用于HVAC系统的自由冷却系统的制作方法

用于hvac系统的自由冷却系统
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年2月26日提交的题为“用于hvac系统的自由冷却系统(free cooling system for hvac system)”的美国临时申请序列号62/981,945的优先权和权益，所述美国临时申请出于所有目的通过引用以其整体并入本文。


背景技术：

3.本节内容旨在向读者介绍本领域的各个方面，所述方面可能涉及在下文进行描述的本公开的各个方面。此讨论被认为有助于向读者提供背景信息以促进对本公开的各个方面的更好理解。因此，应理解的是，将从这个角度来解读这些陈述，而不是承认现有技术。
4.冷冻器系统或蒸气压缩系统利用工作流体(例如制冷剂)，所述工作流体响应于暴露于冷冻器系统组件内的不同温度和压力而改变蒸气、液体及其组合之间的相。冷冻器系统可以使工作流体与调节流体(例如，水)处于热交换关系，并且可以将调节流体递送到由冷冻器系统服务的调节设备和/或受调节环境。在此类应用中，调节流体可穿过如空气处理器等下游设备，以调节其它流体，如建筑物内的空气。
5.在某些冷冻器系统中，可以另外或可替代地使用环境空气来使调节流体冷却。例如，冷冻器系统可以包含冷冻流体可以流过的自由冷却回路。冷冻流体可以通过环境空气冷却，并且自由冷却回路可以包含热交换器，所述热交换器使冷却的冷冻流体与调节流体处于热交换关系，以将热从调节流体传递到冷却的冷冻流体。因此，自由冷却回路可以通过环境空气提供用于冷冻器系统的冷却能力。然而，在常规冷冻器中，可能难以控制自由冷却回路所提供的冷却的量。


技术实现要素：

6.下文阐述对本文所公开的某些实施例的概括。应当理解，所呈现的这些方面仅用于向读者提供这些实施例的简要概括，并且这些方面不旨在限制本公开的范围。事实上，本公开可以涵盖下文可能未阐述的各个方面。
7.在一个实施例中，一种加热、通风和/或空气调节(hvac)系统包含变速泵，所述变速泵被配置成引导冷冻流体穿过所述hvac系统的自由冷却回路。所述自由冷却回路被配置成使所述冷冻流体与环境空气处于热交换关系。所述hvac系统还包含热交换器和控制器，所述热交换器被配置成使所述冷冻流体与调节流体处于热交换关系，所述控制器被配置成基于所述hvac系统的参数操作所述变速泵。
8.在一个实施例中，一种空气冷却式冷冻器系统包含自由冷却回路，所述自由冷却回路具有变速泵和热交换器。所述变速泵被配置成引导冷冻流体穿过所述自由冷却回路，所述热交换器被配置成使所述冷冻流体与调节流体处于热交换关系，并且所述自由冷却回路被配置成使所述冷冻流体与环境空气处于热交换关系。所述空气冷却式冷冻器系统还包含控制器，所述控制器被配置成基于所述空气冷却式冷冻器系统的参数选择性地在第一操作模式或第二操作模式下操作所述自由冷却回路。所述控制器被配置成设立所述变速泵在
所述第一操作模式下的阈值速度。
9.在一个实施例中，一种冷冻器系统包含自由冷却回路，所述自由冷却回路包括变速泵，所述变速泵被配置成引导冷冻流体穿过所述自由冷却回路，并且所述自由冷却回路被配置成使所述冷冻流体与环境空气处于热交换关系。所述冷冻器系统还包含：调节流体回路，所述调节流体回路具有调节流体泵，所述调节流体泵被配置成引导调节流体穿过所述调节流体回路；热交换器，所述热交换器被配置成使所述冷冻流体与所述调节流体处于热交换关系；以及控制器，所述控制器被配置成基于指示所述自由冷却回路的温度的参数操作所述自由冷却回路。
附图说明
10.通过阅读以下详细描述并参考附图，可以更好地理解本公开的各个方面，在附图中：
11.图1是根据本公开的一方面的可以在商业环境中利用加热、通风和/或空气调节(hvac)系统的实施例的建筑物的透视图；
12.图2是根据本公开的一方面的蒸气压缩系统的实施例的示意图；
13.图3是根据本公开的一方面的具有蒸气压缩系统和自由冷却回路的hvac系统的实施例的示意图；并且
14.图4是根据本公开的一方面的用于操作hvac系统的自由冷却回路的方法或过程的实施例的流程图。
具体实施方式
15.下面将描述一个或多个具体实施例。为了提供对这些实施例的简洁描述，说明书中未描述实际实施方案的所有特征。应当理解，在任何此类实际实施方案的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出大量实施方案特定的决策以实现开发者的特定目标，如符合系统相关的和商业相关的约束，所述目标可能因实施方案而变化。此外，应当理解，此类开发工作可能是复杂且耗时的，但对受益于本公开的普通技术人员而言仍是设计、生产和制造上的例行工作。
