具有热量回收的风冷式冷却器的制造方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]本公开内容总体涉及用于冷却器应用的制冷系统，并且更具体而言，涉及提供热量回收的冷却器系统。
[0002]一些制冷和空调系统依赖冷却器来降低过程流体(通常是水)的温度。在这样的应用中，冷却水可以被传递通过下游设备(诸如，空气处理器)，以使其他流体(诸如，建筑物中的空气)变凉。在典型的冷却器中，过程流体被蒸发器冷却，该蒸发器通过将制冷剂蒸发从过程流体吸收热量。制冷剂随后被压缩机压缩并且传递至冷凝器。在冷凝器中，制冷剂典型地通过空气或水流变凉，并且被重新冷凝成液体。风冷式冷凝器通常包括一个或多个冷凝器线圈以及一个或多个风扇，所述风扇引起在所述线圈上的气流。一些系统可以采用节约器来提高性能。在具有闪蒸罐节约器的系统中，离开冷凝器线圈的已冷凝的制冷剂被导引至一个闪蒸罐，在该闪蒸罐中液体制冷剂至少部分地蒸发。可以从闪蒸罐中提取蒸气并且使该蒸气返回至压缩机，而来自闪蒸罐的液体制冷剂被导引至蒸发器，结束制冷环路。在具有换热器节约器的系统中，离开冷凝器线圈的冷凝的制冷剂被分成在换热器的两侧上流动的两个流动流。所述两个流动流之一蒸发并冷却第二流。蒸发的流动流流动至压缩机，而另一个流流动至蒸发器，结束制冷环路。
[0003]在一些常规风冷式冷却器设计中，热量回收换热器(HRHX)可以被用于提供对在建筑中使用的水或其他过程流体的辅助加热。在这样的系统中，压缩的制冷剂在进入冷凝器之前流经HRHX，以将热传递至被循环通过HRHX的流体。如果没有流体被循环通过HRHX，则制冷系统可以像典型的风冷式冷却器一样起作用。不幸地，随着对热量回收的需求增加，离开HRHX的制冷剂可变得更冷凝。这会减少对于通过冷凝器的热传递而言可用的制冷剂蒸气的量。因此，冷凝器中的液体制冷剂的量会增加，而蒸发器中的液体制冷剂的量减少。这可以导致蒸发器中的液体制冷剂水平的损失，造成制冷系统由于低吸入压力而出错。此夕卜，随着期望的热量回收负载增加，该系统可能难以使用常规冷却器控制器来控制。例如，随着对热量回收的需求增加，常规冷却器控制模式可能会输出在用于促进冷凝器内的良好热传递的期望水平以下的冷凝器风扇速度。因此，存在对用于控制包括热量回收系统的冷却器应用的改进的技术的需要。
【附图说明】
[0004]图1是根据本技术的多个方面的包括风冷式制冷系统的商用暖通空调与制冷(HVAC&R)系统的一个示例性实施方案的例示；
[0005]图2是根据本技术的一个示例性HVAC&R系统的图解表示；
[0006]图3是一个表格，例示了图2的系统的多种目前设想的操作模式以及一些部件在所述多种模式中如何被控制；
[0007]图4是一种响应于图2的系统上的多种热量回收负载的方法的流程图；
[0008]图5是一种使图2的系统在中间热量回收模式操作的方法的流程图；
[0009]图6是根据本技术的一个示例性HVAC&R系统的图解表示；以及
[0010]图7是根据本技术的一个包括换热器节约器的示例性HVAC&R系统的图解表示。
【具体实施方式】
[0011]本公开内容涉及用于控制具有辅助热量回收的风冷式冷却器的系统和方法。该系统除了别的以外可以包括用于循环制冷剂的压缩机、冷凝器、膨胀装置、节约器和蒸发器，以及从制冷剂传递热以加热过程流体的热量回收换热器。控制器基于传感器反馈来控制膨胀装置和冷凝器风扇，以提供期望量的热量回收。该系统在采用具有相对小的内部制冷剂体积的微通道风冷式冷凝器和具有相对大的内部制冷剂体积的壳侧蒸发器的冷却器中特别有益。根据一些实施方案，本文中描述的技术被设计成提供制冷系统中的从O至100%的热量回收的平滑控制。
[0012]图1描绘了制冷系统的一个示例性应用。一般而言，这样的系统可以应用在各种各样的设置中，既可应用在HVAC&R领域内也可应用在该HVAC&R领域以外。该制冷系统可以通过蒸气压缩制冷、吸收制冷或热电冷却向数据中心、电气装置、冷冻器、致冷器或其他环境提供冷却。然而，在目前设想的应用中，制冷系统可用在住宅、商用、轻工业、工业和任何其他应用中，以用于加热或冷却体积物或封闭物，诸如住宅、建筑、结构等。此外，制冷系统可以用在工业应用中，在适当情况下，用于多种流体的基本制冷和加热。
