1 - 8 0 0 0 7 0 0 0 6 0 0 0 5 0 0 0 e 4 0 0 0 . t : ! ~ ~ . , 3 0 0 0 " ' 0 _ J ~ 2 0 0 0 1 - 1 0 0 0 F i g u r e 5 . 1 T h e r m a l l o a d c o n t o u r o f t h e b u i l d i n g a n d i t s d i s t r i b u t i o n f r o m p r i m a r y p r o d u c t i o n ~ - a - ~,~."' T h e b u i l d i n g l o a d i s t h e b o u n d a r y c u r v e i n r e d i l l u s t r a t e d i n F i g u r e 5 . 1 ; a n d i n d i c a t e s t h e l o a d p r o f i l e o f b u i l d i n g l o a d i n a t y p i c a l d e s i g n d a y . T h e l o a d s h o u l d b e a c h i e v e d w i t h o p t i m u m a n d e c o n o m i c a l o p e r a t i o n o f t h e m e c h a n i c a l s y s t e m . T h e i c e s t o r a g e s y s t e m u s e s s t a n d a r d g l y c o l c h i l l e r s t o m a k e i c e a t n i g h t w h e n u t i l i t i e s p o t e n t i a l l y c h a r g e l e s s f o r e l e c t r i c i t y a n d c o o l i n g d e m a n d r a t e s a r e l o w . T h e i c e c o o l i n g s u p p l e m e n t s o r e v e n r e p l a c e s m e c h a n i c a l c o o l i n g d u r i n g t h e d a y w h e n u t i l i t y r a t e s a r e p o t e n t i a l l y a t t h e i r h i g h e s t . A n o t h e r a d v a n t a g e o f i c e s t o r a g e i s t h a t i t a c t s a s s t a n d b y c o o l i n g c a p a c i t y i n a s i t u a t i o n w h e r e t h e b a s e l o a d w a t e r c h i l l e r i s u n a b l e t o o p e r a t e , u n t i l t h e C P C S s w i t c h e s o v e r t o s t a n d b y I T E S m o d u l e s . O n a p e a k d a y , t h e t o t a l g l y c o l c h i l l e r s a n d b a s e l o a d c h i l l e r s c a p a c i t y a l o n e w i l l n o t b e s u f f i c i e n t t o m e e t t h e p r e d i c t e d p e a k d e m a n d o f t h e p r o f i l e . T h e p e a k l o a d i s a c h i e v e d u s i n g t h e b a s e l o a d c h i l l e r s , g l y c o l c h i l l e r s a n d t h e c o o l i n g p r o d u c e d i n t h e i c e b u r n p r o c e s s . L a t e n t a n d s e n s i b l e h e a t i s a b s o r b e d f r o m t h e g l y c o l s y s t e m d u r i n g t h e m e l t i n g p r o c e s s o f i c e . T h i s i s t h e b a s i c c o n c e p t f o r t h e d e s i g n t h a t h a s b e e n p r o p o s e d f o r t h e c o o l i n g l o a d d i s t r i b u t i o n t o m a t c h t h e l o a d p r o f i l e o f t h e c o o l i n g s y s t e m s . - 6 2 - n a t y p i c a l d e s i g n d a y , t h e b a s e l o a d c h i l l e r s s h o u l d o p e r a t e i n c o m b i n a t i o n w i t h g l y c o l ; h i l l e r s , i c e s t o r a g e f a c i l i t i e s a n d h e a t e x c h a n g e r s t o a c h i e v e a l l i t s b u i l d i n g t h e n n a l l o a d · e q u i r e m e n t s w h i l e e n s u r i n g t h e m i n i m a l p o w e r i n p u t t o t h e s y s t e m . f h e I T E S c o n s i s t s o f c h i l l e r s , h e a t e x c h a n g e r s a n d v a r i a b l e v o l u m e p u m p s o p e r a t i n g v i a V S D . T h e o p t i m i z a t i o n o f d a i l y e n e r g y c o n s u m p t i o n l a r g e l y d e p e n d s o n t h e s e l e c t i o n o f t h e m o s t e c o n o m i c a l m o d e s o f o p e r a t i o n b a s e d o n k W h , k V A r a t i n g s , s t o r e i c e c a p a c i t y a n d t h e c u r r e n t e f f i c i e n c y o f c h i l l e r s . T h e e f f i c i e n c y v a r i e s m a i n l y w i t h t h e e x t e m a l a m b i e n t c o n d i t i o n s o f t h e d a y . I t i s i n t e n d e d t h a t t h e c h i l l e r s s h o u l d b e o p e r a t e d f o r t h e m i n i m u m n u m b e r o f h o u r s d u r i n g h i g h d a y t i m e a m b i e n t c o n d i t i o n s w h e n t h e y r u n l e s s e f f i c i e n t l y . T h e e f f i c i e n c y o f t h e c h i l l e r s d u r i n g n i g h t o p e r a t i o n i s h i g h e r d u e t o l o w a m b i e n t t e m p e r a t u r e c o n d i t i o n . T h e c h a r g e d i c e i s b u m e d d u r i n g t h e d a y a n d u s e d t o s u p p o r t t h e r e f r i g e r a t i o n l o a d i n o r d e r t o m a t c h p e a k r e q u i r e m e n t o f t h e b u i l d i n g l o a d c o n t o u r . M a x i m i z i n g t h e n i g h t t i m e h o u r s o f o p e r a t i o n , w h e r e l o w a m b i e n t c o n d i t i o n s o c c u r , w i l l b e n e f i t o p e r a t i o n t h r o u g h m o r e e f f i c i e n t r e f r i g e r a t i o n w h i c h i s t h e n s t o r e d a s i c e . I n F i g u r e 5 . 2 , • L i g h t b l u e ( b o t t o m ) r e p r e s e n t s b a s e l o a d c h i l l e r c o o l i n g • P u r p l e ( m i d d l e ) i n d i c a t e g l y c o l c h i l l e r c o o l i n g • d a r k b l u e ( m i d d l e ) b a r s r e p r e s e n t i c e b u i l d • G r e y b a r s ( t o p ) s h o w s p e a k l o a d . l n ' N i g h t t i m e ' o p e r a t i o n e l e c t r i c i t y i s u s e d , a t a p o t e n t i a l l y m o r e e c o n o m i c a l t a r i f f , r a t e i n o r d e r t o p r o d u c e a n d s t o r e c o o l i n g r e q u i r e d f o r d a y t i m e o p e r a t i o n . - 6 3 - 7 0 0 0 . 