16.在介绍本公开的各个实施例的元件时，冠词“一个(a/an)”和“所述(the)”旨在意指存在所述元件中的一个或多个元件。术语“包括(comprising)”、“包含(including)”和“具有(having)”旨在是包括性的并且意指可以存在除所列举元件之外的另外的元件。另外地，应当理解，对本公开的“一个实施例”或“实施例”的引用不旨在被解释为排除同样并入所述特征的另外的实施例的存在。
17.本公开的实施例涉及被配置成使调节流体冷却的加热、通风和/或空气调节(hvac)系统。例如，hvac系统可以从某一结构(例如，建筑物)接收调节流体，并且可以使调节流体冷却。hvac系统然后可以使冷却的调节流体返回到所述结构。在某些实施例中，hvac系统可以包含蒸气压缩系统，所述蒸气压缩系统被配置成使制冷剂冷却并且使冷却的制冷剂与调节流体处于热交换关系，以从调节流体中吸收热或热能。因此，蒸气压缩系统可以使调节流体冷却。hvac系统可以另外或可替代地包含冷冻流体回路(例如，自由冷却回路)，所述冷冻流体回路被配置成使冷冻流体(例如，乙二醇、丙二醇、水、乙二醇-水溶液)冷却并且
使冷却的冷冻流体与调节流体处于热交换关系，以从调节流体中吸收热。例如，自由冷却回路可以通过将热从冷冻流体传递到环境空气来使冷冻流体冷却。以此方式，自由冷却回路的冷却能力可以取决于环境空气的温度。
18.在一些情况下，可能不希望使调节流体过度冷却。作为实例，如果调节流体是水，则可能不希望将水冷却至冻结点。作为另一实例，如果调节流体是粘性流体，则可能不希望将调节流体冷却到将显著增加调节流体的粘度并影响调节流体的流动(例如，体积流量)的具体温度以下。然而，可能难以操作hvac系统，如自由冷却回路来避免使调节流体过度冷却。例如，可能难以以避免将过多热从调节流体传递到冷冻流体的方式引导冷冻流体穿过自由冷却回路。另外或可替代地，可以实施多个阀、管道和/或其它组件来控制冷冻流体流过自由冷却回路以避免使调节流体过度冷却。因此，与hvac系统的操作和/或制造相关联的复杂度和/或成本可能会增加。
19.目前认识到，需要改进hvac系统的操作，以避免使调节流体过度冷却。因此，本公开的实施例涉及操作如自由冷却回路等冷冻流体回路，以限制和/或以其它方式控制冷冻流体回路的冷却能力。举例来说，冷冻流体回路可以包含引导冷冻流体穿过冷冻流体回路的泵。所述泵可以是被配置成以不同速度操作从而以不同流量引导冷冻流体穿过冷冻流体回路的变速泵。例如，增加泵的速度可以增加冷冻流体的流量，并且可以使更大量的热从调节流体传递到冷冻流体。因此，增加泵的速度可以增加冷冻流体回路的冷却能力。这样，可以基于冷冻流体回路的期望冷却能力来控制或调节变速泵的速度。在一些实施例中，可以确定或限定泵的阈值速度，并且可以以低于阈值速度的速度操作泵，以由此以期望流量引导冷冻流体，以避免使调节流体过度冷却。尽管本公开主要讨论了针对hvac系统(例如，被配置成通过自由冷却回路利用环境空气使冷冻流体冷却的hvac系统)以不同速度引导冷冻流体，但是本文描述的技术可以应用于期望避免冷冻流体如在过程冷却应用和/或热回收应用中过度冷却(例如，以避免冻结)的任何合适的系统、过程或应用。
20.现在转向附图，图1是用于加热、通风和空气调节(hvac)系统的应用的实施例的透视图。通常，此类系统可以应用于hvac领域内和该领域以外的环境范围内。hvac系统可以通过蒸气压缩制冷、吸收式制冷或热电冷却向数据中心、电气装置、冷冻机、冷却器或其它环境提供冷却。然而，在目前设想的应用中，hvac系统可用于住宅、商业、轻工业、工业，以及用于加热或冷却空间或外壳的任何其它应用，如住宅、建筑物、结构等。hvac系统可用于工业应用中，在适当的情况下，用于各种流体的基本冷却和加热。
21.所展示的实施例示出了用于可以利用热交换器的建筑环境管理的hvac系统。建筑物10通过包含冷冻器12和锅炉14的系统冷却。如所示出的，冷冻器12安置在建筑物10的屋顶上，并且锅炉14位于地下室中；然而，冷冻器12和锅炉14可以位于建筑物10旁边的其它设备间或区域中。冷冻器12可以是实施制冷循环以使水或其它调节流体冷却的空气冷却式或水冷却式装置。冷冻器12容纳在包含制冷回路、自由冷却系统以及如泵、阀和管道等相关联的设备的构筑体内。例如，冷冻器12可以是并入自由冷却系统的单独整体式屋顶单元。锅炉14是水在其中被加热的封闭容器。来自冷冻器12和锅炉14的水通过水导管16在建筑物10中循环。水导管16被路由到位于建筑物10的单独楼层上和部分内的空气处理器18。
22.空气处理器18联接到管道系统20，所述管道系统适于在空气处理器18之间分配空气并且可以从外部进口(未示出)接收空气。空气处理器18包含热交换器，所述热交换器使