[0013]图1示出一个示例性应用，在此情况下，用于建筑环境管理的HVAC&R系统可以采用换热器。建筑10通过包括冷却器12和锅炉14的系统被冷却。如示出的，冷却器12被设置在建筑10的屋顶上并且锅炉14位于地下室中；然而，冷却器和锅炉可以位于建筑附近的其他设备间或区域内。冷却器12是实施制冷循环以冷却水的风冷式或水冷式装置。冷却器12被放在单个结构件内，该单个结构件包括制冷电路和相关联的设备(诸如，栗、阀和管道)。例如，冷却器12可以是单个封装屋顶单元。锅炉14是在其内加热水的封闭容器。来自冷却器12和锅炉14的水通过水导管16循环通过建筑10。水导管16被路由至空气处理器18，该空气处理器18位于各个楼层上且在建筑10的部分内。
[0014]空气处理器18被联接至管道系统20，该管道系统20适于在空气处理器18之间分配空气且可以从外部进气口(未示出)接收空气。空气处理器18包括换热器，所述换热器循环来自冷却器12的冷水和来自锅炉14的热水以提供加热的或冷却的空气。在空气处理器18内的风扇吸引空气通过换热器且将经调节的空气导引至建筑10(诸如，房间、公寓、或办公室)内的环境，以将所述环境维持在指定的温度。控制装置(这里示为包括恒温器22)可以用于指定经调节的空气的温度。控制装置22还可以用于控制通过空气处理器18的空气的流动和来自空气处理器18的空气的流动。当然，在所述系统中可以包括其他装置(诸如，调节水的流量的控制阀以及感测水、空气的温度和压力的压力和/或温度换能器或开关等)。此外，控制装置可以包括与其他建筑控制或监测系统集成或分立的计算机系统，以及甚至是远离建筑的系统。
[0015]图2示意性地描绘冷却器12的一个实施方案，该冷却器包含一个热量回收系统且可以由控制器24控制。如下面进一步讨论的，该热量回收系统可以提供通过使用通常由冷却器12排至环境的热量中的一些或全部来加热液体的辅助作用。冷却器12包括一个冷却流体环路23，该冷却流体环路使冷却流体(诸如冷却的水、乙烯乙二醇水溶液、盐水等)循环至冷却负载(诸如，建筑、设备件或环境)。例如，冷却流体环路23可以使冷却流体循环至图1中示出的水导管16。在一些实施方案中，冷却流体可以在冷却流体环路23内循环至冷却负载，诸如，研究实验室、计算机机房、办公建筑、医院、模制挤塑厂、食品加工厂、工业设施、机器或需要冷却的任何其他环境或装置。
[0016]来自冷却流体环路23的温流体进入蒸发器26且变凉，生成可以返回至冷却负载的冷却流体。在冷却流体时，蒸发器26将热量从冷却流体环路23传递至在封闭的制冷剂环路27内流动的制冷剂。制冷剂可以是吸收和提取热量的任何流体。例如，制冷剂可以是氢氟烃(HFC)基的R-410A、R-407C或R-134a，或其可以是二氧化碳(R-744)或氨(R-717)或氢氟烯烃(HFO)基的。随着制冷剂流经蒸发器26，制冷剂被蒸发。蒸发的制冷剂然后离开蒸发器26且流经吸入管线28进入压缩机系统30内，该压缩机系统可以代表一个或多个压缩机。制冷剂在压缩机系统30内被压缩且通过一个或多个压缩机排出管线32离开。
[0017]压缩的制冷剂然后流经热量回收系统35的热量回收换热器(HRHX) 34。热量回收系统35包括HRHX 34和热量回收流体环路37，该热量回收流体环路使热量回收流体(诸如，水或盐水)循环通过HRHX34。当该热量回收流体流经HRHX 34时，热量回收流体从流经HRHX 34的制冷剂吸收热量以产生温的热量回收流体。根据一些实施方案，温的热量回收流体可以在建筑10(图1)内循环以提供对在建筑10内使用的水或另外液体的辅助加热。
[0018]从HRHX 34，制冷剂然后行进经过制冷剂环路27的管线36且流经冷凝器38，制冷剂在该冷凝器中进一步被冷却且被冷凝成液体。冷凝的制冷剂通过制冷剂环路27的液体管线40离开冷凝器38，液体管线40导引制冷剂经过膨胀阀42至闪蒸罐44。根据一些实施方案，膨胀阀42可以是热膨胀阀或电子膨胀阀，该热膨胀阀或电子膨胀阀被控制器24操作以响应于吸入过热、蒸发器液体水平或其他参数来