用于辐射冷却的系统和方法与流程

用于辐射冷却的系统和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年1月10日提交的美国临时专利申请no.62/959,856的权益，其公开内容在此通过引用整体并入本文。


背景技术：

3.多种系统需要冷却，例如包括空调系统(例如住宅和商业)、车辆、工业过程、压缩机、数据中心和制冷系统(例如商场、啤酒厂、卡车运输系统)。冷却的能源需求会带来成本，更有效的冷却技术通常提供能力节省。


技术实现要素：

4.在一些实施例中，本公开涉及一种冷却系统。该冷却系统包括用于影响环境中的冷却负载的多个冷却元件(例如冷却面板)和热交换器。在一些实施例中，每个冷却面板包括薄膜、端口和流体路径。在一些实施例中，每个冷却面板包括一个或多个具有各自的辐射特性的面板(例如以多层堆叠方式布置的子面板)。该薄膜具有第一组辐射特性，其允许该薄膜达到低于与环境相关联的第二温度的第一温度。这些端口包括至少一个入口端口和至少一个出口端口。例如，在一些实施例中，每个入口端口和出口端口都布置在面板主体中。所述流体路径布置在入口端口和出口端口之间。所述热交换器包括第一端口和第二端口，并且联接到多个冷却面板的流体路径。流体以第一温度进入热交换器的第一端口，并且流体以高于第一温度的第二温度离开第二端口。在一些实施例中，例如，冷却负载包括从位于建筑物中的数据中心产生的热量，其中冷却面板布置在建筑物的屋顶上。在一些实施例中，多个冷却面板排列成阵列。
5.在一些实施例中，所述冷却系统包括被配置为控制至少一个操作参数的控制系统。所述操作参数可以包括每条流体路径中的流体流速、进入至少一个入口端口的流体的温度和离开至少一个出口端口的流体的温度中的一项或多项。
6.在一些实施例中，所述冷却系统包括被配置为改变多个冷却面板中的每一个的角度的机构。在一些实施例中，所述冷却系统包括联接到该机构的致动器，其中所述控制系统还被配置为致动致动器以改变多个冷却面板中的每一个的角度。
7.在一些实施例中，所述冷却系统包括多个控制阀，这些控制阀通过相应的入口端口或相应的出口端口连接到每条流体路径。该控制系统被配置为控制多个控制阀中的每个控制阀以控制多个冷却面板的流体路径之间的流体流动。在一些实施例中，例如，该控制系统被配置为控制多个控制阀中的每个控制阀以使多个冷却面板的流体路径串行。在一些实施例中，例如，该控制系统被配置为控制多个控制阀中的每个控制阀以使多个冷却面板的流体路径并行。在一些实施例中，该控制阀用于确保通过每排面板的均匀流动分布。在一些实施例中，所述阀用于在用流体填充系统时隔离每一排，以确保没有气泡留在面板和相关管道中。
8.在一些实施例中，所述冷却系统包括用于泵送流体通过多个冷却面板的每条流体
路径的泵，并且该控制系统被配置为控制泵。在一些实施例中，使用热虹吸管来使流体循环通过一个或多个冷却面板。
9.在一些实施例中，所述控制系统被配置为从一个或多个传感器接收一个或多个传感器信号。所述一个或多个传感器信号指示以下组中的至少一项，该组包括每条流体路径中的流体的流速、进入至少一个入口端口的流体的温度、离开至少一个出口端口的流体的温度、部件温度、第二温度、流体的压力指示以及流体的压力差。
10.在一些实施例中，所述冷却负载是制冷循环、设备的冷却套、空调系统、储热器和冷却剂调节系统中的至少一种。例如，在一些实施例中，该系统使用热交换器冷凝器来实施。在另一个示例中，在一些实施例中，该系统被实施为与冷凝器并排布置的过冷器。
11.在一些实施例中，所述冷却系统包括框架或其他定位系统，多个冷却面板安装到该框架或其他定位系统，并且多个冷却面板与太阳成一定角度定向。在一些实施例中，该角度在5度和15度之间，包括端值。在一些实施例中，该角度介于7度和12度之间，包括端值。在一些实施例中，多个冷却面板被定向为远离地球赤道。例如，在一些实施例中，冷却面板为37-41英寸宽和75-79英寸长。在一些实施例中，冷却面板的位置、定向或两者可以使用控制电路和一个或多个联接到定位系统或作为其一部分包括在内的致动器来控制。
12.在一些实施例中，多个冷却面板的每条流体路径并行布置，使得多个冷却面板的每个入口端口联接在一起并且多个冷却面板的每个出口端口联接在一起。每个入口端口接收处于入口温度的流体，而每个出口端口输出处于低于入口温度的出口温度的流体。
13.在一些实施例中，所述冷却面板包括第一冷却面板、第二冷却面板和一组面板。所述冷却面板的每条流体路径串行布置，使得多个冷却面板的每个入口端口联接到另一个冷却面板的出口。第一冷却面板布置成接收处于入口温度的流体，而第二冷却面板布置成输出处于低于入口温度的出口温度的流体。在一些实施例中，将冷却面板连接到热交换器的一个或多个流体导管是绝缘的。例如，在一些实施例中，仅从冷却面板的出口到热交换器的入口的返回导管(例如管道)是绝缘的。
14.在一些实施例中，第一组辐射特性包括反射率，该反射率减少辐照度在薄膜处透射到面板主体的能量量值。
15.在一些实施例中，每个冷却面板的流体路径包括在冷却面板的面板主体中的凹部。在一些实施例中，每个冷却面板的流体路径包括固定到冷却面板的面板主体的管子。
16.在一些实施例中，本公开涉及一种用于冷却冷却系统(例如上述冷却系统)中的流体的方法。在一些实施例中，所述冷却系统包括具有一个或多个冷却元件的阵列，每个冷却元件具有入口端口、出口端口、联接到入口端口和出口端口的凹部、一个或多个能够将流体冷却到环境温度以下的面板和保护性覆盖物。在一些实施例中，所述冷却系统包括联接到一个或多个冷却元件的每个入口端口和每个出口端口的泵，其被配置为将流体供应到所述阵列。在一些实施例中，所述冷却系统包括被配置为将热量从负载传递到流体的热交换器。在一些实施例中，所述冷却系统包括联接到泵的控制系统。该方法包括监测流体的温度，控制泵以影响流体到一个或多个冷却面板的流速，控制流体到一个或多个冷却元件的流动路径，以及基于泵或流动路径中的至少一者控制流体的温度。
17.在一些实施例中，本公开涉及一种非暂时性计算机可读介质，其上编码有指令，当由控制电路执行时，使控制电路控制流体的冷却。该指令使控制电路监测在能够将流体冷
却到环境温度以下的一个或多个面板的凹部中流动的流体的温度。每个冷却元件包括入口端口、出口端口、联接到入口端口和出口端口的凹部以及保护性覆盖物。所述指令使控制电路通过控制一泵来控制流体到一个或多个冷却元件的流速，该泵联接到一个或多个冷却元件的每个入口端口和每个出口端口，并且被配置为将流体供应到所述阵列。所述指令使控制电路控制流体到一个或多个冷却元件的流动路径，其中所述流动路径包括被配置为从负载接收热量的热交换器。所述指令使控制电路控制流体的温度。
附图说明
18.参考以下附图详细描述根据一个或多个不同实施例的本公开。提供附图仅用于说明目的并且仅描绘典型或示例实施例。提供这些附图是为了便于理解本文所公开的概念并且不应视为限制这些概念的广度、范围或适用性。应当注意，为了清楚和便于说明，这些图不一定按比例绘制。
