TW201736790A - 用以控制冷凍系統之系統及方法 - Google Patents

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Abstract

一種冷凍系統包括：一自由冷卻系統，其具有一空氣冷卻熱交換器，其中該空氣冷卻熱交換器包括一風扇，該風扇經配置來在該空氣冷卻熱交換器之線圈上移動空氣以將熱量自流過該空氣冷卻熱交換器之一冷卻劑移除；以及一機械冷卻系統，其具有一製冷劑迴路，該製冷劑迴路包括沿該製冷劑迴路置設的一蒸發器、一壓縮機及一冷凝器，其中該壓縮機經配置來經由該製冷劑迴路循環一製冷劑，且其中該蒸發器經配置來接收該冷卻劑，且將熱量自該冷卻劑傳遞至該製冷劑。該冷凍系統亦包括：一控制器，其經配置來將該風扇之一風扇速度向上調整至一臨限風扇速度，以在該風扇速度達到該臨限風扇速度時啟動該可變速度壓縮機之操作，其中該風扇速度及該壓縮機之一壓縮機速度至少基於一環境空氣溫度及一冷卻負載需求。

Description

用以控制冷凍系統之系統及方法
相關申請案之交互參照 本申請案主張於提交於2016年2月10日名為「SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING A REFRIGERATION SYSTEM」之美國臨時申請案序列號第62/293,676號的優先權及權益，該美國臨時申請案之揭示內容為了所有目的在此以全文引用方式併入本文。
本揭示係有關於用以控制冷凍系統之系統及方法。
發明背景 本揭示內容總體係關於冷凍系統。具體而言，本揭示內容係關於包括自由冷卻系統及機械冷卻系統之冷凍系統。
冷凍系統在多種設置中使用且用於許多目的。例如，冷凍系統可包括自由冷卻系統及機械冷卻系統。在一些情況下，自由冷卻系統可包括液體至空氣熱交換器，該液體至空氣熱交換器在整個產業內使用，且在許多加熱、通風及空氣調節應用中使用。後者應用包括住宅、商業及工業空氣調節系統。另外，機械冷卻系統可為蒸汽壓縮冷凍循環，其可包括冷凝器、蒸發器、壓縮機及/或膨脹裝置。在蒸發器中，液體或主要為液體的製冷劑藉由自空氣流動流及/或冷卻流體(例如水)抽吸熱能量被蒸發，該空氣流動流及/或冷卻流體可亦流過自由冷卻系統之液體至空氣熱交換器。在冷凝器中，製冷劑經去熱、壓縮及次級冷卻。在一些情況下，冷凍系統可調整液體至空氣熱交換器之風扇之速度及/或機械冷卻系統中之壓縮機之速度，以符合所要冷卻需求。
於本揭示的一個態樣中，係提出一種冷凍系統，其包含：   一自由冷卻系統，其包含一空氣冷卻熱交換器，其中該空氣冷卻熱交換器包含一風扇，該風扇經配置來在該空氣冷卻熱交換器之線圈上移動空氣以將熱量自流過該空氣冷卻熱交換器之一冷卻劑移除；一機械冷卻系統，其包含一製冷劑迴路，其中一蒸發器、一可變速度壓縮機及一冷凝器沿該製冷劑迴路置設，其中該可變速度壓縮機經配置來經由該製冷劑迴路循環一製冷劑，且其中該蒸發器經配置來接收該冷卻劑，且經配置來將熱量自該冷卻劑傳遞至該製冷劑；以及一控制器，其經配置將該風扇之一風扇速度向上調整至一臨限風扇速度，以在該風扇速度達到該臨限風扇速度時啟動該可變速度壓縮機之操作，其中該風扇速度及該可變速度壓縮機之一壓縮機速度至少基於一環境空氣溫度及一冷卻負載需求，且其中該臨限風扇速度小於該風扇之一最大速度。
詳細說明 本揭示內容係關於用於冷凍系統之增強控制系統，該冷凍系統包括自由冷卻系統及機械冷卻系統以用於冷卻負載。如本文所用，自由冷卻系統可包括將流體置於與環境空氣之熱交換關係中的系統。因此，自由冷卻系統可將周圍環境中之環境空氣用作冷卻及/或加熱流體。冷凍系統可單獨地使用自由冷卻系統(例如自由冷卻模態)，單獨地使用機械冷卻系統(例如機械冷卻模態)或同時地使用自由冷卻系統及機械冷卻系統(例如混合式冷卻模態)。為了判定哪一/哪些系統進行操作，製冷劑系統可包括各種感測器及/或量測冷凍系統之操作條件(例如風扇速度、壓縮機速度、環境空氣溫度、冷卻流體溫度)之其他監測裝置。例如，根據本揭示內容之實施例，判定哪一/哪些系統進行操作可至少取決於所要冷卻負載需要(例如，所要負載溫度)及/或環境空氣溫度(例如，冷凍系統之周圍環境溫度)。
通常，在操作機械冷卻系統之前，冷凍系統將自由冷卻系統之氣流增大至最大氣流，因為通常咸信自由冷卻系統耗損比機械冷卻系統(例如蒸汽壓縮冷凍循環之壓縮機)更少的電力。例如，自由冷卻系統可包括一或多個風扇，該一或多個風扇朝向熱交換器之線圈引導空氣以冷卻流過線圈之冷卻流體。為了使風扇進行操作，電力經供應至一或多個風扇，以使得空氣可在線圈上流動且自冷卻流體吸收熱量。藉由在若干固定速度風扇運行的情況下控制線圈旁通閥，可調整藉由自由冷卻系統進行之自由冷卻量。
機械冷卻系統可包括一或多個蒸汽壓縮冷凍循環，其中每一蒸汽壓縮冷凍循環包括蒸發器、壓縮機、冷凝器及/或膨脹裝置。製冷劑可經由壓縮機經引導通過機械冷卻系統(例如製冷劑迴路)，其中該壓縮機可亦藉由可變速度驅動供電。耦接至壓縮機之可變速度驅動可賦能於對壓縮機速度的控制，且因此以及對藉由蒸汽壓縮冷凍循環進行之冷卻量的控制。
通常，在向機械冷卻系統之壓縮機供電之前，冷凍系統以最大能力(例如最大風扇速度)操作自由冷卻系統，因為咸信自由冷卻系統之風扇耗損比機械冷卻系統之壓縮機更少的電力。另外，當電力經供應至機械冷卻系統之一或多個壓縮機時，傳統冷凍系統可以最大能力(例如以最大風扇速度)繼續操作自由冷卻系統。本實施例設法藉由將自由冷卻系統之風扇(例如可變速度風扇)之速度向上增大至臨限速度來最小化輸入至整體冷凍系統(例如自由冷卻系統及機械冷卻系統)之電量，其中該臨限速度低於最大風扇速度(例如，風扇無法再物理上超過之速度)。在一些情況下，當風扇達到臨限速度時(或在風扇達到臨限速度之前)，電力可經供應至機械冷卻系統之壓縮機。以此種方式操作冷凍系統可最小化供應至系統之電量，進而增強冷凍系統之效率。
