CN104813108A - 用于控制具有泵送制冷剂节能的蒸气压缩冷却系统的负荷估算器 - Google Patents

Abstract

一种冷却系统具有直接膨胀模式和泵送制冷剂节能器模式以及控制器。该控制器包括负荷估算器，该负荷估算器估算冷却系统上的实时室内负荷并使用所估算的实时室内负荷来确定是使冷却系统在泵送制冷剂节能器模式下工作还是在直接膨胀模式下工作。

Description

用于控制具有泵送制冷剂节能的蒸气压缩冷却系统的负荷估算器

相关申请的交叉引用

本申请是2012年10月5日提交的61/710,138的正式申请案，并且是2012年4月13日提交的美国专利申请第13/446,374号的部分继续申请案。美国专利申请第13/446,374号要求2011年4月19日提交的美国临时申请第61/476783号以及2011年8月26日提交的61/527,695的权益。上述申请中的每个申请的全部内容通过引用合并到本文中。

本公开内容涉及冷却系统，更具体地，涉及高效冷却系统。

背景技术

这部分提供不一定是现有技术的与本公开内容相关的背景信息。

冷却系统在要将流体冷却的大量不同的应用中具有适用性。这些冷却系统用在冷却诸如空气的气体以及诸如水的液体中。两个通用的示例是构建用于“舒适冷却”(即，冷却人们所在的空间，诸如办公室)的HVAC(采暖、通风、空调)系统以及数据中心环境优化控制系统。

数据中心是容纳诸如计算机服务器的一批电子设备的房间。数据中心和其中容纳的设备通常具有最佳环境工作条件，尤其是温度和湿度。用于数据中心的冷却系统通常包括环境优化控制系统，其通常被实现为用于冷却系统的控制的一部分，以保持数据中心中的适当温度和湿度。

图1示出了具有环境优化控制系统102(也称为冷却系统)的典型数据中心100的示例。数据中心100说明性地使用“热”通道和“冷”通道方法，其中设备架104被布置为建立热通道106和冷通道108。数据中心100还说明性地为活动地板数据中心，其具有在底层地板112之上的活动地板110。活动地板110与底层地板112之间的空间设置有供气稳压室(supply air plenum)114，该供气稳压室114用于使经调节的供给空气(有时称为“冷”气)从环境优化控制系统102的计算机房空气调节器(“CRAC”)116通过活动地板110流入数据中心100。然后，经调节的供给空气流入设备架104的正面，通过设备架中安装的设备(未示出)，经调节的供给空气在设备架中使设备冷却，然后，热气通过设备架104的背面或架104的顶部排出。在变型中，经调节的供给空气流入架的底部，并且从架104的背面或架104的顶部排出。

应该理解的是，数据中心100可以不具有活动地板110，也可以不具有稳压室114。在这种情况下，CRAC的116通过进气口(未示出)从数据中心吸入经加热的空气，将该空气冷却，并且将该空气从图1中以虚线示出的出气口117排出、返回数据中心。例如，CRAC 116可以被布置在电子设备的各行中，可以被设置成使其冷气供给面向相应的冷通道，或者被设置成沿着数据中心的墙壁。

在图1所示的示例数据中心100中，数据中心100具有吊顶118，其中，在吊顶118与天花板120之间的空间设置有热气稳压室(hot airplenum)122，从设备架104排出的热空气被吸入热气稳压室122，并且热气通过热气稳压室122流回CRAC 116。用于每个CRAC 116的回气稳压室(未示出)将该CRAC 116联接到稳压室122。

CRAC 116可以是冷冻水CRAC或直接膨胀(DX)CRAC。CRAC 116联接到向CRAC 116提供经冷却的液体的排热装置124。排热装置124是将热从来自CRAC 116的返回流体传送到冷却介质(诸如，外部环境空气)的装置。排热装置124可以包括气冷式或液冷式热交换器。排热装置124还可以是制冷冷凝器系统，在这种情况下，向CRAC 116提供制冷剂，以及CRAC 116可以是具有制冷剂压缩机的相变制冷剂空气调节系统，诸如DX系统。每个CRAC 116可以包括控制CRAC 116的控制模块125。

在一个方面，CRAC 116包括变容量压缩机，并且可以例如包括用于CRAC 116的每个DX冷却电路的变容量压缩机。应该理解的是，通常的情况是，CRAC 116可以具有多个DX冷却电路。在一个方面，CRAC 116包括容量调节型压缩机或4级半封闭式压缩机，诸如可从艾默生环境优化技术(Emerson Climate Technologies)、力博特(Liebert)公司或联合技术的卡莱尔分部(Carlyle division)购得的压缩机。CRAC 116还可以包括一个或多个空气移动单元119，诸如风扇或风机。空气移动单元119可以设置在CRAC 116中，或者可以附加地或可替代地设置在供气稳压室114中，如在121处以虚线所示的那样。空气移动单元119、121可以说明性地具有变速驱动器。

图2中示出了具有典型DX冷却电路的典型CRAC 200。CRAC 200具有机柜202，在机柜202中设置有蒸发器204。蒸发器204可以是V形盘管组件。诸如风扇或鼠笼式风机的空气移动单元206也设置在机柜202中，并且被定位成从机柜202的入口(未示出)通过蒸发器204吸入空气，在机柜202中，空气被蒸发器204冷却，并且将经冷却的空气导出稳压室208。蒸发器204、压缩机210、冷凝器212和膨胀阀214以已知的方式在DX制冷电路中联接在一起。压缩机210使相变制冷剂循环通过冷凝器212、膨胀阀214、蒸发器204并返回到压缩机210。冷凝器212可以是冷却系统中传统地使用的各种类型的冷凝器中的任一种，诸如气冷式冷凝器、水冷式冷凝器或乙二醇冷却式冷凝器。应该理解的是，冷凝器210通常不是CRAC的一部分，而是位于其他地方，诸如CRAC所位于的建筑物外部。压缩机210可以是DX制冷系统中传统地使用的各种类型的压缩机中的任一种，诸如涡旋式压缩机(scroll compressor)。当蒸发器204是V形盘管组件或A形盘管组件时，其通常具有在V形或A形的每条腿部上的(一个或多个)冷却板坯(cooling slab)，如果适用的话。例如，每个冷却板坯可以在单独的冷却电路中，其中每个冷却电路具有单独的压缩机。替选地，每个板坯中的流体电路，诸如有两个板坯和两个压缩机电路的流体电路，可以混合在两个压缩机电路之中。

蒸发器204通常是翅片管式(fin-and-tube)组件，并且用于将通过其的空气冷却并除湿。通常，诸如CRAC 200的CRAC被设计成使得显热比(“SHR”)通常在.85与.95之间。