19.图1示出了根据本公开的一些实施例的冷却面板阵列的透视图，每个冷却面板都具有流体端口；
20.图2示出了根据本公开的一些实施例的说明性冷却面板200的横截面视图；
21.图3示出了根据本公开的一些实施例的包括安装了风挡的图2的说明性冷却面板的配置的横截面视图；
22.图4示出了根据本公开的一些实施例的包括安装了风挡的图2的说明性冷却面板的配置的另一横截面视图；
23.图5示出了根据本公开的一些实施例的具有蜿蜒通道的说明性冷却面板的平面图；
24.图6示出了根据本公开的一些实施例的具有并行通道的说明性冷却面板的平面图；
25.图7示出了根据本公开的一些实施例的包括安装到一结构的具有说明性辐射特性的说明性冷却面板的配置的侧视图；
26.图8示出了根据本公开的一些实施例的两个说明性冷却系统配置(过冷器和远程冷凝器)的系统图；
27.图9示出了根据本公开的一些实施例的两个说明性冷却系统的系统图；
28.图10示出了根据本公开的一些实施例的说明性冷却系统和冷却面板阵列的说明性横截面；
29.图11示出了根据本公开的一些实施例的包括冷却通道的说明性冷却面板的从后面看到的透视图；
30.图12示出了根据本公开的一些实施例的说明性冷却面板阵列的正视图；
31.图13示出了根据本公开的一些实施例的图12的说明性冷却面板阵列的俯视图；
32.图14示出了根据本公开的一些实施例的安装在地面上的说明性冷却面板阵列的俯视后视图；
33.图15示出了根据本公开的一些实施例的包括控制系统的说明性冷却系统的框图；
34.图16示出了根据本公开的一些实施例的示例性设施超过12小时的空气温度、屋顶温度和薄膜温度的线图；
35.图17示出了根据本公开的一些实施例的示例性屋顶设施超过12小时的压缩机温度、冷凝器出口温度和薄膜温度的线图；
36.图18示出了根据本公开的一些实施例的用于分体式空调单元的说明性冷却系统的系统图；
37.图19示出了根据本公开的一些实施例的用于图18的说明性冷却系统的流体温度、过冷度和节能度的线图；
38.图20示出了根据本公开的一些实施例的用于步入式冷冻机的说明性冷却系统的系统图；
39.图21示出了根据本公开的一些实施例的用于图20的说明性冷却系统的流体温度的线图和温差的线图；
40.图22示出了根据本公开的一些实施例的测量并预测到的过冷度的说明性线图，以及节能度的说明性线图；
41.图23示出了根据本公开的一些实施例的冷却面板的说明性辐射行为的两个线图；
42.图24示出了根据本公开的一些实施例的流体温度与环境温度相比的说明性线图；
43.图25示出了根据本公开的一些实施例的具有储热器的说明性冷却系统；
44.图26示出了根据本公开的一些实施例的具有储热器的用于过冷却的说明性冷却系统；
45.图27示出了根据本公开的一些实施例的说明性冷却面板温度、环境温度及其比较的两个线图；和
46.图28示出了根据本公开的一些实施例的说明性冷却面板排热和温度(参考环境)的两个线图。
具体实施方式
47.本公开可应用于任何热源或冷却负载，以使用辐射冷却来排热。在一些实施例中，可能位于世界各地的数据中心使用必须排热的传统的基于蒸汽压缩的冷却系统来冷却。例如，这些中心可能以高耗电量运行，并可能产生大量碳足迹。在考虑设施运行中的能源使用和对环境的整体影响时，辐射天空冷却代表了提高数据中心冷却系统效率的一种有用方法。例如，本公开的系统和方法可以解决与可靠性、维护、用水、能源使用、噪声污染和热岛产生相关联的问题，并且同时以令人信服的成本点提供性能增益。在全球范围内，空调和制冷系统消耗大量能源并向我们的星球排放大量温室气体。国际能源署预计，到2050年，空间冷却的能源需求将增加两倍。如果不加以控制，用于为冷却系统供电的电力将使电网负担过重，并增加地球变暖排放。数据中心的电力消耗约占地球上所有电力的3％。鉴于所连设备和分布式计算机的增加，对数据中心冷却的需求以及对数据中心功率的需求正在以惊人的速度增长。2016年，仅美国数据中心冷却系统就消耗了大约360亿千瓦时的电力和超过1000亿升的淡水。全球数据中心行业正以每年近10％的速度增长，以这个速度，在这个行业中能源和水的使用量是不可持续的。随着模块化数据中心市场的增长，集装箱式的数据中心的冷却解决方案将变得越来越重要。
48.在一些实施例中，本公开的系统被配置为将热量被动地排出到寒冷的天空。在一些实施例中，该系统是安装在屋顶的流体冷却面板，其可以以多种方式使用以减少冷却系
统中使用的能源和水。例如，冷却面板可用作提高空调和制冷系统效率的附加部件，用作与储热器相结合以取代办公楼中的空调系统或数据中心中的高峰期冷却塔的使用的用于对冷却服务器进行直接排热的途径，用作以任何其他合适的布置冷却合适的系统的技术，或其任何组合。为了说明，冷却面板的冷却效果可以通过多层光学薄膜来实现，该多层光学薄膜被施加在每个冷却面板的顶表面上。该薄膜反射阳光以防止面板在白天变热，还会向寒冷的天空散发红外线热量，从而使冷却面板和其中流动的任何流体保持凉爽。
49.本公开的辐射天空冷却面板可以作为节省电力和水的高效冷却系统应用于数据中心。例如，模块化数据中心可能受益于集成冷却面板作为主要冷却系统。举例来说，冷却系统在一年中的大部分时间里可能只需要电力来运行一泵，与这些应用中使用的传统冷却系统相比，这意味着减少了50％-70％的用电量。本公开的冷却面板的冷却效果在白天和晚上都发生，并且与数据中心的24小时、7天运行良好地保持一致。使用辐射天空冷却面板直接从服务器机架排热，可以在不使用压缩机或风扇的情况下冷却数据中心，从而节省电力并提高这些数据中心系统的可靠性。
50.在一些实施例中，面板是分层的，在一侧具有流体通道和薄膜。图1示出了根据本公开的一些实施例的冷却面板101、102、103和104的阵列100的透视图，每个都具有流体端口111、112、113和114。在一些实施例中，每个冷却面板101-104是分层的，在一侧具有流体通道和薄膜。在一些实施例中，冷却面板101-104中的每一个都包括透明层(例如红外透明的)、薄膜层、铝层、任何其他合适的层、或它们的任何合适的组合。在一些实施例中，将绝热材料施加到一个或多个冷却面板101-104的一个或多个表面。
51.在一些实施例中，冷却面板101-104中的任一个可以通过固定第一金属板和第二金属板来构造，其中第一金属板包括通道特征(例如板可以是铝)。在一些实施例中，第一金属板暴露于外部空气的一侧可以包括涂层(例如被阳极氧化、粉末涂层、覆盖在灌封材料中)以保护其免受腐蚀。当板邻接时，通道特征形成配置为流体导管的通道。例如，通道特征可以被压印或压入片材中。将具有所需辐射特性的薄膜施加到第一和第二金属板中的一个上。在说明性示例中，辐射特性可包括在红外光谱中的高发射率(例如用于在面板温度下排热的中红外线)和在太阳光谱中的低吸收率(例如以防止或以其他方式减少入射太阳辐射的吸收率)。在薄膜上涂上一层保护性覆盖物。保护性覆盖物可以帮助防护冷却面板免受风(例如对流热传递)、减少太阳能增益、保护表面免受灰尘和碎屑的影响，或者它们的组合。在一些实施例中，在包装期间包括保护薄膜以保护辐射表面不被划伤。例如，保护薄膜可以在操作过程中被去除或保留在表面上。在一些实施例中，流体流过与面板的平坦表面热接触的管道。流动路径例如可以基于达到期望的出口温度、期望的排热或两者所需的通道长度来确定，以最小化或以其他方式减少穿过面板的压降。在一些实施例中，保护性覆盖物防护薄膜和面板免受风的影响，减少太阳能增益，并保护表面免受灰尘和碎屑的影响。覆盖物可以包括具有合适光学特性(例如红外透明性)的材料。在一些实施例中，防护罩不与面板热接触，以减少太阳热增益。
