CN114630993A - 基于微型制冷器的加热、通风和空调系统 - Google Patents

Abstract

一种加热、通风和空调系统，其中使用初级水环路作为用于加热和冷却两者的传热储器。设置有多个微型制冷器，每个微型制冷器都连接到初级水环路。每个微型制冷器都包括自己的热机。每个微型制冷器都包括一个或多个风扇控制单元，这些风扇控制单元在微型制冷器与建筑物中的空气之间进行热交换。在第一模式下，微型制冷器将热从建筑物中的空气传递到初级水环路中循环的水。在第二模式下，微型制冷器将热从初级水环路中循环的水传递到建筑物中的空气。设置有初级水环路调整系统以控制在初级水环路中循环的水的温度。

Description

基于微型制冷器的加热、通风和空调系统

技术领域

本发明涉及加热、通风和空调领域。更具体而言，本发明包括一种新颖的系统，其中使用局部微型制冷器代替集中式加热和冷却设备。

背景技术

本发明可以用于不同尺寸和构型的建筑物中。商业结构将是一种常见的应用，并且读者的理解将受益于对用于此类建筑物的现有系统的简要说明。读者应该记住，目前有许多不同类型的系统正在使用中。以下说明仅涉及一种示例性的现有技术系统。然而，它足以用作对现有技术的基本理解，并且将帮助读者理解本发明的优点。

图1描绘了多层建筑物10。加热、通风和空调(“HVAC”)由大型集中式单元提供。制冷机组14和热水机组16位于屋顶上，或位于地下的大型设备空间中。冷水机组冷却水，水然后在整个建筑物中循环以根据需要提供冷却。热从制冷机组经由位于屋顶上的冷却塔24排出。被冷却的水循环通过冷水环路(图1中未示出)。

热水机组16加热水，水然后在热水环路中循环通过整个建筑物。热水环路与冷水环路分开。每个楼层12都包含一个或多个空气处理器18。风管系统20从每个空气处理器18延伸。经由冷水环路向每个空气处理器18提供冷水并且经由热水环路向每个空气处理器提供热水。在一些系统中，热水和热水在空气处理器内部或附近混合。在其它系统中，每个空气处理器内都设置了单独的热水盘管和冷水盘管，并且热水供应和冷水供应保持分开。

图1的示例中的热水环路和冷水环路所需的温度取决于最大可能的冷却和加热负荷。作为一个示例，冷水环路必须足够冷，以便可以满足任何一个空气处理器所需的最大冷却。对于大型商业建筑物而言，习惯将冷水环路中的水冷却到约7摄氏度(45华氏度)。这为建筑物内任何一个空气处理器可能出现的峰值需求提供了足够的冷却能力。峰值需求很少出现，并且将冷水环路保持在如此低的温度大大降低了现有技术系统的整体效率。

热水环路中的水通常保持在约50-60摄氏度(122-140华氏度)。该温度为任何一个空气处理器的峰值加热负荷提供了足够的能力。像冷水环路一样，该峰值需求很少出现，并且将热水保持在如此高的温度会导致效率低下。

图2-4提供了关于图1所示的现有技术系统的附加细节。图2示出了制冷机组、冷却塔和冷水环路的示例性构型。冷水机组中使用了各种热机循环。在图2的示例中，使用基于压缩机的循环。制冷机组14通常是蒸汽压缩制冷系统。输入电源34向压缩机和控制电子设备供电。制冷机组内的热机冷却在冷水环路28中循环的水并且加热在冷却塔回路32中循环的水。

循环泵26使冷水环路28内的水移动通过空气处理器18。如果需要冷却，则启用通过特定空气处理器的冷水流并且该空气处理器内的风扇使空气移动通过冷水经其泵送的热交换器(“盘管”)。这种相互作用会冷却空气，然后冷却的空气循环通过连接的风管系统。流量控制阀用于控制通过任何特定空气处理器的冷水流量。这些阀在图2中未示出。

泵30将冷却塔回路32内的经加热的水向上输送到冷却塔24——在本示例中，该冷却塔24安装在屋顶上。冷却塔可以是开环蒸发型或闭环型。在任一情况下，由冷却塔回路32中的水携带的热量都被传递到被拉引通过冷却塔的空气。冷却后的水随后向下返回制冷机组14。

图3示出了一种示例性热水环路40。热水机组16通常被称为“锅炉”，但在本示例中，热水作为加热介质循环(一些系统确实使用蒸汽)。在所示的示例中，天然气经进气口36进给到该机组，而废气由烟道38带走。天然气燃烧以加热在热水环路40中循环的水。循环泵27使热水循环通过整个建筑物。

在本示例中，每个空气处理器18都可以根据需要接收热水。流量控制阀用于控制通过任何特定空气处理器的热水的流量。与冷水示例一样，这些阀在图3中未示出。在一些系统中，通过每个空气处理器的热水和冷水的流量可以单独调节。其它系统单纯打开或关闭流动，并通过调节风扇速度和/或水流的“停留”来调整热传递。

图4示出了建筑物的一个楼层上的一个空气处理器18的附加细节。主风扇44驱动空气通过空气处理器并通过连接到热水环路的盘管(热交换器)和连接到冷水环路的盘管。空气从两个来源给送至空气处理器。第一空气源是经一个或多个再循环调节器/节气门71吸入的再循环空气。第二空气源是经进气口46吸入的外部空气。

在本示例中，从冷水环路28通过空气处理器的冷水的流量由节流阀58调整。来自热水环路40的热水的流量由节流阀56调整。空气流量由空气阀50、52、54调整。由整体控制系统调整这些部件。操作模式和特征包括以下内容：

1.节流阀的工作范围受到限制，因此可以通过允许冷水的全流量和热水的受限流量在空气处理器中设定所需的温度；

2.通过在空气阀52完全关闭并且空气阀50和54打开的时间间隔内操作，可以提供所需的新风混合。在这种模式下，再循环风扇42启动以将再循环空气吹出排气口48。主风扇44工作以经进气口46吸入外部空气。

3.为进气口46设置可再生过滤器。

4.通过关闭空气阀50以及节流空气阀52和54，可以经分配管道74和输送调节器72分配再循环空气和新风的混合物。

5.进气口46可以是供给整个建筑物的一个或多个大型主干，而不是用于每个空气处理器或楼层的单一进气口。

6.排气口48可以是用于整个建筑物的单一排气口，所有空气处理器都供给到该单一排气口中。

当然，大多数大型建筑物中的大多数楼层都会有一个以上的空气处理器。图5提供了单个楼层70的平面图。太阳能负荷在商业建筑中通常很重要。在许多日子里，楼层面向太阳的一侧需要空调，而同一楼层的阴凉侧可能需要供热。习惯上将诸如图5所示的楼层划分为5个HVAC区。它们是：中心区60、东区62、北区64、西区66和南区68。通常为这些区中的每一个区提供单独的空气处理器。

