KR20180087235A - 하이브리드 증기 압축/열전기 열 전달 시스템 - Google Patents

하이브리드 증기 압축/열전기 열 전달 시스템 Download PDF

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포노닉, 인크.
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Abstract

챔버의 설정점 온도 범위를 유지하고 VC 시스템 및 TE 시스템을 포함하는 하이브리드 증기 압축(VC) 및 열전기(TE) 열 전달 시스템이 제공된다. VC 시스템은 압축기(20), 압축기에 연결된 응축기-증발기(22), 증발기-응축기(26)에 압축기를 연결하는 제1 밸브(24), 및 열 팽창 밸브(30)에 증발기-응축기를 연결하는 제2 밸브(28)를 포함한다. TE 시스템은 TE 모듈(32), 제1 밸브와 제2 밸브를 연결하는 TE 모듈의 제1 측면과 열적으로 연결된 제1 열 교환기(36), 제1 밸브와 제2 밸브를 연결하는 TE 모듈의 제2 측면과 열적으로 연결된 제2 열 교환기(34)를 포함한다. 이 방식으로, VC 시스템 및 TE 시스템이 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템의 효율을 증가시키기 위하여 개별적으로, 직렬로, 또는 병렬로 작동될 수 있다.

Description

하이브리드 증기 압축/열전기 열 전달 시스템
본 출원은 그 전체가 본원에 참고로 병합되고 2016년 10월 15일자로 출원된 미국 가출원 제62/242,019호의 우선권을 주장한다.
본 출원은 열 제거 시스템에 관한 것이며, 특히 하이브리드 열 전달 시스템에 관한 것이다.
제한된 자원 및 환경에 대한 우려로 인해 에너지 보존에 대한 요구가 실질적으로 증가했다. 이는 에너지 효율적인 기기의 발전으로 이어졌다. 열 전달 시스템은 일반적으로 고온 영역으로부터 저온 영역으로 열을 전달하도록 작동된다. 일부 경우에, 이는 챔버로부터 열을 제거하고 챔버의 외부의 환경에 열을 축적시키는 냉각기로 기능을 할 수 있다. 다른 경우에, 열 전달 시스템은 실내 또는 집과 같은 챔버 내에서 공기를 공조하기 위해 사용될 수 있다. 이들 경우, 열 전달 시스템은 챔버로부터 열을 제거하거나(냉각) 또는 챔버 내에서 열을 축적하도록(가열) 작동될 수 있다.
에너지 효율적인 열 전달 시스템의 가장 일반적인 유형은 증기 압축 시스템을 사용한다. 이들 시스템에서, 기계 구성요소는 능동적으로 열을 전달하기 위해 에너지를 소모한다. 이들 구성요소는 압축기, 응축기, 열 팽창 밸브, 증발기 및 작동 유체(예를 들어, 냉매)를 순환시키는 배관을 포함할 수 있다. 구성요소는 외부 환경으로부터/외부 환경으로 챔버로/챔버로부터 열을 전달하는 강제 상 변화를 겪는 냉매를 순환시킨다.
그러나 증기 압축 시스템은 필요할 수 있는 최대 열 전달 양과 일치하는 용량으로 설계된다. 따라서, 대부분의 상황에서, 증기 압축 시스템은 과부화되고, 적당한 양의 열 전달을 유지하거나 또는 챔버의 설정점 온도 범위를 유지하기 위해 사이클링 온 또는 오프되어야 한다(예를 들어, 듀티 사이클). 증기 압축 시스템은 온되었을 때 효율적일 수 있을지라도, 증기 압축 시스템이 오프되어 있을 때 열 누출 및 다른 부정적인 결과를 야기할 수 있다. 이와 같이, 성능의 다양성을 유지하면서 낮은 비용으로 더 높은 에너지 효율을 제공하는 열 전달을 위한 시스템 및 방법이 필요하다.
하이브리드 증기 압축(VC) 및 열전기(TE) 열 전달 시스템 및 작동 방법이 본 명세서에 제공된다. 일부 실시예에서, 챔버의 설정점 온도 범위를 유지하도록 배열된 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템은 VC 시스템 및 TE 시스템을 포함한다. VC 시스템은 제1 포트 및 제2 포트를 포함하는 압축기, 제1 포트에서 압축기에 연결된 응축기-증발기, 증발기-응축기에 압축기의 제2 포트를 연결하는 제1 밸브, 및 열 팽창 밸브가 제2 밸브를 응축기-증발기에 연결하도록 열 팽창 밸브에 증발기-응축기를 연결하는 제2 밸브를 포함한다. TE 시스템은 TE 모듈의 제1 측면 및 TE 모듈의 제2 측면을 포함하는 하나 이상의 TE 모듈을 포함한다. TE 시스템은 또한 제1 열 교환기가 제1 밸브와 제2 밸브를 연결하는 TE 모듈의 제1 측면과 열적으로 연결된 제1 열 교환기, 및 제2 열 교환기가 제1 밸브와 제2 밸브를 연결하는 TE 모듈의 제2 측면과 열적으로 연결된 제2 열 교환기를 포함한다. 이 방식으로, VC 시스템 및 TE 시스템이 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템의 효율을 증가시키기 위하여 개별적으로, 직렬로, 또는 병렬로 작동될 수 있다.
일부 실시예에서, VC 시스템의 증발기-응축기가 TE 시스템의 제1 열 교환기 또는 TE 시스템의 제2 열 교환기이도록 제1 및 제2 밸브가 작동될 수 있다. 일부 실시예에서, 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템은 챔버를 가열하도록 작동된다. 일부 실시예에서, 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템은 챔버를 냉각하도록 작동된다.
