CN116209865A - 冷却器的自然冷却操作 - Google Patents

冷却器的自然冷却操作 Download PDF

Info

Publication number
CN116209865A
CN116209865A CN202180064631.8A CN202180064631A CN116209865A CN 116209865 A CN116209865 A CN 116209865A CN 202180064631 A CN202180064631 A CN 202180064631A CN 116209865 A CN116209865 A CN 116209865A
Authority
CN
China
Prior art keywords
compressor
refrigerant
natural cooling
motor
hvac
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180064631.8A
Other languages
English (en)
Inventor
卡梅隆·S·纳尔逊
威廉·L·柯普科
大卫·A·布雷萧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP
Original Assignee
Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP filed Critical Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP
Publication of CN116209865A publication Critical patent/CN116209865A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02—Surge control
    • F04D27/0292—Stop safety or alarm devices, e.g. stop-and-go control; Disposition of check-valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/056—Bearings
    • F04D29/058—Bearings magnetic; electromagnetic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F25B1/04—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with compressor of rotary type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • F25B25/005—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00 using primary and secondary systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04—Details of condensers
    • F25B2339/047—Water-cooled condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/13—Economisers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/19—Calculation of parameters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/31—Low ambient temperatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/02—Compressor control
    • F25B2600/025—Compressor control by controlling speed
    • F25B2600/0251—Compressor control by controlling speed with on-off operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/02—Compressor control
    • F25B2600/025—Compressor control by controlling speed
    • F25B2600/0253—Compressor control by controlling speed with variable speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/05—Refrigerant levels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/21—Refrigerant outlet evaporator temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2501—Bypass valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2509—Economiser valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2513—Expansion valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/04—Refrigerant level
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2104—Temperatures of an indoor room or compartment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2117—Temperatures of an evaporator