被称为GLYCOOL自由冷却系统的系统可从俄亥俄州哥伦布市的力博特公司购得。在该系统中，被称为“自由冷却盘管”的第二冷却盘管组件被添加到具有普通乙二醇系统的CRAC中。在第一冷却盘管组件前面的气流中该添加第二盘管组件。在寒冷的月份期间，从室外干式冷却器返回的乙二醇溶液被送往第二冷却盘管组件，并且变成数据中心的主要冷却源。在低于35华氏度的环境温度下，第二冷却盘管组件的冷却容量足以应对数据中心的总体冷却需求，并且基本上减少了能量成本，因为不需要运行CRAC的压缩机。第二冷却盘管组件或自由冷却盘管组件没有提供100％显冷(sensible cooling)，并且具有与蒸发器(其是第一冷却盘管组件)类似的空气侧压降。

冷却系统的效率的重要性在增加。根据美国能源部，用于数据中心的冷却和电力转换系统消耗典型数据中心中使用的电力的至少一半。换言之，数据中心中的服务器消耗不到一半的电力。这导致对数据中心冷却系统的能量效率的关注增加。

发明内容

根据本公开内容的一个方面，一种冷却系统包括：机柜，具有进气口和出气口；以及冷却电路，包括冷凝器、压缩机、膨胀装置、液泵以及设置在机柜中的蒸发器。该冷却系统具有直接膨胀模式，在直接膨胀模式下，压缩机开启并且压缩处于气相的制冷剂以升高制冷剂的压力并由此升高制冷剂的冷凝温度，并且压缩机使制冷剂围绕冷却电路循环。冷却系统还具有泵送制冷剂节能器模式，在泵送制冷剂节能器模式下，压缩机关断，并且液泵开启并泵送处于液相的制冷剂，并且液泵使制冷剂围绕冷却电路循环而无需压缩处于气相的制冷剂。在一个方面，冷却系统具有联接到液泵和压缩机的控制器，该控制器关断压缩机并开启液泵以使冷却电路在节能器模式下工作，以及开启压缩机以使冷却电路在直接膨胀模式下工作。在一个方面，控制器包括负荷估算器，该负荷估算器估算冷却系统上的实时室内负荷并且使用所估算的实时室内负荷来确定是使冷却系统在泵送制冷剂节能器模式下工作还是在直接膨胀模式下工作。

在一个方面，负荷估算器基于室内返回空气温度、供给空气温度以及流经蒸发器的空气的体积来计算实时室内负荷。在一个方面，如果无法得到供给空气温度，则负荷估算器替代地使用压缩机负荷信息。

在一个方面，冷却电路包括联接在冷凝器与液泵之间的接收器/缓冲罐(receiver/surge tank)。

在一个方面，冷却系统包括多个冷却电路，其中每个冷却电路包括在包括上游冷却级和下游冷却级的多个冷却级中的一个冷却级中，其中，上游冷却级的冷却电路的蒸发器(上游蒸发器)和下游冷却级的冷却电路的蒸发器(下游蒸发器)布置在机柜中，使得要冷却的空气以连续的方式经过上游蒸发器和下游蒸发器，首先经过上游蒸发器、然后经过下游蒸发器。每个冷却级的冷却电路具有直接膨胀模式和泵送制冷剂节能器模式，在直接膨胀模式下，该冷却电路的压缩机开启，并且该冷却电路的压缩机使制冷剂围绕该冷却电路循环，在泵送制冷剂节能器模式下，该冷却电路的压缩机关断且该冷却电路的液泵开启，并且该冷却电路的液泵使制冷剂围绕该冷却电路循环。在一个方面，当上游冷却级和下游冷却级中的一个能够处于节能器模式而另一个必须处于直接膨胀模式时，该控制器开启上游冷却级的冷却电路的液泵并关断该冷却电路的压缩机而使该冷却电路在节能器模式下工作，并且开启下游冷却电路的压缩机而使下游冷却级在直接膨胀模式下工作。

附图说明

本文中描述的附图仅用于所选实施例的说明性目的而并非是所有可能的实现方式，而且并不意在限制本公开内容的范围。

图1是示出了现有技术的数据中心的示意图；

图2是具有DX冷却电路的现有技术CRAC的简化透视图；

图3是示出了具有由两个冷却电路提供的分级冷却的CRAC的示意图；

图4是具有图3的CRAC的冷却电路的CRAC的简化透视图；

图5是具有DX冷却电路的冷却系统，该冷却系统具有泵送制冷剂节能器；

图6、图7A和图7B是图5的冷却系统的变型；

图8是示出了具有由图5的两个冷却电路提供的分级冷却的冷却系统的示意图；

图9是示出了图5的冷却系统并且更详细地示出了该冷却系统具有的控制系统的示意图；

图10示出了用于图9的控制系统的控制回路；以及

图11是示出了根据本公开内容的一个方面的使用负荷估算器的冷却系统的说明性控制的流程图。

对应的附图标记在附图的数个视图中都表示对应的部分。

具体实施方式

现在将参照附图更全面地描述示例实施例。

根据本公开内容的一个方面，一种高效冷却系统包括由两个或更多个冷却电路提供的分级冷却，这两个或更多个冷却电路被布置成使得要冷却空气连续地流过这两个或更多个冷却电路。在一个方面，每个冷却电路包括由固定容量涡旋式压缩机和数码涡旋式压缩机构成的级联数码涡旋式压缩机。应该理解的是，代替级联数码压缩机，多个压缩机可以并联垂准(plumb)，并且这些压缩机可以具有不同的容量。在一个方面，每个冷却电路包括DX冷却电路和泵送制冷剂节能电路，当室外温度低到足以向在冷却电路中正循环的制冷剂提供必要的冷却时，泵送制冷剂节能电路绕过压缩机。在一个方面，高效冷却系统还包括一个或多个风扇、风机或类似的空气移动单元，该空气移动单元使要冷却的空气移动通过每个冷却电路的蒸发器。空气移动单元的电动机说明性地可以为变速电动机，并且说明性地可以为电子控制的电动机。对于用于冷凝器的风扇电动机而言也是如此。在一个方面，高效冷却系统的冷却电路包括电子膨胀阀。

应该理解的是，冷却系统可以具有比所有的这些元件少的元件，并且可以具有这些元件的各种组合。例如，冷却系统可以不具有分级冷却而是具有包括DX冷却电路和泵送制冷剂节能电路的冷却电路。在这个方面，可以使用或者不使用级联数码涡旋。