6 0 0 0 ~ ~ 5 0 0 0 " t : J ~ = 4 0 0 0 ~ 3 0 0 0 2 0 0 0 1 0 0 0 4 a m 6 a m 8 a m 1 0 a m 1 2 p m 2 p m 4 p m 6 p m 8 p m 1 0 p m O a m 2 a m F i g u r e 5 . 2 P e a k l o a d m a t c h i n g w i t h I c e p r o d u c e d A s s h o w n i n t h e G r a p h , t h e i c e b u i l d i n t h e n i g h t o p e r a t i o n w i l l b e b u r n e d t o m a t c h t h e p e a k l o a d m a t c h i n g . T h e o p t i m i z a t i o n p r o c e s s w i l l a c c u r a t e l y p r o v i d e t h e n u m b e r o f i c e b a n k s t o b e r e a d y w h e n t h e d a y s t a r t i n g a n d h o w f a s t i t s h o u l d b e b u r n e d t o a b s o r b r e q u i r e d c o o l i n g l o a d . - 6 4 - ~ . . . . . . 5 . 2 T y p i c a l S u m m e r P r o f i l e : T h e c o o l i n g l o a d o n t h e b a s e l o a d w a t e r c h i l l e r s i s i n i t i a l l y h i g h b u t r e d u c e s t h r o u g h t h e e a r l y h o u r s o f t h e m o r n i n g t o a m i n i m u m j u s t b e f o r e d a w n . ( B a s e L o a d ) P l e a s e r e f e r t o G r a p h 6 . 2 a b o v e M e a n w h i l e , t h e g l y c o l c h i l l e r s w o r k a t t h e i r m a x i m u m l o w t e m p e r a t u r e ( - 5 . 6 ° C ) o u t p u t , t h e i r e f f i c i e n c y g r a d u a l l y i n c r e a s i n g a s t h e a m b i e n t a i r t e m p e r a t u r e f a l l s . A s t h e i c e t a n k s f i l l u p t o w a r d s d a w n , t h e o u t p u t o f t h e g l y c o l c h i l l e r s i s g r a d u a l l y r e d u c e d , a n d t h e y m a y e v e n t u a l l y s w i t c h o f f c o m p l e t e l y . ( I c e B u i l d ) F o r a s h o r t p e i i o d o f t i m e t h e b a s e l o a d w a t e r c h i l l e r s m a y o p e r a t e a l o n e . ( B a s e L o a d ) A s t h e c o o l i n g l o a d i n c r e a s e s t h r o u g h t h e m o r n i n g , t h e c o o l i n g p o w e r o f t h e b a s e l o a d w a t e r c h i l l e r s i s a u g m e n t e d b y t h e g l y c o l c h i l l e r s o p e r a t i n g a t t h e i r n o r m a l t e m p e r a t u r e , o f 3 . 3 ° C f o r c o o l i n g o p e r a t i o n , t h e f l o w o f g l y c o l t h r o u g h t h e h e a t e x c h a n g e r b e i n g a d j u s t e d t o m a i n t a i n t h e d e s i g n s e c o n d a r y c h i l l e d w a t e r c i r c u i t s u p p l y t e m p e r a t u r e o f 4 . 4 ° C . ( C h i l l e r P r i o r i t y ) A p p r o a c h i n g m a x i m u m c o o l i n g l o a d t h e C P C S s w i t c h e s p a r t o f t h e g l y c o l f l o w i s d i v e r t e d t h r o u g h t h e i c e b a n k t o b u m i c e a n d d e l i v e r s g l y c o l a t 1 ° , w h i c h w h e n m i x e d w i t h t h e u n - d i v e r t e d f l o w , r e s u l t s i n t h e n o r m a l h e a t e x c h a n g e r g l y c o l e n t e r i n g t e m p e r a t u r e o f 3 . 3 ° C . ( P e a k L o a d ) T h e C P C S c o n t r o l s t r a t e g y w i l l a i m t o b u m a l l s t o r e d i c e e x c e p t f o r t h e d a y - t o - d a y r e s e r v e b y ( b u t n o t b e f o r e ) t h e e n d o f t h e p e a k c o o l i n g p e r i o d . A t t h e e n d o f p e a k c o o l i n g l o a d , w h e n i c e b u m i s n o l o n g e r r e q u i r e d , t h e C P C S s w i t c h e s t h e g l y c o l c h i l l e r s b a c k t o t h e i r m e d i u m t e m p e r a t u r e m o d e , p e n d i n g r e d u c t i o n o f t h e c o o l i n g l o a d t o t h e p o i n t a t w h i c h i c e b u i l d i n g b e c o m e e c o n o m i c a l . ( C h i l l e r P r i o r i t y ) W h e n c o o l i n g l o a d a n d a i r t e m p e r a t u r e h a v e b o t h r e d u c e d a f t e r s u n s e t , t h e C P C S s w i t c h e s t h e g l y c o l c h i l l e r s t o l o w t e m p e r a t u r e i c e b u i l d m o d e . ( I c e B u i l d ) I f t h e r e i s a n y c o o l i n g d e m a n d i n e x c e s s o f t h e b a s e l o a d , i t i s m e t b y m i x i n g g l y c o l f r o m t h e h e a t e x c h a n g e r o u t l e t w i t h t h a t d i r e c t f r o m t h e c h i l l e r s t o m a i n t a i n t h e n o n n a l 3 . 3 ° C i n l e t t e m p e r a t u r e . ( I c e B u i l d p l u s C o o l i n g ) - 6 5 - 5 . 3 T y p i c a l W i n t e r P r o f i l e : T h e c o o l i n g l o a d o n t h e b a s e l o a d w a t e r c h i l l e r s i s l o w a n d r e d u c e s t h r o u g h t h e e a r l y h o u r s o f t h e m o r n i n g t o a m i n i m u m j u s t b e f o r e d a w n . ( B a s e L o a d ) P l e a s e r e f e r t o G r a p h 6 . 3 b e l o w . M e a n w h i l e , t h e g l y c o l c h i l l e r s w o r k a t t h e i r m a x i m u m l o w t e m p e r a t u r e ( - 5 . 