TWI747937B - 用以控制冷凍系統之系統及方法 - Google Patents

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威廉 L. 酷伯可
史蒂芬 M. 札爾德斯
伊斯雷爾 費德曼
庫提斯 C. 克雷恩
陶德 高弗弗
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美商江森自控科技公司
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Abstract

一冷凍系統包括一熱交換器，該熱交換器係組配為使一冷卻流體與一工作流體處於一熱交換關係中、具有一幫浦的一自由冷卻迴路，該幫浦組配為可使工作流體在該熱交換器中循環以及一冷凝器、一流控制閥組配為可控制工作流體至該冷凝器的一流速，一冷凝器旁通閥，該冷凝器旁通閥係組配為可控制繞過該冷凝器的工作流體的一流速，以及一控制器，該控制器係組配為可基於環境溫度、離開該冷凝器的該工作流體的一溫度、該流量控制閥的一位置、該冷凝器旁通閥的一位置、或其等之組合，而調整該流速控制閥的該位置、該冷凝器旁通閥的該位置、該冷凝器的一風扇的一速度、一幫浦的一速度、以及一加熱器的一溫度。

Description

用以控制冷凍系統之系統及方法
本申請案主張於2016年八月22日提申之美國臨時專利申請號第62/378,148標題為「用以控制一冷凍系統的系統與方法」的效益與優先權，其在此完整併入參考。
本揭露大致關於一冷凍系統。特定地，本揭露是關於包括一自由冷卻系統與一機械式冷凍系統的一冷凍系統。
冷凍系統用在各種設置且有許多用途。例如，冷凍系統可包括自由冷卻系統與機械式冷卻系統。在一些案例中，自由冷卻系統可包括液態至氣態熱交換器，其係使用於工業與許多加熱、排氣與空調應用。後者的應用包括住宅、商用與工業冷卻空調系統。此外，機械式冷卻系統可為蒸氣壓縮冷凍循環，其可包括一冷凝器、一蒸發器、一壓縮器及/或膨脹裝置(expansion device)。在蒸發器中，液體或主要為液體的冷媒藉由吸取來自空氣器流及/或冷卻流體(例如，水)中的熱能而被氣化，其亦可流過自由冷卻系統的液態至氣態熱交換器。在冷凝器中， 冷媒被消除過熱(de-superheated)、冷凝且接著被過冷卻(sub-cooled)。在一些案例中，冷凍系統可調整液態至氣態熱交換器的一風扇的速度及/或在機械式冷卻系統中的壓縮機的速度以滿足預期的冷卻需求。
於本揭示的一個態樣中，一冷凍系統包括一熱交換器，該熱交換器使一冷卻流體與一工作流體處於一熱交換關係中，一自由冷卻迴路具有一幫浦，其中該幫浦係組配為可使該工作流體於該熱交換器與該自由冷卻迴路的一冷凝器中循環，該自由冷卻迴路的一流量控制閥係組配為可控制被導引至該自由冷卻迴路的該冷凝器之該工作流體的一流量，該自由冷卻迴路的一冷凝器旁通閥係組配為可控制繞過該自由冷卻迴路的該冷凝器之該工作流體的一流量，以及一控制器組配為可基於一周圍溫度、離開冷凝器之該工作流體的一溫度、該流量控制閥的一第一位置、該冷凝器旁通閥的一第二位置或其等之組合而調整該流量控制閥的該第一位置、該冷凝器旁通閥的該第二位置、該冷凝器之一風扇的一速度、該幫浦的一速度、該自由冷卻迴路的一加熱器之一溫度。
在另一實施例中，一種一或多個實體、非暫時性機器可讀媒體包含處理器可執行指令可進行下列動作：接收指示一周圍溫度的回饋；將該周圍溫度與一目標溫度比較；當該周圍溫度小於等於該目標溫度時，關閉一自由冷卻迴路的一流量控制閥且開啟該自由冷卻迴路的一 冷凝器旁通閥，其中，該自由冷卻迴路係受組配為可使一工作流體在一熱交換器中循環，該熱交換器使該工作流體與一冷卻流體處於一熱交換關係中；調節該自由冷卻迴路之該流量控制閥朝向一開啟位置以使工作流體在該流量控制閥已經被關閉一段預定時間後被導引至該冷凝器；當該自由冷卻迴路的該流量控制閥到達一完全開啟位置時，調節該自由冷卻迴路之該冷凝器旁通閥朝向一關閉位置；以及當該自由冷卻迴路之該冷凝器旁通閥到達一完全關閉位置時，基於離開該熱交換器之該冷卻流體的一第一溫度、離開該冷凝器之該工作流體的一第二溫度、或其等之組合，而調節該自由冷卻迴路之該冷凝器的至少一風扇的一第一速度、該自由冷卻迴路的一幫浦的一第二速度。再者，一控制器可組配來在該自由冷卻迴路之該旋管旁通閥到達一全關位置時，基於離開該熱交換器之該冷卻流體的一附加溫度、離開該旋管之該工作流體的該溫度或其組合，來調節該自由冷卻迴路之該旋管之該風扇的該速度以及該自由冷卻迴路之該幫浦的該速度。
在另一實施例中，一種方法，其包含：接收指示一周圍溫度的回饋；將該周圍溫度與一目標溫度比較；當該周圍溫度小於等於該目標溫度時，關閉一自由冷卻迴路的一流量控制閥且開啟該自由冷卻迴路的一冷凝器旁通閥，其中，該自由冷卻迴路係受組配為可使一工作流體在一熱交換器中循環，該熱交換器使該工作流體與一冷卻流體處於一熱交換關係中；調節該自由冷卻迴路之該流 量控制閥朝向一開啟位置以使工作流體在該流量控制閥已經被關閉一段預定時間後被導引至該冷凝器；當該自由冷卻迴路的該流量控制閥到達一完全開啟位置時，調節該自由冷卻迴路之該冷凝器旁通閥朝向一關閉位置；當該自由冷卻迴路的該冷凝器旁通閥到達一完全關閉位置時，基於離開該熱交換器之該冷卻流體的一第一溫度、離開該冷凝器之該工作流體的一第二溫度、或其等之組合，而調節該自由冷卻迴路之該冷凝器的至少一風扇的一第一速度、該自由冷卻迴路的一幫浦的一第二速度。
10:建築物
12:冷凍系統
14:鍋爐
16:水導管
18:空氣處理器
20:管道
22:恆溫器
52:自由冷卻系統
54:機械式冷卻系統
56:氣冷式熱交換器
58:冷卻流體
59:氣流路徑
60:風扇
62:負載
64:三向閥
65:幫浦
66:蒸發器
67:旁通閥
68:冷凍循環/迴路
70:壓縮機
72:冷凝器
74:膨脹裝置
76:冷媒
77:風扇
78:控制器
80:處理器
81:回流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
90:第二蒸發壓縮冷凍循環/迴路
91:第二壓縮機
92:第二冷凝器
93:第二膨脹裝置
94:冷媒
95:分隔件
96:氣流路徑
97:第二氣冷式熱交換器
98:風扇
99:第二吸入壓力感測器
100:第二排放壓力感測器
101:省媒器
102:過濾器
104:油分離器
106:瞬間蒸發槽
107:旁通旋管
108:底部
110:閥門
111:液位感測器
112:三向閥
113:旁通迴路
115:止回閥
116:閥門
117:再循環迴路
118、119:閥門
120:油位感測器
130:程序
132、134、136、138:方塊
150:圖解代表
152:臨界溫度線
154:第二臨界溫度線
156:僅自由冷卻模式
158:第一混合冷卻模式
159:冷卻負載需求臨界線
160:第二混合冷卻模式
162:第一僅機械式冷卻模式
164:第二冷卻負載需求臨界線
166:第二僅機械式冷卻模式
168:點
170:軸
200:自由冷卻旋管
202:工作流體
204:熱交換器
206:冷凝器
208:氣流
210:流量控制閥
212:旋管旁通閥/冷凝器旁通閥
214:止回閥
216:幫浦
218:加熱器
220:三向連接器
221:第二三向連接器處
222:溫度感測器
224:第一溫度感測器
226:第二溫度感測器
228:第三溫度感測器
230:溫度感測器
231:冷凝器風扇
232:防凍系統
250:導管
圖1為一商業或工業環境的立體圖，其使用根據本揭露的一態樣之一冷凍系統。
圖2為圖1之根據本揭露的一態樣的冷凍系統的立體圖，其可包括一自由冷卻系統與一機械式冷卻系統兩者以強化冷凍系統的效能。
圖3為根據本揭露的一態樣的一冷凍系統之一實施例的一方塊圖。
圖4為根據本揭露的一態樣之包括一附加機械式冷卻系統的一冷凍系統之一實施例的一方塊圖。
圖5為根據本揭露的一態樣之包括一省媒器、一過濾器與附加閥門的一冷凍系統之一實施例的一方塊圖。
圖6為根據本揭露的一態樣之可被利用來增強一冷凍系統之效能的程序的一方塊圖。
圖7為一環境溫度的圖解代表，其為用於根據本揭露之一態樣的一冷凍系統之各種操作模式的冷卻負載需求之函數。
圖8為根據本揭露的一態樣之可與該冷凍系統一起利用的一自由冷卻系統的示意。
圖9為圖8之根據本揭露的一態樣之該自由冷卻系統的一實施例的一立體圖。
