KR20220032098A - 직렬 흐름 냉각기 시스템 - Google Patents
직렬 흐름 냉각기 시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220032098A KR20220032098A KR1020227004675A KR20227004675A KR20220032098A KR 20220032098 A KR20220032098 A KR 20220032098A KR 1020227004675 A KR1020227004675 A KR 1020227004675A KR 20227004675 A KR20227004675 A KR 20227004675A KR 20220032098 A KR20220032098 A KR 20220032098A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- refrigerant
- evaporator
- air conditioning
- heat exchanger
- conditioning fluid
- Prior art date
Links
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 265
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 claims abstract description 144
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 150
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 claims description 18
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 8
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 6
- RFCAUADVODFSLZ-UHFFFAOYSA-N 1-Chloro-1,1,2,2,2-pentafluoroethane Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)Cl RFCAUADVODFSLZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 70
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 41
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 41
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 24
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 24
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- F25B7/00—Compression machines, plants or systems, with cascade operation, i.e. with two or more circuits, the heat from the condenser of one circuit being absorbed by the evaporator of the next circuit
-
- 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
- F25B5/00—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
- F25B5/02—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in parallel
-
- 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
- F25B1/10—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with multi-stage compression
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
- F24F5/0007—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
- F24F5/001—Compression cycle 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
- F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
- F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control 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
- F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
- F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
- F25B41/31—Expansion valves
- F25B41/325—Expansion valves having two or more valve members
-
- 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
- F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
- F25B41/40—Fluid line arrangements
-
- 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
- F25B5/00—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
- F25B5/04—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in series
-
- 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
- F25B6/00—Compression machines, plants or systems, with several condenser circuits
- F25B6/04—Compression machines, plants or systems, with several condenser circuits arranged in series
-
- 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
- F25B2400/06—Several compression cycles arranged in parallel
-
- 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
- F25B2600/13—Pump speed control
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
Abstract
난방, 환기, 공조 및/또는 냉장(HVAC＆R) 시스템은 제1 응축기(110)와 제1 증발기(108)를 통해 제1 냉매를 순환시키도록 구성된 제1 압축기(106)를 갖는 제1 냉매 회로(102), 제2 응축기(118)와 제2 증발기(116)를 통해 제2 냉매를 순환시키도록 구성된 제2 압축기(114)를 갖는 제2 냉매 회로(104), 및 상기 제1 냉매를 상기 제2 냉매와 열 교환 관계에 두도록 구성된 열 교환기(126)를 포함한다. 상기 제1 냉매 회로는 상기 제1 냉매를 상기 제1 응축기로부터 상기 열 교환기로 안내하고, 상기 열 교환기로부터 상기 제1 증발기로 안내하도록 구성되고, 상기 제2 냉매 회로는 상기 제2 냉매를 상기 제2 응축기로부터 상기 열 교환기로 안내하고, 상기 열 교환기로부터 상기 제2 증발기로 안내하도록 구성된다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 미국 가출원 번호 62/874,396(발명의 명칭: "SERIES FLOW CHILLER SYSTEM", 출원일: 2019년 7월 15일, 전체 내용은 모든 목적을 위해 본 명세서에 병합됨)의 우선권 및 이익을 주장한다.
본 섹션은 아래에서 설명되는 본 발명의 다양한 양태와 관련될 수 있는 다양한 기술 양태를 독자에게 소개하기 위한 것이다. 본 논의는 본 발명의 다양한 양태의 더 나은 이해를 용이하게 하기 위해 배경 정보를 독자에게 제공하는 데 도움이 되는 것으로 믿어진다. 따라서, 이러한 진술은 이러한 관점에서 읽어야 하며 선행 기술을 인정하는 것이 아님을 이해해야 한다.
냉각기 시스템 또는 증기 압축 시스템은 냉각기 시스템의 구성요소 내 다양한 온도와 압력에 노출되는 것에 응답하여 증기, 액체 및 이들의 조합 사이에서 상이 변하는 작동 유체(예를 들어, 냉매)를 사용한다. 냉각기 시스템은 작동 유체를 공조 유체와 열 교환 관계에 둘 수 있고, 공조 유체를 전달하여 냉각기 시스템의 장비 및/또는 환경을 공조시킬 수 있다. 일부 경우에, 난방, 환기, 공조 및/또는 냉장(heating, ventilation, air conditioning, and/or refrigeration: HVAC＆R) 시스템이 다수의 증기 압축 시스템을 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 증기 압축 시스템은 각각의 작동 유체를 순환시킨다. 각각의 작동 유체는 증기 압축 시스템의 구성요소(예를 들어, 증발기)를 통해 개별 작동 유체와 열 교환 관계에 있는 공조 유체의 흐름으로부터 열 에너지를 제거할 수 있다. 이러한 실시형태에서, 각각의 냉각기 시스템은 가열된 작동 유체를 냉각시키도록 구성된 응축기를 더 가질 수 있다. 예를 들어, 냉각 유체는 각각의 작동 유체를 냉각시키기 위해 직렬 배열로 각 냉각기 시스템의 각각의 응축기를 통해 안내될 수 있다. 그러나, 응축기를 통한 냉각 유체의 흐름 배열은 작동 유체의 전체 냉각 용량을 제한할 수 있다.
본 명세서에 개시된 특정 실시형태의 요약이 아래에 제시되어 있다. 이러한 양태는 단지 이러한 특정 실시형태의 간략한 요약을 독자에게 제공하기 위해 제시된 것일 뿐, 이러한 양태는 본 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않는 것으로 이해된다. 실제로, 본 발명은 아래에 설명되지 않을 수 있는 다양한 양태를 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 난방, 환기, 공조 및/또는 냉장(HVAC＆R) 시스템은 제1 응축기와 제1 증발기를 통해 제1 냉매를 순환시키도록 구성된 제1 압축기를 갖는 제1 냉매 회로, 제2 응축기와 제2 증발기를 통해 제2 냉매를 순환시키도록 구성된 제2 압축기를 갖는 제2 냉매 회로, 및 상기 제1 냉매를 상기 제2 냉매와 열 교환 관계에 두도록 구성된 열 교환기를 포함한다. 상기 제1 냉매 회로는 상기 제1 냉매를 상기 제1 응축기로부터 상기 열 교환기로 안내하고, 상기 열 교환기로부터 상기 제1 증발기로 안내하도록 구성되고, 상기 제2 냉매 회로는 상기 제2 냉매를 상기 제2 응축기로부터 상기 열 교환기로 안내하고, 상기 열 교환기로부터 상기 제2 증발기로 안내하도록 구성된다.
다른 실시형태에서, 난방, 환기, 공조 및/또는 냉장(HVAC＆R) 시스템은 제1 냉매를 순환시키도록 구성된 제1 냉매 회로, 및 제2 냉매를 순환시키도록 구성된 제2 냉매 회로를 포함한다. 상기 제1 냉매 회로는 상기 제1 냉매를 공조 유체와 제1 열 교환 관계에 두도록 구성된 제1 증발기를 포함하고, 상기 제2 냉매 회로는 상기 제2 냉매를 상기 공조 유체와 제2 열 교환 관계에 두도록 구성된 제2 증발기를 포함한다. 상기 HVAC＆R 시스템은 상기 제2 냉매를 상기 제1 증발기로부터 배출되는 공조 유체와 제3 열 교환 관계에 두도록 구성된 열 교환기를 더 포함한다.
다른 실시형태에서, 난방, 환기, 공조 및/또는 냉장(HVAC＆R) 시스템은 제1 냉매를 순환시키고 상기 제1 냉매를 공조 유체와 제1 열 교환 관계에 두도록 구성된 제1 냉매 회로, 및 제2 냉매를 순환시키도록 구성되고 상기 제2 냉매를 상기 공조 유체와 제2 열 교환 관계에 두도록 구성된 제2 냉매 회로를 포함하고, 상기 제1 냉매 회로와 상기 제2 냉매 회로는 상기 제1 냉매의 제1 흐름과 상기 제2 냉매의 제2 흐름에 대해 서로 유체적으로 분리된다. 상기 HVAC＆R 시스템은 상기 제2 냉매를 상기 공조 유체, 상기 제1 냉매, 또는 이 둘 모두와 제3 열 교환 관계에 두도록 구성된 하나 이상의 열 교환기를 더 포함한다.