    • F25B2700/21171—Temperatures of an evaporator of the fluid cooled by the evaporator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2117—Temperatures of an evaporator
    • F25B2700/21175—Temperatures of an evaporator of the refrigerant at the outlet of the evaporator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

本发明公开了一种加热、通风、空气调节和/或制冷(HVAC&R)系统(10)，所述系统包括具有蒸发器(38)、冷凝器(34)和压缩机(32)的蒸气压缩系统(14)。所述压缩机(34)被配置为在所述蒸气压缩系统(14)的正常操作模式下和在所述蒸气压缩系统(14)的自然冷却模式下引导制冷剂通过其中。所述HVAC&R系统(10)也包括控制器(40)，所述控制器被配置为在所述正常操作模式下实现对所述压缩机(34)的电机(50)的电力供应，并且在所述自然冷却模式下暂停对所述压缩机(34)的所述电机(50)的电力供应。

Description

冷却器的自然冷却操作
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年9月22日提交的名称为“FREE COOLING OPERATION OFACHILLER(冷却器的自然冷却操作)”的美国临时申请序列号63/081,565的优先权和权益，该美国临时申请出于所有目的据此以引用方式全文并入。
背景技术
此部分旨在向读者介绍可以与下文描述的本公开的各个方面相关的技术的各个方面。此论述被认为有助于向读者提供背景信息以促进更好地理解本公开的各个方面。因此，应当理解，将鉴于此来阅读这些陈述，而不是作为对现有技术的认可。
本申请整体涉及冷却器系统，并且更特别地涉及冷却器系统的自然冷却操作。
冷却器系统或蒸气压缩系统利用工作流体(例如，制冷剂)，该工作流体响应于暴露于冷却器系统部件内的不同温度和压力而在蒸气、液体及它们的组合之间改变相。冷却器系统可以包括蒸发器，该蒸发器被配置为使工作流体(例如，制冷剂)与调节流体(例如，水)处于热交换关系，使得该工作流体从该调节流体吸收热。由工作流体冷却的调节流体然后可以被递送到由冷却器系统服务的调节设备和/或经调节的环境。在此类应用中，调节流体可以穿过诸如空气处理器等下游设备，以调节其他流体，诸如建筑物内的空气。
在某些冷却器系统中，冷却流体(例如，水)可以附加地或另选地用于冷却工作流体。例如，冷却器系统可以包括被配置为向该冷却器系统的冷凝器提供冷却流体的冷却塔(或其他水或冷却流体源)。冷却流体可以在冷却塔(或其他水或冷却流体源)中经由环境空气而冷却，并且冷凝器可以使来自该冷却塔的该冷却流体与制冷剂处于热交换关系，以将热从该制冷剂传递到该冷却流体。压缩机可以定位在冷凝器与蒸发器之间，并且可以被供电以调节制冷剂的压力并且使该制冷剂在冷却器系统的部件之间循环。
在某些系统中，自然冷却操作可以在特定条件期间启动，诸如当环境空气温度相对较低时(例如，在春季、冬季和/或秋季)。当环境空气温度相对较低时，冷却器的冷却需求可以降低和/或操作条件可以使该冷却器能够在不对压缩机供电的情况下以足够的冷却容量操作。例如，因为当外部空气的环境温度相对较低时由冷却塔提供的冷却流体可能具有相对较低的温度，所以冷却器系统可以操作以在不对压缩机供电的情况下以足够的容量冷却调节流体。在利用自然冷却的传统冷却器系统中，可以终止对冷却器系统的压缩机的供电，并且可以引导制冷剂经由压缩机旁通阀等绕过压缩机。在采用自然冷却的传统系统中，引导制冷剂绕过压缩机可以避免否则将降低冷却器系统的冷却容量的压力损失。然而，现在认识到，利用传统或常规自然冷却技术的传统或常规冷却器系统可能包括额外部件(例如，压缩机旁通阀)，这些部件会增加系统的零件数量和成本，可能会受到可以使用的冷却剂的类型的限制，并且可能在可用冷却容量方面进行改进。
发明内容
下文阐述对本文所公开的某些实施例的概括。应当理解，所呈现的这些方面仅用于向读者提供某些实施例的简要概括，并且这些方面不旨在限制本公开的范围。事实上，本公开可以涵盖下文可能未阐述的各个方面。
在一个实施例中，加热、通风、空气调节和/或制冷(HVAC&R)系统包括具有蒸发器、冷凝器和压缩机的蒸气压缩系统。压缩机被配置为在蒸气压缩系统的正常操作模式下和在蒸气压缩系统的自然冷却模式下引导制冷剂通过其中。HVAC&R系统也包括控制器，该控制器被配置为在正常操作模式下实现对压缩机的电机的电力供应并且在自然冷却模式下暂停对压缩机的电机的电力供应。
在另一实施例中，操作加热、通风、空气调节和/或制冷(HVAC&R)系统的方法包括：响应于该HVAC&R系统的正常操作模式而向蒸气压缩系统的压缩机的电机供应电力，使得该压缩机由该电机驱动并且在该蒸气压缩系统的蒸发器和该蒸气压缩系统的冷凝器之间偏压制冷剂。该方法也包括：响应于HVAC&R系统的自然冷却模式而禁止到蒸气压缩系统的压缩机的电机的电力，使得该压缩机的转子悬浮并使制冷剂能够穿过该压缩机。
在另一实施例中，冷却器系统包括：被配置为使制冷剂循环通过制冷剂回路的压缩机；该压缩机的电机；以及控制器，该控制器被配置为响应于该冷却器系统的正常操作模式而实现对该压缩机的该电机的电力供应并且响应于该冷却器系统的自然冷却模式而禁用对该压缩机的该电机的电力供应。
附图说明
在阅读以下详细描述并且参考附图之后可以更好地理解本公开的各个方面，在附图中：
图1是根据本公开的一方面的在商业环境中可以利用加热、通风、空气调节和/或制冷(HVAC&R)系统的建筑物的实施例的透视图；
图2是根据本公开的一方面的用于在图1的HVAC&R系统中使用的蒸气压缩系统(有时称为冷却器系统)的实施例的透视图；
图3是根据本公开的一方面的图2的蒸气压缩系统的实施例的示意图；
图4是根据本公开的一方面的图2的蒸气压缩系统的实施例的示意图；