圖10為圖8之根據本揭露的一態樣之該自由冷卻系統的一實施例的一立體圖。
本揭露是針對包括一自由冷卻系統與一機械式冷卻系統之一用於冷卻一負載的一冷凍系統之一強化控制系統。如在此所使用，一自由冷卻系統可包括一系統，其使流體與周圍空氣處於一熱交換關係中。據此，該自由冷卻系統可使用在周邊環境中的周圍空氣做為冷卻及/或加熱流體。冷凍系統可單獨使用一自由冷卻系統(例如，自由冷卻模式)、單獨使用一機械式冷卻系統(例如，機械式模式)或同時使用該自由冷卻系統與該機械式冷卻系統(例如，混合冷卻模式)。為了判定哪種系統要操作，該冷凍系統可包括各種感測器及/或其他監測裝置，該等監測裝置測量該冷凍系統的操作條件(例如，風扇的速度、壓縮機的速度、周圍空氣的溫度、冷卻流體的溫度)。例如，根據本揭露的實施例，判定要操作哪種系統可能至少取決於所需的冷卻負載需求(例如，所需負載溫度)及/ 或周圍空氣溫度(例如，該冷凍系統的一周邊環境的溫度)。
通常冷凍系統在操作機械式冷卻系統前將自由冷卻系統的氣流增加到一最大氣流，因為人們一般認為自由冷卻系統比機械式冷卻系統(例如，一蒸汽壓縮冷凍循環的一壓縮機)消耗較少的電力。例如，一自由冷卻系統可包括一或多個風扇，其直接引導空氣朝向一熱交換器的一旋管(coil)以冷卻流過該旋管的冷卻流體。為了讓風扇操作，電力供應至一或多個風扇以致使空氣可流過旋管且吸收冷卻流體的熱。由該自由冷卻進行的一些自由冷卻可藉由控制具有一些定速風扇運行之旋管旁通閥而調整。
一機械式冷卻系統可包括一或多個蒸汽壓縮冷凍循環，在此各蒸汽壓縮循環包括一蒸發器、一壓縮機、一冷凝機及/或膨脹裝置。冷凍可經由壓縮機被引導通過該機械式冷卻系統(例如，一冷凍迴圈)，壓縮機亦可由一可變速驅動器供電。與該壓縮機耦接的可變速驅動器可控制壓縮機的速度，且因而控制由該蒸汽壓縮冷凍循環進行冷卻的量。
通常冷凍系統在供電給機械式冷卻系統的壓縮機前以最大能量(例如，最大風扇速度)操作一自由冷卻系統，因為人們一般認為自由冷卻系統比機械式冷卻系統的壓縮機消耗較少的電力。此外，傳統冷凍系統可以在當電力供應給機械式冷卻系統的一或多個壓縮機時，以最大能量繼續操作該自由冷卻系統(例如，最大風扇速 度)。本實施例藉由增加自由冷卻系統的風扇速度到一臨界速度，在此臨界速度小於風扇的最大速度(例如，風扇實體無法超過的速度)，以尋求將整體冷凍系統之電力輸入的量最小化(例如，自由冷卻系統與機械式冷卻系統)。在一些案例中，當風扇到達臨界速度(或在風扇到達臨界速度前)，可供應電力給機械式冷卻系統的壓縮機。以此種方式操作冷卻系統可最小化供應給系統的電力，因而增進冷凍系統的效率。
接著到圖式，圖1描繪一冷凍系統的一範例性應用。此等系統一般應用在許多環境(setting)中，在暖氣、通風、空調和冷凍領域(HVAC&R)領域和外部的領域。冷凍系統可透過蒸汽壓縮冷凍、吸收冷凍及/或熱店冷卻而提供對資料中心、電子裝置、冰箱、冷卻器或其他環境的冷卻。然而，在目前設想的應用中，冷凍系統亦可使用於住宅、商用、輕工業、工業和任何其他用於加熱或冷卻一體積或外殼的應用，諸如住宅、建築物、結構等等。此外，在適當的情況下，冷凍系統可用於工業應用以用於各種流體的基本冷凍和加熱。
圖1例示說明一範例性應用，在此案例中，用於建築物環境管理之一加熱循環與空調及冷凍系統(HVAC&R)可使用一或多種熱交換器。例如，建築物10由包括有一冷凍系統12與鍋爐14的一系統來冷卻。如所顯示者，冷凍系統12係設置在建築物10的屋頂且鍋爐14位於地下室；然而，冷凍系統12與鍋爐14可位在靠近建築 物10的其他裝置房間或區域之內。冷凍系統12為一空氣冷卻裝置及/或實施一冷凍循環以冷卻水(或其他冷卻流體，諸如乙二醇)的一機械式冷卻裝置。該冷凍系統12被容裝在一單一結構中，該單一結構可包括一機械式冷卻迴路(circuit)、一自由冷卻系統以及相關連設備諸如幫浦、閥與管線。例如，冷凍系統12可為單一封裝屋頂單元，其併入一自由冷卻系統與一機械式冷卻系統。該鍋爐14為一封閉密閉容器，其包括用於加熱水的熔爐。水(或其他冷卻流體)從冷凍系統12和鍋爐14藉由水導管16在建築物10循環。水導管16被規劃路徑至位於建築物10個別樓層與區域內的空氣處理器18。
空氣處理器18與管道20耦接，管道20適用於分配在空氣處理器18間的氣體且可接收來自外部進氣(未顯示)的空氣。該空氣處理器18包括熱交換器，其將冷水從冷凍系統12及來自鍋爐14的熱水循環而提供加熱或冷卻氣體。在該空氣處理器18中的風扇將空氣引入熱交換器的旋管且導引處理過的氣體(conditioned air，後稱空調)至建築物10之內的環境，諸如房間、公寓、或辦公室，以維持環境於指定溫度。一控制裝置在此顯示為包括一恆溫器22，可使用來指定空調的溫度。該控制裝置22亦可使用來控制來自空氣處理器18及流過空氣處理器18的氣流。其他裝置當然亦可被包括在該系統中，諸如控制閥，其可調節能感測水、空氣、等等的溫度和壓力之水流、壓力及/或溫度傳感器或開關的流量。此外，控制裝置可包括與其 他建築物控制或監測系統整合及/或分離的電腦系統，包括遠離建築物10的系統。應該注意的是，雖然水被討論為冷卻液，任何合適的冷卻液都可以在冷凍系統12中使用。
根據本揭露的一些實施例，冷凍系統12可包括一機械式冷卻系統，其可被修改及/或增強而包括一自由冷卻系統。例如，圖2為冷凍系統12的一立體圖，其可包括一機械式冷卻系統(例如，一蒸汽壓縮冷凍循環)與一自由冷卻系統兩者來增強冷凍系統12的整體效能。在特定實施例中，該冷凍系統12的該機械式冷卻系統可為一氣冷式可變速螺旋式冷水器，類似於強生控制公司(Johnson Controls Incorporated)所製造可得之YVAA冷水器。例如，該機械式冷卻系統可為一雙迴路、可變速螺旋式冷水器，其具有可變速冷凝器風扇(例如，風扇可與一或多個氣冷式熱交換器使用)。此外，冷凍系統12可包括一自由冷卻系統，其可單獨利用或與該機械式冷卻系統(例如，蒸汽壓縮冷凍循環)組合而使用。
在特定實施例中，冷凍系統12可包括一控制系統，其組配為可基於周圍空氣之溫度(例如，冷凍系統中的周邊環境內的空氣)及/或冷卻負載需求(例如，一負載所需的冷卻需求量)而判定是否要(以及如何)操作該機械式冷卻系統及/或該自由冷卻系統。據此，該冷凍系統12可僅操作該機械式冷卻系統(例如，機械式冷卻模式)，僅操作該自由冷卻系統(例如，自由冷卻模式)或者同時使用該自由冷卻系統與該機械式冷卻系統(例如，混合冷 卻模式)。
如以上討論者，需要最小化輸入至一冷凍系統12的能量以最大化冷凍系統12的效能。在一般冷凍系統中，為了到達所要的冷卻負載，在操作機械式冷卻系統啟動前可將一自由冷卻系統的一風扇的速度最大化。然而，現在認知到，在風扇最大速度到達之前啟動機械式冷凍系統壓縮機相較於在該機械式冷卻系統壓縮機啟動前使風扇以最大速度操作會消耗較少能量。
例如，圖3為根據本揭露之一些實施例而使用的冷凍系統12的方塊圖。如所例示的實施例中所顯示，冷凍系統12包括一自由冷卻系統52與一機械式冷卻系統54(例如，一或多個蒸汽壓縮冷凍循環)。該自由冷卻系統52可包括一氣冷式熱交換器56，其可接收並冷卻一冷卻流體58(例如，水及/或乙二醇)。例如，氣冷式熱交換器56可延著由一或多個風扇60所產生的氣流路徑59而設置，風扇60導引空氣於氣冷式熱交換器56的旋管中。當周圍空氣處於一相對低溫度時，導引至旋管中的氣體可吸收來自冷卻流體58的熱因而減少冷卻流體58的溫度且增加流過氣冷式熱交換器56之旋管之周圍空氣的溫度。在特定實施例中，冷卻流體58可從一負載62而被氣冷式熱交換器56容收。因而，冷卻流體58最終被重新導引至負載62以降低負載62(例如，可被導引於一建築物或一機器內的氣體或流體)的溫度。
然而，當周圍空氣之溫度相對高的時候自由 冷卻系統52可能不是這麼有效能。例如，在冷卻流體58與在氣冷式熱交換器56內之周圍空氣之間的熱傳導量會在周圍空氣溫度增加時減少(例如，當周圍空氣相對高溫的時候，周圍空氣可能沒辦法從冷卻流體58吸收那麼多的熱)。因此，冷凍系統12可包括一三向閥64，其控制會流向自由冷卻系統52之冷卻流體58的量。例如，該三向閥64可阻擋冷卻流體58直接地朝向機械式冷卻系統54之蒸發器66流動，且當周圍空氣溫度足夠低於冷卻流體58的溫度時，同時使其流過氣冷式熱交換器56並回到負載62，因此，自由冷卻供應至少一部份的冷卻負載需求。冷卻流體58可接著流過蒸發器66，其可進一步冷卻該冷卻流體58。