图6示出了相同楼层的平面图，增加了五个空气处理器及其相关的管道工程。这些空气处理器是：中心区空气处理器76、东区空气处理器78、北区空气处理器80、西区空气处理器82和南区空气处理器84。具有分支的主管道从每个空气处理器延伸。在这种类型的系统中，每个空气处理器都连接到冷水环路和热水环路。在该示例性现有技术系统中，每个空气处理器独立工作以在其相关区内提供所需温度。

这样的现有技术系统确实提供了足够的加热和冷却，但它们不是非常高效。如前文所述，冷水环路必须保持在足够低的温度以满足任何单个空气处理器的最大冷却需求。这需要将水设置在约7摄氏度(45华氏度)。很少需要如此冷的水，但必须保持以满足局部峰值需求。热水环路存在同样的问题，其中必须提供约60-70摄氏度的水，即使整个建筑物中可能只有一两个位置需要如此高的温度。

在典型的商业建筑物中，HVAC机组每1,000kWR冷却使用235kW的平均功率。这产生了4.25的性能系数(“COP”)。当使用最先进的无油压缩技术时，每1,000kWR冷却的功耗可降低至109kW(COP为9.1)。

大多数商业HVAC系统由化石燃料产生的电力供电。二氧化碳排放现在是全球关注的问题。发电是二氧化碳排放的主要贡献者，每发电1MWh，约有10,000公吨二氧化碳排放到环境中。商业建筑占电力需求的很大一部分，并且大多数商业建筑中最大的电力消耗者是空调。

大多数现有商业建筑的空调由制冷机组提供。目前出售的所有制冷器中约有80％用于更换和升级现有设备。剩余的20％用于新建工程。因此，改造能力是任何新型HVAC系统的一个明显目标。在本发明中，通常不需要更换管道工程和空气处理单元。这些通常可以通过合理的改造来保留。本发明的系统可以替代几乎全部现有的商业HVAC系统。

本发明因此适用于现有建筑物和新建工程两者。现有技术系统产生的COP为4.0至9.1，而本发明可产生超过14.0的COP。因此，本发明在产生相同结果的同时节省了大量电力。

发明内容

本发明包括加热、通风和空调系统，其中初级水环路用作用于加热和冷却两者的传热储器。设置了多个微型制冷器，每个微型制冷器都连接到初级水环路。每个微型制冷器都包括自己的热机。每个微型制冷器都包括一个或多个风扇控制单元，这些风扇控制单元在微型制冷器与建筑物中的空气之间进行热交换。在第一种模式下，微型制冷器将热从建筑物中的空气传递到在初级水环路内循环的水。在第二种模式下，微型制冷器将热从初级水环路中循环的水传递到建筑物中的空气。设置初级水环路调整系统以控制在初级水环路中循环的水的温度。

整体控制系统优选地控制所有部件以高效方式工作。在许多操作示例中，本发明系统的净效果是将热从建筑物的一部分传递到另一部分，而不是使用外部能量来加热或冷却。

附图说明

图1是正视图，示出了多层建筑物中的现有技术HVAC系统。

图2是示意图，示出了制冷器和冷水循环环路在现有技术HVAC系统中的使用。

图3是示意图，示出了热水机组和热水循环环路在现有技术HVAC系统中的使用。

图4是示意图，示出了现有技术HVAC系统中的空气处理器。

图5是平面图，示出了建筑物单个楼层的各个区。

图6是平面图，示出了使用多个空气处理器和分配管道来覆盖建筑物单个楼层的各个区。

图7是正视图，示出了根据本发明制造的HVAC系统。

图7b是平面图，示出了根据本发明制造的HVAC系统。

图8是示意图，示出了使用微型制冷器供给多个风扇控制单元。

图9是示意图，示出了图8中的装置的操作，其中风扇控制单元提供加热。

图10是示意图，示出了图8中的装置的操作，其中风扇控制单元提供冷却。

图11是透视图，示出了本发明的微型制冷器的示例性物理实施例。

图12是透视图，从不同的角度示出了图11的实施例。

图13是透视图，示出了用于图11和12的物理实施例的压缩机组件和控制器壳体。

图14是示意图，示出了本发明的一个实施例中为风扇控制单元提供新风。

图15是示意图，示出了在微型制冷器与初级水环路之间使用热交换器。

图16是示意图，示出了经由中间水环路连接到初级水环路的多个微型制冷器。

图17是示意图，示出了使用蒸发式冷凝器和锅炉来调整初级水环路。

图18是示意图，示出了使用热泵来调整初级水环路。

图19是示意图，示出了制冷剂在二级环路中循环到风扇控制单元的微型制冷器。

图20是示意图，示出了图19的实施例，其中风扇控制单元提供冷却。

图21是示意图，示出了图20的实施例，其中风扇控制单元提供加热。

图22是示意图，示出了具有制冷剂在二级环路中循环到风扇控制单元的多个微型制冷器单元的构型。

图23是以冷却模式运行的多个HVAC系统的性能系数图。

图24是以加热模式运行的多个HVAC系统的性能系数图。

图25是本发明的系统和现有技术系统的压力比随负载百分比变化的曲线图。

附图中的参考标号

10 建筑物

12 楼层

14 制冷机组

16 热水机组

18 空气处理器

20 风管系统

24 冷却塔

26 循环泵

27 循环泵

28 冷水环路

30 循环泵

32 冷却塔回路

34 输入电源

36 进气口

38 废气烟道

40 热水环路

42 再循环风扇

44 主风扇

46 进气口

48 排气口

50 空气阀

52 空气阀

54 空气阀

56 节流阀

58 节流阀

60 中心区

62 东区

64 北区

66 西区

68 南区

70 楼层

72 输送调节器

74 分配管道

76 中心区空气处理器

78 东区空气处理器

80 北区空气处理器

82 西区空气处理器

84 南区空气处理器

86 初级水环路

88 初级水环路调整系统

90 微型制冷器

92 风扇控制单元

94 返回管线

96 供给管线

98 阀

100 阀

102 阀

104 阀

106 阀

108 阀

110 阀

112 阀

114 泵

116 泵

118 热交换器

120 热交换器

122 压缩机

124 膨胀阀

126 次级水环路

128 底座

130 换向阀组件

132 连接点

134 控制器壳体

136 新风管道

138 空气控制阀

140 再循环进风口

142 热交换器

144 中间水环路

146 第一微型制冷器

148 第二微型制冷器

150 第三微型制冷器

152 第一次级水环路

154 第二次级水环路

156 第三次级水环路

158 蒸发式冷凝器

160 锅炉

162 泵

168 热泵

170 换向阀

172 阀

174 阀

176 阀

178 阀

180 膨胀阀

182 止回阀

184 止回阀

186 盘管

188 制冷剂循环环路

190 备用微型制冷器

192 热交换器

194 热交换器

196 热交换器

198 微型制冷器曲线

200 磁向位曲线

202 常规冷却曲线

具体实施方式

图7是简化示意图，示出了本发明的HVAC系统可以如何安装在多层建筑物10中。初级水环路(“PWL”)86贯穿整个建筑物。一个或多个循环泵(未示出)保持稳定的循环，但流量可以根据需要改变。PWL调整系统88将初级水环路内的水温保持在所需点或所需范围内。现有技术的HVAC设备——例如制冷器和锅炉——可以用于PWL调整系统88。稍后提供一些示例。