現在轉向各圖，圖1描繪用於冷凍系統之示範性應用。通常，此類系統可在設置範圍內應用，該等設置係在加熱、通風、空氣調節及冷凍(HVAC & R)領域內及該領域之外。冷凍系統可藉由蒸汽壓縮冷凍、吸收冷凍及/或熱電冷卻將冷卻提供至資料中心、電氣裝置、冷凍器、冷卻器或其他環境。然而，在當前設想應用中，冷凍系統可亦在住宅、商業、輕工業、工業中及在用於加熱或冷卻諸如住宅、建築物、結構等體積或外殼之任何其他應用中使用。此外，冷凍系統可在適當情況下在工業應用中使用，以用於各種流體之基本冷凍及加熱。
圖1例示在此情況下為用於可使用一或多個熱交換器之建築物環境管理的加熱、通風、空氣調節及冷凍系統(HVAC & R)之示範性應用。例如，建築物10藉由包括冷凍系統12及鍋爐14之系統冷卻。如所示，冷凍系統12置設於建築物10之屋頂上，且鍋爐14位於地下室中；然而，冷凍系統12及鍋爐14可位於緊挨建築物10之其他設備室或區域中。冷凍系統12為空氣冷卻裝置及/或機械冷卻系統，其實現冷凍循環以冷卻水(或另一冷卻流體，諸如乙二醇)。冷凍系統12容納在單一結構內，該單一結構可包括機械冷卻環路、自由冷卻系統、控制器及相關設備，諸如泵、閥及管路。例如，冷凍系統12可為併入自由冷卻系統、機械冷卻系統及控制器之單一封裝體屋頂單元。在一些實施例中，冷凍系統12可能不包括外部控制器(例如，用於控制建築物10之其他組件的外部控制器之連接埠)。換言之，冷凍系統12為自主單元(例如封裝單元)，其可用來在無其他組件或控制器的情況下提供加熱及/或冷卻。鍋爐14為密閉容器，其包括爐以加熱水。來自冷凍系統12及鍋爐14之水(另一冷卻流體)藉由水管道16經由建築物10循環。水管道16通往位於個別地板上且位於建築物10之部分內的空氣處置器18。
空氣處置器18耦接至管道系統20，管道系統20適於將空氣分佈在空氣處置器18之間且可自外側進入口(未展示)接收空氣。空氣處置器18包括熱交換器，該等熱交換器循環來自冷凍系統12之冷水及來自鍋爐14之熱水以提供加熱或冷卻的空氣。位於空氣處置器18內之風扇跨於熱交換器之線圈抽吸空氣，並將經調節之空氣導向建築物10內之環境，諸如房間、公寓或辦公室，以便將環境維持在指定溫度。在此展示之如包括恆溫器22之控制裝置可用來指定經調節之空氣之溫度。控制裝置22可亦用來控制通過及來自空氣處置器18之空氣的流量。當然，其他裝置可包括在系統中，諸如調整水之流量的控制閥，以及感測水、空氣等之溫度及壓力的壓力及/或溫度轉換器或開關。此外，控制裝置可包括電腦系統，該等電腦系統與其他建築物控制或監測系統整合及/或與其分離，該等系統包括遠離建築物10之系統。應注意，雖然將水論述為冷卻流體，但任何適合冷卻流體可在冷凍系統12中使用。
根據本揭示內容之實施例，冷凍系統12可包括可經更改及/或增強來包括自由冷卻系統之機械冷卻系統。例如，圖2為冷凍系統12之透視圖，其可包括機械冷卻系統(例如蒸汽壓縮冷凍循環)及自由冷卻系統兩者以增強整體冷凍系統12之效率。在某些實施例中，冷凍系統12之機械冷卻系統可為空氣冷卻可變速度螺桿式製冷器，類似於如由Johnson Controls Incorporated提供的YVAA製冷器之機械冷卻系統。例如，機械冷卻系統可為具有可變速度冷凝器風扇(例如可與一或多個空氣冷卻熱交換器一起使用的風扇)之雙環路可變速度螺桿式製冷器。另外，冷凍系統12可包括可單獨使用或與機械冷卻系統(例如蒸汽壓縮冷凍循環)組合使用之自由冷卻系統。
在某些實施例中，冷凍系統12可包括控制系統，該控制系統經配置來基於環境空氣(例如，冷凍系統之周圍環境中的空氣)之溫度及/或冷卻負載需要(例如，負載所需冷卻量)判定是否(及如何)操作機械冷卻系統及/或自由冷卻系統。因此，冷凍系統12可僅操作機械冷卻系統(例如機械冷卻模態)，僅操作自由冷卻系統(例如自由冷卻模態)或同時操作機械冷卻系統及自由冷卻系統(例如混合式冷卻模態)以滿足冷卻負載需求。
如上所論述，可能需要最小化輸入至冷凍系統12之能量的量以最大化冷凍系統12之效率而同時達成負載之所要冷卻能力。在典型冷凍系統中，在機械冷卻系統之壓縮機(例如可變速度壓縮機)經激活之前，自由冷卻系統之風扇速度可最大化，以便達成所要冷卻負載。然而，現在意識到，在達到最大風扇速度之前激活機械冷卻系統壓縮機，可耗損比在激活機械冷卻系統壓縮機之前以其最大速度操作風扇更小的能量。
例如，圖3為可根據本揭示內容之實施例使用的冷凍系統12之方塊圖。如所例示實施例所示，冷凍系統12包括自由冷卻系統52及機械冷卻系統54(例如，一或多個蒸汽壓縮冷凍循環)。自由冷卻系統52可包括空氣冷卻熱交換器56，空氣冷卻熱交換器56可接收及冷卻冷卻流體58(例如，水及/或乙二醇)。例如，空氣冷卻熱交換器56可沿藉由一或多個風扇60(例如可變速度風扇)產生之氣流路徑59置位，一或多個風扇60在空氣冷卻熱交換器56之線圈上引導空氣。當環境空氣處於相對低溫度時，在線圈上經引導之空氣可自冷卻流體58吸收熱量，進而減小冷卻流體58之溫度及增大在空氣冷卻熱交換器56之線圈上流動之環境空氣的溫度。在某些實施例中，冷卻流體58可自負載62由空氣冷卻熱交換器56接收。因此，冷卻流體58可最終朝向負載62重定向以降低負載62之溫度(例如，可經引導經過建築物或機器之空氣或流體)。
然而，當環境空氣溫度相對高時，自由冷卻系統52可能不為有效的。例如，發生在冷卻流體58與空氣冷卻熱交換器56中之環境空氣之間的熱傳遞量可在環境空氣溫度升高時減小(例如，環境空氣可能在環境空氣相對溫暖時不自冷卻流體58吸收同樣多的熱量)。因此，冷凍系統12可包括三通閥64，三通閥64控制可朝向自由冷卻系統52流動之冷卻流體58之量。例如，三通閥64可阻塞冷卻流體58使其無法直接朝向機械冷卻系統54之蒸發器66流動，且同時賦能於在環境空氣溫度充分低於自負載62返回之冷卻流體58溫度時流過空氣冷卻熱交換器56，以使得自由冷卻供應冷卻負載需求中之至少一部分。冷卻流體58可隨後流過蒸發器66，其中蒸發器66可進一步冷卻冷卻流體58。