如圖3中所例示說明的實施例所顯示，三向閥64可容收來自一幫浦65的冷卻流體58且選擇直接導引冷卻流體58從負載62至朝向蒸發器66的一流向，或者從氣冷式熱交換器56朝向蒸發器66的一流向。在特定實施例中，三向閥64可包括與一作動器機械式耦接的三通、兩個雙向蝶型閥，該作動器可調整該等閥的位置(例如，一蝶型閥打開而另一個關閉)。應當注意的是，雖然圖3的實施例中，三向閥64位於氣冷式熱交換器56的上游處，該三向閥64在其他實施例中可位於氣冷式熱交換器56的下游處。在進一步實施例中，三向閥64可組配為可同時供應並控制直接來自該負載62之冷卻流體58至氣冷式熱交換器56與至該蒸發器66的流向。
當自由冷卻可以提供大致所有的冷卻負載 需求時(例如，當周圍空氣溫度低於一臨界值溫度)，該機械式冷卻系統54不會運作。如此一來冷卻流體58流過蒸發器66而不需經歷實質的溫度改變(例如，在蒸發器66中冷卻流體58實質上沒有熱傳導)。在一些實施例中，冷凍系統12可包括一旁通閥67可使冷卻流體58(或者冷卻流體58的一部分)繞過該蒸發器66。在特定實施例中，繞過該蒸發器66可實質地避免在冷卻流體58於流過該蒸發器66時所經歷的壓力降低。
當自由冷卻無法提供實質所有的冷卻負載需求時，機械式冷卻系統54可被啟動(例如，單獨操作或者與該自由冷卻系統52同步操作)。在特定實施例中，該機械式冷卻系統54可為一蒸氣壓縮冷凍循環68，其包括該蒸發器66、一壓縮機70、一冷凝器72及/或一膨脹裝置74。例如，該機械式冷卻系統54可組配為可使一冷媒76循環，其可在該蒸發器66中經由與該冷卻流體58(例如冷卻流體58傳導熱能至在該蒸發器66中的冷媒76)的熱傳導而被蒸發(例如，汽化)。因此，可從該冷卻流體58傳導熱至在該蒸發器66內的冷媒76，因而降低該冷卻流體58的溫度(例如，代替或者附加於自由冷卻系統52)。在特定實施例中，該冷卻流體58及/或該冷媒76可包括乙二醇(或者乙二醇與水的混合物)。在一些實施例中，冷凝器72之一或多組旋管可包括微通道旋管。
該氣冷式熱交換器56可包括具有內部增強管和百葉窗鰭的圓管板鰭旋管以增進熱傳導。該蒸發器66 可為銅焊板、直接膨脹(DX)殼管式熱交換器、水下殼管式熱交換器、降膜殼管式熱交換器、混合降膜和水下熱交換器，或其等之任何組合。對於使用DX蒸發器的實施例，冷媒在管側且該冷媒可以通過蒸發器進行多次傳遞(例如，二、三、四或更多次)。對於在殼側使用冷媒的蒸發器，水或乙二醇可以透過管子流過一、二、三或更多次。
從該蒸發器66離開的該冷媒76可流向壓縮機70，其係組配為將冷媒透過該蒸氣壓縮冷凍循環68而循環。此外，壓縮機70亦可在冷媒76透過該蒸氣壓縮冷凍循環68循環時增加冷媒76的壓力。增加冷媒76的壓力亦可增加冷媒76的溫度，以致使冷媒76在離開該壓縮機70時的溫度是大於冷媒76進入壓縮機70時的溫度。據此，會需要降低冷媒76的溫度因此其可最終吸收來自在該蒸發器66中冷卻流體58的熱。
因此，冷媒76離開該壓縮機70時可流向該冷凝器72。在特定實施例中，該機械式冷卻系統54的該冷凝器72可為氣冷式熱交換器，類似於自由冷卻系統52的氣冷式熱交換器56。在該冷凝器72為氣冷式熱交換器的實施例中，該冷凝器72可與該氣冷式熱交換器56共享風扇60。如圖3所例示的實施例中所顯示，冷凝器72相對於氣流路徑59可位於該氣冷式熱交換器56的下游，以致使該冷卻流體58可在自由冷卻期間接近周圍溫度。在其他實施例中，該冷凝器72可包括獨立於風扇60(例如圖4與5)的風扇77。再進一步實施例中該機械式冷卻系統54的該冷凝器72可 為任何合適的熱交換器，其組配為可傳導來自冷媒76的熱至另一媒體(例如水，空氣)。在任何案例中，冷凝器72係組配為可減少冷媒76的溫度且一般將該冷媒76液化(例如，冷凝)。
在特定實施例中，該機械式冷卻系統54亦可包括一膨脹裝置74，其可進一步降低冷媒76的溫度，以及增加冷媒76的壓力。膨脹裝置74可包括一膨脹閥、一瞬間蒸發槽(flash tank)、一膨脹旋管或組配為可降低冷媒76的壓力(以及降低冷媒76的溫度)的任何其他裝置。在其他實施例中，該機械式冷卻系統54可不使用該膨脹裝置74。
如以上討論者，冷卻流體58可藉由流過該自由冷卻系統52及/或該機械式冷卻系統54的該蒸發器66而降低溫度。然而，當一冷卻負載需求(例如，負載62的一預定及/或所需溫度及/或從蒸發器66中排出的冷卻流體58的預定溫度)超過一量，此量為該自由冷卻系統52可單獨提供者的量，該自由冷卻系統52與該機械式冷卻系統54可同時操作(例如，一混合冷卻模式)。據此，該冷卻流體58可被導引朝向該自由冷卻系統52的氣冷式熱交換器56，在此，冷卻流體58可從一第一溫度被降低至一第二溫度(例如，該第二溫度是低於該第一溫度)。此外，該冷卻流體58在從該氣冷式熱交換器56排出後可被導引朝向該機械式冷卻系統54的蒸發器66。在混合冷卻模式期間，該冷卻流體58可進一步從該第二溫度降低溫度至一第三 溫度(例如，該第三溫度是低於該第二溫度因而低於該第一溫度)。在排出該蒸發器66後，該冷卻流體58可被導引朝向負載62，在此冷卻流體58可被使用來冷卻該負載62。
在特定實施例中，該冷卻流體58的一第一部份可被導引朝向該自由冷卻系統的該氣冷式熱交換器56，同時該冷卻流體58的一第二部份可被導引朝向該機械式冷卻系統54的該蒸發器66(例如，經由該三向閥64)。在其他實施例中，一般來說全部的冷卻流體58會在進入蒸發器66之前或直接流過蒸發器66之前先流過氣冷式熱交換器56。
該冷凍系統12可包括一控制器78，其可調整該三向閥64的位置，該旁通閥67的位置、該一或多個風扇60的速度、該一或多個風扇77的速度(例如，圖5)、該壓縮機70的速度，及/或會影響供應至該負載62之冷卻流體58的溫度之任何其他操作條件。此外，冷凍系統12可包括一或多個感測器，其可監測該冷凍系統12的操作條件。例如，該冷凍系統12可包括一回流冷卻流體溫度感測器81，一供應冷卻流體溫度感測器83、一吸入壓力感測器85、一排放壓力感測器87及/或一環境溫度感測器89。該等溫度及/或壓力感測器可提供給控制器78的回饋，該控制器78可接著基於從該一或多個感測器所接收到的回饋而調整該三向閥64的位置、該閥67的位置、該一或多個風扇60的速度、該一或多個風扇77的速度(例如，圖5)及/或該壓縮機70的速度。
在特定實施例中，該控制器78可包括一處理器80與一記憶體82。例如，該控制器78可包括儲存在由一處理器(例如，該處理器80)所使用之一機器可讀媒體(例如，該記憶體82)內的非暫時性代碼或指令，以實施在此所揭露之技術。該記憶體82可儲存可由該處理器80所執行的電腦指令。此外，該記憶體82可儲存與該冷凍系統12之預定操作條件相關的實驗資料及/或其他數值。該控制器78可基於從該一或多個感測器所接收到的回饋而監測並控制該冷凍系統12的操作，例如，藉由調整該三向閥64的位置、該閥67的位置、該一或多個風扇60的速度、該一或多個風扇77的速度(例如，圖5)及/或該壓縮機70的速度。該冷凍系統12的該控制器78可被組配為可執行會增強該冷凍系統12之效能的指令。以下參照圖6將會更詳細的討論此等指令。
圖4為一冷凍系統12的一方塊圖，在此一機械式冷卻系統54包括一第二蒸發壓縮冷凍循環90。第二蒸發壓縮冷凍循環90可包括一第二壓縮機91、一第二冷凝器92與一第二膨脹裝置93。此外，該第二蒸汽壓縮冷凍循環90可組配來在冷卻負載需求相對高的時候導引一冷媒94經過該蒸發器66以提供附加的冷卻。該第二蒸汽壓縮冷凍循環90可被組配為可實質上與蒸汽壓縮冷凝循環68相同的方式來操作，以提供冷卻冷凍94予該蒸發器66，在此被冷卻的該冷媒94可吸收來自冷卻流體58的熱。在一些實施例中，該冷媒94可為與冷媒76(例如，水、乙二醇及/或 水與乙二醇的一混合物)相同的冷卻流體。在其他實施例中，該冷媒94可為不同於該冷媒76的冷媒。
如圖4中所顯示者，兩個冷凍迴路(circuit)68與90共享一單一蒸發器66。在此實施例中，該蒸發器66包括在殼側有冷媒且在管側有水或乙二醇的的一殼管式熱交換器。分隔件95將兩個冷凍迴路68與90分隔且作為在兩個迴路68與90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冷凍迴路68與90被包括在該冷凍系統12中時使用。