52.图2-4示出了根据本公开的一些实施例的具有通道、薄膜、板、保护性覆盖物和可选的风挡的冷却面板的说明性横截面。
53.图2示出了根据本公开的一些实施例的说明性冷却面板200的横截面视图。如图所示，冷却面板200包括板201、板202、薄膜204和保护性覆盖物206。冷却面板200包括板201中
的流体通道210，其例如可以以并行、以蜿蜒流动路径或以任何其他合适的布置排列。图1的冷却面板101-104中的任何一个或所有都可以与图2的冷却面板200相同或相似。
54.图3示出了根据本公开的一些实施例的包括具有安装了风挡310的图2的说明性冷却面板200的配置300的横截面视图。风挡310被配置为减少冷却面板200外表面处的对流和相关联的对流热传递。风挡310可以帮助例如减少从环境空气到冷却面板200表面的热传递(例如当冷却面板200的温度低于环境温度时)。风挡310可以包括垂直表面(如图所示)、从该表面延伸的部分(例如保护性覆盖物206)、用于减少冷却面板200表面处的对流热传递的任何其他合适的特征，或它们的任何组合。风挡310可以但不是必须与冷却面板200接触。例如，可以在风挡310和冷却面板200之间包括间隙以允许水从表面流出(例如使得灰尘和碎屑不会积聚在冷却面板200的表面上)。
55.图4示出了根据本公开的一些实施例的包括安装了风挡410的图2的说明性冷却面板200的配置400的横截面视图。风挡410被配置为减少冷却面板200外表面处的对流和相关联的对流热传递。风挡410可以帮助例如减少从环境空气到冷却面板200表面的热传递(例如当冷却面板200的温度低于环境温度时)。风挡410可以包括薄膜(如图所示)、网格、布置在表面上的覆盖物、绝缘层、用于减少冷却面板200表面处的对流热传递的任何其他合适的特征，或它们的任何组合。风挡410可以包括一种或多种材料(例如玻璃、聚合物、刚性材料、柔性材料或任何其他合适的材料、它们的组合或复合物)，具有任何合适的几何形状(例如形状、厚度、纵横比)，具有任何其他合适的属性(例如颜色、光学特性、诸如特氟隆涂层之类的涂层、任何其他合适的属性)或其任何组合。
56.图5示出了根据本发明的一些实施例的具有蜿蜒通道504的示例性冷却面板500的平面图。例如，如图所示，蜿蜒通道504可以包括单条流动路径，该流动路径在冷却面板500(例如，其面板主体502)上来回缠绕以提供冷却。冷却面板中可以包括一条或多条蜿蜒路径。入口端口510和出口端口512可以布置在同一侧(如图5所示)，也可以布置在彼此不同的侧上。
57.图6示出了根据本公开的一些实施例的具有并行通道604的说明性冷却面板600的平面图。例如，如图所示，并行通道604可以包括在冷却面板600(例如其面板主体602)中的多条流动路径(例如如图所示的四条)，它们并行联接在入口端口610和出口端口612之间。入口端口610和出口端口612可以布置在同一侧(例如具有合适的增压室或流动分布特征)，也可以布置在不同侧(例如如图6中所示)。
58.图7示出了根据本公开的一些实施例的配置700的侧视图，该配置700包括安装到结构750的具有说明性辐射特性(例如反射率770和发射率771)的冷却面板720。根据本公开的一些实施例，冷却面板720可以包括任何合适的组成和构造。例如，冷却面板720可以类似于图2-图6的说明性冷却面板中的任何一个。表1示出了根据本公开的说明性温度结果。应当理解，仅仅作为示例包括任何说明性性能。
59.表1
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冷却面板和环境的说明性温度。
60.[0061][0062]
在一些实施例中，配置700允许在白天(例如当存在来自太阳的辐射时)进行天空辐射冷却。例如，将多层光学薄膜施加到冷却面板。为了说明，冷却面板可以是矩形的并且大约为3英尺乘6英尺(例如大约1米乘2米，或任何其他合适的尺寸和形状)，并且可以使用支架(例如用于安装、定位或两者)部署在平坦的屋顶上。
[0063]
在一些实施例中，可以选择或控制一个或多个冷却面板(例如图1-7的说明性冷却面板中的任一个)的定向。例如，在一些实施例中，冷却板始终与太阳成略微偏离的角度(例如辐射表面有始终与太阳成略微偏离的法向量的区域)。例如，冷却面板可以与太阳成5
°
到15
°
之间的角度(例如以便避免直接的太阳辐射，但仍然具有暴露于天空的大立体角)。在另一个示例中，冷却面板可以倾斜以进行自清洁(例如使得灰尘、碎屑、液体和水由于重力而被冲走)。在另一个示例中，冷却面板可以倾斜以减少太阳能加热。在一些实施例中，冷却面板被定向为远离可以将热量(例如通过红外辐射)传递到冷却面板的墙壁或其他表面。
[0064]
在一些实施例中，控制系统(例如图15的控制系统1500)用于控制一个或多个冷却面板的定向(例如太阳的反跟踪)。例如，阵列或其一个或多个冷却面板可以安装到联接到致动器或致动器组的机构，该致动器或致动器组被配置为改变一个或多个冷却面板的定向、位置或两者。
[0065]
在一些实施例中，冷却系统可以包括用于面板的风挡，其被配置为阻挡或以其他方式减少面板附近的风速(例如如图3-4所示等)。例如，当冷却面板在较低温度下运行时，风挡可以减少从环境到面板的对流热传递(例如，由此影响面板温度)。
[0066]
在一些实施例中，冷却面板系统可以用作直接冷凝器或热交换器(例如附加系统或直接排热系统)。在一些实施例中，冷却面板系统可以与另一个热交换器或冷凝器串行或并行安装。在一些实施例中，冷却面板可以以反向返回布局方式联接(例如用管道联接在一
起)以确保相等或接近相等的流通过并行联接的冷却面板。在一些实施例中，包括一个或多个平衡阀(例如控制阀)并用于设置或以其他方式调节通过阵列形式的一个或多个冷却面板或冷却面板排的流速、流动路径或两者。在一些实施例中，所有冷却面板和热交换器之间的管道(例如供应和返回)都是绝缘的。在一些实施例中，仅从一个或多个冷却面板的出口到热负载的返回管道是绝缘的。
[0067]
在一些实施例中，可以基于实际冷却负载、预期冷却负载、峰值冷却负载、可用面积、任何其他合适的标准或它们的任何组合来确定冷却面板系统的尺寸。例如，冷却面板阵列的尺寸(例如板的数量、板的尺寸、板的布局或它们的组合)可以被确定为提供期望的峰值冷却或平均冷却。在一些实施例中，冷却面板的数量基于单元的铭牌功率(例如指定的冷却负载、目标冷却负载)或系统提供的实际测量到的冷却功率(例如测量到的冷却负载)来确定。