本发明使用循环液体来传热。循环液体优选为水，术语“水”涵盖了其中也可以存在防腐剂和其它添加剂的溶液和混合物。循环液体可以是水以外的物质，本发明不限于使用水。为方便起见，将在描述中使用术语“水”，但该术语应理解为包括任何合适的循环液体。

初级水环路内的水将优选地保持在15摄氏度至30摄氏度的范围内，更优选地在18摄氏度至26摄氏度之间，并且最优选地在20摄氏度至24摄氏度之间(68至76华氏度)。与现有技术的HVAC系统相比，这是一个显著的差异，在前者中，冷水环路中的水通常保持在7摄氏度以下(45华氏度以下)，并且热水环路中的水通常保持在50摄氏度以上(122华氏度以上)。在本发明中，PWL中的水保持在与建筑物内所需空气温度基本相同的范围内。

为建筑物的每个楼层12提供了一个或多个微型制冷器90。每个微型制冷器构造成与在PWL86中循环的水进行热交换。每个微型制冷器还构造成与一个或多个相关联的风扇控制单元92(在图7b中示出)进行热交换。每个风扇控制单元加热或冷却其覆盖区内的空气。

在参看图7时，本领域技术人员将知道跨越相当高度的初级水环路86会产生压力问题，因为底部附近的压力将变得远大于顶部附近的压力。在高层建筑物中，通常需要将PWL分解为较小的辅助环路，并且使用水-水热交换器连接这些环路。可以使用其它方法将水压保持在所需范围内。例如，减压和增压装置可以放置在环路内。增压装置通常只是泵。减压装置可以是位于环路下行侧的中间储罐。中间储罐从上方接收水，并将储罐中产生的气压排放到大气中。本领域技术人员公知其它压力调整装置。术语“初级水环路”将被理解为可能包括这些压力调整装置。

图8提供了单个微型制冷器90及其相关联的风扇控制单元92的示意图。微型制冷器90连接到初级水环路86。通向供给管线96的分接头将循环水提供给微型制冷器90，并且通向返回管线94的分接头使水从微型制冷器返回到PWL。

在本示例中，微型制冷器的核心是不可逆的热机。压缩机122压缩合适的制冷剂并将其送到热交换器120。热交换器120充当冷凝器。它冷却循环的制冷剂并将其送到膨胀阀124。膨胀阀使液体制冷剂膨胀并将其送到充当蒸发器的热交换器118。蒸发器加热气态制冷剂并将其送回压缩机122的进气侧。

每当压缩机122运行时，热交换器118就被循环的制冷剂冷却。因此，当压缩机运行时，热交换器120被加热并且热交换器118被冷却。循环泵114在启用时将水泵送通过热交换器118。类似地，循环泵116在启用时将水泵送通过热交换器120。本示例中的热机是不可逆的，这意味着通过制冷剂环路的流始终沿相同方向行进(与热泵相反，热泵包括换向阀以使通过蒸发器和冷凝器的流换向)。

次级水环路126提供通过一个或多个风扇控制单元92的水循环。每个风扇控制单元都包括用于来自次级水环路的水的盘管和构造成将空气吹过盘管的风扇。如果循环通过次级水环路126的水是热的，则风扇控制单元中的盘管用于加热通过风扇控制单元吸入的空气。如果水是冷的，则风扇控制单元中的风扇用于冷却该空气。一个或多个分配管道通常连接到每个风扇控制单元。这些未在视图中示出。

第一组控制阀98、100、102、104控制通过热交换器118(蒸发器)的水的流量。第二组控制阀106、108、110、112控制通过热交换器120(冷凝器)的水的流量。可以在次级水环路126的各个分支上设置额外的控制阀，以控制流向每个单独的风扇控制单元92的流量。

图9和10描绘了处于其两种主要操作模式的微型制冷器。图9示出了在加热模式下操作的微型制冷器90，其中风扇控制单元92正在加热它们各自区内的空气。阀98和102打开。阀100和104关闭。来自初级水环路的水从供给管线96进入并通过泵114。然后水循环通过热交换器118并在到达返回管线94之前经过阀102返回。流动路径以粗体显示。通过热交换器118的PWL水被冷却并返回到PWL。换句话说，热从PWL中的水传递到微型制冷器。

阀108和112打开。阀106和110关闭。泵116将来自热交换器120的水经阀108泵出并进入次级水环路126。从次级水环路中的风扇控制单元返回的水流经阀112并进入热交换器120。通过热交换器120的水被加热(应记得该热交换器作为制冷剂环路的冷凝器运行)，并且热被传递到风扇控制单元。流经风扇控制单元的热水用于加热空气。查看图9所示的整体操作可知，从初级水环路86中循环的水获取热量并将其传递到通过风扇控制单元92吹送的空气。这是通过将PWL 86连接到热交换器118(蒸发器)并将次级水环路126连接到热交换器120(冷凝器)而完成的。

图10示出了在冷却模式下操作的同一布置结构。阀106和110打开。阀108和112关闭。与前面的示例一样，来自初级水环路的水从供给管线96进入。然而，与前面的示例不同，供给管线的水经阀110被引导到热交换器120。泵116将水泵送通过热交换器120和阀106。水从阀106回到返回管线94(在此它重新进入PWL)。流动路径以粗体显示。通过热交换器120的PWL水被加热并返回到PWL。换句话说，热从微型制冷器传递到PWL中的水。

阀98、100、102、104被设定为使水从次级水环路126循环通过热交换器118(蒸发器)。阀100和104打开。阀98和102关闭。泵114将水泵送通过热交换器118(蒸发器)，并向下进入次级水环路126。从次级水环路中的风扇控制单元返回的水通过阀100并返回泵114。经过次级水环路的水由此被冷却，并且冷却后的水用于从通过风扇控制单元的建筑物空气中吸热。

查看图10所示的整体操作可知，从通过风扇控制单元92吹送的空气中获取热并将其传递到在初级水环路86中循环的水。这是通过将PWL86连接到热交换器120(冷凝器)并且将次级水环路126连接到热交换器118(蒸发器)而完成的。

读者将注意到，通过热交换器118和热交换器120的制冷剂环路始终沿相同方向流动(由压缩机泵送)。与住宅用热泵不同，该制冷剂环路没有换向阀。热交换器118始终是蒸发器并且热交换器120始终是冷凝器。

图11-13示出了本发明的微型制冷器及其部件的一些物理实施例。在本示例中，微型制冷器90被容纳在底座128内。热交换器118和热交换器120安装在底座的一端附近。循环泵114和116安装在相对端附近。压缩机122被容纳在所示的壳体内。提供互相连接的管道以形成根据图8和9的示意图的流动路径。