본 발명의 다양한 양태는 다음의 상세한 설명을 읽고 도면을 참조하면 더 잘 이해될 수 있다:
도 1은 본 발명의 일 양태에 따라 상업적 설정에서 난방, 환기, 공조 및/또는 냉장(HVAC＆R) 시스템의 일 실시형태를 활용할 수 있는 건물의 사시도이고;
도 2는 본 발명의 일 양태에 따른 증기 압축 시스템의 일 실시형태의 사시도이고;
도 3은 본 발명의 일 양태에 따라 도 2의 증기 압축 시스템의 일 실시형태의 개략도이고;
도 4는 본 발명의 일 양태에 따라 도 2의 증기 압축 시스템의 다른 실시형태의 개략도이고;
도 5는 본 발명의 일 양태에 따라 HVAC＆R 시스템의 성능을 향상시키도록 구성된 제1 냉매 회로의 과냉각 열 교환기를 도시하는, 제1 냉매 회로와 제2 냉매 회로를 갖는 HVAC＆R 시스템의 일 실시형태의 개략도이고;
도 6은 본 발명의 일 양태에 따라 제1 냉매 회로, 제2 냉매 회로, 및 과냉각 열 교환기를 갖는 HVAC＆R 시스템의 다른 실시형태의 개략도이고;
도 7은 본 발명의 일 양태에 따라 제1 냉매 회로, 제2 냉매 회로, 및 과냉각 열 교환기를 갖는 HVAC＆R 시스템의 다른 실시형태의 개략도이고;
도 8은 본 발명의 일 양태에 따라 제1 냉매 회로, 제2 냉매 회로, 및 과냉각 열 교환기를 갖는 HVAC＆R 시스템의 다른 실시형태의 개략도이고;
도 9는 본 발명의 일 양태에 따라 도 7의 HVAC＆R 시스템을 동작시키는 방법의 일 실시형태를 도시하는 블록도이다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따라 상업적 설정에서 난방, 환기, 공조 및/또는 냉장(HVAC＆R) 시스템의 일 실시형태를 활용할 수 있는 건물의 사시도이고;
도 2는 본 발명의 일 양태에 따른 증기 압축 시스템의 일 실시형태의 사시도이고;
도 3은 본 발명의 일 양태에 따라 도 2의 증기 압축 시스템의 일 실시형태의 개략도이고;
도 4는 본 발명의 일 양태에 따라 도 2의 증기 압축 시스템의 다른 실시형태의 개략도이고;
도 5는 본 발명의 일 양태에 따라 HVAC＆R 시스템의 성능을 향상시키도록 구성된 제1 냉매 회로의 과냉각 열 교환기를 도시하는, 제1 냉매 회로와 제2 냉매 회로를 갖는 HVAC＆R 시스템의 일 실시형태의 개략도이고;
도 6은 본 발명의 일 양태에 따라 제1 냉매 회로, 제2 냉매 회로, 및 과냉각 열 교환기를 갖는 HVAC＆R 시스템의 다른 실시형태의 개략도이고;
도 7은 본 발명의 일 양태에 따라 제1 냉매 회로, 제2 냉매 회로, 및 과냉각 열 교환기를 갖는 HVAC＆R 시스템의 다른 실시형태의 개략도이고;
도 8은 본 발명의 일 양태에 따라 제1 냉매 회로, 제2 냉매 회로, 및 과냉각 열 교환기를 갖는 HVAC＆R 시스템의 다른 실시형태의 개략도이고;
도 9는 본 발명의 일 양태에 따라 도 7의 HVAC＆R 시스템을 동작시키는 방법의 일 실시형태를 도시하는 블록도이다.
하나 이상의 특정 실시형태를 아래에서 설명한다. 이들 실시형태의 간결한 설명을 제공하기 위한 노력의 일환으로, 실제 구현의 모든 특징을 본 명세서에서 설명하는 것은 아니다. 임의의 엔지니어링 또는 디자인 프로젝트에서와 같이, 이러한 실제 구현을 개발할 때 시스템 관련 및 비즈니스 관련 제약 조건의 준수와 같이 개발자의 특정 목표를 달성하기 위해 구현마다 다를 수 있는 수많은 구현 관련 결정을 수행해야 하는 것으로 이해된다. 더욱이, 이러한 개발 노력은 복잡하고 시간이 소요될 수 있지만 그럼에도 불구하고 본 발명의 이점을 갖는 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 일상적으로 수행 가능한 설계, 제작 및 제조 작업일 것으로 이해된다.
본 발명의 다양한 실시형태의 요소를 도입할 때, 단수형 요소 및 "상기" 요소는 하나 이상의 요소를 의미하는 것을 의미하도록 의도된다. "포함하는", "구비하는" 및 "갖는"이라는 용어는 개방형 용어로서, 나열된 요소 이외의 추가 요소가 있을 수 있는 것을 의미하는 것으로 의도된다. 추가적으로, 본 발명의 "일 실시형태" 또는 "실시형태"라는 언급은 또한 인용된 특징을 포함하는 추가 실시형태의 존재를 배제하지 않는 것으로 해석되도록 의도된 것으로 이해된다.
본 발명의 실시형태는 공조 유체를 각각의 증기 압축 시스템의 각각의 열 교환기(예를 들어, 증발기)를 통해 안내하는 다수의 증기 압축 시스템을 갖는 HVAC＆R 시스템에 관한 것이다. 일반적으로, 다수의 증기 압축 시스템을 구현하면 단일 증기 압축 시스템을 사용하는 HVAC＆R 시스템에 비해 공조 유체를 냉각시키는 HVAC＆R 시스템의 용량을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 공조 유체는 단일 열 교환기 대신 다수의 열 교환기(예를 들어, 증발기)를 통해 안내되고 냉각될 수 있다. 즉, 공조 유체는 각각의 증기 압축 시스템의 열 교환기 각각을 통해 흐르는 냉매와 같은 각각의 작동 유체와 열 연통할 수 있다. 본 명세서는 공조 유체와 열 에너지를 교환하기 위해 증기 압축 시스템을 통해 순환하는 작동 유체로서 냉매를 주로 설명하지만, 추가적인 또는 대안적인 실시형태는 물과 같은 다른 유형의 작동 유체를 사용할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, HVAC＆R 시스템은 HVAC＆R 시스템을 통해 안내되는 공조 유체를 냉각시키기 위해 각각의 냉매를 순환시키도록 각각 구성된 다수의 증기 압축 시스템을 포함할 수 있다. 각각의 증기 압축 시스템은 각각의 냉매를 냉각 유체와 열 교환 관계에 두거나 열 연통 상태에 두어 냉매로부터 열 에너지를 제거하여 냉매를 냉각시켜 냉매를 통해 공조 유체를 냉각시킬 수 있는 응축기와 같은 열 교환기를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 각각의 열 교환기는 냉각 유체를 직렬 배열로 공급받는다. 그러나, 다수의 증기 압축 시스템의 냉매 냉각은 궁극적으로 공조 유체를 냉각시키는 HVAC＆R 시스템의 능력을 제한할 수 있다.
따라서, HVAC＆R 시스템 내에 추가 열 교환기를 구현하면 적어도 하나의 냉매의 냉각을 증가시켜 HVAC＆R 시스템의 냉각 용량을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 추가 열 교환기는 각각의 냉매를 서로 열 교환 관계에 둘 수 있다. 다른 실시형태에서, 다수의 증기 압축 시스템의 추가 열 교환기 및 각각의 증발기는 적어도 하나의 냉매를 공조 유체와 직렬 열 교환 관계에 둘 수 있다. 일반적으로, 추가 열 교환기는 적어도 하나의 냉매의 냉각량을 증가시켜, 적어도 하나의 냉매를 통해 공조 유체로부터 더 많은 양의 열 에너지(예를 들어, 열)를 제거할 수 있다. 이와 같이, 추가 열 교환기를 포함하면 공조 유체로부터 더 많은 양의 전체 열을 제거함으로써 HVAC＆R 시스템의 냉각 용량을 향상시킬 수 있다.
이제 도면을 참조하면, 도 1은 일반적인 상업적 설정을 위한 건물(12)의 난방, 환기, 공조 및 냉장(HVAC＆R) 시스템(10)을 위한 환경의 일 실시형태의 사시도이다. HVAC＆R 시스템(10)은 건물(12)을 냉각시키는 데 사용될 수 있는 냉각된 액체를 공급하는 증기 압축 시스템(14)을 포함할 수 있다. HVAC＆R 시스템(10)은 건물(12)을 난방하기 위해 따뜻한 액체를 공급하는 보일러(16), 및 건물(12)을 통해 공기를 순환시키는 공기 분배 시스템을 더 포함할 수 있다. 공기 분배 시스템은 공기 복귀 덕트(18), 공기 공급 덕트(20), 및/또는 공기 핸들러(22)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 공기 핸들러(22)는 도관(24)에 의해 보일러(16)와 증기 압축 시스템(14)에 연결된 열 교환기를 포함할 수 있다. 공기 핸들러(22)의 열 교환기는 HVAC＆R 시스템(10)의 동작 모드에 따라 보일러(16)로부터 가열된 액체를 공급받거나, 또는 증기 압축 시스템(14)으로부터 냉각된 액체를 공급받을 수 있다. HVAC＆R 시스템(10)은 건물(12)의 각 층에 별도의 공기 핸들러가 있는 것으로 도시되어 있지만, 다른 실시형태에서 HVAC＆R 시스템(10)은 층간에 또는 층들 중에 공유될 수 있는 공기 핸들러(22) 및/또는 다른 구성요소를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3은 HVAC＆R 시스템(10)에 사용될 수 있는 증기 압축 시스템(14)의 실시형태이다. 증기 압축 시스템(14)은 압축기(32)로 시작하는 회로를 통해 냉매를 순환시킬 수 있다. 회로는 응축기(34), 팽창 밸브(들) 또는 디바이스(들)(36), 및 액체 냉각기 또는 증발기(38)를 더 포함할 수 있다. 증기 압축 시스템(14)은 아날로그-디지털(A/D) 변환기(42), 마이크로프로세서(44), 비휘발성 메모리(46), 및/또는 인터페이스 보드(48)를 갖는 제어 패널(40)(예를 들어, 제어기)을 더 포함할 수 있다.
증기 압축 시스템(14)에서 냉매로 사용될 수 있는 유체의 일부 예는 하이드로플루오로카본(HFC) 기반 냉매, 예를 들어, R-410A, R-407, R-134a, 하이드로플루오로-올레핀(HFO), "천연" 냉매, 예를 들어, 암모니아(NH3), R-717, 이산화탄소(CO2), R-744, 또는 탄화수소 기반 냉매, 수증기, 지구 온난화 지수(GWP)가 낮은 냉매 또는 기타 적절한 냉매이다. 일부 실시형태에서, 증기 압축 시스템(14)은 R-134a와 같은 중간 압력 냉매에 비해 낮은 압력 냉매라고도 하는 1기압의 압력에서 약 19℃(화씨 66도 이하)의 정상 끓는점을 갖는 냉매를 효율적으로 활용하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에 사용된 "정상 끓는점"이란 1기압의 압력에서 측정된 끓는점 온도를 의미할 수 있다.