[0068]
在一些实施例中，冷却面板(例如图1-7的说明性冷却面板中的任何一个)阵列的尺寸可以设计成用于过冷却。在说明性示例中，尺寸确定可包括每吨冷却2-4平方米(m2)的面板，或基于期望的温度变化(δt)和排热功率的0.3至0.5lpm/m2的流速。在一些实施例中，基于温度到环境温度的期望途径，可以使用每吨排热5至7m2的面板来替换冷凝器。在一些实施例中，面板可用于冷却离开压缩机的流体或冷却压缩机。在一些实施例中，流过面板的流体将包括与腐蚀抑制剂和流体混合以防止混合物冻结的水。在一些实施例中，来自面板的出口管道和到面板的入口管道是绝热的。在一些实施例中，希望使出口管道与面板绝缘，而不是使入口管道绝缘。在一些实施例中，当流体被冷却到环境温度以下时，期望使面板的一部分绝缘，而在流体温度高于环境温度的情况下使面板的所述部分不绝缘。
[0069]
图8-15示出了根据本公开的一些实施例的说明性冷却系统。冷却系统可以包括冷却面板以将能量作为由制冷循环提供的热量排出，设备的冷却套、空调系统、储热器、冷却剂调节系统(例如诸如中间冷却回路、用于向多个系统提供冷却剂的系统)、任何其他合适的冷却负载或其任何组合。例如，冷却剂调节系统可以被配置为在预定条件(例如温度、压力、焓、流速、密度、相或其他性质的值)下提供冷却剂以用于冷却。
[0070]
图8示出了根据本公开的一些实施例的两个说明性冷却系统配置(过冷器系统800和远程冷凝器系统850)的两个系统图。说明性的性能结果包括对过冷器系统800的大约15％的节省和对远程冷凝器系统850的大约30％的节省(例如30-40％的节省)，但是应当理解，这些性能指标仅仅是示例性的。
[0071]
过冷器系统800包括制冷循环，该制冷循环包括压缩机801、蒸发器802、阀803(例如节流阀或其他合适的节流装置)和联接到热交换器810的冷凝器804，其将热量传递给包括冷却面板820和泵821的冷却循环。图8所示的过冷器系统800的热交换器810可以包括并行流式热交换器、错流式热交换器、并流式热交换器、任何其他合适类型的热交换器或它们的任何组合。压缩机801、蒸发器802、阀803和冷凝器804可包括可用于例如制冷循环的任何合适类型的相应部件。在说明性示例中，过冷器系统800可以将制冷系统的电力消耗减少10％至20％。冷却面板820冷却离开冷凝器804的制冷剂，其当在蒸发器802中膨胀时增加制冷剂的冷却能力。结果，对于相同量的电力输入，制冷系统具有更大的制冷功率。热交换器810被包括到冷凝器804的出口，并且来自冷却面板820的相对冷的流体用于将制冷剂冷却到超过冷凝器804中的风扇(例如风冷式冷凝器)所能达到的程度。例如，随着过冷度的增
加，系统的冷却功率增加，而系统的能量输入保持不变。
[0072]
冷却负载811可以来自任何过程，并且例如可以包括液相冷却剂、两相冷却剂、气态冷却剂、浆料或其任何组合。制冷循环用于将热量从冷却负载811传递到热交换器810，然后传递到第二冷却循环。来自冷却负载811的热量然后被冷却面板820排出到大气中(例如通过辐射和对流)。在说明性示例中，制冷循环可以包括现有循环，热交换器810和冷却循环可以添加(例如改装)到该现有循环。热交换器810、泵821、冷却面板820和任何其他合适的部件、管道和仪器可改装到制冷循环以允许通过冷却面板820将热传递到环境。
[0073]
远程冷凝器系统850包括制冷循环，该制冷循环包括压缩机851、蒸发器852、阀853(例如节流阀或其他合适的节流装置)和冷凝热交换器860，其将热量传递到包括冷却循环870和泵871的冷却面板。图8中所示的远程冷凝器系统850的冷凝换热器860可以包括并行流式热交换器、错流式热交换器、并流式热交换器、任何其他合适类型的热交换器或它们的任何组合。压缩机851、蒸发器852和阀853可包括可用于例如制冷循环的任何合适类型的相应部件。例如，当用作远程冷凝器时，冷却面板870可以将制冷系统的电力消耗减少30％至40％。冷却面板870可以将离开压缩机851的制冷剂冷却到比风冷式冷凝器所能达到的温度和压力低得多的温度和压力，从而减少压缩机所需的能量输入。此外，在面板阵列中运行泵的能量远低于在传统风冷式冷凝器中运行风扇的能量。因此，在相同量的电力输入下，制冷系统具有更大的制冷功率。相应地，随着冷凝温度的减少，冷却功率增加并且输入到系统的能量减少。
[0074]
冷却负载861可以由任何过程产生，并且例如可以包括液相冷却剂、两相冷却剂、气态冷却剂、浆料或它们的任何组合。制冷循环用于将热量从冷却负载861传递到热交换器860，然后再传递到冷却循环。然后经由冷却面板870将热量从冷却负载861排出到大气中(例如通过辐射和对流)。在说明性示例中，制冷循环可以包括现有循环，冷凝式热交换器860和冷却循环可以添加(例如改装)到所述现有循环。冷凝式热交换器860、泵871、冷却面板870和任何其他合适的部件、管道和仪表可以改装到制冷循环以允许通过冷却面板870将热传递到环境。冷凝式热交换器860可以替代现有冷凝器，该现有冷凝器在改造过程中可以去除。例如，可以去除安装在制冷循环中的冷凝器(类似于过冷器系统800中所示的冷凝器)，并且可以安装冷凝热交换器860以提供更大的冷却能力、更好的节省效率，或两者兼而有之。
[0075]
图9示出了根据本公开的一些实施例的说明性冷却系统900和说明性冷却系统950的系统图。说明性的性能结果包括使用冷却系统900直接冷却数据中心可节省30％并减少用水量，而通过用冷却系统950替换ac单元可节省40％至60％，但应该理解，该性能指标仅仅是示例性的。
[0076]
冷却系统900包括第一冷却回路，该第一冷却回路包括泵903、热交换器904的第一组通道和冷凝器901，并且它从热负载902接收热量。冷却系统900包括第二冷却回路，该第二冷却回路包括泵921、冷却面板920和热交换器904的第二组通道。
[0077]
冷却系统950包括两个冷却面板阵列970和971，其联接到建筑物951的冷却负载并且还联接到储热罐953。储热罐953被配置为存储能量(例如使用流体或单相或多相流体混合)。在一些实施例中，热能存储在合适的材料中。例如，储热器(例如储热罐953)可以被配置为将能量存储在一种或多种相变材料中，例如有机pcm、无机pcm、固-固pcm、高热质量材
料、混凝土、砖石、石头、任何其他合适的材料，或其任何组合。
[0078]
图10示出了根据本公开的一些实施例的说明性冷却系统1000和冷却面板阵列1050的说明性横截面。关于冷却系统1000，流体可以被泵送通过冷却面板阵列1050的冷却面板，即使在板处于直射阳光下时，冷却面板也被动地冷却。例如，冷却面板可以以并行流体方式联接(例如使得每个冷却面板具有相似的入口和出口温度以及排热率)。
[0079]