如圖3之所例示實施例所示，三通閥64可自泵65接收冷卻流體58，並在將冷卻流體58流直接自負載62朝向蒸發器66或自空氣冷卻熱交換器56朝向蒸發器66引導之間進行選擇。在某些實施例中，三通閥64可包括T形件及機械耦接至致動器之兩個兩通蝶閥，該致動器可調整閥之位置(例如，一個蝶閥在另一蝶閥關閉時打開)。應注意，雖然三通閥64在圖3之實施例中位於空氣冷卻熱交換器56上游，但三通閥64可在其他實施例中位於空氣冷卻熱交換器56下游。在另一實施例中，三通閥64可經配置來同時地供應及控制冷卻流體58流直接自負載62去往空氣冷卻熱交換器56及去往蒸發器66。
當自由冷卻能夠提供冷卻負載需求之大體全部時(例如，當環境空氣溫度低於臨限溫度時)，機械冷卻系統54不進行操作。因而，冷卻流體58流過蒸發器66而不經受實質上的溫度變化(例如，實質上無熱量自蒸發器66中之冷卻流體58傳遞)。在一些實施例中，冷凍系統12可包括旁通閥67以賦能於冷卻流體58(或冷卻流體58中之一部分)來旁通蒸發器66。在某些實施例中，旁通蒸發器66可實質上避免冷卻流體58在流過蒸發器66時所經受的壓降。
當自由冷卻不能提供冷卻負載需求之大體全部時，機械冷卻系統54可經啟動(例如，單獨地操作或與自由冷卻系統52同時地操作)。在某些實施例中，機械冷卻系統54可為包括蒸發器66、壓縮機70(例如可變速度壓縮機)、冷凝器72及/或膨脹裝置74等組件之蒸汽壓縮冷凍循環68。例如，機械冷卻系統54可經配置來循環製冷劑76，製冷劑76可經由藉由冷卻流體58之熱傳遞在蒸發器66中蒸發(例如汽化)(例如，冷卻流體58將熱能量傳遞至蒸發器66中之製冷劑76)。因此，熱量可自冷卻流體58傳遞至蒸發器66內之製冷劑76，進而降低冷卻流體58之溫度(例如，代替自由冷卻系統52或除自由冷卻系統52之外)。在某些實施例中，冷卻流體58及/或製冷劑76可包括乙二醇(或乙二醇與水之混合物)。一些實施例中，冷凝器72之一或多組線圈可包括微通道線圈。
空氣冷卻熱交換器56可包括具有內部強化管及百葉片式翅片之圓管板狀翅片線圈來改良熱傳遞。蒸發器66可為銅焊板、直接膨脹(DX)殼管式熱交換器、浸沒式殼管熱交換器、降膜式殼管熱交換器、混合式降膜及浸沒熱交換器或其任何組合。對於使用DX蒸發器之實施例而言，製冷劑係處於管側上，且製冷劑可多次流經蒸發器(例如，兩次、三次、四次或更多次)。對於使用其中製冷劑處於殼體側上之蒸發器的實施例而言，水或乙二醇可一次、兩次、三次或更多次經由管流進。
退出蒸發器66之製冷劑76可朝向壓縮機70流動，壓縮機70經配置來經由蒸汽壓縮冷凍循環68循環製冷劑。另外，壓縮機70可在製冷劑76經由蒸汽壓縮冷凍循環68循環(circulate)(例如循環(cycle))時增大製冷劑76之壓力。增大製冷劑76之壓力可亦升高製冷劑76之溫度，以使得退出壓縮機70之製冷劑76之溫度大於進入壓縮機70之製冷劑76溫度。因此，可能需要降低製冷劑76之溫度以便其可最終自蒸發器66中之冷卻流體58吸收熱量。
因此，退出壓縮機70之製冷劑76可朝向冷凝器72流動。在某些實施例中，機械冷卻系統54之冷凝器72可為空氣冷卻熱交換器，類似於自由冷卻系統52之空氣冷卻熱交換器56。在其中冷凝器72為空氣冷卻熱交換器之實施例中，冷凝器72可與空氣冷卻熱交換器56共用風扇60。如圖3之所例示實施例所示，冷凝器72可相對於氣流路徑59位於空氣冷卻熱交換器56下游，以便冷卻流體58可在自由冷卻期間接近環境溫度。在其他實施例中，冷凝器72可包括與風扇60分離之風扇77(例如可變速度風扇)(例如圖4及5)。在另一實施例中，機械冷卻系統54之冷凝器72可為任何適合熱交換器，該熱交換器經配置來將熱量自製冷劑76傳遞至另一介質(例如，水、空氣)。在任何情況下，冷凝器72經配置來降低製冷劑76之溫度且通常液化(例如壓縮)製冷劑76。
在某些實施例中，機械冷卻系統54可亦包括膨脹裝置74，膨脹裝置74可進一步降低製冷劑76之溫度以及減小製冷劑76之壓力。膨脹裝置74可包括膨脹閥、閃發槽、膨脹線圈或經配置來減小製冷劑76之壓力(且降低製冷劑76之溫度)之任何其他裝置。在其他實施例中，機械冷卻系統54可能不使用膨脹裝置74。
如上所論述，藉由流過自由冷卻系統52及/或機械冷卻系統54之蒸發器66，冷卻流體58之溫度可降低。然而，當冷卻負載需求(例如，負載62之預定及/或所要溫度及/或退出蒸發器66之冷卻流體58的預定溫度)超過自由冷卻系統52可單獨提供之量時，自由冷卻系統52及機械冷卻系統54可同時地操作(例如混合式冷卻模態)。因此，冷卻流體58可朝向自由冷卻系統52之空氣冷卻熱交換器56被引導，其中冷卻流體58之溫度可自第一溫度降低至第二溫度(例如，第二溫度低於第一溫度)。另外，冷卻流體58可在退出空氣冷卻熱交換器56後朝向機械冷卻系統54之蒸發器66被引導。冷卻流體58之溫度可在混合式冷卻模態期間進一步自第二溫度降低至第三溫度(例如，第三溫度低於第二溫度且因此以及第一溫度)。在退出蒸發器66後，冷卻流體58可朝向負載62被引導，其中冷卻流體58可用來冷卻負載62。
在某些實施例中，冷卻流體58之第一部分可朝向自由冷卻系統之空氣冷卻熱交換器56被引導，而冷卻流體58之第二部分可朝向機械冷卻系統54之蒸發器66被引導(例如，經由三通閥64)。在其他實施例中，通常，冷卻流體58之全部可在進入蒸發器66之前流過空氣冷卻熱交換器56或直接流過蒸發器66。