如圖4中所例示說明的實施例所顯示，該第二冷凝器92可被設置在分離於冷凝器72的一氣流路徑96上。一第二氣冷式熱交換器97可被沿著該氣流路徑96設置且與該第二冷凝器92共享風扇98。在此實施例中，空氣流59透過該氣冷式熱交換器59、該冷凝器72與風扇60從周圍環境被引入且接著向上排放(例如，排出該冷凍系統12)。同樣地，氣流路徑96透過該第二氣冷式熱交換器97、該第二冷凝器92與風扇98被從周圍環境引入且接著向上排放(例如，排出該冷凍系統12)。在其他實施例中，該冷凝器72、該第二冷凝器92與該氣冷式熱交換器56可被設置為符合冷卻負載需求的任何合適配置。在又一其他實施例中，該冷凝器72、該第二冷凝器92與該氣冷式熱交換器56可共享風扇(例如，冷凝器72、該第二冷凝器92及/或該氣冷式熱交換器56被這在同一氣流路徑上)，以致使可接著周圍空氣以一系列流動組態而流過該氣冷式熱交換器 56、該冷凝器72、該第二冷凝器92與風扇60。
此外，該控制器78可與一第二吸入壓力感測器99及一第二排放壓力感測器100通訊式耦接以監測冷媒94進入與排出該第二壓縮機91時的壓力。在一些實施例中，冷媒94進入與排出該第二壓縮機91的壓力可使控制器78判定是否要增加及/或減少第二壓縮機91的速度。
該冷凍系統12可附加地包括一省媒器101、一過濾器102、一油分離器104及/或可提供增強控制與冷卻負載62的閥，因而增強該冷卻系統12的效能。例如，圖5為該冷凍系統12的一方塊圖其包括此等附加裝置。如圖5中所例示說明的實施例所顯示，蒸氣壓縮冷凍循環68包括該省媒器101。該省媒器101可包括該膨脹裝置74以及瞬間蒸發槽106。在特定實施例中，瞬間蒸發槽106可容收來自膨脹裝置74具有相對低壓力與低溫的冷媒76。瞬間蒸發槽106可為一容器，其係組配為可快速地降低冷媒76的壓力且進一步將冷凝化冷媒中的任何汽化冷媒分離。據此，冷媒76的一第一部分可作為在該瞬間蒸發槽106中被快速膨脹的結果而被蒸汽化(例如，從液態改變成蒸氣)。在一些實施例中，被蒸氣化之該冷媒76的該第一部分可繞過該蒸發器66且經由一旁通迴路107被導引至該壓縮機70。此外，該冷媒76的一第二部分可維持在液態的型態且在該瞬間蒸發槽106的底部108收集。在一些實施例中，在該瞬間蒸發槽106的下游處以及該蒸發器66的上游處可包括一閥門110，因此該冷媒76的該第二部分之流向會基於該冷凍 系統12的其他操作條件而被調整。例如，當該冷凝器72降低該冷媒76的溫度到達一個層級，以致使排出該瞬間蒸發槽106的該第一部分大致上少於第二部分，該閥門110將會調整來增加被導引向該蒸發器66之冷媒76的該第二部分的流量，以致使更多的冷媒76會在蒸發器66中被蒸氣化且被導引至壓縮機70。
此外，該瞬間蒸發槽106可包括一液位感測器111，其可監測在該瞬間蒸發槽106的該底部108內所收集之該冷媒76的該第二部分的量(例如，液體部分)。該液位感測器111可與該控制器78通訊式耦接以提供關於在該瞬間蒸發槽106中所收集之液體的量之回饋予該控制器78。在特定實施例中，該控制器78可組配為可基於來自該液位感測器111的回饋而進行輸出、作用或命令。例如，在特定實施例中，一三向閥112可位在該冷凝器72與該省媒器101之間。因此，當在該瞬間蒸發槽106中的液位高於一臨界高度(threshold level)時，該三向閥112可被調整來導引該冷媒76沿著一旁通迴路113朝向該蒸發器66，因而繞過該省媒器101(例如，冷媒的溫度太低且因此由省媒器101所提供之附加冷卻為不需要的)。此外，當在該瞬間蒸發槽106中的液位低於一預定高度時，該三向閥112可使得該冷媒76的全部或大部分藉由關閉旁通迴路113而引起在省媒器101中的附加冷卻。
如圖5所例示的實施例中所顯示，該蒸氣壓縮冷凍循環68亦可包括沿著該旁通迴路107設置的一止回 閥115(check valve)，其可阻擋該冷媒76的該第一部分從該壓縮機70流向該瞬間蒸發槽106。據此，該冷媒76的該第一部分(例如，蒸氣化冷媒)可從該瞬間蒸發槽106被導引至該壓縮機70，在此該冷媒76的該第一部分的壓力可能增加。此外，該冷媒76的該第一部分可因為該止回閥115而被阻擋於從該壓縮機70流回該瞬間蒸發槽106。附加地或替代地，在該瞬間蒸發槽106與該壓縮機70之間可包括一閥門116，因此該冷媒76的該第一部分的流向會由該控制器78所調整(例如，經由被組配為可調整該閥門116的一作動器)。可能會需要控制來自該瞬間蒸發槽106之該冷媒76的該第一部分至該壓縮機70的流向，因為該壓縮機70可包括一預定能力(capacity，例如，基於壓縮機速度)，其管理(govern)該冷媒76被壓縮的速率。據此，當該壓縮機70接近該預定能力時，該控制器78可調整該閥門116以減少該冷媒76的該第一部分朝向該壓縮機70的流速(flow rate)。類似地，當該壓縮機以相對低容量操作時，該控制器78可調整該閥門116以增加該冷媒76的該第一部分流向該壓縮機70的流速。
此外，該蒸氣壓縮冷凍循環68可包括該過濾器102，其可被使用來移除冷媒76中的污染物。在特定實施例中，酸及/或油可能會與在該蒸氣壓縮冷凍循環68中循環的冷媒76混合。據此，該過濾器102可被組配為可從冷媒76移除此等污染物，因此進入該膨脹裝置74、該瞬間蒸發槽106、該壓縮機70及/或該蒸發器66的該冷媒76包括最 少的污染物。
該蒸氣壓縮冷凍循環68亦可包括油分離器104，其可例如被設置在該壓縮機70的下游以及該冷凝器72的上游。該油分離器104可被使用來移除在該冷媒76在流過該壓縮機70時所聚積的油。據此，在油分離器104中所被移除的任何油可經由一再循環迴路117從該油分離器104回到壓縮機70。此外，從該冷媒76中所移除的由可在該油分離器104中被收集。如此一來，閥門118可沿著該再循環迴路117設置以控制朝向該壓縮機70流動之油的流量及/或壓力。因此，回到壓縮機70的油量可被該控制器78所調整(例如，經由被組配為可調整該閥門118的作動器)。在特定實施例中，該油分離器104可為瞬間蒸發槽、膜式分離器或任何其他組配為可將油從冷媒76(例如水及/或乙二醇)中分離出來的裝置。
此外，在該壓縮機70與該油分離器104之間可設置一閥門119以控制朝向該油分離器104流動之冷媒76的量。在一些案例中，油分離器104可包括一油位(oil level)監測裝置(例如，一油位感測器120，其可使該控制器78及/或一操作者判定有多少油已經被該油分離器104收集。當在該油分離器104中的油量超過一預定臨界高度(threshold level)，該控制器78可調整閥門119的位置以減少流向該油分離器104的冷媒76的流量。在一些實施例中，該控制器78亦可調整該閥門118的位置以增加從該油分離器104回到該壓縮機70的油量。據此，在該油分 離器104中的油量可被減少，因而使得更多冷媒76可流過該油分離器104，且因而流向該冷凝器72。雖然本揭露專注在蒸氣壓縮冷凍循環68，應注意的是第二蒸氣壓縮冷凍循環90亦可包括一省媒器、一過濾器、一油分離器及/或附加閥門與以上參照圖5所討論的組件。
為了增加該冷凍系統12的效能，在一或多個風扇60到達最大速度(例如，一或多個風扇60無法再旋轉更快的速度及/或由製造商所指明的預定最大速度)前會需要使該壓縮機70(及/或該第二壓縮機91)運作。在一些案例中，在一或多個風扇60到達最大速度前使該壓縮機70(及/或該第二壓縮機91)運作可增強冷凍系統12的效能。例如，圖6為可使用來增進該冷凍系統12的效能之一程序130的方塊圖。
在方塊132，控制器78可判定周圍空氣(例如，該冷凍系統12之周圍環境中空氣)的溫度及/或冷卻負載需求(例如，負載62)。例如，該控制器78可與周圍空氣感測器89通訊式耦接，其監測周圍空氣溫度。此外，該控制器78可與該回流冷卻流體溫度感測器81及/或供應冷卻流體溫度感測器83通訊式耦接，以判定冷卻負載需求。如在此所使用者，周圍空氣溫度可為冷卻系統12附近環境中的空氣溫度。此外，冷卻負載需求可基於在該負載62一預定或所欲溫度(例如，從一使用者介面接收到的溫度)與該負載62的一實際溫度(例如，從監測該負載62的感測器所接收到的溫度)之間的差異，及/或供應至該負載62 或回到該負載62的冷卻流體58之所欲溫度(例如，從一使用者介面接收到的溫度)以及供應至該負載62或回到該負載62的冷卻流體58的實際溫度(例如，從該回流冷卻流體溫度感測器82或供應冷卻流體溫度感測器83所接收的一溫度)。