冷却系统1000包括泵1003，泵1003通过流体导管1005和1006联接到冷却面板阵列1020、1021和1022。可以通过确定泵1003的尺寸，改变泵1003的操作(例如改变马达或泵速度以改变流速)，通过增加或减少冷却面板阵列的数量、增加或减少每个阵列中冷却面板的数量或它们的组合，来基于热负载1010来确定冷却系统1000的尺寸。例如，如图所示，冷却系统1000包括三个冷却面板阵列(例如冷却面板阵列1020、1021和1022)，但可以可选地包括一个、两个、三个或三个以上的冷却面板阵列。如图所示，流体导管1005和1006联接到并行布置的冷却面板阵列1020、1021和1022的通道。合适的流体由泵1003泵送通过流体导管1005，进入冷却面板阵列1020-1022的通道，然后进入流体导管1006，在此流体返回到热负载1010。在一些实施例中，泵1003可以布置在冷却面板阵列(例如如图所示的冷却面板阵列1020-1022)下游。在未示出的一些实施例中，冷却系统1000可包括储热器、多个泵、控制阀(例如以控制流速、流动路径或两者)、传感器(例如以感测压力、温度或其差异)、旁路流动路径、脱气器、填充端口、流体兼容配件(例如任何合适类型的)、歧管、分配块、图10中未示出的任何其他部件或其任何组合。
[0080]
冷却系统1050包括安装到框架1061的冷却面板1070和1071的阵列。冷却面板1070联接到入口导管1051和出口导管1052。冷却面板1071联接到入口导管1053和出口导管1054。在说明性示例中，出口导管1052可以联接到入口导管1053，从而将冷却面板1071与冷却面板1070串行布置。在说明性示例中，入口导管1051可以联接到入口导管1053，而出口导管1052可以联接到出口导管1054，从而将冷却面板1071与冷却面板1070并行布置。在一些实施例中，管道(例如流体导管1051-1054中的任何一个或所有)被布置在冷却面板的后面，使得它们被太阳遮蔽(例如与外表面相对地定位)。尽管在图10中作为冷却系统1050的一部分示出了两排冷却面板，但可以包括任何合适排数的冷却面板并将其安装到一个或多个框架或框架构件。
[0081]
图11示出了根据本公开的一些实施例的冷却面板1100从后面看的透视图，该冷却面板1100包括冷却通道1151和1152。冷却面板1100包括在接缝1103处接合的主体1101和主体1102。如图所示，冷却通道1151形成在主体1101中，而冷却通道1152形成在主体1152中。如图所示，冷却通道1151和冷却通道1152内部没有连接，但可以可选地使用配件和流体导管的任何合适组合串行或并行联接在一起。冷却通道1151和1152可以使用任何合适的技术(例如冲压金属板以形成通道、将形成的片材固定在一起(例如通过铜焊、锡焊或焊接)、将管子或其他封闭通道固定到相应的主体(例如通过铜焊、锡焊或焊接))形成。
[0082]
图12示出了根据本公开的一些实施例的说明性冷却面板阵列1200的正面俯视图。图13示出了根据本公开的一些实施例的图12的说明性冷却面板阵列1200的俯视侧视图。在一些实施例中，冷却面板阵列1200的冷却面板各自与太阳成一定角度(例如在北半球平坦或略微向北)。在一些实施例中，冷却面板阵列1200的每个冷却面板或一排冷却面板可以使用一个或多个致动器铰接(例如以改变面板的角度)。例如，电机可以与齿轮组或滑轮驱动
器一起使用，以将面板旋转到所需的定向。
[0083]
图14示出了根据本公开的一些实施例的安装在地面上的说明性冷却面板阵列1400的俯视后视图。如图所示，根据本公开的一些实施例，远程安装冷却面板阵列1400以提供用于远程过程或任何其他合适的冷却负载的冷却。
[0084]
在一些实施例中，控制系统被配置为管理、监测或管理同时监测冷却系统的一个或多个方面。例如，控制系统可以被配置为控制(例如冷却剂的)流速、(例如冷却剂的)压力、(例如冷却剂、表面或固体的)温度、(例如冷却剂、表面或固体的)传热量、任何其他合适的性质或其任何组合。例如，控制系统可以被配置为控制具有带有所需辐射特性的冷却面板的冷却系统。控制系统可以包括控制电路、一个或多个通信接口、电气部件、传感器、任何其他合适的部件或它们的任何组合。
[0085]
图15示出了根据本公开的一些实施例的包括控制系统1500的说明性冷却系统1599的框图。控制电路1502例如可以包括被配置为执行程序指令的处理设备。控制电路1502可以包括总线、接口、时钟和任何其他合适的硬件，以向存储器1508、通信接口1504、传感器接口1506、输入/输出(i/o)1510、用户接口1512、任何其他合适的设备或子系统或其任何合适的组合发送信息和从其收回信息。
[0086]
通信接口1504可以包括被配置为使用一种或多种通信协议来通信信息的硬件和软件。例如，通信接口1504可以包括以太网接口、无线接口、到蜂窝网络的接口、光学接口、任何其他合适的接口或其任何组合。通信接口1504例如可以包括用于联接到有线网络或光网络的端口、连接器或端子。在说明性示例中，通信接口1504可以被配置为使用或基于传输控制协议(tcp)、用户数据报协议(udp)、modbus、canbus、在任何合适的硬件层上实现的任何其他合适的串行或并行通信协议或其任何组合进行通信。
[0087]
传感器接口1506可以包括配置用于向传感器发送信号和从传感器接收信号的硬件和软件。例如，传感器接口1506可以包括模数转换器(adc)、电端子、电源、信号调节器、任何其他合适的部件或其任何组合。
[0088]
存储器1508可以包括被配置为存储计算机可读指令、数据、任何其他合适的信息或其任何组合的任何合适的存储器类型。
[0089]
输入/输出1510可以包括通用i/o(gpio)、电端子(例如用于模拟或数字通信)、开关、继电器、电源、任何其他合适的设备或部件或它们的任何组合。
[0090]
用户接口1512可以包括键盘、鼠标、触摸屏、显示器、扬声器、麦克风、被配置为接收来自用户的输入的任何其他合适的设备、向用户提供指示或信息的任何其他合适的设备或其任意组合。
[0091]
控制系统1500可以被配置为控制一个或多个泵1522、一个或多个风扇1524、一个或多个阀1526、一个或多个传感器1528、一个或多个致动器1530、任何其他合适的部件或它们的任何组合。例如，控制系统1500可以被配置为调节和维持一个或多个泵1522的速度(例如通过i/o 1510的马达控制器)、一个或多个风扇1524的速度(例如通过i/o 1510的马达控制器)、一个或多个阀1526的位置(例如打开、关闭、部分打开)(例如通过i/o 1510的继电器)或其组合。在另一示例中，控制系统1500可以被配置为通过致动一个或多个致动器1530(例如其可固定到与面板联接的机构)来调整和维持冷却面板1580的一个或多个冷却面板的定向。在一些实施例中，控制系统1500可以被配置为基于来自一个或多个传感器1528的