일부 실시형태에서, 증기 압축 시스템(14)은 가변 속도 구동부(VSD)(52), 모터(50), 압축기(32), 응축기(34), 팽창 밸브 또는 디바이스(36), 및/또는 증발기(38) 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 모터(50)는 압축기(32)를 구동할 수 있고, 가변 속도 구동부(VSD)(52)에 의해 전력을 공급받을 수 있다. VSD(52)는 교류(AC) 전력원으로부터 특정 고정 라인 전압 및 고정 라인 주파수를 갖는 AC 전력을 공급받아, 가변 전압 및 주파수를 갖는 전력을 모터(50)에 제공한다. 다른 실시형태에서, 모터(50)는 AC 또는 직류(DC) 전력원으로부터 직접 전력을 공급받을 수 있다. 모터(50)는 스위치형 릴럭턴스 모터, 유도 모터, 전자 정류형 영구 자석 모터, 또는 다른 적절한 모터와 같이 VSD에 의해 또는 직접 AC 또는 DC 전력원으로부터 전력을 공급받을 수 있는 임의의 유형의 전기 모터를 포함할 수 있다.
압축기(32)는 냉매 증기를 압축하고, 이 증기를 배출 통로를 통해 응축기(34)로 전달한다. 일부 실시형태에서, 압축기(32)는 원심 압축기일 수 있다. 압축기(32)에 의해 응축기(34)로 전달되는 냉매 증기는 응축기(34)의 냉각 유체(예를 들어, 물 또는 공기)로 열을 전달할 수 있다. 냉매 증기는 냉각 유체와의 열 전달 결과 응축기(34)에서 냉매 액체로 응축될 수 있다. 응축기(34)로부터의 냉매 액체는 팽창 디바이스(36)를 통해 증발기(38)로 흐를 수 있다. 도 3의 예시된 실시형태에서, 응축기(34)는 수냉식이며, 응축기에 냉각 유체를 공급하는 냉각 타워(56)에 연결된 튜브 다발(54)을 포함한다.
증발기(38)로 전달되는 냉매 액체는 응축기(34)에서 사용되는 동일한 냉각 유체일 수도 있고 아닐 수도 있는 다른 냉각 유체로부터 열을 흡수할 수 있다. 증발기(38)의 냉매 액체는 냉매 액체로부터 냉매 증기로 상 변화를 겪을 수 있다. 도 3의 예시된 실시형태에 도시된 바와 같이, 증발기(38)는 냉각 부하(62)에 연결된 공급 라인(60S)과 복귀 라인(60R)을 갖는 튜브 다발(58)을 포함할 수 있다. 증발기(38)의 냉각 유체(예를 들어, 물, 에틸렌 글리콜, 염화칼슘 염수, 염화나트륨 염수, 또는 임의의 다른 적절한 유체)는 복귀 라인(60R)을 통해 증발기(38)에 들어가고, 공급 라인(60S)을 통해 증발기(38)를 빠져나간다. 증발기(38)는 냉매와 열 전달을 통해 튜브 다발(58) 내의 냉각 유체의 온도를 감소시킬 수 있다. 증발기(38)의 튜브 다발(58)은 복수의 튜브 및/또는 복수의 튜브 다발을 포함할 수 있다. 어떤 경우든, 냉매 증기는 증발기(38)를 빠져나와 흡입 라인에 의해 압축기(32)로 복귀하여 사이클이 완료된다.
도 4는 응축기(34)와 팽창 디바이스(36) 사이에 중간 회로(64)가 포함된 증기 압축 시스템(14)의 개략도이다. 중간 회로(64)는 응축기(34)에 유체 이동 가능하게 직접 연결되는 입구 라인(68)을 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 입구 라인(68)은 응축기(34)에 유체 이동 가능하게 간접 연결될 수 있다. 도 4의 예시된 실시형태에 도시된 바와 같이, 입구 라인(68)은 중간 용기(70)의 상류에 위치된 제1 팽창 디바이스(66)를 포함한다. 일부 실시형태에서, 중간 용기(70)는 플래시 탱크(예를 들어, 플래시 인터쿨러)일 수 있다. 다른 실시형태에서, 중간 용기(70)는 열 교환기 또는 "표면 이코노마이저(surface economizer)"로 구성될 수 있다. 도 4의 예시된 실시형태에서, 중간 용기(70)는 플래시 탱크로 사용되며, 제1 팽창 디바이스(66)는 응축기(34)로부터 공급받은 냉매 액체의 압력을 낮추도록(예를 들어, 팽창시키도록) 구성된다. 팽창 과정 동안, 액체의 일부가 증발될 수 있고, 이에 따라 중간 용기(70)는 제1 팽창 디바이스(66)로부터 공급받은 액체로부터 증기를 분리시키는 데 사용될 수 있다. 추가적으로, 중간 용기(70)는 (예를 들어, 중간 용기(70)에 들어갈 때 냉매 액체가 경험하는 체적의 급격한 증가로 인해) 중간 용기(70)에 들어갈 때 냉매 액체가 경험하는 압력의 강하로 인해 냉매 액체의 추가 팽창을 제공할 수 있다. 중간 용기(70) 내의 증기는 압축기(32)의 흡입 라인(74)을 통해 압축기(32)에 의해 끌어당겨질 수 있다. 다른 실시형태에서, 중간 용기 내의 증기는 압축기(32)의 중간 단계(예를 들어, 흡입 단계가 아님)로 끌어당겨질 수 있다. 중간 용기(70)에 수집되는 액체는 팽창 디바이스(66) 및/또는 중간 용기(70)에서의 팽창으로 인해 응축기(34)를 빠져나가는 냉매 액체보다 더 낮은 엔탈피에 있을 수 있다. 그런 다음 중간 용기(70)로부터 액체는 라인(72)에서 제2 팽창 디바이스(36)를 통해 증발기(38)로 흐를 수 있다.
특정 실시형태에서, HVAC＆R 시스템은 공조 유체로부터 열 에너지를 제거하는 HVAC＆R 시스템의 용량을 증가시키기 위해 복수의 증기 압축 시스템(14)과 같은 다수의 증기 압축 시스템을 사용할 수 있다. 예를 들어, 공조 유체(예를 들어, 물 또는 공기)는 각각의 증기 압축 시스템의 각각의 증발기를 통해 흐르도록 구성될 수 있다. 각각의 증발기에서, 열 에너지는 공조 유체로부터 증기 압축 시스템의 각각의 냉매로 전달될 수 있다. 따라서, 단일 증발기를 갖는 HVAC＆R 시스템에 비해 다수의 증발기를 갖는 HVAC＆R 시스템에서는 공조 유체로부터 더 많은 양의 열 에너지를 흡수한다.
공조 유체로부터 열 에너지를 흡수하는 각각의 냉매의 용량은 각각의 증기 압축 시스템에서 냉매를 냉각시키는 용량에 기초할 수 있다. 예를 들어, 각각의 증기 압축 시스템은 각각의 냉매로부터 열 에너지를 흡수하여 냉매를 냉각시키는 냉각 유체와 열 교환 관계에 냉매를 두도록 구성된 응축기를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시형태에 따르면, HVAC＆R 시스템은 다수의 증기 압축 시스템의 냉매 중 적어도 하나의 냉매를 추가로 냉각시키는 추가 열 교환기를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 추가 열 교환기는 2개의 냉매 중 하나의 냉매를 추가로 냉각하기 위해 2개의 상이한 증기 압축 시스템의 냉매를 서로 열 교환 관계에 둘 수 있다. 다른 구현예에서, 추가 열 교환기는 냉매들 중 적어도 하나의 냉매를 각각의 증기 압축 시스템의 증발기의 상류의 공조 유체와 열 교환 관계에 둘 수 있다. 어떤 경우든, 추가 열 교환기는 적어도 하나의 냉매를 통해 공조 유체로부터 더 많은 양의 열 에너지를 흡수할 수 있도록 적어도 하나의 냉매를 추가로 냉각시킨다. 이와 같이, HVAC＆R 시스템은 공조 유체로부터 더 많은 양의 전체 열 에너지를 제거할 수 있다.
예를 들어, 도 5는 제1 냉매 회로(102)와 제2 냉매 회로(104)를 갖는 HVAC＆R 시스템(100)의 개략도이며, 여기서 각각의 냉매 회로(102, 104)는 각각의 냉매를 순환시키도록 구성된다. 제1 및 제2 냉매 회로(102, 104)는 제1 냉매 회로(102)의 제1 냉매가 제2 냉매 회로(104)의 제2 냉매와 혼합되지 않도록 서로 유체적으로 분리될 수 있다. 본 명세서에 사용된 냉매 회로(102, 104) 각각은 각각의 냉매를 안내할 수 있는 도관, 배관, 밸브, 펌프, 및/또는 임의의 다른 구성요소를 포함한다. 제1 냉매 회로(102)는, 제1 냉매 회로(102)의 제1 증발기(108)(예를 들어, 셸 및 튜브(shell-and-tube) 증발기, 납땜 플레이트 증발기)로부터 제1 냉매(107)를 공급받고, 제1 냉매(107)를 가압하도록 구성된 제1 압축기(106)를 포함할 수 있다. 제1 압축기(106)는 가압된 제1 냉매(107)를 제1 냉매 회로(102)의 제1 응축기(110)로 배출할 수 있다. 가압된 제1 냉매(107)는 제1 응축기(110)에서 냉각된 후, 제1 냉매(107)의 압력을 낮추고 제1 냉매(107)를 더 냉각시키도록 구성된 제1 팽창 밸브(112)를 흐를 수 있다. 그런 다음 제1 냉매(107)는 제1 팽창 밸브(112)로부터 제1 증발기(108)로 다시 안내될 수 있다.