冷凍系統12可包括控制器78，控制器78可調整三通閥64之位置、旁通閥67之位置、一或多個風扇60之速度、一或多個風扇77(例如圖5)之速度、壓縮機70之速度及/或可影響供應至負載62之冷卻流體58之溫度的任何其他操作條件。因此，冷凍系統12可包括可監測冷凍系統12之操作條件的一或多個感測器。例如，冷凍系統12可包括返回冷卻流體溫度感測器81、供應冷卻流體溫度感測器83、吸入壓力感測器85、排放壓力感測器87及/或環境溫度感測器89。溫度及/或壓力感測器可向控制器78提供反饋，控制器78可隨後基於自一或多個感測器接收之反饋調整三通閥64之位置、閥67之位置、一或多個風扇60之速度、一或多個風扇77(圖5)之速度及/或壓縮機70之速度。
在某些實施例中，控制器78可包括處理器80及記憶體82。例如，控制器78可包括非暫時性代碼或儲存在機器可讀媒體(例如記憶體82)中之指令，該機器可讀媒體藉由處理器(例如處理器80)使用來實現本文揭示之技術。記憶體82可儲存可藉由處理器80執行之電腦指令。另外，記憶體82可儲存實驗資料及/或關於冷凍系統12之預定操作條件的其他值。控制器78可基於自一或多個感測器接收之反饋，例如藉由調整三通閥64之位置、閥67之位置、一或多個風扇60之速度、一或多個風扇77之速度及/或壓縮機70之速度，來監測及控制冷凍系統12之操作。冷凍系統12之控制器78可經配置來進行可增強冷凍系統12之效率的指令。參考圖6在此更詳細地論述此類指令。
圖4為冷凍系統12之方塊圖，其中機械冷卻系統54包括第二蒸汽壓縮冷凍循環90。第二蒸汽壓縮冷凍循環90可包括第二壓縮機91(例如，可變速度壓縮機或固定速度壓縮機)、第二冷凝器92及第二膨脹裝置93。在一些實施例中，壓縮機70可為可變速度壓縮機，且第二壓縮機91可為固定速度壓縮機。然而，在其他實施例中，壓縮機70及第二壓縮機91可為可變速度壓縮機與固定速度壓縮機之將賦能於冷凍系統12以最小能量輸入來操作的任何適合組合。另外，第二蒸汽壓縮冷凍循環90可經配置來將製冷劑94引導經過蒸發器66以在冷卻負載需求相對高時提供附加冷卻。第二蒸汽壓縮冷凍循環90可經配置來以在實質上與蒸汽壓縮冷凍循環68一樣的方式操作以將冷卻製冷劑94提供至蒸發器66，其中冷卻製冷劑94可自冷卻流體58吸收熱量。在一些實施例中，製冷劑94可為與製冷劑76相同的流體(例如，水、乙二醇及/或水與乙二醇之混合物)。在其他實施例中，製冷劑94可不同於製冷劑76。
如圖4所示，兩個製冷劑環路68及90共用單個蒸發器66。在此實施例中，蒸發器66包括殼管式熱交換器，其中製冷劑處於殼體側上，且水或乙二醇處於管側上。隔板95分隔兩個製冷劑環路68與90且充當兩個環路68與90之間的管板。在其他實施例中，DX蒸發器或銅焊板蒸發器可在多個製冷劑環路68及90包括在冷凍系統12中時使用。
如圖4之所例示實施例所示，第二冷凝器92可位於與冷凝器72隔開的氣流路徑96中。第二空氣冷卻熱交換器97可沿氣流路徑96置位且與第二冷凝器92共用風扇98(例如可變速度風扇)。在此實施例中，氣流59經由空氣冷卻熱交換器59、冷凝器72及風扇60自周圍環境抽吸且然後向上排放(例如，排放到冷凍系統12之外)。同樣地，氣流路徑96經由第二空氣冷卻熱交換器97、第二冷凝器92及風扇98自周圍環境抽吸且然後向上排放(例如，排放到冷凍系統12之外)。在其他實施例中，冷凝器72、第二冷凝器92及空氣冷卻熱交換器56可位於任何適合佈置中以滿足冷卻負載需求。在另一實施例中，冷凝器72、第二冷凝器92及空氣冷卻熱交換器56中之一或多者可共用風扇(例如，冷凝器72、第二冷凝器92及/或空氣冷卻熱交換器56位於相同氣流路徑中)，以使得環境空氣以串流組態流過空氣冷卻熱交換器56、冷凝器72、第二冷凝器92及風扇60。
另外，控制器78可通訊耦接至第二吸入壓力感測器99及第二排放壓力感測器100以監測進入及退出第二壓縮機91之製冷劑94的壓力(例如，類似於用於壓縮機70之吸入壓力感測器85及排放壓力感測器87)。在一些實施例中，進入及退出第二壓縮機91之製冷劑94的壓力可賦能於控制器78來判定是否增大及/或減小第二壓縮機91之速度。
冷凍系統12可另外包括節熱器101、過濾器102、油分離器104及/或附加閥，該等閥可提供增強的控制及能力以冷卻負載62，且進而增強冷凍系統12之效率。例如，圖5為包括此類附加裝置之冷凍系統12之方塊圖。如圖5之所例示實施例所示，蒸汽壓縮冷凍循環68包括節熱器101。節熱器101可包括膨脹裝置74以及閃發槽106。在某些實施例中，閃發槽106可在相對低的壓力及低溫度下自膨脹裝置74接收製冷劑76。閃發槽106可為容器，其經配置來更進一步地快速降低製冷劑76之壓力以將任何汽狀製冷劑自壓縮製冷劑分離。因此，作為閃發槽106內之快速膨脹的結果，製冷劑76之第一部分可汽化(例如，自液體變化至蒸汽)。在一些實施例中，製冷劑76之汽化的第一部分可旁通蒸發器66且經由旁通環路107朝向壓縮機70被引導。另外，製冷劑76之第二部分可保持在液體形式中且收集在閃發槽106之底部108處。在一些實施例中，閥110可包括在閃發槽106下游及蒸發器66上游，以使得製冷劑76之第二部分之流量可基於冷凍系統12之其他操作條件調整。例如，當冷凝器72使製冷劑76之溫度降低至一水平以使得退出閃發槽106之第一部分實質上小於第二部分時，閥110可經調整來增大朝向蒸發器66被引導的製冷劑76之第二部分之流量，以便更多製冷劑76在蒸發器66中蒸發且朝向壓縮機70被引導。
另外，閃發槽106可包括液位感測器111，液位感測器111可監測收集在閃發槽106之底部108中的製冷劑76之第二部分(例如液體部分)之量。液位感測器111可通訊耦接至控制器78以向控制器78提供關於收集在閃發槽106中的液體量之反饋。在某些實施例中，控制器78可經配置來基於自液位感測器111接收之反饋進行輸出、功能或命令。例如，在某些實施例中，三通閥112可定位在冷凝器72與節熱器101之間。因此，當閃發槽106中之液位處於臨限位準之上時，三通閥112可經調整來沿旁通環路113朝向蒸發器66引導製冷劑76，進而旁通節熱器101(例如，製冷劑溫度過低，且因此由節熱器101提供之附加冷卻可能不為所要的)。另外，當閃發槽106中之液位低於預定位準時，三通閥112可使製冷劑76之全部或相當大一部分藉由關閉旁通環路113而在節熱器101中招致附加冷卻。