图5是根据本公开的一方面的图2的蒸气压缩系统的一部分的实施例的示意图，包括控制器和压缩机的一部分的横截面；
图6是根据本公开的一方面的图2的蒸气压缩系统的实施例的示意图；并且
图7是根据本公开的一方面的示出操作图2的蒸气压缩系统的方法的实施例的流程图。
具体实施方式
下文将描述一个或多个具体实施例。为了提供对这些实施例的简洁描述，说明书中未描述实际实施方案的所有特征。应当理解，在任何此类实际具体实施的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须制定大量具体实施特定的决策以实现开发者的特定目标，诸如遵守与系统相关和与商业相关的约束条件，这些约束条件可能根据具体实施的不同而不同。此外，应当理解，此类开发工作可能是复杂且耗时的，但对于受益于本公开的普通技术人员来说不过是设计、制造和生产的例行任务。
在介绍本公开的各种实施例的元件时，冠词“一(a/an)”和“所述(该)”旨在意味着存在一个或多个所述元件。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在为包含性的且意味着可存在除所列元件之外的另外的元件。另外，应当理解，对本公开的“一个实施例”或“实施例”的参考并非旨在解释为排除同样并入有所叙述特征的额外实施例的存在。
本公开的实施例涉及利用蒸气压缩系统(在下文的某些情况下称为冷却器或冷却器系统)的加热、通风、空气调节和/或制冷(HVAC&R)系统。更特别地，本公开的实施例涉及冷却器的自然冷却模式或操作。
目前所公开的冷却器包括自然冷却模式，其中HVAC&R系统的无源(例如，未被供电的)压缩机接收通过其中的制冷剂流。即，在自然冷却模式期间，被配置为驱动压缩机旋转的电机可能不被供电或操作。例如，冷却器被配置为使工作流体(例如，制冷剂)循环通过冷却器的压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀以及其他可能部件。蒸发器可以使制冷剂与调节流体(例如，水)处于热交换关系，使得该制冷剂从该调节流体吸收热。调节流体可以在蒸发器与诸如建筑物的结构之间循环，其中该调节流体用于冷却递送到该结构的经调节的空间的空气流。在一些实施例中，HVAC&R系统的空气处理单元(AHU)可以从冷却器接收调节流体并利用该调节流体来冷却递送到经调节的空间的空气流。调节流体然后可以返回到蒸发器，以再次冷却。
制冷剂可以从蒸发器朝向压缩机循环，压缩机在冷却器的正常操作模式下被供电以在将制冷剂递送到冷凝器之前增加该制冷剂的温度和压力。在接收到制冷剂之后，冷凝器使该制冷剂与在该冷凝器和冷却源(诸如冷却塔)之间循环的冷却流体(例如，水)处于热交换关系。冷却流体从冷凝器中的制冷剂吸收热，使蒸气形式的制冷剂冷凝成液体。可以将加热的冷却流体从冷凝器引导至冷却源(例如，冷却塔)，以将其冷却用于递送回该冷凝器。例如，冷却塔可以利用环境空气来冷却冷却流体。其他冷却源也是可能的，诸如地下冷却水库。
在特定条件下，例如，在秋季、冬季和/或春季期间，环境空气或其他冷却介质可能相对较冷。相对较冷的环境空气可以降低冷却器的冷却需求。此外，相对较冷的环境空气可能导致从冷却源(例如，冷却塔)引导至冷凝器的冷却流体相对较冷。具有相对较低温度的冷却流体可以将制冷剂冷却和冷凝到这样的程度，即冷却器可以在不对压缩机供电的情况下向建筑物提供足够的冷却容量(例如，通过蒸发器，如上所述)。其中压缩机未被供电以压缩制冷剂并迫使制冷剂通过蒸气压缩系统的操作模式可以称为自然冷却或自然冷却模式。
在采用自然冷却技术的传统冷却器中，制冷剂被引导以在自然冷却条件期间绕过压缩机，使得该压缩机不会造成否则将降低冷却器的冷却容量的显著压力损失。根据本公开，采用自然冷却模式，其中压缩机未被供电(例如，压缩机的电机未运行)但该压缩机被配置或设计为接收并引导通过其中的制冷剂。例如，压缩机可以被配置为使得当该压缩机的电机未被供电时，该压缩机的转子响应于接收到制冷剂而悬浮并自由旋转，从而减少、减轻或消除否则可能由该压缩机引起的压力损失。在一个实施例中，压缩机可以包括使该压缩机的转子悬浮的磁轴承，或者在无油系统中，为滚动元件轴承。附加地或另选地，压缩机的可变几何形状扩散器(VGD)和/或预旋转叶片(PRV)可以响应于自然冷却模式的启动而打开。
当压缩机电机在自然冷却模式期间未被供电时，通过悬浮压缩机的转子、打开VGD和PRV并引导制冷剂通过压缩机，与采用压缩机旁路组件来进行自然冷却操作的传统系统相比，冷却器系统的零件数量、复杂性和/或成本显著降低。此外，实现了冷却器的零件数量减少、复杂性降低和/或成本降低，而不会在压缩机中产生显著压力损失。以这种方式，本实施例使得能够改进冷却器的操作并降低与冷却器相关联的制造、操作和/或维护成本。此外，目前所述的特征部使得能够使用范围广泛的制冷剂(例如，低压、中压和高压制冷剂)，包括R-123、R-514A、R-1224yd、R-1233zd、R-134a、R-1234ze、R-1234yf、R-1311、R-32、R-410A等。其他特征部(诸如降膜蒸发器、膨胀阀节流、制冷剂泵等)可以结合到本文所公开的系统中以相对于传统实施例提高冷却容量和其他方面，并且在下文参考附图进行详细描述。
现在转向附图，图1是用于典型商业环境的建筑物12中的加热、通风、空气调节和/或制冷(HVAC&R)系统10的实施例的透视图。HVAC&R系统可以包括用于供应暖液体来加热建筑物12的锅炉16以及用于供应冷却的液体来冷却该建筑物12的蒸气压缩系统14。蒸气压缩系统14(有时称为冷却器)可以使工作流体(例如，制冷剂)循环，该工作流体在该蒸气压缩系统14的冷凝器中由冷却流体(例如，液体，诸如水)冷却，并且在该蒸气压缩系统14的蒸发器中由调节流体(例如，流体，诸如水)加热。冷却流体可以由冷却塔提供，该冷却塔经由例如环境空气冷却该冷却流体。可以利用由如上所述的工作流体冷却的调节流体来冷却提供给建筑物12的经调节的空间的空气流。
HVAC&R系统10也可以包括使空气循环通过建筑物12的空气分配系统。空气分配系统也可以包括空气返回管道18、空气供应管道20和/或空气处理器22。在一些实施例中，空气处理器22可以包括热交换器，该热交换器通过导管24连接到锅炉16和蒸气压缩系统14。取决于HVAC&R系统10的操作模式，空气处理器22中的热交换器可以接收来自锅炉16的加热的液体或来自蒸气压缩系统14的调节流体(例如，冷却的液体，诸如水)。HVAC&R系统10被示出为在建筑物12的每个楼层上具有单独的空气处理器，但在其他实施例中，HVAC&R系统10可以包括空气处理器22和/或可以在楼层之间共享的其他部件。