유사하게, 제2 냉매 회로(104)는 제2 증발기(116)로부터 제2 냉매(115)를 공급받고 가압하도록 구성된 제2 압축기(114)를 포함할 수 있다. 제2 압축기(114)는 가압된 제2 냉매(115)를, 제2 냉매(115)를 냉각시키도록 구성된 제2 응축기(118)로 배출할 수 있다. 제2 냉매(115)는 제2 응축기(118)로부터 제2 팽창 밸브(120)로 흐를 수 있고, 이 제2 팽창 밸브는 제2 냉매(115)의 압력을 감소시키고 제2 냉매(115)를 더 냉각시킬 수 있다. 또한, 제2 냉매(115)는 제2 팽창 밸브(120)로부터 다시 제2 증발기(116)로 안내될 수 있다.
일부 실시형태에서, 냉각 유체(122)가 냉각 유체 소스(123)로부터 제2 냉매 회로(104)의 제2 응축기(118)로 안내된 후 직렬 흐름 배열로 제1 냉매 회로(102)의 제1 응축기(110)로 안내될 수 있다. 냉각 유체(122)는 제2 응축기(118)에서 제2 냉매(115)로부터 열 에너지(예를 들어, 열)를 흡수한 후, 제1 응축기(110)에서 제1 냉매(107)로부터 열 에너지를 흡수할 수 있다. 이와 같이, 냉각 유체(122)는 순차적으로 제2 냉매(115)를 냉각시킨 다음, 제1 냉매(107)를 냉각시킬 수 있다. 추가적으로, 공조 유체(124)가 공조 유체 소스(125)로부터 제1 증발기(108)로 안내된 후 직렬 흐름 배열로 제2 증발기(116)로 안내될 수 있다. 열 에너지는 제1 증발기(108)에서 공조 유체(124)로부터 제1 냉매(107)로 전달될 수 있고, 추가 열 에너지는 제2 증발기(116)에서 공조 유체(124)로부터 제2 냉매(115)로 전달될 수 있다. 이와 같이, 제1 냉매(107)와 제2 냉매(115)는 공조 유체(124)를 순차적으로 냉각시킨다.
HVAC＆R 시스템(100)은 제1 냉매(107)와 제2 냉매(115) 사이에 열 에너지를 교환하도록 구성된 열 교환기(126)(예를 들어, 보조 열 교환기)를 더 포함할 수 있다. 예시된 실시형태에서, 열 교환기(126)는 제1 냉매 회로(102)에 포함된다. 그러나, 추가적인 또는 대안적인 실시형태에서, 열 교환기(126)는 제2 냉매 회로(104)에 포함될 수 있고 또는 냉매 회로(102, 104) 중 어느 것에도 포함되지 않을 수 있다. 열 교환기(126)는 제1 팽창 밸브(112)로부터 배출된 제1 냉매(107)를 제2 응축기(118)를 빠져나가는 제2 냉매(115)와 열 교환 관계에 둘 수 있다. 다시 말해, 제1 냉매(107)는 제1 냉매(107)가 제1 응축기(110)와 제1 팽창 밸브(112)를 통해 냉각된 후 열 교환기(126)를 통해 흐르고, 제2 냉매(115)는 제2 냉매(115)가 제2 응축기(118)를 통해 냉각된 후 열 교환기(126)를 통해 흐른다. 일부 실시형태에서, 열 교환기(126)를 빠져나가는 제2 냉매(115)는 그런 다음 제2 팽창 밸브(120)로 안내된다. 다른 실시형태에서, 제2 냉매(115)는 제2 팽창 밸브(120)를 빠져나간 후에 열 교환기(126)로 안내될 수 있다. 어떤 경우든, 열 교환기(126)에서 제1 냉매(107)는 제2 냉매(115)보다 낮은 온도를 가질 수 있다. 따라서, 열 교환기(126)는 제1 냉매(107)가 제2 냉매(115)로부터 열 에너지를 흡수하여 제1 냉매(107)를 가열하고 제2 냉매(115)를 냉각시키는 이코노마이저로 기능할 수 있다.
일부 실시형태에서, 제1 팽창 밸브(112)는 제1 냉매(107)가 제1 초기 온도에서 열 교환기(126)에 들어가도록 제1 냉매(107)를 팽창 및 냉각시킨다. 제2 응축기(118)는 제2 냉매(115)가 제2 초기 온도에서 열 교환기(126)로 들어가도록 제2 냉매(115)를 냉각시킬 수 있고, 여기서 제2 초기 온도는 제1 초기 온도보다 높다. 그 결과, 제1 냉매(107)는 제2 냉매(115)로부터 열 에너지를 흡수하여 제1 냉매(107)의 온도를 높이고 제2 냉매(115)의 온도를 낮춘다. 제1 냉매(107)는 열 교환기(126)에서 주로 증기 또는 기체 상태일 수 있는 반면, 제2 냉매(115)는 열 교환기(126)에서 주로 액체 상태일 수 있다. 증기 상태의 냉매에 열 에너지를 추가하거나 증기 상태의 냉매로부터 열 에너지를 제거하면 액체 상태의 냉매에 열 에너지를 추가하거나 액체 상태의 냉매로부터 열 에너지를 제거하는 것에 비해 냉매의 온도에 크게 영향을 미치지 않을 수 있다. 따라서, 열 교환기(126)에서 제1 냉매(107)와 제2 냉매(115) 사이에서 교환되는 열 에너지는 제1 냉매(107)의 온도를 크게 높이지 않고 제2 냉매(115)의 온도를 낮출 수 있다. 그 결과, 열 교환기(126)로부터 배출되는 제2 냉매(115)는 제1 증발기(108)의 공조 유체(124)로부터 열 에너지를 흡수하는 제1 냉매(107)의 용량에 실질적으로 영향을 미치지 않고 제2 증발기(116)의 공조 유체(124)로부터 열 에너지를 흡수하는 용량이 더 클 수 있다. 그런 다음 제2 팽창 밸브(120)는 제2 냉매(120)가 제2 증발기(116)로 들어가기 전에 제2 냉매(120)를 팽창시켜 온도를 더 낮출 수 있다. 그 결과, 제1 냉매(107)는 제1 증발기(108)에 들어가기 전에 예열될 수 있고, 제1 증발기(108)에서 제1 증발 온도에서 실질적으로 증발할 수 있다. 추가적으로, 제2 냉매(115)는 제2 증발기(116)에서 제2 증발 온도에서 실질적으로 증발할 수 있으며, 여기서 제2 증발 온도는 제1 증발 온도보다 낮다. 따라서, 제1 냉매 회로(102)에 열 교환기(126)를 포함하면 제1 증발기(108)와 제2 증발기(116)를 통해 공조 유체(124)로부터 제거되는 열 에너지의 전체 양을 증가시킬 수 있다.
추가적인 또는 대안적인 실시형태에서, 열 교환기(126)는 제2 냉매(115)가 제1 냉매(107)로부터 열 에너지를 흡수하도록 제1 냉매(107)를 제2 냉매(115)와 열 교환 관계에 둘 수 있다. 이러한 실시형태에서, 제1 냉매(107)의 온도는 감소될 수 있고, 제2 냉매(115)의 온도는 증가될 수 있다. 위에서 설명한 것과 유사한 기술을 사용하여, 열 교환기(126)는 제2 증발기(116)의 공조 유체로부터 열 에너지를 흡수하는 제2 냉매(115)의 용량에 실질적으로 영향을 미치지 않고 제1 증발기(108)의 공조 유체(124)로부터 열 에너지를 흡수하는 제1 냉매(107)의 용량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 열 교환기(126)는 제1 증발기(108)와 제2 증발기(116)를 통해 공조 유체(124)로부터 제거될 수 있는 열 에너지의 전체 양을 여전히 증가시킬 수 있다.
도 6은 제1 냉매 회로(102), 제2 냉매 회로(104), 및 열 교환기(126)를 갖는 HVAC＆R 시스템(100)의 다른 실시형태의 개략도이다. 예시된 실시형태에서, 열 교환기(126)를 통해 안내되는 제1 냉매(107)의 동작 파라미터는 (예를 들어, 제어기(160)를 통해) 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1 냉매 회로(102)는, 제1 냉매(107)의 제1 부분(132)의 압력을 감소시키고 제1 응축기(110)로부터 열 교환기(126)로 제1 부분(132)을 흐르게 하도록 구성된 제3 팽창 밸브(130)를 포함할 수 있다. 그런 다음 제1 부분(132)은 열 교환기(126)에서 제2 냉매(115)와 열을 교환한 다음, 열 교환기(126)로부터 제1 압축기(106)로 (예를 들어, 제1 압축기(106)의 상류의 제1 냉매 회로(102)의 위치로) 안내될 수 있다. 제1 냉매(107)의 제2 부분 또는 나머지 부분(134)은 열 교환기(126)를 우회하고 제1 응축기(110)로부터 제1 증발기(108)로 안내되어 공조 유체(124)와 열을 교환할 수 있다.