图3是根据本公开内容的一个方面的具有多个冷却级的冷却系统300的简化示意图，其中多个冷却级包括具有上游冷却电路301的上游冷却级322和具有下游冷却电路302的下游冷却级324。在图3的实施例中，冷却电路301、302二者都是DX制冷电路。上游冷却电路301包括布置在传统的DX制冷电路中的被称为上游蒸发器的蒸发器304、膨胀阀306、冷凝器308和压缩机310。下游冷却电路302包括布置在传统的DX制冷电路中的被称为下游蒸发器的蒸发器312、膨胀阀314、冷凝器316和压缩机318。在这一点上，上游冷却电路301的蒸发器304、膨胀阀306和压缩机310以及下游冷却电路302的蒸发器312、膨胀阀314和压缩机318可以连同控制器320一起都包括在位于数据中心中的CRAC 326中。冷凝器308、316在虚线框中示出，因为冷凝器308、316通常不包括在CRAC326中，而是位于其他地方，诸如CRAC 326所位于的建筑物外部。膨胀阀306、314可以优选地为电子膨胀阀，但是也可以是恒温膨胀阀，诸如美国专利4,606,198中所公开的恒温膨胀阀。在DX制冷电路301、302中的每一个中，压缩机使制冷剂循环，并且该制冷剂从压缩机、流经冷凝器、膨胀阀、蒸发器并且返回压缩机。上游冷却电路301的蒸发器304和下游冷却电路302的蒸发器312被分级布置，使得通过CRAC的入口吸入的空气以连续的方式流经蒸发器304、312，即，空气首先流经上游冷却电路301中的上游蒸发器304，然后流经下游冷却电路302中的下游蒸发器312。通过使得多个冷却级被布置成使空气连续流过，减少了每个DX制冷电路的蒸发器之间的温差。这进而使得每个DX制冷电路中的蒸发器能够在不同的压力水平下工作，并且使得相应的蒸发器和冷凝器之间的压差能够减小。由于压缩机功率是蒸发器与冷凝器之间的压差的函数，因此压差越低，能量效率就越大。应该理解的是，压缩机310、318中的每一个均可以包括级联压缩机，其中一个压缩机是固定容量压缩机，而另一个压缩机是变容量压缩机，诸如数码涡旋式压缩机。如下面将详细讨论的那样，压缩机310、318中的每一个均可以是包括固定容量涡旋式压缩机和数码涡旋式压缩机的级联数码涡旋式压缩机。

应该理解的是，冷凝器308、316可以是以上关于图1的排热装置124而描述的排热装置中的任一个。

每级的冷却电路提供由冷却系统300的CRAC 326提供的整体冷却的一部分。各部分可以是均等的，即每级提供均等的冷却，或者各部分可以不同。更具体而言，每个冷却级具有最大温差，该最大温差是整个CRAC326的最大温差的一部分。例如，如果CRAC 326具有20华氏度的最大温差，则每级的冷却电路具有为20华氏度的某一百分比的最大温差。该百分比可以是相等的百分比，在这种情况下，冷却电路301、302均具有10华氏度的最大温差，其中整个CRAC 326的最大温差是20华氏度，或者这些百分比可以不同。

冷却系统包括控制冷却电路301、302的控制器320。

在一个方面，蒸发器304、312可以具有诸如在V形盘管组件中的多个冷却板坯，并且代替使得下游蒸发器312的每个冷却板坯由单独的压缩机馈送，下游蒸发器312的冷却板坯均由压缩机馈送，并且上游蒸发器304的冷却板坯均由另一压缩机馈送。这两个压缩机优选地具有相等的容量，并且分级冷却使得这两个压缩机与用于馈送现有技术的典型CRAC中的蒸发器的两个冷却板坯的两个压缩机相比更小(容量更小)，该现有技术的典型CRAC具有用于提供相当的冷却容量的两个冷却板坯的DX制冷电路。

在替代实施例中，下游冷却电路302中的压缩机318比上游冷却电路301中的压缩机310更大(即，具有更高的容量)，以便减少提供给下游蒸发器312的制冷剂的蒸发温度。这进而减少了显热比并且增加了下游冷却电路302的除湿能力。在该实施例中，下游蒸发器312可以具有与上游冷却电路301中的上游蒸发器304的冷却表面面积相同的冷却表面面积，或者可以具有不同于(大于或小于)上游蒸发器304的表面冷却面积的冷却表面面积。

在一个方面，上游冷却电路301中的上游蒸发器304是微通道冷却盘管组件。上游蒸发器304可以说明性地为2009年2月18日提交的美国专利申请第12/388,102号“Laminated Manifold For Microchannel HeatExchanger”中描述的类型的微通道热交换器，其中美国专利申请第12/388,102号的全部内容通过引用合并到本文中。上游蒸发器304可以说明性地为可从俄亥俄州哥伦布市的力博特公司购得的MCHX微通道热交换器。当上游蒸发器304是微通道热交换器时，上游冷却电路301被说明性地配置成仅提供显冷，诸如提供整个上游蒸发器304的温度增量，该温度增量使离开上游蒸发器304的空气的温度不降到低于其露点或低于比露点高一定度数的温度，诸如大约4华氏度。虽然将微通道冷却盘管组件用于上游冷却电路301的上游蒸发器304的一个优点在于，微通道冷却盘管组件具有在其两端的空气侧压降，该空气侧压降显著低于具有相当的冷却容量的翅片管式冷却盘管组件，但是应该理解的是，上游蒸发器304可以不是微通道冷却盘管，而可以是例如翅片管式冷却盘管组件。

在一个方面，下游冷却电路302的下游蒸发器312是翅片管式冷却盘管组件。在一个方面，下游蒸发器312是微通道冷却盘管组件。

图4示出了CRAC 326的说明性实施例。CRAC 326包括具有回气入口402和出气口404的机柜400，诸如稳压室。空气过滤器406设置在回气入口402处，使得通过回气入口402流入CRAC 326的空气在流经CRAC 326的其余部分之前流经空气过滤器406。箭头414示出了流经CRAC 326的空气的方向。

在图4所示的实施例中，下游冷却电路302的下游蒸发器312是A形盘管组件，其在机柜400中被设置在回气入口402与出气口404之间。从而，下游蒸发器312具有用于A形的每个腿部的冷却板坯410。上游蒸发器304也是具有用于A形的每个腿部的冷却板坯412的A形盘管组件。诸如风扇或鼠笼式风机的空气移动单元408在机柜400中设置在下游蒸发器312的下游侧与出气口404之间。上游蒸发器304的冷却板坯412中的一个冷却板坯设置在下游蒸发器312的冷却板坯410中的一个冷却板坯的进气口侧，而上游蒸发器304的冷却板坯412中的另一个冷却板坯设置在下游蒸发器312的冷却板坯410中的另一个冷却板坯的进气口侧。从而，下游蒸发器312的冷却板坯410和上游蒸发器304的冷却板坯412成对布置，其中上游蒸发器的冷却板坯412中相应的冷却板坯与下游蒸发器312的冷却板坯410中相应的冷却板坯410成对。应该理解的是，空气移动单元408可以替选地设置在上游蒸发器304的上游。

虽然以上讨论的下游蒸发器是A形盘管组件，并且在一个方面，以上讨论的上游蒸发器也是A形盘管组件，但是应该理解的是，分级冷却系统可以使用V形盘管组件作为下游蒸发器，并且在一个方面，使用V形盘管组件作为上游蒸发器。还应该理解的是，上游蒸发器和下游蒸发器均可以使用大的、倾斜的冷却板坯，或者使用扁平的冷却板坯。