蒸气压缩系统14或冷却器可以包括设置在上述蒸发器与冷凝器之间的压缩机。压缩机可以在正常操作模式下操作，其中该压缩机接收工作流体(例如，制冷剂)并被供电以在将该工作流体递送到冷凝器之前增加该工作流体的温度和压力。根据本公开，当冷却流体(或者，换句话说，用于经由冷却塔冷却该冷却流体的环境空气)处于足够低的温度使得蒸气压缩系统14可以在未对压缩机的电机供电来迫使制冷剂通过该蒸气压缩系统14的情况下提供足够的冷却容量时，该压缩机可以在自然冷却模式下操作。
例如，在自然冷却模式中，压缩机接收工作流体(例如，制冷剂)但未被供电来迫使制冷剂通过其中。相反，压缩机被配置为使制冷剂能够穿过其中(例如，经由自然对流)。为了减少或消除自然冷却模式期间压缩机中的压力损失，该压缩机可以为离心式压缩机，其包括经由一个或多个磁轴承，或者在无油系统中，经由一个或多个滚动元件轴承悬浮的转子。此外，离心式压缩机的可变几何形状扩散器(VGD)和/或预旋转叶片(PRV)可以在自然冷却模式下打开以使无源制冷剂流能够通过其中。因此，虽然在自然冷却模式期间离心式压缩机的电机未被供电，但是该离心式压缩机的转子可以响应于在自然冷却模式下接收到制冷剂而自由旋转。通过配置如上所述的离心式压缩机，可以利用自然冷却模式，而制冷剂无需绕过压缩机，同时仍然使蒸气压缩系统14能够向建筑物12提供足够的冷却容量。因此，目前所设想的实施例实现有效的自然冷却，同时减少传统实施例的零件数量、压力损失和总成本。此外，与传统实施例不同，目前所设想的实施例与范围广泛的制冷剂兼容，包括R-123、R-514A、R-1224yd、R-1233zd、R-134a、R-1234ze、R-1234yf、R-1311、R-32、R-410A等。
图2和图3是可以在图1的HVAC&R系统10中使用的蒸气压缩系统14或冷却器的实施例的示意图。蒸气压缩系统14可以使制冷剂循环通过以压缩机32(诸如离心式压缩机)开始的回路。回路也可以包括冷凝器34、膨胀阀或装置36以及蒸发器38。蒸气压缩系统14可以进一步包括控制面板40，该控制面板具有模数(A/D)转换器42、微处理器44、非易失性存储器46和/或接口板48。
可以在蒸气压缩系统14中用作制冷剂的流体的一些实例是：基于氢氟烃(HFC)的制冷剂，例如，R-410A、R-407、R-134a、氢氟烯烃(HFO)；“天然”制冷剂，如氨(NH3)、R-717、二氧化碳(CO2)、R-744；或基于烃的制冷剂、水蒸气或任何其他合适的制冷剂。其他可能的制冷剂包括R-123、R-514A、R-1224yd、R-1233zd、R-134a、R-1234ze、R-1234yf、R-1311、R-32和R-410A。在一些实施例中，蒸气压缩系统14可以被配置为有效地利用在一个大气压下标准沸点为约19摄氏度(66华氏度)的制冷剂，相对于中压制冷剂(诸如R-134a)也称为低压制冷剂。如本文所使用，“标准沸点”可指在一个大气压下测量的沸点温度。
在一些实施例中，蒸气压缩系统14可以使用变速驱动器(VSD)52、电机50、压缩机32、冷凝器34、膨胀阀或装置36和/或蒸发器38中的一者或多者。电机50可以在标准操作模式期间驱动压缩机32并且可以由变速驱动器(VSD)52供电。VSD 52在标准操作模式期间接收交流(AC)电力，其中该AC电力包括来自AC电源的特定固定线路电压和固定线路频率，并向电机50提供具有可变电压和频率的电力。在其他实施例中，电机50可以直接从AC或直流(DC)电源供电。电机50可以包括可以由VSD或直接从AC或DC电源供电的任何类型的电动电机，诸如开关磁阻电机、感应电机、电子换向永磁电机或另一合适的电机。应当注意，电机50和/或VSD 52可以被认为是压缩机32的一部分。即，在本公开中将压缩机32描述为在自然冷却模式期间不接收电力的实例中，应当理解，电机50和/或VSD 52可以不接收电力。然而，压缩机32的其他部件(诸如被配置为使压缩机32的转子悬浮的磁轴承)可以在自然冷却模式下接收电力。
在标准操作模式期间，压缩机32压缩制冷剂蒸气并通过排放通路将该蒸气递送到冷凝器34。由压缩机32递送到冷凝器34的制冷剂蒸气可以将热传递到冷凝器34中的冷却流体(例如，水或空气)。由于与冷却流体进行的热传递，制冷剂蒸气可以在冷凝器34中冷凝成制冷剂液体。来自冷凝器34的液体制冷剂可以通过膨胀装置36流向蒸发器38。在图3的例示性实施例中，冷凝器34是水冷式的并且包括连接到冷却塔56的管束54，该冷却塔向冷凝器34供应冷却流体。
递送到蒸发器38的液体制冷剂可以从调节流体吸收热，该调节流体随后被引导到负载62(例如，图1的建筑物12)。即，调节流体可以由蒸发器38中的制冷剂冷却，并且随后可以在图1的建筑物12中使用，以调节提供用于调节建筑物12中的空间的空气流。蒸发器38中的液体制冷剂可以经历从液体制冷剂到制冷剂蒸气的相变。如图3的例示性实施例中所示，蒸发器38可以包括管束58，该管束具有连接到冷却负载62的供应管线60S和回流管线60R。蒸发器38的冷却流体(例如，水、乙二醇、氯化钙盐水、氯化钠盐水或任何其他合适的流体)经由回流管线60R进入蒸发器38并且经由供应管线60S离开蒸发器38。蒸发器38可以经由与制冷剂的热传递降低管束58中的冷却流体的温度。蒸发器38中的管束58可以包括多个管和/或多个管束。在任何情况下，蒸气制冷剂离开蒸发器38并且通过吸入管线返回到压缩机32以完成循环。
如先前所述，在特定条件下(诸如低环境温度条件)，蒸气压缩系统14可以在自然冷却模式下操作。例如，当环境温度低于温度阈值时，当与冷却塔56相关联的冷却流体低于温度阈值时或者当循环通过蒸气压缩系统14的制冷剂低于温度阈值时，蒸气压缩系统14可能能够在不对压缩机32(或换句话说，压缩机32的电机50和/或VSD 52)供电的情况下提供足够的冷却容量。根据本实施例，压缩机32可以包括具有悬浮转子的离心式压缩机。转子可以经由一个或多个磁轴承悬浮，或者在无油系统中，经由一个或多个滚动元件轴承悬浮。此外，压缩机32的可变几何形状扩散器(VGD)、预旋转叶片(PRV)和/或膨胀装置36可以响应于自然冷却模式的启动而被设定到完全打开的位置。悬浮转子、打开的VGD、打开的PRV和/或打开的膨胀装置36可以响应于在自然冷却模式期间接收到制冷剂而使压缩机32(尽管未被供电)的叶轮自由旋转。在一些实施例中，膨胀阀36可以在自然冷却模式期间被节流以便保持冷凝器液位，以提高可用液体压头并减少蒸发器38中的浸没损失。冷凝器液位可以由通信地耦接到控制器40的传感器121(图6)检测，并且该控制器40可以基于冷凝器34中的液位操作对膨胀装置36、66的节流。
