專利名稱：控制具有冷卻模式和自由冷卻模式的空調(diào)系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
01]本發(fā)明涉及空調(diào)系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明涉及控制具有自由冷卻模
式和冷卻模式的空調(diào)系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
因此，本發(fā)明確定了存在對提高具有自由冷卻模式的空調(diào)系統(tǒng)的效率 之方法和系統(tǒng)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
提供了一種控制具有冷卻模式和自由冷卻模式的空調(diào)系統(tǒng)的方法。該方法包括起動所述空調(diào)系統(tǒng)；測量冷凝器周圍環(huán)境空氣的笫一溫度； 測量工作流體的第二溫度；計(jì)算所述笫一溫度和所述笫二溫度之間的差 值；以及將所迷差值與預(yù)定值相比較，其中，如果所述差值大于或等于所述預(yù)定值，則起動所述自由冷卻模式，如杲所述差值小于所述預(yù)定值，則 起動所述冷卻模式。提供了一種具有冷卻模式和自由冷卻模式的空調(diào)系統(tǒng)。該空調(diào)系統(tǒng)包括冷凝器；用于測量所述冷凝器周圍環(huán)境空氣的第一
溫度的第一溫度傳感器；工作流體；用于容納一部分所述工作流體的蒸發(fā) 器；位于所述蒸發(fā)器前面的膨脹閥；用于測量所述工作流體的笫二溫度的 第二溫度傳感器；用于計(jì)算所述第一溫度和所述笫二溫;^之間的差值的控 制器，所述控制器將所述差值與預(yù)定值相比較，在所述差值等于或大于所 述預(yù)定值時，所述控制器起動所述自由冷卻模式，在所述差值小于所述預(yù) 定值時，所述裝置起動冷卻模式；在所述空調(diào)系統(tǒng)處于所述自由冷卻模式 下時將制冷劑從所述冷凝器經(jīng)過膨脹閥泵送到所述蒸發(fā)器的制冷劑泵；在 所述空調(diào)系統(tǒng)處于所述冷卻模式下時用于將所述冷凝器流體連通到所述 膨脹閥的第一閥，在所述空調(diào)系統(tǒng)處于所述自由冷卻模式下時，所述第一 閥用于將所述冷凝器流體連通到所述制冷劑泵；用于在所述空調(diào)系統(tǒng)處于 所述冷卻模式下時壓縮所述制冷劑的壓縮機(jī)；以及在所述空調(diào)系統(tǒng)處于所 述自由冷卻模式下時用于將所述蒸發(fā)器流體連通到所述冷凝器的第二閥， 在所述空調(diào)系統(tǒng)處于所述冷卻模式下時，所述第二閥用于將所述蒸發(fā)器流 體連通到所述冷凝器。根據(jù)如下詳細(xì)描述、附圖
及所附的權(quán)利要求書，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù) 人員將了解和理解本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)。圖l是根據(jù)本發(fā)明處于冷卻模式下的空調(diào)系統(tǒng)的示例性實(shí)施方式。圖2是根據(jù)本發(fā)明處于自由冷卻模式下的空調(diào)系統(tǒng)的示例性實(shí)施方 式。圖3示出了才艮據(jù)本發(fā)明的、運(yùn)轉(zhuǎn)具有自由冷卻4莫式和冷卻才莫式的空調(diào) 系統(tǒng)之方法的示例性實(shí)施方式。