在方塊134，該控制器78可組配為可至少基於周圍空氣之溫度及/或冷卻負載需求而使該氣冷式熱交換器56的一或多個風扇60於一第一速度運作。據此，控制器78可組配為可基於從一或多個感測器所接收的回饋而計算(例如，經由處理器80)該風扇的第一速度。該一或多個風扇60的第一速度可在冷卻負載需求增加及/或周圍空氣溫度增加時增加。相反地，第一速度可在冷卻負載需求降低(例如，在冷卻時，當負載的實際溫度低於該負載的預定溫度時)及/或當周圍空氣溫度降低時減少。
在特定實施例中，該一或多個風扇60可包括一最大速度(例如，一或多個風扇60實體上不能超過的速度)。然而，目前認為不太可能會需要將一或多個風扇60的速度增加到最大速度。相反地，在周圍空氣溫度升高及/或當冷卻負載需求增加時，操作及/或增加壓縮機70的壓力會降低至該冷卻系統12的功率輸入。因此，該控制器78的記憶體82可組配為可計算(例如，使用一演算法)一或多個風扇60的臨界速度，其可低於該一或多個風扇60的最大速度。例如，該一或多個風扇60的臨界速度可介於最大速度的50%與99%之間，介於最大速度的70%與95%之間或 介於最大速度的80%與90%之間。在一些實施例中控制器78可使用以下的方程式1來在僅自由冷卻模式下計算臨界風扇速度(Threshold speed)。
Threshold Speed={[d1×(ECHLT-T amb )2]+d0}×FanFactor1 (1)在方程式1中，d1與d0可代表特定用於氣冷式熱交換器56的預定係數。此外ECHLT代表進入已冷卻液體溫度(ECHLT)或從該蒸發器66被導引朝向該負載62(例如，從該供應冷卻流體溫度感測器83所接收的溫度)的冷卻流體58的溫度。Tamb為周圍空氣溫度，且風扇係數1(FanFactor1)為可程式化係數，其為定用於氣冷式熱交換器56。
對於在僅自由冷卻模式中的操作，控制器調節風扇速度以維持離開已冷卻液體溫度接近預定設定點(setpoint)。在負載及/或環境溫度升高時，控制器增加風扇60的速度直到他們到達臨界速度。在臨界速度時，該控制器78可阻擋一或多個風扇60的速度再增加超過臨界速度。任何在負載或環境溫度或其他操作條件下的增加將會導致離開已冷卻水溫對應增加高於設定點值，致使該控制器啟始一或多個壓縮機的操作。如方程式1所顯示，該臨界速度可在各種操作條件(例如，不同的臨界速度用於周圍空氣溫度及/或冷卻負載的各種組合)下不同。該壓縮機70的速度(及/或該第二壓縮機91)可由該控制器78使用習知演算法來判定，以致使該冷凍系統12可到達冷卻負 載需求。
如方塊136所顯示，當一或多個風扇到達臨界速度時，該控制器78亦可組配來使該機械式冷卻系統54的該壓縮機70(及/或該第二壓縮機91)於一第一壓縮速度下運作。在特定實施例中，該壓縮機70的該第一壓縮速度可為到達冷卻負載需求的一速度且亦可減少輸入至該冷凍系統12的能量(例如，輸入最小化的能量)。此外，該控制器78亦可被組配來在該壓縮機70(及/或該第二壓縮機91)在運作時，判定一或多個風扇60的一第二速度。換句話說，當該壓縮機70運作時，可能會需要該一或多個風扇在該臨界速度下繼續運作。例如，該控制器78可組配為可基於方程式2來判定第二速度(Second Speed)。
Second Speed=b1×Unit Total Load Per Fan+b2×FanFactor2 (2)因此，該第二速度(例如，在一混合模式運作期間該一或多個風扇60的速度)可基於每個風扇的單位總負載(Unit Total Load Per Fan)(例如，由一或多個風扇60的一風扇所進行之冷卻與機械式冷卻的量)。據此，該控制器78可組配為基於進入已冷卻液體溫度(ECHLT)而判定各個風扇的單位總負載，周圍溫度(Tamb)、各個風扇的自由冷卻能力(capacity)、各個風扇的機械式冷卻能力，以及被包括在該冷凍系統12中的風扇的數量，等等。係數b1、b2與風扇係數2(FanFactor2)可基於實驗數據及/或基於專用於冷凍系統12的資訊(例如，由製造商提供)被預定 為最小化壓縮機70及/或91與風扇60的總能量使用。各個風扇的單位總負載可由壓縮機70及/或91所提供之機械式冷卻能力加上由該氣冷式熱交換器56所提供的自由冷卻能力來預估。
該第二速度代表一預估風扇速度，其可將壓縮機70及/或91與風扇60的總能量使用最小化。在一些案例中，可能會需要針對特定冷凍循環68及/或90基於第二素度而調整風扇速度以維持壓縮機油壓、壓縮機吸取壓、壓縮機排放壓、及/或在可接受控制限制內的其他操作條件。
在特定實施例中，該壓縮機70可在下列條件下運作，一或多個風扇60到達臨界速度時，當周圍空氣溫度到達預定值及/或當冷卻負載需求到達預定值。據此，控制器78可基於離開已冷卻液體溫度、該一或多個風扇60的第二速度、周圍空氣溫度及/或冷卻負載需求而判定該壓縮機70(及/或該第二壓縮機91的速度)的第一壓縮速度。在其他實施例中，該壓縮機70(及/或該第二壓縮機91)可不運作，直到一或多個風扇60到達臨界速度。在任何案例中，同時使一或多個風扇60與該壓縮機70在低於最大速度下運作可降低由冷凍系統12所消耗的的電力量，此可增加冷凍系統的效能。
在一些案例中，該操作條件(例如，周圍空氣溫度及/或冷卻負載需求)可在冷凍系統運作期間改變。據此，在方塊138處，該控制器78可組配為可調整一或多 個風扇60的速度、該壓縮機70的壓縮速度及/或該壓縮機91的壓縮速度以考慮運作條件下的改變。此外，該控制器78可組配為可在冷凍系統12的不同操作模式之間切換(例如，見圖7)。做為一非限制性範例，當冷凍系統12位於戶外環境時，周圍空氣溫度在夜間可能會降低且在白天會增加(例如，由於陽光與缺乏陽光的結果)。因此，在使用該氣冷式熱交換器56的一或多個風扇60與壓縮機70的混合冷卻模式運作期間，該控制器78可組配為在夜間將該一或多個風扇60的速度從該第一速度減少到一第二速度(例如，該第二速度是小於該第一速度)及/或降低將該壓縮機70的壓縮速度從第一壓縮速度減少至一第二壓縮速度(例如，該第二壓縮速度是小於該第一壓縮速度)。類似地，在周圍空氣溫度於白天增加時，該控制器78可組配為將該一或多個風扇60的速度從該第一及/或第二速度增加到一第三速度(例如，該第三速度大於該第一及/或第二速度)及/或將該壓縮機70的壓縮速度從該第一及/或第二壓縮速度增加至一第三壓縮速度(例如，該第三壓縮速度是大於該第一及/或第二壓縮速度)。
此外，當冷卻負載需求增加及/或減少時，該控制器78可組配為可調整該一或多個風扇60的速度及/或該壓縮機70(及/或該第二壓縮機91)的速度。在任何狀況下，該控制器78可組配來藉由計算實質上最小化冷凍系統12電力輸入量(例如，見方程式2)之該一或多個風扇60的速度與該壓縮機70的速度(及/或該第二壓縮機91的 速度)而判定該一或多個風扇60的速度與該壓縮機70的速度(及/或該第二壓縮機91)。據此，該冷凍系統12的效能可被增強。
圖7為一周圍空氣溫度的圖解代表150，其為該冷凍系統12在各種操作模式下的冷卻負載需求之函數。該圖解代表假設一固定離開已冷卻液體溫度(LCHLT)(例如，從該回流冷卻流體溫度感測器81所接收的一溫度)與流速。據此，該圖解代表150顯示當該冷凍系統12可至少基於周圍空氣溫度與冷卻負載需求而在一給定模式下運作。如圖7中所例示的實施例中所顯示，當該周圍空氣溫度低於一臨界溫度線152，該自由冷卻系統52可以運作。在特定實施例中，該臨界溫度線152可代表基於所量測回傳已冷卻液體溫度、一所量測周圍空氣溫度及/或其他操作參數的一周圍空氣溫度，在此周圍空氣溫度下該自由冷卻仍對於從冷卻流體58吸收熱能是有效能的。更進一步地，當周圍空氣溫度低於一第二臨界溫度線154，該冷凍系統12可在僅自由冷卻模式156下運作。該第二臨界溫度線154可代表周圍空氣溫度，在此溫度下可不需使用該機械式冷卻系統54及/或使該一或多個風扇60在該臨界速度之上運作就可到達該冷卻負載需求。
