用于空调系统的自由冷却限制控制技术方案

一种具有冷却模式和自由冷却模式的空调系统，该系统包括制冷回路，该制冷回路具有压缩机、泵、具有可变的开口的膨胀装置及控制器。该控制器选择性地经由所述压缩机将制冷剂循环和压缩经过所述制冷回路而使所述系统工作在冷却模式，或经由所述泵将所述制冷剂循环通过所述制冷回路而使所述系统工作在自由冷却模式。自由冷却的限制和改变程序存储在所述控制器，而且至少根据温差改变所述可变的开口。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于空调系统的自由冷却限制控制
本专利技术涉及空调系统。更具体地说，本专利技术涉及用于控制具有自由冷 却才莫式和冷却^^式的空调系统的方法和系统。
技术介绍
空调系统通过消耗能源运行来冷却特定容量的空气。通常情况下，空调系统的工作在冷冻或冷却模式(chiller or cooling mode),其包括 将制冷剂循环通过热力循环。在循环期间，热量和功,皮传递给制冷剂。制 冷剂进入热交换器并冷却工作流体(例如水)，这反过来又可被用来降温 空调的空间。 一般是使用压缩机将功传递给制冷剂。然而，当外部环境空气的温度低时，在压缩机不参与的情况下外部空 气可以被用来冷却制冷剂。当外部环境空气被空调系统用来冷却制冷剂 时，该系统被称为工作在自由冷却模式。由于使空调系统工作在自由冷却 模式需要投入较少的功，使空调系统工作在自由冷却模式比使空调系统工 作在冷却;f莫式更有效率。传统上，即使当外部环境空气的温度低时，空调系统已经运行在冷却 模式。在这种条件下，运行在冷却模式提供了调节制冷剂的低效率手段。 相比之下，在这种条件下，使空调系统运行在自由冷却模式则更为有效。 在自由冷却模式， 一个或多个通风的换热器和泵被激活，并且在整个空调 系统循环的制冷剂^f皮外部环境空气冷却，而无需压缩机。空调机组可配置为使用冷却模式和自由冷却模式工作。因此，需要提 高具有自由冷却才莫式的空调系统的效率和控制的方法和系统。
技术实现思路
空调系统和控制方法被提供为当工作在自由冷却模式时，包括自由 冷却限制和改变程序(sequence ),至少根据离开空调系统的工作流体和外部环境空气之间的温差，改变膨胀装置的开口。具有冷却模式和自由冷却模式的空调系统被提供。该系统包括制冷回 路，该制冷回路具有压缩机、泵、具有可变的开口的膨胀装置和控制器。 该控制器选择性地经由压缩机通过将制冷剂循环和压缩经过制冷回路使 系统工作在经由冷却模式，或经由泵通过使制冷剂循环经过制冷回路使系 统工作在自由冷却模式。自由冷却限制和改变程序存储在控制器，并且至 少根据温差改变可变的开口。控制具有冷却模式和自由冷却模式的空调系统的方法也^皮提供。该方 法包括确定外部环境空气和-故调节的工作流体之间的温差，当温差低于第 一预定水平时，使系统工作在冷却模式，当温差超过第二预定水平时，使 系统工作在制冷剂膨胀装置完全打开的自由冷却沖莫式下，以及当温差处于 第 一第二预定水平之间时，根据温差部分地开放制冷剂膨胀装置以使该系统工作在自由冷却才莫式。从以下的详细说明、附图、以及所附的权利要求，本领域的技术人员 将体会和理解本专利技术的上述及其他特点和优点。附图说明图l是根据本专利技术在自由冷却模式的空调系统的示范的实施方案； 图2是根据本专利技术在冷却模式的空调系统的示范的实施方案； 图3说明操作图1和2的空调系统的方法的示范的实施方案；及 图4是说明图1和2的空调系统的示范的自由冷却工作范围的图表。具体实施方式现在参考附图，特别是参考图1和2，其显示了空调系统(参考标号 一般为IO)的示范的实施方案。系统IO被配置为工作在自由冷却模式12 (图1)和冷却模式14 (图2)。系统10包括用于选择在自由冷却和冷却模式12、14之间切换的控制 器16。优越之处在于，控制器16包括监控系统10内一个或多个条件的 限制和改变控制程序18，当工作在自由冷却模式12时，并调整膨胀装置 的开口的大小以在系统10内保持足够的压力并防止损坏泵。以这种方式， 与先前技术的系统相比，限制和改变控制程序18在自由冷却模式12期间提高了系统10的性能。系统10包括制冷回路20，该制冷回路20具有冷凝器22、泵24、膨 胀装置26、蒸发器28、和压缩机30。