13圖4是示出僅使用冷卻模式的空調(diào)系統(tǒng)的溫度對時間的曲線圖?，F(xiàn)參照圖2，示出了以自由冷卻模式運(yùn)轉(zhuǎn)的空調(diào)系統(tǒng)IO。當(dāng)ii7v自由 冷卻模式時，控制器30與空調(diào)系統(tǒng)10的各種元件電連接，將所述元件中 的每個置于適當(dāng)?shù)呐渲?，使得該空調(diào)系統(tǒng)能夠以自由冷卻模式運(yùn)轉(zhuǎn)。例如， 控制器30關(guān)閉壓縮機(jī)12并且調(diào)整笫三閥32，以便制冷劑34從蒸發(fā)器28 流到冷凝器18,從而繞過壓縮機(jī)12。另外，控制器30打開冷凝器18中的 至少一個風(fēng)才兒，以〗更環(huán)境空氣流過冷凝器。控制器30還打開制冷劑泵20， 以便制冷劑34從冷凝器18持續(xù)地流到制冷劑泵。第二岡22是#_動止回閥。 此閥允許從冷凝器18至膨脹閥24的流體循環(huán)，并且禁止其它方式從膨脹 閥24到冷凝器18的流體循環(huán)。第二閥22的主要功能是在空調(diào)系統(tǒng)10以 自由冷卻;f莫式運(yùn)轉(zhuǎn)時防止制冷劑34回流到制冷劑泵20的入口 。制冷劑泵 20將制冷劑34從冷凝器18通過膨脹閥24泵送至蒸發(fā)器28，其中存在從 制冷劑到工作流體36的熱交換，其與上i^在冷卻才莫式下的方式相同。第二 恒溫器26測量流出蒸發(fā)器28的工作流體36的溫度。然后，由于自然的制 冷劑遷移，溫度高于外部環(huán)境空氣的制冷劑34流過第三閥32，繞過壓縮 機(jī)12,流到蒸發(fā)器28。
21]參照圖3，示出了運(yùn)轉(zhuǎn)具有冷卻模式和自由冷卻模式的空調(diào)系統(tǒng)10的 方法的示例性實(shí)施方式，并且總體上用附圖標(biāo)記50標(biāo)示該方法。方法50 包括自由冷卻條件判定步驟54、將差值與預(yù)定值比較步驟66、可用自由制 冷量步驟68以及自由冷卻條件檢查步驟74。
22]在步驟52空調(diào)單元IO或者停止，或者以冷卻模式運(yùn)轉(zhuǎn)。有利地，自 由冷卻條件判定步驟54判定當(dāng)前條件是否足以以自由冷卻模式而非冷卻 模式運(yùn)轉(zhuǎn)空調(diào)系統(tǒng)IO，據(jù)此，最優(yōu)化自由冷卻模式的使用。在自由冷卻條件判定步驟54中，在步驟56工作流體的循環(huán)被起動， 以便工作流體經(jīng)過蒸發(fā)器28中的第一開口流入并且經(jīng)過第二開口流出。接 下來，^使用一個裝置來測量冷凝器18外部周圍的外部環(huán)境空氣的第一溫 度。在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，使用第一恒溫器16。接下來，使用一個 裝置來測量流出蒸發(fā)器28的工作流體36的溫度。在本發(fā)明的一個實(shí)施方 式中，使用第二恒溫器26。應(yīng)當(dāng)了解，任何能夠測量工作流體36和外部 環(huán)境空氣二者溫度的裝置均可使用。例如，可以預(yù)見，適合的裝置可以包括但不限于熱電耦或電阻溫度裝置。
[24然后，在步驟62用控制器30計(jì)算第一溫度和第二溫度之間的差值。 在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，控制器30可以使用軟件程序來計(jì)算該差值。 然后，在步驟64將所計(jì)算得到的差值與預(yù)定值比較，并在步驟66判定該 差值是否大于或等于該預(yù)定值，或者該差值是否小于預(yù)定值。如果該差值 小于該預(yù)定值，則冷卻模式保持打開(如果空調(diào)系統(tǒng)10已經(jīng)處于冷卻模式) 或者如果空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)停止，則冷卻模式將凈皮打開。在本發(fā)明的一個實(shí)施 方式中，該預(yù)定值約為6攝氏度。但是，如果該差值大于或等于該預(yù)定值， 則在步驟68進(jìn)行關(guān)于可用自由制冷量是否足以以自由冷卻模式運(yùn)轉(zhuǎn)該系 統(tǒng)的系統(tǒng)檢查。如果有充足的制冷量，則空調(diào)系統(tǒng)IO切換到自由冷卻模式 70。當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)IO切換到自由冷卻模式時，空調(diào)系統(tǒng)如圖2中所示地運(yùn)轉(zhuǎn)。 在步驟72，當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)10以自由冷卻模式運(yùn)轉(zhuǎn)時，則在步驟74,系統(tǒng)執(zhí) 行持續(xù)檢查以查看自由冷卻條件是否得以維持。持續(xù)祐i測的條件包括測 量外部環(huán)境空氣的第一溫度、測量流出蒸發(fā)器28的工作流體36的第二溫 度、計(jì)算笫一溫度和第二溫度之間的差值，并且將該差值與預(yù)定值比較。
[25空調(diào)系統(tǒng)10將保持在自由冷卻模式下，直到步驟74判定當(dāng)前條件不 再足分。這時，在步驟76空調(diào)系統(tǒng)10切換到冷卻模式，并且如圖l中所 示地運(yùn)轉(zhuǎn)。
[26現(xiàn)參照圖4和圖5，示出曲線圖，其中時間以小時繪在X軸線上，溫 度以攝氏度繪在Y軸線上。而圖5示意根據(jù)本發(fā)明使用預(yù)自由冷卻步驟的 空調(diào)系統(tǒng)，圖4的空調(diào)系統(tǒng)不使用預(yù)自由冷卻步驟。在這兩個曲線圖中， 初始溫度為44攝氏度的水回路達(dá)到了 8攝氏度的最終溫度。在圖4中，空 調(diào)系統(tǒng)以冷卻模式運(yùn)轉(zhuǎn)6個小時，以便使水回路的溫度達(dá)到8攝氏度。這 樣運(yùn)轉(zhuǎn)所需能量為1080千瓦/時。但是，在圖5中，具有預(yù)自由冷卻步驟 的空調(diào)系統(tǒng)以自由冷卻模式運(yùn)轉(zhuǎn)6小時。隨后，該系統(tǒng)以冷卻模式再運(yùn)轉(zhuǎn) 兩個小時。運(yùn)轉(zhuǎn)圖5的空調(diào)系統(tǒng)所需的能量是468千瓦/時。有利地，可以 看出，如本發(fā)明所預(yù)期的那樣，在與配備有預(yù)自由冷卻步驟的冷卻系統(tǒng)相 關(guān)的能量使用大致降低57%。
[27〗還應(yīng)當(dāng)注意，措詞"第一"、"第二"、"第三"、"上"、"下，，等在此可用 于修飾不同的元件。除非具體說明，這些修飾語并不意味著被修飾元件的 空間次序、順序或分級次序。[28雖然已經(jīng)參照一個或更多示例性實(shí)施方式描述了本發(fā)明，所屬技術(shù)領(lǐng) 域的技術(shù)人員將理解，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以做出各種改 變，并且可用等同物替代其元件。另外，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下， 可以做出許多改型來使特定的情況或材料適于本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，目的 在于，本發(fā)明公開并不局限于考慮到的作為最佳模式所揭示的特定實(shí)施方 式，而是本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的所有實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種控制具有冷卻模式和自由冷卻模式的空調(diào)系統(tǒng)的方法，包括使工作流體循環(huán)流經(jīng)所述空調(diào)系統(tǒng)的蒸發(fā)器；測量環(huán)境外部空氣的第一溫度；測量流出所述蒸發(fā)器的所述工作流體的第二溫度；計(jì)算所述第一溫度和所述第二溫度之間的差值；將所述差值與預(yù)定值相比較；如果所述差值大于或等于所述預(yù)定值，則以所述自由冷卻模式運(yùn)轉(zhuǎn)所述空調(diào)系統(tǒng)；以及如果所述差值小于所述預(yù)定值，則以所述冷卻模式運(yùn)轉(zhuǎn)所述空調(diào)系統(tǒng)。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，環(huán)境外部空氣的所述笫一溫度在 靠近所述空調(diào)系統(tǒng)的冷凝器處測量。