来自冷冻器12的冷水和来自锅炉14的热水循环以向建筑物10内的受调节空间提供加热的或冷却的空气。空气处理器18内的风扇通过热交换器吸取空气并将受调节空气引导到建筑物10内的如房间、公寓或办公室等环境，以将环境维持在指定温度下。这里示出为包含恒温器22的控制装置可以用于指定受调节空气的温度。控制装置22还可以用于控制空气穿过空气处理器18并从所述空气处理器流动。所述系统中可以包含其它装置，如调节水的流动和压力的控制阀和/或感测水、空气等的温度和压力的温度传感器或开关。此外，控制装置可以包含计算机系统，所述计算机系统与其它建筑物控制或监测系统以及甚至远离建筑物10的系统集成在一起或分开。
23.图2是具有闪蒸罐32(例如节能器罐)的蒸气压缩系统30的实施例的示意图。例如，蒸气压缩系统30可以是空气冷却式冷冻器的一部分。然而，应当理解的是所公开的技术可以并入有各种其它类型的冷冻器。蒸气压缩系统30包含制冷剂回路34，所述制冷剂回路被配置成使如制冷剂等工作流体循环穿过沿制冷剂回路34安置的压缩机36(例如，螺杆式压缩机)。制冷剂回路34还包含闪蒸罐32、冷凝器38、膨胀阀或装置40以及液体冷冻器或蒸发器42。制冷剂回路34的组件使得能够在工作流体与其它流体(例如，调节流体、空气、水等)之间进行热传递，以便提供对如建筑物10的内部等环境的冷却。
24.可以在蒸气压缩系统30中用作制冷剂的工作流体的一些实例是：基于氢氟烃(hfc)的制冷剂，例如r-410a、r-407、r-134a、氢氟烯烃(hfo)；“天然”制冷剂，如氨(nh3)、r-717、二氧化碳(co2)、r-744；或基于烃的制冷剂、水蒸气、全球变暖潜势(gwp)低的制冷剂或任何其它合适的制冷剂。在一些实施例中，蒸气压缩系统30可以被配置成有效地利用在一个大气压下标准沸点为约19摄氏度(66华氏度或更低)的制冷剂，相对于如r-134a等中压制冷剂，其也被称为低压制冷剂。如本文所使用的，“标准沸点”可以指在一个大气压下测得的沸点温度。
25.蒸气压缩系统30可以进一步包含控制面板44(例如，控制器)，所述控制面板具有模数(a/d)转换器46、微处理器48、非易失性存储器50和/或接口板52。在一些实施例中，蒸气压缩系统30可以使用一个或多个变速驱动器(vsd)54和电机56。电机56可以驱动压缩机36并且可以由vsd 54供电。vsd 54从交流(ac)电源接收具有具体固定线路电压和固定线路频率的ac电力，并且向电机56提供具有可变电压和频率的电力。在其它实施例中，电机56可以直接由ac或直流(dc)电源供电。电机56可以包含可以由vsd 54供电或直接由ac或dc电源供电的任何类型的电机，如开关磁阻电机、感应电机、电子整流永磁电机或另一种合适的电机。
26.压缩机36压缩制冷剂蒸气，并且可以将蒸气递送到油分离器58，所述油分离器将油与制冷剂蒸气分离。制冷剂蒸气随后被朝向冷凝器38引导，并且油被返回到压缩机36。被递送到冷凝器38的制冷剂蒸气可以在冷凝器38处将热传递到冷却流体。例如，冷却流体可以是被冷凝器风扇62迫使跨过冷凝器38的热交换器盘管的环境空气60。由于与冷却流体(例如，环境空气60)进行的热传递，制冷剂蒸气可以在冷凝器38中冷凝成制冷剂液体。
27.液体制冷剂离开冷凝器38，并且然后流过第一膨胀装置64(例如，膨胀装置40、电子膨胀阀等)。第一膨胀装置64可以是被配置成控制液体制冷剂流向闪蒸罐32的闪蒸罐进料阀。第一膨胀装置64还被配置成降低从冷凝器38接收到的液体制冷剂的压力(例如，使液体制冷器膨胀)。在膨胀过程期间，液体的一部分可以蒸发，并且因此闪蒸罐32可以用于将
蒸气与从第一膨胀装置64接收到的液体分离。另外，由于液体制冷剂在进入闪蒸罐32时经历的压降(例如，由于在进入闪蒸罐32时经历的体积的快速增加)，闪蒸罐32可以提供液体制冷剂的进一步膨胀。
28.闪蒸罐32中的蒸气可以离开并流向压缩机36。例如，蒸气可以被吸取到压缩机36的中间级或排放级(例如，不是吸入级)。阀66(例如，节能器阀、电磁阀等)可以被包含在制冷剂回路34中以控制蒸气制冷剂从闪蒸罐32流向压缩机36。在一些实施例中，当阀66打开(例如，完全打开)时，闪蒸罐32内的另外的液体制冷剂可以蒸发并且提供闪蒸罐32内的液体制冷剂的另外过冷。由于在第一膨胀装置64和/或闪蒸罐32中膨胀，在闪蒸罐32中收集的液体制冷剂的焓可以低于离开冷凝器38的液体制冷剂的焓。液体制冷剂可以从闪蒸罐32流动，穿过第二膨胀装置68(例如，膨胀装置40、孔口等)并流向蒸发器42。在一些实施例中，制冷剂回路34还可以包含被配置成调节液体制冷剂从闪蒸罐32流向蒸发器42的阀70(例如，排放阀)。例如，阀70可以基于制冷剂的吸入过热的量来控制(例如，通过控制面板44)。