제3 팽창 밸브(130)의 위치는 열 교환기(126)를 통해 안내되는 제1 부분(132)의 압력 및/또는 유량을 제어할 수 있다. 제1 부분(132)의 압력 및/또는 유량의 변화는 열 교환기(126)에서 제1 냉매(107)의 제1 부분(132)과 제2 냉매(115) 사이의 열 교환량, 예를 들어, 제2 냉매(115)에 수행되는 냉각량을 변화시킬 수 있다. 따라서, 일부 실시형태에서, 제3 팽창 밸브(130)는 제2 냉매(115)의 목표 냉각량에 기초하여 조정될 수 있다. 예를 들어, 제3 팽창 밸브(130)는 HVAC＆R 시스템(100)의 제어기(160)에 통신 가능하게 결합된 전자 팽창 밸브일 수 있다. 제어기(160)는 메모리(162) 및 프로세서(164)를 포함할 수 있다. 메모리(162)는 HVAC＆R 시스템(100)을 제어하기 위한 명령어를 포함하는 대용량 저장 디바이스, 플래시 메모리 디바이스, 제거 가능한 메모리, 또는 임의의 다른 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체일 수 있다. 메모리(162)는 또한 랜덤 액세스 가능한 메모리(RAM)와 같은 휘발성 메모리, 및/또는 하드 디스크 메모리, 플래시 메모리, 및/또는 다른 적절한 메모리 형식과 같은 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 프로세서(164)는 메모리(162)에 저장된 명령어를 실행하여, 예를 들어, 제3 팽창 밸브(130)의 위치를 제어하고 열 교환기(126)로 안내되는 제1 냉매(107)의 제1 부분(132)의 양(예를 들어, 체적 유량)을 조정할 수 있다. 예로서, 제어기(160)는 제3 팽창 밸브(130)를 조정하여 제1 부분(132)의 압력 및/또는 유량을 감소시켜 열 교환기(126)를 통해 안내되는 제2 냉매(115)의 냉각량을 증가시키도록 구성될 수 있다. 제어기(160)는 대안적으로 제3 팽창 밸브(130)의 위치를 조정하여 제1 부분(132)의 압력 및/또는 유량을 증가시켜 열 교환기(126)를 통해 안내되는 제2 냉매(115)의 냉각량을 감소시킬 수 있다. 이와 같이, 제3 팽창 밸브(130)의 위치는 열 교환기(126)를 통해 안내되는 제1 냉매(107)의 제1 부분(132)의 양(예를 들어, 체적 유량)을 변경하여 열 교환기(126)에서 제1 냉매(107)와 제2 냉매(115) 사이의 열 교환량을 제어하도록 조정될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제어기(160)는 HVAC＆R 시스템(100)의 동작 파라미터에 기초하여 제3 팽창 밸브(130)의 위치를 조정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어기(160)는 동작 파라미터를 나타내는 피드백을 제공하도록 구성된 센서(166)에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 동작 파라미터는 공조 유체(124)의 목표 온도 및/또는 압력(예를 들어, 제1 증발기(108) 및/또는 제2 증발기(116)를 빠져나가는 공조 유체(124)의 온도), (예를 들어, 열 교환기(126)에 들어가고/가거나 빠져나가는) 제1 냉매(107)의 온도 및/또는 압력, (예를 들어, 열 교환기(126)에 들어가고/가거나 빠져나가는) 제2 냉매(115)의 온도, 다른 적절한 동작 파라미터, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 센서(166)는 동작 파라미터를 나타내는 피드백을 제어기(160)로 전송할 수 있고, 제어기(160)는 피드백에 기초하여 제3 팽창 밸브(130)의 위치를 조정할 수 있다. 추가적인 또는 대안적인 실시형태에서, 제3 팽창 밸브(130)는 제어기(160)를 사용하지 않고 제1 냉매(107)의 특성에 기초하여 제1 응축기(110)로부터 열 교환기(126)로 제1 부분(132)의 흐름을 자동으로 제어할 수 있는 열 팽창 밸브일 수 있다.
도 6은 제1 응축기(110)로부터 안내되는 제1 냉매(107)가 제1 부분(132)과 제2 부분(134)으로 분리될 수 있는 것을 도시하지만, 제2 응축기(118)로부터 안내되는 제2 냉매(115)가 추가적으로 또는 대안적으로 2개의 부분으로 분할될 수 있다. 예를 들어, 제2 응축기(118)로부터 안내되는 제2 냉매(115)는 제2 응축기(118)로부터 (예를 들어, 제1 냉매 회로(102) 및/또는 제2 냉매 회로(104)를 따라 위치된) 열 교환기(126)로 안내될 수 있는 제3 부분, 및 제2 응축기(118)로부터 제2 증발기(116)로 직접 안내될 수 있는 제4 부분 또는 나머지 부분(예를 들어, 제4 부분 또는 나머지 부분은 열 교환기(126)를 우회함)으로 분할될 수 있다. 제어기(160)는, 예를 들어, 위에서 언급된 임의의 동작 파라미터에 기초하여, 추가 밸브의 위치를 조정하여 열 교환기(126)로 안내되는 제3 부분의 양(예를 들어, 유량)을 제어하여 제2 냉매(115)의 냉각량을 조정하도록 구성될 수 있다.
도 7은 제1 냉매 회로(102)와 제2 냉매 회로(104)를 갖는 HVAC＆R 시스템(100)의 일 실시형태의 개략도이다. 예시된 실시형태에서, 열 교환기(126)는 제2 냉매 회로(104) 내에 포함되어 있지만, 추가적인 또는 대안적인 실시형태에서, 열 교환기(126)는 제1 냉매 회로(102)에 포함될 수 있다(예를 들어, 도 5의 실시형태). 도 7에 도시된 바와 같이, 열 교환기(126)는 제2 응축기(118)를 빠져나가는 제2 냉매(115)를 제1 증발기(108)를 빠져나가는 공조 유체(124)와 열 교환 관계에 둘 수 있다. 다시 말해, 열 교환기(126)는 제2 응축기(118)를 빠져나가는 제2 냉매(115)를 공급받을 수 있고, 제1 증발기(108)로부터 공조 유체(124)의 적어도 일부를 공급받을 수 있다. 일부 실시형태에서, 열 교환기(126)에서 공조 유체(124)는 제2 냉매(115)보다 낮은 온도를 가질 수 있고, 따라서 공조 유체(124)는 제2 냉매(115)로부터 열 에너지를 흡수할 수 있다. 이와 같이, 열 교환기(126)는, 공조 유체(124)가 가열되고 제2 냉매(115)가 냉각되는 이코노마이저로 동작할 수 있다.
도 7의 예시된 실시형태에 도시된 바와 같이, HVAC＆R 시스템(100)은 제1 증발기(108)로부터 열 교환기(126)로 공조 유체(124)를 안내하도록 구성된 공조 유체 회로(150)를 포함한다. 일부 실시형태에서, 제1 증발기(108)로부터 배출되는 공조 유체(124)의 전체 양(152)은 열 교환기(126)로 안내될 수 있다. 다른 실시형태에서, 제1 증발기(108)로부터 배출되는 공조 유체(124)의 제1 부분(154)이 (예를 들어, 펌프(156)를 통해) 열 교환기(126)로 안내될 수 있고, 제1 증발기(108)로부터 배출되는 공조 유체(124)의 나머지 제2 부분(158)은 제2 냉매(115)에 의해 냉각되기 위해 제2 증발기(116)로 안내된다. 제1 부분(154)이 열 교환기(126)에서 가열된 후, 공조 유체 회로(150)는 제1 부분(154)을 열 교환기(126)로부터 제1 증발기(108)로, 예를 들어, 공조 유체 소스(125)와 제1 증발기(108) 사이의 위치로 안내할 수 있다. 따라서, 공조 유체(124)의 가열된 제1 부분(154)은 제1 증발기(108)에 들어가기 전에 공조 유체 소스(125)로부터의 공조 유체(124)와 결합된다. 이와 같이, 가열된 제1 부분(154)은 제1 증발기(108)에서 제1 냉매(107)와 열 교환을 통해 재냉각될 수 있다.
HVAC＆R 시스템(100)은 공조 유체(124)의 제1 부분(154)을 열 교환기(126)로 안내할 수 있는 펌프(156)에 통신 가능하게 결합될 수 있는 제어기(160)를 더 포함할 수 있다. 제어기(160)는 열 교환기(126)로 안내되는 제1 부분(154)에서 체적 유량과 같은 공조 유체(124)의 양을 조정하기 위한 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 제어기(160)는 제1 냉매(107) 및/또는 제2 냉매(115)의 온도, 공조 유체(124)의 온도, 제2 증발기(116)를 빠져나가는 공조 유체(124)의 목표 온도, 다른 적절한 동작 파라미터, 또는 이들의 임의의 조합과 같은, HVAC＆R 시스템(100)의 동작 파라미터를 나타내는 피드백을 제공하도록 구성된 센서(166)에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 센서(166)로부터의 피드백에 기초하여, 제어기(160)는, 제2 냉매(115)의 냉각량에 영향을 미칠 수 있는, 열 교환기(126)로 안내되는 공조 유체(124)의 양을 조정하기 위해 펌프(156)의 동작(예를 들어, 펌프의 속도 및/또는 펌프의 배출 압력)을 조정하기 위한 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 열 교환기(126)로 안내되는 제1 부분(154)에서 공조 유체(124)의 양을 증가시키면 열 교환기(126)에서 제2 냉매(115)의 냉각을 증가시킬 수 있다. 추가적인 또는 대안적인 실시형태에서, 제어기(160)는 제2 증발기(116)를 빠져나가는 공조 유체(124)의 목표 온도를 나타내는 사용자 피드백에 기초하여 펌프(156)의 동작을 조정하기 위한 신호를 전송할 수 있다.