反馈来控制部件。例如，传感器1528可以包括电压传感器、电流传感器、温度传感器(例如热电偶、热电堆、热敏电阻)、电阻温度装置、光学温度传感器)、压力传感器、流量传感器、用于检测光的光学传感器、任何其他合适的传感器或其任何组合。控制系统1500可以确定电功率、冷却功率、温差、负载度量(例如完全冷却负载的百分比)、效率、性能度量、指示存储能量的参数(例如温度)或基于来自传感器1528的输入的任何其他合适的度量。
[0092]
在一些实施例中，控制系统1500可以被配置为控制风扇(例如控制开启状态、关闭状态、速度或占空比)、泵(例如控制马达速度、流速或流体压力)、流动路径(例如通过一个或多个致动阀)、联接到一个或多个冷却面板的安装件的致动器(例如控制冷却面板1580的面板的定向)、任何其他合适的设备或其任何组合。在一些实施例中，控制系统1500被配置为监测在能够将流体冷却到环境温度以下的一个或多个面板(例如冷却面板1580)的凹部中流动的流体的温度(例如如传感器1528所感测的)，从而控制流体到一个或多个冷却面板的流速(例如使用泵1522、阀1526或其组合)，控制流体到一个或多个冷却面板的流动路径(例如使用阀1526)，并控制流体的温度(例如基于流体所经历的排热和冷却负载)。
[0093]
在一些实施例中，控制系统1500基于一个或多个传感器输入来控制冷却剂、制冷剂或其他流体的流速。例如，控制系统1500可以基于季节(例如这可能影响使用模式和环境条件)、一天中的时间(例如这可能影响使用模式和环境条件)、一个或多个部件的当前状态(例如某些流动路径是打开还是关闭)、基于任何其他合适的标准或输入或其任何组合来控制流速。
[0094]
在一些实施例中，冷却系统1599包括或联接到储热系统1550。例如，在一些实施例中，冷却面板与储热系统1550集成。在进一步的示例中，储热系统1550可以在冷却面板1580联接到的底层系统未运行时充填/冷却。这样，面板可以全天使用。储热系统1550可例如包括：相变材料、储存在绝热罐中的液体、蜡、从液态变为固态的任何合适的材料(例如相变过程因从面板冷却而导致)。说明性示例包括用包括冷却面板1580和储热系统1550的冷却系统替换空调单元。冷却面板1580和储热系统1550的使用可以帮助减少冷却面板的部署数量，提高面板利用率，或两者兼而有之。
[0095]
在一些实施例中，冷却面板1580形成冷却面板阵列，其可以安装在流体回路中的合适位置处。例如，冷却面板阵列可以安装在冷凝器的上游。
[0096]
在一些实施例中，控制系统1500可以被配置为将冷却面板1580的一个或多个冷却面板的表面温度保持在大气温度(例如局部空气温度)以下。
[0097]
在一些实施例中，可将单一设施(例如在单一地点，具有类似于控制系统1500的公共控制系统)用于多于一种冷却应用。例如，冷却歧管可用于将冷却剂分配到一条或多条流体路径。在说明性示例中，歧管可以包括固定的流量分布(例如固定的几何形状)，将流量分布到多个热交换器。在另一示例中，歧管可以包括一个或多个端口，该端口联接到阀1526的可控阀(例如电动球阀或由电信号控制的其他合适的阀)。控制系统1500可以被配置为在例如对应的压缩机没有运行的情况下切断流向一个或多个热交换器的流体。因此，控制系统1500可以被配置为将流动和/或冷却功率引导到具有最大冷却需求的热交换器或其他负载。在一些实施例中，阀1526的一个或多个可控阀可包括三通阀，以避免压力累积和水锤。例如，控制系统1500可以控制阀1526中的一个或多个阀作为安全特征，这种阀包括三通阀、泄压阀、溢流阀或其他合适的阀。阀1526中的一个阀可以联接到冷却面板(例如任何或所有
冷却面板1580)的入口、冷却面板的出口、流动调节系统、歧管、泵1522的入口或出口、流体端口、呈现任何合适布置的任何其他合适部件或其任何组合。
[0098]
在一些实施例中，控制系统1500可以被配置为使用一个或多个流量控制器来管理流入或流出歧管的端口中的流量。例如，控制系统1500可以从传感器1528中的一个或多个传感器接收传感器输入以确定如何分配可用的冷却功率(例如为了最大化整体节能度)。在一些实施例中，流量的分布基于冷却系统的部件的占空比、天气、一天中的时间、当地环境的性质、任何其他合适的信息或其任何组合。例如，控制系统1500可以被配置为监测来自传感器1528的传感器输入和热交换器的特性(例如流体温度或热传递)作为冷却系统1599的故障检测。为了说明，控制系统1500可以监测热交换器以收集有关冷却系统1599的运行及其流体流的大量信息。例如，控制系统1500可以被配置为确定容纳两股流的热交换器的入口和出口的温度并测量一股流的流速(例如流过冷却面板1580的一个或多个冷却面板的冷却剂)。因此，控制系统1500能够例如基于能量平衡分析准确计算其他流(例如制冷剂)的流量。在一些实施例中，控制系统1500被配置为基于测量值、阈值、值比较、任何其他合适的标准或其任何组合来检测冷却系统1599中的故障。
[0099]
例如，如果控制系统1500观察到(例如测量，或基于监测以其他方式确定)性能、(例如冷却剂、制冷剂或其他流体流的)流速、(例如流体、表面或固体)的温度，则控制系统1500可以触发警告(例如断开、改变操作模式、通知用户)。
[0100]
在说明性示例中，冷却系统1599可用于数据中心服务器的浸没式冷却。在另一示例中，冷却系统1599可用于冷却从服务器带走热量的单相或两相流体。在另一示例中，冷却系统1599可用于压缩机冷却。在另一个示例中，冷却系统1599可以被配置为使得冷却面板1580直接冷却制冷剂，而不是冷却经由热交换器与制冷剂进行热交换的冷却剂。
[0101]
图16-24示出了说明性冷却系统，以及在操作期间获得的数据。应当理解，图16-24的说明性系统和线图仅是说明性的，系统配置及其性能取决于运行条件、环境条件、负载、部件选择和其他因素。
[0102]
图16示出了根据本公开的一些实施例的示例性设施超过12小时的(例如冷却面板的)空气温度1601、屋顶温度1602和薄膜温度1603的线图1600。线图1600的横坐标值对应于一天中的时间(例如小时：分钟)，而线图1600的纵坐标值对应于以℃为单位的温度。在白天(例如其中温度最高)，薄膜温度1603示出为比屋顶温度1602低约40℃，并且比环境空气温度1601低约3℃。此外，在夜间(例如其中温度最低)，薄膜温度示出为比环境空气温度1601低约6℃。说明性性能结果(例如温度)图示在本公开的一些附图中。应当理解，任何说明性性能仅仅作为示例而包括。
[0103]
图17示出了根据本公开的一些实施例的示例性屋顶设施超过12小时的压缩机温度1701、冷凝器出口温度1702和薄膜温度1703的线图1700。线图1700的横坐标值对应于一天中的时间(例如小时：分钟)，而线图1700的纵坐标值对应于以℃为单位的温度。在白天，薄膜温度1703示出为比离开压缩机进入冷凝器的制冷剂(即压缩机温度1701)低约25℃，并且比离开具有冷凝器过冷却的冷凝器(即冷凝器出口温度1702)的制冷剂低约6℃。例如，冷却系统作为过冷器，效率提高了约11％。例如，如果将冷却系统安装为远程冷凝器，则可以进一步提高效率(例如提高约30％)。在本公开的一些附图中图示了说明性性能结果(例如温度、效率)。应当理解，任何说明性性能仅作为示例而包括。