29.递送到蒸发器42的液体制冷剂可以从调节流体吸收热，所述调节流体可以是或可以不是冷凝器38中使用的相同冷却流体。蒸发器42中的液体制冷剂可经历相变以变成蒸气制冷剂。例如，蒸发器42可以包含流体联接到供应管线72和回流管线74的管束，所述供应管线和回流管线连接到冷却负载。蒸发器42的调节流体(例如，水、油、氯化钙盐水、氯化钠盐水或任何其它合适的流体)通过回流管线74进入蒸发器42并且通过供应管线72离开蒸发器42。蒸发器42可以通过与制冷剂的热传递来降低管束中的调节流体的温度，使得调节流体可以用于提供对受调节环境的冷却。蒸发器42中的管束可以包含多个管和/或多个管束。在任何情况下，制冷剂蒸气离开蒸发器42并且通过吸入管线返回到压缩机36以完成制冷剂循环。
30.在一些情况下，可能期望通过冷冻流体回路，如自由冷却回路来使调节流体冷却。如本文所使用的，自由冷却是指在蒸气压缩系统(例如，蒸气压缩系统30)不操作的情况下冷却(例如，使调节流体冷却)。在一些实施例中，自由冷却操作可以利用环境空气的温度来使调节流体冷却。例如，冷冻流体(例如，冷冻液体)可以通过环境空气冷却，并且冷却的冷冻流体可以与调节流体处于热交换关系，以使调节流体冷却。在某些实施方案中，自由冷却系统可以代替蒸气压缩系统(例如，蒸气压缩系统30)操作以降低操作成本。例如，通过使自由冷却系统操作，蒸气压缩系统的组件，如压缩机可以不操作，这由此降低了与使蒸气压缩系统和整个hvac系统操作相关联的成本。另外或可替代地，自由冷却系统可以与蒸气压缩系统结合使用，以提供对调节流体的另外的冷却。事实上，自由冷却系统和蒸气压缩系统可基于调节流体的期望冷却量而独立地操作。虽然下文讨论的实施例描述了利用自由冷却回路实施的当前技术，但是应当注意，当前公开的技术可以与其它类型的冷冻流体回路(例如，蒸气压缩回路)一起使用。
31.考虑到这一点，图3是具有蒸气压缩系统30、调节流体回路102和自由冷却回路104(例如，冷冻流体回路)的hvac系统100(例如，空气冷却式冷冻器系统)的示意图。如水等调节流体可被hvac系统100引导穿过调节流体回路102以冷却。例如，调节流体回路102流体联接到负载106，如位于由hvac系统100服务的构筑体的一部分中的空气处理设备，并且hvac系统100可以从负载106接收调节流体，使调节流体冷却，并且将冷却的调节流体返回到负载106，以提供对负载106的冷却。
32.调节流体回路102可以包含定位在回流管线74处的调节流体泵108，并且调节流体泵108可以迫使调节流体从负载106进入到调节流体回路102中或将调节流体从所述负载吸取到所述调节流体回路中。调节流体泵108可以将调节流体引导至热交换器110，所述热交换器使调节流体与流经自由冷却回路104的冷冻流体(例如，冷冻液体)处于热交换关系。例如，热交换器110可以使得能够将热从调节流体传递到冷冻流体，由此使调节流体冷却。然后可以将冷却的调节流体从热交换器110引导到蒸气压缩系统30的蒸发器42，所述蒸发器可以使调节流体与冷却制冷剂处于热交换关系，并且进一步使调节流体冷却。这样，自由冷却回路104和蒸气压缩系统30的实施和操作可以增加由hvac系统100提供的用于使调节流体冷却的冷却能力。然而，应当注意，在一些情况下，自由冷却回路104或蒸气压缩系统30两者均不会或其中一者会基于要由hvac系统100提供(例如，以使调节流体冷却)的期望冷却量进行操作。在任何情况下，然后通过供应管线72引导调节流体从蒸发器42到达负载106。
33.自由冷却回路104可以包含被配置成引导冷冻流体穿过自由冷却回路104的冷冻流体泵112。作为实例，冷冻流体泵112可以将冷冻流体引导到自由冷却回路104的冷凝器114(例如，流体冷却盘管、液体冷却盘管等)。冷凝器114可以通过将热从冷冻流体传递到环境空气来使冷冻流体冷却。例如，冷凝器114可以是流体-空气热交换器(例如，液体到空气的热交换器)，所述流体-空气热交换器被配置成使被引导穿过自由冷却回路104的液态冷冻流体(例如，乙二醇、丙二醇、水、乙二醇-水溶液)与环境空气处于热交换关系。因此，液态冷冻流体可在冷凝器114内通过环境空气进一步冷却。应当注意，由于冷冻流体可以以液体形式进入冷凝器114，因此冷凝器114可以在不改变冷冻流体的相(例如，无需冷凝)的情况下进一步使冷冻流体冷却。尽管在所展示的实施例中，冷冻流体泵112被定位成从热交换器110接收冷冻流体，但是冷冻流体泵112可以被安置在自由冷却回路104中的任何合适定位处，如使得冷冻流体泵112能够从冷凝器114接收冷冻流体的定位处(例如，以在冷凝器114使冷冻流体冷凝的实施例中使得更多液体能够流经冷冻流体泵112)。此外，在一些实施例中，自由冷却回路104可以包含膨胀装置(例如，膨胀罐、膨胀排气口)，所述膨胀装置被配置成从冷凝器114接收冷冻流体，并且使冷冻流体减压和热膨胀，由此进一步使冷冻流体冷却。