일부 실시예에서, 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템은 또한 하나 이상의 시스템 매개 변수에 기초한 복수의 작동 모드들 중 하나의 작동 모드에서 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키도록 배열된 제어기를 포함한다. 일부 실시예에서, 복수의 작동 모드들 중 하나의 작동 모드는 VC-전용 작동 모드이고, 제어기는 VC-전용 작동 모드 중에 증발기-응축기에 압축기의 제2 포트를 연결하기 위해 제1 밸브를 제어하고, 열 팽창 밸브에 증발기-응축기를 연결하기 위해 제2 밸브를 제어하고, VC 시스템을 활성화시키고, 및 TE 시스템을 활성화시키는 것을 억제하기 위해 추가로 배열된다.
일부 실시예에서, 복수의 작동 모드들 중 하나의 작동 모드는 TE-전용 작동 모드이고, 제어기는 TE-전용 작동 모드 중에 증발기-응축기로부터 압축기의 제2 포트를 분리하기 위해 제1 밸브를 제어하고, 열 팽창 밸브로부터 증발기-응축기를 분리하기 위해 제2 밸브를 제어하고, TE 시스템을 활성화시키고, 및 VC 시스템을 활성화시키는 것을 억제하기 위해 추가로 배열된다.
일부 실시예에서, 복수의 작동 모드들 중 하나의 작동 모드가 직렬 작동 모드이고, 제어기는 직렬 작동 모드 중에 증발기-응축기가 TE 시스템의 제1 열 교환기인 VC 시스템의 응축기-증발기에 압축기의 제2 포트를 연결하기 위하여 제1 밸브를 제어하고, 열 팽창 밸브에 증발기-응축기를 연결하기 위해 제2 밸브를 제어하고, TE 시스템을 활성화시키고, 및 VC 시스템을 활성화시키기 위해 추가로 배열된다.
일부 실시예에서, 복수의 작동 모드들 중 하나의 작동 모드가 병렬 작동 모드이고, 제어기는 병렬 작동 모드 중에 증발기-응축기가 TE 시스템의 제2 열 교환기인 VC 시스템의 증발기-응축기에 압축기의 제2 포트를 연결하기 위하여 제1 밸브를 제어하고, 열 팽창 밸브에 증발기-응축기를 연결하기 위해 제2 밸브를 제어하고, TE 시스템을 활성화시키고, 및 VC 시스템을 활성화시키기 위해 추가로 배열된다.
일부 실시예에서, VC 시스템 및 TE 시스템을 포함하는 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 방법은 챔버의 설정점 온도 범위를 유지시키기 위하여 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계는 챔버에 열을 제공하기 위하여 VC 시스템과 TE 시스템 중 하나 또는 둘 모두를 작동시킴으로써 챔버를 가열하도록 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계는 챔버로부터 열을 제거하기 위하여 VC 시스템과 TE 시스템 중 하나 또는 둘 모두를 작동시킴으로써 챔버를 냉각시키도록 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계는 또한 증발기-응축기에 압축기의 제2 포트를 연결하기 위하여 제1 밸브를 제어하는 단계, 열 팽창 밸브에 증발기-응축기를 연결하기 위하여 제2 밸브를 제어하는 단계, VC 시스템을 활성화시키는 단계, 및 TE 시스템을 활성화시키는 것을 억제하는 단계에 의해 VC-전용 작동 모드에서 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계를 추가로 포함한다.
일부 실시예에서, 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계는 또한 증발기-응축기로부터 압축기의 제2 포트를 분리하기 위하여 제1 밸브를 제어하는 단계, 열 팽창 밸브로부터 증발기-응축기를 분리하기 위하여 제2 밸브를 제어하는 단계, TE 시스템을 활성화시키는 단계, 및 VC 시스템을 활성화시키는 것을 억제하는 단계에 의해 TE-전용 작동 모드에서 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계는 또한 증발기-응축기가 TE 시스템의 제1 열 교환기인 VC 시스템의 증발기-응축기에 압축기의 제2 포트를 연결하기 위하여 제1 밸브를 제어하는 단계, 열 팽창 밸브에 증발기-응축기를 연결하기 위하여 제2 밸브를 제어하는 단계, TE 시스템을 활성화시키는 단계, 및 VC 시스템을 활성화시키는 단계에 의해 직렬 작동 모드에서 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계는 또한 증발기-응축기가 TE 시스템의 제2 열 교환기인 VC 시스템의 증발기-응축기에 압축기의 제2 포트를 연결하기 위하여 제1 밸브를 제어하는 단계, 열 팽창 밸브에 증발기-응축기를 연결하기 위하여 제2 밸브를 제어하는 단계, TE 시스템을 활성화시키는 단계, 및 VC 시스템을 활성화시키는 단계에 의해 병렬 작동 모드에서 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계는 또한 VC-전용 작동 모드, TE-전용 작동 모드, 직렬 작동 모드, 및 병렬 작동 모드에서 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 것을 하나 이상의 매개 변수에 기초하여 결정하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 작동 모드에서 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 것을 결정하는 단계는 또한 하나 이상의 매개 변수에 기초하여 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템의 성능 계수를 최대화하는 작동 모드에서 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 것을 결정하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 매개 변수들 중 하나의 매개 변수는 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템의 외부의 환경과 챔버 사이의 온도차이다.