通过使制冷剂能够在自然冷却模式期间穿过压缩机32并使压缩机32的转子响应于在该自然冷却模式期间接收到制冷剂而自由旋转，与具有压缩机旁路特征部的传统实施例相比，蒸气压缩系统14(例如冷却器)的零件数量、复杂性和/或成本可以降低。例如，可以省略传统系统中包括的压缩机旁通阀或回路。此外，可以降低蒸气压缩系统14的零件数量、复杂性和/或成本，而不会在自然冷却模式期间在压缩机32中引起显著压力损失。
图4为具有结合在冷凝器34与膨胀装置36之间的中间回路64的蒸气压缩系统14的实施例的示意图。中间回路64可以具有直接地流体连接到冷凝器34的入口管线68。在其他实施例中，入口管线68可以间接地流体耦接到冷凝器34。如图4的例示性实施例中所示，入口管线68包括定位于中间容器70上游的第一膨胀装置66。在一些实施例中，中间容器70可以为闪蒸罐(例如，闪蒸中间冷却器)。在其他实施例中，中间容器70可以被配置为“热交换器”或“表面节能器”。在图4的例示性实施例中，中间容器70用作闪蒸罐，并且第一膨胀装置66被配置为降低从冷凝器34接收到的液体制冷剂的压力(例如，膨胀)。在膨胀过程期间，液体制冷剂的一部分可以蒸发，并且因此中间容器70可以用于将蒸气制冷剂与从第一膨胀装置66接收到的液体制冷剂分离。另外，由于液体制冷剂在进入中间容器70时经历的压降(例如，由于进入中间容器70时经历的体积快速增加)，中间容器70可以提供对液体制冷剂的进一步膨胀。中间容器70中的蒸气制冷剂可以由压缩机32通过该压缩机32的吸入管线74吸出。在其他实施例中，中间容器70中的蒸气制冷剂可以被吸出到压缩机32的中间级(例如，不是吸入级)。由于对膨胀装置66处和/或中间容器70中的制冷剂进行膨胀，收集在中间容器70中的液体制冷剂可以比离开冷凝器34的液体制冷剂具有更低的焓。然后，来自中间容器70的液体制冷剂可以流过管线72并流过第二膨胀装置36到达蒸发器38。
图4中的蒸气压缩系统14可以在正常操作模式下操作，由此压缩机32被供电(例如，通过对电机50、VSD 52和控制电机50和/或VSD 52的控制面板40供电)以增加压缩机32从蒸发器38和/或中间容器70接收到的制冷剂的压力和温度。如关于图3的蒸气压缩系统14所述，图4的蒸气压缩系统14也可以根据本公开在自然冷却模式下操作，由此压缩机32未被供电但仍然使制冷剂流能够通过其中。如下文参考图5详细所述，压缩机32(例如，压缩机32的叶轮)可以被配置为响应于在自然冷却模式期间接收到制冷剂而自由旋转。
图5是图2的蒸气压缩系统14的一部分的实施例的示意图，示出了控制面板40(例如，控制器)和压缩机32的一部分的横截面。例示的压缩机32是适合于在所公开的自然冷却模式下操作的离心式压缩机，尽管其他类型的压缩机可以与本技术一起使用。
压缩机32可以在正常操作模式下操作，由此在该压缩机32在该压缩机32的吸入侧80(例如，入口)处接收制冷剂时，控制面板40对该压缩机32供电(例如，经由对应于该压缩机32的电机50和/或VSD)。在正常操作模式下，压缩机32操作以在将制冷剂递送到例如蒸气压缩系统14的冷凝器34之前增加制冷剂的压力和温度。例如，电机50可以使压缩机32的轴82旋转。轴82可以联接到具有叶片或刀片86的叶轮84。轴82和叶轮84以及经由该轴82由电机50驱动旋转的其他特征部可以统称为压缩机32的转子85。当压缩机32接收制冷剂并且转子85在正常操作模式期间由电机50驱动旋转时，叶轮84的旋转刀片86可以逐渐增加制冷剂的能量，该能量朝向压缩机32的扩散器88传递。扩散器88通过降低制冷剂的速度将制冷剂的动能转换成压力。例如，例示的扩散器88是具有扩散器环90的可变几何形状扩散器(VGD)，该扩散器环可以经由控制面板40控制，以基于压缩机32的期望操作参数和/或性能来将通过扩散器88的制冷剂流动路径打开或限制到不同程度。例示的压缩机32也包括相对于通过压缩机32的制冷剂的流94设置在叶轮84上游的预旋转叶片92。在穿过或穿越预旋转叶片92、叶轮84和扩散器88之后，经加压的制冷剂可以积聚在收集器96中，用于随后将经加压的制冷剂分配到蒸气压缩系统的下游部件，诸如图2至图4中的冷凝器34。
如先前所述，并且根据本公开，蒸气压缩系统14可以在自然冷却模式下操作，由此压缩机32接收制冷剂但未被供电(例如，被驱动旋转)。当蒸气压缩系统14在自然冷却模式下操作时，压缩机32(例如，叶轮84)被配置为响应于接收到制冷剂而自由旋转。例如，例示的压缩机32包括可以为磁轴承或者在无油系统中为滚动元件轴承的轴承。当压缩机32(例如，压缩机32的电机50和/或相应VSD 52)未被控制面板40供电时，通过包括磁轴承或在无油系统中包括滚动元件轴承，转子85可以响应于接收到制冷剂而悬浮并能够自由旋转。此外，当控制面板40启动或操作自然冷却模式时，该控制面板40可以将预旋转叶片92和可变几何形状扩散器88调整到打开位置(例如，完全打开位置)，从而减少或消除在自然冷却模式下操作蒸气压缩系统14期间制冷剂中的压力损失。
图6是图2的蒸气压缩系统14的实施例的示意图。在例示的实施例中，蒸气压缩系统14包括与图4中呈现的特征部相似的特征部，但没有中间容器。然而，图6中的蒸气压缩系统14也包括设置在冷凝器34与蒸发器38之间的液体泵116，以及热气旁通阀114(HGBV)。此外，图6中的蒸发器38为降膜蒸发器，并且蒸气压缩系统14(即冷却器)可以包括能够操作以根据操作条件将制冷剂引导至蒸发器38(例如降膜蒸发器)的各个部分的旁通阀110。