6 ° C ) o u t p u t , t h e i r e f f i c i e n c y g r a d u a l l y i n c r e a s i n g a s t h e a m b i e n t a i r t e m p e r a t u r e f a l l s . A s t h e i c e t a n k s f i l l u p t o w a r d s d a w n , t h e o u t p u t o f t h e g l y c o l c h i l l e r s i s g r a d u a l l y r e d u c e d , a n d t h e y m a y e v e n t u a l l y s w i t c h o f f c o m p l e t e l y . ( I c e B u i l d ) F o r a s h o r t p e r i o d o f t i m e t h e b a s e l o a d w a t e r c h i l l e r s m a y o p e r a t e a l o n e . ( B a s e L o a d ) A s t h e c o o l i n g l o a d i n c r e a s e s t h r o u g h t h e m o r n i n g , t h e c o o l i n g p o w e r o f t h e b a s e l o a d w a t e r c h i l l e r s i s a u g m e n t e d b y t h e g l y c o l c i r c u i t u s i n g c o o l g l y c o l f r o m i c e m e l t i n t h e i c e t a n k s m i x e d w i t h w a n n e r r e t u r n g l y c o l t o a c h i e v e a 3 . 3 ° C g l y c o l s u p p l y s e t p o i n t . T h e f l o w o f g l y c o l t h r o u g h t h e h e a t e x c h a n g e r w i l l b e a d j u s t e d t o m a i n t a i n t h e d e s i g n s e c o n d a r y c h i l l e d w a t e r c i r c u i t s u p p l y t e m p e r a t u r e o f 4 . 4 ° C . ( I c e P r i o r i t y ) T h e C P C S c o n t r o l s t r a t e g y w i l l a i m t o b u m a l l s t o r e d i c e e x c e p t f o r a l l t h e d a y - t o - d a y r e s e r v e b y ( b u t n o t b e f o r e ) t h e e n d o f t h e p e a k c o o l i n g p e r i o d . A t t h e e n d o f p e a k c o o l i n g l o a d , w h e n i c e b u m i s n o l o n g e r r e q u i r e d , t h e C P C S m a y s w i t c h t h e g l y c o l c h i l l e r s b a c k t o t h e i r m e d i u m t e m p e r a t u r e m o d e , p e n d i n g r e d u c t i o n o f t h e c o o l i n g l o a d t o t h e p o i n t a t w h i c h i c e b u i l d i n g b e c o m e e c o n o m i c a l . ( C h i l l e r P r i o r i t y ) W h e n c o o l i n g l o a d a n d a i r t e m p e r a t u r e h a v e b o t h r e d u c e d a f t e r s u n s e t , t h e C P C S s w i t c h e s t h e g l y c o l c h i l l e r s t o l o w t e m p e r a t u r e i c e b u i l d m o d e . ( I c e B u i l d ) I f t h e r e i s a n y c o o l i n g d e m a n d i n e x c e s s o f b a s e l o a d , i t i s m e t b y m i x i n g g l y c o l f r o m t h e h e a t e x c h a n g e r o u t l e t w i t h t h a t d i r e c t f r o m t h e c h i l l e r s t o m a i n t a i n t h e n o m 1 a l 3 . 3 ° C i n l e t t e m p e r a t u r e . ( I c e B u i l d p l u s C o o l i n g ) - 6 6 - 6 0 0 0 5 0 0 0 4 0 0 0 G i 3 0 0 0 . . . . . t : . ~ ~ " 0 2 0 0 0 0 ( I ) . . . . . . 3 1 0 0 0 4 a m 6 a m 8 a m 1 0 a m 1 2 p m 2 p m 4 p m 6 p m 8 p m 1 0 p m O a m 2 a m F i g u r e 5 . 3 T y p i c a l L o a d s h a r i n g i n t h e w i n t e r s e a s o n . T h e G r a p h s h o w s t h e t o t a l i c e b u i l d , b a s e l o a d a n d I c e b u m o p e r a t i o n m o r e l i k e l y h a p p e n i n g d u r i n g t h e d a y a n d n i g h t t i m e o p e r a t i o n . H o w e v e r G l y c o l n o r m a l c h i l l e r o p e r a t i o n s e e m s t o b e v e r y r a r e l y h a p p e n i n g t r a n s i e n t p e r i o d s o f t h e d i f f e r e n t m o d e s . - 6 7 - " • ( ; . 4 L o a d P r o f i l e P r e d i c t i o n M e t h o d o l o g i e s - 6 8 - O v e r v i e w T h e s p e c i a l i s t I T E S s u p p l i e r w i l l s u p p l y a d e d i c a t e d c h i l l e r p l a n t c o n t r o l s y s t e m ( C P C S ) i n c l u d i n g f u l l p r e d i c t i v e s o f t w a r e s t r a t e g i e s . T h e s e s t r a t e g i e s w i l l s e l e c t t h e m o s t a p p r o p r i a t e a n d e f f i c i e n t m o d e s o f o p e r a t i o n i n c l u d i n g i c e b u i l d a n d b u m t o m e e t t h e b u i l d i n g c o o l i n g l o a d s a s t h e y v a r y t h r o u g h o u t t h e s e a s o n s . T h e f i r s t a i m o f t h e C P C S p r e d i c t i o n m e t h o d o l o g y i s t o e n s u r e t h a t t h e r e i s e n o u g h c o o l i n g t o m e e t p e a k d e m a n d . T h e s e c o n d a i m i s t o u s e a s m u c h o f t h e a v a i l a b l e s t o r e d i c e a s p o s s i b l e d u r i n g e a c h d a y o f o p e r a t i o n . T h i s m a x i m i z e s t h e b e n e f i t o f s h i f t i n g t h e c h i l l e r l o a d t o m o r e e f f i c i e n t c o o l e r a m b i e n t c o n d i t i o n s a n d p o t e n t i a l l y c h e a p e r e l e c t r i c a l t a r i f f s . T h e C P C S s t r a t e g y m u s t a l w a y s l e a v e a s a f e t y m a r g i n i n c a s e p e a k l o a d d o e s n o t d r o p a s q u i c k l y a s p r e d i c t e d d u r i n g l a t t e r p m i o f d a y . T h e C P C S c a n n o t a l l o w a s i t u a t i o n w h e r e t h e r e i s n o t e n o u g h i n s t a n t a n e o u s c o o l i n