當周圍空氣溫度超過該第二臨界溫度線154，但低於臨界溫度線152，該控制器78可組配來使該蒸汽壓縮冷凍循環68的壓縮機70在一第一混合冷卻模式158下運作。在該第一混合冷卻模式158中，由該自由冷卻系 統52與該蒸汽壓縮冷凍循環68所進行的冷卻量到達冷卻負載需求。然而，在一些案例中，周圍空氣溫度可低於臨界溫度線152，但自由冷卻系統52與該蒸汽壓縮冷凍循環68可能無法到達冷卻負載需求(例如，當冷卻負載需求超過冷卻負載需求臨界線159)。因此，除了該氣冷式熱交換器56與該蒸汽壓縮冷凍循環68的該壓縮機70以外，該第二蒸汽壓縮冷凍循環90的該第二壓縮機91可附加地運作以到達所需冷卻程度。在此等案例中，該冷凍系統12可在一第二混合冷卻模式160中運作。
在該周圍空氣溫度增加到該臨界溫度線152之上時，該自由冷卻系統52可消耗能量而不需提供任何實質的冷卻量。因此，可阻擋供應至一或多個風扇60的電力且使一第一僅機械式冷卻模式162運作。該第一僅機械式冷卻模式162可使該蒸汽壓縮冷凍循環68的該壓縮機70運作以冷卻流過該蒸發器66的冷卻流體58。該第一僅機械式冷卻模式162可到達低於一第二冷卻負載需求臨界線164的所需冷卻程度。因此，當該冷卻負載需求超過該第二冷卻負載需求臨界線164時(且該周圍空氣溫度超過該溫度臨界線152)，可由該控制器78啟始一第二僅機械式冷卻模式166。為了到達冷卻負載需求，該第二僅機械式冷卻模式166可使該蒸汽壓縮冷凍循環68的該壓縮機70與該第二蒸汽壓縮冷凍循環90的該第二壓縮機91。
在特定實施例中，該溫度臨界線152與該第二溫度臨界線154可沿著代表周圍空氣溫度的一軸170在 點168相交。該點168可比代表LCHLT的點172低，因此溫度可從冷卻流體58傳導至周圍空氣。
圖8為一自由冷卻迴路200的一實施例之概要圖，該自由冷卻迴路200可附加或代替氣冷式熱交換器56而被使用。該自由冷卻迴路200使該冷卻流體58被設置為與該自由冷卻迴路200的一工作流體202處於一熱交換關係中。例如，該冷凍系統12可包括一熱交換器204，其可使冷卻流體58與該自由冷卻迴路200的工作流體202之間進行熱能傳導。在一些實施例中，該冷卻流體58可持續地流過該熱交換器204(例如，當熱交換器204替代三向閥64或設置在該三向閥64的上游或下游)。在其他實施例中，冷卻流體58可使用該三向閥64(例如，該熱交換器204替代該氣冷式熱交換器56或設置於該氣冷式熱交換器56的上游或下游)而選擇性地被導引至該熱交換器204。在一些實施例中，該工作流體202為乙二醇，水與乙二醇的混合物及/或其他適合的流體。該自由冷卻迴路200可導引工作流體202通過一冷凝器206，其使工作流體202與氣流208處於一熱交換關係中。據此，該冷卻流體58可間接的透過自由冷卻迴路200傳導熱能至氣流208。
在一些實施例中，該自由冷卻迴路200包括一流量控制閥210(例如，組配為可控制液體流速的一蝶型閥或另一閥門)、一冷凝器旁通閥212(例如，組配為可控制液體流速的一蝶型閥或另一閥門)或止回閥214、幫浦216及/或一或多個加熱器218。該等加熱器218 係組配為可維持在由該幫浦216、冷凝器旁通閥212、熱交換器204與連接管線所形成之一迴圈中的工作流體202之溫度於目標溫度。據此，在該迴路中的工作流體202之溫度即使在周圍溫度低於凍結點(freezing)時會高於凍結點。如此一來，在幫浦啟動時熱交換器將不會承受冰點溫度。在一些實施例中，可在迴路的組件周圍包括熱絕緣件在內以使加熱器218的尺寸最小化且在迴路中提供均勻的溫度。該工作流體可從該熱交換器204流至一第一三向連接器220。該流量控制閥210及/或該冷凝器旁通閥212可被調整來導引工作流體202從該三向連接器220至該冷凝器206、回到該熱交換器204或者至冷凝器206與該熱交換器204兩者。例如，當流量控制閥210為開啟且冷凝器旁通閥212為關閉，該工作流體202可流向該冷凝器206。類似地，當流量控制閥210為關閉且冷凝器旁通閥212為開啟，該工作流體202可流向該熱交換器204因而繞過該冷凝器206。當流量控制閥210與該冷凝器旁通閥212兩者皆開啟(或部分開啟)，工作流體202可被導引至該冷凝器206且回到該熱交換器204，以致使來自該冷凝器206之該工作流體202與來自該冷凝器旁通閥212的工作流體202在一第二三向連接器處221混合。
該止回閥214阻擋該工作流體202從該冷凝器旁通閥212流至該冷凝器206之流動，但使工作流體202可從該冷凝器206(且因而該流量控制器210)流向該熱交換器204。換句話說，該止回閥214使該工作流體202可以 單一方向流過該冷凝器206。該自由冷卻迴路200之該幫浦216可控制該工作流體202流過該自由冷卻迴路200的流速，且因而調整在工作流體202與冷卻流體58之間熱傳導的量。例如，當環境溫度相對高時，幫浦216可被關斷(例如，關閉)因為沒有大量的熱會從該冷卻流體58傳導至該工作流體202。相反地，當環境溫度相對低時，一或多個加熱器218可導熱至該工作流體202，以致使該工作流體202的溫度被維持在高於一臨界之上(例如，將會導致該冷卻流體58凍結的溫度)。
該冷凍系統12的該控制器78可與一或多個溫度感測器222耦接，該等溫度感測器222沿著自由冷卻迴路200設置且係組配為可監測該工作流體202的溫度。例如，該自由冷卻迴路200可包括一第一溫度感測器224，其係組配為可監測離開該熱交換器204(例如，溫暖第二冷卻流體)的工作流體202的溫度。該自由冷卻迴路200亦可包括一第二溫度感測器226，其係組配為可監測離開該冷凝器206(例如，冷卻第二冷卻流體)的工作流體202的溫度。進一步地，該自由冷卻迴路200可包括一第三溫度感測器228，其係組配為可監測進入熱交換器204(例如，溫暖第二冷卻流體、冷卻第二冷卻流體或溫暖第二冷卻流體與冷卻第二冷卻流體的混合)的工作流體202的溫度。在一些實施例中，該控制器78可與一溫度感測器230耦接，其係組配為可監測周圍溫度。
該控制器78可組配為可基於從一或多個溫 度感測器222所接收的回饋而調整流量控制閥210的位置、該旋管旁通閥212的位置、該冷凝器風扇231的位置及/或該幫浦216的速度。例如，該控制器78可調整流量控制閥210的位置、該旋管旁通閥212的位置、該冷凝器風扇231的位置及/或該幫浦216的速度，以致使進入該熱交換器204的工作流體202到達一設定溫度(例如，一目標溫度)。該設定溫度可基於在工作流體202與冷卻流體58之間所需的熱傳導量及/或冷卻流體58的溫度(例如，一目標溫度)。
在一些實施例中，工作流體202可包括較該冷卻流體58低的一凍結點(例如，當冷卻流體為水且工作流體為乙二醇)。據此，為了避免冷卻流體58凍結，該冷凍系統12的該控制器78可包括一防凍系統232。防凍系統232可組配來調整流量控制閥210的位置、該冷凝器旁通閥212的位置、該冷凝器風扇231的位置及/或該幫浦216的速度以避免或減少在冷凍系統12的導管(例如，熱交換器204中的管路)中凍結。該控制器78可組配來基於離開冷凝器206支工作流體202的溫度(例如，從第二溫度感測器226所接收)、周圍溫度(例如，從溫度感測器230所接收)及/或冷凝器旁通閥212與流量控制閥210中一者或兩者的位置，而發送信號至該流量控制閥210、該冷凝器旁通閥212、該冷凝器風扇231及/或該幫浦216。
防凍系統232可基於指示出該自由冷卻迴路200之操作條件的回受而進行特定動作。如以下的表1中所顯示，該防凍系統232可在當周圍空氣溫度高於一第一 目標溫度時(例如，40℉)在一第一操作模式下運作。當在第一操作模式中運作時，該控制器78係組配為可發送一或多個訊號以在周圍溫度大於該第一目標溫度(例如，一第一臨界溫度)時，關斷冷凝器風扇231(若該冷凝風扇231還沒被關斷的話)、關斷該幫浦216(若該幫浦216還沒被關斷的話)、關閉該等加熱器218(若該等加熱器218還沒被關斷的話)關閉該冷凝通閥212及/或打開該流量控制閥210。當在該第一操作模式中運作時，該防凍系統232可使工作流體202在被導引進入該熱交換器204之前流向該冷凝器206。如此一來，在周圍溫度高於第一目標溫度時該防凍系統232在該第一操作模式中運作，以致使工作流體202不會降低到可能導致工作流體58在該熱交換器204中凍結的溫度之下。