如先前所述，可以将制冷剂引导到蒸发器38(例如，降膜蒸发器)并且可以将其用于冷却引导至负载62和从该负载引导的调节流体。负载62可以为例如一个或多个空气处理单元(AHU)，该一个或多个空气处理单元利用冷却的调节流体来冷却提供给经调节的空间的空气流。通常，蒸发器38(例如，降膜蒸发器)可以被配置为接收朝向蒸发器38的顶部(例如在上入口101处)的制冷剂，使得制冷剂从上入口101向下重力供给并通过蒸发器38。在特定条件期间，制冷剂的压力可能使得该制冷剂不能移动到蒸发器38的顶部，或者使得如果该制冷剂被移动到蒸发器38的顶部以操作该蒸发器38作为降膜蒸发器，则系统14将在其他方面遭受损害(例如，压力损失、冷却容量等)。在这些条件期间，可以操作(例如，打开)降膜旁通阀110以使制冷剂能够朝向蒸发器38的底部行进，例如进入下入口103。例如，控制面板40可以例如基于由通信地耦接到该控制面板40的传感器123检测到的制冷剂压力来指示(例如，经由有线连接或经由通过网络115的无线连接)打开和/或关闭降膜旁通阀110。因此，当致动降膜旁通阀110以将制冷剂从上入口101转移到下入口103时，可以操作蒸发器38作为满液式蒸发器。应当注意，在另一实施例中，可以与所示不同地定位降膜旁通阀110，并且可以将其关闭以将制冷剂从蒸发器38的上入口101转移到下入口103。
如先前所述，蒸气压缩系统14也可以包括HGBV 114。可以操作(例如，打开)HGBV114以使蒸气制冷剂能够从蒸发器38朝向冷凝器34传递并传递到该冷凝器。打开HGBV 114以使蒸气制冷剂能够传递到冷凝器34可以增加蒸气压缩系统14的累积制冷剂流动路径面积或尺寸并且提高该蒸气压缩系统14的冷却容量。在一些实施例中，可以响应于自然冷却操作的启动而打开HGBV 114。
此外，在某些实施例中，蒸气压缩系统14可以包括液体泵116，该液体泵可以在自然冷却操作期间操作(例如，被供电)，以将液体制冷剂从冷凝器34移动到蒸发器38。泵116可以消除对降膜旁通阀110和下入口103以及相关联的管道的需求。然而，在某些实施例中，可以操作蒸气压缩系统14作为热虹吸管，由此自然对流使加热的液体制冷剂在蒸气压缩系统14内向上移动，因为该加热的液体制冷剂被经由重力向下流动的更冷的液体制冷剂所代替。
在没有泵116的实施例中，可以优选包括降膜旁通阀110和相应特征部。如果冷凝器34在物理上低于上入口101以致重力不能提供足够的液体制冷剂流，则可能需要降膜旁通阀110以用于自然冷却操作。
其他特征部可以与本文所述的蒸气压缩系统14(以及相应的自然冷却操作)结合和/或一起使用。例如，蒸气压缩系统14的容量可以基于关于调节流体的温度的反馈来调制。更具体地，控制面板40可以监测离开蒸发器38的经调节的流体的温度。传感器120可以检测离开蒸发器38的经调节的流体的温度并且可以通信地耦接到控制面板40，该控制面板周期性地接收温度数据并且基于检测到的温度来调制蒸气压缩系统14的容量。应当注意，传感器120或单独的传感器也可以用于确定何时启动自然冷却操作。例如，可以基于传感器检测到的环境温度和/或基于传感器检测到的冷却流体温度，在较冷的季节(例如，秋季、冬季和/或春季)期间启动自然冷却操作。如先前所述，蒸气压缩系统14可能能够在相对较冷的季节期间以适合于满足冷却需求的容量来操作，而无需对压缩机32供电和驱动其旋转。控制面板40可以包括存储在存储器46中的温度阈值。温度阈值可以涉及离开蒸发器38的调节流体的温度(例如，如传感器120所检测)、环境空气温度、引导至冷却塔56和从该冷却塔引导的冷却流体的温度、制冷剂温度(例如，在沿蒸气压缩系统14的选定位置处检测)或它们的组合。当检测到的对应于温度阈值的温度低于温度阈值时，控制面板40可以启动自然冷却操作。
除了这些特征部之外，在特定条件下，可以在自然冷却模式期间操作电机50作为发电机。例如，虽然控制面板40可以在自然冷却模式期间终止供应给电机50(或VSD 52，其可以被认为是电机50和/或压缩机32的一部分)的电力，但是自然冷却模式期间自由旋转压缩机32的动能(例如，由引导通过其中的无源制冷剂流产生)可以被利用并用于经由电机50或耦接到该压缩机32的转子85的单独的发电机来产生能量。因此，电机50可以经由VSD 52(例如，电气系统、电池、电容器、公用电网等)耦接到负载122，并且该负载122可以利用或存储在自然冷却模式期间在电机50中或由该电机产生的电能。
此外，如先前所述，膨胀装置36(或系统14的一些其他膨胀装置)可以在自然冷却操作期间被节流以便保持冷凝器液位，以提高可用液体压头并减少蒸发器38中的浸没损失。冷凝器液位可以通过有线或无线通信地耦接到控制器40的传感器121来检测，并且控制器40可以基于冷凝器34中的液位来操作对膨胀装置36的节流。
图7是示出操作图2的蒸气压缩系统14的方法200的实施例的流程图。该方法200包括：在正常操作模式下运行(框202)蒸气压缩系统14，由此压缩机32(或其电机50或VSD 52)被供电，接收制冷剂，并在将制冷剂递送到冷凝器34之前增加该制冷剂的温度和压力。
该方法200也包括：检测与蒸气压缩系统14相关联的流体的实际温度。如先前所述，流体可以为环境空气(例如，由冷却塔56用来冷却随后从冷凝器34中的制冷剂提取热的流体)、在冷却塔56与冷凝器34之间传递的流体、在蒸发器38与负载62(例如，空气处理单元)之间传递的流体，或者制冷剂。如下文将描述，检测到的流体的实际温度可以用于确定是否需要在自然冷却模式下操作。然而，在某些实施例中，可以手动地操作蒸气压缩系统14以启动自然冷却模式。
例示的方法200也包括：将上文关于框204讨论的实际温度与阈值温度进行比较(框206)。例如，如所示，该方法200包括：确定(框208)实际温度是否小于阈值温度。如果实际温度不低于阈值温度(框210)，则蒸气压缩系统14的正常操作可以继续。如果实际温度低于阈值温度(框212)，则启动自然冷却模式(框214)。
如先前所述，在自然冷却模式下，到压缩机32(例如，到压缩机32的电机50或VSD52)的电力被终止。然而，压缩机32仍然被配置为接收并引导通过其中的制冷剂流。换句话说，制冷剂流在自然冷却模式下不绕过压缩机32。压缩机32被配置为在自然冷却模式期间自由旋转(例如，响应于接收到制冷剂)。为了提高自然冷却模式期间的效率，压缩机32可以包括特征部，该特征部能够降低否则将在目前所公开的自然冷却模式期间由压缩机32引起的压力损失。例如，可以将压缩机32的VGD(例如，扩散器88)设置到打开(例如，完全打开)位置，可以将压缩机32的PRV 92设置到打开(例如，完全打开)位置，可以将蒸气压缩系统14的膨胀阀(例如，阀36)设置到打开(例如，完全打开)位置，或它们的任何组合。然而，在一些实施例中，膨胀阀36可以在自然冷却模式期间被节流以便保持冷凝器液位，以提高可用液体压头并减少蒸发器38中的浸没损失。此外，在某些实施例中，可以包括并操作降膜旁通阀110以响应于特定操作条件将制冷剂从上入口101转移到下入口103，关于图6详细所述。此外，可以包括并操作HGBV 114以使蒸气制冷剂能够在自然冷却模式期间从蒸发器38传递到冷凝器34。最后，可以在自然冷却模式下操作电机50作为发电机以便引起将自由旋转压缩机32的动能转换成电能。