图12从不同角度示出了同一微型制冷器。在该视图中，读者将观察到管道结构如何终止于四个连接点132。这些连接点中的两个连接点通向初级水环路86，并且这些连接点中的两个连接点通向次级水环路126。如图8和9的示意图中所示，四个连接点都是提供所需流动路径所需要的。

现在返回图11，读者将注意到，用于微型制冷器的所有流量控制阀在本示例中都设置在单个换向阀组件130中。八个阀可以设定为与单个可移动阀芯一起循环。切换阀(图9和10中的阀98、100、102、104、106、108、100和112)都包含在换向阀组件130中(为了避免混淆，读者应该记住，术语“换向阀组件”在这种情况下不是指制冷剂循环环路内的换向阀)。换向阀组件130可以是滑阀，其中使阀芯滑动通过壳体可以同时操作一个以上的阀。如本领域技术人员所知的，滑动通过适当壳体的单个阀芯可以包括所有八个阀98、100、102、104、106、108、110、112。这样，该阀组件内的单个致动器可以提供在加热模式或冷却模式下操作微型制冷器所需的切换。如将要解释的，还可以提供额外的“空闲模式”。

仍参看图11，读者会注意到压缩机122相当紧凑。压缩机优选是高速运转的离心型式。压缩机优选使用超低摩擦轴承技术。这种轴承技术允许使用无油制冷剂环路，从而大大提高了效率。一种方法是使用基本上“悬浮”压缩机旋转轴的磁轴承。此类轴承非常有效，但也相当昂贵。一种较便宜的方法是使用箔轴承。箔轴承具有必须保持以防止轴承内发生任何物理接触的最低“升空”速度。这种升空速度非常低——通常约为轴承额定运行速度的5％。使用此类轴承允许压缩机的旋转轴具有非常高的旋转速度。此类轴承还允许几乎不受限制的“卸载”——这意味着压缩机可以在远低于其额定最大速度的速度下运行而不存在轴承中发生接触的风险。

由于这些因素，压缩机122与其功率输出相比相当紧凑和轻便。图13示出了附装有控制器壳体134的压缩机122的一个物理实施例。控制器壳体容纳被配置为控制压缩机在其整个运行范围内的运行以及起动和停止功能的电子设备。在优选实施例中，压缩机将连续运行。在不需要加热或冷却期间，控制电子设备将使旋转速度最小化(降至大约10,000RPM)。控制电子设备还将使微型制冷器在加热模式和冷却模式之间来回循环，以便次级水环路中的水保持接近由微型制冷器管理的空间中的空气温度。这种空闲状态确实比简单地关闭压缩机消耗更多的功率。然而，通过使压缩机在箔轴承的升空速度之上连续运行，压缩机的寿命可以无限延长。这种运行称为“空闲模式”。压缩机是“卸载的”——这意味着它的速度被降低到足够高以保留适当的轴承功能的低速，但此时制冷剂循环速率大大降低。在该空闲模式中，八个阀周期性地切换，使得微型制冷器在加热模式与冷却模式之间循环(例如，诸如每分钟一次或每五分钟一次)。这允许即使在不需要加热或冷却时压缩机也能继续运行。

商业建筑物需要输入指定水平的新风。这样做主要是为了最大限度减少二氧化碳的积累。一些现有技术系统监测二氧化碳水平并根据需要引入新风。然而，大多数现有技术系统简单地引入通过实验已知的固定体积的新风以将二氧化碳的积累保持在可接受的水平。图14描绘了采用更复杂方法的本发明的一个实施例。

新风管道136将加压新风输送到风扇控制单元92。进入每个风扇控制单元的新风由空气控制阀138控制。再循环空气通过再循环空气入口140提供给每个风扇控制单元。新风的进入通常会给建筑物的HVAC系统带来额外的负荷。在炎热潮湿的气候中，需要额外的能量来对进入的新风进行除湿和冷却。因此希望只进入所需体积的新风。

在所示示例中，一个或多个二氧化碳传感器监测每个区中的二氧化碳水平，并且控制系统使用该信息来调节空气控制阀138，以便引入所需量的新风——但不引入更多。

图15-18示出了另外的示例性实施例。在图15的示例中，初级水环路86经由供给管线96和返回管线94竖直进行输送。为每个楼层提供热交换器142。热交换器142在初级水环路与中间水环路144之间进行热交换。中间环路向单个楼层上的所有微型制冷器90提供循环水(保持在20摄氏度至24摄氏度的范围内)。然后，每个微型制冷器将水泵送通过其自身的次级水环路126，以到达与该特定微型制冷器连结的风扇控制单元。

图16示出了一整个楼层的示意图。在本示例中，热交换器142同样在初级水环路86与中间水环路144之间进行热交换。在本示例中，单个楼层上的所有微型制冷器都连接到中间水环路144。示出了这些微型制冷器中的三个(微型制冷器146、148、150)。还示出了三个次级水环路152、154、156——每个次级水环路用于一个微型制冷器。

所有三个微型制冷器146、148、150都以相同的模式——加热模式——运行。然而，情况不一定总是如此。有时这些微型制冷器将以不同的模式运行。一个示例是在凉爽的早晨，该楼层东区的太阳能负荷高。在东区运行的微型制冷器将以冷却模式运行，而该楼层的其它微型制冷器将以加热模式运行。实际上，东区微型制冷器将通过传热到中间水环路144中来将热从该楼层的一部分传递到另一部分，其中热被同一楼层上的其它微型制冷器再次提取。

简要地返回图7，读者应记得在初级水环路86内循环的水的温度由PWL调整系统88保持。有时该系统必须向循环水中添加热量，有时它必须从循环水中去除热量。如本领域技术人员所知的，许多已知装置可用于调整初级水环路内的水温。

图17示出了一个实施例，其中使用蒸发式冷凝器158和锅炉160来调整水温。在需要净冷却期间，蒸发式冷凝器运行以将热传递到建筑物周围的空气中。在需要净加热期间，天然气在锅炉160内燃烧以提高水温。泵162使水在初级水环路86内循环。热交换器142在初级水环路86和一个中间水环路144之间传热。在本示例中，多个微型制冷器90附接到中间水环路144(仅示出一个微型制冷器90)。另外的中间水环路(未示出)也连接到初级水环路86。

图18示出了一个类似的实施例，其中热泵168已经代替了图17中的蒸发式冷凝器和锅炉。热泵通常用于小型商业建筑物，但也可以通过并联使用多个热泵来为大型商业建筑物提供服务。

在先前的示例性实施例中，使用次级水环路在特定微型制冷器和相关的风扇控制单元之间传热。也可以使制冷剂直接在微型制冷器和相关的风扇控制单元之间循环。图19-22示出了使用该后一种方法的实施例。图19示出了可选的微型制冷器190的组成部件，而图20和21示出了它的运行状态。图22示出了结合多个微型制冷器的系统。

在图19的示例中，压缩机122将制冷剂泵送到换向阀170。换向阀将加压的(和热的)制冷剂气体送至热交换器142或风扇控制单元92——取决于运行模式。热交换器142与初级水环路86进行热交换(也可以使用中间水环路)。与前面的示例一样，热交换器142在风扇控制单元以冷却模式运行时向PWL86传热，而在风扇控制单元以加热模式运行时从PWL接收热。

