專利名稱：空氣調節(jié)方法和空氣調節(jié)系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種空氣調節(jié)方法和空氣調節(jié)系統(tǒng)，且具體地涉及用于潔凈室、建筑
物空氣調節(jié)等的空氣調節(jié)方法和空氣調節(jié)系統(tǒng)。
背景技術：
在潔凈室和建筑設施中全年都進行冷卻操作。因此，在這些設施的空氣調節(jié)系 統(tǒng)中，節(jié)能是重要的目標。因此，近些年采用了自由冷卻的方式(參見日本專利申請公開 No.2004-132651)。 自由冷卻涉及一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用冷卻塔作為冷熱源進行自由冷卻操作，而在
冬天不采用制冷設備，在夏天采用制冷設備作為冷熱源進行制冷操作。根據(jù)該系統(tǒng)，能夠在
冬天不運行制冷設備的情況下進行冷卻，且因此，可以預期達到較好的節(jié)能效果。 此外，這種冷卻系統(tǒng)包括一個冷卻塔由制冷設備運行和自由冷卻運行共同使用的
情況，以及在各個操作中采用它們自身專用的冷卻塔的情況。

發(fā)明內容
然而，在這兩種情況中，在冷卻塔中會產(chǎn)生能量消耗量的浪費。例如，在共用一個 冷卻塔的情況中，冷卻水的必要量(即，冷卻熱量)在制冷器運行和自由冷卻運行中是不同 的。因此，冷卻塔根據(jù)任何一種運行進行相應的操作，并且這在其它運行中會變成浪費的能 量消耗。 而且，當專用冷卻塔分別用在制冷器運行和自由冷卻運行中時，在所述運行重啟 時存在降低能量效率的問題。 本發(fā)明是在考慮到上述情況而進行的，目的是提供能夠優(yōu)化冷卻塔的能量消耗的 空氣調節(jié)方法和空氣調節(jié)系統(tǒng)。 為了達到上述目的，本發(fā)明的第一方面為一種進行采用將在多個冷卻塔內被冷卻 的冷卻水供給到制冷器作為冷熱源的制冷器運行和采用多個冷卻塔中的至少一些作為冷 熱源的自由冷卻運行的空氣調節(jié)方法，并且其特征在于在自由冷卻運行時，被操作的冷卻 塔的數(shù)量被控制。 根據(jù)本發(fā)明，通過控制在自由冷卻運行時操作的冷卻塔的數(shù)量，可以在每個操作 模式中產(chǎn)生最佳的冷熱量，并且可以降低整體的能耗量。 在本發(fā)明的第一方面中，本發(fā)明的第二方面的特征在于采用多個冷卻塔中的至少 一些與制冷器組合作為冷熱源的中間運行，并且在中間運行時，被操作為冷熱源的冷卻塔
的數(shù)量被控制。采用冷卻塔和制冷器的組合是指通過串聯(lián)連接冷卻塔和制冷器來使用冷卻 塔和制冷器，并涉及例如在冷卻塔中冷卻的冷卻水還在制冷器中冷卻、并被供給至空氣調 節(jié)負載部件的情況。 根據(jù)本發(fā)明，在中間運行時也控制被操作的冷卻塔的數(shù)量，因此，可以產(chǎn)生合適的 冷熱量。因此，可以降低整體的能耗量。
在本發(fā)明的第一或第二方面中，本發(fā)明的第三方面特征在于根據(jù)外部空氣溫度和
空氣調節(jié)負載條件進行操作的切換。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)外部空氣溫度和空氣調節(jié)負載條件，
伴隨能耗變?yōu)樽钚〉睦錈崃?冷卻水的溫度和流率)可以通過模擬等獲得。因此，根據(jù)結
果控制被操作的冷卻塔的數(shù)量，可以進行其中能耗量變?yōu)樽钚≈档目諝庹{節(jié)操作。 在本發(fā)明的第一至第三方面中的任意一方面中，本發(fā)明的第四方面的特征在于提
供了多個制冷器，并且對于多個制冷器中的每一個，控制被操作的冷卻塔的數(shù)量。根據(jù)本發(fā)
明，對于每個制冷器，控制被操作的冷卻塔的數(shù)量。因此，例如，當所要求的冷熱量在每個制
冷器中不同時，所要求的最小的冷熱量可以供給至每個制冷器，并可以降低整體的能耗量。 在本發(fā)明的第一至第四方面中的任意一方面中，本發(fā)明的第五方面的特征在于制
冷器為渦輪制冷器，并且對于制冷器進行變頻器控制。根據(jù)本發(fā)明，可以降低制冷器的能耗。 在本發(fā)明的第一至第五方面中的任意一方面中，本發(fā)明的第六方面的特征在于通 過控制泵的旋轉速度控制冷卻水的流率，該泵使在多個冷卻塔或制冷器中冷卻的冷卻水循 環(huán)。根據(jù)本發(fā)明，冷卻水循環(huán)所要求的能耗量可以降低。 為了獲得上述目標，本發(fā)明的第七方面提供了一種空氣調節(jié)系統(tǒng)，特征在于包括 冷卻冷卻水的多個冷卻塔；具有冷凝器和蒸發(fā)器的制冷器；用于制冷器運行的循環(huán)管路， 用于使在冷卻塔中冷卻的冷卻水在冷凝器中循環(huán)，并且使在蒸發(fā)器中冷卻的冷卻水在空氣 調節(jié)負載部件中循環(huán)；用于自由冷卻運行的循環(huán)管路，用于使在冷卻塔中冷卻的冷卻水在 空氣調節(jié)負載部件中循環(huán)；管路切換設備，用于切換用于制冷器運行的循環(huán)管路和用于自 由冷卻運行的循環(huán)管路，并且調節(jié)將被連接至用于自由冷卻運行的循環(huán)管路上的冷卻塔的 數(shù)量；和控制設備，用于控制管路切換設備，并獨立地控制多個冷卻塔的運轉和停止。
根據(jù)本發(fā)明，可以控制在自由冷卻運行時操作的冷卻塔的數(shù)量。因此，可以產(chǎn)生適 合每種運行模式的冷熱量，并且可以降低整個系統(tǒng)中的能耗。 在本發(fā)明的第七方面中，本發(fā)明的第八方面的特征在于還包括用于中間運行的循 環(huán)管路，用于將多個冷卻塔串聯(lián)連接至制冷器的蒸發(fā)器，并且其特征在于管路切換設備切 換包括用于中間運行的循環(huán)管路的管路，并改變將被連接至用于中間運行的循環(huán)管路上的 冷卻塔的數(shù)量。 根據(jù)本發(fā)明，通過串聯(lián)連接冷卻塔和制冷器的蒸發(fā)器，可以進行采用冷卻塔和制 冷器組合作為冷熱源的中間運行。而且，根據(jù)本發(fā)明，可以控制在中間運行時操作的冷卻塔 的數(shù)量。因此，冷熱量(冷卻水的溫度和流率)可以被調節(jié)為適合中間運行，并且可以降低 整個系統(tǒng)的能耗量。用于中間運行的循環(huán)管路還可以用作自由冷卻循環(huán)管路。在這種情況 中，通過停止制冷器，用于中間運行的循環(huán)管路還可以用作用于自由冷卻運行的循環(huán)管路。