34.在一些实施例中，冷凝器114可以包含风扇116，所述风扇被配置成引导环境空气跨过冷凝器114，并且冷冻流体因此可以通过对流而被冷却。然后可以将冷却的冷冻流体从冷凝器114引导至热交换器110，在所述热交换器中，冷却的冷冻流体可以从调节流体吸收热或热能以使调节流体冷却。冷冻流体泵112然后可以将冷冻流体从热交换器110引导至冷凝器114，以完成冷冻流体的流动路径。
35.在某些实施例中，自由冷却回路104的相当一部分可以位于周围环境中，以将冷冻流体在整个自由冷却回路104置于热交换关系。以这种方式，即使当自由冷却回路104内的冷冻流体不在冷凝器114中时，冷冻流体也可以继续通过环境空气冷却，以由此增加冷冻流体通过热交换器110从调节流体吸收热的能力。因此，由hvac系统100提供的冷却能力可以增加。
36.控制面板44可以被配置成控制hvac系统100的各个组件。作为实例，控制面板44可以通信地耦接到冷冻流体泵112(例如，冷冻流体泵112的电机驱动器113)，以调节冷冻流体穿过自由冷却回路104的流动。例如，如果自由冷却回路104的操作是不期望的(例如，如果
环境空气的温度超过调节流体的温度一定阈值温度值)，则控制面板44可以暂停或结束冷冻流体泵112的操作。这样，冷冻流体不流经自由冷却回路104，并且可以不通过冷凝器114冷却。因此，热交换器110中的冷冻流体可以不从调节流体中吸收热，并且自由冷却回路104因此不使调节流体冷却。在某些实施例中，冷冻流体泵112可以是变速泵，并且电机驱动器113可以是可以以不同速度操作冷冻流体泵112以便以不同流量引导冷冻流体穿过自由冷却回路104的vsd。举例来说，增加冷冻流体泵112的速度可以增加冷冻流体穿过冷凝器114和穿过热交换器110的流量，以增加冷冻流体与调节流体之间的热传递，由此增加由冷冻流体和自由冷却回路104提供的用于使调节流体冷却的冷却量。降低冷冻流体泵112的速度可以降低冷冻流体穿过冷凝器114和穿过热交换器110的流量，以降低冷冻流体与调节流体之间的热传递，由此降低由自由冷却回路104提供的用于使调节流体冷却的冷却量。以此方式，控制面板44可以使冷冻流体泵112基于自由冷却回路104的期望冷却能力，如基于调节流体的当前温度和/或目标温度以特定速度操作。
37.在另外的或替代性实施例中，控制面板44可以通信地耦接到风扇116，以控制冷冻流体在冷凝器114中的冷却。在某些实施方案中，风扇116可以是单速风扇。因此，控制面板44可以操作风扇116以实现冷冻流体在冷凝器114中的对流冷却，或者控制面板44可以暂停风扇116的操作，使得不使用对流冷却来使冷冻流体冷却。另外或可替代地，风扇116可以是变速风扇，并且控制面板44可以以多个可用速度中的特定速度操作风扇116，从而以期望流量引导环境空气跨过冷凝器114。以此方式，控制面板44可以操作风扇116以提供冷冻流体的期望冷却能力。
38.应当注意，所展示的自由冷却回路104可以在无需实施额外组件的情况下实现对调节流体的冷却的期望控制。例如，控制面板44可以操作冷冻流体泵112和风扇116以在无需额外的管道(例如，用于绕过穿过冷凝器114的流动的流体管线)、阀、泵或其它合适的设备的情况下控制冷却能力。事实上，所展示的自由冷却回路104包含冷冻流体被引导穿过的单个流体环路。
39.控制面板44还可以通信地耦接到蒸气压缩系统30。例如，控制面板44可以被配置成控制蒸气压缩系统30的操作(例如，通过操作压缩机36)，以确定、选择、设立或设定制冷剂通过蒸发器42使调节流体冷却的冷却能力。此外，控制面板44可以独立地操作蒸气压缩系统30和自由冷却回路104。在一实例中，控制面板44可以操作自由冷却回路104并且暂停蒸气压缩系统30的操作，如在冷冻流体的温度低于调节流体的温度时(例如，在环境空气的温度足够低时)，并且自由冷却回路104因此可以使调节流体充分冷却以满足负载106的需求。因此，自由冷却回路104单独可以使调节流体冷却。在另一实例中，控制面板44可以操作蒸气压缩系统30并且暂停自由冷却回路104的操作，如在冷冻流体的温度高于调节流体的温度时(例如，在环境空气的温度高时)，并且自由冷却回路104因此可能不能够使调节流体充分冷却。在另外的实例中，控制面板44可以操作自由冷却回路104和蒸气压缩系统30两者，并且调节流体可以通过自由冷却回路104的冷冻流体和蒸气压缩系统30的制冷剂两者冷却。这样，相比于使单独的自由冷却回路104或蒸气压缩系统30操作，对调节流体的冷却可以增加。控制面板44还可以调节蒸气压缩系统30和自由冷却回路104的相应操作参数。也就是说，例如，控制面板44可以独立于蒸气压缩系统30的压缩机36操作自由冷却回路104的冷冻流体泵112。以此方式，控制面板44可以改变蒸气压缩系统30和自由冷却回路104的相