代替使用在次级环路中循环到风扇控制单元的水，图19的实施例将制冷剂本身经由制冷剂循环环路188输送到风扇控制单元。制冷剂的流动可经由换向阀170的操作而变得可逆——如下文将说明的。阀172、174、176、178单独控制通向每个风扇控制单元92的流量，从而在风扇控制单元所覆盖的区中不需要加热或冷却时可以关闭该风扇控制单元。在每个风扇控制单元中设置了盘管186。该盘管充当蒸发器或冷凝器，具体取决于运行模式。

为每个风扇控制单元92设置了膨胀阀180。每个膨胀阀180都包括具有止回阀184的常规旁路。如本领域技术人员所熟悉的，当风扇控制单元以加热模式运行时，止回阀184允许制冷剂流绕过膨胀阀180。膨胀阀124设置用于当风扇控制单元以加热模式运行时。当风扇控制单元以冷却模式运行时，带有止回阀182的旁通回路允许膨胀阀124被旁通。

图20示出了可选的微型制冷器190以冷却模式运行。换向阀170被设定在冷却位置。压缩的制冷剂气体离开压缩机122并被输送通过热交换器142。热交换器142充当用于制冷回路的冷凝器。被冷却和冷凝的液态制冷剂离开热交换器142并通过从止回阀182通过来绕过膨胀阀124。然后液态制冷剂流向每个盘管186中的膨胀阀180，并且膨胀的气体流过盘管186。(注意，每个旁通回路中的止回阀184被该方向上的流关闭)。盘管186在这种模式下充当蒸发器盘管。每个风扇控制单元中的风扇将空气吹过冷的盘管186并由此冷却空气。

离开盘管186的膨胀的制冷剂经换向阀170被输送回到压缩机122的吸入侧。读者应当注意，如果在由特定风扇控制单元控制的区中不需要冷却，则阀172、174、176、178允许每个风扇控制单元关闭。

图21示出了以加热模式运行的同一实施例。读者会注意到换向阀170已经变换到它的第二位置。经过热压缩的制冷剂离开压缩机122并经阀172-178被输送到风扇控制单元中的盘管186。盘管86在这种运行模式下充当冷凝器盘管。每个风扇控制单元中的风扇将空气吹过加热后的盘管，并且空气被加热。盘管186中的制冷剂被冷却和冷凝。冷却和冷凝后的液态制冷剂绕过膨胀阀180并流经止回阀184。然后它被膨胀阀124膨胀(注意，止回阀182被该方向上的流关闭)。膨胀的气体然后流入热交换器142。在加热模式下，热交换器142充当蒸发器盘管，以便从初级水环路86中循环的水吸热。一旦加热后的制冷剂离开热交换器142，它就经换向阀170被输送回到压缩机122的吸入侧。

图22示出了图19-21所示类型的一个扩展实施例。在此方案中，初级水环路86内的水温由热泵168调整。三个单独的微型制冷器连接到PWL86。上部微型制冷器经由热交换器192进行热交换。中间微型制冷器经由热交换器194进行热交换。下部微型制冷器经由热交换器196进行热交换。读者将注意到，每个微型制冷器的运行模式都是独立的。上部微型制冷器正在以加热模式运行。其相关的风扇控制单元中的三个风扇控制单元正在产生热量，一个风扇控制单元被关闭。中间微型制冷器也正以加热模式运行。其四个风扇控制单元中有两个正在运行。下部微型制冷器正以冷却模式运行，其四个相关风扇控制单元中的三个正在运行，一个被关闭。

图22用于说明本发明的主要运行优势之一。读者将注意到，视图中的上部微型制冷器正在从初级水环路86中循环的水提取热量，并将该热量传递给通过其相关联的风扇控制单元的空气。中间微型制冷器也正从PWL中的水提取热量——尽管速率较低，因为它只运行其四个风扇控制单元中的两个，而上部微型制冷器运行其四个风扇控制单元中的三个。

另一方面，下部微型制冷器向PWL 86中循环的水添加热量。这是正确的，因为下部微型制冷器正在使用热交换器196作为冷凝器，同时运行其制冷回路以向其风扇控制单元提供冷却。读者应记得，PWL 86内的水是稳定循环的。这一事实的结果是，经由下部微型制冷器添加到PWL的热量被提取出来以供上部和中间微型制冷器使用。因此，本发明围绕建筑物传递热能而不是添加外部能量。一些微型制冷器将向PWL增加热量，而一些微型制冷器将从PWL中提取热量。对于在PWL与一个或多个微型制冷器之间结合有中间水环路的实施例来说也是如此。连接到单个中间环路的多个微型制冷器可以围绕中间环路传递热能(例如将热从一个楼层的阳光侧的一个区传递到同一楼层的阴凉侧的一个区)。

当然，围绕PWL或PWL和中间水环路的传递不会100％有效。在不增加一定量的外部能量或减去一定量的多余能量的情况下，也并非总是可以在整个建筑物中保持所需的温度。然而，与现有技术相比，所采用的创造性方法实现了显著的效率提高。这种提高的特质将在“运行优势”部分详细讨论。然而，在进行此讨论之前，将提供一些额外的部件细节。

部件细节–压缩机

本发明中使用的压缩机优选地具有不受限的卸载容量。在HVAC的背景下，“卸载”是指在低于满容量的情况下运行。压缩机能够优选地改变其速度以匹配它所服务的空间的所需要求。这种压缩机不是必须打开和关闭以匹配负载，而是会调整其速度。负载越低，速度就越低。随着驱动电机减速，电力消耗以立方比率下降。

压缩机也优选为无油设计。如前文所述，它可以使用磁轴承、箔轴承、空气轴承或某种其它无油技术。现有技术的油基系统必须在相当高的负载下运行，以使油在制冷环路中循环，并确保油不会聚集在需要它的地方(压缩机)以外。在无油系统中，压缩机可以减速至其额定速度的5％。此特征意味着压缩机从来无需完全关闭，而是可以在低怠速下运行。通过使用低怠速代替完全停机，可以显著延长压缩机的使用寿命。

在一些实施例中，压缩机将嵌入热交换器内。这种布置消除了外部制冷管道工程——其总是带来泄漏的风险。

在优选实施例中，离心式压缩机使用逆变器来改变压缩机的速度。与所有逆变器一样，需要某种形式的线路电抗器来改善系统谐波。这些电抗器的效率不是100％，因此它们会发热。在优选实施例中，线路电抗器嵌入制冷剂流路中，使得线路电抗器产生的热量被排放到冷凝回路中。当在加热模式下使用这种微型制冷器时，线路电抗器产生的热量优选地被馈送到加热回路中，从而提高其效率。为了进一步提高效率，可以将电抗器嵌入安装在冷凝器与蒸发器之间的节能器回路中，并且将单个膨胀装置更换为两个膨胀装置，使得节能器以一定温度和介于冷凝压力与蒸发压力中间的一定压力运行，并且冷凝器液体中损失的能量和一些潜热在节能器中闪蒸出来，然后该气体被送回到压缩机。在本示例中，压缩机具有第一级和第二级叶轮，并且节能器气体被送入压缩机的两级之间。