在本發(fā)明的第七或第八方面中，本發(fā)明的第九方面特征在于提供了多個制冷器， 并且由管路切換設備改變連接至每個制冷器的冷卻塔的數(shù)量。 根據(jù)本發(fā)明，對于多個制冷器中的每一個，可以控制被操作的冷卻塔的數(shù)量。因 此，即使當所要求的冷熱量在多個制冷器不同時，也可以為每個制冷器產(chǎn)生合適的冷熱量。 因此，可以降低整個系統(tǒng)中的能耗。 根據(jù)本發(fā)明，通過控制被操作的冷卻塔的數(shù)量，可以在每種運行模式中產(chǎn)生最佳 的冷熱量，并且可以降低整個系統(tǒng)中的能耗。


圖1為示意性地示出第一實施例的空氣調節(jié)系統(tǒng)的結構的系統(tǒng)示意圖； 圖2A和2B為分別示意性地示出每種運行模式的管道結構的示意圖； 圖3為示出具有不同于圖1的管道結構的空氣調節(jié)系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖； 圖4為示出圖1的空氣調節(jié)系統(tǒng)的修改地實施例的系統(tǒng)示意圖； 圖5為示意性地示出第二實施例的空氣調節(jié)系統(tǒng)的結構的系統(tǒng)示意圖； 圖6A至6C為分別示意性地示出每種運行模式的管道結構的示意圖； 圖7為示意性地示出第三實施例的空氣調節(jié)系統(tǒng)的結構的系統(tǒng)示意圖； 圖8A和8B為分別示意性地示出每種運行模式的管道結構的示意圖； 圖9為示意性地示出每種運行模式的管道結構的示意圖；以及 圖10為示出圖7的空氣調節(jié)系統(tǒng)的修改地實施例的系統(tǒng)示意圖。
具體實施例方式
以下，將參照附圖詳細描述本發(fā)明的空氣調節(jié)方法和空氣調節(jié)系統(tǒng)的各實施例。
(第一實施例) 圖1為示意性地示出第一實施例的空氣調節(jié)系統(tǒng)的結構的系統(tǒng)示意圖。圖中所示出的空氣調節(jié)系統(tǒng)10為實現(xiàn)潔凈室設施12的空氣調節(jié)的系統(tǒng)。 在潔凈室設備12中，風扇過濾單元16 (以下稱為FFU)設置在凈化室14的天花板表面上，并且通過FFU 16，天花板空間18中的空氣被凈化，并向下流向凈化室14。凈化室14的地板表面為柵格地板，凈化室14中的空氣被吸入地板下空間20，并且進一步通過返回室22返回至天花板空間18。因此，天花板空間18中的空氣再次由FFU 16送至凈化室，并且凈化室14保持高的潔凈度。 顯熱處理線圈24Y設置在返回室22中，以冷卻流入返回室22的空氣，從而能夠處理顯熱。而且，在凈化室14中，提供了如半導體制造設備之類的設備26，并且線圈28設置在設備26中，使得制冷劑在線圈28和設備負載熱交換器24X之間循環(huán)。而且，外部調節(jié)器30設置在潔凈室設備12上。外部調節(jié)器30包括外部調節(jié)器線圈24Z、加濕器32、加熱器34、風扇36、過濾器(未示出)等，并且通過驅動風扇36，外部空氣被吸入。隨后，空氣由過濾器(未示出)進行除塵，并由外部調節(jié)器線圈24Z進行冷卻，由加濕器32進行冷卻，根據(jù)需要由加熱器34進行加熱，并且隨后被供給至設施。 本實施例的空氣調節(jié)系統(tǒng)10為向設備負載熱交換器24X、顯熱處理線圈24Y和外部調節(jié)器線圈24Z供給冷熱的系統(tǒng)，以滿足冷卻負荷的需求。設備負載熱交換器24X、顯熱處理線圈24Y和外部調節(jié)器線圈24Z在所需要的冷卻水的溫度方面是不同的。例如，用于設備負載熱交換器24X的冷卻水的溫度設為17t:，用于顯熱處理線圈24Y的冷卻水的溫度設為12t:，且用于外部調節(jié)器線圈24Z的冷卻水的溫度設為7°C。以下，設備負載熱交換器24X、顯熱處理線圈24Y和外部調節(jié)器線圈24Z將還稱為負載部件24X、負載部件24Y和負載部件24Z。 空氣調節(jié)系統(tǒng)10主要由8個冷卻塔42A至42H、以及3個制冷器44X， 44Y和44Z構造。冷卻塔和制冷器的數(shù)目不限于本實施例的例子，而是可以采用例如7個或更少的冷卻塔，或9個或更多的冷卻塔，并且可以采用2個或更少的制冷器，或4個或更多的制冷器。
省略了冷卻塔42A至42H中的每一個的內部結構，但它們中的每一個都包括用于 在塔中形成上行外部空氣流的風扇、用于向塔內噴灑冷卻水的噴水管、以及用于收集噴出 的冷卻水的水收集單元。根據(jù)冷卻塔42A至42H，冷卻水被噴出，并與外部空氣接觸，從而冷 卻水失去蒸發(fā)熱，并被冷卻。本實施例采用封閉型冷卻塔進行描述，但通過增加熱交換器也 可以采用開放式冷卻塔。 同時，3個制冷器44X，44Y和44Z為分別在負載部件24X，24Y和24Z所必須的溫 度處產(chǎn)生冷卻水的裝置。冷凝器46X，46Y和46Z、以及蒸發(fā)器48X，48Y和48Z設置在制冷 器44X，44Y和44Z的內部。冷凝器46X，46Y和46Z以及蒸發(fā)器48X，48Y和48Z由循環(huán)通道 (未示出)連接，并且制冷劑在其中循環(huán)。制冷劑在冷凝器46X，46Y和46Z以及蒸發(fā)器48X， 48Y和48Z中循環(huán)，從而冷卻水在蒸發(fā)器48X，48Y和48Z中被冷卻。對制冷器44X，44Y和 44Z的結構不特別限定，可以采用各種結構如渦輪類型和吸收類型，但本實施例采用渦輪制 冷器的例子進行描述。 制冷器44X， 44Y和44Z的蒸發(fā)器48X， 48Y和48Z連接至負載部件24X， 24Y和24Z。 更具體地，蒸發(fā)器48X通過管道x3和x4連接至負載部件24X，并且泵50X設置在管道x3 中。通過驅動泵50X，冷卻水在蒸發(fā)器48X和負載部件24X之間循環(huán)。同樣地，蒸發(fā)器48Y 通過管道y3和y4連接至負載部件24Y，且泵50Y設置在管道y3中。通過驅動泵50Y，冷卻 水在蒸發(fā)器48Y和負載部件24Y之間循環(huán)。而且，蒸發(fā)器48Z通過管道z3和z4連接至負 載部件24Z，且泵50Z設置在管道z3中。通過驅動泵50Z，冷卻水在蒸發(fā)器48Z和負載部件 24Z之間循環(huán)。因此，制冷器44X， 44Y和44Z、以及負載部件24X， 24Y和24Z —對一連接。
制冷器44X， 44Y和44Z的冷凝器46X， 46Y和46Z中的每一個分別連接至冷卻塔 42A至42H。冷卻塔42A至42H并聯(lián)連接至冷凝器46X， 46Y和46Z。換句話說，用于排放冷 卻水的管道al至hl連接至冷卻塔42A至42H，且管道al至hl連接至主管道jl。主管道 jl分支為管道xl，yl和zl，且隨后連接至冷凝器46X，46Y和46Z。用于排放冷卻水的管道 x2， y2和z2連接至冷凝器46X，46Y和46Z，且管道x2， y2和z2連接至主管道j2。主管道 j2分支成管道a2至h2，并連接至各個冷卻塔42A至42H的噴水管(未示出)。因此，在各 個冷卻塔42A至42H中冷卻的冷卻水可以被循環(huán)，并供給至冷凝器46X， 46Y和46Z，并且冷 卻塔42A至42H可以用作制冷器42X至42Z的冷卻設備。 泵52x， 52y和52z分別放置在管道xl， yl和zl中，對泵52x， 52y和52z進行獨立 的驅動控制，從而冷卻水分別循環(huán)進入各個冷凝器46X， 46Y和46Z，且循環(huán)量可以被調節(jié)。