如以下表1中所顯示，當周圍溫度到達或降低至該第一目標溫度時，該防凍系統232在一第二模式中運作。在該第二模式中，當周圍溫度小於等於第一目標溫度，該防凍系統232發送一或多個訊號以關斷該冷凝器風扇231(若該冷凝風扇231還沒被關斷的話)、關斷該幫浦216(若該幫浦216還沒被關斷的話)、將該加熱器218打開、打開該冷凝通閥212及/或關閉該流量控制閥210。當在第二模式中操作，繞過該冷凝器206之該工作流體202透過該旁通閥212被導引回到熱交換器204。如此一來，工作流體202被循環回到該熱交換器204而在冷凝器206中沒有進行熱能傳導至周圍空氣。然而，因為工作流體202的 溫度可能相對低，該加熱器218可被啟動，如此在該熱交換器204中的冷卻流體58不會凍結。例如，因為周圍空氣溫度低於第一目標溫度，流過該冷凝器206之該工作流體202之溫度可能降到會導致該冷卻流體58在該熱交換器204中凍結的程度(例如，經由與工作流體202的熱傳導)。因此，加熱器218被啟動以增加該工作流體202的溫度大於該冷卻流體58的凍結點。
如以下表1中進一步顯示者，防凍系統232可基於離開冷凝器206的工作流體202之溫度而在一第三模式中運作。在一些實施例中，防凍系統232的第三模式會在第二操作模式下運作一段預定時間後啟始。例如，當在第三模式中運作時，該控制器78發送一或多個訊號以關閉該冷凝器風扇231(若冷凝器風扇231還沒被關斷)、使該幫浦216在一固定速度下運作、關斷該加熱器218(若該加熱器還沒被關斷)、打開該冷凝器旁通閥212及/或打開該流量控制閥210。據此，該流量控制閥210會被開啟以使工作流體202開始透過冷凝器206循環。在一些實施例中，該流量控制閥210被增量式(incrementally)開啟以維持進入熱交換器204之工作流體202的溫度在高於冷卻流體58的凍結點(例如，工作流體202的溫度將會吸收來自冷卻流體58的熱能以減少冷卻流體58的溫度低於其凍結點)。如此一來，流過冷凝器旁通閥212的工作流體202在該工作流體202進入熱交換器204之前與離開冷凝器206的工作流體202(例如，在第二三向連接器221處)混合。因此，進 入熱交換器204的工作流體202的溫度會被調整維持在該冷卻流體58的凍結點之上，同時使工作流體202開始流過該冷凝器206。
在工作流體202離開該熱交換器204的溫度增加時，防凍系統232可切換至一第四操作模式。在第四操作模式中，該控制器78可發送一或多個訊號以關斷該冷凝器風扇231(若該冷凝器風扇231還沒被關斷)、使該幫浦216在一固定速度運作、關斷該加熱器218(若該加熱器218還沒被關斷)、關閉該冷凝器旁通閥212及/或完全地開啟該流量控制閥210。在一些實施例中，當在第四操作模式中運作時，該冷凝器旁通閥212被增量式關閉已維持進入熱交換器204的工作流體202的溫度高於該冷卻流體58的凍結點。換句話說，一旦流量控制閥210到達完全開啟位置(例如，100%開啟或完全地開啟)，該控制器78開始關閉該冷凝器旁通閥212以增加被導引至該冷凝器206的工作流體202的量且減少被導引通過冷凝器旁通閥212及朝向該熱交換器204的工作流體202的量。如此一來，該控制器78調整進入賅熱交換器204的工作流體202的溫度以維持在高於冷卻流體58的凍結點。在一些實施例中，因為冷凝器風扇231被關閉，工作流體202的溫度維持在該冷卻流體58的凍結點之上。
當冷凝器旁通閥212被完全地關閉，該防凍系統232可在一第五操作模式下運作。在該第五操作模式期間，該控制器78發送一或多個訊號以至少基於一冷卻需 求及/或一壓縮機需求而調整該冷凝器風扇231的速度，至少基於該工作流體202至該冷凝器206之入口溫度及/或該冷凝器風扇231其中一者的一最高速度(當該冷凝器206具有複數個風扇231時)而調整該幫浦216的速度、關斷該等加熱器218(若該加熱器還沒被關斷)、完全地關閉該冷凝器旁通閥212及/或完全地打開該流量控制閥210(若該流量控制閥210並非已經在完全開啟位置)。據此，一旦旋管旁通閥212完全地被關閉且該流量控制閥210完全地被開啟，該控制器78為了維持進入該熱交換器204之工作流體202的溫度在一預定溫度(例如，一目標溫度)，可調節該冷凝器風扇231的速度及/或調節該幫浦216的速度。進入該熱交換器204之工作流體202的該預定溫度可基於冷卻流體58的冷卻需求(例如，至少由離開熱交換器204之冷卻流體58的溫度而判定)。如此，該控制器78接收回饋並調整冷凝器風扇206的速度及/或幫浦216的速度以維持該工作流體202的溫度在該預定溫度。
當周圍空氣溫度增加到大於一第二目標溫度(例如，34℉)及/或當該工作流體202的溫度增加到大於一第三目標溫度(例如，34℉)，該防凍系統232可啟始一第六操作模式。例如，當在第六操作模式中運作時，該控制器78發送一或多個訊號以至少基於一冷卻需求及/或一壓縮機需求而調整該冷凝器206風扇的速度、至少基於該冷凝器風扇231中之一者的最高速度而調整該幫浦216的速度、關斷該加熱器218(若該加熱器218還沒被關 斷)、完全地關閉該冷凝器旁通閥212(若該冷凝器旁通閥212還沒在一完全關閉位置)及/或完全地開啟該流量控制閥210(若該流量控制閥210並非已經在一完全開啟位置)。據此，該控制器78調節該冷凝器風扇231的速度及/或該幫浦216的速度以調整進入該熱交換器204之該工作流體202的溫度。
雖然表1的第一目標溫度與第二目標溫度的數值分別顯示為40℉與34℉，第一目標溫度與第二目標溫度的數值可為高於在熱交換器204中循環的流體之凍結點的任何合適溫度，以避免在熱交換器204中局部凍結。在一些實施例中，該第一目標溫度的數值大於該第二目標溫度的數值以致使該流量控制閥210與該冷凝器旁通閥212阻擋工作流體202在幫浦214啟動(例如，開啟)前流過冷凝器206。此外或附加地，該第二目標溫度的數值是高於冷卻流體58的凍結溫度以增加自由冷卻的量，同時提供足夠的邊界以控制避免在熱交換器204中凍結。
在一些實施例中，若工作流體202的溫度降低至凍結以下(例如，大約30℉)低溫限制亦可使用來阻擋幫浦214的運作。在一些案例中，工作流體202由於組件操作不足、減少供應至一組件的電力、周圍氣候條件或其他操作缺陷的結果會到達低溫限制。低溫限制可低於該第二目標溫度以避免與輕微溫度波動相關聯的跳脫(trip)，但足夠高來避免冷卻流體58在該熱交換器204中凍結。因此，低溫限制提供故障安全以避免在熱交換器 204中凍結。此外，該幫浦214可組配為在工作流體202的溫度增加到諸如該第二目標溫度時的一預定溫度時可啟動(例如，開始或開啟)。在一些實施例中，一警告訊息或警示可被啟動以通知建築物自動控制、裝置操作者及/或對自由冷卻迴路200有可能在意的服務人員。
Figure 106128436-A0305-02-0041-1
Figure 106128436-A0305-02-0042-2
總結來說，防凍系統232調整來自熱交換器204之溫暖工作流體202的量，該工作流體202與來自該冷凝器206的已冷卻工作流體202混合以避免工作流體202將來自熱交換器204的冷卻流體58冷卻到低於其凍結點。防凍系統232因而基於周圍溫度臨界值、離開冷凝器206之工作流體202的臨界出口溫度及/或該閥門210、212的位置而調整一冷凝器旁通閥212的位置、一流量控制閥210的位置、一冷凝器風扇231的速度、及/或幫浦216的速度，以控制流過冷凝器206之工作流體202的量且維持工作流體202的溫度高於在熱交換器204中的冷卻流體58的凍結點之上。如此一來，會減少及/或被排除在熱交換器204中的冷卻流體58之凍結，以致使流過熱交換器204之工作流體58的流動不會被阻擋。此外，防凍系統232可基於周圍溫度臨界值、離開冷凝器206之工作流體202的臨界出口溫度及/或閥門210與212的位置而調整冷凝器風扇231的速度及/或供應至沿著該自由冷卻迴路200設置的加熱器218的電力，以控制在冷凝器206中從工作流體202傳導的熱之量且因而維持在熱交換器204中的工作流體202之溫度高於冷卻流體58的凍結點。
圖9與10為自由冷卻迴路200之一實施例的立體圖，其可附加或替代於氣冷式熱交換器56而使用。如圖9之例示實施例所顯示，工作流體202可透過冷凝器206的複數個導管250被導引。該等複數個導管250之一或多者 可對應於冷凝器206之一各別風扇231。在其他實施例中，冷凝器206可包括一單一導管，其導引工作流體202至冷凝器206的一單一風扇231。在任何案例中，控制器78與冷凝器206的風扇231耦接，以致使該控制器78可調整該風扇231的速度而控制離開冷凝器206之工作流體202的溫度。此外，如以上所討論者，該控制器78與該幫浦216耦接且被組配為可調整該幫浦216的速度以控制在自由冷卻迴路200(例如，從熱交換器204、通過冷凝器206及/或通過冷凝器旁通閥212)內循環之工作流體202的量。