虽然本文仅示出和描述了本实施例的某些特征，但是本领域技术人员将想到许多修改和改变。因此，应当理解，所附权利要求旨在涵盖落入本公开的真实精神内的所有此类修改和改变。此外，应当理解，所公开的实施例的某些元件可以彼此组合或交换。
本文中提出且主张的技术参考且应用于具有实践本质的实质对象和具体实例，所述实质对象和具体实例以可论证方式改进本发明的技术领域且因此不是抽象的、无形的或纯理论的。此外，如果随附于本说明书的末尾的任何权利要求项包含表示为“用于[执行][功能]的装置…”或“用于[执行][功能]的步骤…”的一个或多个要素，则预期将依照35U.S.C.112(f)解释此类要素。然而，对于包含以任何其他方式指定的要素的任何权利要求项，意图将不会依照35U.S.C.112(f)解译此类要素。

Claims (20)

1.一种加热、通风、空气调节和/或制冷(HVAC&R)系统，其包括：
蒸气压缩系统，所述蒸气压缩系统包括蒸发器、冷凝器和压缩机，其中所述压缩机被配置为在所述蒸气压缩系统的正常操作模式下和在所述蒸气压缩系统的自然冷却模式下引导制冷剂通过其中；以及
控制器，所述控制器被配置为在所述正常操作模式下实现对所述压缩机的电机的电力供应并且在所述自然冷却模式下暂停对所述压缩机的所述电机的所述电力供应。
2.根据权利要求1所述的HVAC&R系统，其中所述压缩机包括悬浮转子。
3.根据权利要求2所述的HVAC&R系统，其中所述压缩机包括磁轴承，并且所述悬浮转子经由所述磁轴承悬浮。
4.根据权利要求3所述的HVAC&R系统，其中所述控制器被配置为在所述自然冷却模式下实现对磁轴承的额外电力供应。
5.根据权利要求2所述的HVAC&R系统，其中所述压缩机包括滚动元件轴承，并且所述悬浮转子经由所述滚动元件轴承悬浮。
6.根据权利要求1所述的HVAC&R系统，其中所述压缩机包括：
可变几何形状扩散器(VGD)，并且所述控制器被配置为响应于所述自然冷却模式的启动而将所述VGD指示到完全打开的VGD位置；或者
预旋转叶片(PRV)，并且所述控制器被配置为响应于所述自然冷却模式的启动而将所述PRV指示到完全打开的PRV位置。
7.根据权利要求1所述的HVAC&R系统，其中所述压缩机包括被配置为向所述电机提供电力的变速驱动器(VSD)，并且所述控制器被配置为：控制所述VSD以在所述正常操作模式下实现对所述电机的所述电力供应，并且控制所述VSD以在所述自然冷却模式下暂停对所述电机的所述电力供应。
8.根据权利要求1所述的HVAC&R系统，其包括温度传感器，所述温度传感器被配置为检测以下项的温度：所述制冷剂、被引导通过所述蒸发器的调节流体、被引导通过所述冷凝器的冷却流体或环境空气，其中所述控制器被配置为接收指示来自所述温度传感器的所述温度的数据，并且其中所述控制器被配置为响应于确定所述温度小于阈值温度值而启动所述自然冷却模式。
9.根据权利要求1所述的HVAC&R系统，其包括制冷剂泵，其中所述控制器被配置为响应于所述自然冷却模式的启动而启动所述制冷剂泵，以使得所述制冷剂泵迫使所述制冷剂的至少液相通过所述蒸气压缩系统。
10.根据权利要求1所述的HVAC&R系统，其中所述电机被配置为在所述自然冷却模式期间将所述压缩机的转子的动能转换为电能。
11.一种操作加热、通风、空气调节和/或制冷(HVAC&R)系统的方法，其包括：
响应于所述HVAC&R系统的正常操作模式而向蒸气压缩系统的压缩机的电机供应电力，使得所述压缩机由所述电机驱动并且在所述蒸气压缩系统的蒸发器和所述蒸气压缩系统的冷凝器之间偏压制冷剂；以及
响应于所述HVAC&R系统的自然冷却模式而禁止到所述蒸气压缩系统的所述压缩机的所述电机的所述电力，使得所述压缩机的转子悬浮并使所述制冷剂能够穿过所述压缩机。
12.根据权利要求11所述的方法，其包括：经由磁轴承悬浮所述压缩机的所述转子。
13.根据权利要求12所述的方法，其包括：响应于所述自然冷却模式而向所述磁轴承供应额外的电力。
14.根据权利要求11所述的方法，其包括：经由滚动元件轴承悬浮所述压缩机的所述转子。
15.根据权利要求11所述的方法，其包括：将所述压缩机的所述转子的动能转换成电能。
16.一种冷却器系统，其包括：
压缩机，所述压缩机被配置为使制冷剂循环通过制冷剂回路；
所述压缩机的电机；以及
控制器，所述控制器被配置为：响应于所述冷却器系统的正常操作模式而实现对所述压缩机的所述电机的电力供应，并且响应于所述冷却器系统的自然冷却模式而禁用对所述压缩机的所述电机的所述电力供应。
17.根据权利要求16所述的冷却器系统，其中所述压缩机包括由磁轴承或滚动元件轴承悬浮的转子。
18.根据权利要求16所述的冷却器系统，其包括：
所述制冷剂回路的蒸发器，所述蒸发器被配置为接收所述制冷剂；以及
所述制冷剂回路的冷凝器，所述冷凝器被配置为接收所述制冷剂。
19.根据权利要求17所述的冷却器系统，其包括温度传感器，所述温度传感器被配置为检测以下项的温度：所述制冷剂、被引导通过所述蒸发器的调节流体、被引导通过所述冷凝器的冷却流体或环境空气，其中所述控制器被配置为接收指示来自所述温度传感器的所述温度的数据，并且其中所述控制器被配置为响应于确定所述温度小于阈值温度值而启动所述自然冷却模式。
20.根据权利要求16所述的冷却器系统，其中所述电机被配置为在所述自然冷却模式期间将所述压缩机的转子的动能转换为电能。
CN202180064631.8A 2020-09-22 2021-09-21 冷却器的自然冷却操作 Pending CN116209865A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063081565P 2020-09-22 2020-09-22
US63/081,565 2020-09-22