而且，三向閥54X， 54Y和54Z放置在管道x2， y2和z2中，并且通過操作三向閥54X， 54Y和54Z，流入管道x2， y2和z2的冷卻水的一部分通過旁通管56X， 56Y和56Z流入管道 xl， yl和zl，以便進行流率調節(jié)。 此外，冷卻塔42A至42H串聯(lián)連接至制冷器44X，44Y和44Z的蒸發(fā)器48X，48Y和 48Z。 更具體地，管道x3通過管道x6連接至主管道j2，并通過管道x5連接至主管道j 1 。 相應地，流入管道x3的冷卻水通過管道x6和主管道j2流入冷卻塔42A至42H中的至少一 個，并通過主管道jl和管道x5返回初始管道x3。因此，冷卻塔42A至42H串聯(lián)連接至制冷 器44X的蒸發(fā)器48X。泵58X設置在管道x6中，并且通過驅動泵58X，管道x3中的冷卻水流入管道x6。截止閥60X和62X直接設置在離開管道x3和管道x6中的連接部分的下游 側。截止閥63X設置在管道x5中。通過對截止閥60X，62X和63X進行開啟和關閉操作，可 以選擇是否將管道x3中的冷卻水送至冷卻塔42A至42H。而且，三向閥64X放置在管道x6 中，并且通過操作三向閥64X，流入管道x6的冷卻水的一部分通過旁通管66X流入管道x5， 以便進行流率調節(jié)。 同樣地，管道y3通過管道y6連接至主管道j2，并通過管道y5連接至主管道jl。 相應地，流入管道y3的冷卻水通過管道y6和主管道j2流入冷卻塔42A至42H中的至少一 個，并通過主管道jl和管道y5返回初始管道y3。因此，冷卻塔42A至42H串聯(lián)連接至制 冷器44Y的蒸發(fā)器48Y。泵58Y設置在管道y6中，并且通過驅動泵58Y，管道y3中的冷卻 水流入管道y6。在管道y3和管道y6中，截止閥60Y和62Y設置在離開連接部分的中間下 游側，并且截止閥63Y設置在管道y5中。通過對截止閥60Y， 62Y和63Y進行開啟和關閉操 作，可以選擇是否將管道y3中的冷卻水送至冷卻塔42A至42H。而且，三向閥64Y放置在管 道y6中，并且通過操作三向閥64Y，流入管道y6的冷卻水的一部分通過旁通管66Y流入管 道y5，以便進行流率調節(jié)。 而且，管道z3通過管道z6連接至主管道J2，并通過管道z5連接至主管道jl。相 應地，流入管道z3的冷卻水通過管道z6和主管道j2流入冷卻塔42A至42H中的至少一個， 并通過主管道jl和管道z5返回初始管道z3。因此，冷卻塔42A至42H串聯(lián)連接至制冷器 44Z的蒸發(fā)器48Z。泵58Z設置在管道z6中，并且通過驅動泵58Z，管道z3中的冷卻水流入 管道z6。在管道z3和管道z6中，截止閥60Z和62Z直接設置在離開連接部分的下游側， 并且截止閥63Z設置在管道z5中。通過對截止閥60Z，62Z和63Z進行開啟和關閉操作，可 以選擇是否將管道z3中的冷卻水送至冷卻塔42A至42H。而且，三向閥64Z放置在管道z6 中，并且通過操作三向閥64Z，流入管道z6的冷卻水的一部分通過旁通管66Z流入管道z5， 以便進行流率調節(jié)。 照這樣，在本實施例中，冷卻塔42A至42H串聯(lián)連接至制冷器44X， 44Y和44Z的蒸 發(fā)器48X， 48Y和48Z。因此，冷卻塔42A至42H以及制冷器44X， 44Y和44Z可以同時使用， 并且可以進行采用結合冷卻塔和制冷器的組合作為冷熱源的中間運行。具體地，在冷卻塔 42A至42H中的任何一個中初始冷卻的冷卻水供給至制冷器44X， 44Y和44Z，以能夠冷卻制 冷器。因此，可以降低制冷器44X，44Y和44Z的能耗。 而且，根據(jù)本實施例，通過在冷卻塔42A至42H串聯(lián)連接至制冷器44X， 44Y和44Z 的蒸發(fā)器48X，48Y和48Z的狀態(tài)下停止制冷劑在制冷器44X，44Y和44Z中的循環(huán)，可以進 行僅采用冷卻塔42A至42H作為冷熱源的自由冷卻操作。 此外，用于選擇冷卻塔42A至42H的多個截止閥68放置在前述主管道jl和j2中。 截止閥68放置在管道al至hl連接至主管道jl的連接部分之間，或者放置至管道a2至h2 連接至主管道j2的連接部分之間。通過開啟或關閉截止閥68中的任意一個，可以選擇冷 卻水在其中循環(huán)的冷卻塔42A至42H。截止閥68的開啟和關閉操作由控制設備70進行。
控制設備70連接至測量外部空氣的濕球溫度的傳感器72，并接收來自傳感器72 的外部空氣的測量數(shù)據(jù)。而且，控制設備70連接至各個負載部件24X， 24Y和24Z，并接收來 自各個負載部件24X，24Y和24Z的負載條件的數(shù)據(jù)。而且，控制設備70連接至冷卻塔42A 至42H的風扇等的驅動設備(未示出)，以獨立地控制冷卻塔42A至42H的運轉和停止。根據(jù)外部空氣溫度和負載條件數(shù)據(jù)，通過模擬控制設備70獲得冷卻水所需要的最小流率的 流率，并確定冷卻塔42A至42H中將被操作以能夠供給對應該流率的冷卻水的冷卻塔?？?制設備70操作冷卻塔42A至42H中的冷卻塔，并通過控制截止閥68，使冷卻水循環(huán)進入冷 卻塔42A至42H中的冷卻塔。而且，對于冷卻塔42A至42H中的冷卻水不必送入的冷卻塔， 冷卻塔42A至42H中的這些冷卻塔被停止。 接下來，將描述如上所述的那樣構造的空氣調節(jié)系統(tǒng)10的操作。
在外部空氣溫度高的夏天，進行采用制冷器44X，44Y和44Z作為冷熱源的制冷器 運行。在制冷器運行中，截止閥60X，60Y和60Z開啟，截止閥62X，62Y，62Z，63X，63Y和63Z 關閉。因此，形成如圖2A所示的管道結構。如圖2A所示，冷卻塔42A至42H連接至制冷器 44X， 44Y和44Z的冷凝器46X， 46Y和46Z，在冷卻塔42A至42H中冷卻的冷卻水循環(huán)并供給 至冷凝器46X，46Y和46Z。而且，制冷器44X，44Y和44Z的蒸發(fā)器48X，48Y和48Z與負載 部件24X， 24Y和24Z連接，并且在蒸發(fā)器48X， 48Y和48Z中冷卻的冷卻水供給至負載部件 24X，24Y和24Z。因此，制冷器44X， 44Y和44Z用作冷熱源，并且冷熱可以供給至負載部件 24X， 24Y和24Z。在制冷器中，所有的冷卻塔42A至42H被采用，但通過對截止閥68中的任 意一個進行開啟和關閉操作(見圖1)，將被使用的冷卻塔42A至42H的數(shù)量可以被控制。 例如，通過關閉設置在冷卻塔42F和冷卻塔42G之間的主管道j 1和j2中的截止閥68，可 以使用冷卻塔42A至42F，并且被操作的冷卻塔的數(shù)量可以從8個降低至6。
