CN101802512A - 用于控制组合空调系统的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种组合空调系统，其具有：第一空调单元，其具有第一蒸发器，所述第一蒸发器具有第一输入口和第一输出口；第二空调单元，其具有第二蒸发器，所述第二蒸发器具有第二输入口和第二输出口；第一导管，其将所述第一输入口与所述第二输出口流体连接；第二导管，其将所述第二输入口与所述第一输出口流体连接。所述第一导管和所述第二导管以及所述第一蒸发器和所述第二蒸发器形成工作流体回路。

Description

用于控制组合空调系统的方法和系统
技术领域
本发明涉及空调系统。更具体地说，本发明涉及用于控制具有至少两个空调系统的组合空调系统的方法和系统。
背景技术
在空调系统的典型运转期间，系统以冷却模式运转，在这种模式下通过运转压缩机而消耗能量。压缩机以已知的方式压缩制冷剂和使制冷剂循环从而冷却或调节工作流体，例如空气或其它二次回路流体(比如冷却水或二元醇)。然后，经调节的工作流体能应用于冰箱、冷冻箱、建筑物、汽车和其它具有温度受控环境(climate controlled environment)的空间。
然而，当室外环境温度低的时候，其存在如下的可能性，即，在不接合压缩机的情况下可以使用室外环境空气本身提供对工作流体的冷却。当空调系统使用室外环境空气调节工作流体时，该系统被称为以自由冷却模式运转。
如上所述，从传统上说，即使当环境室外空气温度低的时候，空调系统也以冷却模式运转。在这种情况下，以冷却模式运转提供了低效率的调节工作流体的手段。相反，在这种情况下，以自由冷却模式运转空调系统则效率更高。在自由冷却模式下，一个或更多通风热交换器和泵被启动，使得制冷剂由泵来推动循环并且由室外环境空气来冷却。用这种方式，由室外环境空气所冷却的制冷剂能被用于冷却工作流体而不会降低压缩机效率。
因此，本发明确定存在提高组合空调系统的效率的方法和系统的需要。
发明内容
一种组合空调系统，其具有：第一空调单元(air conditioning unit)，其具有第一蒸发器，所述第一蒸发器具有第一输入口和第一输出口；第二空调单元，其具有第二蒸发器，所述第二蒸发器具有第二输入口和第二输出口；第一导管，其将所述第一输入口与所述第二输出口流体连接；第二导管，其将所述第二输入口与所述第一输出口流体连接，其中，所述第一导管和所述第二导管以及所述第一蒸发器和所述第二蒸发器形成工作流体回路。
一种组合空调系统，其具有：第一空调单元，其具有第一蒸发器，所述第一蒸发器具有第一入口和第一出口、第一泵、以及第一制冷回路，所述第一空调单元具有第一冷却模式和第一自由冷却模式；第二空调单元，其具有第二蒸发器，所述第二蒸发器具有第二入口和第二出口、第二泵、以及第二制冷回路，所述第二空调单元具有第二冷却模式和第二自由冷却模式；第一导管，其将所述第一输入口与所述第二输出口流体连接；第二导管，其将所述第二输入口与所述第一输出口流体连接，其中，所述第一导管和所述第二导管以及第一蒸发器和第二蒸发器形成工作流体回路，工作流体在所述工作流体回路内流过。
一种用于控制组合空调系统的方法，所述组合空调系统具有第一空调单元和第二空调单元，其中，所述第一空调单元和所述第二空调单元与工作流体热交换连通(in heat exchange communication)。所述方法包括将所述第一空调单元从冷却模式切换到自由冷却模式；以及在将所述第一空调单元切换到所述自由冷却模式之后，运转所述第二空调单元预定的时段。
根据如下详述的说明书、附图以及所附的权利要求书，本领域的技术人员将了解和理解本发明的上述和其它特征以及优点。
附图说明
图1是根据本发明处于冷却模式下的空调单元的示例性实施方式；
图2是根据本发明处于自由冷却模式下的空调单元的示例性实施方式；
图3示出根据本发明的由图1和图2的空调单元组成的空调系统的示例性实施方式。
具体实施方式
现在参照附图，尤其是图1和图2，示出了根据本发明的空调单元(“单元”)的示例性实施方式，其总体上用附图标记10标示。如图3中所示，两个空调单元10-1和10-2能被组合以形成空调系统42。有利地，在从冷却模式切换到自由冷却模式期间，空调系统42将工作流体22从单元10-1输送至单元10-2，反之亦然。因而，在调节工作流体时不会停止。
单元10包括控制器30，所述控制器30用于选择性地在冷却模式32和自由冷却模式34之间切换。单元10还包括制冷回路36，所述制冷回路36包括冷凝器14、泵16、膨胀装置18、蒸发器20、蒸发器输入口34、蒸发器输出口48和压缩机12。控制器30选择性地控制压缩机12(当在冷却模式32下时)或泵16(当在自由冷却模式34下时)，从而使制冷剂沿流运方向28循环流过系统10。因而，单元10在冷却模式32下控制压缩机12以压缩制冷剂并使制冷剂沿流动方向28循环。然而，单元10在自由冷却模式34下控制泵16从而使制冷剂沿流动方向28循环。因而，自由冷却模式34使用的能量比冷却模式32少，因为自由冷却模式不需要压缩机12消耗的能量。