g t o m e e t d e m a n d m 1 d t h e p r i m a r y C h W f l o w t e m p e r a t u r e r i s e s s i g n i f i c a n t l y a b o v e s e t p o i n t . C o n t r o l o f t h e i n t e g r a t e d s y s t e m w i l l b e b a s e d o n m u l t i p l e c o n t r o l s t r a t e g i e s a n d c u s t o m i z e d a l g o r i t l u n s b u i l t i n t o t h e C P C S a n d i t s c o n s t i t u e n t c o n t r o l u n i t s . T h e c h i l l e r p l a n t c o n t r o l s y s t e m ( C P C S ) s o f t w a r e w i l l b e c a p a b l e o f i n c o r p o r a t i n g a l l o f t h e o p e r a t i o n a l m o d e a n d p r e d i c t i v e c o n t r o l s t r a t e g i e s d e s c r i b e d i n t h i s d o c u m e n t e i t h e r w i t h i t s k e r n e l o p e r a t i n g s y s t e m o r i n c u s t o m i z e d p r o g r m m 1 1 i n g p r o c e d u r e s . T h e m a i n C P C S i n t e l l i g e n t c o n t r o l l e r s w i l l b e a p a r t o f t h e s y s t e m l e v e l n e t w o r k . T h e y w i l l b e c 0 1 m e c t e d u s i n g B A C n e t / I P p r o t o c o l i n p e e r t o p e e r l e v e l c o m m u n i c a t i o n ( h o r i z o n t a l s y s t e m l e v e l ) . T h e c o m m u n i c a t i o n ( v e r t i c a l l e v e l s y s t e m ) b e t w e e n m o d u l a r l o c a l f i e l d c o n t r o l l e r s w i l l b e M S / T P p r o t o c o l o v e r t w i s t e d p a i r . T h i s e n s u r e s t h a t a l l l o c a l c o n t r o l s t r a t e g i e s w i l l n o t b e i n t e r r u p t e d b y a n y c o 1 m 1 1 u n i c a t i o n b a r r i e r s t h a t l i e w i t h i n t h e s a m e l o c a l n e t w o r k s . T h e C P C S w i l l b e i n t e g r a t e d w i t h t h e s i t e w i d e B M S v i a a B A C n e t i n t e g r a t i o n i n t e r f a c e t o a l l o w r e m o t e o v e r s i g h t a n d m o n i t o r i n g . I 5 . 5 L o a d p r o f i l e p r e d i c t i o n u s i n g s o f t w a r e - 6 9 - T h e s p e c i a l i s t I T E S s u p p l i e r w i l l s u p p l y a s p e c i a l i s t C P C S i n c l u d i n g f u l l p r e d i c t i v e m e t h o d s t o m a t c h i c e b u i l d a n d b u m t o b u i l d i n g c o o l i n g l o a d s t h a t v a r y t h r o u g h o u t t h e s e a s o n s . T h e C P C S w i l l c a l c u l a t e w h e n t o s t a r t a n d s t o p t h e v a r i o u s m o d e s i n p a r t i c u l a r P e a k L o a d . T h e C P C S s t r a t e g y m u s t a l w a y s l e a v e a s a f e t y m a r g i n i n c a s e p e a k l o a d d o e s n o t d r o p a s q u i c k l y a s p r e d i c t e d d u r i n g t h e l a t t e r p a r t o f d a y . T h e C P C S s o f t w a r e m u s t p r e v e n t a n y s i t u a t i o n w h e r e t h e r e i s n o t e n o u g h i n s t a n t a n e o u s c o o l i n g t o m e e t a p e a k d e m a n d a n d a s a r e s u l t t h e p r i m a r y C h W f l o w t e m p e r a t u r e r i s e s s i g n i f i c a n t l y a b o v e s e t p o i n t . T h e C P C S w i l l b e s u p p l i e d w i t h s t a n d a r d i n b u i l t f a c i l i t i e s f o r t r e n d l o g g i n g , a s u i t e o f c o m p u t a t i o n a l n u m e r i c a l a l g o r i t l n 1 1 b a s e d e s t i m a t i o n m e t h o d s a n d i n t e r a c t i v e o p e r a t o r i n p u t f a c i l i t i e s . T h e s e f a c i l i t i e s w i l l b e u s e d t o c a l c u l a t e l o a d p r o f i l e f o r t h e n e x t d a y a n d s e l e c t a s e q u e n c e o f o p e r a t i o n a l m o d e s t o b e s t m a t c h t h e p r e d i c t e d c o o l i n g r e q u i r e m e n t s . T h e e s t i m a t e d l o a d p r o f i l e w i l l b e s t o r e d o n a n o n v o l a t i l e m e m o r y s e g m e n t . N o d a t a l o s s e s w i l l o c c u r , e v e n w i t h a n y m a j o r p o w e r i n t e r r u p t i o n . I t w i l l b e p o s s i b l e t o a c c e s s t h e s e d a t a w i t h o u t a n y l o s s e s . T h e s y s t e m w i l l b e c a p a b l e o f a u t o m a t i c a l l y p r o d u c i n g a n e s t i m a t e d n e x t d a y o p e r a t i o n a l l o a d p r o f i l e w i t h h o u r l y c o o l i n g l o a d . T h i s w i l l b e b a s e d o n t h e p r e d i c t e d n e x t d a y p e a k d r y b u l b t e m p e r a t u r e c o n d i t i o n , t o g e t h e r w i t h p o s s i b l e o p e r a t o r i n p u t a n d c o r r e c t i o n s b a s e d o n o t h e r w e a t h e r c o n d i t i o n s s u c h a s p r e d i c t e d s u n l i g h t , c l o u d c o v e r , h u m i d i t y , r a i n a n d p o s s i b l e o t h e r h i s t o r i c a l i n f l u e n c e s . T h e l o c a l w e a t h e r s t a t i o n ' s n e x t d a y p r e d i c t e d p e a k d a y t e m p e r a t u r e p r o f i l e w i l l b e u s e d t o c o m p a r e w i t h t h e s y s t e m d e s i g n o u t s i d e p e a k d r y b u l b t e m p e r a t