接下來，將描述在夏天和冬天之間的外部空氣溫度進行的中間運行。中間運行是 采用制冷器44X，44Y和44Z以及冷卻塔42A至42H中的一部分作為冷熱源的操作。截止閥 62X， 62Y， 62Z， 63X， 63Y和63Z開啟，且截止閥60X， 60Y和60Z關閉。因此，冷卻塔42A至42H 中的一部分以及蒸發(fā)器48X，48Y和48Z串聯(lián)連接。因此，冷卻水首先在冷卻塔42A至42H 中的一部分中預冷卻，且隨后在蒸發(fā)器48X，48Y和48Z中冷卻，并被供給至負載部件24X， 24Y和24Z。相應地，冷卻塔42A至42H中的一部分以及制冷器44X， 44Y和44Z可以組合用 作冷熱源。在中間運行中，冷卻塔42A至42H中剩余的冷卻塔與制冷器44X， 44Y和44Z的 冷凝器46X， 46Y和46Z連接，從而在冷卻塔42A至42H中剩余的冷卻塔冷卻的冷卻水被循 環(huán)并被供給至冷凝器46X， 46Y和46Z，并用于制冷器44X， 44Y和44Z的冷卻。
在中間運行時，通過開啟和關閉截止閥68中的任意一個(見圖l)，可以控制所使 用的冷卻塔42A至42H的數(shù)量。作為它的一個例子，圖2B示出了這樣的例子，其中在冷卻塔 42F和冷卻塔42G之間、在冷卻塔42D和冷卻塔42E之間、以及在冷卻塔42C和冷卻塔42D 之間的主管道j 1和j2上的截止閥68關閉。在這個例子中，兩個冷卻塔42G和42H串聯(lián) 連接至制冷器44X的蒸發(fā)器48X，兩個冷卻塔42E和42F串聯(lián)連接至制冷器44Y的蒸發(fā)器 48Y，并且一個冷卻塔42D連接至制冷器44Z的蒸發(fā)器48Z。相應地，用于預冷卻的冷卻塔的 數(shù)量可以被控制為2、2和1。同時，3個冷卻塔42A至42C連接至制冷器44X，44Y和44Z的 冷凝器46X， 46Y和46Z。相應地，用作制冷器44X， 44Y和44Z的冷卻設備的冷卻塔的數(shù)量被 控制為3。上述描述僅是一個例子，并且通過改變被關閉的截止閥68的位置，用于在每個系 統(tǒng)預冷卻的冷卻塔的數(shù)量，以及用于冷卻制冷器的冷卻塔的數(shù)量可以單獨控制。
在外部空氣溫度低的冬天，進行采用冷卻塔42A至42H中的任意一個作為冷熱源 的自由冷卻運行。在自由冷卻運行中，截止閥62X， 62Y， 62Z， 63X， 63Y和63Z開啟，且截止閥 60X，60Y和60Z關閉。因此，與中間運行一樣，冷卻塔42A至42H中的任意一個連接至負載
8部件24X， 24Y和24Z。此時，通過停止制冷器44X， 44Y和44Z的運行，在冷卻塔42A至42H 中冷卻的冷卻水被操作并被供給至負載部件24X， 24Y和24Z，并且進行采用冷卻塔42A至 42H作為冷熱源的自由冷卻運行。在自由冷卻運行時，通過打開和關閉截止閥68中的任意 一個，所使用的冷卻塔42A至42H的數(shù)量在每個系統(tǒng)中可以被單獨控制。而且，負載部件 24X， 24Y和24Z的系統(tǒng)連接至不同的冷卻塔42A至42H，并且因此，對每個系統(tǒng)，在每個最佳 溫度處可以產(chǎn)生適宜量的冷卻水。 前述制冷器運行、中間運行和自由冷卻運行根據(jù)外部空氣溫度和負載條件進行自 動轉換。而且，此時運行模式的轉換不限于在負載部件24X，24Y和24Z的所有系統(tǒng)中同時 轉換，而是可以在每個系統(tǒng)中單獨控制。例如，當在負載部件24X和24Y的系統(tǒng)中執(zhí)行中間 運行和自由冷卻運行時，制冷器運行可以在負載部件24Z的系統(tǒng)中執(zhí)行。在這種情況中，在 負載部件24Z的系統(tǒng)中，不需要用于預冷卻的冷卻塔和用于自由冷卻的冷卻塔，并且因此 可以增加用在負載部件24X和負載部件24Y中的冷卻塔的數(shù)量。 對于運行模式的各種組合和在這些情況下使用的冷卻塔的數(shù)量，可以采用外部空 氣溫度和負載條件作為輸入值模擬各種模式。根據(jù)該結果，獲得所需要的最佳冷熱量，并且 為了將供給冷熱量，從冷卻塔42A至42H中進行選擇，以操作所選擇的冷卻塔。因此，可以 降低整個系統(tǒng)的能耗量。 如上所述，根據(jù)本實施例，可以控制制冷器運行、中間運行和自由冷卻運行中的每 一種運行模式的冷卻塔的數(shù)量。因此，通過操作所需要的最佳數(shù)量的冷卻塔42A至42H，可 以降低能耗。 在上述實施例中，渦輪制冷器被用作制冷器44X，44Y和44Z，并且可以由變頻器進 行控制。在這種情況中，可以降低制冷器44X，44Y和44Z的能耗。 而且，在上述實施例中，泵50X， 50Y， 50Z， 52X， 52Y， 52Z， 58X， 58Y和58Z的旋轉速度 可以由變頻器進行控制。因此，可以控制冷卻水的流率，且因此可以降低在冷卻水循環(huán)中消 耗的能耗。 上述實施例是示例性的，其中管道被連接使得用于負載部件24X， 24Y和24Z的冷 卻塔數(shù)量在中間運行和自由冷卻運行時為2、2和l，但管道的連接不限于此，可以采用各種 模式。例如，圖3為用于負載部件24X的冷卻塔的數(shù)量可以增加的例子。在圖3的空氣調節(jié) 系統(tǒng)中，設置了旁通管80和82，并且管道80的一個末端(圖3中的右端)連接至管道x6， 而另一端(圖3中的左端)被分支并連接至主管道J2，以與管道a2， b2和c2連通。管道 82的一個末端(圖3中的右端)連接至管道x5，而另一端(圖3中的左端)被分支以連接 至主管道jl，使得分支部分與管道al， bl和cl連通。而且，在管道80的分支管道部分和 管道82的分支管道部分中設置截止閥84，并且通過開啟和關閉截止閥84，冷卻塔42A，42B 和42C通過管道x5和x6與負載部件24X連通，或從負載部件24X上關斷。截止閥84電連 接至控制設備70，并由控制設備70進行開啟和關閉操作。因此，對于負載部件24X，控制設 備70可以選擇是否操作冷卻塔42A，42B和42C。 在如上所述構造的圖3的空氣調節(jié)系統(tǒng)中，在自由冷卻時，對于負載部件24X可以 操作5個冷卻塔42A，42B，42C，42G和42H，對于負載部件24Y可以操作2個冷卻塔42E和 42F，用于負載部件24X的冷卻塔的數(shù)量可以控制在零至5個的范圍內。而且，如果負載部 件24Y和24Z的自由冷卻運行停止，用于負載部件24X的冷卻塔數(shù)量可以控制在零至8個的范圍內。因此，根據(jù)本實施例，可以增加用于負載部件24X的冷卻塔的數(shù)量，且可以長期 進行自由冷卻運行。 圖4示出了圖1的空氣調節(jié)系統(tǒng)10的修改地實施例。圖4所示的空氣調節(jié)系統(tǒng) 具有其中中間運行和自由冷卻運行不在負載部件24Z中執(zhí)行的系統(tǒng)結構。具體地，與圖1 的空氣調節(jié)系統(tǒng)10相比，圖4的空氣調節(jié)系統(tǒng)不具有冷卻塔42D、管道dl， d2， z5和z6、截 止閥60Z，62Z和63Z、三向閥64Z以及旁通管66Z，且具有低成本的結構。而且，管道y5和 主管道jl的連接位置以及管道y6和主管道j2的連接位置彼此不同。