单元10包括压缩机旁通回路46和泵旁通回路34。单元10包括一个或更多阀24、26和38。阀24、26和38由控制器30以已知方式控制。因此，控制器30能够选择性地定位阀24、26和38从而根据需要选择性地开通(open)和关闭(close)旁通回路44、46。
在冷却模式32下，控制器30控制阀24、26和38，使得压缩机旁通回路44关闭，泵旁通回路46开通。用这种方式，单元10允许压缩机12压缩制冷剂并使制冷剂流经泵旁通回路46沿流动方向28循环。
相反，控制器30在自由冷却模式34下控制阀24、26和38，使得压缩机旁通回路44开通，泵旁通回路46关闭。用这种方式，单元10允许泵16使制冷剂流经压缩机旁通回路44沿流动方向28循环。
蒸发器20包括蒸发器输入口34(工作流体22通过该蒸发器输入口进入所述蒸发器)和蒸发器输出口48，工作流体22通过该蒸发器输出口流出所述蒸发器。在蒸发器20内，工作流体22在冷却模式32和自由冷却模式34下均与制冷剂热交换连通。工作流体22能够是环境室内空气(ambient indoor air)或二次回路流体，例如但不限于冷却水或二元醇。
在冷却模式32下，单元10作为本领域内已知的标准的蒸汽压缩空调系统运转，其中所述压缩和制冷剂通过膨胀装置18的膨胀被用于调节工作流体22。膨胀装置18能够是任何已知的可控膨胀装置，例如但不限于热膨胀阀。
在自由冷却模式34下，单元10利用室外环境空气的除热能力，其经由一个或更多风扇调节工作流体22而与冷凝器14呈热交换关系(inheat exchange relationship)。
尽管单元10在此被描述为常规的空调(冷却)单元，但是所述领域的技术人员将意识到单元10也可以是热泵系统，从而通过增加换向阀(未示出)来提供加热或冷却，使得冷凝器14(即室外热交换器)在加热模式下起到蒸发器的作用，蒸发器20(即室内热交换器)在加热模式下起到冷凝器的作用。
遗憾的是，本发明已明确，当控制器30启动从冷却模式32到自由冷却模式34的切换时，或者反之亦然，制冷回路36暂时停止。当制冷回路36停止时，制冷剂和工作流体22之间的热交换减少，导致工作流体变暖。这将产生相反的作用，因为当单元10被重新启动时将不得不再次调节工作流体22。
本发明构想了一种空调系统42，其中，空调单元10-1、10-2被系统地组合并且配置成使得工作流体22循环通过系统中的每个。有利地，当在冷却模式和自由冷却模式之间切换期间单元10-1或10-2中的一个暂时停止时，或者反之亦然，另一个单元保持运转并调节工作流体22，从而防止工作流体22过度变暖。
现在参照图3，示出了根据本发明的系统42的示例性实施方式。系统42包括控制器40。在本发明的一个实施方式中，控制器40与空调单元10-1和10-2的控制器30中的每一个电通信(in electricalcommunication)，并且当在从冷却模式32到自由冷却模式34的切换期间所述单元中的任何一个暂时停止时，反之亦然，配合所述单元的运转。
系统42包含第一导管(conduit)50和第二导管52。在图3中所示的系统42的实施方式中，第一导管50将单元10-2的蒸发器输出口48流体连接至单元10-1的蒸发器输入口34，因此允许工作流体在蒸发器之间自由地流动。第二导管52将单元10-1的蒸发器输出口48流体连接至单元10-2的蒸发器输入口34。在本发明的一个实施方式中，第一导管50和第二导管52是管道。有利地，第一导管50和第二导管52的一起形成了工作流体回路54，工作流体22通过该工作流体回路在单元10-1和10-2之间自由地流动。有利地，当在模式之间切换期间单元10-1或10-2中的任何一个暂时停止时，工作流体22继续被仍在运转的其它系统进行调节。
应当了解，尽管以冷却模式32示出系统10-1且以自由冷却模式34示出系统10-2，但是，系统10-1和10-2能以任何模式下运转。此外，在系统10-1或10-2中的任一个运转的同时，另一系统仍能在模式之间进行切换。
还应当了解，尽管系统42被示出为具有两个单元10-1和10-2，但本发明已设想到系统42能够具有多于两个的系统。