如圖5之所例示實施例所示，蒸汽壓縮冷凍循環68可亦包括沿旁通環路107置設之止回閥115，止回閥115可阻塞製冷劑76之第一部分使其無法自壓縮機70朝向閃發槽106流動。因此，製冷劑76(例如汽狀製冷劑)之第一部分可自閃發槽106朝向壓縮機70被引導，其中製冷劑76之第一部分之壓力可增大。另外，製冷劑76之第一部分可因止回閥115而遭阻塞使其無法自壓縮機70朝向閃發槽106流回。另外或替代地，閥116可被包括在閃發槽106與壓縮機70之間，以使得製冷劑76之第一部分的流量可藉由控制器78調整(例如，經由經配置來調整閥116之位置的致動器)。可能需要控制來自閃發槽106之製冷劑76之第一部分流向壓縮機70的流量，因為壓縮機70可包括預定容量(例如，基於壓縮機速度)，該預定容量掌控可經壓縮之製冷劑76的速率。因此，當壓縮機70接近預定容量時，控制器78可調整閥116以減小朝向壓縮機70流動之製冷劑76之第一部分的流率。類似地，當壓縮機在通常小於容量的情況下操作時，控制器78可調整閥116以增大朝向壓縮機70流動之製冷劑76之第一部分的流量。
另外，蒸汽壓縮冷凍循環68可包括過濾器102，過濾器102可用來自製冷劑76移除污染物。在某些實施例中，酸及/或油可變得與經由蒸汽壓縮冷凍循環68循環之製冷劑76混合。因此，過濾器102可經配置來自製冷劑76移除此類污染物，以使得進入膨脹裝置74、閃發槽106、壓縮機70及/或蒸發器66之製冷劑76包括最小程度的污染物。
蒸汽壓縮冷凍循環68可亦包括油分離器104，油分離器104可位於壓縮機70下游及冷凝器72上游，舉例而言。油分離器104可用來在製冷劑76流過壓縮機70時移除可收集在製冷劑76中的油。因此，在油分離器104內移除之任何油可經由再循環環路117自油分離器104返回至壓縮機70。另外，自製冷劑76移除之油可收集在油分離器104內。因而，閥118可沿再循環環路117置位以控制朝向壓縮機70流動之油的流量及/或壓力。因此，返回至壓縮機70之油量可藉由控制器78調整(例如，經由經配置來調整閥118之位置的致動器)。在某些實施例中，油分離器104可為閃蒸器、隔膜分離器或經配置來自製冷劑76(例如，水及/或乙二醇)分離油之任何其他裝置。
另外，閥119可位於壓縮機70與油分離器104之間以控制朝向油分離器104流動之製冷劑76之量。在一些情況下，油分離器104可包括油位監測裝置(例如，油位感測器120)，該油位監測裝置可賦能於控制器78及/或操作者來判定多少油已收集在油分離器104中。當油分離器104中之油量超過預定臨限位準時，控制器78可調整閥119之位置以減小流向油分離器104之製冷劑76的流量。在一些實施例中，控制器78可亦調整閥118之位置以增大自油分離器104返回至壓縮機70的油量。因此，油分離器104中之油位可降低，進而賦能於更多的製冷劑76朝向油分離器104、且因此朝向冷凝器72流動。雖然本論述集中於蒸汽壓縮冷凍循環68上，但應注意，第二蒸汽壓縮冷凍循環90可亦包括節熱器、過濾器、油分離器及/或附加閥及參考圖5所論述之組件。
為了增強冷凍系統12之效率，可能需要在一或多個風扇60達到最大速度(例如，一或多個風扇60無法更快轉動之速度及/或由製造商指定之預定最大速度)之前來操作壓縮機70(及/或第二壓縮機91)。在一些情況下，在一或多個風扇60達到最大速度之前操作壓縮機70(及/或第二壓縮機91)可增強冷凍系統12之效率。例如，圖6為可用來增強冷凍系統12之效率的製程130之方塊圖。
在方塊132處，控制器78可判定環境空氣(例如，冷凍系統12之周圍環境中之空氣)之溫度及/或冷卻負載(例如負載62)需求。例如，控制器78可通訊耦接至監測環境空氣溫度之環境空氣溫度感測器89。另外，控制器78可通訊耦接至返回冷卻流體溫度感測器81及/或至供應冷卻流體溫度感測器83以判定冷卻負載需求。如本文所用，環境空氣溫度可為冷凍系統12周圍之環境中的空氣溫度。另外，冷卻負載需求可基於負載62之預定或所要溫度(例如，自使用者介面接收之溫度)與負載62之實際溫度(例如，自監測負載62之感測器接收的溫度)之間的差值及/或供應至或返回自負載62(例如，自使用者介面接收)之冷卻流體58之所要溫度與供應至或返回自負載62(例如，自返回冷卻流體溫度感測器82或供應冷卻流體溫度感測器83接收之溫度)之冷卻流體58的實際溫度之間的溫差。
在方塊134處，控制器78可經配置來至少基於環境空氣溫度及/或冷卻負載需求以第一速度操作空氣冷卻熱交換器56之一或多個風扇60。因此，控制器78可經配置來基於自一或多個感測器接收之反饋計算(例如，經由處理器80)風扇之第一速度。一或多個風扇60之第一速度可在冷卻負載需求增大時及/或在環境空氣溫度升高時增大。反之，第一速度可在冷卻負載需求減小時(例如，當負載之實際溫度在冷卻時低於負載之預定溫度時)及/或在環境空氣溫度降低時減小。
在某些實施例中，一或多個風扇60可包括最大速度(例如，一或多個風扇60無法在物理上超過之速度)。然而，現在意識到，將一或多個風扇60之速度增大至最大速度可能不為理想的。相反地，在環境空氣溫度升高時及/或在冷卻負載需求增大時操作及/或增大壓縮機70之壓力可減小輸入至冷凍系統12之電力。因此，控制器78之記憶體82可經配置來計算(例如，使用演算法)一或多個風扇60之臨限速度，其中該臨限速度可小於一或多個風扇60之最大速度。例如，一或多個風扇60之臨限速度可介於最大速度之50%與99%之間，介於最大速度之70%與95%之間或介於最大速度之80%與90%之間。在一些實施例中，控制器78可使用以下方程式1來在僅自由冷卻模態期間計算臨限風扇速度。 臨限速度={[d1 ×(ECHLT-Tamb )2 +d0} ×FanFactor1 (1) 在方程式1中，d1及d0可表示針對空氣冷卻熱交換器56之預定因數。另外，ECHLT表示進入冷卻液體溫度(ECHLT)，或自蒸發器66朝向負載62被引導之冷卻流體58之溫度(例如，自供應冷卻流體溫度感測器83接收之溫度)。Tamb 為環境空氣溫度，且FanFactor1為可針對空氣冷卻熱交換器56之可程式設計因數。