根据本公开内容的另一方面，可以包括CRAC的冷却系统包括DX冷却电路，该DX冷却电路具有泵送制冷剂节能器，该泵送制冷剂节能器使系统能够在外部温度冷到足以将在冷却电路中循环并且绕过压缩机的冷却流体冷却时在泵送制冷剂节能器模式下运行。该冷却流体可以说明性地为具有气相和液相的相变制冷剂。该泵送制冷剂节能器可以说明性地包括使冷却流体循环的泵，说明性地，该制冷剂处于液相，其中压缩机被绕过。然后，该冷却系统使用泵而不是压缩机来泵送处于液相的制冷剂并且在外部空气温度低到足以提供热交换而无需将处于气相的制冷剂压缩到更高压力/冷凝温度时使制冷剂循环。当冷却系统切换到如下所述的节能器模式时，节能器模式显著地增加了冷却系统的合理的性能系数(COP)。在年效率方面，气候确定利益。例如，建模已表明在华盛顿的年能量效率增加了大约26％，而在明尼苏达州明尼阿波利斯市，年能量效率增加了大约53％。

如上所述，传统的DX空气调节系统包括蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀装置。经冷却的空气通常具有比外部空气的温度低的温度。因此，需要压缩机将处于气相的制冷剂的压力升高并因此将制冷剂的冷凝温度升高到比外部空气的温度高的温度，使得能够排热。在甚至在冬季也向室外排热的任何应用中，压缩冷却流体的需求使能量不必要地消耗。

当室外温度变得低到足以提供从其移除热的内部空气与向其排热的外部空气之间的总的所需温差时，不需要将处于气相的制冷剂压缩到更高的压力/温度。当在这种情况下时，根据本公开内容的这个方面的冷却系统从DX(压缩机)模式切换到泵送制冷剂节能器模式。在泵送制冷剂节能器模式下，由液泵泵送处于液相的制冷剂以使制冷剂在冷却电路中循环，而无需压缩处于气相的制冷剂。优点是泵消耗了由压缩机消耗的功率的大约1/10。

具有泵送制冷剂节能器模式的冷却系统的控制器决定从一个模式切换到另一模式的温度基于室内温度和室外温度之间的差以及冷却系统上的热负荷。在一个方面，本文中描述的冷却系统包括以上列出的部件以及泵，这些部件是参照图2描述的DX冷却电路的典型部件。当控制器决定从DX(压缩机)模式切换到泵送制冷剂节能器模式时，关断压缩机而开启泵。在泵送制冷剂节能器模式下，制冷剂绕过压缩机，而在DX(压缩机)模式下，制冷剂绕过泵。

对具有DX冷却电路和泵送制冷剂节能器的冷却系统的实施例的以下描述将示出替选系统布局和部件功能。对于在泵送制冷剂节能器模式下工作的该系统的三个主要控制考虑因素是容量控制、蒸发器防冻(室外温度可能会变得非常低)以及泵保护。大多数泵需要最小差来确保电动机的充分冷却(在该泵是密封式电动泵的情况下)和轴承的润滑。这些控制功能中的每个控制功能可以使用不同的部件、通过几种不同的方法来实现。

参照图5，示出了根据本公开内容的一个方面的具有泵送制冷剂节能器模式的冷却系统500的实施例。冷却系统500包括DX冷却电路502，DX冷却电路502具有布置在DX制冷电路中的蒸发器504、膨胀阀506(优选地，其可以是电子膨胀阀，但也可以是恒温膨胀阀)、冷凝器508以及压缩机510。冷却电路502还包括流体泵512、电磁阀514和止回阀516、518、522。冷凝器508的出口562联接到泵512的入口528并且联接到止回阀516的入口530。泵512的出口532联接到电磁阀514的入口534。电磁阀514的出口536联接到电子膨胀阀506的入口538。止回阀516的出口540也联接到电子膨胀阀506的入口538。电子膨胀阀506的出口542联接到蒸发器504的制冷剂入口544。蒸发器504的制冷剂出口546联接到压缩机510的入口548并联接到止回阀518的入口550。压缩机510的出口552联接到止回阀522的入口554，并且止回阀522的出口556与止回阀518的出口560一样联接到冷凝器508的入口558。以上描述对应于2012年4月13日提交的美国专利申请第13/446,310号“VaporCompression Cooling System with Improved Energy Efficiency ThroughEconomization”的图12的描述。美国专利申请第13/446,310号的全部公开内容通过引用合并到本文中。

冷却系统500还包括控制器520，控制器520联接到冷却系统500的受控部件，诸如电子膨胀阀506、压缩机510、泵512、电磁阀514、冷凝器风扇524以及蒸发器空气移动单元526。说明性地用实现冷却系统500的下述控制的适当软件来对控制器520编程。控制器520可以包括或联接到用户接口521。控制器520可以说明性地为可从俄亥俄州哥伦布市的力博特公司购得的用实现下述的附加功能的软件来编程的控制系统。

泵512可以说明性地为变速泵，但是可以替选地为定速泵。冷凝器风扇524可以说明性地为变速风扇，但是可以替选地为定速风扇。

当泵512为变速泵时，冷却电路502在处于泵送制冷剂节能器模式时的冷却容量由控制器520通过调节泵512的速度来控制。也就是说，为了增大冷却容量，控制器520增大泵512的速度以增大冷却电路502中的制冷剂的流速，而为了减小冷却容量，控制器520减小泵512的速度以减小冷却电路502中的制冷剂的流速。通过控制器520调节冷凝器508的风扇524的速度来将蒸发器504的入口处的制冷剂的温度保持在冰点以上，并且通过控制器520调节电子膨胀阀506来保持最小泵差。泵差是指泵两端的压差。在这一点上，当泵512是变速泵时，其可以说明性地为密封泵，当该密封泵泵送制冷剂时由流经该密封泵的制冷剂冷却该密封泵，因此需要使得泵512被充分冷却的最小泵差。

当泵512为定速泵时，通过控制器520调节电子膨胀阀506来控制冷却电路502的冷却容量，以增大或减小冷却电路502中的制冷剂的流速。

在DX(压缩机)模式下，控制器520控制压缩机510以使其运行、控制电磁阀514以使其关闭以及控制泵512以使其关断。由于压缩机510正在运行，因此压缩机510的入口548入口处的吸力将气化的制冷剂从蒸发器504的出口546吸入压缩机510中，其中该制冷剂被压缩机510压缩，从而提升了其压力。运行中的压缩机510的入口548处的吸力将制冷剂吸入入口548中，并且制冷剂不流经止回阀518。然后，制冷剂流过止回阀522而进入冷凝器508，在冷凝器508中，制冷剂被冷却并冷凝至液态。由于电磁阀514被关闭并且泵512关断，因此制冷剂在流出冷凝器508之后流经止回阀516、通过膨胀阀506、然后流入蒸发器504，在膨胀阀506处，制冷剂的压力减少。制冷剂流经蒸发器504，然后返回到压缩机510的入口548，在蒸发器504中，制冷剂被流经蒸发器504的要冷却的空气加热至气化。

当控制器520将冷却电路502切换到泵送制冷剂节能器模式时，控制器520打开电磁阀514，关断压缩机510并开启泵512。然后，泵512泵送制冷剂以使其循环，并且制冷剂流经电磁阀514、电子膨胀阀506、蒸发器504、绕过压缩机510的止回阀518，通过冷凝器508并返回泵512的入口528。当外部空气的温度冷到足以提供要冷却的内部空气与向其排热的外部空气之间的必要温差时，控制器520将冷却电路502切换到泵送制冷剂节能器模式。