在运转时，单元10-1和10-2中的至少一个运转于冷却模式32下。仅为了示例的目的，单元10-1以冷却模式32运转。当单元10-1的控制器30确定存在充分的条件以自由冷却模式34运行单元10-1时，控制器30与控制器40通信。如果单元10-2当前正在运转，则单元10-2也将继续运转。然而，如果单元10-2没有运转，则控制器40发送信号至控制器30从而以冷却模式开启单元10-2。在单元10-2被开启并且运转之后，单元10-1启动从冷却模式32到自由冷却模式34的切换。有利地，当单元10-1从冷却模式32过渡到自由冷却模式34时，单元10-2继续调节工作流体22。
尽管上述示例参照了在冷却模式32至自由冷却模式34之间的切换，但是应当了解，单元10-2可以在冷却模式32下运转，并且可以过渡到自由冷却模式34。
应当指出的是，术语“第一”、“第二”、“第三”、“高”、“低”等在此可用以修饰各种元件。这些修饰语并不意味着所修饰的元件具有空间、序列或等级顺序，除非有特别声明。
尽管参照一个或更多示例性实施方式描述了本发明，但是，本领域中技术人员可以理解，可以做出多种改变并且可以用等同件来替换其元件而不偏离本发明的范围。另外，可以做出许多改型以使具体的情况或材料适应于本发明的教示而不偏离本发明的范围。因此，意在本发明并不限于作为最佳实施方式公开的具体实施方式，但是，本发明将包括落入所附权利要求范围内的所有实施方式。

Claims (16)

1.一种组合空调系统，其包括：
第一空调单元，其具有第一蒸发器，所述第一蒸发器具有第一输入口和第一输出口；
第二空调单元，其具有第二蒸发器，所述第二蒸发器具有第二输入口和第二输出口；
第一导管，其将所述第一输入口与所述第二输出口流体连接；以及
第二导管，其将所述第二输入口与所述第一输出口流体连接，其中所述第一导管和所述第二导管以及所述第一蒸发器和所述第二蒸发器形成工作流体回路。
2.如权利要求1所述的组合空调系统，其中，所述第一空调单元包括第一控制器，所述第一控制器确定是以冷却模式还是以自由冷却模式运转所述第一空调单元。
3.如权利要求1所述的组合空调系统，其中，所述第二空调单元包括第二控制器，所述第二控制器确定是以冷却模式还是以自由冷却模式运转所述第二空调单元。
4.如权利要求3所述的组合空调系统，还包括第三控制器，所述第三控制器与所述第一控制器、所述第二控制器电通信。
5.如权利要求1所述的组合空调系统，其中，所述第一空调单元包括第一制冷回路，并且所述第二空调单元包括第二制冷回路，所述第一制冷回路、所述第二制冷回路与所述工作流体回路热交换连通。
6.如权利要求5所述的组合空调系统，其中，当所述第一空调单元从冷却模式切换到自由冷却模式时，反之亦然，所述第一制冷回路暂时停止。
7.如权利要求5所述的组合空调系统，其中，当所述第二空调单元从冷却模式切换到自由冷却模式时，反之亦然，所述第二制冷回路暂时停止。
8.如权利要求6所述的组合空调系统，其中，在所述第一空调单元的暂时停止期间，所述工作流体回路允许工作流体维持在理想的温度下。
9.如权利要求7所述的组合空调系统，其中，在所述第二空调单元暂时停止期间，所述工作流体回路允许工作流体维持在理想的温度下。
10.一种组合空调系统，其包括：
第一空调单元，其具有第一蒸发器，所述第一蒸发器具有第一入口和第一出口、第一泵、以及第一制冷回路，所述第一空调单元具有第一冷却模式和第一自由冷却模式；
第二空调单元，其具有第二蒸发器，所述第二蒸发器具有第二入口和第二出口、第二泵、以及第二制冷回路，所述第二空调单元具有第二冷却模式和第二自由冷却模式；
第一导管，其将所述第一输入口与所述第二输出口流体连接；以及
第二导管，其将所述第二输入口与所述第一输出口流体连接，其中，所述第一导管和所述第二导管以及第一蒸发器和第二蒸发器形成工作流体回路，工作流体在所述工作流体回路内流过。
11.如权利要求10所述的组合空调系统，其中，所述工作流体是冷却水或二元醇。
12.如权利要求10所述的组合空调系统，其中，在所述第一空调单元或所述第二空调单元的暂时停止期间，所述工作流体回路保持所述工作流体流过所述第一空调单元和所述第二空调单元，从而将所述暂时停止期间所述工作流体的温度升高减到最小。
13.如权利要求10所述的组合空调系统，还包括与所述第一空调单元和所述第二空调单元电通信的控制器。
14.一种用于控制组合空调系统的方法，所述组合空调系统具有第一空调单元和第二空调单元，其中，所述第一空调单元和所述第二空调单元与工作流体热交换连通，所述方法包括：
将所述第一空调单元从冷却模式切换到自由冷却模式；以及
在将所述第一空调单元切换到所述自由冷却模式之后，运转所述第二空调单元预定的时段。
15.如权利要求14所述的方法，其中，运转所述第二空调单元的步骤包括开启所述第二空调单元。
16.如权利要求14所述的方法，其中，运转所述第二空调单元的步骤包括如果所述第二空调单元先前在运转则维持所述第二空调单元的运转。
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