[发明专利]带自由冷却的制冷系统

说明书

用于冷却用于液态冷却流体回路的空气的系统。该系统包括：第一制冷剂环路，具有空气冷却的冷凝器；第二制冷剂环路，具有液体冷却的冷凝器；自由冷却回路。设有控制设备，用于控制该系统在第一模式、第二模式和第三模式之间运行。当在所述第一模式运行时，仅所述自由冷却回路直接与所述液态冷却流体回路中的液态冷却流体协作以冷却所述液态冷却流体，当在所述第二模式运行时，所述第二制冷剂环路不接合，当在所述第三模式运行时，所述自由冷却回路与所述第二制冷剂环路相互作用以通过所述自由冷却回路去除所述第二制冷剂环路的热量。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年3月15日提交的美国临时申请No.61/791,193的优先权，该临时申请通过引用的方式以其整体纳入本说明书。

技术领域

本发明总体涉及带自由冷却（free-cooling）冷却件的制冷系统。具体而言，本发明涉及如下自由冷却系统：当运行在自由冷却模式时该自由冷却回路能直接冷却液态冷却流体，当运行在完全机械冷却模式时该自由冷却回路能抵制来自第二制冷剂环路的热量，所述第二制冷剂环路用于冷却所述冷却流体。

背景技术

现有许多应用用于包括住宅、商业和工业应用的制冷系统。例如，商业制冷系统可用于冷却一个封闭的空间，诸如数据中心、实验室、超市、或冷冻室。很一般地，制冷系统可包括通过一个闭合回路在一个蒸发器（在该蒸发器处流体吸收热量）和一个冷凝器（在该冷凝器处流体释放热量）之间循环一种流体。在该闭合回路内流动的流体通常配制为经受该系统正常运行温度和压力下的相变使得大量的热量能够借助该流体冷凝和蒸发的潜热被交换。

当环境温度低时，制冷系统可借助自由冷却系统或回路运行。该自由冷却系统可利用环境空气的低温度来提供冷却而不需要例如来自压缩机、热电设备或热源的额外能量输入。典型地，当运行在自由冷却模式时，自由冷却系统可采用一个分立的热交换器或热交换器盘管的一部分。当自由冷却不被需要或不可行时，可不使用该分立的热交换器或盘管部分。

在一个空气冷却的冷凝器中，流过冷凝器的制冷剂能借助由空气驱动装置（诸如风扇或鼓风机）产生的循环空气来交换热量。由于循环空气被用于空气冷却的冷凝器中的热交换，该冷凝器的性能和效率，以及最终该HVAC&R系统，受制于被循环通过该冷凝器的空气的环境温度。随着环境空气温度增高，该冷凝器中制冷剂的冷凝温度（和压力）也增高。在非常高的环境空气温度下（例如，空气温度高于110华氏度(℉)），由于该非常高环境空气温度导致的显著更高的冷凝温度（和压力），该HVAC&R系统的性能和效率会降低。

一些项目要求冷冻水全年（数据中心、流程应用）处于较温暖的冷冻水温（在7℃到15℃之间）。当环境温度低于要求的冷冻水温时，自由冷却成为比机械冷却更加高效的解决方案。自由冷却的选择可有利地提供在机械冷却模式运行冷冻器而没有效率损失的可行性，允许该自由冷却回路从机械制冷回路吸取热量。当仅在自由冷却模式工作时，将该自由冷却回路用作唯一的冷却源也是有利的。

发明内容

一个实施方案针对用于冷却用于液态冷却流体回路的空气的系统。该系统包括：第一制冷剂环路，具有第一冷凝器；第二制冷剂环路，具有第二冷凝器；自由冷却回路。设有控制设备，用于控制该系统在第一模式、第二模式和第三模式之间运行。当在所述第一模式运行时，仅所述自由冷却回路直接与所述液态冷却流体回路中的液态冷却流体协作以冷却所述液态冷却流体，当在所述第二模式运行时，所述第二制冷剂环路不接合，当在所述第三模式运行时，所述自由冷却回路与所述第二制冷剂环路相互作用以通过所述自由冷却回路去除所述第二制冷剂环路的热量。