应冷却能力。
40.控制面板44可以进一步通信地耦接到调节流体泵108。作为实例，控制面板44可以基于控制面板44确定调节流体的冷却是期望的(例如，基于负载106的需求)操作调节流体泵108以引导调节流体穿过调节流体回路102。在对调节流体的冷却不期望时，控制面板44可以可替代地暂停调节流体泵108的操作，并且因此调节流体不被引导穿过调节流体回路102。在某些实施例中，调节流体泵108可以是变速泵，并且控制面板44可以操作调节流体泵108以引导调节流体以多个可用流量中的特定流量穿过调节流体回路102。例如，如果调节流体的量增加(例如，体积流量增加)是期望的，则控制面板44可以增加调节流体泵108的速度，以增加调节流体穿过调节流体回路102的流量。
41.如上文所提到的，可能不期望将调节流体冷却到阈值温度以下。出于这个原因，控制面板44可以操作hvac系统100以避免调节流体过度冷却。例如，控制面板44可以在阈值速度以下操作冷冻流体泵112，以限制冷冻流体穿过自由冷却回路104的流量，由此限制冷冻流体提供的对调节流体的冷却。为此，控制面板44可以通信地耦接到一个或多个传感器118，所述一个或多个传感器各自可以监测hvac系统100的参数。在一实例中，传感器118可以是自由冷却回路104的一部分，并且参数可以包含进入热交换器110的冷冻流体的温度、冷凝器114的温度(例如，冷凝器114的壁或壳体的温度)、离开热交换器110的冷冻流体的温度、环境空气的温度、冷冻流体穿过自由冷却回路104的流量、另一合适的参数或其任何组合。在另外的实例中，传感器118可以是调节流体回路102的一部分，并且参数可以包含调节流体的温度、调节流体的流量、蒸发器42的温度(例如，蒸发器42的壁或壳体的温度)、热交换器110的温度(例如，热交换器110的壁或壳体的温度)、另一合适的参数或其任何组合。在另外的实例中，控制面板44可以接收其它合适的参数，如调节流体的期望或目标温度、调节流体的期望或目标流量等。如上文所提到的，传感器118可以基于热交换器的壁或其它结构组件或回路的温度来确定冷冻流体和/或调节流体的温度。例如，传感器118可以确定冷冻流体或调节流体可以流过的导管、管道、盘管、壳体、翅片或管的温度，以指示冷冻流体和/或调节流体的温度。在另外的或替代性实施例中，传感器118可以基于整体流体温度，如在沿流体的相应流动路径的不同位置处分别检测到的流体温度的平均值(例如，数学平均值)来确定冷冻流体和/或调节流体的温度。
42.传感器118可以将指示确定的参数的数据传输到控制面板44，并且控制面板44可以相应地，如通过设置、确定或限定冷冻流体泵112的阈值速度操作冷冻流体泵112。因此，冷冻流体泵112的电机驱动器113可以以任何合适的速度(例如，低于阈值速度)操作冷冻流体泵112，以避免调节流体过度冷却。
43.另外或可替代地，控制面板44可以操作hvac系统100的另一个合适组件，以避免将调节流体冷却到阈值温度以下。作为实例，控制面板44可以设置、确定或限定风扇116的阈值风扇速度，以在阈值风扇速度以上或以下操作风扇116，设置、确定或限定调节流体泵108的阈值泵速度以在阈值泵速度以上或以下操作调节流体泵108，启动或暂停蒸气压缩系统30和/或自由冷却回路104或其任何组合的操作。事实上，控制面板44可以确定或选择操作模式和/或确定、设立或选择hvac系统100的任何组件的阈值操作参数，以避免使调节流体过度冷却。
44.在某些实施例中，控制面板44可以参考数据库表，以便选择或确定hvac系统100基
于由传感器118传输的数据进行的操作。数据库表可以基于由传感器118确定的参数的不同组合指示hvac系统100的相应操作模式或操作参数(例如，冷冻流体泵112的泵速度、调节流体泵108的泵速度、风扇116的风扇速度、蒸气压缩系统30的操作)。因此，控制面板44可以参考数据库表，以基于由传感器118传输的数据选择hvac系统100的对应操作模式。在另外的或替代性实施例中，控制面板44可以使用方程式来确定hvac系统100的操作。所述方程式可以包含hvac系统100的操作模式(例如，冷冻流体泵112的泵速度、调节流体泵108的泵速度、风扇116的风扇速度、蒸气压缩系统30的操作)与由传感器118确定的参数之间的关系(例如，数学关系)。这样，控制面板44可以通过利用方程式来计算hvac系统100的对应操作模式。