[0104]
图18示出了根据本公开的一些实施例的用于分体式空调单元(例如冷却负载1811)的说明性冷却系统1800的系统图。例如，冷却系统1800在配置上类似于图8的冷却系统800。冷却系统1800包括制冷循环，该制冷循环包括压缩机1801、蒸发器1802、阀1803(例如节流阀或其他合适的节流装置)和联接到热交换器1810的冷凝器1804，其将热量传递到包括冷却面板1820和泵1821的冷却循环。图18中所示的冷却系统1800的热交换器1810可以并行流式热交换器、错流式热交换器、并流式热交换器、任何其他合适类型的热交换器或它们的任何组合。
[0105]
图19示出了根据本公开的一些实施例的图18的冷却系统1800的流体温度1901-1907、过冷度温差1908和节能度1909的线图。线图1900的横坐标值对应于一天中的时间(例如小时：分钟)，而线图1900的纵坐标值对应于(顶部)以℉为单位的温度，(中间)以℉为单位的过冷度的温差，和(底部)以百分比为单位的节能度。图18-19的说明性冷却系统用于包括分体式空调单元的冷却负载1811。线图1900包括冷却剂入口温度1905、冷却剂出口温度1904、参考入口温度1902、参考出口温度1903、环境空气温度1906、冷凝器温度1901和蒸发器温度1907。冷却系统1800的标称冷却功率是3.5kw(例如或1吨)，冷却面板流体为5％的丙二醇水溶液，制冷剂为r410a，设定点为62℉(例如热负载为1.5kw)。在该说明性示例中，使流体循环通过冷却面板1820的泵1821每30分钟接通和断开(例如由图19的线图中的阶跃变化展示)。此外，过冷却实现了高达12％的节能度，ac单元的过冷却改善了9℃，冷冻单元的过冷却改善了9℃(例如如图22所示)。冷却面板用于冷却离开ac单元的冷凝器的制冷剂，其中在冷冻机中每千瓦功率安装约16平方英尺的冷却面板。
[0106]
图20示出了根据本公开的一些实施例的用于步入式冷冻机(例如冷却负载2011)的说明性冷却系统2000的系统图。例如，冷却系统2000在配置上类似于图8的冷却系统800和图18的冷却系统1800。冷却系统2000包括制冷循环，该制冷循环包括压缩机2001、蒸发器2002、阀2003(例如节流阀或其他合适的节流装置)和联接到热交换器2010的冷凝器2004，该热交换器2010将热量传递到包括冷却面板2020和泵2021的冷却循环。图20所示的冷却系统2000的热交换器2010可包括并行流式热交换器、错流式热交换器、并流式热交换器、任何其他合适类型的热交换器或其任何组合。
[0107]
图21示出了根据本公开的一些实施例的图20的说明性冷却系统的流体温度2101-2102和局部空气温度2103的线图2100，以及温差2151的线图2150。线图2100的横坐标值对应于一天中的时间(例如小时：分钟)，而线图2100的纵坐标值对应于以℃为单位的温度。线图2150的横坐标值对应于一天中的时间(例如小时：分钟，与线图2100相同)，线图2150的左纵坐标值对应于以℃为单位的温度变化(例如t
入口-t
出口
)，并且线图2150的右纵坐标值对应于以w/m2为单位的冷却面板的排热量。图20-21的说明性冷却系统用于包括步入式冷冻机的冷却负载2011。冷却系统2000的标称冷却功率为2kw，冷却面板流体为5％的丙二醇水溶液，制冷剂为r404a，蒸发器温度为10℉，而热负载为1.5kw。冷却面板用于冷却离开步入式冷冻机的冷凝器的制冷剂，其中冷冻机中每千瓦功率安装约16平方英尺的冷却面板。
[0108]
图22示出了根据本公开的一些实施例的测量并预测到的过冷度的线图2200，以及节能度2251的线图2250。线图2200的横坐标值对应于一天中的时间(例如小时：分钟)，而线图2250的纵坐标值对应于以℃为单位的额外过冷却引起的温度变化。线图2250的横坐标值对应于一天中的时间(例如小时：分钟，与线图2200相同)，而线图2250的纵坐标值对应于以
百分比为单位的节能度。预测到的过冷度2201和实际过冷度2202以归一化温差为单位示出。线图2200示出了当前建模能力(例如预测到的过冷度2201)和测量到的数据(例如实际过冷度2202)之间的比较。节能度2251以百分比节能度为单位示出。节能度2251示出了在泵运行并提供额外过冷却期间的情形。
[0109]
图23示出了根据本公开的一些实施例的冷却面板的说明性辐射行为的线图2300和2350。线图2300的横坐标值对应于一天中的时间(例如小时：分钟)，线图2300的左纵坐标值对应于以℃为单位的温度，线图2300的右纵坐标值对应于以w/m2为单位的太阳辐照度。线图2350的横坐标值对应于一天中的时间(例如小时：分钟，与线图2300相同)，线图2350的左纵坐标值对应于以℃为单位的温度，线图2350的右纵坐标值对应于以w/m2为单位的太阳辐照度。如线图2300所示，在具有超过800w/m2的辐照度(例如辐照度2301)的直射阳光下，冷却面板达到的温度2305低于环境空气温度2304。此外，冷却面板达到的温度2305低于铝冷却面板的温度2303和黑色油漆的温度2302(两者在相似的条件下)。如线图2350中所示，在具有超过800w/m2辐照度的直射阳光下，冷却面板示出为达到低于环境温度2351约9℉的温度2352。
[0110]
图24示出了根据本公开的一些实施例的流体温度与环境温度相比(例如温差2401)的说明性线图2400。线图2400的横坐标值对应于一天中的时间(例如在几天的过程中)，而线图2400的纵坐标值对应于以℉为单位的冷却剂温度和干球温度之间的差异(例如t
水-t
干球
)。温差2401是在90℉和30％相对湿度的环境中，在包括水以0.75加仑/小时/平方英尺的流速流过冷却面板通道的条件下测量到的。温差2401是流体温度和环境(例如空气)的干球温度之间的差。线图2400展示了根据本公开将流体冷却到环境温度以下的能力。
[0111]