控制器16纟皮配置为选择性地控制 泵24 (当在自由冷却模式12时)或者压缩机30 (当在冷却—莫式14时) 来使制冷剂在流动方向(D)通过系统10流通。因此，当在自由冷却才莫式 12时，系统10控制泵24来1"吏制冷剂在流动方向D流通。然而，当在冷 却才莫式14时，系统10控制压缩才几30来压缩和使制冷剂在流动方向D流 通。因为自由冷却模式12不需要输入额外的功来使压缩机30工作，自由 冷却模式12比冷却模式14使用更少的能量。系统10包括压缩机旁路循环32和泵旁路回路34。系统10包括被控 制器16控制的一个或多个阀门36,使控制器能够根据需要有选择性地定 位阀36以选择性地打开和关闭旁路回^各32、 34。在冷却才莫式14，控制器16控制阀36，从而使压缩机旁路回路32关 闭且使泵旁路回路34开放。在这种配置中，系统10允许压缩机30来压 缩和z使制冷剂通过流经泵旁^各回^各34在流动方向D流通。相比之下，当在自由冷却模式12时，控制器16控制阀36，从而使 压缩机旁路回路32开放且使泵旁路回，各34关闭。在这种配置中，系统 IO允许泵24来使制冷剂通过流经压缩机旁路回路32在流动方向D流通。因此，系统10在蒸发器28中提供制冷剂44和工作流体46之间的热 传递。热祐^人工作流体46传递至制冷剂44,冷却工作流体46。冷却的工 作流体46在出口 48离开蒸发器28，流通整个需要降温的区域，并通过 入口 50返回到蒸发器。这一过程既在自由冷却模式12中又在冷却模式中 发生。制冷剂44可以是R22、 R410A、或任何其他已知的制冷剂。工作流 体46可以是空气、水、乙二醇、或任何其他本
已知的流体。在冷却才莫式14中，系统10像本
已知的标准的蒸汽压缩 (vapor-compression)空调系统一样工作，经由膨月长装置26的制冷剂的 压缩和膨胀被用于调节工作流体46。膨胀装置26可以是任何已知的膨胀 装置，例如但不限于可控的膨胀装置(如热力膨胀问)。在一个优选的实 施方案中，膨胀装置26是电子可控的膨胀阀。在另一优选实施方案中， 膨胀装置26是双路阀。在膨胀装置26是可控的膨胀装置的例子中，膨胀 装置最好由控制器16控制。在自由冷却模式12中，系统10利用外部环境空气40的热去除能力， 其在于经由一个或多个风扇42与冷凝器22的热交换关系中。自由冷却模 式12的功效取决于外部环境空气40的温度52和当工作流体46通过出口 48离开蒸发器28时的温度(离开温度54)之间的差异或温差(德耳塔T 或AT)。也就是说，AT- (离开温度54)-(外部空气温度52)。通常， 在AT值越高下，自由冷却模式12越有效。在一个示范的实施方案中，A T是使用第一温度传感器56和第二温 度传感器58被确定的。第一温度传感器56被安置来测量外部空气温度 52，而第二温度传感器58被安置来测量离开温度54。优选地，控制器16 与第一和第二温度传感器56、 58接口来计算AT。第一和第二温度传感 器56、 58可以是任何本
已知的温度敏感元件，包括-f旦不限于， 热电4禹禾口热每丈电阻。当系统10工作在自由冷却才莫式12时，制冷剂44自然地向回^各20 的最冷点转移。在一个示范的实施方案中，冷凝器22是回路20的最冷点， 且制冷剂44从蒸发器28向冷凝器22移动，产生了第一流速(flow rate) Ql。离开冷凝器22的工作流体44被泵24抽走来产生朝向膨胀装置26本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有冷却模式和自由冷却模式的空调系统，该系统包括：　制冷回路，其具有压缩机、泵及具有可变的开口的膨胀装置；　控制器，其用于选择性地经由所述压缩机将制冷剂循环和压缩经过所述制冷回路而工作于所述冷却模式，或经由所述泵将所述制冷剂 循环经过所述制冷回路而工作于所述自由冷却模式；和　自由冷却的限制和改变程序，其存储在所述控制器，所述自由冷却的限制和改变程序至少根据温差改变所述可变的开口。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：J谢塞，P德佩奇，D普，
申请(专利权)人：开利公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]