對於在僅自由冷卻模態中操作而言，控制器調變風扇速度以使離開冷卻液體溫度維持接近預定設置點。在負載及/或環境溫度升高時，控制器增大風扇60之速度直至其達到臨限速度為止。在臨限速度下，控制器78可阻止一或多個風扇60之速度增大到超出臨限速度。負載或環境溫度中之任何其他增大，或導致離開冷卻水溫度至設置點值之上的對應增大之其他操作條件，致使控制器啟動一或多個壓縮機(例如可變速度壓縮機)之操作。如方程式1所示，臨限速度可針對各種操作條件而為不同的(例如，針對環境空氣溫度及/或冷卻負載之各種組合的不同臨限速度)。壓縮機70(及/或第二壓縮機91)之速度可利用此項技術中已知的演算法由控制器78判定，以使得冷卻負載需求可藉由冷凍系統12達成。
當一或多個風扇60達到臨限速度時，控制器78可亦經配置來以第一壓縮機速度操作機械冷卻系統54之壓縮機70(及/或第二壓縮機91)，如在方塊136處所示的。在某些實施例中，壓縮機70之第一壓縮機速度可為達成冷卻負載需求且亦減小輸入至冷凍系統12之能量之量(例如，輸入能量之最小量)的速度。另外，控制器78可經配置來在壓縮機70(及/或第二壓縮機91)操作時判定一或多個風扇60之第二速度。換言之，當壓縮機70操作時，以臨限速度繼續操作一或多個風扇可能不為理想的。例如，控制器78可經配置來基於方程式2判定第二速度。  第二速度=b1×每風扇之單位總負載+b2×FanFactor2            (2) 因此，第二速度(例如，在操作之混合式模態期間的一或多個風扇60之速度)可基於每風扇之單位總負載(例如，藉由一或多個風扇60之風扇進行的自由冷卻及機械冷卻之量)。因此，控制器78可經配置來判定每風扇之單位總負載，該單位總負載可基於進入冷卻液體溫度(ECHLT)、環境溫度(Tamb )、每一風扇之自由冷卻能力、每一風扇之機械冷卻能力及包括於冷凍系統12中之風扇數目，等等。因數b1、b2及FanFactor2可經預定來基於實驗資料及/或基於針對冷凍系統12之資訊(例如，由製造商提供的)最小化一或多個壓縮機70及/或91及風扇60之總能量使用。每風扇之單位總負載可自藉由壓縮機70及/或91提供之機械冷卻能力外加自空氣冷卻熱交換器56提供之自由冷卻能力估算。
第二速度表示可最小化壓縮機70及/或91及風扇60之總能量使用的估算風扇速度。在一些情況下，可能需要基於第二速度調整風扇速度以用於特定製冷劑環路68及/或90，以維持壓縮機油壓力、壓縮機吸入壓力、壓縮機排放壓力及/或可接受控制限度內之其他操作條件。
在某些實施例中，壓縮機70可在一或多個風扇60達到臨限速度時，在環境空氣溫度達到預定值時及/或在冷卻負載需求達到預定值時，進行操作。因此，控制器78可基於離開冷卻液體溫度判定壓縮機70之第一壓縮機速度(及/或第二壓縮機91之速度)，判定一或多個風扇60之第二速度，判定環境空氣溫度及/或冷卻負載需求。在其他實施例中，壓縮機70(及/或第二壓縮機91)可能不被操作直至一或多個風扇60達到臨限速度為止。在任何情況下，同時地在低於最大速度之速度下操作一或多個風扇60及操作壓縮機70可減小由冷凍系統12耗損之電量，從而可增強冷凍系統之效率。
在一些情況下，操作條件(例如，環境空氣溫度及/或冷卻負載需求)可在冷凍系統之操作期間變化。因此，在方塊138處，控制器78可經配置來調整一或多個風扇60之速度、壓縮機70之壓縮機速度及/或第二壓縮機91之壓縮機速度以解決操作條件中之變化。另外，控制器78可經配置來在冷凍系統12之不同操作模態之間切換(例如，參見圖7)。作為非限制性實例，當冷凍系統12位於戶外環境中時，環境空氣溫度可在夜間降低且在日間升高(例如，由於陽光或缺乏陽光)。因此，在操作之使用空氣冷卻熱交換器56之一或多個風扇60及壓縮機70的混合式冷卻模態期間，控制器78可經配置來在晚上將一或多個風扇60之速度自第一速度減小至第二速度(例如，第二速度小於第一速度)及/或將壓縮機70之壓縮機速度自第一壓縮機速度減小至第二壓縮機速度(例如，第二壓縮機速度小於第一壓縮機速度)。類似地，當環境空氣溫度在日間升高時，控制器78可經配置來將一或多個風扇60之速度自第一速度及/或第二速度增大至第三速度(例如，第三速度大於第一速度及/或第二速度)及/或將壓縮機70之壓縮機速度自第一壓縮機速度及/或第二壓縮機速度增大至第三壓縮機速度(例如，第三壓縮機速度大於第一壓縮機速度及/或第二壓縮機速度)。
另外，控制器78可經配置來在冷卻負載需求增大及/或減小時調整一或多個風扇60之速度及/或壓縮機70(及/或第二壓縮機91)之速度。在任何情況下，控制器78可經配置來藉由計算一或多個風扇60之速度與壓縮機70之壓縮機速度(及/或第二壓縮機91之速度)之組合判定一或多個風扇60之速度及壓縮機70(及/或第二壓縮機91)之壓縮機速度，該速度實質上或通常最小化輸入至冷凍系統12之電量(例如:參方程式2)。因此，冷凍系統12之效率可增強。