一或多個所揭露實施例，單獨或結合可提供增強一冷凍系統的效能之技術效果，冷凍系統包括一自由冷卻系統與一機械式冷卻系統。一般來說本揭露的實施例包括在該自由冷卻系統的一或多個風扇在低於最大速度下運作時操作該機械式冷卻系統的壓縮機。在一些案例中，在低於最大速度下操作該壓縮機及自由冷卻系統的風扇可能會較以最大速度操作該壓縮機及/或該風扇消耗較少電力。據此，輸入至冷凍系統的電力可以減少且可增加冷凍系統的效能。在說明書中的技術效果與技術問題僅為範例而非限制。應當注意的是在說明書中描述的實施例可能有其他技術效果且也可解決其他技術問題。
雖然本揭露僅有特定特徵及實施例被例示說明及描述，對於習於此技藝者(例如，在各種元件之尺寸、大小、結構、形狀、比例上、參數的數值(例如，溫度、壓力等等)的改變，安裝配置、使用材料、顏色或方向性等等)可在不實質脫離新穎的揭露及請求項中所提及之本標的的優點下，發生許多改變與變化。任何常序或方 法步驟的順序或次序可以改變或重新根據替代實施例而重新排序。因此，可以理解附加的請求項意欲涵蓋屬於落入此揭露真實精神內的所有此等改變與變化。更進一步地，為了提供對範例實施例的簡明描述，可能沒有描述實際實施的所有特徵(亦即，與目前設想的最佳執行實施方式無關的功能者、或與啟用所聲明的實施例者)。應當理解的是，於任何工程或設計專案中，在研發任何此種實際實施的過程中，可能會作出許多專用於實施的決定。此等發展努力可能是複雜和費時的，但對於習於此技藝者在此揭露的好處下不需過度實驗仍然是設計、生產和製造的一般技能的例行任務。
12:冷凍系統
52:自由冷卻系統
54:機械式冷卻系統
56:氣冷式熱交換器
58:冷卻流體
59:氣流路徑
60:風扇
62:負載
64:三向閥
65:幫浦
66:蒸發器
67:旁通閥
68:冷凍循環/迴路
70:壓縮機
72:冷凝器
74:膨脹裝置
76:冷媒
78:控制器
80:處理器
81:回流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

Claims (19)

  1. 一種冷凍系統，其包含：一熱交換器，其組配來使一冷卻流體與一工作流體處於一熱交換關係；一自由冷卻迴路，其包含一幫浦，其中該幫浦組配來使該工作流體在該熱交換器與該自由冷卻迴路的一旋管中循環；該自由冷卻迴路的一流量控制閥，組配來控制被導引至該自由冷卻迴路之該旋管的該工作流體的一流速；該自由冷卻迴路的一旋管旁通閥，組配來控制繞過該自由冷卻迴路的該旋管之該工作流體的一流速；一控制器，其組配來基於一周圍溫度、離開該旋管之該工作流體的一溫度、該流量控制閥的一第一位置、該旋管旁通閥的一第二位置或其組合，調整該流量控制閥的該第一位置、該旋管旁通閥的該第二位置、該旋管之一風扇的一速度、該幫浦的一速度以及該自由冷卻迴路的一加熱器之一溫度，其中該控制器組配來在該自由冷卻迴路之該旋管旁通閥到達一全關位置時，基於離開該熱交換器之該冷卻流體的一附加溫度、離開該旋管之該工作流體的該溫度或其組合，來調節該自由冷卻迴路之該旋管之該風扇的該速度以及該自由冷卻迴路之該幫浦的該速度。
  2. 如請求項1的冷凍系統，其包含與該控制器通訊式耦接的一第一溫度感測器與一第二溫度感測 器，其中該第一溫度感測器組配來提供指出該周圍溫度的回饋予該控制器，並且其中該第二溫度感測器組配來提供指出離開該旋管之該工作流體的該溫度之回饋予該控制器。
  3. 如請求項1的冷凍系統，其中該流量控制閥、該旋管旁通閥、或兩者包含一蝶型閥。
  4. 如請求項1的冷凍系統，其中該控制器組配來在該周圍溫度小於或等於一目標溫度時，關閉該自由冷卻迴路之該流量控制閥並且開啟該自由冷卻迴路之該旋管旁通閥。
  5. 如請求項4的冷凍系統，其中該目標溫度係華式40度(℉)。
  6. 如請求項4的冷凍系統，其包含該自由冷卻迴路的該加熱器，其中該控制器組配來在該周圍溫度降低到低於該目標溫度時將該加熱器打開。
  7. 如請求項6的冷凍系統，其中該自由冷卻迴路之該加熱器係設置為使流過一迴圈的工作流體變暖，該迴圈包含該熱交換器、該幫浦及該旋管旁通閥。
  8. 如請求項4的冷凍系統，其中該控制器組配來調節該自由冷卻迴路之該流量控制閥朝向一開啟位置，以在該流量控制閥已經關閉一段時間之後將該工作流體導引至該旋管，並且其中該控制器組配來在該自由冷卻迴路之該流量控制閥到達一全開位置時調節該自由冷卻迴路之該旋管旁通閥朝向一關閉位置。
  9. 一種包含處理器可執行指令的一或多個實體非暫時性機器可讀媒體，該等處理器可執行指令用來進行下列動作：接收指出一周圍溫度的回饋；將該周圍溫度與一目標溫度作比較；當該周圍溫度小於或等於該目標溫度時，關閉一自由冷卻迴路的一流量控制閥且開啟該自由冷卻迴路的一旋管旁通閥，其中該自由冷卻迴路組配來使一工作流體在一熱交換器中循環，該熱交換器使該工作流體與一冷卻流體處於一熱交換關係；調節該自由冷卻迴路之該流量控制閥朝向一開啟位置以在該流量控制閥已經關閉一段預定時間後導引工作流體至該旋管；當該自由冷卻迴路的該流量控制閥到達一全開位置時，調節該自由冷卻迴路之該旋管旁通閥朝向一關閉位置；以及當該自由冷卻迴路之該旋管旁通閥到達一全關位置時，基於離開該熱交換器之該冷卻流體的一第一溫度、離開該旋管之該工作流體的一第二溫度、或其組合，來調節該自由冷卻迴路之該旋管的至少一風扇的一第一速度、及該自由冷卻迴路的一幫浦的一第二速度。
  10. 如請求項9的實體非暫時性機器可讀媒體，其中該等處理器可執行指令組配來：當該周圍溫度小於或等於該目標溫度時啟動該自由冷卻迴路的一加熱器。
  11. 如請求項9的實體非暫時性機器可讀媒體，其中該等處理器可執行指令組配來：基於離開該熱交換器之該冷卻流體的該第一溫度來調節該旋管之該至少一風扇的該第一速度。
  12. 如請求項9的實體非暫時性機器可讀媒體，其中該等處理器可執行指令組配來：基於離開該旋管之該工作流體的該第二溫度、或該旋管的該至少一風扇中的一第一風扇的該第一速度、或兩者，來調節該幫浦的該第二速度。
  13. 如請求項12的實體非暫時性機器可讀媒體，其中該旋管包含該第一風扇與該至少一風扇中的一第二風扇，並且其中該第一風扇的該第一速度大於該第二風扇的一第二速度。
  14. 如請求項12的實體非暫時性機器可讀媒體，其中該第一速度大於該旋管之該至少一風扇中的任何其餘風扇的個別第三速度。
  15. 一種用於控制一冷凍系統之方法，其包含：接收指出一周圍溫度的回饋；將該周圍溫度與一目標溫度作比較；當該周圍溫度小於或等於該目標溫度時，關閉一自由冷卻迴路的一流量控制閥且開啟該自由冷卻迴路的一旋管旁通閥，其中該自由冷卻迴路組配來使一工作流體在一熱交換器中循環，該熱交換器使該工作流體與一冷卻流體處 於一熱交換關係；調節該自由冷卻迴路之該流量控制閥朝向一開啟位置以在該流量控制閥已關閉一段預定時間後導引工作流體至該旋管；當該自由冷卻迴路的該流量控制閥到達一全開位置時，調節該自由冷卻迴路之該旋管旁通閥朝向一關閉位置；當該自由冷卻迴路的該旋管旁通閥到達一全關位置時，基於離開該熱交換器之該冷卻流體的一第一溫度、離開該旋管之該工作流體的一第二溫度、或其組合，來調節該自由冷卻迴路之該旋管的至少一風扇的一第一速度、及該自由冷卻迴路的一幫浦的一第二速度。
  16. 如請求項15的方法，其包含當該周圍溫度小於或等於該目標溫度時啟動該自由冷卻迴路的一加熱器。
  17. 如請求項15的方法，其中調節該自由冷卻迴路的該旋管的該至少一風扇之該第一速度的動作包含：基於離開該熱交換器的該冷卻流體的該第一溫度來調節該旋管的該至少一風扇的該第一速度。
  18. 如請求項15的方法，其中調節該自由冷卻迴路的該幫浦的該第二速度之動作包含：基於離開該旋管之該工作流體的該第二溫度、或該旋管之該至少一風扇中的一第一風扇的該第一速度、或兩者，來調節該幫浦的該第二速度。
  19. 如請求項18的方法，其中該旋管包含 該第一風扇與該至少一風扇中的一第二風扇，並且其中該第一風扇的該第一速度大於該第二風扇的一第二速度。
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