在一个方面，反向阀564可以联接在阀514的出口536与电子膨胀阀506的入口538之间，如图5中的虚线所示。

在一个方面，诸如以下描述的接收器缓冲/罐622的接收器/缓冲罐可以联接在冷凝器508的出口562与泵55的入口528之间，以使得所有的制冷剂在进入入口528之前都流经接收器/缓冲罐。

图6示出了具有冷却电路602的冷却系统600，该冷却电路602是冷却电路502的变型。除了具有下述差异以外，冷却系统600基本上与冷却系统500相同，并且以与冷却系统500相同的方式工作。在冷却系统600中，压缩机510的入口548处添加了电磁阀604，电磁阀604由控制器520控制以防止液体向压缩机腾涌(slug)。当冷却系统600处于DX(压缩机)模式时，控制器520打开电磁阀604。当冷却系统600处于泵送制冷剂节能器模式时，控制器520关闭电磁阀604，从而防止冷剂流向压缩机510的入口548并且防止压缩机510的液体腾涌。旁路电磁阀606也添加在电子膨胀阀506附近，并且将制冷剂分配到蒸发器的各电路的分配器(未示出)包括绕过该分配器的孔口的入口端口，并且旁路电磁阀606的出口垂准到该旁路入口以减少系统压降。在冷却系统600中，通过控制器520调节泵512的排放口532处的排放控制阀608来保持泵差。应该理解的是，虽然排放口控制阀608用与用于电磁阀的阀符号相同的阀符号来示出，但是排放控制阀608相比于开关阀(on-off valve)而言是变流量阀(variableflow valve)。在该实施例中，泵512为变速泵，并且当冷却系统500处于泵送制冷剂节能器模式时，控制器520调节泵512的速度以控制正循环的制冷剂的流速，从而控制冷却系统500的冷却容量。冷却系统600的冷却电路602还包括在冷凝器508周围的旁路线路610，其中在旁路线路610中具有旁路控制阀612，以使得在冷凝器508周围的温热的制冷剂流与从冷凝器508的出口562流出的冷的制冷剂混合，从而保持期望的温度并防止蒸发器冻结。旁路控制阀612是变流量阀，并且说明性地受控制器520控制。压力调节阀616和止回阀618串联联接在冷凝器508的出口562与接收器/缓冲罐622的入口620之间。旁路控制阀612的出口614还联接到泵512的入口528并且联接到接收器/缓冲罐622的入口620，并且从而也联接到止回阀618的出口624。接收器/缓冲罐622的出口626联接到泵512的入口528。在先前讨论的图5的实施例中，不需要接收器/缓冲罐622罐，因为控制器520使冷却系统在泵送制冷剂节能器模式下运行，其中制冷剂的分配与在DX(压缩机)模式下的制冷剂的分配相同(冷凝器与蒸发器入口之间的液体、蒸发器中的液体-蒸气混合物以及蒸发器出口与冷凝器入口之间的蒸气)。利用接收器/缓冲罐622，控制器520可以运行冷却系统600以向蒸发器504过度馈送，使得蒸发器出口546与冷凝器508之间存在液体-蒸气混合物。与先前讨论过的实施例相比，这增加了冷却系统600的冷却容量，但是添加接收器/缓冲罐622增加了成本。应该理解的是，接收器/缓冲罐622可以与先前讨论过的实施例一起使用，并且这样做使系统的充注量敏感度更低。也就是说，该系统可以适应更宽的制冷剂充注量水平的变化。

图7A示出了具有冷却电路702的冷却系统700，该冷却系统700是冷却系统600的变型。除了具有下述差异以外，冷却系统700基本上与冷却系统600相同，并且以与冷却系统600相同的方式工作。旁路控制阀612的出口614通过止回阀704联接到接收器/缓冲罐622的入口620并且联接到泵512的入口528，以及止回阀618的出口624也联接到接收器/缓冲罐622的入口620并且联接到泵512的入口528。制冷剂在进入泵512的入口528之前优先流经接收器/缓冲罐622，但是可以围绕接收器/缓冲罐622流动。

图7BA示出了具有冷却电路702'的冷却系统700'，该冷却系统700'也是冷却系统600的变型。旁路控制阀612和止回阀704被移除，并且止回阀618的出口联接到接收器/缓冲罐622的入口620但不联接到泵512的入口528。在冷却系统700'中，所有制冷剂在进入泵512的入口528之前流经接收器/缓冲罐622。

对图5、图6、图7A以及图7B的冷却电路的讨论基于单电路冷却系统，或者基于其中各蒸发器在气流中并联的双电路系统。图5、图6、图7A以及图7B的冷却电路还可以用于如上所述的分级冷却，尤其是参照图3，其中两个电路的蒸发器在要冷却的空气的气流中被串联分级。因此，进气温度在上游电路比在下游电路高。随后，蒸发温度也在上游电路更高。因此，利用分级系统，上游电路将能够在第二电路之前切换到泵送制冷剂节能器，该第二电路可以根据负荷而仍在DX(压缩机)模式下工作。例如，两个冷却电路502可以被布置有串联的蒸发器以提供分级冷却。图8示出了具有两个冷却电路502的冷却系统800，这两个冷却电路502被布置成沿着以上关于图3讨论的线路提供分级冷却。在该实施例中，两个冷却电路502中的每个冷却电路中的压缩机510可以说明性地为级联数码涡旋式压缩机。

在具有两个或更多个分级冷却电路的分级冷却系统中，至少大多数上游冷却电路是变容量冷却电路，并且优选地，(一个或多个)下游冷却电路也是变容量冷却电路。这种变容量可以通过使用如上所述的级联数码涡旋式压缩机来提供。其也可以通过使用单个变容量压缩机(诸如数码涡旋式压缩机)、多个固定容量压缩机或者固定容量压缩机与变容量压缩机的其他组合来提供。当该冷却电路是泵送制冷剂冷却电路或者在泵送制冷剂节能器模式下工作(诸如，冷却电路502在泵送制冷剂节能器模式下工作)时，变容量还可以由液泵来提供。

使用具有该泵送制冷剂节能器的、利用如上讨论的分级冷却的冷却系统的优点在于，由于该冷却系统在比任一冷却电路在典型现有技术并联蒸发器系统中工作的蒸发温度高的蒸发温度下工作，因此在上游冷却电路可以在泵送制冷剂节能器模式下工作达数小时。因此，一年中的大多数时间能够节约能量。气候越冷，就能够实现越多的年能量效率增长。