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，測量所述第一溫度包括控制第一 溫度傳感器以確定所述第 一溫度，測量所述第二溫度包括控制第二溫度傳 感器以確定所述第二溫度。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述計(jì)算步驟通過軟件程序執(zhí)行。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述預(yù)定值約為6攝氏度。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述比較步驟在所述空調(diào)系統(tǒng)的 所述冷卻模式運(yùn)轉(zhuǎn)期間執(zhí)行。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，在所述空調(diào)系統(tǒng)不以所述冷卻模 式或所述自由冷卻模式運(yùn)轉(zhuǎn)時，執(zhí)行所述比較步驟。
8. —種具有自由冷卻模式和冷卻模式的空調(diào)系統(tǒng)，包括 冷凝器；第一溫度傳感器，其用于測量環(huán)境外部空氣的第一溫度； 蒸發(fā)器，其與工作流體及制冷劑分開地流體連通； 膨脹閥，其位于所述蒸發(fā)器前面；笫二溫度傳感器，其用于在工作流體流出所述蒸發(fā)器時測量所述工作流體的第二溫度；制冷劑泵，其用于在所述空調(diào)系統(tǒng)處于所述自由冷卻模式下時將制冷 劑從所述冷凝器經(jīng)過膨脹閥泵送到所述蒸發(fā)器；在所述空調(diào)系統(tǒng)處于所述冷卻模式下時用于將所述冷凝器流體連通 到所述膨脹閥的第二閥，在所述空調(diào)系統(tǒng)處于所述自由冷卻模式下時，所 述笫二閥用于將所述冷凝器流體連通到所述制冷劑泵；壓縮機(jī)，其用于在所述空調(diào)系統(tǒng)處于所述冷卻模式下時壓縮所述制冷劑；在所述空調(diào)系統(tǒng)處于所述自由冷卻模式下時用于將所述蒸發(fā)器流體 連通到所述冷凝器的第三閥，在所述空調(diào)系統(tǒng)處于所述冷卻;f莫式下時，所 述第三閥用于將所述蒸發(fā)器流體連通到所述冷凝器；以及控制器，其用于計(jì)算所述笫一溫度和所述第二溫度之間的差值，所述 裝置將所述差值與預(yù)定值相比較，在所述差值等于或大于所述預(yù)定值時， 所述控制器調(diào)整所述笫一閥和所述第二閥的位置，打開所述壓縮機(jī)，并且 關(guān)閉所述制冷劑泵，在所述差值小于所述預(yù)定值時，所述控制器關(guān)閉所述 壓縮^L，打開所述制冷劑泵，并且調(diào)整所述第二閥和所述笫三閥的位置。
9. 如權(quán)利要求8所述的空調(diào)系統(tǒng)，其中，所述第三閥是三通閥。
10. 如權(quán)利要求8所述的空調(diào)系統(tǒng)，其中，所述第二閥是止回閥。
11. 如權(quán)利要求8所述的空調(diào)系統(tǒng)，其中，所述工作流體是水。
12. 如權(quán)利要求5所述的空調(diào)系統(tǒng)，其中，所述工作流體是空氣。
全文摘要
一種控制具有冷卻模式和自由冷卻模式的空調(diào)系統(tǒng)的方法，包括起動所述空調(diào)系統(tǒng)；測量冷凝器周圍環(huán)境空氣的第一溫度；測量工作流體的第二溫度；計(jì)算所述第一溫度和所述第二溫度之間的差值；以及將所述差值與預(yù)定值相比較，其中，如果所述差值大于或等于所述預(yù)定值，則起動所述自由冷卻模式，以及其中，如果所述差值小于所述預(yù)定值，則起動所述冷卻模式。
文檔編號F25D17/06GK101611278SQ200680056925
公開日2009年12月23日 申請日期2006年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月28日
發(fā)明者J·古, J·巴萊, J·謝塞 申請人:開利公司