部件细节——热交换器和膨胀阀

热交换器的样式和技术可以不同，但在优选实施例中使用钎焊板式热交换器。在制冷剂环路中使用的冷凝器和蒸发器优选地能够被钎焊成共同的热交换器组件。在一些方案中，压缩机和膨胀阀两者都可以集成在热交换器组件内。另一种方法是使这些热交换器物理上分离，并将压缩机作为单独的单元安装或集成到蒸发器或冷凝器中。类似地，膨胀装置可以单独安装，或完全集成到一个或两个热交换器中。

部件细节——除湿

当调节后的空气需要除湿时，风扇控制单元(以冷却模式运行)中的盘管的冷表面用于冷凝和去除空气中的水分。然而，有时需要除湿但必须重新加热空气以保持舒适的空气温度。在这种情况下，可以为风扇控制单元提供两个盘管。第一盘管使来自次级水环路的冷水循环。第二辅助盘管使来自冷凝器的加热后的水循环。冷的盘管将冷凝并去除多余的湿气，然后热的盘管将重新加热空气。

部件细节——新风供应

优选实施例使用无油鼓风机将加压新风从中央新风鼓风机系统供应到风扇控制单元(FCU)。每个FCU优选有自己的节流装置，以控制每个区在任何特定时间所需的新风水平。每个FCU优选有自己的二氧化碳检测器，而不是持续供应设定量的新风，并且随着对二氧化碳水平的监测，新风仅在实际需要时才被引入特定区内。另一种选择是对新风供应回路中的空气进行预除湿，以便在空气被引入建筑物之前处理除湿负荷，这意味着FCU不需要那么大，并且FCU将能够用较暖的冷却水温来控制情况。

部件细节——系统水泵

每个蒸发器和冷凝器都配备有自己的一套冷却水和冷凝器水泵，并且作为一个选项，每个泵都配备有变速逆变器，其允许在较低负载条件下实现较高的能量效率。每个泵都由微型制冷器系统控制。可以调节水流量以便在其整个循环过程中正确保持温度。

部件细节——风扇控制单元

大多数商用空调使用风扇盘管单元/风扇控制单元(FCU)或空气处理单元(AHU)来冷却或加热空气。这两个单元主要完成同样的工作，但是FCU通常处理较小的空间，而AHU通常是管道系统，并服务于较大的空间。在本专利中，术语FCU和AHU出于所有意图都是可互换的，并且旨在描述用于加热或冷却空气并控制一个区内的湿度水平的装置。出于此原因，术语“风扇控制单元(FCU)”已在整个详细描述中使用。

部件细节——初级水环路

如前文所述，建筑物中的初级水环路(PWL)理想地保持在20至24摄氏度之间。每个微型制冷器从PWL吸热或向PWL排热。可以使用各种现有技术的HVAC系统保持PWL中循环的水的温度。有两种主要方法。首先，可以使PWL中的水输送通过热发生器(例如锅炉)，然后通过冷却塔的蒸发式冷却器。控制阀用于根据需要将水引到加热装置或冷却装置。在炎热的夏季，可以允许PWL上升到24摄氏度以上。

第二种主要方法是使用热泵制冷器来调整PWL温度。如果水脱离20-24摄氏度的范围，则热泵制冷器根据需要运行以加热或冷却该环路。一年中有很多时间，PWL单纯围绕建筑物传输能量而不需要外部热能。在其它时间，热泵或其它设备运行以保持适当的温度。

在现有建筑物的情况下，可以使用现有的冷却水或加热水回路作为PWL。作为一个示例，可以转换现有的水回路以使得现有锅炉和现有制冷器通过管道串联或并联。通过使用本发明的微型制冷器，可以将现有技术的制冷器调节为提供20摄氏度的水，而不是现有技术中所要求的7摄氏度的水。类似地，锅炉输出温度可以降低到22摄氏度，而不是现有技术中所需的50摄氏度。这将大大提高锅炉和制冷器两者的效率，并增加整个系统的效率。

部件描述-微型制冷器硬件单元

在图11和12中示出了微型制冷器的一个物理实施例。该单元足够小以装入每个楼层上的现有设备空间中，并且足够小以通过电梯运输。因此，在现有建筑物中改装这样的单元并不困难。

风扇控制单元可以制成各种尺寸。较小的方案可以取代一个房间的调风器。较大的方案可以通过增加风管来覆盖整个区域。供应风扇控制单元的水环路不需要大型或重型管道。它可以穿过大多数办公楼中存在的吊顶。

部件描述——基于软件的控制单元

本发明的实施例优选地由基于软件的控制系统控制。在优选实施例中，预测抢占式自动控制算法(PPACA)被用作整个控制系统的一部分。PPACA被设计成控制任何特定区域内的能量平衡，以及整个系统内的能量平衡。这意味着PPACA系统能够控制温度、湿度、容量、二氧化碳水平、新风、照明、安全、烟雾探测，并预测一台设备的能源成本。该PPACA对微型制冷器的整体输出很重要，并增加了控制条件、效率和整体运行的灵活性。

PPACA集成在微型制冷器系统中，并且用于控制微型制冷器以及区域控制。然而，在一些情况下，PPACA将作为单独的控制单元提供，而在其它情况下，将集成到中央控制系统中，或集成到控制多个区域的多个区域控制系统中。例如，一个PPACA可以控制一个楼层或多个楼层上的多个区域，或者整个建筑物中的所有区域。

为了便于安装，控制系统可以使用已建立的通信协议例如蓝牙在被控制的各种设备之间进行通信，并且可以通过手机或平板电脑进行远程控制。也可以将控制系统配置成使得它可以由中央控制中心或其它方——例如可以位于任何地方(包括场外)的服务技术人员——进行远程控制和询问。

PPACA的一个理想特性是能够预测未来的电力现货价格，并能够提前调节每个空间的条件，从而减少在能源成本开始飙升的时段使用能源的需求。这是通过将建筑物转变成蓄热电池来完成的。PPACA每天即时将电力现货价格和天气模式记录到PPACA数据库中。它通过访问电网的现货价格和预测的天气预报(优选使用基于互联网的资源)来实现这一点。这允许系统自行预测该区中的负荷何时会发生变化，并预测能源成本何时会增加和减少。通过做出这一预测，它能够在能源成本较低时提前降低或升高各区的温度，然后在电力成本增加时减少对系统的需求。在能源成本较高的时段，有意地降低负荷，并使用储存在建筑物中的能量(夏季为较冷的空气，冬季为较暖的空气)来使温度更接近所需的设定温度。这利用了储存在建筑物中的能量，并且实际上将建筑物变成热电池。