u r e o f 4 9 ° C ( 1 2 0 ° F ) s o a s t o a r r i v e a t a n a p p r o x i m a t e e s t i m a t e d p e r c e n t a g e l o a d c o n d i t i o n o f t h e n e x t d a y . T h e p r e d i c t e d l o a d p e r c e n t a g e f a c t o r w i l l b e u s e d t o d e t e r m i n e t h e n e x t d a y p r e l i m i n a r y o p e r a t i o n a l l o a d p r o f i l e a n d h o u r l y a s s i g n e d s y s t e m c o o l i n g p r o d u c t i o n b y b a s e l o a d c h i l l e r , g l y c o l c h i l l e r a n d s t o r e d i c e . T h e f i n a l p r e d i c t e d l o a d p r o f i l e w i l l b e s t o r e d i n t h e C P C S b y m i d n i g h t e v e r y d a y r e a d y f o r n e x t d a y ' s o p e r a t i o n a l r e f e r e n c e s . - 7 0 - B o t h g l y c o l c h i l l e r s a n d i c e s t o r a g e o p e r a t i o n w i l l b e d e m a n d l i m i t e d , c r o s s c h e c k e d e v e r y 1 5 m i n u t e s a n d u p d a t e d o n a n h o u r l y b a s i s f o r t h e a c t u a l s y s t e m c o n d i t i o n s e n c o u n t e r e d d u r i n g d a y t i m e o p e r a t i o n . A t t h e e n d o f e a c h h o u r , t h e C P C S w i l l c o m p a r e t h e p r e d i c t e d c o o l i n g l o a d w i t h a c t u a l c o o l i n g l o a d a n d m a k e n e c e s s a r y c o n e c t i o n s f o r t h e n e x t h o u r ' s p r e d i c t e d c o o l i n g l o a d a n d t h e e x t e n t o f i c e c o n s u m p t i o n a v a i l a b l e f o r t h a t h o u r . T h e C P C S c o n t r o l s t r a t e g y g o a l s w i l l b e : • t o m a i n t a i n t h e d e s i g n 4 . 4 4 ° C ( 4 0 ° F ) c h i l l e d w a t e r s u p p l y a t a l l t i m e s t o t h e s e c o n d a r y s y s t e m · • T o c o n s u m e a l l u s e a b l e s t o r e d i c e b e f o r e t h e n i g h t t i m e p e r i o d s t a r t s . • t o r e s e r v e a p o r t i o n o f i c e , b e t w e e n 5 % a n d 1 0 % , A n i c e s t o r a g e r e s e r v e w i l l b e l e f t i n t h e i c e t a n k s t o k e e p t h e i c e t a n k t e m p e r a t u r e l o w e n o u g h t o b e r e a d y f o r n e x t d a y i c e m a k i n g a s e a r l y a s p o s s i b l e . T h i s s t r a t e g y w i l l t a k e ~ll a d v a n t a g e , o f t h e s y s t e m ' s h i g h e r e f f i c i e n c y w h e n p r o d u c i n g i c e t o n s d u r i n g t h e c o o l e r " n i g h t t i m e " p e r i o d o p e r a t i o n , c o m p a r e d w i t h p r o d u c i n g g l y c o l c o o l i n g t o n s a t t h e h i g h e r d a y t i m e a m b i e n t t e m p e r a t u r e . T h e C P C S w i l l f o n n u l a t e i t s c o n t r o l s t r a t e g y b a s e d o n t h e p r e d i c t e d l o a d p r o f i l e , t h e s y s t e m d e s i g n c h a r a c t e r i s t i c s a n d w h e r e p o s s i b l e t h e s c h e d u l e o f v a r y i n g u t i l i t y r a t e s . T h e o p e r a t i o n a l c h a r a c t e r i s t i c w i l l c h a n g e s i g n i f i c a n t l y a s t h e I T E S s y s t e m i n c r e m e n t a l l y i n c r e a s e s f r o m o n e M o d u l e t o u l t i m a t e l y a l l f o u r ( 4 ) u n i t s . T h e a m o u n t o f s t o r e d i c e t h e r m a l e n e r g y w i l l b e i n c r e a s e d f r o m 2 5 , 4 5 1 k W h ( 7 , 2 6 0 T o n - H r s ) o f o n e I T E S m o d u l e t o 1 0 1 , 8 0 5 . 4 3 k W h ( 2 9 , 0 4 0 T o n - H r s ) w i t h a l l f o u r m o d u l e s t o g e t h e r , w i t h o u t i n c l u d i n g s p a r e t a n k c a p a c i t y . I n c e r t a i n s c e n a r i o s i t m a y b e a d v a n t a g e o u s a n d e c o n o m i c a l f o r t h e C P C S t o o p e r a t e a l l I T E S m o d u l e s t o g e t h e r , a t l o w l o a d c o n d i t i o n s , r a t h e r t h a n s i m p l y o p e r a t i n g o n e o r m o r e m o d u l e s a t t o t a l u n i t c a p a c i t y t o m a t c h t h e a c t u a l s e c o n d a r y l o a d r e q u i r e d . ~ 5 . 6 D a i l y opera~ions w i t h s o m e o f t h e p o t e n t i a l o p t i m u m c o n d i t i o n s T h e L i m i t a t i o n s a n d m e c h a n i c a l e q u i p m e n t w h i c h a r e u s e d t o g e n e r a t e t h e c o o l i n g c a p a c i t y r e q u i r e d t o b e c o o r d i n a t e d w i t h c o r r e c t s t r a t e g y . T h e t a c t i c a l c o n t r o l p r o c e d u r e e x p l a i n e d b e l o w h o w t o h a n d l e s u c h s i t u a t i o n s , w h e n e v e r i t i s a r o u s e d . 5 . 6 . 