일부 실시형태에서, HVAC＆R 시스템(100)은 열 교환기(126)에서 제2 냉매(115)를 냉각시키기 위해 공조 유체(124)를 사용하지 않고 동작할 수 있다. 예를 들어, 펌프(156)를 동작시키지 않고 그리고/또는 공조 유체(124)의 제1 부분(154)을 열 교환기(126)로 안내하지 않고 공조 유체(124)의 충분한 냉각을 달성할 수 있다. 따라서, 제어기(160)는 펌프(156)의 동작을 정지 또는 비활성화시켜 HVAC＆R 시스템(100)의 에너지 소비를 감소시킬 수 있다. 펌프(156)가 정지되거나 비활성화될 때, HVAC＆R 시스템(100)은 제1 동작 모드에서 동작할 수 있고, 이 경우 공조 유체(124)는 직렬 흐름 배열로 제1 증발기(108)로부터 제2 증발기(116)로 안내되고 공조 유체(124)는 공조 유체 회로(150)를 통해 열 교환기(126)로 흐르는 것이 차단된다. 대안적으로, 펌프(156)가 동작 중일 때, HVAC＆R 시스템(100)은 제2 동작 모드에서 동작할 수 있고, 이 경우 공조 유체(124)의 제1 부분(154)은 제2 냉매(115)를 냉각시키기 위해 열 교환기(126)로 안내된다. 제2 동작 모드에서, HVAC＆R 시스템(100)은 공조 유체(124)의 제2 부분(158)을 열 교환기(126)에서 미리 냉각된 제2 냉매(115)와 제2 증발기(116)에서 열 연통 상태에 둠으로써 공조 유체(124)의 냉각을 증가시키도록 구성된다.
추가적으로, 공조 유체 회로(150)는, 개방 위치에서 (예를 들어, 제2 동작 모드에서) 펌프(156)로부터 열 교환기(126)로 공조 유체(124)의 흐름을 가능하게 하도록 구성되고, 폐쇄 위치에서 열 교환기(126)로 공조 유체(124)의 흐름을 차단하도록 구성된 밸브(168)를 포함할 수 있다. 또한, 밸브(168)는 공조 유체 소스(125)로부터 열 교환기(126)로의 흐름을 통해 제1 증발기(108)를 우회하는 공조 유체(124)의 흐름을 차단할 수 있다. 일부 실시형태에서, 밸브(168)는 공조 유체(124)가 단일 방향으로(예를 들어, 펌프(156)로부터 열 교환기(126)로) 흐르게 하는 체크 밸브일 수 있다. 다른 실시형태에서, 밸브(168)는 밸브(168)를 통한 유체 흐름을 가능하게 하는 개방 위치와, 밸브(168)를 통한 유체 흐름을 차단하는 폐쇄 위치 사이에서 전이되도록 구성된 양방향 밸브일 수 있다. 이러한 실시형태에서, 밸브(168)는 제어기(160)에 통신 가능하게 결합되어 제어기(160)가 밸브(168)의 위치를 조정하기 위한 신호를 전송할 수 있도록 할 수 있다. 예를 들어, 제어기(160)는 펌프(156)가 동작하지 않을 때 폐쇄 위치에 있도록 밸브(168)를 조정하기 위한 신호를 전송할 수 있고, 펌프(156)가 동작 중일 때 개방 위치에 있도록 밸브(168)를 조정할 수 있다. 제어기(160)는 밸브(168)를 통해 열 교환기(126)로 안내되는 공조 유체(124)의 유량을 제어하여 열 교환기(126)에서 제2 냉매(115)의 냉각량을 조정하기 위해 밸브(168)를 조정하기 위한 신호를 전송할 수도 있다.
추가적으로, 특정 실시형태에서, HVAC＆R 시스템(100)은 도 7의 열 교환기(126)와 도 5의 열 교환기(126)를 포함할 수 있다(예를 들어, HVAC＆R 시스템(100)은 제1 냉매 회로(102)와 제2 냉매 회로(104) 모두에서 열 교환기(126)를 포함한다). 다시 말해, HVAC＆R 시스템(100)은 2개의 추가 열 교환기(126)를 포함할 수 있다. 하나의 추가 열 교환기(126)는 도 5를 참조하여 전술된 바와 같이, 제1 및 제2 냉매(107, 115)를 서로 열 교환 관계에 두어 제2 냉매(115)를 냉각시키도록 구성될 수 있다. 다른 추가 열 교환기(126)는 도 7을 참조하여 전술된 바와 같이, 제2 냉매(115)를 공조 유체(124)의 제1 부분(154)과 열 교환 관계에 두어 제2 냉매(115)를 추가로 냉각시키도록 구성될 수 있다. 따라서, 2개의 추가 열 교환기(126)를 갖는 HVAC＆R 시스템(100)의 일 실시형태에서, 제2 냉매(115)는 하나의 추가 열 교환기(126)를 갖는 HVAC＆R 시스템(100)의 일 실시형태에 비해 더 많은 양만큼 냉각될 수 있다.
도 5 내지 도 7에 도시된 HVAC＆R 시스템(100)의 임의의 실시형태는 공조 유체(124)로 공기를 이용할 수 있다(예를 들어, 공기는 제1 증발기(108) 및/또는 제2 증발기(116)를 통해 제1 냉매(107) 및/또는 제2 냉매(115)와 각각 열을 교환한다)는 것을 유의하여야 한다. 예를 들어, 도 8은 도 5에 도시된 HVAC＆R 시스템(100)과 유사한, 제1 냉매 회로(102), 제2 냉매 회로(104), 및 열 교환기(126)를 갖는 HVAC＆R 시스템(100)의 다른 실시형태의 개략도이다. 도 8의 예시된 실시형태에 도시된 바와 같이, 제1 증발기(108) 및/또는 제2 증발기(116)를 통해 공기를 강제하거나 끌어들이기 위해 팬(190)을 사용할 수 있다. 제1 증발기(108)는 공기를 제1 냉매(107)와 열 교환 관계에 두도록 구성될 수 있고, 그런 다음 제2 증발기(116)는 공기를 제2 냉매(115)와 열 교환 관계에 두어 공기를 공조하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 도 8의 HVAC＆R 시스템(100)의 제1 증발기(108)와 제2 증발기(116)는 공기 대 액체 열 교환기일 수 있다. 그런 다음 제2 증발기를 빠져나가는 공조된 공기는 구조물의 환경으로 안내되어(예를 들어, 구조물의 덕트를 통해 환경으로 안내되어) 구조물을 공조할 수 있다.
도 9는 공조 유체 회로(150)를 갖는 HVAC＆R 시스템(100)을 동작시키기 위한 방법 또는 공정(200)의 일 실시형태를 도시하는 블록도이다. 특정 실시형태에서, 방법(200)은 제어기(160)와 같은 하나 이상의 제어기에 의해 수행될 수 있다. 도 9에서, 방법(200)은 도 7에 도시된 HVAC＆R 시스템(100)의 실시형태를 참조하여 설명된다. 그러나, 유사한 방법 또는 공정이 추가적으로 또는 대안적으로 도 5의 HVAC＆R 시스템(100)과 같은 HVAC＆R 시스템(100)의 다른 실시형태에서 수행될 수 있다. 또한, 방법(200)에 추가하여 단계가 수행될 수 있고/있거나 도시된 방법(200)의 특정 단계가 도 9에 도시된 것과 다른 순서로 수정, 제거 및/또는 수행될 수 있다.
블록(202)에서, 제어기(160)는 HVAC＆R 시스템(100)의 동작 파라미터를 나타내는 피드백을 수신한다. 예를 들어, HVAC＆R 시스템(100)의 동작 파라미터를 나타내는 피드백은 제1 냉매(107) 및/또는 제2 냉매(115)의 온도, 공조 유체(124)의 온도, 제2 증발기(116)를 빠져나가는 공조 유체(124)의 목표 온도, 다른 적절한 동작 파라미터, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 이를 위해, HVAC＆R 시스템(100)의 동작 파라미터를 나타내는 피드백은 센서(166)를 통해 제어기(160)에 의해 수신될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제어기(160)는 피드백을 임계값 또는 범위와 비교할 수 있고, 비교(예를 들어, 피드백이 임계값을 초과하는 것)에 기초하여 HVAC＆R 시스템(100)이 전술된 제2 동작 모드에서 동작해야 한다고 결정할 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 피드백은 HVAC＆R 시스템(100)의 운영자와 같은 사용자로부터 수신될 수 있다. 즉, 사용자는 제어기(160)가 HVAC＆R 시스템(100)을 제2 동작 모드에서 동작하게 하는 목표 동작 파라미터(예를 들어, 제2 증발기(116)를 빠져나가는 공조 유체(124)의 온도)를 입력할 수 있다.
제어기(160)가 HVAC＆R 시스템(100)이 제2 동작 모드에서 동작해야 한다고 결정할 때, 제어기(160)는, 블록(204)에 도시된 바와 같이, 제1 증발기(108)를 빠져나가는 공조 유체(124)의 제1 부분(154)을 열 교환기(126)로 안내하기 위해 펌프(156)를 활성화하기 위한 신호를 전송할 수 있다. 그 결과, 공조 유체(124)의 제1 부분(154)은 열 교환기(126)에서 제2 냉매(115)로부터 열 에너지를 흡수하여 제2 냉매(115)를 냉각시킨다. 이러한 방식으로, 제2 냉매(115)는 제2 증발기(116)에서 공조 유체(124)의 온도를 감소시키기 위해 증가된 냉각 용량으로 열 교환기(126)를 빠져나갈 수 있다. 특정 실시형태에서, 제어기(160)는 또한 열 교환기(126)에서 제2 냉매(115)의 냉각량을 조정할 수 있는, 열 교환기(126)로 안내되는 공조 유체(124)의 양(예를 들어, 제1 부분(154)의 양)을 제어하기 위해 펌프(156)의 동작(예를 들어, 펌프(156)의 속도)을 조정하기 위한 신호를 전송할 수 있다. 전술한 바와 같이, 열 교환기(126)로 공조 유체(124)의 유량을 증가시키면 제2 냉매(115)를 더 냉각시켜, HVAC＆R 시스템(100)의 냉각 용량을 증가시킬 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제어기(160)는 공조 유체(124)의 목표 유량을 열 교환기(126)로 안내하기 위해 피드백에 기초하여 밸브(168)의 위치를 조정하기 위한 신호를 전송할 수 있다.