作為如上所述的那樣構造的圖4的空氣調節(jié)系統(tǒng)的運行的例子，例如，在外部空 氣溫度高的季節(jié)(例如，六月至九月)，在所有的負載部件24X，24Y和24Z中進行制冷器運 行。在這種情況下，特別是在一年中外部空氣溫度高的時候(例如，七月和八月)，冷卻塔的 數(shù)量控制為6個(42A，42B，42C，42E，42F，42G)，并且在在一年中外部空氣溫度稍微比七月 和八月低的時候(例如，六月和九月)，冷卻塔的數(shù)量控制為5個(42A，42B，42C，42E，42F)。 如上文所描述的圖1的空氣調節(jié)系統(tǒng)那樣，通過由控制設備70控制截止閥68和冷卻塔42A 至42H，進行冷卻塔數(shù)量的控制。 在一年中外部空氣溫度稍微比制冷器運行時的溫度低的時候(例如，五月和十 月)，制冷器運行在負載部件24Y和24Z中執(zhí)行，而在負載部件24X中，運行切換為自由冷卻 運行。此時，3個冷卻塔42A至42C被允許與制冷器44Y和44Z的冷凝器46Y和46Z連通， 并用于負載部件24Y和24Z的制冷器運行。而且，4個冷卻塔42E至42H用于負載部件24X 的自由冷卻運行。 在一年中外部空氣溫度低的時候(例如，i^一月至四月)，在負載部件24X和24Y 中執(zhí)行自由冷卻。此時，冷卻塔的數(shù)量根據(jù)外部空氣溫度進行改變。更具體地，在一年中外 部空氣溫度稍高的時候(例如，十一月和四月)，用于負載部件24Y的冷卻塔的數(shù)量增加至 5個(42A，42B，42C，42E，42F)，用于負載部件24X的冷卻塔的數(shù)量降至2個(42G，42H)。而 且，在一年中外部空氣溫度低的時候(例如，十二月至三月)，用于負載部件24Y的冷卻塔數(shù) 量減少至4個(42A，42B，42C，42E)，且用于負載部件24X的冷卻塔的數(shù)量增加至3個(42F， 42G，42H)。 上述運行模式可以基于外部空氣濕球溫度和負載部件24X至24Z的負載條件進行 確定。例如，基于外部空氣濕球溫度和負載條件，通過采用能耗量作為評估函數(shù)進行冷卻塔 和系統(tǒng)的數(shù)量的最優(yōu)化算術運算，可以進行冷卻塔數(shù)量的切換控制。而且，算術運算結果可 以制成表，并可以執(zhí)行控制。
(第二實施例) 圖5為示意性示出第二實施例的空氣調節(jié)系統(tǒng)11的結構的系統(tǒng)示意圖。圖5所 示的空氣調節(jié)系統(tǒng)11為用空氣調節(jié)一個系統(tǒng)的負載部件24的系統(tǒng)。具有與圖1所示的第 一實施例中的構件相同的結構和操作的構件采用相同的附圖標記和符號(不包括X至Z)， 并且它們的描述將被省略。 圖5所示的空氣調節(jié)系統(tǒng)11包括1個制冷器44和3個冷卻塔42A至42C。制冷 器44的冷凝器46連接至冷卻塔42A至42C中的每一個，并且冷卻塔42A至42C并聯(lián)連接 至冷凝器46。具體地，用于排放冷卻水的管道al至cl連接至冷卻塔42A至42C，且隨后管 道al至cl連接至主管道jl，主管道jl連接至冷凝器46。連接至冷凝器46的主管道j2分支成管道a2至c2，用于冷卻水的流入，并且管道a2至c2連接至各個冷卻塔42A至42C。 泵52放置在主管道jl中，并且通過驅動泵52，冷卻水在冷卻塔42A至42C和冷凝器46之 間循環(huán)，并且調節(jié)冷卻水的流通量。而且，三向閥54設置在主管道j2中，以允許流進主管 道j2的冷卻水的一部分通過旁通管56進入主管道jl，從而可以進行流率的調節(jié)。
制冷器44的蒸發(fā)器48通過管道k3和k4連接至負載部件24。泵52連接至管道 k3。因此，在蒸發(fā)器48中冷卻的冷卻水可以被循環(huán)并被供給至負載部件24。
冷卻塔42A至42C串聯(lián)連接至蒸發(fā)器48。具體地，管道k3通過管道k6連接至主 管道j2，并通過管道k5連接至主管道jl。因此，流入管道k3的冷卻水通過管道k6和主管 道j2流入冷卻塔42A至42C中的至少一個，并通過主管道jl和管道k5返回起始管道k3。 因此，冷卻塔42A至42C串聯(lián)連接至制冷器44的蒸發(fā)器48。泵58設置在管道k6中，并且 通過驅動泵58，管道k3中的冷卻水流入管道k6。而且，在管道k3和管道k6中，截止閥60 和62設置在離開連接部分的緊靠下游側。而且，截止閥63設置在管道k5中。通過對這些 截止閥60，62和63進行開啟和關閉操作，可以選擇是否將管道k3中的冷卻水送至冷卻塔 42A至42C。而且，三向閥64放置在管道k6中，并且通過操作三向閥64，流入管道k6的冷 卻水一部分通過旁通管66流入管道k5，并且進行流率調節(jié)。 在上述主管道jl和j2中，放置有用于選擇冷卻塔42A至42C的多個截止閥68。 截止閥68放置在管道al至cl連接至主管道jl的連接部分之間，或者放置在管道a2至c2 連接至主管道j2的連接部分之間。通過開啟和關閉截止閥68中的任意一個，可以選擇其 中循環(huán)冷卻水的冷卻塔42A至42C。截止閥68的開啟和關閉操作由控制設備70來進行。
控制設備70連接至測量外部空氣的濕球溫度的傳感器72，并接收來自傳感器72 的外部空氣的測量數(shù)據(jù)。而且，控制設備70連接至各個負載部件24，并接收來自負載部件 24的負載條件的數(shù)據(jù)。而且，控制設備70連接至冷卻塔42A至42C的風扇等的驅動設備 (未示出)，并可以獨立地控制冷卻塔42A至42C的運轉和停止。根據(jù)外部空氣溫度和負載 條件數(shù)據(jù)，通過模擬控制設備70獲得冷卻水所需要的最小流率的流率，并確定冷卻塔42A 至42C中將被操作以能夠以對應的流率供給冷卻水的冷卻塔?？刂圃O備70操作冷卻塔42A 至42C中的冷卻塔，并通過控制截止閥68，使冷卻水循環(huán)進入冷卻塔42A至42C中的冷卻 塔。而且，對于冷卻塔42A至42C中的冷卻水不必送入的冷卻塔，在冷卻塔42A至42C中的 這些冷卻塔被停止。 接下來，將描述如上所述的那樣構造的空氣調節(jié)系統(tǒng)11的操作方法。
