冷却系统组装元件的方法及非暂时性计算机可读介质与流程

冷却系统组装元件的方法及非暂时性计算机可读介质
1.本技术为申请号201810123750.6、申请日2018年02月07日、发明名称“具有降低的压降的冷却系统”的分案申请。
技术领域
2.技术领域总体上涉及冷却系统，并且更具体地涉及组合了不同的用于热量移除的技术的冷却系统。


背景技术：

3.用于热量移除的经济型系统可以结合用于将热量从室内空间(诸如计算机房或数据中心)传输走的不同方法。例如，使用不同的传输流体和冷却设备可以促进室内空间和室外空间之间的热交换。
4.用于热量移除的方法的示例将计算机房空气处理器(crah)与冷冻器结合在一起，并且通常被称为冷冻水系统。在这种类型的系统中，制冷循环部件位于被称为水冷冻器的设备中，该设备定位于it环境的外部。冷冻器的功能是产生冷冻水，冷冻水在管路中从冷冻器泵送到位于it环境中的crah单元。通过经充满循环冷冻水的冷冻水盘管从计算机房吸取暖空气，crah设备移除热量。从it环境中移除的热量随着离开crah并返回到冷冻器的(现在较暖的)冷冻水流出。然后，冷冻器从较暖的冷冻水中移除热量并将其转移到另一股循环水，称为冷凝水，冷凝水流动通过也定位于it环境外部的冷却塔。
5.用于热量移除的方法的另一个示例将空气冷却式计算机房空气调节器(crac)与冷凝器结合在一起，并且通常被称为空气冷却式crac dx系统。“dx”称号代表直接膨胀(direct expansion)且是指使用制冷剂和蒸发器盘管产生冷却效果的任何系统。制冷剂可以是氯化碳氟化合物或卤化含氯氟烃(halogenated chlorofluorocarbon)或氨。空气冷却式crac单元可用于it环境中，并且通常配置成使得制冷循环的一半的部件在crac中且其余的部分在室外的空气冷却式冷凝器中。来自it环境的热量使用循环流动的制冷剂被“泵送”到室外环境。压缩机可以存在于crac单元或冷凝器中。
6.自由冷却是指使用低的外部空气温度来辅助冷却操作的冷却技术。当大气条件允许时，空气侧自由冷却将冷的外界空气直接引入到it房或数据中心中。水侧自由冷却使用含有乙二醇的附加冷却盘管，当大气条件允许时，乙二醇直接从流体冷却器循环。自由冷却方法可以是直接或间接的。直接自然冷却是指将源自诸如户外的外部环境的空气与源自诸如建筑物中的房间的内部环境的热空气直接混合的冷却技术。相反，间接自由冷却是指将源自外部环境的空气与源自内部环境的热空气间接混合的冷却技术。间接自由冷却的一个示例将空气管道与间接空气蒸发冷却器结合在一起。当外界温度低于it环境入口空气的温度设定点时，该系统使用室外空气作为热传输流体来间接冷却数据中心空气。风扇通过空气对空气热交换器吹出冷的外界空气，这进而冷却在热交换器的另一侧的热数据中心空气，从而使数据中心空气与外界空气完全隔离。
7.可以使用一种或更多种热量移除方法来冷却计算机房或数据中心环境。热量移除
的方法之间的主要区别可能在于每个方法收集和传输热量到外界大气的方式不同。当组合起来时，这些差异有时可以导致一个或更多个机械问题，并增加能源消耗。


技术实现要素：

8.本技术涉及一种组装具有降低的压降的冷却系统的元件的方法及非暂时性计算机可读介质。本技术多个方面和实施方案涉及减少用于数据中心的冷却模块中的机械问题和功率消耗。
9.根据各个方面和实施方案，提供了一种冷却系统。该冷却系统包括：冷却设备，其包括第一冷却盘管和第二冷却盘管；第一热传递流体，其与第一冷却盘管流体连通；第二热传递流体，其与第二冷却盘管流体连通；第一热交换器，其与第一热传递流体和第二热传递流体流体连通；第二热交换器，其与第二热传递流体和外部空气源流体连通；流体控制设备系统，其与第二热传递流体流体连通并且配置成当冷却系统在操作模式之间切换时使第二热传递流体的总压降的变化最小化；和控制器，其配置成选择性地控制冷却设备和流体控制设备系统以在所述操作模式中的每种操作模式下操作冷却系统。
10.根据另一个实施方案，流体控制设备系统包括定位在第二热交换器的出口和第一热交换器的入口之间的第一阀。根据一个实施方案，第一阀是比例控制阀。根据另一个实施方案，第一阀配置成在从完全关闭位置到完全打开位置的整个阀位置范围内被调制。根据一些实施方案，第一阀是调制马达控制阀。
11.根据另一个实施方案，流体控制设备系统还包括定位在第二冷却盘管的出口和第一热交换器的入口之间的第二阀。根据一个实施方案，第二阀配置有浮动控制。根据一些实施方案，第二阀配置成以预定量的增量步长来调制第二热传递流体的流动。根据另一个实施方案，第二阀是增量式马达控制阀。
12.根据另一个实施方案，流体控制设备系统还包括定位在第一阀的出口和第二热交换器的入口之间以及在第二阀的出口和第二热交换器的入口之间的第三阀。根据一个实施方案，第三阀可以配置为开/关控制阀。
13.根据某些实施方案，控制器配置成通过引导第一热传递流体通过第一冷却盘管和第一热交换器并且引导第二热传递流体通过第一阀、第一热交换器和第二热交换器而使冷却系统在第一操作模式下操作。在一个实施方案中，控制器配置成通过引导第一热传递流体通过第一冷却盘管和第一热交换器并且引导所第二热传递流体通过第二冷却盘管、第二阀、第一热交换器和第二热交换器而使冷却系统在第二操作模式下操作。根据一个实施方案，第一热交换器的入口是第一入口，冷却系统还包括压缩机，该压缩机与第一热传递流体流体连通并且定位在第一冷却盘管的出口和第一热交换器的第二入口之间，其中控制器配置成在第二操作模式下降低压缩机和第一冷却盘管的冷却能力，使得在第二操作模式下进入第二入口的第一热传递流体的温度低于在第一操作模式下进入第二入口的第一热传递流体的温度。
14.根据另一个实施方案，控制器配置成通过引导第二热传递流体通过第二冷却盘管、第三阀以及第二热交换器并且调制通过第一阀和第二阀的第二热传递流体的流动而使冷却系统在第三操作模式下操作。根据一个实施方案，调制第二热传递流体的流动包括将第一阀打开预定时间同时将第二阀关闭预定的量。根据另一个实施方案，调制第二热传递
流体的流动包括将第一阀关闭预定时间同时将第二阀打开预定的量。
15.根据一个实施方案，冷却系统还包括与控制器通信的至少一个温度传感器，并且控制器还配置成至少部分地基于来自至少一个温度传感器的输入信号来确定操作模式。根据一些实施方案，第一热交换器是冷凝器。根据另一个实施方案，第二热交换器是干式冷却器。根据某些实施方案，第一热传递流体是制冷剂，且第二热传递流体是乙二醇和水中的至少一种。
16.根据一些实施方案，流体控制设备系统配置成当冷却系统在操作模式之间切换时提供第二热传递流体的大体上恒定的流动速率。
17.根据另一个实施方案，提供了一种用于控制冷却系统的方法。该冷却系统可以具有直接膨胀(dx)冷却设备和自由冷却设备并且配置成冷却内部空气源，并且该方法可以包括：接收用于内部空气源的设定点温度；测量热传递流体的温度和内部空气源的温度；基于所接收的设定点温度、所测量的热传递流体的温度以及所测量的内部空气源的温度来确定操作模式；和响应于所确定的操作模式，在每种操作模式下选择性地引导热传递流体通过流体控制设备系统，使得热传递流体的流动速率在所有操作模式下是大体上恒定的，每种操作模式包括操作dx冷却设备和自由冷却设备中的至少一个以及与热传递流体和外部空气源流体连通的第一热交换器。
18.根据一个实施方案，响应于确定第一操作模式，该方法可以包括引导热传递流体通过流体控制设备系统的第一阀、第一热交换器以及与制冷剂流体连通的第二热交换器。
19.根据另一个实施方案，响应于确定第二操作模式，该方法可以包括绕过第一阀并且将热传递流体引导通过自由冷却设备的冷却盘管、流体控制设备系统的第二阀、第一热交换器以及第二热交换器。
20.根据另一个实施方案，响应于确定第三操作模式，该方法可以包括绕过第一热交换器并且引导热传递流体通过冷却盘管、流体控制设备系统的第三阀和第二热交换器，并且调制通过第一阀和第二阀的热传递流体的流动。
21.根据一些实施方案，调制热传递流体的流动包括以下之一：将第一阀打开预定时间同时将第二阀关闭预定的量；和将第一阀关闭预定时间同时将第二阀打开预定的量。
22.根据一个实施方案，第一阀配置有流动调整设备(flow regulating device)，并且调制热传递流体的流动包括在从完全关闭位置到完全打开位置的整个阀位置范围内调制流动调整设备的位置。
23.根据一个实施方案，第二阀配置成以统一的增量部分地打开或关闭。根据另一个实施方案，第二阀配置成基于第一阀的位置而被部分地打开或关闭。
24.根据某些实施方案，调制热传递流体的流动基于所测量的内部空气源的温度。
25.这些示例性方面和实施方案的还有的其它方面、实施方案和优点将在下面详细讨论。此外，应该理解的是，前述信息和下面的详细描述仅仅是各个方面和实施方案的说明性示例，并且旨在提供用于理解所要求保护的方面和实施方案的本质和特征的概述或框架。本文公开的实施方案可以与其它实施方案组合，并且对“实施方案”、“示例”、“一些实施方案”、“一些示例”、“替代实施方案”、“各个实施方案”、“一个实施方案”、“至少一个实施方案”、“这个以及其它实施方案”、“某些实施方案“等等的引用不一定是相互排斥的，并且旨在表示所描述的特定特征、结构或特性可以被包括在至少一个实施方案中。而且，这样的术
语在本文中的呈现并不一定都指代相同的实施方案。
附图说明
26.下面参考附图讨论至少一个实施方案的各个方面，附图不意图按比例绘制。图被包括以提供对各个方面和实施方案的说明和进一步的理解，并且被并入本说明书中并构成本说明书的一部分，但是不意图作为对任何特定实施方案的限制的定义。附图与说明书的其余部分一起用于解释所描述和要求保护的方面和实施方案的原理和操作。在图中，各个图中示出的每个相同的或者几乎相同的部件用相似的数字来标示。出于清楚的目的，并非每个部件都可在每个图中被标记出。在附图中：
27.图1a是根据本发明的一个或更多个方面的在第一模式下操作的冷却系统的示意图；
28.图1b是根据本发明的一个或更多个方面的在第二模式下操作的冷却系统的示意图；
29.图1c是根据本发明的一个或更多个方面的在第三模式下操作的冷却系统的示意图；
30.图2是使用三通调制阀的配置为自由冷却操作模式的冷却系统的框图；
31.图2a是在机械操作模式下操作的图2的冷却系统的框图；
32.图2b是在混合操作模式下操作的图2的冷却系统的框图；
33.图2c是在自由冷却操作模式下操作的图2的冷却系统的框图；
34.图3是根据本发明的方面的冷却系统的框图；
35.图3a是在机械操作模式下操作的图3的冷却系统的框图；
36.图3b是在混合操作模式下操作的图3的冷却系统的框图；
37.图3c是在自由冷却操作模式下操作的图3的冷却系统的框图；
38.图4a是示出根据本发明的方面的根据第一示例的控制方案的曲线图；
39.图4b是示出根据本发明的方面的根据第二示例的控制方案的第一部分的曲线图；
40.图4c是示出根据本发明的方面的根据第二示例的控制方案的第二部分的曲线图；
41.图4d是示出根据本发明的方面的根据第二示例的控制方案的第三部分的曲线图；
42.图5是根据本发明的方面的控制方案的流程图；和
43.图6是根据本发明的方面的冷却系统的框图。
具体实施方式
44.用于在诸如it环境的受调节空间中移除热量的冷却系统使用诸如空气、水或制冷剂的热传输流体将热能从室内传输到室外。许多冷却系统依靠制冷循环作为主要的冷却手段。泵送制冷剂系统提供主热量移除系统和it装备之间的隔离。直接空气方法和间接空气方法依靠室外条件作为主要冷却手段，这使得直接空气方法和间接空气方法对于温和的气候更有效。
45.尽管本文讨论的示例涉及it环境，但是本公开中讨论的方法和系统可以应用于建筑物内的诸如房间的任何受限空间(在本文中也称为“受调节的空间”)或包含待冷却空气的其它结构。例如，待冷却的空间可以是诸如私人住宅、办公室空间或其它商业或市政空间
的公共或私人建筑物中的一个或更多个房间，或者可以包括工业或制造综合体内的空间。此外，可以使用不只一个冷却设备(诸如，下面讨论的dx蒸发器和cw盘管)来冷却。
46.在一些实施方案中，被冷却的空间是数据中心或it环境。数据中心可以包括一个或更多个房间或空间，该一个或更多个房间或空间包含设计成容纳诸如数据处理、网络和电信装备的电子装备的一排排装备机架。在操作期间，电子装备产生热量，这些热量需要被移除以确保由装备机架容纳的装备部件的持续的性能、可靠性和使用寿命。本文所公开的系统的一个或更多个实施方案被设计成移除由数据中心内的电子装备产生的热量并将冷空气返回到数据中心。
47.用于在it环境中热量移除的方法的一个示例包括与干式冷却器配对的crac dx设备。干式冷却器，这里也被称为“干式热量排放单元”或“室外热交换器”，是一种热交换器，在该热交换器中，空气用于冷却流动通过冷却盘管的传输流体(即，乙二醇)，这与将水喷入空气流中以产生冷却效果的“湿式”蒸发冷却技术截然相反。干式冷却器使用一系列冷凝风扇来执行其冷却功能。
48.在这种类型的系统中，制冷循环部件(例如，干式冷却器)可以定位在被冷却的空间外部的外壳中，并且热交换器可以定位在被冷却的空间中。该热交换器使用流动的乙二醇从来自crac dx设备的制冷剂中收集热量，并将所收集的热量从it环境中传输走。乙二醇经由管路流动到干式冷却器，在那里，热量被排放到外界大气。诸如马达的泵和其它部件被用来使乙二醇在其回路中循环进出crac和干式冷却器。
49.使用乙二醇作为热传输流体的系统的一个优点是乙二醇管路能够比制冷剂管线运行更长的距离，并且可以从一个干式冷却器和泵组件服务数个crac单元。在寒冷的地方，乙二醇冷却式系统可以利用使用外界大气来冷却it房的自由冷却技术。如果外部温度足够低，则可以将干式冷却器内的乙二醇冷却到一定温度，使得crac单元可以被绕开。在这种情况下，制冷循环(即，crac)被关闭，并且节能器盘管使it环境冷却。因为执行相同的冷却功能使用较少的能量，所以自由冷却可以提供显着的操作成本降低。
50.参考图1a，一般以10表示的冷却系统示出了将crac dx设备与节约型自由冷却模式相结合的冷却系统的一个示例。系统10包括crac dx设备110、干式冷却器105、自由冷却设备(这里也称为冷冻水(chilled water)(cw)盘管115)、一个或更多个风扇128、压缩机130以及热交换器135。乙二醇冷却式crac dx设备110(这里另外称为“dx蒸发器”)使用制冷剂作为热传递流体160a(这里也称为“热传递流体”)。干式冷却器105，也称为“流体冷却器”，是包含盘管和风扇的设备，干式冷却器105起到将来自热传递流体160b的热能传递到外界大气的作用。cw盘管115是包含热传递流体160b的附加冷却盘管，该cw盘管115用作系统的自由冷却部件。热传递流体160b可以包括乙二醇(ethylene glycol)和水的混合物。热交换器135是一种用于通过使用将流动流体分开的细管或薄金属板允许不同的流体在不混合的情况下传递热能的设备。冷却系统10还可以包括一个或更多个泵，该一个或更多个泵用于在整个系统中泵送热传递流体160a和160b。
51.图1a是示出使用由dx蒸发器110提供的dx冷却来冷却it环境的冷却系统10的第一操作模式(且在这里被称为操作的“机械模式”)的简图。机械模式可以在室外空气太热或太潮湿时实施以支持it入口设定点，并且该模式作为正常的闭合回路系统操作。如图1a中所示，来自it环境的热空气在170处进入系统，并经过dx蒸发器110的独立制冷系统的冷却盘
管。调节后的空气165离开系统并使用风扇128被引入到it空间且被用于冷却it空间。离开dx蒸发器110的热传递流体160a处于低压气体状态并通过压缩机130被压缩成热的高度加压的气体，并被传送到热交换器135，该热交换器135用作冷凝器，在热交换器中热的制冷剂冷凝成液体。热量从热传递流体160a传递到热交换器135中的热传递流体160b。在经过热交换器135之后，热传递流体160a经过膨胀阀120，在膨胀阀120处，热传递流体160a膨胀到dx蒸发器110的压力。从热传递流体160a传递到热交换器135中的热传递流体160b的热量通过干式冷却器105作为排气175排出。
52.图1b是示出冷却系统10的第二操作模式(这里被称为“混合模式”)的简图。当外界温度降低时，热传递流体160b可以被实施用于对热it空气170进行至少部分的“自由冷却”。在混合模式下，dx蒸发器110和cw盘管115都促进冷却。热传递流体160a在上面参考图1a所讨论的独立回路中流动。另外，热传递流体160b在cw盘管115中循环。因此，来自it环境的热空气170可以首先由cw盘管115冷却，且然后由dx蒸发器110冷却盘管冷却，使得dx蒸发器“辅助”cw盘管115。热传递流体160b通过干式冷却器105排出热量。在混合模式中，dx蒸发器110可以以比图1a中所示的机械模式更低的设定操作，这降低了冷却系统10的能量消耗。例如，压缩机在包含热传递流体160a的制冷剂回路中使用了较少的能量。
53.在图1c中示出了操作冷却系统10的第三“自由冷却模式”。在外界温度足够低足以将热传递流体160b冷却到能够将热it空气170冷却到设定点温度而不使用dx蒸发器110的程度的情况下，可以使用自由冷却。于是，冷却系统10用作绕开dx蒸发器110并且仅使用cw盘管115进行冷却的冷冻水单元。热传递流体160b被外部空气180冷却并在热传递流体160b经过cw盘管115时被用来冷却热it空气170。来自it空气170的热量传递到cw盘管115中的热传递流体160b，然后热量通过干式冷却器105消耗。
54.图2是被配置为使用上面参考图1a、图1b和图1c讨论的部件以机械模式、混合模式和自由冷却模式操作的冷却系统20的框图。冷却系统20包括dx蒸发器110、cw盘管115、热交换器135、干式冷却器105、压缩机130和膨胀阀120。冷却系统20还包括液体接收器125、溢流阀122和三通调制阀140。在一个实施方案中，液体接收器125是用于对在冷却系统20中用来操作dx蒸发器110的热传递流体160a进行储存的罐。液体接收器125可以配置成根据冷却系统20的压力的波动变化来储存热传递流体160a的至少一部分并且可以用于使用溢流阀122对热交换器135进行溢流(flood)。溢流阀122用于维持冷却系统20中的热传递流体160a的稳定或最小液体压力和/或温度。压缩机130用于在热传递流体进入热交换器135之前将热传递流体压缩到较高的压力，如上面参考图1a所述的。尽管在图2中未明确示出，但是冷却系统20还包括用于泵送热传递流体160a和160b的一个或更多个泵。
55.冷却系统20还可以包括控制器185，控制器185用于控制冷却系统20的一个或更多个部件。例如，控制器185可以控制dx蒸发器110、cw盘管115、热交换器135、压缩机130、干式冷却器105和/或流动控制设备140的一个或更多个操作参数。传感器(在图2中未示出)可以定位在冷却系统20中，传感器配置成测量诸如流动速率、温度和压力的操作参数。传感器可以将输入信号发送到控制器185，然后控制器185使用该输入信号来控制冷却系统20的部件。例如，传感器可以用于在操作模式下控制冷却系统20的部件，如下面进一步讨论的。
56.三通调制阀140用于基于系统是以机械模式、混合模式还是自由冷却模式操作来控制通过冷却系统20的热传递流体的流动。在超出自由冷却模式的容量的情况下，三通调
制阀140也可以用于调制通过cw盘管115的流量。下面参考图2a、图2b和图2c对每种模式进行讨论。来自it环境的热空气170被dx蒸发器110和cw盘管115中的至少一个冷却，并作为调节后的空气165离开，调节后的空气165被引回到it环境中。
57.根据一些实施方案，三通调制阀140可以是使用塞子(即，阻断热传递流体160b的流动的阀杆)的截止阀(globe valve)。阀140还可以配备有或者以其它方式配置成具有控制热传递流体160通过阀140的流动的致动器或其它控制机构。致动器可配置成允许灵活的控制配置，即浮动或调制、排序、位置反馈等。适于在系统20中使用的阀140和致动器的一个示例是可从schneider electric(north andover，ma，usa)获得的vg310r系列的阀。
58.图2a中所示的用于冷却系统20的操作的机械模式与上面参考图1a讨论的机械模式类似。热传递流体160a是经历蒸汽压缩制冷循环的制冷剂，因为热传递流体160a在dx蒸发器110中蒸发到低压以冷却来自it环境的空气170，且然后被压缩机130压缩成热的高度加压的气体，且然后在起冷凝器作用的热交换器135中冷凝成液体。热传递流体160a进入膨胀阀120，在那里热传递流体160a再膨胀到dx蒸发器110的压力。热量被传递到热交换器135中的热传递流体160b，热量使用干冷却器105排出。溢流阀122和液体接收器125各自起如上所述的作用。在机械模式期间，三通调制阀140被配置成引导热传递流体160b，使得热传递流体160b绕过cw冷冻器115(参见图2a中的箭头)。阀140的与干式冷却器105流体连通的第一入口端口可被打开以允许热传递流体160b进入阀140，阀140然后将热传递流体160b引导至与热交换器135流体连通的出口端口。因此，阀140允许热传递流体160b直接从干式冷却器105引导到热交换器135。系统20在机械模式期间的总压降是流动控制设备140和热交换器设备135上的总压降之和。
59.在图2b中示出了用于操作冷却系统20的混合模式。在这种模式下，室外空气180的温度足够低足以有助于冷却来自it环境170的热空气，但是不足够低，不足以将热空气冷却到设定点温度。因此，在混合模式中，cw盘管115辅助dx蒸发器110对来自it环境170的热空气进行冷却。在这种模式中，三通调制阀140配置成使得第一入口端口被关闭，这导致热传递流体160b被引导通过cw盘管115(参见图2b中的箭头)；从而冷却热it空气170。离开cw盘管115的热传递流体160b被引导到阀140的第二入口端口，在这种情况下，热传递流体160b然后被引导到与热交换器135流体连通的出口端口。因此，阀140允许热传递流体160b在被引入到热交换器135之前被引导通过cw盘管115。混合模式允许使用热传递流体160a的蒸汽压缩循环的一个或更多个设备使用较少的能量。例如，在cw盘管115的辅助下，在dx蒸发器110中较少的热传递流体160a被蒸发，并且因此压缩机130使用较少的功率来将热传递流体160b压缩成加压气体状态。系统20在混合模式期间的总压降是流动控制设备140、cw盘管115和热交换器135上的压降之和。
60.在图2c中示出了用于操作冷却系统20的自由冷却模式。在这种模式下，室外空气180的温度足够低，足以在没有dx蒸发器110的情况下将热it空气170冷却到其自身的设定点温度。因此，蒸发压缩循环对于冷却是不必要的，并且在冷却it空气170时不使用热传递流体160a。三通阀140可以以与以上在图2b中所讨论的相同的方式操作，热传递流体160b可以通过关闭第一入口端口和打开第二入口端口而被引导至cw盘管115。此外，当热传递流体160b到达cw盘管115的入口温度太低，即与热传递流体160b的相关冷却能力太高时，三通调制阀140可以通过允许热传递流体160b的至少一部分绕过cw盘管115(在图2c中以“a”示出)
而减小通过cw盘管115的热传递流体160b的流量。这具有降低cw盘管115的热交换容量的效果。离开cw盘管115的热传递流体160b然后可以被引导到出口端口并且在进入干式冷却器105以排出热量之前被传送到热交换器135。在图2c中所示的布置中，由于在热交换器135中没有热功能发生，所以热交换器135仅用作用于热传递流体160b的导管。
61.在替代布置中，阀140可配置成具有将热传递流体160b直接引导至干式冷却器105的第二出口端口(且实际上成为四通阀)。在自由冷却模式中，系统20的总压降是流动控制设备140和热交换器135上的总压降之和。
62.当在不同的操作模式之间切换时，热传递流体160b中的压力变化会引起一个或更多个问题。当热传递流体160b被迫停止或突然改变方向时，会发生压力波动或压力波，即液压冲击。例如，当自由冷却模式启用时，在cw盘管、三通调制阀140和热交换器135上存在压降。当自由冷却模式被禁用时，由于cw盘管115被绕开，热传递流体160b的压力下降。因此，在机械模式和自由冷却模式之间的切换改变热传递流体160b的流动，这可导致压力波。另外，在使用配置有on/off控制的泵的情况下，水流量与和自由冷却能力相关的水流量成比例地减小。此外，泵送热传递流体160b的泵的能量消耗在自由冷却模式期间由于压力下降而增加。
63.图3是冷却系统100的框图，该冷却系统100配置成解决在操作模式之间切换时在系统中产生的一个或更多个问题。冷却系统100包括配置成解决上述压力变化的数个流动控制设备。
64.冷却系统100包括与上面参考图2的冷却系统20所讨论的相同的冷却部件。冷却系统100包括热传递流体160a，热传递流体160a经由dx蒸发器110、压缩机130、热交换器135和膨胀阀120进行蒸汽压缩循环。冷却系统100还包括使用热传递流体160b操作的干式冷却器105以及可以在混合模式和自由冷却模式下操作的cw盘管115。在图3中还示出了用于冷却系统100的各种部件的入口和出口。如所示出的，干式冷却器105具有入口102和出口104，dx蒸发器110具有入口112和出口114，cw盘管115具有入口117和出口119，并且热交换器135具有与热传递流体160b流体连通的第一入口137和第一出口139。热交换器135还可以具有与热传递流体160a流体连通的第二入口136和第二出口138。
65.在图2的冷却系统20中示出的三通调制阀140在冷却系统100中被替换为三个流动控制设备145、150和155(也称为“流动控制阀”)，三个流动控制设备145、150和155中的每一个在图3中示出。当冷却系统100在操作模式之间切换时，流动控制设备145、150和155中的一个或更多个可以起稳定热传递流体160b的压力的作用。
66.冷却系统100还包括控制器185，控制器185起控制冷却系统20的部件的作用。例如，控制器185可以是控制dx蒸发器110、cw盘管115、热交换器135、压缩机130、干式冷却器105和/或流动控制设备145、150和155的一个或更多个操作参数的计算机(或多个计算机)。例如，流动控制设备145、150和155中的每一个可以配备有致动器。用于每个流动控制设备145、150和155的致动器可以基于控制器185发出的电压或输入信号将阀的球体或其它流体控制机构移动到特定位置。控制器185还可以从定位在冷却系统100中的一个或更多个传感器接收信号，控制器185使用该信号来触发操作模式。
67.根据一个实施方案，流动控制设备145定位在干式冷却器105的出口104与热交换器135的入口137之间。流动控制设备145可以是配置成调制(即，节制)热传递流体160b的流
动的调制阀(比例控制阀)。这样，流动控制设备145可以经历内部速度梯度和内部压力梯度，这导致入口到出口的永久性压力损失。根据一些实施方案，流动控制阀145是可以通过旋转球阀轴杆而被调制的调制球阀。流动控制设备145可以在从完全关闭位置到完全打开位置的整个阀位置范围内进行调制。在一个实施方案中，流动控制设备145是调制马达控制阀。控制器185可以用于控制电动致动器，该电动致动器配置成调制流动控制设备145并且附接到流动控制设备145使得流动控制设备145使球阀轴杆旋转，即移动阀的节流设备。因此，旋转致动器可以控制成将阀的球体移动到由控制器185发送的定位信号所指示的位置。例如，致动器可以被配置成响应0-10伏dc调制信号。用于在系统100中使用的合适的阀145包括可从瑞士辛维尔belimo holding ag获得的r4二通系列球阀。
68.在一些实施方案中，且如图3中所示，流动控制设备145定位于干式冷却器105的下游，并可用于调制干式冷却器105和热交换器135之间的热传递流体160b的流动。例如，在机械模式期间，流动控制阀145可以用于控制热传递流体160b的压力。
69.根据一些实施方案，流动控制设备150和155是球阀。流动控制阀150和155的合适的示例可以从意大利mut meccanica tovo s.p.a.获得。尽管控制阀150和155都可以是球阀，但根据至少一个实施方案，流动控制设备150和155各自配备有不同地被控制的致动器，即，流动控制阀150和155中的每一个不同地控制热传递流体160b的流动。因此，流动控制设备150和155可以被配置成使内部压力梯度最小化或者显着降低并且经历速度变化。在一些实施方案中，流动控制设备150和155是全端口(贯眼)球阀。
70.根据某些实施方案，流动控制设备155被配置为开/关控制阀，意味着当控制参数偏离设定点时，控制器185输出驱使流动控制设备155开启(或关闭)的信号，并且当达到控制参数时，控制器185输出驱使流动控制设备155关闭(或开启)的信号。流动控制设备155因此可以配置有开/关致动器。因此，流动控制设备155可以仅被完全打开或完全关闭。在一些实施方案中，流动控制设备155被配置为开/关球阀。
71.根据一些实施方案，流动控制设备150定位在cw盘管115的出口119和热交换器135的入口137之间。根据至少一个实施方案，流动控制设备150配置有浮动控制。在一个实施方案中，流动控制设备150被配置为配备有致动器的三点球阀，该致动器允许对阀的球体进行三点控制，这意味着致动器适应来自控制器185的三个不同的输入信号。因此，致动器可以具有用于控制的三个触点，其中一个是共同的而另外两个在一个导向器(director)或另一个导向器中旋转。换句话说，致动器同时具有顺时针方向(cw)控制输入和逆时针方向(ccw)控制输入。一个控制输入驱动致动器将球体移动到打开位置，且另一个控制输入驱动致动器将球体移动到关闭位置。如果在另外两个输入中的任一个中没有信号(为零点)，则致动器仅停留在最后位置。根据另一个实施方案，流动控制设备150可以被配置成以与上面参考流动控制设备145所描述的相同的方式调制热传递流体160b的流动。
72.根据至少一个实施方案，流动控制设备150位于cw盘管115的下游，并且可以用于控制cw盘管115和热交换器135之间的热传递流体160b的流动。流动控制设备150还可用于控制热传递流体160b到流动控制设备155的流动。如下面更详细讨论的，流动控制设备150可以被配置成以预定量的增量步长来调制热传递流体160b的流动。在一些实施方案中，流动控制设备150是增量式马达控制阀。
73.根据一些实施方案，流动控制设备155定位于流动控制设备145和流动控制设备
150的下游。流动控制设备155可以定位于流体流动控制设备145的出口和热交换器135的入口137之间以及流体流动控制设备150的出口和热交换器135的入口137之间。在一个实施方案中，流动控制设备155可用于引导热传递流体160b至热交换器135的流动。在另一个实施方案中，流动控制设备155可以引导热传递流体160b至干式冷却器105的流动。
74.流动控制设备145、150和155可以由青铜、黄铜或不锈钢材料构成，并且可以根据特定的应用来设定尺寸。
75.根据一个实施方案，流动控制阀145可以表征为等百分比阀，这意味着阀的流动特性，即质量流量与阀位置的百分比(％)(即“流量”与“行程”)是非线性的，因为当阀打开时，斜率成指数增加，并且阀行程的相等增量在现有流量系数cv中产生相等的百分比变化。相反，流动能力随着阀行程线性增加(即，直线)的阀被表征为线性阀(linear valve)。
76.根据一些实施方案，控制器185可以配置成利用流动控制阀145、150和155中的一个或更多个的流量系数cv曲线来控制流动控制阀。在一些实施方案中，这可以通过测量读取的或以其它方式输入到控制器185中的阀开口和经过阀的压降来实现，在控制器中，存储有作为闭合构件位置的函数的阀cv曲线。通过使用已知的流动方程，控制器185可以求解所需的cv值，并且通过利用cv曲线，可以获得阀的闭合构件的所需位置。如本领域技术人员将理解的，阀的cv值将取决于具体应用和单元的大小。
77.根据一些实施方案，流动控制设备150和155可以表征为具有高流量系数值。在某些实施方案中，流动控制设备150和155可以具有至少200的流量系数值；然而，其它值也在本公开的范围内。流动控制设备150和155的流量系数值可以反映代表最小压降的值。通过比较，用于控制设备145的流量系数值可以表征为具有低值。在一些实施方案中，控制设备145的流量系数值可以取决于且基于热交换器115的压降。例如，控制设备145的选择(和相应的流量系数值)可以反映与热交换器115的压降大体上相似的压降。具有与热交换器115相似的压降允许流动控制设备145充分适应和控制热传递流体160b的流动。根据应用、系统和相关联的流动速率，用于流动控制设备145的流量系数可以小于50，并且在一个实施方案中，流动控制设备145的流量系数在20和50之间的范围内。根据一个示例，用于流动控制阀145、150和155中的每一个的cv值分别是46、338和338。
78.参考图3a，针对图3的冷却系统100，示出了与上面参考图1a和图2a所讨论的机械模式类似的机械模式。在机械模式中，如先前所述，热传递流体160a经历蒸气压缩循环。热传递流体160b将热量经由热交换器135从热传递流体160a输走，传输到干式冷却器105。在此模式中，流动控制设备145为100％打开，以将热传递流体160b从干式冷却器105引导至热交换器135。流动控制设备150为0％打开，即被关闭，并且155被关闭使得热传递流体160b绕过cw盘管115并直接引入到热交换器135中。在机械模式期间，系统100的压降是流动控制设备145和热交换器135上的压降之和。
79.图3的冷却系统100的混合操作模式在图3b中被示出并且在操作上类似于上面参考图1b和图2b讨论的混合模式。然而，与图3a中所示的机械模式相反，在此操作模式期间，流动控制设备145为0％打开(即被关闭)且流动控制设备150为100％打开使得热传递流体160b被引导通过cw盘管115并被引入到热交换器135。流动控制设备155因此保持关闭。在混合模式期间，系统100的压降是cw盘管和热交换器135上的压降。由于流动控制设备150被配置成使压降最小化，所以在流动控制设备150上经历很小的压降或不经历压降。例如，流动
控制设备可以被配置为全端口球阀和/或具有高cv值。
80.在图3c中示出了根据一个实施方案的用于冷却系统100的自由冷却操作模式。在自由冷却期间，外界空气180的温度足够冷足以将it空气冷却到设定点温度而无需蒸发循环和传热流体160a的帮助，并且在这方面与上面参考图1c和图2c所述的自由冷却模式类似之处在于dx蒸发器110不用于冷却。然而，如图3c中所示，全部三个流动控制设备145、150和155可用于控制热传递流体160b从干式冷却器105到cw盘管115的流动，在干式冷却器105中，热量被排出并且热传递流体160b被外界空气180冷却，在cw盘管115中，热量从热it空气170被热传递流体160b吸收。根据一个实施方案，在自由冷却模式期间，流动控制设备145和150两者均被调制，如下面进一步详细讨论的，使得来自干式冷却器105的热传递流体160b可流动通过cw盘管115或流动通过流动控制设备145。另外，流动控制设备155被打开，使得被引导通过流动控制设备145的来自干式冷却器105的热传递流体160b和来自cw盘管115且被引导通过流动控制设备150的热传递流体160b绕过热交换器135并被直接引入到干式冷却器105。如下面进一步讨论的，在一个实施方案中，流动控制设备145和150基于房间负载(即，it空气170的温度)进行调制。例如，如果房间负载较高，则流动控制设备145可被配置成关闭比打开得多，使得更多传热流体160b被引导至cw盘管115以冷却热it空气170。类似地，如果热负载较低，则更多的热传递流体160b可以被引导通过流动控制设备145以绕过cw盘管115。下面参考图5进一步详细讨论用于控制阀145、150和155中的每一个的控制方案的示例。
81.根据一个实施方案，参考图4a至图4d示出了用于在自由冷却模式下操作冷却系统100的示例性控制方案。在自由冷却模式操作期间，当流动控制设备145被100％打开超过预定时间段时，则流动控制设备150被关闭预定的量。例如，根据一些实施方案，预定时间段可以以分钟为量级，例如一分钟或两分钟。预定时间段可以取决于具体的应用和系统，并且可以相应地改变。例如，当流动控制设备145被100％打开超过预定时间段，例如一分钟时，则流动控制设备150被关闭10％。当流动控制设备145被0％打开超过预定时间段(例如，一分钟)时，流动控制设备150被打开预定的量。例如，当流动控制设备被0％打开超过预定时间段时，则流动控制设备150被打开10％。如图4a中所示，当cw盘管115倾斜增加以适应来自it环境的所有热负荷时，流动控制设备150可增量地调制到100％打开位置(参见图4a上的线)。例如，图4a示出了阀150可以以10％的增量打开到100％的位置。在流动控制设备145被0％打开时的时间段期间发生10％的增量。当流动控制设备145被100％打开时(参见图4a中所示的线)，流动控制设备150被关闭10％。
82.图4a是增量以10％为步长的示例，但是预定量的其它值在本公开的范围内。在一些实施方案中，增量可以在1％-30％的范围内。根据某些实施方案，增量是统一的，例如1％、2％、4％、5％、10％、20％或25％，使得总的步长数可以达到100％。例如，图4b至图4d示出了与图4a类似的信息，但是是增量为20％的实施方案。图4b表示使用20％增量的水流速度，并且图4c和图4d分别示出了用于流动控制阀150和145的阀致动。尽管这里的讨论包括使用统一增量的示例，但是也可以实施不统一的增量，例如15％、30％等
83.图5是用于在各种冷却模式(机械模式、混合模式和自由冷却模式)下操作系统100的控制方案的示例，一般以500表示。根据一些实施方案，过程500可以由系统100的一个或更多个部件执行，包括上面参考图3和下面参考图6讨论的部件中的一个或更多个部件在
内。控制器185可以用于实现在过程500中做出的且如下所述的确定中的一个或更多个。这些确定可以基于测量数据(诸如从外界和从被冷却的室内空间以及从热传递流体取得的温度数据)以及基于由系统100的部件发出并由控制器185接收的其它传感器数据或其它信息。
84.过程500从501开始并在503中做出关于是否存在冷却需求的确定。例如，基于设定点温度，控制器185可以基于由定位在空间中的传感器测量的温度信息关于是否存在对空间(例如，it空间或其它内部空间)的冷却需求做出确定。如果室内空间的测量温度高于设定点温度，则冷却需求将被确认。如果在503处的确定为否，则在533处冷却致动器(冷却部件)被保持或关闭。如果在503处答案为是，则在505处关于冷却流体(例如，热传递流体160b)的温度是否小于待冷却空间的温度做出第二确定。如果是，则表示有机会使用自由冷却模式(或混合模式)。换句话说，室外空气空间足够冷足以有助于使空间冷却。
85.如果在505处确定为否，则过程继续到507，其中系统100进行如图3a中所示的机械操作模式。控制器185将流动控制设备145控制为100％打开并将流动控制设备150控制为0％打开，并且在509处打开压缩机130，这表示流动控制设备155为0％打开。然后可以基于511处的确定来控制压缩机130，根据该示例，压缩机130使用比例-积分(pi)控制功能来确定空间中是否需要进一步的冷却，这可以基于在空间中所得到的温度测量结果并将所得到的温度测量结果与设定点温度进行比较。如果需要更多的冷却，则压缩机130的速度增加(512)，并且如果需要更少的冷却，则压缩机130的速度降低(513)。
86.如果在505的确定为是，则系统100以如图3c中所示的自由冷却模式操作。在自由冷却模式期间，压缩机130关闭，并且流动控制设备155被控制为100％打开(如图3c中所示)。根据图5中所示的示例，为了打开和关闭流动控制设备145，可以在515处使用pi控制功能。在一些实施方案中，这可以基于cw盘管115是提供太少的冷却还是太多的冷却，即所测量的空间温度是低于还是高于设定点温度。在517处打开流动控制设备145，并且在527处关于流动控制设备145是否已经100％打开了预定的时间量做出确定。如果没有，则该过程返回至515。如果是，则流动控制设备150以预定量的增量步长关闭(529)。图5中所示的示例显示增量为10％，但如先前所讨论的，用于增量的其它值也在本公开的范围内。在531处，关于流动控制设备150是否为0％打开做出确定。一旦流动控制设备150为0％打开，则过程在533处终止。如果流动控制设备150仍然在一定程度上打开，则过程返回至515，在515处由控制器185执行的pi控制功能通过打开(517)或关闭(519)流动控制设备145来控制流动控制设备145。
87.在519处关闭流动控制设备145导致至521，在521处由控制器185关于流动控制设备145是否已经0％打开(完全关闭)达预定时间量做出确定。如果流动控制设备145在一定程度上仍然处于打开状态(在521处的询问的答案为否)，则过程返回到515。如果为是，则流动控制设备150可以以预定量的步长被打开，过程500中所示的示例被显示为10％增量(523)。其它增量的量(包括20％或5％的非限制性示例)也在本公开的范围内。
88.在525处，关于流动控制设备150是否100％打开做出确定。如果没有，则该过程返回至515。然而，一旦流动控制设备150被100％打开，则由cw盘管115提供的自由冷却能力已被最大化。如果冷却仍然不足，则需要来自dx蒸发器冷却盘管110和热传递流体160a(制冷剂)的辅助，并且系统100进入混合操作模式。然后过程进行到509，在509处压缩机130打开，
并且由511提供的pi控制被用于消除所测量的室内空间的温度和期望的设定点温度之间的余差(remaining deficit)。
89.系统100是以混合模式还是自由冷却模式操作可以由在505处室外空气温度是否足够冷足以在不借助于制冷循环的情况下提供将室内空气空间冷却到设定点温度的能力来确定。在一些情况下，这个确定基于外部空气温度与室内空间温度之间是否存在足够的温度差足以以完全自由冷却模式来运行，和/或室内返回空气温度(未冷却空气170)与进入cw盘管115的入口117的热传递流体160b的温度之间是否存在足够的温度差。该确定还可以包括是否需要来自制冷循环(机械模式)的辅助，这表示在混合模式下进行操作。
90.流动控制设备150在523处的增量打开或在529处的关闭基于cw盘管115是提供太少还是太多的冷却能力来冷却空间。因此，519、521、523和525集中于使用流动控制设备145和150来使越来越多的热传递流体160b流动通过cw盘管115(由此增加自由冷却对冷却室内空间的贡献)。当自由冷却能力被最大化并且还没有达到充分冷却时，则至少在一定程度上进行制冷循环(机械模式)。这将持续到自由冷却不再可用(例如，外部温度高于要冷却的房间的温度)。517、527、529和531(和533)集中于使用流动控制设备145和150来使越来越少的热传递流体160b流过cw盘管115(由此减小自由冷却对冷却室内空间的贡献)。当流动控制设备150为0％打开时，不再需要来自cw盘管115的冷却，并且冷却设备关闭。该过程然后将在501处再次开始。
91.现在参考图6，示出了冷却系统100的框图，并且例示了用于实现上面参考图5讨论的控制过程500的一个或更多个方面的某些部件以及用于实现这里讨论的过程的其它方面。系统100包括冷却设备107、第一热交换器135、第二热交换器105、流体控制设备系统142以及控制器185。冷却设备107可以包括第一冷却盘管和第二冷却盘管。如上所讨论的，第一冷却盘管可以在dx蒸发器110中实施，且第二冷却盘管可以在cw盘管115中实施。尽管在图6中未明确示出，但是可以是制冷剂的诸如热传递流体160a的第一热传递流体可以与第一冷却盘管流体连通。另外，系统100可以包括第二热传递流体，诸如图6中所示的热传递流体160b。尽管在图6中未明确示出，但是第二热传递流体160b可以与第二冷却盘管流体连通。第一热交换器135以与上面参考图1a-3c所讨论的类似的方式起作用并且可以与第一热传递流体和第二热传递流体进行流体连通。根据一些实施方案，第一热交换器是钎焊板式热交换器，尽管其它类型的热交换器也在本公开的范围内，包括其它类型的板框式热交换器、薄翅片式热交换器以及壳管式热交换器。第二热交换器105以与上面参考图1a-3c所讨论的类似的方式起作用，并且可以与第二热传递流体和外部空气源180流体连通。在一些实施方案中，第二热交换器105是干式冷却器。流体控制设备系统142可以包括与第二热传递流体流体连通的一个或更多个流体控制设备。如本文所讨论的，流体控制设备系统142可以配置成当冷却系统在操作模式之间切换时使第二热传递流体的总压降的变化最小化。流体控制设备系统142还可以被配置成当冷却系统100在操作模式之间切换时为第二热传递流体提供大体上恒定的流动速率。
92.根据一个或更多个实施方案，包括图6中所示的示例，流体控制设备系统142包括与上面参考图3、图3a-3c、图4a-4d以及图5讨论的流体控制设备相对应的流体控制设备145、流体控制设备150和流体控制设备155。尽管本文讨论的系统和方法包括三个流体控制设备，但是应理解，可以根据应用使用三个以上这些设备。在某些情况下，例如，可以使用配
置作为145的两个或更多个流动控制设备，和/或可以使用配置作为150或155的两个或更多个流动控制设备。流动控制设备的任何组合都可以用于在混合模式和/或自由冷却模式或操作下降低系统中的压降的目的。如先前所描述和讨论的，系统100还可以包括一个或更多个控制器185。
93.系统100还可以包括一个或更多个泵127、一个或更多个风扇128、以及在图6中以传感器182a、182b和182c示出的一个或更多个传感器182。泵127可用于将第二热传递流体泵送通过系统100的一个或更多个部件，包括第一热交换器135、第二热交换器105、cw盘管115、和/或流体控制设备系统142的一个或更多个流动控制设备。当系统100以机械模式或混合模式操作时，泵也可以用于将第一热传递流体泵送通过系统100的一个或更多个部件，包括第一热交换器135和dx蒸发器110的第一冷却盘管。在混合模式和机械模式期间，也可以从压缩机130(在压缩机130和控制器185之间)发送和/或接收信号。这样，压缩机130与第一热传递流体流体连通。控制器185可以通过增加或减少压缩机130的速度来控制压缩机130，如上面参考图5的过程500所描述的。
94.为了将空气移动到期望的位置，一个或更多个风扇128也可以被包括在系统100中。例如，风扇128可以定位在冷却设备107的出口处，并且可以用于拉动正通过冷却设备105冷却的来自室内空间的热的未冷却空气170并作为调节的空气返回到室内空间。例如，图1a-1c示出了执行这种功能的风扇128。系统100可以包括定位在系统中的多个位置处的数个风扇。例如，第二热交换器105可以包括用于将空气排出到环境中并将外部空气吸入设备中一个或更多个风扇。
95.在系统100中还可以包括配置成测量系统的一个或更多个操作参数并将测量值发送到控制器185的一个或更多个传感器182。图6中所示的系统100包括被配置成测量室外空气180的温度并将该信息发送到控制器185的传感器182a。传感器182b被配置成测量返回空气的温度，即待冷却空间的室内空气170的温度。系统100还包括配置成测量第二热传递流体160b的温度的传感器182c。例如，在第二热传递流体离开第二热交换器105时测得的第二热传递流体的温度测量结果(或在第二热传递流体进入cw盘管115时测得的入口117的温度测量结果)可以与测得的室内返回空气(未冷却空气170)的温度测量结果进行比较。传感器还可以配置成接收来自控制器的输入信号，诸如接收对要进行测量的请求。其它传感器也可以被包括在系统100中。例如，可以测量离开冷却设备107的空气的温度、进入和/或离开热交换器(105和/或135)和/或冷却盘管(110和/或115)的热传递流体的温度、外部和/或内部环境的湿度、系统中的空气的流动速率诸如离开冷却设备107的空气的流动速率和/或进入冷却设备107的空气的流动速率。
96.如下面进一步详细讨论的，控制器185可以配置成选择性地控制冷却设备105和流体控制设备系统142以在每种操作模式下操作冷却系统100。如虚线所显示的，控制器185被配置成与系统100的其它部件通信并控制这些部件。控制器185可以硬连线和/或无线地连接到部件中的一个或更多个，并且可以使用各种方法(包括网络通信方法)来接收和发送信息和信号。例如，控制器185可以被配置成通过向流动控制设备的致动器发送控制信号来控制与流动控制设备系统142的每个流动控制设备相关联的致动器。在一些情况下，致动器还可以配置成向控制器185发送信号或其它信息。例如，关于流动控制设备被“打开”或“关闭”的程度的信息可以被发送到控制器185。控制器还可以与一个或更多个用户(例如，操作员)
通信，一个或更多个用户可以通过诸如键盘或显示器的接口或者能够向控制器发送数据的其它电子设备将用于室内空间的设定点温度188输入到控制器185中。在其它情况下，控制器185可以基于一个或更多个因素来计算或以其它方式确定设定点温度188，该一个或更多个因素包括在特定应用中使用的冷却装备的功能和机械能力。根据一个实施方案，设定点温度188被设定在37℃。
97.使用设定点温度188，控制器185可将预定的设定点温度值188与来自传感器182b的测量值进行比较，以执行图5的功能503。类似的比较也可以在图5的515和511处进行，用于执行pi控制功能的第一部分。如果室内空间中的空气的测量值高于设定点温度，则控制器185继续通过比较来自传感器182b和182c的测量结果在505处做出确定。如果第二热传递流体的温度低于待冷却的室内空间的温度，则作为图5的询问505的结果，自由冷却模式开始。如果第二热传递流体的温度高于待冷却的室内空间的温度，则系统100以机械模式操作。因此，通过引导第一热传递流体(160a)通过dx蒸发器110的第一冷却盘管和第一热交换器135且引导第二热传递流体(160b)通过流动控制设备145和热交换器135，控制器以类似于图3a中所示的方式操作冷却系统100。
98.如果在图5的505处进行的比较表示来自传感器182c的测量温度值(即，第二热传递流体160b的温度)低于来自传感器182b的测量温度值(即，待冷却的室内空间的温度)，则自由冷却操作模式开始，并且控制器以类似于图3c中所示的方式操作冷却系统100。控制器185可以关闭压缩机130，并打开流动控制设备155使其100％打开。控制器185可以将热传递流体160b引导通过在cw盘管115中实施的第二冷却盘管、通过流体流动控制设备155并且可以调制通过流动控制设备145和流动控制设备150的第二热传递流体160b的流动。如上所讨论的，调制可以包括将流动控制设备145打开预定时间同时将流动控制设备150关闭预定的量。调制还可以包括将流动控制设备145关闭预定时间同时将流动控制设备150打开预定的量。如上所讨论的，在一些实施方案中，预定时间可以包括流动控制设备145被打开或关闭时的等待时间段。例如，在流动控制设备150被打开预定的量(例如，10％)之前，流动控制设备145可以关闭一段时间(例，1分钟)。在自由冷却模式期间，第二热传递流体160b绕过第一热交换器135。根据一个实施方案，在自由冷却模式期间，热传递流体160b的温度约为21℃。
99.在混合模式期间，控制器185被配置为以与图3b中所示方式类似的方式操作冷却系统100。控制器185引导第一热传递流体(160a)通过(dx蒸发器110的)第一冷却盘管和第一热交换器135，并且引导第二热传递流体160b通过第二冷却盘管(cw盘管115)、流动控制设备150、第一热交换器135和第二热交换器105。因此，在混合模式期间，流动控制设备145被绕开。
100.当从机械模式切换到混合模式(或者从混合模式切换到自由冷却模式)时，控制器185被配置为降低压缩机130以及dx蒸发器110的第一冷却盘管的冷却能力，使得在混合模式下进入第一热交换器135的入口136的第一热传递流体的温度低于在机械模式下进入入口136的第一热传递流体的温度。