1 C o o l i n g L o a d e x c e e d s M a x i m u m C h i l l e r C a p a c i t y - 7 1 - O n c e a l l I T E S m o d u l e s a r e o p e r a t i n g , t h e C P C S c a n ( i f a l l t h e i c e t a n k s a r e c o m p l e t e l y b u i l t ) , b e g i n t o r e d u c e t h e c a p a c i t y o f t h e g l y c o l c h i l l e r s i n c r e m e n t a l l y . T h i s w i l l b e d o n e b y d e m a n d l i m i t i n g t h e c h i l l e r s i n 5 % r e d u c t i o n s b y u p w a r d r e s e t o f t h e d i s c h a r g e t e m p e r a t u r e e v e r y \ 5 m i n u t e s . T h e C P C S w i l l m o d u l a t e v a l v e s V - 2 a n d V - 3 o p p o s i t e l y a n d p r o p o r t i o n a t e l y t o a l l o w g l y c o l t o f l o w t h r o u g h t h e i c e t a n k s . T h e i c e b u m i n g w i l l b e u s e d t o m a i n t a i n t h e g l y c o l l o o p t e m p e r a t u r e a t t h e d e s i g n v a l u e o f 3 . 3 ° C . T h e m o d u l a t i o n a n d r a t e o f i c e b u m w i l l b e c o n t r o l l e d a n d m o n i t o r e d b y t h e C P C S w i t h r e f e r e n c e t o t h e p r e d i c t e d o p e r a t i n g d a y l o a d p r o f i l e a n d s u b s y s t e m ( b a s e l o a d , g l y c o l c h i l l e r s a n d s t o r e d i c e ) o p e r a t i o n . 5 . 6 . 2 E x t r e m e P e a k L o a d : W h e n t h e C h W f l o w t h r o u g h t h e o p e r a t i o n a l I T E S i s n o l o n g e r g o i n g t o b e s u f f i c i e n t t o m e e t t h e C h W s e c o n d a r y f l o w d e m a n d t h e n t h e 2 n d I T E S i n t h e s e q u e n c e w i l l b e s t a r t e d . H a v i n g p r e d i c t e d t h e c o o l i n g l o a d p r o f i l e t h e C P C S w i l l c a l c u l a t e t h e b e s t s e q u e n c e a n d m i x o f I T E S m o d u l e s a n d t h e i r m o d e s o f o p e r a t i o n t o u s e t o m e e t t h e p r e d i c t e d c o o l i n g l o a d i n t h e m o s t e f f i c i e n t m a n n e r . T h i s m i x w i l l r e f l e c t t h e n u m b e r o f I T E S m o d u l e s c u r r e n t l y i n s t a l l e d a n d t h e a m o u n t o f i c e s t o r a g e a v a i l a b l e w i t h i n t h e m o d u l e s . T h e p r e f e r r e d s e q u e n c i n g w i l l b e s e t u p b y t h e C P C S s p e c i a l i s t s u p p l i e r d u r i n g c o m m i s s i o n i n g a n d t h e u s e r i n t e r f a c e w i l l a l l o w a t r a i n e d o p e r a t o r t o m a n u a l l y o v e r r i d e t h e s e q u e n c i n g t o c h a n g e t h e o r d e r o f m o d u l e a n d m o d e o p e r a t i o n . T h e e x t r e m e e x a m p l e s w i l l b e , o n o n e h a n d , " I T E S i n s e q u e n c e " o p e r a t i o n , i . e . o n e I T E S o p e r a t e d t o f u l l c a p a c i t y f o l l o w e d b y t h e n e x t I T E S i n s e q u e n c e a n d s o . O n t h e o t h e r e x t r e m e w h e n s e l e c t i n g t h e " I T E S i n p a r a l l e l " o p e r a t i o n t h e C P C S w i l l - 7 2 - r u n a l l t h e a v a i l a b l e l T E S m o d u l e s i n p a r a l l e l i n t b . e s a m e m o u e a n u s e \ e c \ . l n g t h e m o d e s a s r e q u i r e d t o a c h i e v e t h e i n s t a n t a n e o u s c o o l i n g r e q u i r e d . T h e C P C S w i l l b e d e s i g n e d a n d p r o g r a m m e d t o a l l o w t h e o p e r a t o r t o c h a n g e t h e C P C S s e q u e n c i n g o f o p e r a t i o n a l m o d e s t o m a t c h t h e p h a s e d d e l i v e r y o f t h e g a r d e n s a n d a s s o c i a t e d c h i l l e d w a t e r p l a n t . 5 . 6 . 3 P o s t - P e a k L o a d O p e r a t i o n : T h e C P C S w i l l c a l c u l a t e , o n a n h o u r l y b a s i s , t h e c a p a c i t y o f T o n H o u r s ( T H ) o f i c e r e m a i n i n g , a n d t h e m e c h a n i c a l c o o l i n g c a p a c i t y l e f t a v a i l a b l e , a n d c o m p a r e i t t o t h e w a t e r l o o p T o n s d e m a n d . T h e C P C S w i l l d e c i d e w h e t h e r t o r e g u l a t e t h e b u r n i n g o f i c e . T h e C P C S w i l l d o t h i s b y l o a d i n g u p t h e g l y c o l c h i l l e r s a n d b a s e l o a d c h i l l e r s t o s l o w t h e i c e b u m o r t o l i m i t t h e c h i l l e r c a p a c i t y t o b u r n m o r e i c e . T h e C P C S w i l l a t t e m p t t o b u r n a l l i c e e x c e p t f o r t h e a m o u n t o f r e s e r v e i c e c a p a c i t y c a l c u l a t e d t o o p t i m i z e i n i t i a l i z a t i o n o f i c e b u i l d d u r i n g t h e n e x t c y c l e o f o p e r a t i o n . l C l 1 a p t e r 6 R e s u l t s a n d " : \ n a l v s i s ~ o . l A n a J y s i s a n d C o n c l u s i o n q u c l y . p r i m a r i l y o p t i m u m o p e r a t i n g s t r a t e g y w a s p r o p o s e d b a s e d o n G . \ a n a l v s 1 ' - . ± • , [ l o w i n g r e s u l t s w e r e p r e d i c t e d b a s e d o n l o a d c o n t o u r d a t a a n a l y s i s . B v u s i n L : : , . l . . : t c r s v a l u e s p r e d i c t e d c a p a c i t i e s C h i l l e r o p e r a t i n g C O P w e r e c o m p u t e d . . ' - \ p p l y i n g a l l a b o v e o p t i m i z a t i o n s t r a t e g i e s b a s e d o n t h e t o t a l c a p a c i t y r e q u i r e m e n t o f , _ _ r d < : ' n a n d i t s t