在外部空氣溫度高的夏天，執(zhí)行采用制冷器44作為冷熱源的制冷器運行。在制冷 器運行中，截止閥60開啟，截止閥62和63關閉。因此，形成如圖6A所示的管道結構。如 圖6A所示，冷卻塔42A至42C連接至制冷器44的冷凝器46，在冷卻塔42A至42C中冷卻的 冷卻水循環(huán)并供給至冷凝器46。而且，制冷器44的蒸發(fā)器48與負載部件24連接，并且在 蒸發(fā)器48中冷卻的冷卻水供給至負載部件24。因此，制冷器44用作冷熱源，并且冷熱可以 供給至負載部件24。此時，通過開啟和關閉截止閥68中的任意一個，冷卻塔42A至42C中 的將被使用的冷卻塔的數(shù)量可以被控制。 在中間運行中，截止閥62和63開啟，且截止閥60關閉。因此，冷卻塔42A至42C 中的一部分以及蒸發(fā)器48串聯(lián)連接。因此，冷卻水首先在冷卻塔42A至42C中的一部分中 預冷卻，且隨后在蒸發(fā)器48中冷卻，并被供給至負載部件24。相應地，冷卻塔42A至42C中的一部分以及制冷器44可以組合用作冷熱源。在中間運行中，冷卻塔42A至42C中剩余的 冷卻塔與制冷器44的冷凝器46連接，從而在冷卻塔42A至42C中剩余的冷卻塔冷卻的冷 卻水被循環(huán)并被供給至冷凝器46，并用于制冷器44的冷卻。在中間運行時，通過開始和關 閉截止閥68中的任意一個，可以控制所使用的冷卻塔42A至42C的數(shù)量。作為它的一個例 子，圖6B示出了這樣的例子，其中在冷卻塔42A和冷卻塔42B之間、以及在冷卻塔42B和冷 卻塔42C之間的截止閥68被關閉。在這個例子中，1個冷卻塔42C串聯(lián)連接至制冷器44的 蒸發(fā)器48，且因此用于預冷卻的冷卻塔的數(shù)量可以被控制為1。而且，1個冷卻塔42A連接 至制冷器44的冷凝器46，且因此，用作制冷器44的冷卻設備的冷卻塔的數(shù)量被控制為1。 上述描述僅是一個例子，并且通過改變被關閉的截止閥68的位置，用于在每個系統(tǒng)預冷卻 的冷卻塔的數(shù)量以及用于冷卻制冷器的冷卻塔的數(shù)量可以單獨控制。 在外部空氣溫度低的冬天，進行采用冷卻塔42A至42C中的任意一個作為冷熱源 的自由冷卻運行。在自由冷卻運行中，截止閥60關閉。因此，與中間運行一樣，冷卻塔42A 至42C連接至負載部件24。此時，停止制冷器44的操作。相應地，在冷卻塔42A至42C中 冷卻的冷卻水被循環(huán)并被供給至負載部件24，并且執(zhí)行采用冷卻塔42A至42C作為冷熱源 的自由冷卻運行。在自由冷卻運行時，通過打開和關閉截止閥68中的任意一個，所使用的 冷卻塔42A至42C的數(shù)量在每個系統(tǒng)中可以被單獨控制。例如，如圖6C那樣，2個冷卻塔 42B和42C可以用于自由冷卻運行。 如上所述，根據(jù)本實施例，可以控制制冷器運行、中間運行和自由冷卻運行中的每 一種運行模式的冷卻塔的數(shù)量。因此，通過操作所需要的最佳數(shù)量的冷卻塔42A至42H，可 以降低能耗。 在上述第一和第二實施例中，所操作的冷卻塔的數(shù)量被控制，但是在所有的冷卻 塔都在被操作時，可以改變分配給冷卻水循環(huán)目的的冷卻塔的數(shù)量。
(第三實施例) 圖7為示意性示出第三實施例的空氣調節(jié)系統(tǒng)10的結構的系統(tǒng)示意圖。圖7所 示的空氣調節(jié)系統(tǒng)10為用空氣調節(jié)一個系統(tǒng)的負載部件24的系統(tǒng)。具有與圖1所示的第 一實施例中的構件相同的結構和操作的構件采用相同的附圖標記和符號(不包括X至Z)， 并且它們的描述在某些情況下將被省略。 與第一實施例相比，除了冷卻塔和制冷器的數(shù)量之外，冷卻塔為包括熱交換器的 開式冷卻塔，且負載部件為第一實施例中的一個系統(tǒng)。 圖7所示的空氣調節(jié)系統(tǒng)10包括2個制冷器44X和44Y、5個冷卻塔42A至42E、 以及用于自由冷卻的連接至冷卻塔42A至42E的熱交換器80X和80Y。在本實施例中，冷卻 塔42A至42E由開式冷卻塔構造。開式冷卻塔包括用于噴灑冷卻水的噴水管，以及用于收 集噴灑的冷卻水的水收集管，并且冷卻水從噴水管噴灑為接觸外部空氣，并且因此失去將 被冷卻的蒸發(fā)熱。當采用開式冷卻塔作為冷卻塔42A至42E時，在制冷器44X和44Y操作 中，與采用封閉型冷卻塔的情況相比，制冷器44X和44Y的冷卻水溫度變低，從而制冷器44X 和44Y的性能系數(shù)得以改變，并實現(xiàn)節(jié)能。而且，與封閉型冷卻塔相比，開式冷卻塔可以使 安裝面積更小，并且可以降低成本。 下面將描述熱交換器80X和80Y、冷卻塔42A至42E以及負載部件24的連接關系。 用于排放冷卻水的管道al至el連接至冷卻塔42A至42E，且管道al至el連接至主管道
12jl。在主管道jl分支成管道x5和y5之后，它們連接至熱交換器80X和80Y。
用于排放冷卻水的管道x6和y6連接至熱交換器80X和80Y，且管道x6和y6連接 至主管道j2。主管道j2分支成管道a2至e2，它們連接至各個冷卻塔42A至42E的噴水管 (未示出)。泵59x和59y放置在管道x5和y5中。通過獨立地進行泵59x和59y的驅動 控制，冷卻水在熱交換器80X和80Y中的每一個以及冷卻塔42A至42E之間循環(huán)。
管道x7和x8連接至熱交換器80X。管道x7連接至管道x3，且管道x8連接至管道 x3和x4。而且，管道y7和y8連接至熱交換器80Y。管道y7連接至管道y3，且管道y8連 接至管道y4。熱交換器80X通過管道x3、 x4、 x7和x8連接至負載部件24。熱交換器80Y 通過管道y3、 y4、 y7和y8連接至負載部件24。 泵58X放置在管道x7中，并且泵58Y放置在管道y7中。通過驅動泵58X，冷卻水 可以在熱交換器80X和負載部件24之間循環(huán)。類似地，通過驅動泵58Y，冷卻水可以在熱交 換器80Y和負載部件24之間循環(huán)。 截止閥60X設置在管道x3中，截止閥62X設置在管道x7中，且截止閥63X設置在 管道x8中。通過執(zhí)行這些截止閥60X，62X和63X的開啟和關閉操作，可以選擇是否將管道 x3和x4中的冷卻水送至熱交換器80X，或者送至制冷器44X。 類似地，截止閥60Y設置在管道y3，截止閥62Y設置在管道y7中，且截止閥63Y設 置在管道y8中。通過執(zhí)行這些截止閥60Y，62Y和63Y的開啟和關閉操作，可以選擇是否將 管道y3和y4中的冷卻水送至熱交換器80y，或者送至制冷器44Y。 接下來，將描述制冷器44X和44Y、冷卻塔42A至42E、以及負載部件24的連接關 系。制冷器44X和44Y包括其中的冷凝器46X和46Y、以及蒸發(fā)器48X和48Y。蒸發(fā)器48X 通過管道x3和x4連接至負載部件24。而且，蒸發(fā)器48Y通過管道y3和y4連接至負載部 件24。 制冷器44X和44Y的冷凝器46X和46Y分別連接至冷卻塔42A至42E。冷卻塔42A 至42E并聯(lián)連接至冷凝器46X和46Y。