45.应当注意，控制面板44可以改变hvac系统100在hvac系统100操作的不同时间的操作模式。举例来说，在初始化hvac系统100的操作后，冷冻流体的温度就可能处于低温。这样，控制面板44可以将冷冻流体泵112的阈值速度选择或设立为低阈值速度，以减少冷冻流体与调节流体之间的热传递的量，以避免使调节流体过度冷却。然而，随着hvac系统100继续操作，冷冻流体的温度可以由于通过热交换器110与调节流体正在进行的热交换和/或由于通过自由冷却回路104的操作(例如，通过冷冻流体泵112)产生的热而增加。因此，冷冻流体的冷却能力可能降低。因此，控制面板44可以将冷冻流体泵112的阈值速度从低阈值速度增加，使得电机驱动器113可以增加冷冻流体泵112的操作速度，而不会导致调节流体过度冷却。
46.在一些实施例中，控制面板44可以启动hvac系统100在第一操作模式(例如，固定或预定模式)下的操作，不论由传感器118确定的参数如何。因此，hvac系统100最初可以在相同的第一操作模式下操作。例如，第一操作模式可以是hvac系统100的低操作模式，如冷冻流体泵112的阈值速度低的操作模式。第一操作模式下的具体操作可以通过测试(例如，在hvac系统100的开发或制造期间)和/或通过对hvac系统100的先前操作的分析来确定。随着hvac系统100继续操作，控制面板44可以相应地调节或去除冷冻流体泵112的阈值速度。在另外的或替代性实施例中，在启动hvac系统100的操作后，控制面板44就可以在确定或选择hvac系统100的操作模式之前从传感器118接收数据。因此，hvac系统100的具体操作模式在hvac系统100的操作已经启动后的某个时间间隔之前可能不能确定或选择。在任何情况下，控制面板44可以随着hvac系统100继续操作而动态地调整hvac系统100的操作模式，如通过基于由传感器118接收到的数据改变冷冻流体泵112的阈值速度。
47.图4是用于使hvac系统100的自由冷却回路104操作的方法或过程200的实施例的流程图。在一些实施例中，方法200可以由如控制面板44等单个控制器执行。在另外的或替代性实施例中，方法200可以由多个控制器执行。进一步地，方法200的某些步骤可以在不同的实施例中，如hvac系统100的不同实施例中以不同方式执行。例如，可以执行另外的步骤，和/或方法200的某些步骤可以被去除、修改或以不同的顺序执行。
48.在框202处，使自由冷却回路104操作。为此，冷冻流体泵112可以操作以引导冷冻流体穿过自由冷却回路104。在一些实施例中，自由冷却回路104可以响应于确定调节流体正被引导穿过调节流体回路102(例如，基于由传感器118确定的调节流体的流量)以及可以使用环境空气来使调节流体冷却(例如，基于由传感器118确定的环境空气的温度)进行操作。例如，自由冷却回路104可以基于确定环境空气处于足够低的温度下操作，使得可以充
分地将热从调节流体传递到冷冻流体，并且从冷冻流体传递到环境空气，由此使调节流体冷却。在某些实施例中，自由冷却回路104的风扇116也可以被操作为使流经冷凝器114(例如，液体到空气热交换器)的冷冻流体冷却，由此增加冷冻流体的冷却能力。
49.在框204处，关于指示自由冷却回路104中的冷冻流体的温度是否高于阈值温度进行确定。在一些实施例中，关于指示冷冻流体温度的温度的确定可以基于自由冷却回路104的组件(例如，冷凝器114的壁或其它结构组件)的温度进行。换句话说，关于流经自由冷却回路104的冷冻流体是否会导致调节流体过度冷却进行确定。作为实例，传感器118可以传输指示在自由冷却回路104的特定部分处流动，如离开冷凝器114、进入冷凝器114、进入热交换器110、离开热交换器110、冷冻流体泵112接收到的、在自由冷却回路104的任何其它合适部分处流动或其任何组合的冷冻流体的当前温度的数据。如上文所讨论的，指示冷冻流体的当前温度的数据可以是冷冻流体的温度或自由冷却回路104的组件的温度。
50.另外，阈值温度可以基于与被引导穿过调节流体回路102的调节流体相关联的参数，如低温，所述低温可以指调节流体将被维持在其以上的温度。例如，如果期望避免调节流体(例如水)冻结，则阈值温度可以高于调节流体冻结的温度(例如零摄氏度)。然而，阈值温度可以是任何合适的温度(例如，调节流体达到阈值粘度的温度)，如五摄氏度、负五摄氏度、负十摄氏度等等。阈值温度可以另外或可替代地基于任何其它合适的参数，如调节流体的当前温度、调节流体的目标温度、环境空气的当前温度、自由冷却回路104的组件的当前温度、穿过调节流体回路102的调节流体的流量、冷冻流体的组成、调节流体的组成、另一合适的参数或其任何组合。此外，在另外的或替代性实施例中，可以使用hvac系统100的任何其它合适的参数的阈值来确定自由冷却回路104是否可能导致调节流体过度冷却。