圖7為與冷凍系統12之各種操作模態下的冷卻負載需求有關之環境空氣溫度之圖示150。該圖示假設恆定離開冷卻液體溫度(LCHLT)(例如，自返回冷卻流體溫度感測器81接收之溫度)及流率。因此，圖形例示150展示何時冷凍系統12可至少基於環境空氣溫度及冷卻負載需求在給定模態中操作。如圖7之所例示實施例所示，當環境空氣溫度低於臨限溫度線152時，自由冷卻系統52可被操作。在某些實施例中，臨限溫度線152可表示一環境空氣溫度，其中在該環境空氣溫度下，自由冷卻可基於所量測返回冷卻液體溫度、所量測環境空氣溫度及/或其他操作參數仍有效用於自冷卻流體58吸收熱量。此外，當環境空氣溫度低於第二臨限溫度線154時，冷凍系統12可在僅自由冷卻模態156中操作。第二臨限溫度線154可表示一環境空氣溫度，其中在該環境空氣溫度下，冷卻負載需求可達成而不使用機械冷卻系統54及/或不以超出臨限速度之速度來操作一或多個風扇60。
當環境空氣溫度超過第二臨限溫度線154但低於臨限溫度線152時，控制器78可經配置來在第一混合式冷卻模態158中操作蒸汽壓縮冷凍循環68之壓縮機70。在第一混合式冷卻模態158中，藉由自由冷卻系統52及蒸汽壓縮冷凍循環68進行之冷卻之量達成冷卻負載需求。然而，在一些情況下，環境空氣溫度可低於臨限溫度線152，但自由冷卻系統52及蒸汽壓縮冷凍循環68可能無法達成冷卻負載需求(例如，當冷卻負載需求超過冷卻負載需求臨限線159時)。因此，除空氣冷卻熱交換器56及蒸汽壓縮冷凍循環68之壓縮機70之外，第二蒸汽壓縮冷凍循環90之第二壓縮機91可被操作，以達成所要冷卻水平。在此類情況下，冷凍系統12可在第二混合式冷卻模態160中操作。
在環境空氣溫度增大到臨限溫度線152以上時，自由冷卻系統52可耗損能量而不提供任何顯著的冷卻量。因此，供應至一或多個風扇60之電力可被阻塞且第一僅機械冷卻模態162可進行。第一僅機械冷卻模態162可操作蒸汽壓縮冷凍循環68之壓縮機70以冷卻流過蒸發器66之冷卻流體58。第一僅機械冷卻模態162可達成第二冷卻負載需求臨限線164以下的所要冷卻水平。因此，當冷卻負載需求超過第二冷卻負載需求臨限線164(且環境空氣溫度超過溫度臨限線152)時，第二僅機械冷卻模態166可藉由控制器78啟動。第二僅機械冷卻模態166可操作蒸汽壓縮冷凍循環68之壓縮機70及第二蒸汽壓縮冷凍循環90之第二壓縮機91兩者，以便達成冷卻負載需求。
在某些實施例中，溫度臨限線152及第二溫度臨限線154可沿表示環境空氣溫度的軸線170在點168處相交。點168可小於表示LCHLT的點172，以使得熱量可自冷卻流體58傳遞至環境空氣。
所揭示實施例中之一或多者單獨地或組合地可提供在增強包括自由冷卻系統及機械冷卻系統之冷凍系統之效率中有用的一或多個技術效果。通常，本揭示內容之實施例包括：在自由冷卻系統之一或多個風扇以小於最大速度之速度操作時操作機械冷卻系統之壓縮機。在一些情況下，以小於最大速度之速度操作壓縮機及自由冷卻系統之風扇可耗損比以最大速度操作壓縮機及/或風扇更少的電力。因此，輸入至冷凍系統之電力可減少，且冷凍系統之效率可增強。本說明書中之技術效果及技術問題為示範性的且不進行限制。應注意，本說明書中描述之實施例可具有其他技術效果且可解決其他技術問題。
儘管已例示及描述本揭示內容之僅某些特徵及實施例，但熟習此項技術者可在實質上並不脫離申請專利範圍中所敘述之標的之新穎教示及優勢之情況下想到許多修改及更改(例如，各種元件之大小、尺寸、結構、形狀及比例的變化、參數(例如溫度、壓力等)值的變化、安裝佈置的變化、使用材料的變化、定向的變化等)。任何製程或方法步驟之次序或順序可根據替代實施例來變化或重新排序。因此，應理解，隨附申請專利範圍旨在覆蓋落入本揭示內容真實精神內的所有此類修改及變化。此外，致力於提供示範性實施例之簡明描述，實際實施方式之所有特徵可能未經描述(亦即，與實施實施例之當前設想的最佳型式無關的彼等特徵，或與賦能於所主張實施例無關的彼等特徵)。應瞭解，在任何此種實際實行方案之發展中，如在任何工程或設計項目中，可作出許多實施方式專用決定。此種開發上的努力可能為複雜且耗時的，然而對於自本揭示內容中受益的一般技藝人員而言，這將是常規的設計、生產及製造工作。
10‧‧‧建築物
12‧‧‧冷凍系統
14‧‧‧鍋爐
16‧‧‧水管道
18‧‧‧空氣處置器
20‧‧‧管道系統
22‧‧‧恆溫器/控制裝置
52‧‧‧冷卻系統
54‧‧‧機械冷卻系統
56‧‧‧空氣冷卻熱交換器
58‧‧‧冷卻流體
59‧‧‧氣流路徑/氣流
60、77、98‧‧‧風扇
62‧‧‧負載
64、112‧‧‧三通閥
65‧‧‧泵
66‧‧‧蒸發器
67‧‧‧旁通閥/閥
68‧‧‧製冷劑環路/蒸汽壓縮冷凍循環/環路
70‧‧‧壓縮機
72‧‧‧冷凝器
74‧‧‧膨脹裝置
76、94‧‧‧製冷劑
78‧‧‧控制器
80‧‧‧處理器
81‧‧‧返回冷卻流體溫度感測器
82‧‧‧記憶體
83‧‧‧供應冷卻流體溫度感測器
85‧‧‧吸入壓力感測器
87‧‧‧排放壓力感測器
89‧‧‧環境溫度感測器/環境空氣溫度感測器
91‧‧‧第二壓縮機/壓縮機
92‧‧‧第二冷凝器
93‧‧‧第二膨脹裝置
95‧‧‧隔板
96‧‧‧氣流路徑
97‧‧‧第二空氣冷卻熱交換器
99‧‧‧第二吸入壓力感測器
100‧‧‧第二排放壓力感測器
101‧‧‧節熱器
102‧‧‧過濾器
104‧‧‧油分離器
106‧‧‧閃發槽
108‧‧‧底部
110、116、118、119‧‧‧閥
111‧‧‧液位感測器
113‧‧‧旁通環路
115‧‧‧止回閥
117‧‧‧再循環環路
130‧‧‧製程
132~138‧‧‧方塊
150‧‧‧圖示/圖形例示
152‧‧‧臨限溫度線
154‧‧‧第二臨限溫度線
156‧‧‧僅自由冷卻模態
158‧‧‧第一混合式冷卻模態
159‧‧‧冷卻負載需求臨限線
160‧‧‧第二混合式冷卻模態
162‧‧‧第一僅機械冷卻模態
164‧‧‧第二冷卻負載需求臨限線
166‧‧‧第二僅機械冷卻模態
170‧‧‧軸線
172‧‧‧點
圖1為使用根據本揭示內容之態樣之冷凍系統的示範性商業或工業環境之透視圖；
圖2為圖1之根據本揭示內容之態樣的冷凍系統之透視圖，其可包括自由冷卻系統及機械冷卻系統兩者，以增強冷凍系統之效率；