如以上讨论过的那样，在典型的蒸气压缩制冷系统中，大百分比的系统功率用于压缩离开蒸发器的制冷剂蒸气，从而增大制冷剂的冷凝温度，以使得能够在冷凝器中排热。如上所述，具体地参照图5，在本公开内容的一个方面，为了节约蒸气压缩制冷系统中的能量，当室外温度低到足以提供“自由”冷却而无需压缩制冷剂蒸气时，可以使用泵来将制冷剂从冷凝器移动到蒸发器。这样的泵送制冷剂(节能器)系统是以能量节约、高效和优化系统性能为目的的精确冷却系统。为了达到这些目的，系统控制是重要的。更具体而言，控制目标分为具有不同优先级的三个级别，即：

1.部件安全级：保证关键部件安全

i)防止泵气蚀-过度冷却监测

ii)确保泵冷却和润滑

iii)蒸发器盘管冻结保护

2.性能级：在功能上无暇地运行系统

i)将受控的空气温度保持于设定点

ii)正确且平滑的工作模式切换

iii)故障检测和报警处理

3.优化级

i)延长节能器运行时数

ii)高级的故障检测和诊断

系统达到以上列出的目标可利用的资源是安装的致动器，其包括变速泵(例如，图5中的泵512)、变速冷凝器风扇(例如，图5中的风扇524)以及电子膨胀阀(EEV)(例如，图5中的EEV 506)。控制设计的第一步是制定控制策略，以决定如何将资源分配给不同的控制任务。换言之，假设整个节能器系统是多输入多输出系统(具有多个致动器和多个受控的变量)，则下述控制策略实现的解决方案是如何对系统进行解耦并确定输入输出关系。在高级别的基础上总结该控制策略如下：

·操纵冷凝器风扇以控制离开冷凝器的制冷剂温度；

·操纵泵以控制系统容量，并最终控制受控空间中的空气温度；

·操纵EEV以控制泵两端的压差。

以相对简单的方式来控制多输入和多输出泵送制冷剂节能器系统。该系统被解耦成三个反馈控制回路，这三个反馈控制回路通过如下操纵其对应的控制输入来调节其受控变量：

以上提及的控制策略以如下几种方式使系统受益：

1.冷凝器风扇将制冷剂温度控制为设定点，以使得：

a.制冷剂温度不会低到足以使蒸发器盘管冻结；

b.重视过度冷却，以防止泵气蚀；

c.优化冷凝器风扇速度，以在不将过度冷却与冷却容量进行折衷的情况下无法进一步降低风扇速度的意义上节省能量。

2.通过将房间的空气温度控制为用户给定设定点，泵速度控制制冷剂流速并进而控制容量。

a.对于固定的制冷剂温度，泵速度相对于容量大致呈线性，这由冷凝器风扇速度控制来维持。

b.线性利于对受控空间中的空气温度的高控制准确性。

3.EEV控制泵两端的差压，以使得

a.泵电动机被足够地冷却；

b.泵轴承被足够地润滑。

在不牺牲冷却性能的情况下不会实现进一步能量消耗的意义上通过前述控制策略来优化整个系统能量消耗。

图9是具有一个冷却电路502的冷却系统的900的示意图，该冷却电路502具有DX冷却电路904和泵送制冷剂节能器电路906。冷却系统900可以在物理上包括三个单元：室内单元908(说明性地为计算机房空气调节器)、泵送制冷剂节能器单元916以及气冷式冷凝器单元912。室内单元908位于要冷却的房间(诸如数据中心房间)内，并且包括DX冷却电路的主要部件(除冷凝器508以外)，这些部件包括蒸发器504、压缩机510以及膨胀阀506等。室内单元908的功能是使系统在标准的直接膨胀模式下工作，并且还驱动使系统在泵送制冷剂节能器模式下运行所需的阀。泵送制冷剂节能器单元916位于房间外，并且包含包括泵512等的主要部件。当室外温度低到足以提供“自由”冷却而无需运行直接膨胀制冷系统时，泵送制冷剂节能器单元916使用液泵512来将制冷剂从冷凝器508移动到蒸发器504。冷凝器单元912也位于要冷却的房间外，但与泵送制冷剂节能器单元916分离。冷凝器单元912根据排热要求与其他两个单元908、916中的一个单元协作。在图9中，圆圈中的“T”是温度传感器，圆圈中的“P”是压力传感器，在每个实例中该温度传感器和压力传感器联接到控制器520，诸如联接到(下面将讨论的)控制板918、920、922中的相应的一个控制板。温度传感器包括外部环境空气温度传感器(被示为邻近冷凝器508)和供给空气(或房间回气)温度传感器(被示为邻近蒸发器504)。其余的温度传感器感测冷却电路502的指示位置处的制冷剂的温度，而压力传感器感测冷却电路502的指示位置处的制冷剂的压力。

如图10所示，当冷却系统900在泵送制冷剂节能器模式下工作时，存在用于泵送制冷剂节能器模式的基本控制的三个反馈控制回路。

制冷剂温度反馈控制回路1000通过调节冷凝器风扇速度来将制冷剂温度控制为设定点。在泵出口处或冷凝器出口处测量制冷剂温度。在一个方面，设定点被设定在37°F至42°F的范围内。应该理解的是，这些值是范例，并且该固定的设定点可以是37°F至42°F以外的温度。还应该理解的是，该设定点可以诸如由用户手动输入，或者由诸如控制器520的控制器来确定。

房间空气温度反馈控制回路1002通过调节泵速度将房间的空气温度控制为由用户例如输入到控制器520中的设定点。

液泵差压反馈控制回路1004通过调节EEV 506的打开来将液泵差压(PSIO)保持在给定范围内。在一个方面，给定范围被设定为20PSID至25PSID。该给定范围由其上限设定点和下限设定点来确定。应该理解的是，这些值是范例，并且该给定范围可以是20PSID至25PSID以外的范围。还应该理解的是，该给定范围可以由用户输入。

控制回路1000、1002、1004均可以说明性地为过程控制类型的控制回路，并且可以优选地为PID回路。在图10所示的实施例中，各控制回路1000、1002、1004被示出分别用单独的控制器1006、1008、1010来实现，诸如以将分别具有接近的控制器1006、1008、1010的(一个或多个)相应的控制板918、920、922与其控制的装置共置，并且控制器1006、1008、1010例如经由控制器局域网(CAN)总线彼此通信。例如，具有控制器1006的(一个或多个)控制板918的位置靠近冷凝器508，因为控制器1006控制冷凝器风扇524的速度。具有控制器1008的控制板920的位置靠近泵512，因为控制器1008控制泵512的速度。具有控制器1010的(一个或多个)控制板922靠近EEV 506并置，因为控制器1010控制EEV 506的位置。虽然在该实施例中，在位置分离的控制板上实现控制器1006、1008、1010，但是控制器1006、1008和1010被共同认为是控制器520的一部分。应该理解的是，控制回路1000、1002和1004可以连同控制器520的其余控制功能一起在单个位置处的(一个或多个)控制板上实现。