51.响应于确定指示冷冻流体温度的温度高于阈值温度，自由冷却回路104可以在第一操作模式下操作，如框206所示。在第一操作模式下，自由冷却回路104的冷冻流体泵112可以正常操作(例如，不阻止或限制操作速度)。进一步地，自由冷却回路104的风扇116可以被操作为使冷凝器114中的冷冻流体冷却。这样，可以使自由冷却回路104在第一操作模式下操作以提供调节流体的第一或更高的冷却能力。例如，自由冷却回路104可以在环境空气的温度和/或调节流体的温度显著高于调节流体的低温(例如，高第一阈值温度值)时在第一操作模式下操作。当自由冷却回路104在第一操作模式下操作时，可以持续监测指示自由冷却回路104中的冷冻流体温度的温度，以确定自由冷却回路104在第一操作模式下操作是否要被维持。
52.然而，响应于确定指示冷冻流体温度的温度低于阈值温度，自由冷却回路104可以在第二操作模式下操作，如框208所示。第二操作模式可以阻止自由冷却回路104使调节流体过度冷却，或将调节流体冷却到低温以下。举例来说，自由冷却回路104可以在环境空气的温度显著低于低温(例如，低第二阈值温度值)时，在第二操作模式下操作。另外或可替代地，自由冷却回路104可以在调节流体的温度接近低温(例如，不显著高于低温，在低温的第三阈值温度值内)时，在第二操作模式下操作。
53.在任何情况下，在自由冷却回路104的第二操作模式下操作期间，可以限制冷冻流体泵112的速度，如框210所示。举例来说，冷冻流体泵112的阈值速度可以被选择或设立，并且冷冻流体泵112的速度可以保持低于所选阈值速度。也就是说，冷冻流体泵112可以以低于阈值速度的任何速度操作，但是高于阈值速度的冷冻流体泵112的操作可能被阻止。因
此，例如，电机驱动器113可以相应地(例如，通过改变冷冻流体泵112的当前速度)控制冷冻流体泵112的操作。因此，冷冻流体以有限的流量被引导穿过自由冷却回路104，以限制冷冻流体的冷却能力并避免使调节流体过度冷却(例如，进一步将冷冻流体冷却到阈值温度以下)。在一些实施方案中，风扇116在自由冷却回路104在第二操作模式下操作时可以不操作，以避免使调节流体过度冷却。另外或可替代地，风扇116可以在自由冷却回路104的第二操作模式期间在某些操作条件下操作，如在蒸气压缩系统30操作或不操作时和/或在调节流体的温度显著大于低温时。
54.可以在自由冷却回路104在第二操作模式下操作期间持续监测指示冷冻流体温度的温度，以确定在第二操作模式下的操作是否要维持。在某些实施例中，如果做出了对指示冷冻流体温度的温度高于阈值温度(例如，高于阈值温度以上的第四阈值温度值)的确定，则自由冷却回路104的操作可以从第二操作模式转换到第一操作模式。因此，可以去除冷冻流体泵112的阈值速度，使得冷冻流体泵112可以以任何合适的速度操作，以引导冷冻流体穿过自由冷却回路104，和/或风扇116可以被操作为使冷冻流体冷却。在另外的或替代性实施例中，冷冻流体泵112的阈值速度可以基于指示自由冷却回路104在第二操作模式下操作时的冷冻流体温度的温度来动态地选择或设立。也就是说，冷冻流体泵112的阈值速度可以随着指示冷冻流体温度的温度变化(例如，增加)而调整(例如，增加)。在另外的实施例中，自由冷却回路104的其它组件的具体操作(例如，风扇116的速度)可以基于指示在自由冷却回路104的第二操作模式下冷冻流体温度的温度。仍进一步地，可以监测除了指示冷冻流体温度的温度之外或作为所述温度的替代的其它参数，以确定自由冷却回路104的组件在第二操作模式下的具体操作。
55.虽然在此仅示出和描述了本实施例的某些特征，但是本领域技术人员将想到许多修改和改变。因此，应当理解，所附权利要求旨在覆盖落入本公开的真实精神内的所有此类修改和改变。此外，应当理解，所公开的实施例的某些元件可以彼此组合或交换。
56.在此提出和要求保护的技术被引用并应用于实践性质的材料对象和具体实例，其可证实地改进本技术领域，并且因此不是抽象的、无形的或纯粹理论的。进一步地，如果附在本说明书末尾的任何权利要求含有一个或多个被指定为“用于[执行]
…
[功能]的装置”或“用于[执行]
…
[功能]的步骤”的要素，则此类要素旨在根据35u.s.c.112(f)进行解释。然而，对于含有以任何其它方式指定的要素的任何权利要求，这种要素旨在不应根据35u.s.c.112(f)进行解释。