圖3為根據本揭示內容之態樣的冷凍系統之實施例的方塊圖；
圖4為根據本揭示內容之態樣的包括附加機械冷卻系統的冷凍系統之實施例的方塊圖；
圖5為根據本揭示內容之態樣的包括節熱器、過濾器及附加閥之冷凍系統的方塊圖；
圖6為根據本揭示內容之態樣的可用來增強冷凍系統之效率的製程之方塊圖；且
圖7為根據本揭示內容之態樣的與用於冷凍系統之各種操作模態之冷卻負載需求有關的環境溫度之圖示。
12‧‧‧冷凍系統

Claims (25)

  1. 一種冷凍系統，其包含： 一自由冷卻系統，其包含一空氣冷卻熱交換器，其中該空氣冷卻熱交換器包含一風扇，該風扇經配置來在該空氣冷卻熱交換器之線圈上移動空氣以將熱量自流過該空氣冷卻熱交換器之一冷卻劑移除； 一機械冷卻系統，其包含一製冷劑迴路，其中一蒸發器、一可變速度壓縮機及一冷凝器沿該製冷劑迴路置設，其中該可變速度壓縮機經配置來經由該製冷劑迴路循環一製冷劑，且其中該蒸發器經配置來接收該冷卻劑，且經配置來將熱量自該冷卻劑傳遞至該製冷劑；以及 一控制器，其經配置將該風扇之一風扇速度向上調整至一臨限風扇速度，以在該風扇速度達到該臨限風扇速度時啟動該可變速度壓縮機之操作，其中該風扇速度及該可變速度壓縮機之一壓縮機速度至少基於一環境空氣溫度及一冷卻負載需求，且其中該臨限風扇速度小於該風扇之一最大速度。
  2. 如請求項1之冷凍系統，其中該控制器經配置來調整該風扇速度及該壓縮機速度，以在一最小能量輸入下達成一所要冷卻負載需求。
  3. 如請求項1之冷凍系統，其中該自由冷卻系統、該機械冷卻系統及該控制器封裝在一單一單元中，以使得該冷凍系統為一自主單元。
  4. 如請求項1之冷凍系統，其中該控制器經配置來調整該壓縮機速度，且經配置來在該風扇速度達到該臨限風扇速度時以該臨限風扇速度維持該風扇速度。
  5. 如請求項1之冷凍系統，其中該臨限風扇速度至少基於該環境空氣溫度及退出該蒸發器之該冷卻劑的一溫度中之一或兩者藉由該控制器判定。
  6. 如請求項1之冷凍系統，其中該控制器經配置來在該環境空氣溫度達到一臨限溫度時將該風扇速度調整至實質上為零。
  7. 如請求項1之冷凍系統，其中該冷卻劑包含乙二醇。
  8. 如請求項1之冷凍系統，其中該製冷劑迴路之該冷凝器包含一空氣冷凝器。
  9. 如請求項8之冷凍系統，其中該空氣冷凝器相對於該空氣之一流處於該空氣冷卻熱交換器之下游。
  10. 如請求項1之冷凍系統，其包含一溫度感測器，該溫度感測器經配置來監測該環境空氣溫度，且經配置來將該環境空氣溫度作為反饋向該控制器提供。
  11. 如請求項1之冷凍系統，其中該機械冷卻系統包含一附加製冷劑迴路，其中一附加可變速度壓縮機及一附加冷凝器沿該附加製冷劑迴路置設，其中該附加可變速度壓縮機經配置來經由該附加製冷劑迴路循環一附加製冷劑，且其中該附加製冷劑經配置來流入該蒸發器中，且經配置來自該冷卻劑吸收熱量。
  12. 如請求項1之冷凍系統，其中該風扇為一可變速度風扇。
  13. 一種冷凍系統控制器，其包含： 一記憶體，其經配置來儲存指令以用於操作一自由冷卻系統及一機械冷卻系統； 一處理器，其經配置來執行該等指令，其中該等指令包含： 判定一環境空氣溫度及一冷卻負載需求中之一或兩者； 至少基於該環境空氣溫度及該冷卻負載需求中之一或兩者以一第一速度操作一空氣冷卻熱交換器之一風扇； 基於該環境空氣溫度及該冷卻負載需求中之至少一或兩者之變化調整該風扇之該第一速度；以及 在該第一速度達到一臨限速度時啟動該機械冷卻系統之一可變速度壓縮機之操作，其中該可變速度壓縮機經配置來在以一最大速度操作該風扇之前基於該環境空氣溫度、該冷卻負載需求及該風扇之該第一速度以一壓縮機速度進行操作。
  14. 如請求項13之冷凍系統，其中該等指令包含：在該環境空氣溫度達到一臨限溫度時將該風扇之該第一速度調整至實質上為零。
  15. 如請求項14之冷凍系統，其中該等指令包含：在該環境空氣溫度超過該臨限溫度時旁通該空氣冷卻熱交換器。
  16. 如請求項14之冷凍系統，其中該臨限溫度低於自一負載返回之一冷卻流體的一溫度。
  17. 如請求項13之冷凍系統，其中該臨限速度為小於該最大速度之一預定臨限速度。
  18. 如請求項13之冷凍系統，其包含一溫度感測器，該溫度感測器經配置來監測該環境空氣溫度，且經配置來將該環境空氣溫度作為反饋向該冷凍系統控制器提供。
  19. 如請求項13之冷凍系統，其中該等指令包含：調整該風扇之該第一速度及該壓縮機速度中之一或兩者以達成該冷卻負載需求。
  20. 如請求項13之冷凍系統，其中該等指令包含：以該臨限速度維持該風扇；以及調整該壓縮機速度以達成該所要冷卻負載需求。
  21. 一種方法，其包含： 判定一環境空氣溫度及一冷卻負載需求中之一或兩者； 至少基於該環境空氣溫度及該冷卻負載需求中之一或兩者以一第一速度操作一空氣冷卻熱交換器之一風扇； 基於該環境空氣溫度及該冷卻負載需求中之至少一或兩者之變化調整該風扇之該第一速度；以及 在該第一速度達到一臨限速度時啟動該機械冷卻系統之一可變速度壓縮機之操作，其中該可變速度壓縮機經配置來在以一最大速度操作該風扇之前基於該環境空氣溫度、該冷卻負載需求及該風扇之該第一速度以一壓縮機速度進行操作。
  22. 如請求項21之方法，其包含：在該環境空氣溫度達到一臨限溫度時將該風扇之該第一速度調整至實質上為零。
  23. 如請求項22之方法，其包含：在該環境空氣溫度超過該臨限溫度時旁通該空氣冷卻熱交換器。
  24. 如請求項21之方法，其包含：在該冷卻負載需求達到一臨限冷卻負載需求時調整一附加可變速度壓縮機之一附加壓縮機速度。
  25. 如請求項21之方法，其包含：調整該風扇之該第一速度，同時調整該壓縮機速度，以達成該冷卻負載需求。
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