일부 실시예에서, 모드에서 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 것을 결정하는 단계는 또한 챔버의 온도를 결정하는 단계 및 챔버의 설정점 온도 범위와 챔버의 온도에 기초하여 챔버로부터 열을 제거하거나 또는 챔버에 열을 제공하기 위하여 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시킬지를 결정하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템의 외부의 환경과 챔버 사이의 온도차를 결정하는 단계, 및 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템의 외부의 환경과 챔버 사이의 온도차에 기초하여 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템의 성능 계수를 최대화하는 작동 모드에서 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 것을 결정하는 단계를 포함한다.
당업자는 본 발명의 범위를 이해할 것이며, 첨부된 도면과 관련하여 바람직한 실시예에 대한 다음의 상세한 설명을 읽은 후에 그 추가적인 태양을 실현할 것이다.
본 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부된 도면은 본 개시물의 몇몇 태양을 도시하고, 본 명세서와 함께 본 개시의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예에 따라 하이브리드 증기 압축(VC) 및 열전기(TE) 열 전달 시스템의 도시를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예에 따라 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템의 TE-전용 작동 모드를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 일부 실시예에 따라 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템의 VC-전용 작동 모드를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 일부 실시예에 따라 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템의 직렬 작동 모드를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 일부 실시예에 따라 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템의 병렬 작동 모드를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 일부 실시예에 따라 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 제어하는 방법을 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 일부 실시예에 따른 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 도시하는 도면.
이하에서 설명되는 실시예는 당업자가 실시예를 실시할 수 있고 실시예를 실시하는 최상의 모드를 설명하기 위해 필요한 정보를 나타낸다. 첨부 도면에 비추어 다음의 설명을 읽을 때, 당업자는 본 발명의 개념을 이해할 것이고 특별히 여기에서 다루지 않은 이러한 개념의 응용을 인식할 것이다. 이들 개념들 및 응용들은 본 개시 및 첨부된 청구범위의 범위 내에 있다는 것을 이해해야 한다.
제1, 제2 등의 용어가 본 명세서에서 다양한 요소를 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이들 요소는 이들 용어에 의해 제한되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다. 이들 용어는 요소를 구별하기 위해서만 사용된다. 예를 들어, 본 개시의 범위를 벗어나지 않는다면, 제1 요소는 제2 요소로 지칭될 수 있고, 마찬가지로, 제2 요소는 제1 요소로 지칭될 수 있다.
또한, 요소가 다른 요소에 "연결" 또는 "결합"되는 것으로 언급될 때, 요소는 다른 요소에 직접 연결되거나 또는 결합될 수 있거나, 또는 개재 요소가 존재할 수 있음을 이해해야 한다. 대조적으로, 요소가 다른 요소에 "직접 연결" 또는 "직접 결합"되는 것으로 언급될 때, 개재 요소는 존재하지 않는다.
또한, 단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 문맥상 명확히 다르게 지시하지 않는 한, 복수 형태를 포함한다는 것을 이해해야 한다. 본 명세서에서 사용되는 경우, "포함하는(comprises)", "포함하는(comprising)", "포함하는(includes)" 및/또는 "포함하는(including)"이라는 용어는 명시된 특징, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 구성 요소의 존재를 나타내지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 구성 요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 존재를 배제하지 않는다. 또한, "및/또는"이라는 용어는 하나 이상의 관련 열거된 항목의 임의의 조합 및 모든 조합을 포함한다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어(기술 및 과학 용어 포함)는 본 개시 내용이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 본 명세서 및 관련 기술의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본원에서 명시적으로 정의되지 않는 한, 이상적이거나 지나치게 형식적으로 해석되지 않을 것이라는 것이 또한 이해된다.
증기 압축(VC) 시스템이 많은 시나리오에서 다른 열 전달 시스템보다 더 효율적일지라도, 이는 필요할 수 있는 열 전달의 최대량과 일치하는 용량으로 설계된다. 따라서, 대부분의 상황에서, VC 시스템은 과부화되고 적절한 열 전달량을 유지하거나 또는 챔버의 설정점 온도 범위를 유지하기 위해 사이클링 온 및 오프(cycled on and off)(예를 들어, 듀티 사이클)되어야 한다. VC 시스템이 온되어 있을 때 효율적일 수 있지만 VC 시스템이 오프되어 있을 때 열 누출 및 다른 부정적인 결과를 야기할 수 있다. 따라서 성능의 다양성을 유지하면서 더 낮은 비용으로 높은 에너지 효율성을 제공하는 열 전달을 위한 시스템 및 방법이 필요하다.
하이브리드 VC 및 열전기(TE) 열 전달 시스템 및 작동 방법이 여기에 제공된다. 일부 실시예에서, 챔버의 설정점 온도 범위를 유지하도록 배열된 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템은 VC 시스템 및 TE 시스템을 포함한다. VC 시스템은 제1 및 제2 포트를 갖는 압축기, 제1 포트에서 압축기에 연결된 응축기-증발기, 증축기-증발기에 압축기의 제2 포트를 연결하는 제1 밸브, 열 팽창 밸브가 제2 밸브를 응축기-증발기에 연결하는 열 팽창 밸브에 증발기-응축기를 연결하는 제2 밸브를 포함한다. TE 시스템은 TE 모듈의 제1 측면 및 TE 모듈의 제2 측면을 포함하는 하나 이상의 TE 모듈을 포함한다. TE 시스템은 또한 제1 열 교환기가 제1 밸브와 제2 밸브를 연결하는 TE 모듈의 제1 측면과 열적으로 연결된 제1 열 교환기 및 제2 열 교환기가 제1 밸브 및 제2 밸브를 연결하는 TE 모듈의 제2 측면과 열적으로 연결된 제2 열 교환기를 포함한다. 이 방식으로, VC 시스템 및 TE 시스템이 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템의 효율을 증가시키기 위해 개별적으로, 직렬로 또는 병렬로 작동될 수 있다.