h e r m a l l o a d p r o f i l e t h e f o l l o w i n g p a r a m e t e r s e s t i m a t e d . · , • f t t , t a l C h i l l e r s s h o u l d b e o p e r a t e d w i t h i n t h e e a c h ! T E S c i r c u i t = - + . , f B a s e C h i l l e r i n e a c h c i r c u i t t o b e o p e r a t e d = 1 , f C l y c u l ( l o \ Y t e m p e r a t u r e c h i l l e d m e d i a ) o p e r a t e d C h i l l e r s = : 1 : : : i 1 c a b o v e p a r a m e t e r s a r e b e i n g f i x e d w i t h t h e m e c h a n i c a l s y s t e m , t h e m e c h a n i c a l . ~.'id. c o u l d h a v e c~1mpleted i t s h y d r a u l i c s p i p i n g a n d p u m p i n g s y s t e m . T h e s y s t e m • : s t r a t e g i e s t h a t h a v e t o b e i m p l e m e n t e d i n o r d e r t o c o n t r o l a i l a b o v e p r o p o s e d - d!lC~tl c o m p o n e n t b a s e d o n s t r a t e g i e s d c t 1 n c d i s t h e n e x t c h a l l e n g e i n t h i s p r o j e c t . · - - ~',>:the C h i l l e r s · , · 1 A 1 r C o o l e d C h i l l e r O p e r a t i n g C h a r a c t e r i s t i c s C o m p a n s o n I A m b i e n I E t T t c i e n c ; ! t T e m p , , t \ ' i e d i u m C a p a c i t y f l u i d T e m p . - C O P P o w e r I I L e a v i n I I I o C k W T e m s E n t e r i n g I k \ \ l g i I ' - . o n ; I . ) o T 3 1 5 l . 1 5 . 9 E E R - ' " " - " \ _ . . . , c l O C . ) . X ' C . 1 . 7 1 C O P 1 6 4 ( ) . 3 " - \ . ' : ' U U 1 4 9 c · c I E t h y l e n e · G l v c o l I 1 1 0 7 1 0 0 ° 1 ; ) I . , 4 . 1 " c · - . ! ' ' ) ( - , c - c l Er~.-.L." 1 . - f " - ' . ' - · L - ! _ " \ . - t . ~{ H - + 9 o C \ V a t e r ! 1 1 : : : n . . ~19 ( ) j t.::;~''F') I { i l " J - \ 1 . ; ; 1 (--~,--)u h \ ( ' 1 1 ! " - - • - \ - l _ ' ' = - - t - 1 • - , _ - - J ! ' ' . · : : c l h t l \ c ' n p t i m i z a t i o n r e s u l t s a n d a t t h e o p t i m u m l e v e l o f a m h i e n t C \ m d n i o n . l t Y ' C , , ' ~..·ap~i<.:Jtv b j ~ n o : - . u f G l y c o l C h i l l c r s = 3 x l l 0 7 = 3 3 : : : 1 k \ V : n l ''~Her c h i l l e r c a p a c i t y ( 1 n o . ) = 1 1 2 0 k W ' l ' n a l I T E S c t r c u i t = 4 4 2 1 k W .i~·Jt\ L u r e d t o m a r c b t h e p e a k l o a d = 6 t > 5 8 k W ( t h i s i s n o t p o s s i b l e w , o J c C i .Jm~tc 1 c c h a n k c a p a c i t y a v a i l a b l e c a p a c i t y = 2 5 5 2 6 k W h . l u h c 1 u r n i g h t o p e r a t i o n ) ; ; : ; p a c : l t y w i t h 2 4 h o u r o p e r a t i o n o f C h W . c h i l l e r = 2 4 x 1 : 1 0 9 k \ \ ' h d u , : 1 , 1 c h a n g e o f a m b i e n t c o n d i t i o n ) . : l c l L i t \ w i t h I 4 h o u r n p e r a t i u n o f G l v c u l = : \ x 3 x 1 4 x 1 3 X 4 k \ V h ( a v e r a g e ) " 1~ t l l e p a r t l o a d " · o o f t h e c h i l l e r · · ' . . ~ilated l o : : t d b a s e d o n s i m u l a t e d l o a d p r o f i l e = l . 3 x 8 3 4 9 t l k W h ( i n t e g r a l v a l u e ) · : - e l l t 1 n t h e G r a p h F i g 2 . 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P a n i a l : : - . : A [ , a d . . J . J . J C \ A t l C E T A J \ : K ! P L . \ I P . ' \ A \ F D S ~ _ \ . . t1ilkr~ ~.n;_~ 0 : ' \ , r u l l l o a d . O n . P a r t i a l L . : ; a d r u l l O f F 0 " - - . J . J . l C c h i l k T ' ,;;-.:Jl-.:i~. 0 . \ . F u l l l c 1 a d . F u l l l o a d . - I A . J C 3 3 c : h i l : r o ' ~mel 0 1 \ . F u l l k > a c l . 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T h e s u p p l i e r w i l l n e e d t o c o n t 1 g u r e t h e m a s p e r t h e · , ' ' ! K • s e c l c : y s t e m r e q u i r e m e n t a n d c u s t o m i . c : e t h e m w i t h t a i l o r m a d e s u b - r o u t i n e s a n d , r r · . • , , t r e p r o g r a m s i n o r d e r t o a c h i e v e a f u l l y 1 n t e g r a t e d f u n c t l ( ) n a i i t y . : i 1 e s y s t e m h y d r a u l i c s p l a y a c o n s i d e r a b l e r o l e i n t h e p r o p o s e d a n a n g e m e n t o f t h e p : p i n g n e t w o r k a n d t h i s w i l l d i c t a t e a n y v m i a t i o n o f c o n t r o l s t r u c t u r e t h a t h a s b e e n , · c : r l i n e d a b o v e . T h e d i f f e r e n t m o d e s o f o p e r a t i o n w i t h i n t h e C P C S a n d G C P C S ; , d u l c l b e e l a b o r a t e d b y t h e s p e c i a l i s t s u p p l i e r i n o r d e r t o l a y o u t t h e p r o p o s e d ' T i t W i s t r a t e g 1 e s i n t h e a p p r o p n a t e s u b r o u t i n e m o d u l e s . . S D c o n t r o l o f t h e h e a t e x c h a n g e r s p u m p s s h o u l d b e i n t e r l o c k e d w i t h t h e o p e r : n i o n , · i.scli~mon v a l v e s S V - 1 t o S V - - l . : : , - n : l e c , , m p l e x p r o c e s s e s \ v i l l b e c o n t r o l l e d b y n e s t e d P I D l 0 ( 1 p s d u e t o t h e m u l t i p k .:vr;~:m1cs i n t h e s y s t e m . T h e s e P l D l o o p c o n t r o l s w i l l