用于排放冷卻水的管道al至el連接至冷卻塔42A 至42E，且管道al至el連接至主管道j 1 。在主管道j 1分支成管道xl和yl之后，它們連接 至各個冷凝器46X和46Y。用于排放冷卻水的管道x2和y2連接至冷凝器46X和46Y，且管 道x2和y2連接至主管道j2。主管道j2分支成管道a2至e2，它們連接至各個冷卻塔42A 至42E的噴水管(未示出)。因此，在各個冷卻塔42A至42E中冷卻的冷卻水可以被循環(huán)， 并被供給至冷凝器46X和46Y，且冷卻塔42A至42E可以用作制冷器42X和44Y的冷卻設 備。 泵52x和52y放置在管道xl和yl中。通過對泵52x和52y進行獨立的驅動控制， 冷卻水單獨在各個冷凝器46X和46Y中循環(huán)，且它的流通量被調節(jié)。 制冷器44X的蒸發(fā)器48X通過管道x3和x4連接至負載部件24。泵50X放置在管 道x3中，并且通過驅動泵50X，冷卻水在蒸發(fā)器48X和負載部件24之間循環(huán)。類似地，制冷 器44Y的蒸發(fā)器48Y通過管道y3和y4連接至負載部件24。泵50Y放置在管道y3中，并且 通過驅動泵50Y，冷卻水在蒸發(fā)器48Y和負載部件24之間循環(huán)。 管道al至el連接至主管道j 1 ，管道a2至e2連接至主管道j2，且前述冷卻塔42A 至42E并聯(lián)連接至制冷器44X和44Y。類似地，冷卻塔42A至42E并聯(lián)連接至熱交換器80X 和80Y。在本實施例中，主管道jl和j2形成冷卻水相對于熱交換器80X和80Y以及制冷器44X和44Y的公共循環(huán)通道。 用于選擇冷卻塔42A至42E的多個截止閥68放置在前述主管道jl和j2中。截 止閥68放置在管道al至el連接至主管道jl的連接部分之間，或者放置在管道a2至e2 連接至主管道j2的連接部分之間。通過開啟和關閉截止閥68中的任意一個，可以選擇冷 卻水循環(huán)的冷卻塔42A至42E。截止閥68的開啟和關閉操作由控制設備70進行。
控制設備70連接至測量外部空氣的濕球溫度的傳感器72，并接收來自傳感器72 的外部空氣的測量數(shù)據(jù)。而且，控制設備70連接至各個負載部件24，并接收來自負載部件 24的負載條件的數(shù)據(jù)。而且，控制設備70連接至冷卻塔42A至42E的風扇等的驅動設備 (未示出)，以能夠控制冷卻塔42A至42E的運轉和停止。根據(jù)外部空氣溫度和負載條件數(shù) 據(jù)，通過模擬，控制設備70確定冷卻塔42A至42E中將被操作的冷卻塔。隨后，控制設備70 操作冷卻塔42A至42E中的冷卻塔，并通過控制截止閥68，使冷卻水循環(huán)進入冷卻塔42A至 42E中的冷卻塔。而且，對于冷卻塔42A至42E中的冷卻水不必送入的冷卻塔，控制設備70 停止冷卻塔42A至42E中的這些冷卻塔。 而且，通過控制設備70，設置在冷卻塔42A至42E的風扇以及泵50X，50Y，52X， 52Y， 58X， 58Y， 59X和59Y中的變頻器中的每一個被控制，并被驅動，使得制冷器、風扇和泵 的總體功率消耗變?yōu)樽钚≈怠?作為例子，所述操作如下進行。首先，外部空氣濕球溫度、負載、冷卻塔42A至42E 出口處的冷卻水溫度、以及熱交換器80X和80Y的出口處的冷卻水溫度用作輸入值，并且 輸入值數(shù)據(jù)輸入至模擬器，模擬器進行模擬，以獲取冷卻塔42A至42E的風扇、以及泵50X， 50Y， 52X， 52Y， 58X， 58Y， 59X， 59Y等的功率消耗的總值。此時，輸入值數(shù)據(jù)輸入至模擬器，同 時冷卻水溫度的輸入值和冷卻水溫度改變。根據(jù)模擬結果，獲取冷卻塔42A至42E的風扇 的頻率(旋轉速度)以及泵50X， 50Y， 52X， 52Y， 58X， 58Y， 59X和59Y功率消耗的總值變?yōu)樽?小，作為最佳值。通過控制設備70，實際進行冷卻水的溫度和冷卻水溫度設為所獲得的最 佳值。通過控制設備70，進行冷卻水的泵(52X，52Y，59X，59Y)和冷卻水泵(50X，50Y)的變 頻器被控制，以對應于外部空氣濕球溫度狀態(tài)和冷卻負載量的變化，以改變流率，并實現(xiàn)節(jié) 能。 在系統(tǒng)操作制冷器中，通過采用模擬器進行模擬，獲得制冷器、冷卻塔、進行冷卻 水的泵和冷卻水泵的功率消耗的總值，則獲得功率消耗的總值變?yōu)樽钚〉倪M行冷卻水的泵 頻率、進行冷卻水的溫度和冷卻水溫度，并且控制冷卻塔風扇和泵。 接下來，將描述如上述那樣構造的空氣調節(jié)系統(tǒng)10的操作方法。在外部空氣溫度 高的夏天，執(zhí)行采用制冷器44X和44Y作為冷熱源的制冷器運行。在制冷器運行中，截止閥 60X和60Y開啟，且截止閥62X，62Y，63X和63Y關閉。因此，形成圖8A所示的管道結構。如 圖8A所示，冷卻塔42A至42E連接至制冷器44X和44Y的冷凝器46X和46Y。通過驅動泵 52X和52Y，在冷卻塔42A至42E中進行冷卻的冷卻水循環(huán)并供給至冷凝器46X和46Y。制 冷器44X和44Y的蒸發(fā)器48X和48Y與負載部件24連接。通過驅動泵50X和50Y，在蒸發(fā) 器48X和48Y中被冷卻的冷卻水供給至負載部件24。因此，冷熱可以由制冷器44X和44Y 作為冷熱源來供給至負載部件24。此時，通過截止閥68中的任意一個的開啟和關閉操作， 還可以控制將被使用的冷卻塔42A至42E的數(shù)量。 在外部空氣溫度低的冬天，執(zhí)行采用冷卻塔42A至42E作為冷熱源的自由冷卻運行。在自由冷卻運行中，泵50X和50Y停止，且截止閥60X和60Y關閉，且截止閥62X， 62Y， 63X和63Y打開。截止閥63X和63Y的壓力損失小于泵50X和50Y的壓力損失。因此，來自 熱交換器80X和80Y的冷卻水流入管道x8和y8，并通過截止閥63X和63Y流入負載部件 24。因此，冷卻塔42A至42E連接至熱交換器80X和80Y，且熱交換器80X和80Y連接至負 載部件24。此時，制冷器44X和44Y的運行停止。通過驅動泵59X和59Y，在冷卻塔42A至 42E中進行冷卻的冷卻水循環(huán)并供給至熱交換器80X和80Y。通過驅動泵58X和58Y，在熱 交換器80X和80Y中被冷卻的冷水供給至負載部件24。在自由冷卻運行時，通過開啟和關 閉截止閥68中的任意一個，可以控制將被使用的冷卻塔42A至42E的數(shù)量。例如，在圖8B 中，3個冷卻塔42C至42E可以用于自由冷卻運行。 接下來，將參照圖9描述在外部空氣溫度處于夏天和冬天之間時進行的中間運 行。在中間運行中。冷卻塔切換至制冷器側和熱交換器側，用于自由冷卻。具體地，執(zhí)行采 用制冷器44X和44Y以及一些冷卻塔42A至42E作為冷熱源的操作。冷卻塔42B和42C之 間的入口側的截止閥68和出口側的截止閥68關閉。根據(jù)外部空氣溫度和負載條件，冷卻 塔42A和42B之間的截止閥68以及冷卻塔42C和42D之間的截止閥68切換為關閉。截止 閥60X， 63X， 60Y和63Y關閉，且截止閥62X和62Y開啟。因此，將水送至制冷器的通道在用 于自由冷卻的熱交換器的后段。具體地，冷卻水流入管道x3和x7、熱交換器80x、以及管道 x8， x3和x4，并且循環(huán)并供給至蒸發(fā)器48x，如箭頭所示。類似地，冷卻水流入管道y3和y7、 熱交換器80y、以及管道y8， y3和y4，并并且循環(huán)并供給至蒸發(fā)器48y，如箭頭所示。