VC 및 TE 기술을 둘 모두를 하나의 완전 가역 시스템으로 결합하면 주어진 조건에 대해 가장 효율적이거나 효과적인 공정 부분 또는 직렬/병렬 조합을 이용할 수 있다. 이 아키텍처는 두 시스템을 독립적으로 또는 함께 각 시스템 단독으로 달성될 수 있는 것보다 큰 최대 효율성과 성능을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예에 따라 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템(10)의 도시를 도시한다. 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템(10)은 챔버(16)를 가열 또는 냉각시키도록 작동하는 TE 시스템(14) 및 VC 시스템(12)을 포함한다. 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템(10)은 또한 VC 시스템(12) 및 TE 시스템(14) 중 하나 또는 둘 모두를 제어할 수 있는 제어기(18)를 선택적으로 포함한다.
하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템(10)은 요구, 부하 및 환경 조건에 따라 냉각 또는 가열 구성으로 네 가지 기본 모드(TE-전용, VC-전용, 직렬 하이브리드 및 병렬 하이브리드)로 작동될 수 있다. 본원에서 논의된 많은 예들에서, 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템(10)은 챔버(16)를 냉각시키기 위해 사용되지만, 모든 예는 챔버(16)를 가열하는 역 작동에도 동일하게 적용된다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예에 따라 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템(10)의 TE-전용 모드를 도시한다. VC 시스템(12)은 제1 및 제2 포트를 갖는 압축기(20), 제1 포트에서 압축기(20)에 연결된 증발기-응축기(22), 증발기-응축기(26)에 압축기(20)의 제2 포트를 연결하는 제1 밸브(24), 및 열 팽창 밸브(30)가 제2 밸브(28)를 증발기-응축기(22)에 연결하는 열 팽창 밸브(30)에 증발기-응축기(26)를 연결하는 제2 밸브(28)를 포함한다. 작동 시에, VC 시스템(12)의 구성요소는 외부 환경으로/이로부터 챔버(16)로/로부터 열을 전달하기 위하여 강제 상 변화(forced phase change)를 겪는 냉매를 순환시킨다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 밸브(24) 및 제2 밸브(28) 둘 모두는 바이패스하여 작동 유체(예를 들어, 냉매)가 제1 밸브(24) 및 제2 밸브(28)를 통해 유동하지 않을 수 있다. 이와 같이, VC 시스템(12)은 활성화되지 않는다. 그러나, TE 시스템(14)은 활성화되고 게다가 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템(10)의 명칭 TE-전용 작동 모드가 활성화된다.
도 2에 도시된 바와 같이, TE 시스템(14)은 TE 모듈(32)의 제1 측면 및 TE 모듈(32)의 제2 측면을 포함하는 하나 이상의 TE 모듈(32)을 포함한다. TE 시스템(14)은 CFC-기반 냉매를 필요로 하지 않기 때문에 VC 시스템에 대한 친환경적인 대체물을 나타낸다. TE 모듈(32)(또한, 하나 이상의 TE 요소를 더 포함할 수 있는 하나 이상의 개별 모듈을 포함할 수 있는 열전기 열 펌프로도 공지됨)은 전류의 인가에 응답하여 그 표면에 걸쳐 온도차를 생성한다. 열은 냉각될 표면 또는 챔버로부터 수용될 수 있고, 공기와 같은 주변 매체로 소산시키기 위해(예를 들어, 일련의 전달 파이프를 통해) 거부 열 싱크(reject heat sink)로 전달될 수 있다. TE 시스템은 거부 열 싱크를 통해 압축된 냉각제의 강제 전달의 필요성을 배제하는 열사이펀(thermosiphon) 또는 열 파이프와 같은 수동 열 거부 서브시스템을 포함할 수 있다. 모든 냉각 시스템에서와 같이 TE 모듈(32)에 걸쳐 온도차가 작을수록 열을 전달 시에 얼 펌프의 효율이 높아진다. 그러나 일부 상황에서 이러한 시스템이 VC 시스템(12)보다 효율이 절반 미만일 수 있다.
이와 같이, 도 2의 TE 시스템(14)은 또한 TE 모듈(32)의 제1 측면과 열적으로 연결된 제1 열 교환기(34)를 포함하고, 제1 열 교환기(34)는 제1 밸브(24)와 제2 밸브(28)를 연결한다. 제2 열 교환기(36)는 TE 모듈(32)의 제2 측면과 열적으로 연결되고, 제2 열 교환기(36)는 또한 제1 밸브(24)와 제2 밸브(28)를 연결한다. 제1 밸브(24) 및 제2 밸브(28)는 VC 시스템(12)의 유체 유동을 조절하도록 작동될 수 있다. 제1 밸브(24) 및 제2 밸브(28)가 완전히 밀폐되거나 또는 바이패스된다면, VC 시스템(12)에 유체 유동이 없을 것이다. 이 실시예는 VC 시스템(12)이 활성화되지 않지만 TE 시스템(14)이 활성화되는 것이 도 2에 도시된다. 전술된 바와 같이, 이는 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템(10)의 작동에 대한 TE-전용 모드로 지칭된다.