运行优势

使用微型制冷器方法的主要优点是它能够降低微型制冷器本身的制冷回路中的压力比。制冷循环具有“高压侧”和“低压侧”。“高压侧”是指存在于从压缩机的输出侧到膨胀阀的相对较高的压力。“低压侧”是指存在于从膨胀阀的下游侧到压缩机的吸入侧的相对较低的压力。术语“压力比”是指高压侧和低压侧之间的比率。

当本发明的微型制冷器以冷却模式运行时，冷凝器保持在20至24摄氏度之间，并且次级水环路(图9中的126)中循环的冷却水在7至24摄氏度之间运行。这允许微型制冷器内的压力比在1.05至1.4之间变化。压力比随负荷而变化。

当本发明的微型制冷器以加热模式运行时，冷凝器在24至45摄氏度之间运行，并且蒸发器在15至20摄氏度之间运行。这允许微型制冷器的制冷循环中的压力比在1.1至2.9之间变化。正如在冷却模式中那样，压力比随负荷而变化。

所使用的压力比极大地影响HVAC系统的整体效率。传统的现有技术制冷器以2.2至3.8之间的压力比运行。与本发明相比，这种较高的压力比降低了效率。

HVAC系统中的效率很大程度上取决于所需的空气温度与热“沉”源的温度之间的差异。大的差异需要高负荷的HVAC系统，并因此降低了效率。现有技术的基于制冷器的系统通常具有大的温差，因此效率低。

在世界各地的许多城市，一年中大部分时间气候温和。尽管存在夏季和冬季，但一年中的大部分时间都是在温和的气候中度过的。在温和气候中，温度全天会变化，并且在许多情况下，建筑物需要冷却和加热同时运行。在一天中的某些时段，阳光在凉爽的早晨照在建筑物的东面墙壁上，建筑物的这一面需要冷却。然而，建筑物中没有暴露在阳光下的其它部分可能仍需要加热。在这种情况下，制冷器需要像热水锅炉一样运行，并且在这些情况下，机组通常向整个建筑物中的风扇盘管单元既供应热水(40-60摄氏度)也供应冷却水(7-10摄氏度)。在特定FCU上打开加热阀或冷却阀以满足该特定区域的需求。在任何情况下，制冷器和锅炉都在部分负荷下运行，但每一者都必须在其设定点温度运行。即使只有很小的需求，这些设定点温度也会保持不变。在现有技术中，必须保持两个设定点——大约7度和大约50度。在本发明系统中，保持约20度的单一水温。

图23和24将本发明系统的性能系数与两种现有技术系统进行比较。图23示出了以冷却模式运行时的比较。负荷范围示出了最大容量的20％到100％之间的运行。竖轴示出了综合部分负荷值(“IPLV”)平均负荷。上部曲线198示出了本发明的微型制冷器系统在各种负荷下的性能系数(COP)。中间曲线200示出了使用具有磁轴承技术的压缩机(其例如由佛罗里达州塔拉哈西的Danfoss Turbocor销售)的制冷器系统的COP。下部曲线202示出了使用风冷式制冷器的传统制冷器系统的COP。正如读者将观察到的，本发明的系统对于所有负荷水平都具有较高的COP，但效率增益在较低负荷水平下变得更加显著。图24示出了针对组合的加热和冷却循环的相同比较。读者由此将理解本发明提供了优于现有技术的显著效率优势。

图25示出了本发明的微型制冷器系统的压力比与现有技术系统的比较图。对于典型的负荷范围，本发明的系统使用较低的压力比，因此实现了较高的效率。所示出的图实际上是保守的，并且本发明系统的优势通常大于所示。

本发明包含许多另外的特征和实施例，它们能够以无数种方式组合。

另外的示例性特征和实施例包含以下内容：

1.水虽然被描述为优选的循环介质，但可以使用许多其它物质来代替它。

2.可以修改图8-10的实施例以使制冷剂循环反向，但次级水环路中的水循环保持不变。在此实施例中，通过改变制冷剂的循环方向，两个热交换器的作用将被颠倒。为此目的可以使用换向阀(例如如图20所示)。

3.对于在压缩机中使用箔轴承的实施例，希望永远不允许压缩机速度低于箔轴承的“升空”速度。在这些情况下，控制系统可以将压缩机设定为缓慢运行，同时定期换向水流控制阀以便循环加热模式和冷却模式，并且不会对通过风扇控制单元的空气施加净加热或净冷却。

4.PWL的绝热要求将远低于现有技术的热水和冷水环路，因为PWL中的水温将接近建筑物内空气的温度。

5.本发明的预测抢占式自动控制算法(“PPACA”)预测未来的HVAC负荷(近期内)并预测能源价格。为了降低运行成本，PPACA能够将建筑物用作“热电池”。例如，PPACA可以在能源廉价期间将建筑物内的温度降至最佳值以下，以便在能源昂贵期间以较低容量运行时回收这种“储存的冷却”。

6.PPACA可以被设定为对建筑物中不同的HVAC区域赋予不同的优先级。一些区域无论能源成本如何都可以被设定为保持所需的温度，而其它区域可以允许更宽泛地变化以节省成本。作为一个示例，医院的手术室可以被视为“关键的”，因此无论如何都保持设定的温度。在成本升高期间，同一医院建筑物内的行政办公室可以允许变得较热。

7.在传统的现有技术系统中，热水和冷水保持在恒定温度，并且水旁通阀用于配置通过各种空气处理器的水流量。流经特定空气处理器的水量由通过分流阀或三通阀的流量设定。这些阀仅允许足够的水通过特定空气处理器中的盘管，以便为它提供所需的冷却或加热量。其余的水绕过盘管并连接回到位于盘管另一侧的返回管线中。这会产生浪费的再循环。在本发明中，通过盘管的流量相当恒定，并且通过改变水的温度(而不是水的流量)来调节容量。这一事实允许本发明以比传统方法高得多的效率运行。这一事实还允许在微型制冷器制冷回路中使用较低的压力比，从而降低所需的压缩机速度。如果压缩机速度减半，则电能消耗以立方比率减少。现有技术的制冷器加载和卸载是通过将给水或回水保持在恒定温度来控制的。因为现有技术系统必须能够处理任何空气处理器的不可预知的满负荷状态，所以大多数机器使用给水温度作为控制点。在本发明中，加载和卸载是在逐区的基础上控制的。每个微型制冷器的容量由其所控制区域的实际环境温度来控制。空间中的温度越接近设定点，压缩机运行就越慢，效率就越高。

尽管前面的描述包含重要的细节，但它不应被解释为限制本发明的范围，而是应被解释为提供了本发明优选实施例的说明。因此，本发明的范围应该由最终呈现的权利要求而非给出的示例来确定。

Claims (20)