블록(206)에서 제어기(160)는 HVAC＆R 시스템(100)의 추가 동작 파라미터를 나타내는 추가 피드백을 수신한다. 예를 들어, 추가 피드백은 제1 냉매(107) 및/또는 제2 냉매(115)의 추가 온도, 공조 유체(124)의 추가 온도, 제2 증발기(116)를 빠져나가는 공조 유체(124)의 목표 온도, 다른 적절한 동작 파라미터, 또는 이들의 조합을 나타낼 수 있다. 제어기(160)는 추가 피드백을 임계값 또는 범위 및/또는 추가 임계값 또는 범위와 비교할 수 있다. 비교(예를 들어, 추가 피드백이 임계값 미만인 것)에 기초하여, 제어기(160)는 HVAC＆R 시스템(100)이 제1 동작 모드에서 동작해야 한다고 결정할 수 있다. 추가 피드백은 또한 HVAC＆R 시스템(100)이 제1 동작 모드에서 동작해야 한다고 제어기(160)가 결정할 수 있게 하는 목표 동작 파라미터를 나타내는 사용자로부터의 입력일 수 있다.
제어기(160)가 HVAC＆R 시스템(100)이 제1 동작 모드에서 동작해야 한다고 결정할 때, 제어기(160)는 블록(208)에 의해 표시된 바와 같이 공조 유체(124)가 공조 유체 회로(150)를 통해 흐르지 않도록 펌프(156)의 동작을 정지 또는 비활성화할 수 있다. 이와 같이, 공조 유체(124)는 열 교환기(126)에서 제2 냉매(115)로부터 열 에너지를 흡수하지 않는다. 일부 실시형태에서, 제어기(160)는 또한 공조 유체(124)가 공조 유체 회로(150)를 통해 (예를 들어, 공조 유체 소스로부터 공조 유체 회로(150)로 및/또는 제1 증발기(108)로부터 열 교환기(126)로) 흐르는 것을 차단하기 위해 밸브(168)의 위치를 조정하기 위한 신호를 전송할 수 있다.
본 발명의 실시형태는 각각의 증기 압축 시스템이 냉매를 순환시키도록 구성된 다수의 증기 압축 시스템을 갖는 HVAC＆R 시스템에 관한 것이다. 각각의 증기 압축 시스템은 공조 유체를 냉각시키기 위해 HVAC＆R 시스템을 통해 안내되는 공조 유체와 냉매를 열 교환 관계에 두도록 구성된 증발기와 같은 제1 열 교환기를 포함할 수 있다. 각각의 증기 압축 시스템은 냉매를 냉각시키기 위해 HVAC＆R 시스템을 통해 안내되는 냉각 유체와 냉매를 열 교환 관계에 두도록 구성된 응축기와 같은 제2 열 교환기를 포함할 수 있다. HVAC＆R 시스템은 적어도 하나의 냉매를 추가로 냉각하도록 구성된 이코노마이저와 같은 추가 열 교환기를 더 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 추가 열 교환기는 열 에너지(예를 들어, 열)가 냉매들 간에 교환될 수 있도록 하기 위해 각각의 냉매를 서로 열 교환 관계에 둘 수 있다. 추가적인 또는 대안적인 실시형태에서, 추가 열 교환기는 공조 유체가 냉매의 냉각 용량을 증가시키도록 공조 유체와 냉매들 중 하나의 냉매를 추가 열 교환 관계에 둘 수 있다. 냉매들 중 적어도 하나의 냉매를 추가로 냉각함으로써, 추가 열 교환기는 이 냉매를 통해 이 냉매를 순환시키는 증기 압축 시스템의 증발기에서 공조 유체로부터 더 많은 양의 열 에너지를 제거할 수 있다. 이와 같이, 추가 열 교환기는 HVAC＆R 시스템을 통해 공조 유체로부터 더 많은 전체 열 에너지를 제거하고 HVAC＆R 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. 본 명세서에 기재된 기술적 효과 및 기술적 과제는 예시를 위한 것일 뿐, 이는 본 발명을 제한하는 것이 아니다. 본 명세서에 설명된 실시형태는 다른 기술적 효과를 가질 수 있고 다른 기술적 과제를 해결할 수 있는 것으로 이해된다.
본 발명의 특정 특징 및 실시형태만을 예시하고 설명하였지만, 청구범위에 인용된 주제의 신규한 내용과 장점을 실질적으로 벗어나지 않으면서 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 많은 수정 및 변경(예를 들어, 다양한 요소의 크기, 치수, 구조, 형상 및 비율, 파라미터 값(예를 들어, 온도, 압력 등), 장착 배열, 재료의 사용, 색상, 배향 등의 변화)이 일어날 수 있다. 임의의 공정 또는 방법 단계의 순서 또는 시퀀스는 대안적인 실시형태에 따라 변하거나 재배열될 수 있다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 정신에 속하는 모든 수정 및 변경을 포함하도록 의도된 것으로 이해된다. 또한, 예시적인 실시형태를 간략하게 설명하는 노력의 일환으로 실제 구현의 모든 특징을 설명한 것은 아닐 수 있다(즉, 본 발명을 수행하는 현재 고려되는 최상의 모드와 관련이 없는 것, 또는 청구된 발명을 가능하게 하는 것과 관련이 없는 것). 임의의 엔지니어링 또는 설계 프로젝트에서와 같이 임의의 이러한 실제 구현을 개발할 때 수많은 구현 관련 결정을 내릴 수 있는 것으로 이해된다. 이러한 개발 노력은 복잡하고 시간이 소요될 수 있지만 그럼에도 불구하고 본 발명의 이점을 갖는 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 과도한 실험 없이 일상적으로 수행 가능한 설계, 제작 및 제조 작업일 것으로 이해된다.
Claims (20)
- 난방, 환기, 공조 및/또는 냉장(heating, ventilation, air conditioning, and/or refrigeration: HVAC＆R) 시스템으로서,
제1 응축기와 제1 증발기를 통해 제1 냉매를 순환시키도록 구성된 제1 압축기를 포함하는 제1 냉매 회로;
제2 응축기와 제2 증발기를 통해 제2 냉매를 순환시키도록 구성된 제2 압축기를 포함하는 제2 냉매 회로; 및
상기 제1 냉매를 상기 제2 냉매와 열 교환 관계에 두도록 구성된 열 교환기
를 포함하되;
상기 제1 냉매 회로는 상기 제1 냉매를 상기 제1 응축기로부터 상기 열 교환기로 그리고 상기 열 교환기로부터 상기 제1 증발기로 안내하도록 구성되고, 상기 제2 냉매 회로는 상기 제2 냉매를 상기 제2 응축기로부터 상기 열 교환기로 그리고 상기 열 교환기로부터 상기 제2 증발기로 안내하도록 구성된, HVAC＆R 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제1 증발기는 제1 증발 온도에서 상기 제1 냉매를 실질적으로 증발시키도록 구성되고, 상기 제2 증발기는 제2 증발 온도에서 상기 제2 냉매를 실질적으로 증발시키도록 구성되고, 상기 제1 온도는 상기 제2 온도보다 높고, 상기 열 교환기는 상기 제2 냉매로부터 상기 제1 냉매로 열 에너지를 전달하도록 구성된, HVAC＆R 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제1 증발기는 상기 제1 냉매를 공조 유체와 제1 열 교환 관계에 두도록 구성되고, 상기 제2 증발기는 상기 제2 냉매를 상기 공조 유체와 제2 열 교환 관계에 두도록 구성된, HVAC＆R 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 제1 냉매 회로는 상기 제1 냉매를 상기 제1 응축기로부터 상기 열 교환기로 안내하도록 구성된 제1 팽창 밸브를 포함하고, 상기 제2 냉매 회로는 상기 제2 냉매를 상기 열 교환기로부터 상기 제2 증발기로 안내하도록 구성된 제2 팽창 밸브를 포함하는, HVAC＆R 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 열 교환기는 상기 제1 팽창 밸브로부터 상기 제1 냉매를 공급받도록 구성되고, 상기 제2 팽창 밸브는 상기 열 교환기를 빠져나가는 상기 제2 냉매를 공급받도록 구성된, HVAC＆R 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 제1 팽창 밸브는 상기 제1 냉매의 제1 부분을 상기 제1 응축기로부터 상기 열 교환기로 안내하도록 구성되고, 상기 HVAC＆R 시스템은 상기 열 교환기를 우회하여 상기 제1 응축기로부터 상기 제1 증발기로 흐르도록 상기 냉매의 제2 부분을 안내하도록 구성된 제3 팽창 밸브를 포함하는, HVAC＆R 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 제2 응축기와 상기 제1 응축기는 상기 제2 응축기와 상기 제1 응축기를 통한 냉각 유체의 흐름에 대해 직렬 흐름 배열로 배열되고, 상기 제1 증발기와 상기 제2 증발기는 상기 제1 열 교환기와 상기 제2 열 교환기를 통한 상기 공조 유체의 유동에 대해 직렬 유동 배열로 배열된, HVAC＆R 시스템. - 난방, 환기, 공조 및/또는 냉장(HVAC＆R) 시스템으로서,
제1 냉매를 순환시키도록 구성된 제1 냉매 회로로서, 상기 제1 냉매 회로는 상기 제1 냉매를 공조 유체와 제1 열 교환 관계에 두도록 구성된 제1 증발기를 포함하는, 상기 제1 냉매 회로;
제2 냉매를 순환시키도록 구성된 제2 냉매 회로로서, 상기 제2 냉매 회로는 상기 제2 냉매를 상기 공조 유체와 제2 열 교환 관계에 두도록 구성된 제2 증발기를 포함하는, 상기 제2 냉매 회로; 및
상기 제2 냉매를 상기 제1 증발기로부터 배출되는 공조 유체와 제3 열 교환 관계에 두도록 구성된 열 교환기
를 포함하는, HVAC＆R 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 제1 증발기로부터 배출되는 공조 유체를 상기 열 교환기로 안내하도록 구성된 공조 유체 회로를 포함하는, HVAC＆R 시스템. - 제9항에 있어서,
상기 공조 유체 회로는 상기 공조 유체를 상기 열 교환기로부터 상기 제1 증발기로 안내하도록 구성된, HVAC＆R 시스템. - 제9항에 있어서,
상기 공조 유체 회로는 상기 공조 유체가 상기 열 교환기로부터 상기 제2 증발기로 흐르는 것을 차단하도록 구성된 밸브를 포함하는, HVAC＆R 시스템. - 제9항에 있어서,