도 2의 예시에서, TE 시스템(14)은 수용 열 교환기로서 기능을 하는 제2 열 교환기(36)로부터 열을 제거하고 거부 열 교환기로서 기능을 하는 제1 열 교환기(34)로 열을 이동시키도록 작동된다. 이 구성에서, 제2 열 교환기(36)는 냉각되어 챔버(16)의 냉각이 허용된다. TE 모듈(32)은 또한 수용 열 교환기로 기능을 하는 제1 열 교환기(34)로부터 열을 제거하고 거부 열 교환기로 기능을 하는 제2 열 교환기(36)에 열을 이동시키기 위해 역으로 작동할 수 있다. 이 구성에서, 제2 열 교환기(36)는 가열되어 챔버(16)의 가열을 허용한다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예에 따라 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템(10)의 VC-전용 작동 모드를 도시한다. 이 실시예에서, 제1 밸브(24)는 증발기-응축기(26)에 압축기(20)의 제2 포트를 연결하도록 작동된다. 제2 밸브(28)는 증발기-응축기(26)를 열 팽창 밸브(30)에 연결하도록 작동된다. 이에 따라 증발기-응축기(26)를 통하여 VC 시스템(12)의 유체가 유동할 수 있다. 이 실시예에서, VC 시스템(12)이 활성화되는 반면 TE 시스템(14)은 활성화되지 않는다. 도 3에 도시된 바와 같이, 응축기로 기능을 하는 증발기-응축기(22)가 열을 소산시키며 열은 증발기-응축기(26)로부터 제거되고 이는 증발기로 기능을 한다. 이 예시에서, 증발기-응축기(26)는 냉각되어 챔버(16)를 냉각시킬 수 있다. TE 시스템(14)과 마찬가지로 VC 시스템(12)은 또한 증발기로 기능을 하는 증발기-응축기(22)로부터 열을 제거하고 응축기로 기능을 하는 증발기-응축기(26)에 열을 이동시키도록 역으로 작동될 수 있다. 이 구성에서, 증발기-응축기(26)는 가열되어 챔버(16)를 가열시킬 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 두 가지의 실시예에 따라 동일한 시스템이 VC 또는 TE 시스템을 사용하여 챔버(16)를 가열 또는 냉각시킬 수 있다. 이를 통해 어떤 시스템이 더 효율적인지 또는 소음 감소와 같은 일부 다른 목적에 부합되는 것을 나타내는 다양한 매개 변수에 따라 두 유형의 시스템들 간에 변경이 허용될 수 있다. 이러한 작동 모드가 향상된 효율성 및 기타 이점을 제공하지만, 두 시스템을 동시에 작동함으로써 추가적인 이점이 발생할 수 있다. 제1 밸브(24) 및 제2 밸브(28)의 구성에 기초하여, 이 조합은 직렬 또는 병렬일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예에 따른 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템(10)의 직렬 작동 모드를 도시한다. 이 실시예에서, 제1 밸브(24)는 증발기-응축기(26)가 TE 시스템(14)의 제1 열 교환기(34)인 VC 시스템(12)의 증발기-응축기(26)에 압축기(20)의 제2 포트를 연결하도록 작동된다. 제2 밸브(28)는 증발기-응축기(26)를 열 팽창 밸브(30)에 연결하도록 작동된다. 이에 따라 VC 시스템(12)의 유체가 증발기-응축기(26)를 통해 유동할 수 있다. 이 실시예에서, VC 시스템(12)이 활성화되고 TE 시스템(14)이 활성화된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 응축기로 기능을 하는 증발기-응축기(22)는 열을 소산시키고 반면 열은 증발기로 기능을 하는 증발기-응축기(26)로부터 제거된다. 이 예시에서, 증발기-응축기(26)가 냉각되고 또한 TE 시스템(14)의 제1 열 교환기(34)로 기능을 한다. 활성화된 TE 모듈(32)은 VC 시스템(12)에 의해 냉각되는 제1 열 교환기(34) 내로 열을 소산시키고 제2 열 교환기(36)로부터 열을 제거하여 이를 냉각시킨다. 이 방식으로, 어느 하나의 시스템이 단독으로 작동될 때보다 더 큰 전체 온도 구배가 달성될 수 있다. 예를 들어, VC 시스템(12)이 제1 열 교환기(34)와 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템(10)의 외부 환경 사이에 △TVC 온도차를 제공하는 경우, TE 시스템(14)은 제1 열 교환기(34)와 제2 열 교환기(36) 사이의 △TTE 온도차를 제공하며, 전체 온도차는 △T = △TVC + △TTE이다. 일부 실시예에서, 이 작동 모드는 VC 시스템(12) 및 TE 시스템(14) 중 하나 또는 둘 모두가 동일한 온도차를 달성하기 위해 어느 시스템이 단독으로 요구되는 것보다 덜 강력할 수 있다.
도 2 및 도 3에서 언급된 실시예와 같이, 각각의 VC 시스템(12) 및 TE 시스템(14)이 또한 챔버(16)를 가열하기 위해 역으로 작동될 수 있다.