1.一种用于控制建筑物内的空间的温度的方法，包括：

(a)提供具有液体盘管和风扇的风扇控制单元，其中所述风扇配置成吹送空气通过所述液体盘管并进入所述空间；

(b)提供微型制冷器，所述微型制冷器包括：

(i)压缩机，

(ii)冷凝器，

(iii)膨胀阀，

(iv)蒸发器，和

(v)制冷剂循环环路，所述制冷剂循环环路配置成使制冷剂从所述压缩机循环到所述冷凝器、所述膨胀阀、所述蒸发器并返回到所述压缩机；

(c)提供贯穿所述建筑物的初级液体环路；

(d)提供在所述微型制冷器与所述风扇控制单元之间延伸的次级液体环路；

(e)将所述初级液体环路保持在18摄氏度至26摄氏度之间；

(f)提供第一组阀，所述第一组阀控制通过所述微型制冷器的所述蒸发器的流量；

(g)提供第二组阀，所述第二组阀控制通过所述微型制冷器的所述冷凝器的流量；

(h)当所述空间中需要加热时，设定所述第一组阀以使液体从所述初级液体环路循环通过所述蒸发器，并且设定所述第二组阀以使液体从所述次级液体环路循环通过所述冷凝器；以及

(i)当所述空间中需要加热时，设定所述第一组阀以使液体从所述次级液体环路循环通过所述蒸发器，并且设定所述第二组阀以使液体从所述初级液体环路循环通过所述冷凝器。

2.如权利要求1所述的用于控制建筑物内的空间的温度的方法，包括将所述初级液体环路保持在20摄氏度至24摄氏度之间。

3.如权利要求1所述的用于控制建筑物内的空间的温度的方法，其中，所述初级液体环路和所述次级液体环路包含水。

4.如权利要求1所述的用于控制建筑物内的空间的温度的方法，其中，所述第一组阀包括滑阀。

5.如权利要求4所述的用于控制建筑物内的空间的温度的方法，其中，所述第二组阀包含在所述滑阀内。

6.如权利要求1所述的用于控制建筑物内的空间的温度的方法，还包括提供附接到所述次级液体环路上的第二风扇控制单元。

7.如权利要求1所述的用于控制建筑物内的空间的温度的方法，还包括卸载所述压缩机，并且周期性地使所述第一组阀和所述第二组阀在加热模式与冷却模式之间循环。

8.一种用于控制建筑物内的空间的温度的方法，包括：

(a)提供具有液体盘管和风扇的风扇控制单元，所述风扇配置成吹送空气通过所述液体盘管并进入所述空间；

(b)提供微型制冷器，所述微型制冷器包括：

(i)压缩机，

(ii)冷凝器，

(iii)膨胀阀，

(iv)蒸发器，和

(v)制冷剂循环环路，所述制冷剂循环环路配置成使制冷剂从所述压缩机循环到所述冷凝器、所述膨胀阀、所述蒸发器并返回到所述压缩机；

(c)提供贯穿所述建筑物的初级液体环路；

(d)提供在所述微型制冷器与所述风扇控制单元之间延伸的次级液体环路；

(e)将所述初级液体环路保持在18摄氏度至26摄氏度之间；

(f)当所述空间需要加热时，使液体从所述初级液体环路循环通过所述蒸发器，并且使液体从所述次级液体环路循环通过所述冷凝器；以及

(g)当所述空间需要加热时，使液体从所述次级液体环路循环通过所述蒸发器，并且使液体从所述初级液体环路循环通过所述冷凝器。

9.如权利要求8所述的用于控制建筑物内的空间的温度的方法，包括将所述初级液体环路保持在20摄氏度至24摄氏度之间。

10.如权利要求8所述的用于控制建筑物内的空间的温度的方法，其中，所述初级液体环路和所述次级液体环路包含水。

11.如权利要求8所述的用于控制建筑物内的空间的温度的方法，其中，由滑阀控制通过所述蒸发器的流量。

12.如权利要求11所述的用于控制建筑物内的空间的温度的方法，其中，由所述滑阀控制通过所述冷凝器的流量。

13.如权利要求8所述的用于控制建筑物内的空间的温度的方法，还包括提供附接到所述次级液体环路上的第二风扇控制单元。

14.如权利要求8所述的用于控制建筑物内的空间的温度的方法，还包括卸载所述压缩机，并且周期性地使所述微型制冷器在加热模式与冷却模式之间循环。

15.一种用于独立控制建筑物中的第一空间和所述建筑物中的第二空间的温度的方法，包括：

(a)提供具有第一液体盘管和第一风扇的第一风扇控制单元，其中所述第一风扇配置成吹送空气通过所述第一液体盘管并进入所述第一空间；

(b)提供第一微型制冷器，所述第一微型制冷器包括：

(i)第一压缩机，

(ii)第一冷凝器，

(iii)第一膨胀阀，

(iv)第一蒸发器，和

(v)第一制冷剂循环环路，所述第一制冷剂循环环路配置成使制冷剂从所述第一压缩机循环到所述第一冷凝器、所述第一膨胀阀、所述第一蒸发器并返回到所述第一压缩机；

(c)提供贯穿所述建筑物的初级液体环路；

(d)提供在所述第一微型制冷器与所述第一风扇控制单元之间延伸的第一次级液体环路；

(e)提供具有第二液体盘管和第二风扇的第二风扇控制单元，所述第二风扇配置成吹送空气通过所述第二液体盘管并进入所述第二空间；

(f)提供第二微型制冷器，所述第二微型制冷器包括：

(i)第二压缩机，

(ii)第二冷凝器，

(iii)第二膨胀阀，

(iv)第二蒸发器，和

(v)第二制冷剂循环环路，所述第二制冷剂循环环路配置成使制冷剂从所述第二压缩机循环到所述第二冷凝器、所述第二膨胀阀、所述第二蒸发器并返回到所述第二压缩机；

(g)提供在所述第二微型制冷器与所述第二风扇控制单元之间延伸的第二次级液体环路；

(h)将所述初级液体环路保持在18摄氏度至26摄氏度之间；

(i)当所述第一空间需要加热时，使液体从所述初级液体环路循环通过所述第一蒸发器，并且使液体从所述第一次级液体环路循环通过所述第一冷凝器；

(j)当所述第一空间需要加热时，使液体从所述第一次级液体环路循环通过所述第一蒸发器，并且使液体从所述初级液体环路循环通过所述第一冷凝器；

(k)当所述第二空间需要加热时，使液体从所述初级液体环路循环通过所述第二蒸发器，并且使液体从所述第二次级液体环路循环通过所述第二冷凝器；以及

(l)当所述第二空间需要加热时，使液体从所述第二次级液体环路循环通过所述第二蒸发器，并且使液体从所述初级液体环路循环通过所述第二冷凝器。

16.如权利要求15所述的用于控制建筑物内的空间的温度的方法，包括将所述初级液体环路保持在20摄氏度至24摄氏度之间。

17.如权利要求15所述的用于控制建筑物内的空间的温度的方法，其中，所述初级液体环路和所述次级液体环路包含水。

18.如权利要求15所述的用于控制建筑物内的空间的温度的方法，其中，由滑阀控制通过所述蒸发器的流量。

19.如权利要求18所述的用于控制建筑物内的空间的温度的方法，其中，由所述滑阀控制通过所述冷凝器的流量。

20.如权利要求15所述的用于控制建筑物内的空间的温度的方法，还包括提供附接到所述次级液体环路上的第二风扇控制单元。

Images