图25示出了根据本公开的一些实施例的具有储热器2510的说明性冷却系统2500。例如，冷却系统2500的各个部分可以类似于图10的冷却系统1000的各个部分。冷却系统2500包括泵2503，泵2503通过流体导管2505和2506联接到冷却面板阵列(例如包括如图所示的阵列2520、2521和2522)。冷却系统2500的尺寸可以通过调整泵2503的尺寸、改变泵2503的操作(例如改变马达或泵速度以改变流速)、通过增加或减少冷却面板阵列的数量、增加或减少每个阵列中冷却面板的数量或它们的组合，基于储热器2510的尺寸来确定。如图所示，冷却系统2500包括三个冷却面板阵列(例如冷却面板阵列2520、2521和2522)，但可以可选地包括一个、两个或三个以上的具有任何合适数量的冷却面板的冷却面板阵列。如图所示，流体导管2505和2506联接到并行布置的冷却面板阵列2520、2521和2522的通道(例如其入口或出口)。流体导管2505和2506的直径例如基于系统的总压力损失来确定。在一些实施例中，目标设计条件是每100英尺管道的压力损失小于5psi。合适的流体由泵2503泵送通过流体导管2505，进入冷却面板阵列2520-2522的通道，然后进入流体导管2506，在该处流体返回到储热器2510。在一些实施例中，泵2503可以布置在冷却面板阵列(例如如图所示的冷却面板阵列2520-2522)下游。包括合适的体积来积聚流体的储热器2510(例如冷罐)中的流体由泵2552(例如以任何合适的泵送配置)泵送到建筑物2550的冷却负载2551。例如，冷却负载2551可以包括一个或多个房间、一个或多个区域、一个或多个部件、一个或多个系统、一个或多个过程或其组合。冷却面板用于冷却储热器2510，其用于冷却建筑物2550或其内容物的至少一些。尽管未示出，但冷却系统2500可包括控制阀(例如用于控制流速、流动路径或两者)、传感器(例如用于感测压力、温度或其差异)、旁路流动路径、脱气器、填充和
排放端口、(例如任何合适类型的)流体兼容配件、歧管、分配块、图25中未示出的任何其他部件或其任何组合。例如，泵2503可以包括一个或多个泵，用于泵送流体通过冷却面板。
[0112]
图26示出了根据本公开的一些实施例的具有储热器2610的用于过冷却的说明性冷却系统2600。例如，冷却系统2600的各个部分可以类似于图10的冷却系统1000的各个部分或图25的冷却系统2500的各个部分。冷却系统2600包括泵2603，泵2603通过流体导管2605和2606联接到冷却面板阵列(例如包括如图所示的阵列2620、2621和2622)。冷却系统2600的尺寸可基于储热器2610的大小、泵2603的额定功率、泵2603的操作参数(例如改变流速的马达或泵速度)、冷却面板阵列的数量、增加或减少每个阵列中冷却面板的数量或其组合来确定。如图所示，冷却系统2600包括三个冷却面板阵列(例如冷却面板阵列2620、2621和2622)，但可以可选地包括一个、两个或三个以上的具有任何合适数量的冷却面板的冷却面板阵列。如图所示，流体导管2605和2606联接到并行布置的冷却面板阵列2620、2621和2622的通道(例如其入口或出口)。合适的流体由泵2603泵送通过流体导管2605，进入冷却面板阵列2620-2622的通道，然后进入流体导管2606，在该处流体返回储热器2610。在一些实施例中，泵2603可以布置在冷却面板阵列(例如如图所示的冷却面板阵列2620-2622)下游。包括合适的体积以积聚流体的储热器2610(例如冷罐)中的流体由泵2652(例如呈现任何合适的泵送配置)泵送到热交换器2684。如图所示，热交换器2684布置为包括压缩机2681、蒸发器2682、阀2683(例如节流阀或其他合适的节流装置)和冷凝器2688和2689的冷却循环2680(例如联接到冷却负载2690)的一部分。冷却循环2680的热交换器2684可以包括并行流式热交换器、错流式热交换器、并流式热交换器、任何其他合适类型的热交换器或其任何组合。压缩机2681、蒸发器2682、阀2683、冷凝器2688和冷凝器2689可包括可用于例如制冷循环的任何合适类型的相应部件。尽管未示出，但冷却系统2600可包括控制阀(例如用于控制流速、流动路径或两者)、传感器(例如用于感测压力、温度或其差异)、旁路流动路径、脱气器、填充端口、(例如任何合适类型的)流体兼容配件、歧管、分配块、图26中未示出的任何其他部件或其任何组合。例如，泵2603可以包括一个或多个泵，用于泵送流体通过冷却面板。
[0113]
图27示出了根据本公开的一些实施例的说明性冷却面板温度、环境温度及其比较的两个线图。线图2700的横坐标值对应于一天中的时间(例如对于24小时制的“小时：分钟”)，而线图2700的纵坐标值对应于以℉为单位的温度。线图2750的横坐标值对应于一天中的时间(例如对于24小时制的“小时：分”，与线图2700相同)，线图2800的纵坐标值对应于以℉为单位的低于环境温度的温差(例如正值对应于低于环境温度的面板温度)。线图2700示出一天中的环境空气温度2701和冷却面板温度2702。线图2750示出一天中线图2700的环境温度2701和冷却面板温度2702之间的差异2751。环境空气温度2701对应于阴影空气温度(例如没有阳光直射)。如图27所示，冷却面板可以在一整天内达到低于环境温度。
[0114]
图28示出了根据本公开的一些实施例的说明性冷却面板排热和温度(参考环境)的两个线图。线图2800的横坐标值对应于入口流体温度和环境温度之间的差值(例如t入口-t环境)，以℃为单位，线图2800的纵坐标值对应于以w/为单位的排热量米2。线图2850的横坐标值对应于以℉为单位的入口流体温度和环境温度之间的差值(例如t
入口-t
环境
)，线图2850的纵坐标值对应于以w/m2为单位的排热量。线图2800示出了一天中(例如当太阳辐照度大于100w/m2时)冷却面板对于高于环境温度的不同入口流体温度的排热能力。线图2800
示出了冷却面板在一天中(例如当太阳辐照度大于100w/m2时)对于更接近环境温度的入口流体温度的排热能力。例如，线图2850展示了使用冷却面板将流体冷却到环境温度以下的冷却系统的能力。为了说明，冷却面板可以在冷凝器侧联接到空调系统、制冷系统或两者，并且可以用于将制冷剂冷却到超出传统风冷式冷凝器所能达到的程度。为了进一步说明，冷却系统可以实施为过冷器或冷凝器替代物。
[0115]
根据本公开，可以将另外用于太阳能板设施(例如光伏或太阳能热设施)的空间附加或替代地用于安装冷却面板。在说明性示例中，冷却面板设施可以实现在500-600kwhr/m2/年(例如冷却负载)范围内节省的功率密度，而太阳能面板设施通常可以实现250-300kwhr/m2/年的发电量。在另一个说明性示例中，冷却面板可以实现3-5年的简单投资回收期，而典型的太阳能光伏面板则为5-8年。在另一个说明性示例中，冷却面板可以实现每天二十四小时的利用，而太阳能光伏板实现每天大约八小时的利用。在另一个说明性示例中，冷却面板重约1.5磅/平方英尺，而太阳能光伏面板重约2.5磅/平方英尺。在一些实施例中，由于与太阳能电池板相比冷却面板的重量减轻，安装只需要单一行业的安装人员和规范(例如不需要公用设施互连)，并且冷却面板可适用于所有屋顶。
[0116]
前述仅说明本公开的原理并且本领域技术人员可以在不脱离本公开的范围的情况下进行各种修改。出于说明而非限制的目的而呈现上述实施例。本公开还可以采取除本文明确描述的那些之外的许多形式。因此，要强调的是，本公开不限于明确公开的方法、系统和设备，而是旨在包括对其的在所附权利要求的精神内的变化和修改。