도 4에서 논의된 직렬 작동 모드는 더 큰 온도차 및 잠재적으로 덜 강력한 시스템을 허용하지만 어떤 경우에는 열 전달 총량이 가장 중요하다. 도 5는 본 발명의 일부 실시예에 따른, 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템(10)의 병렬 작동 모드를 도시한다. 이 실시예에서, 제1 밸브(24)는 증발기-응축기(26)가 TE 시스템(14)의 제2 열 교환기(36)인 VC 시스템(12)의 증발기-응축기(26)에 압축기(20)의 제2 포트를 연결하도록 작동된다. 제2 밸브(28)는 열 팽창 밸브(30)에 증발기-응축기(26)를 연결하도록 작동된다. 이에 따라 VC 시스템(12)의 유체가 증발기-응축기(26)를 통해 유동할 수 있다. 이 실시예에서, VC 시스템(12)이 활성화되고 TE 시스템(14)이 활성화된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 응축기로 기능을 하는 증발기-응축기(22)는 열을 소산시키고 열은 증발기로 기능을 하는 증발기-응축기(26)로부터 제거된다. 이 예시에서, 증발기-응축기(26)가 냉각된다. 동시에, 활성화된 TE 모듈(32)은 제1 열 교환기(34) 내로 열을 소산시키고 제2 열 교환기(36)로부터 열을 제거하여 이를 냉각시킨다. 이 방식으로, 둘 모두의 시스템이 동일한 영역으로부터 열을 제거한다. 따라서, 하나의 시스템이 단독으로 작동될 때보다 더 큰 전체 열 제거가 달성될 수 있다. 예를 들어, VC 시스템(12)이 증발기-응축기(26)로부터 QVC 열을 이동시킬 수 있는 반면, TE 시스템(14)은 증발기-응축기(26)와 동일한 제2 열 교환기(36)로부터 QTE 열을 제거하고 제거된 전체 열은 QTOTAL = QVC + QTE이다. 일부 실시예에서, 이 동작 모드는 VC 시스템(12) 및 TE 시스템(14) 중 하나 또는 둘 모두가 제거된 동일한 전체 열을 달성하기 위해 어느 시스템이 단독으로 요구되는 것보다 덜 강력할 수 있다.
일부 실시 예에서, 챔버(16)의 설정점 온도 범위를 유지하기 위해 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템(10)을 작동시키는 것은 하나 이상의 매개 변수에 기초하여 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템(10)을 작동시키는 모드를 결정하는 단계를 포함한다. 일부 실시 예에서, 이들 모드는 VC-전용 작동 모드, TE-전용 작동 모드, 직렬 작동 모드 및 병렬 작동 모드 중에서 선택될 수 있다. 일부 실시예들에서, VC-전용 모드는 중간 내지 고 부하 및/또는 고 온도차에 대해 사용된다. TE-전용 모드는 낮은 부하, 낮은 온도차 및/또는 일차 가열, 환기 및 공조(HVAC) 시스템을 보강하기 위해 사용된다. 직렬 모드가 경 부하 내지 중간 부하 및/또는 높은 온도차에 대해 사용된다. 병렬 모드는 고 부하 내지 최대 부하 및/또는 저 부하 내지 중간 온도차에 대해 사용된다. 각각의 작동 모드에 대해 단지 예시적인 조건만이 있고 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 추가로, 어떠한 모드가 다양한 조건을 최적화하는지에 대한 계산이 고려될 수 있다. 예를 들어 효율이 최적화될 수 있거나 또는 전체 소음이 감소될 수 있다.
어떤 작동 모드가 사용되는지에 대한 결정은 도 1에 개시된 것과 같이 수동으로 또는 제어기(18)에 의해 수행될 수 있다. 이와 같이, 도 6은 본 발명의 일부 실시예에 따라 VC 및 TE 열 전달 시스템(10)을 제어하는 방법을 도시한다. 우선, 제어기(18)는 챔버(16)의 온도를 결정한다(단계 100). 이는 임의의 적합한 유형의 센서로 달성되거나 또는 일부 다른 소스로부터 얻어질 수 있다.
제어기(18)는 챔버(16)에 열을 제공하거나 챔버(16)의 온도 및 챔버(16)의 설정점 온도 범위에 기초하여 챔버(16)로부터 열을 제거하기 위해(단계 102) 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템(10)을 작동시킬지를 결정한다. 예를 들어, 챔버(16)의 온도가 챔버(16)의 설정점 온도 범위 미만인 경우, 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템(10)은 챔버(16)에 열을 제공하도록 작동될 수 있다. 챔버(16)의 온도가 챔버(16)의 설정점 온도 범위 초과인 경우, 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템(10)은 챔버(16)로부터 열을 제거하기 위해 작동될 수 있다. 구현 및 응용에 따라, 설정점 온도 범위는 단일 온도 값일 수 있다. 그러나 열 모드와 냉각 모드 사이의 신속한 전환 또는 온과 오프 사이의 급격한 변화를 방지하기 위해 일부 히스테리시스(hysteresis)가 적용되어야 한다.
도 6은 또한 제어기(18)가 챔버(16)와 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템(10) 외부의 환경 사이의 온도차를 결정하고(단계 104), 작동 모드가 챔버(16)와 하이브리드 VC와 TE 열 전달 시스템(10)의 외부 환경 사이의 온도차에 기초하여 하이브리드 VC와 TE 열 전달 시스템(10)의 성능 계수를 최대화하는 것을 결정하는 것을 도시한다(단계 106). 예를 들어, 하이브리드 VC와 TE 열 전달 시스템(10)의 성능 계수는 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템(10)의 효율 측정값이며, 이는 COP = QC/Pin로 정의되고 여기서 QC는 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템(10)에 의해 전달된 열이고 Pin는 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템(10)에 대한 입력 전력이다. VC 시스템(12)과 TE 시스템(14) 둘 모두가 작동하는 시나리오에서 QC는 양 시스템에 의해 전달되는 결합된 열이고 Pin은 두 시스템에 대한 결합된 입력 전력이다. 일부 실시예에서, 추가 또는 상이한 매개 변수가 작동 모드를 결정하는데 사용될 수 있다. 추가로, 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템(10)의 작동에 대한 개별 매개 변수가 조절될 수도 있다. 일부 예시는 열 전달을 돕기 위해 선택적인 팬을 작동시키거나 또는 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템(10)의 성능의 계수를 최대화하기 위하여 TE 모듈(32)에 전력량을 제공하는 것을 포함한다.
VC 및 TE 열 전달 시스템(10)이 많은 방법 또는 구성으로 구현될 수 있을지라도, 도 7은 본 발명의 일부 실시예에 따른 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템(10)을 도시한다. 현저하게, 이는 단지 일 예시 구현이고 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 도 7은 VC 시스템(12)이 단지 VC 냉각 시스템을 갖는 균등 윈도우 유닛보다 덜 강력할 수 있는 예시 윈도우 유닛을 도시한다. VC 시스템(12)이 덜 강력할 수 있기 때문에, 시스템의 전체 효율은 증가하는 반면 시스템의 중량 및 소음은 감소한다. 예를 들어, VC 시스템(12)이 작동하지 않을 때 TE 시스템(14)이 조용하거나 또는 거의 소음이 발생하지 않을 수 있기 때문에 전체 시스템이 매우 조용할 수 있다. 공조된 공기를 분배하기 위해 팬이 사용되는 경우, 이는 유닛이 발생시키는 유일한 음향일 수 있다. 추가로, VC 시스템(12)이 작동 중일 때에도 균등 모든-VC 시스템보다 더 작은 압축기를 사용할 수 있는 능력이 전반적인 소음 발생을 감소시킬 수 있다. 필요한 전력의 감소로 인해 추가 이점이 VC 구성요소의 비용을 감소시킴으로써 달성될 수 있다.
다른 실시예에서, 도 7에 도시된 윈도우 유닛은 일차 HVAC 시스템에서 VC 시스템(12)과 협력하여 작동하는 TE 시스템(14)만을 제공할 수 있다. 이 경우, 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템(10)은 다양한 모드로 작동하여 챔버(16) 내의 공기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 주전원 HVAC 시스템에서 VC 시스템(12)을 스위칭 오프하고 윈도우 유닛에서 TE 시스템(14)만 작동시킴으로써 TE-전용 작동 모드가 사용될 수 있다. 이는 온도차가 작고 챔버(16) 이외의 일차 HVAC 시스템이 제공하는 영역을 가열하거나 또는 냉각할 필요가 없는 경우 효율성이 향상될 수 있다.
다른 실시예에서, 병렬 작동 모드에 따라 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템(10)이 일차 HVAC 시스템이 제공하는 영역의 나머지에 대해 필요한 것보다 더 많은 열을 챔버(16)에 또는 챔버로부터 전달할 수 있다.
당업자는 본 개시의 바람직한 실시예에 대한 개선 및 수정을 인식할 것이다. 이러한 모든 개선 및 수정은 본 명세서에 개시된 개념 및 후속하는 청구항의 범위 내에서 고려된다.

Claims (20)

  1. 챔버의 설정점 온도 범위를 유지하도록 배열된 하이브리드 증기 압축(VC) 및 열전기(TE) 열 전달 시스템으로서, 상기 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템은
    VC 시스템; 및
    TE 시스템을 포함하며,
    상기 VC 시스템은
    제1 포트 및 제2 포트를 포함하는 압축기;
    제1 포트에서 압축기에 연결된 응축기-증발기;
    증발기-응축기에 압축기의 제2 포트를 연결하는 제1 밸브; 및
    열 팽창 밸브에 증발기-응축기를 연결하는 제2 밸브 - 열 팽창 밸브는 제2 밸브를 응축기-증발기에 연결함 -
    를 포함하고,
    상기 TE 시스템은
    하나 이상의 TE 모듈 - 상기 하나 이상의 TE 모듈은 제1 측면 및 제2 측면을 포함함 - ;
    하나 이상의 TE 모듈의 제1 측면과 열적으로 연결된 제1 열 교환기 - 제1 열 교환기가 제1 밸브와 제2 밸브를 연결함 - ;
    하나 이상의 TE 모듈의 제2 측면과 열적으로 연결된 제2 열 교환기 - 제2 열 교환기가 제1 밸브와 제2 밸브를 연결함 -
    를 포함하는 하이브리드 증기 압축(VC) 및 열전기(TE) 열 전달 시스템.
  2. 제1항에 있어서, VC 시스템의 증발기-응축기가 TE 시스템의 제1 열 교환기 또는 TE 시스템의 제2 열 교환기이도록 제1 및 제2 밸브가 작동될 수 있는 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템은 챔버를 가열하도록 작동되는 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템은 챔버를 냉각하도록 작동되는 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 시스템 매개 변수에 기초한 복수의 작동 모드들 중 하나의 작동 모드에서 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키도록 배열된 제어기를 추가로 포함하는 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 복수의 작동 모드들 중 하나의 작동 모드는 VC-전용 작동 모드이고, 제어기는 VC-전용 작동 모드 중에
    증발기-응축기에 압축기의 제2 포트를 연결하기 위해 제1 밸브를 제어하고;
    열 팽창 밸브에 증발기-응축기를 연결하기 위해 제2 밸브를 제어하고;
    VC 시스템을 활성화시키고; 및
    TE 시스템을 활성화시키는 것을 억제하기 위해 추가로 배열되는 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 복수의 작동 모드들 중 하나의 작동 모드는 TE-전용 작동 모드이고, 제어기는 TE-전용 작동 모드 중에
    증발기-응축기로부터 압축기의 제2 포트를 분리하기 위해 제1 밸브를 제어하고;
    열 팽창 밸브로부터 증발기-응축기를 분리하기 위해 제2 밸브를 제어하고;
    TE 시스템을 활성화시키고; 및
    VC 시스템을 활성화시키는 것을 억제하기 위해 추가로 배열되는 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 작동 모드들 중 하나의 작동 모드가 직렬 작동 모드이고, 제어기는 직렬 작동 모드 중에
    증발기-응축기가 TE 시스템의 제1 열 교환기인 VC 시스템의 응축기-증발기에 압축기의 제2 포트를 연결하기 위하여 제1 밸브를 제어하고;
    열 팽창 밸브에 증발기-응축기를 연결하기 위해 제2 밸브를 제어하고;
    TE 시스템을 활성화시키고; 및
    VC 시스템을 활성화시키기 위해 추가로 배열되는 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템.
  9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 작동 모드들 중 하나의 작동 모드가 병렬 작동 모드이고, 제어기는 병렬 작동 모드 중에
    증발기-응축기가 TE 시스템의 제2 열 교환기인 VC 시스템의 증발기-응축기에 압축기의 제2 포트를 연결하기 위하여 제1 밸브를 제어하고;
    열 팽창 밸브에 증발기-응축기를 연결하기 위해 제2 밸브를 제어하고;
    TE 시스템을 활성화시키고; 및
    VC 시스템을 활성화시키기 위해 추가로 배열되는 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템.
  10. VC 시스템 및 TE 시스템을 포함하는 하이브리드 증기 압축(VC) 및 열전기(TE) 열 전달 시스템을 작동시키는 방법으로서, 상기 방법은
    챔버의 설정점 온도 범위를 유지시키기 위하여 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계를 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계는
    챔버에 열을 제공하기 위하여 VC 시스템과 TE 시스템 중 하나 또는 둘 모두를 작동시킴으로써 챔버를 가열하도록 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계를 포함하는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계는
    챔버로부터 열을 제거하기 위하여 VC 시스템과 TE 시스템 중 하나 또는 둘 모두를 작동시킴으로써 챔버를 냉각시키도록 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계를 포함하는 방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계는
    증발기-응축기에 압축기의 제2 포트를 연결하기 위하여 제1 밸브를 제어하는 단계;
    열 팽창 밸브에 증발기-응축기를 연결하기 위하여 제2 밸브를 제어하는 단계;
    VC 시스템을 활성화시키는 단계; 및
    TE 시스템을 활성화시키는 것을 억제하는 단계
    에 의해 VC-전용 작동 모드에서 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계는
    증발기-응축기로부터 압축기의 제2 포트를 분리하기 위하여 제1 밸브를 제어하는 단계;
    열 팽창 밸브로부터 증발기-응축기를 분리하기 위하여 제2 밸브를 제어하는 단계;
    TE 시스템을 활성화시키는 단계; 및
    VC 시스템을 활성화시키는 것을 억제하는 단계
    에 의해 TE-전용 작동 모드에서 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계는
    증발기-응축기가 TE 시스템의 제1 열 교환기인 VC 시스템의 증발기-응축기에 압축기의 제2 포트를 연결하기 위하여 제1 밸브를 제어하는 단계;
    열 팽창 밸브에 증발기-응축기를 연결하기 위하여 제2 밸브를 제어하는 단계;
    TE 시스템을 활성화시키는 단계; 및
    VC 시스템을 활성화시키는 단계
    에 의해 직렬 작동 모드에서 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  16. 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계는
    증발기-응축기가 TE 시스템의 제2 열 교환기인 VC 시스템의 증발기-응축기에 압축기의 제2 포트를 연결하기 위하여 제1 밸브를 제어하는 단계;
    열 팽창 밸브에 증발기-응축기를 연결하기 위하여 제2 밸브를 제어하는 단계;
    TE 시스템을 활성화시키는 단계; 및
    VC 시스템을 활성화시키는 단계
    에 의해 병렬 작동 모드에서 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  17. 제10항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 단계는
    VC-전용 작동 모드;
    TE-전용 작동 모드;
    직렬 작동 모드; 및
    병렬 작동 모드로 구성되는 그룹으로부터 선택된 모드에서 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 것을 하나 이상의 매개 변수에 기초하여 결정하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 작동 모드에서 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 것을 결정하는 단계는 하나 이상의 매개 변수에 기초하여 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템의 성능 계수를 최대화하는 작동 모드에서 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 것을 결정하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 하나 이상의 매개 변수들 중 하나의 매개 변수는 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템의 외부의 환경과 챔버 사이의 온도차인 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 모드에서 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 것을 결정하는 단계는
    챔버의 온도를 결정하는 단계;
    챔버의 설정점 온도 범위와 챔버의 온도에 기초하여 챔버로부터 열을 제거하거나 또는 챔버에 열을 제공하기 위하여 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시킬지를 결정하는 단계;
    하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템의 외부의 환경과 챔버 사이의 온도차를 결정하는 단계; 및
    하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템의 외부의 환경과 챔버 사이의 온도차에 기초하여 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템의 성능 계수를 최대화하는 작동 모드에서 하이브리드 VC 및 TE 열 전달 시스템을 작동시키는 것을 결정하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
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