b e p r i o r i t i z e d a n d t u n c : d b a s e d , t i l e r e b t J v c r e a c t i o n t i m e o f t h e c o n t r o l k d v a r i a b l e . T h e P I D l o o p s \ \ i l 1 h e - , ; · t ' i ' e r l y t u n e d d u r i n g c o m m i s s i o n i n g b a s e d o n t h e r e l a t i Y e r e a c t i u n t i m e : - , ~md , , , , , - : : e s s d e l a y s o f t h e ' a r i o u s c o m p o n e n t s a n d s y s t e m s . ¥--~f11ces: , 1 " a s s t f . S t a m s l a w K a j l , P h D R u b e n S a b o u r i n , P h D . O p t i m i z a t i o n o f H V A C . , , - , m , l S y s t e m S t r a t e g y l J s i n g T w o - O b j e c t i v e G e n e t i c A l g o r i t h l T l ' , , , , h t o : - : a k a h a r a . D e p m i m e n t o f A r c h i t e c t u r e . F a c u l t y o f E n g i n e e r i n g . ~,::1d!:'CJ\\'~1Lni\·ersity. Y o k o h m n a : M i n g j i e Z h e n g . S o n g P a n a n d Y < J s h i h i k o ' \ i s h i t c l l 1 l > ; t : a r c h L a b o r a t o r y . S A \ ' K O A i r C o n d i t i o n i n g C o . L t d . " \ a g u y a . L u a d P r c , h c t h i n ~i)! O p t i m a l l h e n n a l S t o r a g e - C o m p a r i s o n o f T h r e e k i n d u f M u d e l A p p l i c a t i o n . · , , b t u ~akahara. L o a d p r e d i c t i o n f o r o p t i m a l t h e r m a l s t o r a g e comp~1risun o f t h r t : t , < m d s o f m o d e l a p p l i c a t i o n . M i n g j i Z h e n g , S o n g P a n Y o s h i h i k o N i s b i t a n i R e s e a r c h L : ! h l r c t t o r y . S A N K O A i r C o n d i t i o n i n g C o m p a n y . ~L. J . S . A . K l e i n , J . \ V . ~vlitchdL a n d ' v V . A . B e c k m a n . 1 C J S l l . : v k t h u d o l o g i e s t \ 1 r - t c o n t r o l t o c h i l l e d w a t e r s y s t e m s w i t h o u t s t o r a g e . ! i . S H R d E T r a n s a l ! i o n s ; · h : ' i 2 - h h 2 : , , s A . ( ( J e l l u C o e l l o , C l a r y y B . L a m o n t , D a v i d A . V a n V e l d h u i z e n . E\·uluti<~ll1~1rv . ' \ i g o r i t h m s f o r s o l v i n g m u l t i o b j e c t i v e p r o b l e m s . • c D a c . . h . S . ~,1ishra* S . D a s h ' . A . C . L i e w * * ~'C:!•~mmenr o f E i e c t r i c a l E n g h l e e r i n g , R e g i o n a l E n g i n e e r i n g C o l l e g e . Rourkd~L : ; . ' " ' ' ' P r o c b c t D c v c l o p m e n : . M a n a g e r , S t a n d a r d C l w r t e c \ B a n k . Fin~mcnl ~:l!!llleering. \ ! l u i n b a i . : \ a t w n a l U m v e r s l t y o f S i n g a p o r e . S i n g a p , l r e · , , - : · t g : d 1 c l l 1 I b m . . \ ! l o n c e f l~rani a n d ( ) r e g o r P . H e n z e . D e v d o p m e n t o f a therm~1l . T 1 c r g y s t o r a g e m o d e l f o r E n e r g y P l u s . E n e r g y a n d b u i l d i n g s 3 6 ( 2 0 0 4 ) 8 0 7 - 8 1 4 \ V . . a n d H . I \ . L a m . 1 9 9 7 . U s i n g g e n e t i c a l g o r i t h m s t o o p t i m i z e n l e t e r s f o r l - I V A C s y s t e m s . E n c r g v a n d B u i l d i n g s 2 6 ( 3 ) : 2 7 7 - 2 0 2 . c~._-li1tt·ollet· , . , : , l h e r g D . E . 1 9 S 9 . G e n e r i c .~lgorithms i n S c o r c h . 0 ; ) / i m i : : : u r i o n . u n d : \ ! u c h i n c . · ~,·,;rning. R e a d i n g : A d d i s o n - W e s l e y . · r l o u s e . .I.~L a n d T . F . S m i t h . 1 9 9 5 . A s y s t e m a p p r o a c l 1 t o o p t i m a l c o n t r o l f o r H V " - \ C ' n d b u i l d i n g s y s t e m s . . ~SHIL~t: h a n s a c r i o n s 1 0 I ( 2 ) : 6 4 7 - 6 6 0 . ~~.,use. J . : v l . . T . f . S m i t h . a n d J . S . A r o r a . 1 9 9 1 . O p t i m a l c o n t r o l o f a therm~1l s y - . ; t e m . N A E J r o n s a c t i n n s 9 7 ( ] . ) : 9 l ) 1 - 1 0 0 1 . c k ; - , , [ , . 2 0 0 1 . M u l r i - O h ; c c r h c O p t i m i : : : w i o n U s i n g E w ! u t i o n a n . - 1 l ' 2 , o r i r l z m s . ' \ e \ \ : · : , . 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P u b l i s h e d t ( J r A S H R A E b y J o i n t C e n t e r t ( ) r E n e r g y . . ; . : ~~ment. l~ n i v e r s i t y o f C o l o r a d o a t B o u l d e r . : ' r i u : Y i a r c ( ) S B a r b o s a , K a t h a n M e n d e s . F e b r u a r y 2 0 0 7 . C o m b i n e d s i m u l a i : i u n < J J . : - 1 . n a l H V A C s y s t e m s w i t h a w h o l e - b u i l d i n g h y g r o t h e m 1 a l m o d e l . P o n t i t ! c a l C a t h o l i c . 1 1 e r s i t v o f P a r a n a - P L C P R / C C E T . T h e r m a l S v s t e m s L a b o r a t o r v - L S T ~ ' . . J o - ' ' L : . · 1 - . T ' u n n C h e n a . D a v i d \ V . P . W a n g a , S i h - L i C h e n . D e c e m b e r 2 0 0 3 . Optimiz~triun r . i l l : c e - s t o r a g e a i r c o n d i t i o n i n g s y s t e m u s i n g d y n a m i c p r o g r a m m i n g m e t h o d . ~lc:p:,rtmem ( l f . \ 1 e c h a m c a l E n g i n e e r i n g , ~ation::1l T a i w a n C n i v e r s i r y . T a i p e i . T a r w a n .