상기 공조 유체 회로를 따라 배치된 펌프를 포함하고, 상기 제1 증발기로부터 상기 열 교환기로 안내되는 상기 공조 유체의 양을 제어하기 위해 상기 펌프의 속도를 조정하기 위한 신호를 전송하도록 구성된 제어기를 포함하는, HVAC＆R 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 제1 증발기와 상기 제2 증발기는 상기 제1 증발기와 상기 제2 열 증발기를 통한 상기 공조 유체의 흐름에 대해 직렬 흐름 배열로 배열된, HVAC＆R 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 제1 증발기로부터 배출되는 공조 유체의 제1 부분을 상기 열 교환기로 안내하도록 구성된 공조 유체 회로를 포함하고, 상기 제1 증발기로부터 배출되는 공조 유체의 제2 부분은 상기 제2 증발기로 안내되는, HVAC＆R 시스템. - 난방, 환기, 공조 및/또는 냉장(HVAC＆R) 시스템으로서,
제1 냉매를 순환시키고 상기 제1 냉매를 공조 유체와 제1 열 교환 관계에 두도록 구성된 제1 냉매 회로;
제2 냉매를 순환시키도록 구성되고, 상기 제2 냉매를 상기 공조 유체와 제2 열 교환 관계에 두도록 구성된 제2 냉매 회로로서, 상기 제1 냉매 회로와 상기 제2 냉매 회로는 상기 제1 냉매의 제1 흐름과 상기 제2 냉매의 제2 흐름에 대해 서로 유체적으로 분리되어 있는, 상기 제2 냉매 회로; 및
상기 제2 냉매를 상기 공조 유체, 상기 제1 냉매, 또는 이 둘 모두와 제3 열 교환 관계에 두도록 구성된 하나 이상의 열 교환기
를 포함하는, HVAC＆R 시스템. - 제15항에 있어서,
상기 하나 이상의 열 교환기는 상기 제2 냉매를 상기 제1 냉매와 제3 열 교환 관계에 두도록 구성되고, 상기 하나 이상의 열 교환기는 상기 제2 냉매 회로의 응축기로부터 상기 제2 냉매를 공급받고, 상기 제1 냉매 회로의 팽창 밸브로부터 상기 제1 냉매를 공급받도록 구성된, HVAC＆R 시스템. - 제16항에 있어서,
상기 팽창 밸브는 제1 팽창 밸브이고, 상기 제2 냉매 회로는 상기 하나 이상의 열 교환기로부터 상기 제2 냉매를 공급받도록 구성된 제2 팽창 밸브를 포함하는, HVAC＆R 시스템. - 제15항에 있어서,
상기 하나 이상의 열 교환기는 상기 제2 냉매를 상기 공조 유체와 제3 열 교환 관계에 두도록 구성되고, 상기 하나 이상의 열 교환기는 상기 제2 냉매 회로의 응축기로부터 상기 제2 냉매를 공급받고, 상기 제1 냉매 회로의 증발기로부터 상기 공조 유체의 적어도 일부를 공급받도록 구성된, HVAC＆R 시스템. - 제18항에 있어서,
상기 HVAC＆R 시스템은 펌프, 및 상기 공조 유체의 일부를 상기 증발기로부터 상기 열 교환기로 안내하도록 구성된 공조 유체 회로를 포함하는, HVAC＆R 시스템. - 제19항에 있어서,
상기 공조 유체의 일부는 상기 공조 유체의 제1 부분이고, 상기 증발기는 제1 증발기이고, 상기 HVAC＆R 시스템은 상기 공조 유체의 제2 부분을 상기 제1 증발기로부터 상기 제2 냉매 회로의 제2 증발기로 안내하도록 구성된, HVAC＆R 시스템.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201962874396P | 2019-07-15 | 2019-07-15 | |
| US62/874,396 | 2019-07-15 | ||
| PCT/US2020/041974 WO2021011564A1 (en) | 2019-07-15 | 2020-07-14 | Series flow chiller system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220032098A true KR20220032098A (ko) | 2022-03-15 |
Family
ID=71944374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020227004675A KR20220032098A (ko) | 2019-07-15 | 2020-07-14 | 직렬 흐름 냉각기 시스템 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220252306A1 (ko) |
| EP (1) | EP3999792A1 (ko) |
| KR (1) | KR20220032098A (ko) |
| CN (1) | CN114174733B (ko) |
| WO (1) | WO2021011564A1 (ko) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101292121A (zh) * | 2005-10-18 | 2008-10-22 | 开利公司 | 用于加热水的节能型制冷剂蒸气压缩系统 |
| US9807908B2 (en) * | 2011-06-30 | 2017-10-31 | Parker-Hannifin Corporation | Pumped liquid cooling system using a phase change fluid with additional subambient cooling |
| FR3001794B1 (fr) * | 2013-02-04 | 2019-08-09 | Jean-Luc Maire | Sous-refroidisseur actif pour systeme de climatisation |
| EP3734187B1 (en) * | 2014-07-21 | 2021-10-27 | LG Electronics Inc. | Refrigerator |
| EP3184936A1 (en) * | 2015-12-23 | 2017-06-28 | EKOMATIC Spolka Cywilna | Ground source heat pump system with a cooling function |
| EP3546852A4 (en) * | 2016-11-22 | 2020-04-15 | Mitsubishi Electric Corporation | REFRIGERATION CYCLE DEVICE |
-
2020
- 2020-07-14 US US17/627,095 patent/US20220252306A1/en active Pending
- 2020-07-14 WO PCT/US2020/041974 patent/WO2021011564A1/en unknown
- 2020-07-14 EP EP20750979.5A patent/EP3999792A1/en active Pending
- 2020-07-14 KR KR1020227004675A patent/KR20220032098A/ko not_active Application Discontinuation
- 2020-07-14 CN CN202080055473.5A patent/CN114174733B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3999792A1 (en) | 2022-05-25 |
| WO2021011564A1 (en) | 2021-01-21 |
| CN114174733A (zh) | 2022-03-11 |
| US20220252306A1 (en) | 2022-08-11 |
| CN114174733B (zh) | 2024-04-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7131294B2 (en) | Method and apparatus for control of carbon dioxide gas cooler pressure by use of a capillary tube | |
| WO2017120503A1 (en) | Vapor compression system | |
| CN111788440A (zh) | 利用温度超控的马达温度控制技术 | |
| JP2007322024A (ja) | 大温度差空調システム | |
| JP2004003825A (ja) | ヒートポンプシステム、ヒートポンプ式給湯機 | |
| CN103968593A (zh) | 带有自冷却循环系统的空调器 | |
| US20220128274A1 (en) | Condenser arrangement for a chiller | |
| JP7187659B2 (ja) | 蒸気圧縮システム | |
| US20220333834A1 (en) | Chiller system with multiple compressors | |
| KR20220032098A (ko) | 직렬 흐름 냉각기 시스템 | |
| US20220307739A1 (en) | Lubrication system for a compressor | |
| JP2015210029A (ja) | 蓄熱システム及び空調システム | |
| US20200041181A1 (en) | Systems and methods for purging a chiller system | |
| US20230080007A1 (en) | Free cooling system for hvac system | |
| CN215765883U (zh) | 加热、通风、空调和/或制冷系统以及冷却器系统 | |
| US20230392828A1 (en) | Chiller system with serial flow evaporators | |
| WO2024076711A1 (en) | Heating, ventilation, air conditioning, and/or refrigeration system with heating and cooling operations | |
| WO2024064383A1 (en) | Heat exchanger for hvac&r system | |
| CN114484946A (zh) | 具有串流蒸发器的冷却器系统 | |
| WO2022241153A1 (en) | Mechanical-cooling, free-cooling, and hybrid-cooling operation of a chiller | |
| WO2023239872A1 (en) | Systems and methods for controlling a chiller | |
| CN116324325A (zh) | 微通道热交换器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal |