用于混合水加热和空气冷却及其控制的设备和方法与流程

背景技术：

先前已经提出了多种设备和方法，以用于通过使用来自空调设备的制冷剂(refrigerant)来预加热热水器或储水罐中的水，所述空调设备例如是，具有不可逆的制冷剂回路的空调，用于具有可逆制冷剂回路的家用空调的热泵，或是屋顶单元(rtu)商用系统，其仅以空气冷却模式操作，但是具有阀以将制冷剂流从压缩机引导至风冷冷凝器或引导至水冷冷凝器/热交换器，其从用于提供冷气至商业建筑内的制冷剂交换热量到来自商业建筑的水加热系统中的水。

技术实现要素：

本发明认识到了、并且解决在现有技术构造和方法中的多个缺陷。

在一个实施例中，用于调节空气和用于加热水的系统包括制冷剂路径。在制冷剂路径中的第一冷凝器设置在气流路径中，使得第一冷凝器从移动通过制冷剂路径中的第一冷凝器的制冷剂传递热量到气流路径中的空气。在制冷剂路径中的第二冷凝器限定水流路径，使得第二冷凝器从移动通过制冷剂路径中的第二冷凝器的制冷剂传递热量到水流路径中的水。所述系统在制冷剂路径中包括从第一冷凝器到蒸发器的输出线路，以及与制冷剂路径操作性通信的控制系统。控制系统配置为选择性地将制冷剂流引导通过第一冷凝器或第二冷凝器，并且，通过引导制冷剂流通过第二冷凝器而不引导制冷剂流通过第一冷凝器，响应于输出线路或第一冷凝器中的压力而从第一冷凝器排流制冷剂。

在另一实施例中，用于调节空气和用于加热水的系统包括制冷剂路径。在制冷剂路径中的第一冷凝器设置在第一气流路径中，使得第一冷凝器从移动通过制冷剂路径中的第一冷凝器的制冷剂传递热量到第一气流路径中的空气。在制冷剂路径中的第二冷凝器限定水流路径，使得第二冷凝器从移动通过制冷剂路径中的第二冷凝器的制冷剂传递热量到水流路径中的水。制冷剂路径中的蒸发器设置在第二气流路径中，使得第二气流路径中的空气将热量传递至移动通过蒸发器的制冷剂。制冷剂路径中的压缩机配置为移动在制冷剂路径中的制冷剂。所述系统在制冷剂路径中包括从第一冷凝器经由膨胀阀到蒸发器的输出线路，以及与制冷剂路径操作性通信的控制系统。控制系统配置为选择性地从压缩机将制冷剂流引导至第一冷凝器或第二冷凝器，并且，通过引导制冷剂流至第二冷凝器而不引导制冷剂流至第一冷凝器，响应于输出线路或第一冷凝器中的压力而从第一冷凝器将制冷剂排至第二冷凝器和蒸发器之间的流中。

在又一实施例中，用于调节空气和用于加热水的系统包括制冷剂路径。在制冷剂路径中的第一冷凝器设置在第一气流路径中，使得第一冷凝器从移动通过制冷剂路径中的第一冷凝器的制冷剂传递热量到第一气流路径中的空气。在制冷剂路径中的第二冷凝器限定水流路径，使得第二冷凝器从移动通过制冷剂路径中的第二冷凝器的制冷剂传递热量到水流路径中的水。制冷剂路径中的蒸发器设置在第二气流路径中，使得第二气流路径中的空气将热量传递至移动通过蒸发器的制冷剂。制冷剂路径中的压缩机配置为移动在制冷剂路径中的制冷剂。所述系统包括在制冷剂路径中从第一冷凝器经由膨胀阀至蒸发器的输出线路，从输出线路到蒸发器的、相对于制冷剂路径在膨胀阀的下游的制冷剂排流线路，相对于所述输出线路设置的传感器、使得所述传感器输出对应于所述输出线路中压力的信号，以及控制系统，其与传感器和排流线路操作性的通信以选择性地打开和关闭排流线路。控制系统配置为响应于信号来控制排流线路的打开。

本发明的其他目的、特征和方面可通过所公开的元件的多种组合方式和子组合方式来实现，所述多种组合方式和子组合方式将在下文中详细讨论。

附图说明

本发明的方面可参考下列附图而更好地理解。附图中的部件无需按比例。本发明的有效公开，包括其最优模式，参考附图在说明书中详细地描述，其中：

图1是根据本发明的实施例的建筑的示意性视图，该建筑具有水存储、加热、使用系统，内部空间，空调系统，该空调系统与内部空间连通以将经调节的空气传送至内部空间；

图2是示于图1的空调系统的实施例的示意性视图；

图3是示于图2的空调系统的示意性视图；

图4是示于图2的空调系统的示意性视图；

图5是示于图2的空调系统的示意性视图；

图6是如图1所示的空调系统的示意性视图；

图7是示出了如图1-6所示的空调系统的操作的流程图；

图8是示出了如图1-6所示的空调系统的操作的流程图；以及

图9a和图9b是示出了如图1-6所示的空调系统的操作的流程图。

在说明书和附图中的附图标记的重复使用意于表示本发明的实施例的相同或类似的特征或元件。

具体实施方式

现在将参照本发明的当前优选实施例以及在附图中示出的一个或多个示例来详细地描述本发明。每个示例作为对本发明的解释来提供，而非对本发明的限制。实际上，对于本领域技术人员显而易见的是，可以对这些示例进行修改和变型，而不会偏离本发明的范围和精神。例如，作为一个实施例描述或示出的特征可用在另一实施例中或其他进一步的实施例中。因此，本发明意于覆盖在随附的权利要求和其等价物的范围内的这些变型和修改。

如文中所使用的，“空调”设备、系统等包括可用于改变被传送到被调温空间的气体的温度并且具有相关的制冷剂回路的设备。因此，“空调”设备或系统可包括，而不限于，(1)空调单元(“空调器”)，具有可用于冷却被传送到被调温空间的空气的不可逆制冷剂回路，或(2)热泵，其具有可用于加热或冷却被传送到被调温空间的空气的可逆制冷剂回路。

此外，用于本申请和随附的权利要求中的术语“或”是指“同或”而非“异或”。即，除非特别说明，或是从文中所排除，短语“x采用a或b”是指自然包含序列。即，短语“x采用a或b”满足以下任一种情况：x采用a；x采用b；或x采用a和b两者。此外，如本申请和随附权利要求中所使用的术语“一”或“一个”应当通常被解释为是指“一个或多个”，除非另外说明或是被文中文本排除而引向单数形式。在整个说明书和权利要求中，下列术语至少具有相关明确的含义，除非在文中指出其他含义。在下文中指出的含义并非必须限制术语，而是仅提供术语的示意性示例。术语“一”、“一个”以及“该”可包括复数形式，并且“在……中”可包括“在……中”和“在……上”。文中所使用的短语“在一个实施例中”，非必须代指相同的实施例，虽然也可以代指相同的实施例。

将关于系统展示多个方面或特征，所述系统可包括多个装置、部件、模块等。可以理解或意识到，多个系统可包括额外的装置、部件模块等，和/或可不包括关于附图讨论的所有的装置、部件、模块等。也可使用这些方法的组合。

空调系统在制冷剂的连续循环的一些点出捕捉热量，并且将热量传递至一结构或将热量从一结构移除，取决于所述系统是工作于冷却模式或是是否能够双模式操作，处于加热模式。在实行本发明的一个或多个实施例的原则时，那些热量的一部分可被捕捉并且用于加热水以传送至一结构的终端使用，诸如系统也提供调温空气的建筑。在一些实施例中，空调系统可以，以处于由维持水温的热水器所使用的高的设定点处或以下的温度，将加热的水提供至建筑的水加热系统的初始级。在水加热系统中的一个或多个电子元件或气体燃烧器可提供额外的热量以将水温提高至总系统的高设定点温度。

空调系统/水加热系统10采用本发明的一个或多个实施例的原则，其在图1中示意性地示出，并且包括空调系统12，在当前示出的实施例中，空调系统12是屋顶安装类型的空调系统，其可用于例如，调节在一结构(诸如商业建筑)18的内部空间16内的空气。空调系统12设置在建筑18的屋顶20上，并且具有导管22，导管22从系统12的主壳体24延伸通过屋顶20并且进入内部空间16。在壳体24内的风扇21(图6)将空气23通过导管22从空间16抽吸到蒸发器盘管54(图2-6)，该蒸发器盘管54设置在壳体24中并且将热量从热气23传递至系统制冷剂回路中的制冷剂，从而冷却空气，空调系统然后将该空气通过第二导管26返回(如25所指出的)至内部空间16，该第二导管从壳体24延伸通过屋顶20。如下文中更详细地描述，系统12然后在风冷冷凝器盘管46(图2-6)处冷却制冷剂，在该风冷冷凝器盘管46处，制冷剂将热量传递至由第二风扇29(图6)抽吸到冷凝器盘管上的环境空气27(图6)。

在系统10需要加热的水的一些时候，空调系统12将制冷剂冷却功能从风冷冷凝器转换为热交换器盘管50(图2-6)，该热交换器盘管50从建筑18的水加热系统38内的储水罐接收水，使得制冷剂将热量传递至水而非环境空气27。因此，热交换器50可被认为是水冷的冷凝器。罐30初始地从冷水管14经由管件32从冷水源31接收冷水(例如，地温)。管件32是“t”形管件，其允许基于压差的冷水流。当泵52被关闭时，并且当水从储水罐30抽吸时，冷水从源31流入罐30。当泵52被激活时，并且当没有来自于源31的冷水需求时，来自于储存罐30的水通过管件32经由管14流至泵52。当有冷水需求时，泵52可从源31抽吸所有的冷水，或者通过管14从源31抽吸冷水和从罐30抽吸水的组合。

在泵52被激活时，泵52从罐30和/或源31向上抽吸初始冷水，并且将该水引导至水冷冷凝器50。在将制冷剂热量传递至水之后，系统12将当前的温水从热交换器通过第二管28(其将温水经由管件33传送至储水罐30)输出。如在下文中更详细地描述的，将水从罐30向上抽吸到水冷冷凝器50，将热量贡献至水，并且将水返回至罐30的该循环重复，从而将罐中的水朝向目标温度增加。虽然罐30的结构可能变化，在该示例中，罐30可以是115加仑陶瓷搪瓷内胆的罐，其具有两英寸硬质泡沫绝热部和烘烤搪瓷缸套，提供为由佐治亚州、亚特兰大的rheem制造公司的型号名称为sta120的产品。

当器皿洗涤器34，水龙头36或建筑18的其他固定装置或装置需要来自水加热系统38的一个或多个无罐式热水器级的热水时，水加热系统控制电路35控制打开相应阀的继电器(未示出)，该些阀允许来自罐30的预热水通过管40流入系统38的相应的无罐水加热级。如应当理解的，在膨胀罐41和管40之间的示出的阀是常闭的。无罐水加热系统38将水加热至最终阈值温度，例如140°f或185°f，并且将最终加热的水输出至热水线路42，该热水线路将加热的水引导至建筑18，例如器皿洗涤器或水龙头。当水加热级38从罐30抽吸水时，冷水源31补充罐30。这降低了罐30中的水的温度，但是随着上述循环的重复，水冷冷凝器50的加热功能持续地温热罐中的水。如图1中所示出的，管件32设置为靠近罐30的底部。由于罐中的更冷的水通常更靠近罐的底部，这允许系统12有助于加热罐中最冷的水。如应当理解的，膨胀罐41可设置在系统中，以当其加热时从罐接收水，并且从而膨胀，在其正常操作模式中，而不会阻断系统的泄压阀。

图2-6示意性地示出了空调系统12的实施例，其采用了根据本发明的一个或多个原理。如上文所述，系统12包括风冷的冷凝盘管46，压缩机(即泵)48，以及蒸发器盘管54。在额外使用板型的热交换器(水冷冷凝器)50和水泵52的情况下，系统12被布置为以空气冷却模式操作，而同时将补充的、基于制冷剂的热量提供至存储在水罐30(图1)中的水。示意性示出的电控系统56(仅在图2中示出，但是在图1-6的系统中存在)控制空调/水预加热系统12的多个功能，并且操作其多个随后描述的部件。

如应当理解的，从制冷剂流来看，空调系统可包括，流过压缩机、冷凝器和蒸发器的制冷剂的闭合循环。在所谓的分流系统中，蒸发器典型地设置在从调温空间(例如，诸如空间16的建筑内部空间，如图1所示)接收调温空气的外壳内，诸如在将流通的内部空气抽吸跨过蒸发器的空气处理器。由于蒸发器与室内空气相关联，虽然，如在当前描述的实施例中，其通常被参考作为“室内”盘管，但是其物理位置可以在系统所服务的建筑的内部或外部。冷凝器盘管通常设置在调温空间的结构的外部，在该调温空间处，风扇将周围环境空间抽吸跨过冷凝器盘管以将热量从制冷剂移除。在当前附图中示出的室外的、屋顶安装的系统中，两个盘管都设置在调温空间的外部，但是来自空间内部的空气从内部空间被引导，例如通过一个或多个导管(诸如图1中示出的导管22和26)，至蒸发器盘管，并且然后返回至空间16。然而，无论其物理位置为何，蒸发器将热量贡献至制冷剂，而同时冷凝器输出从制冷剂获得的热量。

如将被理解的，当液体制冷剂响应于膨胀阀在蒸发器盘管的输入处的影响而蒸发时，制冷剂部分地在蒸发器处从室内空气获取热量。当系统的空气处理器风扇将建筑的流通空气移动过蒸发器盘管时，制冷剂从液体到气体的相变从室内空气移除能量(即，热量)，从而当其被驱动返回建筑的调温空间内时冷却空气。暖的制冷剂气体然后从蒸发器盘管流至压缩机，该压缩机接收气体并且将其泵回冷凝器，加压加热。冷凝器冷却制冷剂，从而将制冷剂(从蒸发器和压缩机)获得的热经由风扇移过盘管的气流而消散至周围环境，并且经冷却的制冷剂流回蒸发器。即，制冷剂从压缩机流至冷凝器，至蒸发器，然后返回至压缩机。

随着蒸发器冷却制冷剂，制冷剂从蒸汽相变至液体，并且由于在热交换器内的摩擦，其压力降低。然而，制冷剂流动路径长度和管长度，以及压缩机的尺寸和强度，被选择为使得足够的正压和负压存留于冷凝器的输出和输入处，以维持制冷剂流至蒸发器并且从其返回至压缩机。在本领域中应当理解的是，这些系统部件和操作参数的选择使得能够实现流过流体回路的期望的热量传递和流通的制冷剂流。虽然应当理解的是，下文描述的空调系统被设计为提供充分的热量传递和压力以维持系统操作，这些变量在文中不再进一步讨论。

文中描述的一个或多个实施例将板型的热交换器50插入制冷剂路径中，该热交换器50从水加热系统存储罐30接收水或是接收另外准备的水，使得热交换器将热量从制冷剂传递至罐中的水。在系统操作中，水冷的热交换器将空调系统中的风冷冷凝器46置于压缩机—冷凝器—蒸发器—压缩机的顺序中，但是应当理解的是，制冷剂到水冷热交换器的部分分流也是在本发明的范围内。因此，虽然本公开初步地提供了风冷冷凝器和水冷冷凝器完全相互替代，但是应当理解的是，其他布置也落入本公开的范围内。

此外，虽然当前描述的实施例在屋顶类型的空调系统的背景下讨论，其中冷凝器和蒸发器位于相同的壳体内，但是应当理解的是，本公开包含其他的空调系统，例如其中风冷冷凝器设置在建筑的外部或建筑的内部(外部环境空气被传递到冷凝器)，以及其中水冷冷凝器和蒸发器位于建筑的内部或外部。

控制系统56可包括可编程的逻辑控制器(plc)或其他的计算器，其用作用于系统12的通用系统控制器。例如容纳在系统12的壳体24(图1)中，plc(通过适当的电线或无线连接，继电器，电压，和其他的机电连接，如本领域中应当理解的)与文中描述的部件的致动和操作性通信并控制该些部件的致动和操作，这些部件包括但不限于(一个或多个)压缩机，风冷冷凝器风扇，蒸发器风扇，水泵，三通阀，和其他所有的电控阀和继电器。这样，控制系统与空调系统12的操作部件通信并控制该些操作部件，该些操作部件包括在制冷剂路径中的阀系统，该阀系统与(一个或多个)压缩机(也由控制系统控制)相结合来控制制冷剂流。对控制系统56和空调系统12、罐30(图1)和水加热系统38(图1)的部件的每一个之间的连接的参考包括这些通信和控制。这些通信也可包括控制系统和温度传感器之间的通信，该温度传感器在系统12周围并为控制系统提供对应于系统12周围环境温度的信号。此外，控制系统56从建筑的调温空间中的一个或多个温度控制器接收输入信号，该一个或多个温度控制器提供关于是否激活空调系统的指令(即，冷却需求)为空气冷却操作模式，从空气冷却模块停用空调系统，以及致动空气处理器的指令。(一个或多个)温度控制器的每一个位于调温空间中，并且包括温度传感器，其还可将对应于调温空间16(图1)的温度的信号输出至控制系统。温度控制器在产生这些指令的操作应当是容易理解的，因此在文中不再进一步讨论。(一个或多个)温度控制器可被认为是控制系统56的一部分，并且，在任何情况下，控制系统可分享或执行典型地由(一个或多个)温度控制器执行的功能。相应地，文中参考的由控制系统56执行的多个功能可包含控制系统和(一个或多个)温度控制器之间的通信，以及控制系统和系统12压缩机、冷凝器和蒸发器风扇、水泵、阀和传感器之间的通信，以及控制系统和水加热系统之间的通信。控制系统基于空调系统程序响应于来自(一个或多个)温度控制器的信号(如应当理解的)以及可选地来自水加热系统和/或系统12的传感器信号(其指示系统操作参数，如文中所描述的)来激活或停用系统12的部件。如文中所讨论的，在一些实施例中，空调系统的致动可参考压缩机的激活以将制冷剂移动通过制冷剂路径，冷凝器风扇的激活，以及蒸发器风扇的激活。

应当从本公开中理解，归于控制系统56的功能可由程序的计算机可执行指令来实施，其在一个或多个plc上或操作为用于系统12的通用系统控制器的其他计算机上执行。通常，程序模块包括例行程序，程序，组件，数据结构等，其执行特定的任务和/或实现特定的抽象数据类型。此外，本领域的技术人员将理解的是，文中描述的系统/方法可与多种控制器配置一起实现，包括可编程逻辑控制器，简单逻辑电路，单处理器，或多处理器系统，以及个人计算机，手提式计算装置，基于微处理器或可编程对象或工业电子器件，等。这些功能的方面也可在分布式计算环境中实施，例如，在所谓的“智能”布置和系统中，其中任务通过远程处理装置来执行，该远程处理装置通过局域通信网或广域通信网链接至在图中示出的其他部件中。在分布式计算环境中，编程模块可位于本地和远程内存存储装置中。因此，控制系统56可包括计算装置，其经由硬电线或无线局域网或远程网络与文中描述的系统部件通信。

可影响文中描述的功能的控制器可包括处理单元，系统内存和系统总线。系统总线将系统部件联接到处理单元，系统部件包括但不限于系统内存。处理单元可以是多种可获得的可编程装置的任意一种，包括微处理器，并且应当意识到的是，双微处理器，多核或其他的多处理器构架可用作处理单元。

软件应用可用作用户和/或其他计算机和适当的操作环境中如所描述的电子控制系统56的基本计算机的资源之间的媒介。这些软件应用包括系统和应用软件的一个或两者。系统软件可包括操作系统，其用于控制和分配控制系统56的资源。应用软件通过系统软件经由存储在系统内存中的程序模块和数据而利用资源管理。

控制系统56也可以，但非必须，包括一个或多个接口部件，该一个或多个接口部件可通信地耦合通过总线并且有助于与控制系统的交互。例如，接口部件可以是端口(例如，串口，并口，pcmcia，usc或火线)或接口卡等的一部分。接口部件可接收输入并且提供输出(有线的或无线的)。例如，输入可从一装置接收，该装置包括但不限于定点装置，诸如鼠标，轨迹球，触笔，触摸板，键板，触摸屏显示器，键盘，麦克风，操纵杆，游戏手柄，卫星天线，扫描仪，照相机或其他部件。可由控制系统56经由接口部件提供输出至输出装置。输出装置可包括显示器(例如，阴极射线管，液晶显示器，发光二极管或等离子体)，触摸屏或其他，扬声器，打印机，或其他部件。特别地，通过这样的元件，控制系统56从控制系统56与其通信的多个部件接收输入并且将输出引导至该多个部件，如文中描述的。

通常，控制系统从建筑18的(一个或多个)温度控制器(直接地或间接地，例如经由水系统控制电路35)，空调系统12的部件，以及可选地并非系统12的(一个或多个)温度控制器的部分的温度传感器或其他操作参数传感器接收信号。控制系统激活或停用空调系统，以提供或停止调温空气响应于温度控制器的信号而供给至调温空间16。控制系统决定是否响应于文中所描述的情况而将系统12转换为水加热操作模式，并且其决定何时返回至仅空气冷却/风冷冷凝模式或一起停用系统12。用于执行这些功能的设备，以及它们的操作方式，在下文中描述。

仍然参考图1-6，空调系统12包括制冷剂回路58，该制冷剂回路具有操作地联接到冷凝器盘管46、压缩机48、蒸发器盘管54和热交换器(水冷冷凝器)50的制冷剂线路部分60和62。制冷剂回路58还包括低环境控制传感器64，制冷剂液体线路压力传感器66，热交换器制冷剂排流线路电磁阀68，风冷冷凝器制冷剂排流线路电磁阀70，泵52，水压传感器72，三通阀74，高压开关76，压缩机48，出口水温传感器150(图3)，低压传感器78，和制冷剂低压开关80(低压传感器80时传感器78的冗余部件，并且可在其他实施例中被省略；其操作有文中对传感器78的讨论所反映)，所有元件均操作地连结至控制系统56，除了在二进制开关，当开关直接连接至其控制装置时。风扇21和29也连结至并且由控制系统56所控制。控制系统56控制三通阀74，以选择性地将制冷剂从压缩机引导至风冷冷凝器或水冷冷凝器。

传感器64是控制系统56所监控的压力传感器，其检测低环境温度条件。如果系统12在低环境温度的存在下处于操作状态中，则可能有这样的风险，即环境空气中的水蒸气在蒸发器盘管中结冰。由于这样的情况可在蒸发器输入被识别为低压，控制系统56停用系统12，并且控制系统12检测来自传感器64的压力低于预定的阈值。空调系统防止盘管结冰的操作应当是易于理解的并且因此在文中不再进一步讨论。

如图2所示，将被加热的水经由水入口管14流入热交换器50中，如由泵52所驱动，并且经由出口管28离开热交换器50至罐30。

膨胀阀82在到蒸发器盘管54的入口处设置在制冷剂线路部分62中。如上文所解释的，膨胀阀接收高压的液体制冷剂输入，并且取决于阀中的设置，输出低压的液体。这允许蒸发器54中加压的制冷剂在盘管中压力下降并且从液体相变为气体。

在图2-5中示出的实施例中，系统12包括单个制冷剂回路或级58。然而，在其他实施例，系统12包括两个或多个制冷剂级。商业空调系统，例如可用于向相对大的内部区域16和/或热生成设备在其中操作的内部区域提供调温空气，该调温空气可在短时间内向调温空间内增加大量的热，从而导致在内部区域实际温度和空调系统设定(期望)温度之间的大的差值。换句话说，空调系统可请求以操作的负载(即，空调系统可请求以从调温空间移除的热量的量，如对于给定的空气体积由实际温度和设定点温度之差所限定的)可在系统正常使用期间在较宽的范围内变化。不管负载水平为何，期望的是，空调系统迅速地将调温空间带至设定点，从而将调温空间维持在大致恒定的温度。相应地，系统选对应于负载择性地接合和脱离额外的(一个或多个)制冷剂级，当负载增加时增加(一个或多个)级，以及当负载降低时减少移除(一个或多个)多个级。建筑18的温度控制器系统确定用于调温空间的调温空气的需求，从而为控制系统56提供负载的测量，并且控制系统56控制空调系统，使得其操作位于给定负载以给定时间的适当的数量的级。温度控制器/控制系统用于多级空调系统的控制的操作和构造在本领域中是易于理解的，并且从而在下文中不再详细地讨论。

如将被理解的，给定的制冷剂流路径58具有有限的容量以将热量从流通空气移除，如由制冷剂的类型、制冷剂回路中的制冷剂的体积、以及制冷剂可循环通过回路而同时有效地将热量从流通空气移除的速度所限定的。如文中所述，制冷剂回路的特别容量设计和其本身并非本发明的一部分，而是如所述的，制冷剂回路将具有热量移除能量。给定的回路可被设计为可有效地将热量从给定建筑的内部区域通过期望的或可接受的速率在其正常负载变化上移除，并且具有单个回路或级的系统在本公开的范围内。然而，如将被理解的，操作制冷剂回路的成本直接随着制冷剂回路的容量而变化，例如，由于操作回路所需的压缩机的尺寸和由压缩机在操作回路时执行的功。相应地，已知的是，构造具有多个独立的、标准容量的制冷剂回路的空调系统，使得给定的空调系统可被构造具有特定数量的级，以适应空调系统所预期服务的建筑的特定热负载变化。随着建筑的热量负载增大和降低，单独的制冷剂级可被激活和停用。空调系统可选择性地激活和停用单独的制冷剂级，以调节压缩机操作的水平(以及从而成本)以满足、但是不过多地超过处理期望热负载所需的容量。这样的布置不仅允许在空调系统中的构造的效率，因为空调系统可通过使用标准设备构造而非需要由案例基础对于一案例特别设计的部件，同时还在建筑热负载非常大的情况下提高了在单级系统上的操作效率。

图6示意性地示出了多级空调系统12。虽然图6示出了两级系统，应当理解的是，这仅仅是用作示例，并且系统12可包括多于两级。在该示例中，第一制冷剂回路58a限定第一级，包括风冷冷凝器46，压缩机48和蒸发器54。第二制冷剂回路58b也通过风冷压缩机46和蒸发器54，但是包括压缩机154，该压缩机154与第一级的压缩机48分立。制冷剂回路58a和58b共享冷凝器46和蒸发器54，以实现机械便利，但是制冷剂回路保持彼此分离，在它们之间没有制冷剂混合。即，在冷凝器46和蒸发器54的每一个中，两个制冷剂路径在整个盘管结构中形成两组分立的盘管。单个风扇29将空气27移动过风冷冷凝器46中的制冷剂回路58a和58b，并且单个风扇21将空气23移动过蒸发器54中的制冷剂回路58a和58b。虽然图6示出了单个风扇29和单个风扇21，但是应当理解的是，可使用多个风扇，例如，以允许使用更小、更便宜的风扇以形成单个气流(否则需要不成比例的更昂贵的单个风扇)，但是因为(一个或多个风扇)形成单个气流，因此在图6中仅示出了单个风扇，并且在下文中仅讨论单个风扇以便于解释。在冷凝器/蒸发器结构中彼此靠近放置，即从气流来说彼此平行，每个气流27和23同时经过相同冷凝器/蒸发器中的回路，允许相比于盘管组顺序布置的布置更有效地热量传递。然而，应当理解的是，用于多个制冷剂级的顺序的相应的风冷冷凝器、和/或顺序的相应的蒸发器包含在本公开中。

相应地，制冷剂回路58b包括制冷剂线路156，在压缩机154的作用下，其将制冷剂从风冷冷凝器46通过膨胀阀158运输至蒸发器54。压缩机154将加热的气态制冷剂从蒸发器54中经过制冷剂线路157至压缩机，并且然后返回至风冷冷凝器46，以如上所述的流通形式。水冷的冷凝器50用于由制冷剂路径58a限定的制冷剂级中。虽然制冷剂路径58b不包括水加热部件回路，应当理解的是，系统可被配置为在相应的制冷剂级中操作多个水加热回路。因此，应当理解的是，当前描述的实施例仅通过示例的方式提供，并且不作为本发明的限制。考虑到此，空调系统12的操作现在将参考在图7-9b中示出的步骤来描述，并且关于单级的示例(图2-5)和多级的示例(图6)来描述。

在一个实施例中，并且参考图1、2和6，罐30包括温度传感器，该温度传感器安装在罐的壳体处或安装通过罐的壳体以测量罐中的水的温度。在另一实施例中，水温在系统12的壳体24中到水冷冷凝器50的回路入口或从水冷冷凝器50的回路出口的水流中测量，而非在罐30本身测量，并且从而温度传感器沿着水入口线路14或水出口线路28设置。在任一布置中，温度传感器将相对应的温度信号输出至控制电路56。控制电路将由温度传感器信号展示的温度与相对于水加热系统的高设定点温度相关的预定的阈值。如果测量的温度低于阈值，并且如果系统12当前以空气冷却模式操作(即，控制系统，响应于来自于建筑内部空间16的(一个或多个)温度控制器信号，使得致动的压缩机48将制冷剂流通通过制冷剂路径，并且致动风扇21和29，以将调温的空气提供至空间16)，控制电路56致动继电器(未示出，其转换三通阀74)以引导制冷剂流从压缩机到水冷冷凝器50。控制系统还致动继电器(未示出，其致动泵52)以将水从罐30(和/或，取决于建筑的水系统中的冷水需求的存在)通过管件32和管14抽吸出，并且将水传送到水冷冷凝器50，在水冷冷凝器处，制冷剂回路将热量传递至水，该水经由管28和管件33返回至罐30。系统12以水加热模式操作，直到冷却空间16中的空气的需求停止，或者在水线路28或罐30中的温度传感器指示由系统12提供的加热的水已经到达接近罐30的目标温度的温度，或者在制冷剂线路中的压力传感器指示高压条件。不考虑原因，一旦水加热停止，如果有空气冷却需求并且如果罐30中的水的温度在预定温度阈值以下时，系统12将再次进入水加热模式。循环的重复从而趋于将罐30中的水的温度朝向罐的目标温度而增加。

更具体地参考系统12结合水加热系统38和建筑18的操作，并且参考图1、2、6、7，在701，假设空调系统12处于关闭状态或已经从水加热模式转换出来，但是控制系统56从建筑的温度控制器(未示出)或建筑18的中间控制系统接收需要空调系统向调温空间16提供冷气的信号。作为响应，控制系统56初始地将系统12致动为空气冷却、且风冷冷凝模式一段时间(在该示例中，两分钟)，该时间足以将从其先前操作可能残留在热交换器50中的制冷剂移除，而不管是否也存在证明水加热模式的条件。控制系统56通过致动压缩机而开始该过程。在系统12操作多制冷剂线路/级58b处，并且取决于冷却要求的需求，控制系统56可指示系统12也激活一个或多个附加级的压缩机154。通过激活压缩机48、154，控制系统56激活每个压缩机的相应的制冷剂回路，或级。控制系统通过电磁继电器(未示出)而设定初级58/58a的三通阀74，以将制冷剂从压缩机48通过制冷剂线路部分60引导至风冷冷凝器46。(一个或多个)制冷剂级58b具有在压缩机154和风冷冷凝器之间的直接路径。当空调系统12相应地处于仅空气冷却/风冷冷凝模式中，无需控制系统也选择且致动初级58/58a中的水冷冷凝器50，气态的制冷剂从蒸发器盘管54经由制冷剂线路段60流至压缩机48/154。压缩机48/154将气态的制冷剂向前泵抽，增加制冷剂的压力和温度并且驱使现在更热的制冷剂气体从压缩机154直接流至冷凝器46以及从压缩机48经由三通阀74流至冷凝器46。控制系统56以恒定的速度，或从多个可能速度中选择的速度，来致动风扇29(仅在图6中示出，但是在图2-5中存在)，以从而将空气推动或抽吸通过冷凝器盘管，使得气态的制冷剂在(一个或多个)盘管46中冷却并且从而从气相变为液相。这从制冷剂抽吸热能至移动空气中，从而将热量从制冷剂消散到周围环境中。由于制冷剂携带热量(该热量在蒸发器处由经由导管22抽吸到内部空间16的空气而被传递至制冷剂)，这将热量从调温空间传递到周围环境。

仍然在由压缩机48/154所提供的压力下，如果在制冷剂路径58b中，现在液态的制冷剂从冷凝器46的输出流回至蒸发器54和膨胀阀158，以及在制冷剂路径58a中，至分流部88，该分流部将制冷剂线路部分62与来自热交换器50的制冷剂输出的制冷剂线路部分92连接。在分流部88处在线路92中的止回阀防止来自于盘管46的制冷剂流朝向热交换器50流动，并且制冷剂从而持续地通过制冷剂线路部分62朝向蒸发器盘管54和膨胀阀82。过滤器63过滤湿气并且将湿气从(一个或多个)膨胀阀上游的制冷剂移除。

膨胀阀82/158在制冷剂进入蒸发器54的相应的盘管部分时降低液体制冷剂的压力。在蒸发器中，制冷剂转变为气相，将热能从由风扇21(仅在图6中示出但是在图2-5中示出的实施例中存在)驱动并流过(一个或多个)盘管54的空气抽吸。蒸发器风扇将空气从内部空间16(图1)通过返回导管22抽吸，并且将已经通过蒸发器的空气经由供给导管26移回空间16。因此，来自建筑内部空间16的流通空气提供蒸发器54中的制冷剂所需的热量，该制冷剂冷却通过蒸发器风扇流通的室内空气并且从而冷却调温的室内空间16。从(一个或多个)蒸发器盘管排流的现在更温暖的其他制冷剂然后经由(一个或多个)线路段60返回至压缩机48/154，并且然后循环重复。

在702处，当控制系统56初始化空调系统12，或者将空调系统12从水冷冷凝模式(图3和4)转换至风冷冷凝模式(图2)，使得系统进入关于图2讨论的操作模式，一些量的制冷剂可保留在热交换器50和线路90中，如果没有恢复，该些制冷剂将如上文所讨论的从制冷剂流回路中忽略。制冷剂回路58/58a设计为，当使用回路中的所有制冷剂时，适应某种最大的热负载。当系统以空气冷却/风冷冷凝器模式操作，并且在热交换器中残留有未使用的制冷剂的情况下，制冷剂回路58/58a的热负载容量降低，从而增加了在系统中残留的制冷剂的温度(因为其尝试处理负载)并且从而接着增加了压缩机负载。从而，在702，在将(一个或多个)压缩机和风扇从关闭状态激活，或是将系统从水加热模式转换为图2所示的模式时，控制系统56还致动电磁阀68，该电磁阀68打开水冷冷凝器50的制冷剂输出线路92和蒸发器中的制冷剂路径中的一点之间的制冷剂排流线路110/102，其可被认为是包括从膨胀阀82的下游的制冷剂路径的一部分，其具有相比于(一个或多个)蒸发器盘管中的低压更低且由该低压导致的低压，即使是在蒸发器盘管本身的上游。由于处于图2中示出的模式的三通阀74将压缩机输出引导至冷凝器46，但是不引导至热交换器50，线路92和热交换器50中的制冷剂线路被升压，除了来自于热交换器的先前操作的任何余热和环境温度的影响。尽管如此，蒸发器中的制冷剂线路中的压力为低压，并且阀68的打开从而形成压差，该压差将制冷剂从热交换器和线路92抽吸到蒸发器，并且从而返回到制冷剂流动回路中。当该排流的制冷剂旁通过膨胀阀，从而绕过膨胀阀进行的压降功能，排流的制冷剂的压力已经处于相对低的压力。控制系统56仅将阀68维持为打开持续足以将保留的制冷剂抽吸出热交换器50和线路92的时间。该时间长度可以通过测试和标定来确定，并存储在控制系统56的程序中，并且在当前描述的实施例中是2分钟。相应地，紧随进入图2的空调模式(风冷冷凝)，控制系统56将阀68保持在打开状态持续预定的时间段。

参考图1、3、6和7，在704，在两分钟窗口结束时，控制系统56停用阀68，并且激活水泵52一段时间，例如，在该示例中为1分钟，该时间足以将水从罐30(和/或源31)通过管件32并且进入管14，从泵52的上游和下游，使得固定到水入口管14处或中的温度传感器152可获得在热交换器的入口处的水温的精确感测。该时间段取决于考虑到来自罐的水温波动时获得精确水温所需的时间。温度传感器152将相应的信号输出到控制系统56，从而将对应于罐30和/或源31的水的温度的信号提供至控制系统。替代地，温度传感器可被设置在罐30中，该温度传感器将温度信号输出至控制系统56。此外，压力传感器72被设置在水入口管14中，并且将指示管14中泵出的水的压力(单位为每平方英寸的磅力(psig))的信号输出至控制系统。

控制系统将由传感器72指示的水压与预定的阈值水压值相比较，该预定的阈值水压值对应于确保水流存在平板热交换器50所需的最小压力。本从本公开显而易见的，阈值最小压力可通过标定确定，并且在当前描述的示例中为5psig的默认值。

控制系统还检测有温度传感器信号指示的温度，以确定其是否低于阈值温度，该阈值温度对应于足够避免在制冷剂路径中产生压力尖峰或在当前描述的示例中为95°f的水平。如应当理解的，建筑18的水加热系统38运行至高设定点温度，在该高设定点温度处，水加热系统意于将水传送到建筑的热水固定装置中。传统的商用水加热将热水提供至器皿洗涤器，例如，维持185°f或附近的高设定点温度，而在更现代的系统中，其中器皿洗涤器采用化学清洗技术，提供140°f或附近的水。在185°f或140°f的环境中，罐30中的水所被维持的期望温度在约120°f或附近到125°f或附近的范围内，但是应当理解的是，目标水罐温度取决于对于给定水系统的需求。为了将罐30中的水的温度维持在目标范围或附近，系统12可被配置为经由管28以高于目标120°f—125°f范围的水提供至管28，在该示例中为处于约138°f的高阈值或附近。在140°f可以是系统意于传输水的最高温度的系统中，在当前描述的示例中的138°的目标将热量提供至罐30，而没有水过热的风险。138°f目标相应的是，在系统12中控制系统56停用水加热的触发温度。

如所述的，在系统12中控制系统56致动水加热的低水阈值温度(即，在当前描述的示例中，在控制系统56从非水加热状态致动系统12中的水加热，在该温度之下的水将降温)低于高/停用阈值水温(在该示例中，为138°f)和对于罐30的期望的水温范围(在该示例中为120°f—125°f)，并且在文中描述的实施例中为95°f。在这样的实施例中，低水温阈值被选择为避免系统12在水加热和风冷冷凝模式之间的过渡切换，并且避免在系统12的制冷剂回路中的压力尖峰。如文中所描述的，从风冷冷凝模式到水冷冷凝模式(即，水加热)的转换将从制冷剂移除热量的媒介从环境空气变化为来自于罐30的水。当低水温阈值高于周围空气的温度时，当系统12转换到水加热模式时，热媒介温度可能瞬间上升，转变为将系统从制冷剂移除热量的能力的瞬间降低，并且从而转变为制冷剂温度的上升。由于热量对应于制冷剂线路中的压力，该相对快速的转换可能在连接器回路中产生压力尖峰。从而，在该实施例中，低水温阈值被选择为接近在建筑18的位置中周围空气的高预期温度，或者以其他方式通过系统标定以确定避免在期望范围内的压力变化的低阈值温度。然而，应当理解的是，其他的布置也是可能的，并且例如系统可以控制低压力阈值，以随着系统12/壳体24周围测量的温度而变化。

如果，在706，水入口压力低于5psig，或者如果谁入口温度大于95°f，那么控制系统将系统维持在风冷模式中，采用风冷冷凝器46而非水冷冷凝器50，持续一段预定的时间，该预定时间被编程到控制系统56中，例如10分钟，如708所指示的。控制系统56可通过其用户接口提供一选择，以允许系统用户选择等待时间，从而允许在708的等待期间随期望变化。相应地，空调系统12持续其风冷冷凝操作持续10分钟，如在702开始的，并且然后再次在706检查温度和压力。

应当理解的是，控制系统56可当系统操作时执行其他功能。例如，当由于失效在706处发生“是”的决定以满足水入口压力阈值，控制系统可以向建筑18中的中央计算机系统发起错误通知或通过控制系统的用户接口发起错误通知。进一步地，控制系统56重复地监控压力开关76的输出，该压力开关配置为当/如果线路58中的压力超过预定阈值(例如，610psig或以其他方式如由调整需求和/或测试和/或部件制造商标定来设定)则改变状态。如果，在任何时刻，来自开关76的输出信号指示制冷剂线路中的压力已经超过阈值，控制系统56立即停用压缩机48并且通过建筑中央计算机系统和/或控制系统的用户接口来启动警报/错误通知。替代地，或额外地，来自开关76的输出可直接馈送至压缩机和/或其电源，当压力开关的阈值被超过时直接停用压缩机。类似的二进制压力开关设置在每个额外的制冷剂级(如果有的话)的每个压缩机154的制冷剂出口处，并且如果相应的开关检测在到任意这样的级中的高压条件时，控制系统和/或开关停用相应的压缩机。进一步地，控制系统56持续地监控来自于建筑的温度控制器的指令信号。如果那个信号(即，冷却请求)指示改变的条件时，指示整个空调系统应当停止操作，或是指示多级系统的一个或多个级不再需要，或者指示热负载已经降低使得一个或多个这样的级不再需要时，控制系统停用相应的(一个或多个)压缩机。因此，虽然没有在步骤706/708示出的操作循环中指出，应当理解的是，当空调系统12持续在空气冷却/风冷冷凝模式或空气冷却/水冷冷凝模式中时，控制系统可以监控并且控制系统操作的多个方面。

在等待时间期间，并且假设停用不作为高压条件或冷却请求变化的结果发生，则控制系统56将空调系统12操作为处于空气冷却/风冷冷凝模式，如图5所示的。气态的制冷剂从蒸发器的(一个或多个)盘管54经由制冷剂线路段60流至压缩机48/154。压缩机48/154将气态的制冷剂向前泵抽，增加制冷剂的压力和温度并且驱使现在更热的制冷剂气体直接从压缩机154并且经由三通阀74流至冷凝器46。风扇29将空气移动通过冷凝器，将热量从制冷剂抽吸并且冷凝制冷剂。仍然在来自于压缩机48/154的压力下，如果在制冷剂路径58b中，现在液态的制冷剂从冷凝器46的输出经由膨胀阀158流回至蒸发器54，以及如果在制冷剂路径58a中，至分流部88和制冷剂线路62，经由膨胀阀62至蒸发器。(一个或多个)膨胀阀82/158在制冷剂进入蒸发器54的相应的盘管部分时降低液体制冷剂的压力。风扇21将空气移动通过蒸发器，并且制冷剂转变为气相，将热能从流动空气中抽吸。因此，来自建筑内部空间16的循环空气提供盘管54中的制冷剂所需的热量，从而冷却流回至调温室内空间16的室内气体。从(一个或多个)蒸发器盘管排流的现在更温暖的其他制冷剂然后经由(一个或多个)线路段60返回至压缩机48/154，并且然后循环重复。

仍然参考图1，2，6和7，如果在706，水入口压力大于5psig，并且水入口温度低于95°f，则建筑18的水加热系统38被认为是需要制冷剂加热以温暖罐30中的水。在该实施例中，从空气冷却/风冷冷凝模式到空气冷却/水冷冷凝模式的转换涉及移动三通阀74，使得三通阀将制冷剂从蒸发器48引导至水冷冷凝器/热交换器50并且不引导至风冷冷凝器46。在制冷剂路径58/58a中的该变化将从压缩机48至(且通过)冷凝器46并且接着到分流部88的制冷剂路径的部分减压。从热交换器50，通过输出线路部分92和从分流部88下游的制冷剂线路部分62的一部分的制冷剂路径被压缩，从而防止制冷剂残留在从排流下游到蒸发器54的路径的现在被减压的部分。制冷剂排流线路112/102从而流体地将分流部88上游的主制冷剂线路部分62连接至制冷剂线路在蒸发器54处的点，其可被认为是包括制冷剂线路靠近蒸发器的盘管部分但是从膨胀阀82下游的那部分，如上文所讨论的。在蒸发器处的压力一般低于在线路部分62的减压部分中的压力，线路部分62的减压部分由于剩余热量而保留一些压力，使得当控制系统56致动继电器以打开电磁阀70(其为常闭)，以从而打开排流线路112/102时，排流线路112/102排流至蒸发器，并且制冷剂残留在从压缩机48通过冷凝器46延伸至分流部88的制冷剂路径中。在图2-6中示出的实施例中，排流线路与热交换器冷凝器输出和蒸发器之间的排流线路部分地共同延伸，并且考虑到此，检查阀108防止制冷剂在减压的冷凝器46和蒸发器之间流动的制冷剂流至热交换器输出线路中。

然而，如果系统12周围的空气足够冷，在制冷剂线路通过冷凝器46的现在被减压的部分(特别地由于冷凝器46时风冷的，从而对于周围空气温度敏感)中的残余热量足以产生足够的压差以将制冷剂从压缩机46排流至蒸发器。类似于上述讨论的情况，考虑到进入图2所示的情况下时将制冷剂从热交换器中排流的需要，在压缩机46中残留的制冷剂需要在空气冷却/水冷冷凝模式(即，空气冷却/水加热模式)期间在制冷剂路径的主动部分中循环，以适应系统期望承受的热负载。相应地，在710，以及在将系统转换至空气冷却/水冷冷凝模式中之前，控制系统56检查温度控制器(未示出)的输出信号以测量系统12周围空气的温度，该温度控制器安装至系统12或以其他方式安装为靠近系统12。通过在给定配置中系统12的配置，可以确定，(a)在制冷剂路径通过冷凝器46的减压部分和蒸发器处的制冷剂路径之间存在最小压差，需要该最小压差以将制冷剂从减压的制冷剂路径排流至蒸发器，以及(b)不考虑在蒸发器处的制冷剂线路压力，实际的压差将至少与在一定的周围空气温度以上的该期望压差一样大。应当理解的是，该阈值温度可根据系统12的配置变化而变化，在当前描述的实施例中，该初始阈值周围空气温度为80°f。因此，如果在710，控制系统确定来自于温度控制器的输出信号指示温度为80°f或高于其，控制系统56继续在712将系统12从空气冷却/风冷冷凝模式转换为空气冷却/水冷冷凝模式。

然而，即使由环境温度传感器信号指示的周围空气温度低于80°f，但是期望的压差可能存在，主要由于在蒸发器54的制冷剂线路压力中的可能的变动。相应地，如果周围空气温度传感器指示环境温度低于80°f，在710控制系统检查下列关系的状态：

0.0202(环境**2)+0.5188(环境)–20.071>蒸发器压力，其中，0.0202(环境**2)+0.5188(环境)描述了对于制冷剂线路(58/58a)中制冷剂的正常压力曲线，“环境”是指由系统12周围的温度传感器的信号所指示的温度，“20.071”是在减压的冷凝器46的制冷剂路径的部分和蒸发器之间的期望压差，并且“蒸发器压力”是由从蒸发器下游54但靠近蒸发器54的制冷剂线路中的压力传感器78(即，从制冷剂压力来说，在制冷剂线路中的可被认为是制冷剂线路的蒸发器部分的一部分中的点，或在蒸发器处)的输出所指示的压力。如应当理解的是，在封闭线路中的制冷剂的压力取决于给定的制冷剂和线路周围的温度，并且可由特定于这些变量的公式来描述。典型地，制冷剂制造商公开其出售的制冷剂的公式，并且在用于当前描述的示例(r410a)中的制冷剂的情况下，压力曲线公式为0.0202(环境**2)+0.5188(环境)。对于系统12的给定结构，并且给定由环境温度传感器测量的温度中的变量和公式，系统12可被测试以确定偏移，在该示例中为20.071。

当系统12处于空气冷却/风冷冷凝模式中时，在将系统12转换至空气冷却/水冷冷凝模式之前，控制系统56进行关系检测。在710，如果环境温度低于80°f，并且上述关系状态为“真”，则控制系统56在712继续将系统12从空气冷却/风冷冷凝模式转换到空气冷却/水冷冷凝模式。然而，如果关系状态为“假”，在714，控制系统56停用风扇29，并且在存在多个制冷剂级的情况下，停用(一个或多个)压缩机，但是维持压缩机48和风扇21激活，使得流通空气和压缩机将热量传递至循环的制冷剂，该循环的制冷剂被引导至冷凝器46而在冷凝器处没有热量被气流移除，从而增加制冷剂热量和压力。

通过系统12的给定配置的测试，用户可以确定在压力传感器66处的压力，其在转换到空气冷却/水冷冷凝模式之前测量(即在风冷冷凝模式中)，其将总是在转换到空气冷却/水冷冷凝模式之前提供期望的压差，该压差足以将制冷剂从制冷剂路径的减压部分排流。在当前描述的实施例中，例如，控制系统56在风冷冷凝模式中操作系统12(其中风扇29停用)，直到在716检测到545psig的压力，如由从压力传感器66输出的信号所指示的。

当在716处的检测指示压力已经到达545psig时，或如果在710的测试通过时，则在712控制系统56同意冷凝器风扇29并且改变三通阀74的设定，使得制冷剂从压缩机48经由输出管件86流至平板热交换器50的输入经过制冷剂连接器路径96并且不流至风冷冷凝器46。虽然可以使用其他类型的热交换器，在文中描述的实施例中使用平板交换器是因为热交换器的紧凑性和其对水与制冷剂的无意混合的耐受性。如上文所述，制冷剂输出线路92将热交换器50的制冷剂输出经由止回阀94和分流部88而连接至制冷剂流动线路62。止回阀98阻挡制冷剂从分流部88流回至冷凝器盘管46。因此，离开热交换器50的液体制冷剂通过在分流部88下游的制冷剂线路62的部分流动值膨胀阀82以及从而流动至蒸发器盘管54。如上文关于图5所描述的，控制单元56致动蒸发器风扇以从而将流通空气移动通过(一个或多个)蒸发器盘管以将能量传递至蒸发器54中的制冷剂以及相应地冷却流通空气。从蒸发器54排流的现在更温暖的气态制冷剂然后经由制冷剂线路部分60返回至压缩机48，并且然后循环重复。在仅有一个制冷剂级58存在于系统12中时，冷凝器风扇29可在该操作模式中被停用。然而，如果存在一个或多个额外的制冷剂级，并且如果从而等待的冷却请求需要该一个或多个额外的制冷剂级的运行，则控制系统在该模式其间维持它们的压缩机激活，并且从而维持冷凝器风扇29激活。

同时，控制系统56致动泵52以将水从来自罐30的输入线路14经由管件32抽吸。泵52将水移动至热交换器50中，在该处从压缩机48传递至热交换器的热的制冷剂气体将热量传递至水。热交换器50将在输出管件100中的现在更温暖的水输出至水输出管28并且从而返回至罐30(图1)。热交换器50的流量和热交换容量使得热交换器50将足够的能量从冷凝器输出制冷剂移除至气态的制冷剂至液态。从而，如从本公开中显而易见的，热交换器的容量和操作特性可被选择为使得，当操作至热水时，热交换器功能性地替换冷凝器盘管46。因此，在进行冷凝器功能时，水冷冷凝器50替代风冷冷凝器46，但是代替将从制冷剂移除的热量排至周围环境中，热交换器(水冷冷凝器)50将排流的热量传递到建筑的水加热系统中的水。

如上文所述，在控制系统将空调系统12从空气冷却/风冷冷凝模式转换到空气冷却/水冷冷凝模式时，整体空调功能所需的冷凝的制冷剂存留在冷凝器46中。相应地，同时将三通阀74转换为从压缩机48将制冷剂引导至水冷冷凝器50而不引导至风冷冷凝器46，控制器56致动电磁阀70，其从而打开从分流部88上游的制冷剂线路62的部分和蒸发器54之间的制冷剂排流线路112/102。

控制系统56将阀70维持为打开一段时间，该时间足以从冷凝器盘管46和线路62的上游部分抽吸残留的制冷剂。在上述的实施例中，该时间段大约为两分钟，但是应当理解的是，该时间量将取决于空调系统12的特定配置，以及，该时间段可通过系统的测试和标定而确定并且被编程到控制系统56中。在该预定时间段的末尾，控制系统46将一信号发送至控制电磁阀70的继电器以使得该阀关闭。在该点之后，制冷剂从压缩机48流动至热交换器50至蒸发器54，并且返回至压缩机48，如上文所描述的以及如图4中所示出的。

考虑到系统12在水加热模式中的操作，如图4所示，热移除媒介从空气到水的转换可降低系统从流动通过制冷剂路径的制冷剂移除热量的能力，其中，随着循环通过水冷冷凝器50和罐30的水的温度上升，水从制冷剂移除热量的能力可能降低。这可降低在压缩机48的输出处的压力。相应地，当压力传感器66将指示565psig的压力水平的信号提供至控制系统56时，或在转换到水加热模式的一分钟内达到高压条件(例如545psig)时，控制系统打开三通阀74中的端口以从三通阀接收压缩机48的输出的线路旁通制冷剂路径97至返回制冷剂线路60。这导致来自于压缩机48的热的制冷剂气体旁通热交换器50和蒸发器54并且直接流回至压缩机48。

参考图8，如上文所述，控制系统56有规律地检查来自于建筑的温度控制器用于冷却请求的信号和温度传感器76的输出。如果在空气冷却/风冷冷凝模式期间的任何时间(802)，控制系统56从建筑18(图1)的温度控制器接收指示制冷剂回路58/58a/58b(图2-6)的冷却循环应当结束的信号，则在804，控制系统停用(一个或多个)相应制冷剂级的(一个或多个)压缩机。如果对于所有的制冷剂级(如果是多级布置)冷却请求终止，在804控制系统也停用冷凝器风扇29和蒸发器风扇21。如果在802(一个或多个)冷却请求仍然有效，在806控制系统检测以确定用于任意制冷剂级的制冷剂压力传感器76是否已经改变状态，指示对于该级的制冷剂线路中的压力大于高水平压力阈值(在该情况下为610psig)。如果这样，在804，控制系统停用相应的制冷剂级。如果在806已经到达关闭阈值，则控制系统返回到802亿检测冷却请求。

参考图9a和9b，当系统以空气冷却/水冷冷凝模式操作时，图8的重复的系统管理程式扩展。例如，如果系统12操作多个制冷剂循环级而其中一个级以水加热模式操作，并且如果对于另一个级的冷却请求终止，系统可能经受增加的压力尖峰的可能性。其中一个制冷剂级停止循环通过蒸发器的可能性上升，其中剩余的制冷剂路径，包括处于水加热模式中的制冷剂路径，可能必须负起更多的责任以将热量从经过蒸发器盘管的空气移除。如上文所述，处于水加热模式中的制冷剂路径取决于来自罐30的水以将回路的冷凝器侧的热量移除，但是随着罐的温度的上升，水移除热量的能力可能降低。从而，总的来说，该过程可能导致制冷剂温度的上升，增加压力快速上升的可能性。通过系统测试，可以确定一制冷剂压力，在该压力至少该可能性上升。在示出的示例中，该阈值是在压力传感器66(图2-6)处520psig，但是应该理解的是，该阈值可随着系统配置变化。应当理解的是，二进制压力开关(诸如开关76)可由于类似的目的使用。此外，虽然压力传感器66处于蒸发器处(并且特别地靠近膨胀阀)因为压力变化有可能在制冷剂路径中的那个点变得明显，应当理解的是，压力也可由于该目的而在制冷剂路径中的其他点处被测量。相应地，如果在902，系统12以多制冷剂回路模式操作，控制系统在904检测来自建筑18(图1)的温度控制器的冷却请求。如果在904对于任一非水加热级的冷却请求终止，则在906控制系统56检测在水加热制冷剂级中的压力传感器66的输出信号。如果在906，该压力大于520psig，控制系统在907改变三通阀74(图2-6)以将制冷剂从压缩机48(图2-6)引导至风冷冷凝器并且不引导至水冷冷凝器，并且返回至步骤702(图7)。如果系统12在902并非在多级制冷剂回路模式中，或在904没有第二制冷剂级冷却请求终止，或者在906在传感器66的压力低于520，控制系统操作前进至908。

如果在908处，控制系统56从建筑18(图1)的温度控制器接收指示水加热制冷剂回路58/58a/58b(图2-6)的冷却循环应当结束的信号，则在910，控制系统停用压缩机48(图2-6)。如果对所有的制冷剂级(如果为多级布置)冷却请求已经终止，则冷凝器风扇29和蒸发器风扇21在910也被停用，除非系统在这样一模式下操作(典型地由温度控制器控制)，在该模式中，风扇持续地操作而不管压缩机是否被激活。如果在908冷却请求仍然有效，在912控制系统检测以确定制冷剂压力传感器76是否已经改变状态，指示制冷剂线路压力大于高水平压力阈值(在该情况下为610psig)。如果这样，在910，控制系统停用制冷剂级。

如果在912压力没有到达关闭阈值，则控制系统检测从热交换器50离开的水出口管28中的水的温度，如由管28中的水温传感器150(图2-6)的输出信号所指示的。如上文所述，控制系统56执行水加热模式，以将来自储水罐30中的水朝向目标温度加热，以用于建筑18的水加热系统中的使用，在这些实施例中，在约120°f至约125°f的范围内。控制系统从而在914检测离开热交换器的水的温度是否为最大温度，指示罐30中的水(当控制系统重复地将水从罐30中将水抽吸上来用于加热时，其循环回通过热交换器)可能已经达到目标范围，在该示例中为138°f或约138°f。如上文所述，系统可被测试以确定对于系统12的给定配置的特定的阈值水温。如果在914控制系统56从温度传感器150接收指示离开热交换器的水的温度已经超过138°f的水加热阈值的信号，则控制系统在907改变三通阀74(图2-6)以将来自于压缩机48的制冷剂从引导至水冷冷凝器变为引导至风冷冷凝器，并且返回至步骤702(图7)。

如果在914出口水温低于水温阈值，则控制系统检测制冷剂回路压力传感器66的输出以确定在蒸发器处的制冷剂线路压力是否在接近压力传感器76可能改变状态的点的水平并且从而触发基于压力的系统关闭。如上文所讨论的，在类似的条件下，制冷剂线路压力在水冷冷凝模式中可相对于在风冷冷凝模式中可能发生的压力更高，因为当来自罐30的水流通通过热交换器并且温度上升时，来自罐30的水相比于移过风冷冷凝器的周围空气变得更难以将热量从制冷剂移除。相应地，如果控制系统检测到制冷剂线路接近压力默认水平，则控制系统将系统12从空气冷却/水冷冷凝模式转换为空气冷却/风冷冷凝模式，从而相比于在水冷冷凝模式中而立刻使得系统12能够从制冷剂移除热量并且可以将系统远离压力默认值。

控制系统确定在膨胀阀上游处的蒸发器处的、来自压力传感器66的制冷剂线路压力。由于压力传感器66在制冷剂线路中与压力开关76偏移，并且在压缩机的更下游，从开关76到传感器66存在固有压降，该压降可通过系统12的给定配置的测试来确定。进行这样的测试并且确定固有压降，并且包括进一压力偏移以对应于低于高压默认水平的压力水平，以允许用于系统的足够时间，一旦转换到风冷冷凝模式，在上升的压力导致压力开关76检测到默认水平压力(即，20psig)之前将制冷剂压力降低，控制系统56在916检测压力传感器66的输出以确定是否达到过超过初级阈值制冷剂压力水平。在文中描述的实施例中，初级阈值制冷剂水平为570psig，虽然应当理解的是，阈值水平可随着系统12配置的变化而变化。替代地，控制系统可监控在压缩机48的输出处的制冷剂压力，并且在该情况下，初级阈值制冷剂压力水平是触发水平(610psig)，减小进一压力偏移。如果控制系统检测在66处的制冷剂线路压力超过初级默认水平，则控制系统在907将系统12从空气冷却/水冷冷凝模式转换为空气冷却/风冷冷凝模式。

在系统12中制冷剂压力上升到足以导致系统在916从水冷冷凝模式转换到风冷冷凝模式的水平的一个可能原因是建筑18(图1)的调温空间中的温度下降。当空间16中的调温空气温度下降时，移动通过蒸发器54的流通空气的将热量传递至移动通过蒸发器的制冷剂的能力相应地降低。这从而将在制冷剂线路中的压力增加到制冷剂不完全蒸发器的程度。如上文所述，用于将制冷剂回路58在706(图1)从风冷冷凝模式移动到水冷冷凝模式的阈值压力基于系统12的正常操作(特别是通过蒸发器的流通空气的温度)的假设而确定。如果流通空气的温度现在低于对于该假设的基准，则在步骤706水温触发阈值可能需要改变。相应地，在步骤916在针对初级阈值制冷剂压力水平检测传感器66处的压力之前，控制系统在918检测传感器66的压力水平并且确定制冷剂线路压力是否到达控制系统在918将需要将系统12从水冷冷凝转换到风冷冷凝模式的可能性的水平(在该示例中，初级阈值制冷剂压力水平以下20psig，或550psig)。如果在918在66的制冷剂线路压力不超过该水平，控制系统56直接前进到步骤916。

然而，如果在918制冷剂线路压力没有超过预想压力水平，则在920，控制系统56从水温度传感器152(图2-6)获得水入口温度。由于罐30中的水以及从而流过管14进入系统12的水的温度趋于直接随着空间16中的空气温度而变化，控制系统56测量水温作为空气温度的代表。然而，应当理解的是，控制系统56可替代地直接从位于空间16中的并与控制系统56通信的温度传感器或温度控制器而测量室内空间16的温度。如果在916检测的压力从而触发系统12从风冷冷凝模式到水冷冷凝模式的转换，则控制系统56在922调整在步骤706使用的水温触发阈值。如果在步骤920测量的水温低于105°f，则控制系统将在706使用的水温触发阈值改变至85°f。如果在步骤920测量的水温在105°f和110°f之间，则在922的水温触发阈值为90°f。如果在步骤920测量的水温在110°f和115°f之间，则步骤706的水温触发阈值为95°f。如果在步骤920测量的水温在115°f和120°f之间，则在922的水温触发阈值为97°f。如果在步骤920测量的水温大于120°f，则在922的水温触发阈值为100°f。这些触发水平温度可例如通过试错法确定。在922重设触发阈值之后，控制系统继续在907将系统12从风冷冷凝模式转换到水冷冷凝模式。

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