制冷剂温度反馈控制回路1000具有在其处输出冷凝器风扇速度控制信号的输出，并且具有制冷剂温度设定点和为实际制冷剂温度的反馈信号作为输入，诸如作为示例而非限制，在冷凝器的出口处。房间空气温度反馈控制回路1002具有在其处输出液泵速度控制信号的输出，并且具有房间空气温度设定点和为实际房间空气温度的反馈信号作为输入，诸如作为示例而非限制，在冷却系统的回气入口处。液泵压差控制反馈回路1004具有在其处输出电子膨胀阀位置信号的输出，并且具有给定范围和为液泵两端的压差的反馈信号作为输入。

为了进一步改进制冷剂温度控制的瞬态性能(其通过控制回路1000控制冷凝器风扇524的速度来控制)，前馈控制器(图10中的控制器1006-1)应用于通过使用来自控制器1008的泵速度控制信号1012和来自控制器1010的EEV控制信号1018作为其输入来使制冷剂温度稳定。基本原理是：制冷剂温度与流速相关，该流速可以通过泵速度和EEV的打开来估计。图10的控制器1008的输出1012、1018被前馈至冷凝器风扇速度控制回路1000。冷凝器风扇速度信号包括两个部分：反馈信号和前馈信号。因此，冷凝器风扇可以通过下述方式来作出响应：在反馈信号返回之前由前馈信号驱动。

三个控制回路具有不同幅度的响应时间，这防止了多个控制元件会相互影响而产生控制的不稳定性的状况。

该控制策略尤其适用于泵送制冷剂节能器系统，并且也可以应用于具有泵送制冷剂循环的冷却系统或空气调节系统的类别。

对冷却系统的900的以上描述是基于具有一个冷却电路的冷却系统。类似的控制策略可以应用于具有两个冷却电路的冷却系统，诸如如上所述那样布置成提供分级冷却的冷却系统。对于具有两个冷却电路的冷却系统，诸如具有利用两个冷却电路的分级冷却，第二电路中的冷凝器风扇和EEV执行与第一电路中相同的相应控制任务。冷却容量由总体泵速度来控制。控制算法确定由每个泵贡献的容量，并且由此决定每个泵的速度，下面讨论该控制算法的示例。

如所讨论的那样，当冷却系统处于泵送制冷剂节能器模式时，存在三个主要受控参数：房间温度、制冷剂温度以及泵压差(出口压力减去入口压力)。房间温度经由变频驱动、通过调节泵速度来控制。在具有利用两个或更多个冷却电路的分级冷却的冷却系统中，当冷却系统处于泵送制冷剂节能器模式时，冷却负荷需求将确定是否需要操作一个冷却电路或不止一个冷却电路中的泵。

在说明性实施例中，当进入冷却系统的房间返回空气温度与室外空气温度之间的差最小或者室外空气温度低于最小值(诸如在下面的示例中低于35°F)时，控制器520将诸如冷却系统800的冷却系统切换到泵送制冷剂节能器模式。在一个方面，实际房间返回空气温度与设定点中的较低值被用于进行比较。在一个方面，房间返回空气之间的最小温差是45°F，而最小外部空气温度是35°F。应该理解的是，这些温度是示例，并且可以使用除45°F以外的最小温差和除35°F以外的最小外部空气温度。如以上所讨论的那样，在一个方面，在下述情况下，可以分别控制具有分级冷却的系统中的冷却电路：针对每个冷却电路，用于进行比较的房间空气温度可以是进入该冷却电路502的蒸发器504的实际房间返回空气温度(或者如果较低，则是其设定点)。

在一个方面，当泵送制冷剂节能器模式跟不上冷却要求时，控制器520将冷却系统从泵送制冷剂节能器模式切换到直接膨胀模式。在冷却系统具有分级冷却的情况下，在一个方面，控制器520将首先将大多数下游冷却电路从泵送制冷剂节能器模式切换到直接膨胀模式，并且如果这未能提供足够的冷却，则相继地将每个下一上游冷却电路依次切换到直接膨胀模式。

在一个方面，如果该冷却电路的泵512的泵差压降至预定最小值以下达预定时间段，则控制器520也将每个冷却电路从泵送制冷剂节能器模式切换到直接膨胀模式。这防止了由于泵差压不足而造成的泵故障。

在一个方面，如果离开该冷却电路的泵的制冷剂的温度降至预定温度以下达预定时间段，则控制器520也将每个冷却电路从泵送制冷剂节能器模式切换到直接膨胀模式。

在一个方面，在指示泵送制冷剂节能器模式的故障(诸如，对泵断电)的条件情况下，控制器520也可以将每个冷却电路从泵送制冷剂节能器模式切换到直接膨胀模式。

在一个方面，控制器包括实时负荷估算器926(在图9中以虚线示出)，该负荷估算器926估算冷却系统上的实时室内热负荷，并使用所估算的实时室内热负荷来确定是使冷却系统在泵送制冷剂节能器模式下工作还是在直接膨胀模式下工作。在一个方面，负荷估算器基于室内返回空气温度(例如，CRAC的回气入口处的房间空气的温度)、供给空气温度(例如，离开CRAC的经冷却的空气的温度)以及流经蒸发器的空气的体积来计算实时室内热负荷。例如，可以在控制器中使用(以软件实现的)下述等式来计算实时室内热负荷：

${\stackrel{.}{Q}}_{\mathrm{sensible}}={\%}_{\mathrm{fan\; speed}}\×{\stackrel{.}{m}}_{100\%\mathrm{fan\; speed}}\×c_p\×(T_{\mathrm{return\; air}}-T_{\mathrm{supply\; sir}})$

其中是流经蒸发器的空气的质量流速，c_p是流经蒸发器的空气在恒定压力下的摩尔热容量。

在一个方面，如果无法得到供给空气温度或返回空气温度，则负荷估算器替代地使用压缩机负荷信息。在一个方面，压缩机负荷由下式来确定：

max[CFC，20％]*M_CAP

其中，CFC是对冷却的调用，M_CAP是根据2D查找表确定的压缩机的最大容量系数，该2D查找表的输入是室内控制温度和室外温度。CFC是要求冷却系统提供的实际冷却，通常表达为冷却系统的总冷却容量或标称最大冷却容量的百分比。

冷却系统(诸如，冷却系统500、600、700、700'中的任一个)的容量是室内返回空气温度(称为“室内温度”)与室外温度之间的差的函数。控制器520从冷却系统的实时负荷估算器926获得该冷却系统的当前实时负荷信息。在给定室内温度、室外温度以及实时负荷信息的条件的情况下，控制器520确定在泵送制冷剂节能器模式下运行冷却系统是否可行。例如，如果在室内温度与室外温度之间的差为40华氏度时冷却系统能够达到满容量125kW，当前室内温度被控制为80华氏度的设定点并且负荷是50％(62.5kW)，则控制器520确定当室外温度为60华氏度或更低时，可以使冷却系统在泵送制冷剂节能器模式下工作。前述内容的简化控制等式为：

Outdoor Temp.＝Indoor Temp，Setpoint-(％Load×Max Temp Diff.)