101.达到完全自由冷却模式所需的温度或温度差(temperature delta)可以取决于许多因素，包括干式冷却器105的设计。在一个实施方案中，离开干式冷却器的热传递流体的温度(即，出口104处的160b的温度，或者在一些情况下，cw盘管115的入口117处的160b的温度)被测量并与测量的室内返回空气(例如未冷却空气170)温度进行比较。如果室内返回空
气温度和离开的热传递流体之间的差在预定值范围内或者为预定值(例如，约3℃)，则系统100可以以自由冷却模式操作。
102.根据一个实施方案，外部空气温度测量(诸如，由传感器182a执行的温度测量)可以被用于通过控制器185管理干式却器105的风扇速度。例如，在机械操作模式期间，如果室内空气温度和室外空气温度之间的差小于预定值(诸如约5℃)，则可以为了最大化或优化能量效率(诸如冷却系统100的能源效率比(eer))的目的而降低干式冷却器105的风扇速度。这是因为在机械冷却模式期间将能量消耗在管理和使用作为主冷却机制的制冷剂(热传递流体160a)中是更有效的。然而，在自然冷却模式或混合模式期间，当室内空气温度和室外空气温度之间的差大于预定量(诸如，大于5℃)时，则应当使干式冷却器105的风扇速度最大化，以最大化自由冷却效果。在自由冷却能力太高(例如，室内空气温度下降得太低远低于设定点温度或者热传递流体160b的温度下降到太低的值)的情况下，则干式冷却器105的风扇速度可以减小，这导致热传递流体160b的温度升高。降低干式冷却器105的风扇速度可以提供减少并控制通过流动控制设备145和150的热传递流体160b的流动的替代方案。
103.控制器185可以配置成基于设定点温度185、第二热传递流体源的测量温度值(182c)、外部空气源的测量温度值(182a)以及内部空气源的测量温度(182b)中的一项或更多项来确定操作模式。作为响应，控制器185可以选择性地引导热传递流体(例如，160b)通过流体控制设备系统142，使得热传递流体的流动速率在所有操作模式下是大体上恒定的。每个操作模式包括操作与热传递流体和外部空气源180流体连通的第一热交换器105以及操作dx冷却设备110和自由冷却设备(cw盘管115)中的至少一个。
104.本文公开的控制方案被配置成在混合模式和自由冷却模式期间使系统中的压降最小化，以便通过允许更高的流动速度而节省最大量的能量。当自由冷却的能力太高时，则流动控制设备150关闭以平衡流动控制设备145上的压降。
105.根据一些实施方案，冷却系统100在自由冷却模式期间的总压降可以被限制为仅仅是cw盘管115上的压降(以及干式冷却器105上的压降)，因为流动控制设备145本应经历的压降将通过流动控制设备150的增量打开和关闭而被减缓。此外，该控制方案还允许热传递流体160b的流动速率在所有三种操作模式(包括自由冷却模式)下稳定，这意味着泵送热传递流体160b的泵的能量消耗保持相对恒定。另外，与上面参考冷却系统20所讨论的自由冷却模式相比，在冷却系统100中由泵送热传递流体160b的泵消耗的能量远小于用于冷却系统20的泵所消耗的能量。
106.进行了一个实验，针对所有三种操作模式(机械、混合和自由冷却)，将冷却系统100的性能与冷却系统20的性能进行比较。以下表1列出了用于冷却系统20的对不同操作参数的估计的(即，模拟的)值。部件cw盘管、控制设备140和热交换器135之间的管路中的压降没有被考虑在内。
107.表1：冷却系统20的参数
108.操作参数单位机械模式自由冷却模式混合模式热传递流体160b流动速率m3/h10.8510.539.32cw盘管115上的压降kpa082.866.2流动控制设备140上的压降kpa24.3222.9117.95
热交换器135上的压降kpa44.7242.1234.13总压降kpa69.04147.83118.28压降变化％—11471
109.表1显示，当在机械模式至自由冷却模式之间切换时，冷却系统20的压降增加了114％，且当在机械模式至混合模式之间切换时，冷却系统20的压降增加了71％。
110.相比之下，以下表2列出了对于配置为冷却系统100的冷却系统的不同操作参数的测量值，该冷却系统100具有与针对表1中的冷却系统20所估计的流动速率相同的流动速率。在该示例中，显示出了所估计的(即，模拟的)管路中的压降。
111.表2：冷却系统100的参数
[0112][0113][0114]
以下表3比较了系统20和系统100之间的各种参数。表3中的计算使用50％的泵效率进行，假设系统在每种操作模式下工作1/3的时间。例如，在机械模式下系统20和系统100之间的压降变化等于69.04-(85.89-22.3)＝5.5kpa。功率变化表示系统20和系统100之间的用于泵移动相同数量的水的功率消耗的差。例如，在机械模式下，差为10.85*(3600/1000)*(5.5/0.5)＝33.1，其中0.5表示假设的泵效率。功率变化的百分比表示泵消耗的减少量在系统100的总消耗中的权重。因此，对于机械模式，功率变化百分比为33.1/17794＝0.19％。
[0115]
表3：系统20和系统100之间的比较
[0116][0117]
*@€/kw＝0.15，其中每种操作模式下1/3的时间
[0118]
与系统20不同，当在机械模式至自由冷却模式之间切换时，冷却系统100的压降增加3％，并且当在机械模式至混合模式之间切换时，冷却系统100的压降增加25％。这意味着对于冷却系统100而言热传递流体160b的压降变化最大为25％，而对于冷却系统20而言压降变化最大为114％。结果还表明，在固定的泵速下，所有三种模式之间的水流量变化小于15％。另外，在自由冷却模式下，针对冷却系统20估计的泵送消耗比针对冷却系统100估计的泵送消耗高约13％。
[0119]
根据本发明的本文所公开的方面并非将其应用限制于在下面的描述中所阐述的或在附图中所示出的部件的构造和布置的细节。这些方面能够假设其它实施方案并且以各种方式被实践或被执行。本文仅为了说明性目的而提供具体实施方式的示例，且不旨在是限制性的。特别地，结合任何一个或更多个实施方案讨论的行为、部件、元件和特征并非意图将任何其它实施方案中的类似角色排除在外。
[0120]
此外，本文所使用的措辞和术语是为了描述性目的，而不应被视为限制。对于本文以单数形式提及的系统和方法的示例、实施方案、部件、元件或行为的任何引用也可囊括包括多个这些项的实施方案，且本文以复数形式对任何实施方案、部件、元件或行为的任何引用也可囊括仅包括单个这些项的实施方案。单数或复数形式的引用不意图限制目前公开的系统或方法、其部件、行为或元件。本文中“包括(including)”、“包括(comprising)”、“具有”、“包含(containing)”、“涉及(involving)”以及其变形的使用是指囊括其后列出的项目及其等同物以及额外的项目。对“或”的指代可以被视为包括性的，使得任何使用“或”描述的术语可以指示被描述的术语的单一的、多于一个、和全部中的任何一种。另外，如果在本文件与通过引用并入本文的文件之间的术语的用法不一致，则在并入的参考文献中的术语用法是对本文件的用法的补充；对于不可调和的不一致性，以本文件中的术语用法为准。
[0121]
已经如此描述的至少一个示例的几个方面，应理解，本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。例如，本文公开的示例也可以在其它背景下使用。这样的改变、修改和改进旨在成为本公开的一部分，并且旨在落入本文所讨论的示例的范围内。因此，前面的描述和附图仅作为示例。