照這樣，根據(jù)本實施例，，可以控制制冷器運行、中間運行和自由冷卻運行中的每 種運行模式中的冷卻塔的數(shù)量。因此，通過操作冷卻塔42A至42E中所要求的最小數(shù)量的 冷卻塔，可以降低能耗量。 而且，排除了包括截止閥63X和63Y的管道系統(tǒng)，S卩，排除了用于連接管道x3和管 道x4的管道，以及用于連接管道y3和y4的管道，并且在自由冷卻運行時，冷卻水送至如圖 6所示的中間運行的情況中的制冷器，以處理制冷器運行、中間運行和自由冷卻運行的情 況。 圖10示出圖7的空氣調節(jié)系統(tǒng)10修改地實施例。圖10中的空氣冷卻系統(tǒng)包括 管道系統(tǒng)，其能夠切換用于為每個冷卻塔送水的進行冷卻水的系統(tǒng)。 如圖IO所示，主管道jl通過管道x2和y2連接至制冷器44X和44Y。主管道j2 通過管道xl和yl連接至制冷器44X和44Y。管道al至el連接至主管道jl，且冷卻塔42A 至42E和主管道jl通過管道al至el連接。截止閥68設置在管道al至el中的每一個中。 管道a2至e2連接至主管道j2，且冷卻塔42A至42E和主管道j2通過管道a2至e2連接。 截止閥68設置在管道a2至e2中的每一個中。 同時，主管道j3通過管道x5和y5連接至熱交換器80X和80Y。而且，主管道j4 通過管道x6和y6連接至熱交換器80X和80Y。管道a3至e3連接至主管道j3，且冷卻塔 42A至42E和主管道j3通過管道a3至e3連接。截止閥68設置在管道a3至e3中的每一 個中。管道a4至e4連接至主管道j4，且冷卻塔42A至42E和主管道j4通過管道a4至e4 連接。截止閥68設置在管道a4至e4中的每一個中. 在本實施例中，由主管道jl和j2在制冷器44X和44Y與冷卻塔42A至42E之間 形成循環(huán)通道，且由主管道j3和j4在熱交換器80X和80Y與冷卻塔42A至42E之間形成循環(huán)通道。 通過開啟和關閉設置在管道al至el，a2至e2，a3至e3以及a4至e4中的多個截 止閥68中的任意一個，可以選擇對于冷卻塔42A至42E中的每一個的進行冷卻的水用于自 由冷卻的制冷器44X和44Y以及熱交換器80X和80Y中的任意一個。 通過采用這樣的結構，可以降低當冷卻水送至管道時冷卻水通過的截止閥的數(shù) 量。因此，管道阻抗變低，且可以降低泵的功率。在本實施例中，通過僅通過一個截止閥68 輸送冷卻水，來自冷卻塔42A至42E的冷卻水可以被輸送至主管道jl或j3。
同時，在圖7所示的結構中，至熱交換器的截止閥的數(shù)量在遠離熱交換器的冷卻 塔中較大，且管道較大。例如，冷卻塔42A中的冷卻水通過多個截止閥68，并被輸送至熱交 換器80X和80Y。 而且，在圖10所示的空氣調節(jié)系統(tǒng)10中，可以不管熱交換器和制冷器的順序進行 輸送水。因此，將被切換至熱交換器系統(tǒng)和制冷器系統(tǒng)的冷卻塔的選擇自由度變大。冷卻 塔的入口和出口系統(tǒng)可以由分支管實現(xiàn)。
權利要求
一種空氣調節(jié)方法，包括下述步驟采用制冷器作為冷熱源進行制冷器運行，其中在多個冷卻塔中冷卻的冷卻水供給至所述制冷器；以及采用多個冷卻塔中的至少一些作為冷熱源進行自由冷卻運行，其中在自由冷卻運行時，被操作的冷卻塔的數(shù)量被控制。
2. 根據(jù)權利要求1所述的空氣調節(jié)方法，其中進行采用多個冷卻塔中的至少一些與制冷器組合作為冷熱源的中間運行，并且在 中間運行時，被操作為冷熱源的冷卻塔的數(shù)量被控制。
3. 根據(jù)權利要求1所述的空氣調節(jié)方法，其中根據(jù)外部空氣溫度和空氣調節(jié)負載條件進行所述運行的切換。
4. 根據(jù)權利要求1所述的空氣調節(jié)方法，其中提供多個制冷器，對于多個制冷器中的每一個，控制被操作的冷卻塔的數(shù)量。
5. 根據(jù)權利要求1所述的空氣調節(jié)方法， 其中制冷器為渦輪制冷器，并且對于制冷器進行變頻器控制。
6. 根據(jù)權利要求1所述的空氣調節(jié)方法，其中通過控制循環(huán)在多個冷卻塔或制冷器中冷卻的冷卻水的泵的旋轉速度，來控制冷 卻水的流率。
7. —種空氣調節(jié)系統(tǒng)，包括冷卻冷卻水的多個冷卻塔；具有冷凝器和蒸發(fā)器的制冷器；用于制冷器運行的循環(huán)管路，用于使在冷卻塔中冷卻的冷卻水在冷凝器中循環(huán)，并且 使在蒸發(fā)器中冷卻的冷卻水在空氣調節(jié)負載部件中循環(huán)；用于自由冷卻運行的循環(huán)管路，用于使在冷卻塔中冷卻的冷卻水在空氣調節(jié)負載部件 中循環(huán)；管路切換設備，用于切換用于制冷器運行的循環(huán)管路和用于自由冷卻運行的循環(huán)管 路，并且調節(jié)將被連接至用于自由冷卻運行的循環(huán)管路的冷卻塔的數(shù)量；禾口控制設備，用于控制管路切換設備，并獨立地控制多個冷卻塔的運轉和停止。
8. 根據(jù)權利要求7所述的空氣調節(jié)系統(tǒng)，還包括用于中間運行的循環(huán)管路，用于將多 個冷卻塔串聯(lián)連接至制冷器的蒸發(fā)器；其中管路切換設備切換包括用于中間運行的循環(huán)管路的管路，并改變將被連接至用于 中間運行的循環(huán)管路上的冷卻塔的數(shù)量。
9. 根據(jù)權利要求7所述的空氣調節(jié)系統(tǒng)，其中提供了多個制冷器，并且由管路切換設備改變連接至每個制冷器的冷卻塔的數(shù)
全文摘要
一種空氣調節(jié)方法，包括下述步驟采用制冷器進行制冷器運行，其中在多個冷卻塔中冷卻的冷卻水作為冷熱源供給至所述制冷器；以及采用多個冷卻塔中的至少一些作為冷熱源進行自由冷卻運行，其中在自由冷卻運行時，被操作的冷卻塔的數(shù)量被控制。
文檔編號F24F3/16GK101713575SQ20091020460
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月29日 優(yōu)先權日2008年9月30日
發(fā)明者大川浩樹, 宮島裕二, 杉浦匠, 竹浪敏人, 花岡秀夫, 菊池宏成 申請人:株式會社日立工業(yè)設備技術