其中Outdoor Temp.是处于或低于其时冷却系统可以在泵送制冷剂节能器模式下运行的室外温度，Indoor Temp.Setpoint是针对室内温度的设定点，％Load是作为冷却系统的最大负荷的百分比的、冷却系统上的实时室内负荷(可以如以上所讨论的那样来估算)，以及Max.Temp.Diff是室内温度与室外温度之间的温差，在该温差下可以操作泵送制冷剂节能器以提供满容量。

图11是用于使用实时负荷估算器926来控制冷却系统的软件例程的基本流程图，并且可以说明性地为控制器520的软件的一部分。在1100处，控制器520如上所述那样估算负荷实时室内负荷。在1102处，控制器520基于上述控制等式来确定Outdoor Temp.控制参数。在1104处，控制器520检查实际室外温度是否低于Outdoor Temp.控制参数。如果是，则在1106处，控制器520使冷却系统在泵送制冷剂节能器模式下工作。如果不是，则在1108处，控制器520使冷却系统在DX模式下工作。

应该理解的是，在具有均具有泵送制冷剂节能器模式和DX模式的多个冷却电路的冷却系统中，控制器针对每个冷却电路作出关于处于或低于其时可以使冷却电路在泵送制冷剂节能器模式下工作的室外空气温度的上述确定。

为了便于描述而可以在本文中使用空间上相对的术语，诸如“内部”、“外部”“在…之下”、“在…下面”、“下部”、“在…上面””、“上部”，以描述附图中所示的一个元件或特征相对于另外的元件或特征的关系。空间上相对的术语可以意在包括装置的除了附图中所描述的定向之外的在使用或操作中的不同定向。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为在其它元件或特征“下面”或“之下”的元件于是将被定向为在其它元件或特征“上面”。因此，示例性术语“在…下面”不仅可以包括上面的定向而且还可以包括下面的定向。该装置也可以以另外的方式定向(旋转90度或在其它定向)，并且本文中所使用的空间相对描述将相应地来解释。

如本文中所使用的那样，术语“控制器”、“控制模块”、“控制系统”等可以指的是下列项的一部分或者包括下列项：专用集成电路(ASIC)；电子电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器(共享的、专用的或成组的)；可编程逻辑控制器、可编程控制系统(诸如基于处理器的控制系统(包括基于计算机的控制系统))、处理控制器(诸如，PID控制器)、或者当用本文中描述的软件编程时提供所描述的功能或提供上述功能的其他合适的硬件部件；或者上述各项中的部分或全部的组合，例如在片上系统中。术语“模块”可以包括存储由处理器执行的代码的存储器(共享的、专用的或成组的)。

以上所使用的术语“软件”可以指代可以包括固件和/或微代码的计算机程序、例程、函数、类和/或对象。

本文中描述的设备和方法可以通过由一个或多个控制器的一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序中的软件来实现。计算机程序包括存储在非暂态有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括存储的数据。非暂态有形计算机可读介质的非限制性示例为非易失性存储器、磁性存储装置以及光学存储装置。

为了例示和描述的目的提供了实施例的以上描述。其并非意在穷举或限制本发明。特定实施例的各个元件或特征通常不限于该特定实施例，而是在可应用的情况下可互换并且可以在所选择的实施例中使用，即使未具体示出或描述。同样的内容也可以以许多方式变化。这样的变化不被视为背离本发明，并且所有这样的修改意在包括在本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种冷却系统，包括：

机柜，具有进气口和出气口；

冷却电路，包括冷凝器、压缩机、膨胀装置、液泵以及设置在所述机柜中的蒸发器；

所述冷却系统具有直接膨胀模式和泵送制冷剂节能器模式，在所述直接膨胀模式下，所述压缩机开启并且压缩处于气相的制冷剂以升高所述制冷剂的压力并由此升高所述制冷剂的冷凝温度，并且所述压缩机使所述制冷剂围绕所述冷却电路循环，在所述泵送制冷剂节能器模式下，所述压缩机关断，并且所述液泵开启并泵送处于液相的所述制冷剂，而且所述液泵使所述制冷剂围绕所述冷却电路循环而无需压缩所述处于气相的制冷剂；

控制器，联接到所述液泵和所述压缩机，所述控制器关断所述压缩机并开启所述液泵以使所述冷却电路在所述节能器模式下工作，以及所述控制器开启所述压缩机以使所述冷却电路在所述直接膨胀模式下工作；以及

所述控制器包括负荷估算器，所述负荷估算器估算所述冷却系统上的实时室内负荷并且使用所估算的实时室内负荷来确定是使所述冷却系统在所述泵送制冷剂节能器模式下工作还是在所述直接膨胀模式下工作。

2.根据权利要求1所述的冷却系统，其中，所述负荷估算器基于室内返回空气温度的温度、供给空气的温度以及流经所述蒸发器的空气的体积来计算所述实时室内负荷。

3.根据权利要求2所述的冷却系统，其中，如果无法得到所述供给空气的温度或所述返回空气的温度，则所述负荷估算器使用压缩机负荷信息来替代所述供给空气的温度或所述返回空气的温度。

4.根据权利要求1所述的冷却系统，包括联接在所述冷凝器与所述液泵之间的接收器/缓冲罐。

5.根据权利要求1所述的冷却系统，其中，所述控制器进一步确定处于或低于其时所述冷却系统能够在所述泵送制冷剂模式下工作的室外温度，并且当室外空气温度处于或低于所确定的室外空气温度时，所述控制器使所述冷却系统在所述泵送制冷剂模式下工作。

6.根据权利要求1所述的冷却系统，还包括第二冷却电路，所述第二冷却电路具有冷凝器、压缩机、膨胀装置、液泵以及设置在所述机柜中的蒸发器，其中一个冷却电路包括在上游冷却级中而另一个冷却电路包括在下游冷却级中，其中，所述上游冷却级的冷却电路的蒸发器(上游蒸发器)和所述下游冷却级的冷却电路的蒸发器(下游蒸发器)布置在所述机柜中，以使得要冷却的空气以连续的方式经过所述上游蒸发器和所述下游蒸发器，首先经过所述上游蒸发器、然后经过所述下游蒸发器，每个冷却级的冷却电路能够在所述直接膨胀模式和所述泵送制冷剂节能器模式下工作，其中，该冷却电路的压缩机关断且该冷却电路的液泵开启，并且该冷却电路的液泵使所述制冷剂围绕所述冷却电路循环。

7.根据权利要求6所述的冷却系统，其中，当所述上游冷却级和所述下游冷却级中的一个能够处于所述节能器模式而另一个必须处于所述直接膨胀模式时，所述控制器开启所述上游冷却级的冷却电路的液泵并且关断所述上游冷却级的冷却电路的压缩机而使所述上游冷却级的冷却电路在所述节能器模式下工作，并且开启所述下游冷却电路的压缩机而使所述下游冷却级在所述直接膨胀模式下工作。

8.根据权利要求1所述的冷却系统，其中，所述控制器进一步确定室外温度，处于或低于所述室外温度时每个冷却电路能够在所述泵送制冷剂模式下工作，并且当室外空气温度处于或低于针对所述冷却电路所确定的室外空气温度时，所述控制器使每个冷却电路在所述泵送制冷剂模式下工作。