PCT/US2021/051356 WO2022066663A1 (en) 2020-09-22 2021-09-21 Free cooling operation of a chiller

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116209865A true CN116209865A (zh) 2023-06-02

Family

ID=80844650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180064631.8A Pending CN116209865A (zh) 2020-09-22 2021-09-21 冷却器的自然冷却操作

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230375240A1 (zh)
EP (1) EP4217669A4 (zh)
KR (1) KR20230070263A (zh)
CN (1) CN116209865A (zh)
TW (1) TW202214955A (zh)
WO (1) WO2022066663A1 (zh)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2753371T3 (es) * 2006-12-21 2020-04-08 Carrier Corp Control de limitación de enfriamiento libre para sistemas de aire acondicionado
CN101611278B (zh) * 2006-12-28 2012-06-27 开利公司 控制具有冷却模式和自由冷却模式的空调系统的方法和系统
WO2011019909A1 (en) * 2009-08-14 2011-02-17 Johnson Controls Technology Company Free cooling refrigeration system
KR101593481B1 (ko) * 2014-03-23 2016-02-12 권영목 프리쿨링과 냉동사이클을 이용한 절전형 냉각 시스템
CN107735575B (zh) * 2015-07-06 2019-10-18 江森自控科技公司 用于多级离心压缩机的容量控制系统和方法
ES2929525T3 (es) * 2016-05-25 2022-11-29 Carrier Corp Enfriador enfriado por aire y agua para aplicaciones de enfriamiento libre

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022066663A1 (en) 2022-03-31
US20230375240A1 (en) 2023-11-23
KR20230070263A (ko) 2023-05-22
TW202214955A (zh) 2022-04-16
EP4217669A1 (en) 2023-08-02
EP4217669A4 (en) 2024-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5824451B2 (ja) モータ冷却応用例
KR102048767B1 (ko) 다단 원심 압축기를 위한 용량 제어 시스템 및 방법
CN111503910B (zh) 运行冷却器的方法
US10101043B2 (en) HVAC system and method of operation
CN104566641A (zh) 一种数据中心节能空调系统及其散热方法
CN104126098A (zh) 热源系统及其控制装置以及其控制方法
CN201885479U (zh) 变频风冷冷热水机组
JP2016176672A (ja) 空気調和機
CN113785165B (zh) 具有压缩机马达冷却系统的加热、通风、空调、和/或制冷系统
AU2021211287A1 (en) Air conditioning system control device, air conditioning system, air conditioning system control method, and program
US20230375240A1 (en) Free cooling operation of a chiller
JP2007183078A (ja) 冷凍機及び冷凍装置
JP2019138626A (ja) 空気調和装置
US20220307739A1 (en) Lubrication system for a compressor
US20210190386A1 (en) Systems for a chiller electrical enclosure
US20230358448A1 (en) Hvac system with bypass conduit
US20230147950A1 (en) System and method for operation of variable geometry diffuser as check valve
US11041651B2 (en) Energy recovery system for HVAC system
US20190203730A1 (en) Thrust bearing placement for compressor
EP4337899A1 (en) Mechanical-cooling, free-cooling, and hybrid-cooling operation of a chiller
CN115038873A (zh) 用于压缩机的容积比控制系统
CN115597207A (zh) 冷却组件、空调机组以及空调机组的控制方法
JP2020510786A (ja) 可変形態ディフューザリング
JP2019007651A (ja) 空気調和装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination