具有多个压缩机的冷却器系统的制作方法

具有多个压缩机的冷却器系统
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求提交于2019年7月15日且名称为“具有多个压缩机的冷却器系统(chiller system with multiple compressors)”的美国临时申请序列号62/874,394的优先权和权益，并出于所有的目的将该申请的全部内容引用于此。


背景技术：

3.本部分旨在向读者介绍可能与本公开的各个方面相关的技术的各个方面，并在下面进行描述。该讨论被认为有助于为读者提供背景信息以促进更好地理解本公开的各个方面。因此，应当理解是这些陈述应根据这一点来阅读，而不是作为对现有技术的承认。
4.冷却器系统或者蒸气压缩系统使用工作流体(例如，制冷剂)，响应暴露于蒸气压缩系统的部件内的不同的温度和压力，该工作流体在蒸气、液体及其组合之间进行相变。冷却器系统可以引导工作流体通过热交换器，热交换器配置成在工作流体与调节流体之间建立热交换的关系，诸如从调节流体移除热能(例如，热量)。接着，冷却器系统可以将调节流体输送到调节设备和/或冷却器系统所调节的环境。在一些情况下，冷却器系统可以包含多个蒸气压缩系统，该多个蒸气压缩系统能够与调节流体以串联流动布置的方式进行操作以增加冷却器系统的容量。在一些情况下，各个蒸气压缩系统的相应工作流体被引导通过相应蒸气压缩系统的相应部件以使得各个蒸气压缩系统能够彼此独立地操作。因此，能够基于该冷却器系统的目标容量对各个蒸气压缩系统进行启动或禁用。然而，在某些情况下，多个蒸气压缩系统的这种布置会限制冷却器系统的有效性或效率。


技术实现要素：

5.以下阐述了本文所公开的某些实施例的概述。应该理解的是呈现这些方面仅仅是为了向读者提供这些特定实施例的简要概述，这些方面并非旨在限制本公开的范围。实际上，本公开可包含以下可能未阐述的各个方面。
6.在一个实施例中，供暖、通风、空调和/或制冷(hvac&r)系统包含具有第一冷凝器的第一蒸气压缩流路、具有第一蒸发器的第二蒸气压缩流路以及具有第二冷凝器和第二蒸发器的共享蒸气压缩流路，第一冷凝器配置成在工作流体与冷却流体之间建立热交换关系，第一蒸发器配置成在工作流体与调节流体之间建立热交换关系，第二冷凝器配置成在工作流体与冷却流体之间建立热交换关系，第二蒸发器配置成在工作流体与调节流体之间建立热交换关系。第一蒸气压缩流路配置成将工作流体蒸气从第二蒸发器引导至第一冷凝器，第二蒸气压缩流路配置成将工作流体液体从第二蒸发器引导至第一蒸发器。
7.在另一实施例中，供暖、通风、空调和/或制冷(hvac&r)系统包含第一蒸气压缩流路，第一蒸气压缩流路具有第一冷凝器、第一蒸发器以及第一压缩机，第一冷凝器配置成将工作流体的第一部分与冷却流体热连通，第一蒸发器配置成将工作流体的第一部分与调节流体热连通，第一压缩机配置成将工作流体的第一部分从第一蒸发器引导至第一冷凝器。hvac&r系统还包含具有第二压缩机的第二蒸气压缩流路，第二压缩机配置成将工作流体的
第二部分从第二蒸发器引导至第二冷凝器，并且hvac&r系统还包含具有第二冷凝器和第二蒸发器的共享蒸气压缩流路。第二冷凝器配置成从第一蒸气压缩流路的第一冷凝器接收工作流体的第一部分并从第二蒸发器接收工作流体的第二部分，其中共享蒸气压缩流路配置成将工作流体的第一部分和工作流体的第二部分从第二冷凝器引导至第二蒸发器。
8.在另一实施例中，供暖、通风、空调和/或制冷(hvac&r)系统包含第一蒸气压缩流路，第一蒸气压缩流路具有第一冷凝器、第一蒸发器以及第一压缩机，第一冷凝器配置成将工作流体的第一部分与冷却流体热连通，第一蒸发器配置成将工作流体的第一部分与调节流体热连通，第一压缩机配置成将工作流体的第一部分从第一蒸发器引导至第一冷凝器。hvac&r系统还包含具有第二冷凝器和第二蒸发器的共享蒸气压缩流路，第二冷凝器配置成将工作流体的第二部分与冷却流体热连通，第二蒸发器配置成将工作流体的第二部分与调节流体热连通。共享蒸气压缩流路配置成将工作流体的第二部分从第二冷凝器引导至第二蒸发器。hvac&r系统还包含具有第二压缩机的第二蒸气压缩流路以及旁通导管系统，第二压缩机配置成将工作流体的第三部分从第二蒸发器引导至第二冷凝器，旁通导管系统配置成将工作流体的第一部分从第一冷凝器引导至第一蒸发器，以使得工作流体的第一部分绕过第二冷凝器和第二蒸发器。
附图说明
9.通过阅读下面详细的描述和参考附图，可以更好地理解本公开的各个方面，其中：
10.图1是根据本公开的一个方面可以在商业环境中使用供暖、通风、空调和/或制冷(hvac&r)系统的实施例的建筑物的透视图；
11.图2是根据本公开的一个方面的蒸气压缩系统的实施例的透视图；
12.图3是根据本公开的一个方面的图2中的蒸气压缩系统的实施例的示意图；
13.图4是根据本公开的一个方面的图2的蒸气压缩系统的另一实施例的示意图；
14.图5是根据本公开的一个方面的具有多个蒸气压缩回路的hvac&r系统的实施例的示意图；
15.图6是根据本公开的一方面的在节热器系统中使用附加的热交换器的hvac&r系统的另一实施例的示意图；
16.图7是根据本公开的一方面的hvac&r系统的公共蒸气压缩回路内的热交换器的壳的实施例的横截面；
17.图8是根据本公开的一个方面的具有多个蒸气压缩回路的hvac&r系统的另一实施例的示意图；
18.图9是根据本公开的一个方面的具有多个蒸气压缩回路以及使多个蒸气压缩回路能够彼此独立地操作的旁通导管组件的hvac&r系统的另一实施例的示意图；以及
19.图10是根据本公开的一个方面的示出用于调节图5、7和8的hvac&r系统的操作的方法的实施例的框图。
具体实施方式
20.以下将描述一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的简明的描述，在说明书中并未描述实际实现的所有特征。应该理解的是，在任何此类实际实现的开发中，如在任
何工程或设计项目中那样，必须作出许多特定于实现的决定来达成开发人员的特定目标，诸如遵守系统相关和业务相关的约束，这可能因各实现而异。此外，应该理解的是，这样的开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开的普通技术人员而言，它仍然是设计、制造和加工的例行工作。
21.本公开的实施例涉及hvac&r系统，hvac&r系统具有诸如第一蒸气压缩回路(例如，高压蒸气压缩回路)、第二蒸气压缩回路(例如，低压蒸气压缩回路)以及共享或公共蒸气压缩回路(例如，高压低压混合蒸气压缩回路)的多个蒸气压缩回路。如本文所用，蒸气压缩回路(例如，蒸气压缩流路)包含引导工作流体通过hvac&r系统的一部分的部件，诸如导管、管道、管、阀、泵等。在一些实施例中，蒸气压缩回路并不限定完整的回路。第一蒸气压缩回路和第二蒸气压缩回路可各自包含配置成将工作流体与冷却流体热连通的冷凝器以及配置成将相应的工作流体与调节流体热连通的蒸发器。与具有单个蒸气压缩回路的hvac&r系统相比，包含多个蒸气压缩回路通常可以增加hvac&r系统从调节流体吸收热量的容量。例如，调节流体可以被引导通过多个热交换器(例如蒸发器)，并被多个热交换器(例如蒸发器)而非单个热交换器冷却。在现有的hvac&r系统中，蒸气态工作流体和液态工作流体可能会在给定的蒸气压缩系统的某些部分相互混合，并且通常会限制hvac&r系统的效率。
22.根据本公开的实施例，hvac&r系统可以将来自第一蒸气压缩回路和第二蒸气压缩回路的工作流体合并到公共蒸气压缩回路中以提高hvac&r系统的效率。此外，在一些实施例中，hvac&r系统可以包含使得各个蒸气压缩回路能够彼此独立地操作的部件(例如，阀)，以使得蒸气压缩系统的相应工作流体可以彼此流体地分离。也就是说，部件(例如，阀)可以使hvac&r系统在不将来自第一蒸气压缩回路和第二蒸气压缩回路的工作流体的混合物引导通过公共蒸气压缩回路的情况下操作。
23.在一些操作条件下，使多个蒸气压缩回路的相应工作流体在公共蒸气压缩回路中彼此结合，可以减少蒸气压缩回路的各个位置内混合的蒸气和液体的工作流体的量，从而改善hvac&r系统的效率。例如，在第二蒸气压缩回路的冷凝器(例如，低压冷凝器)和/或第一蒸气压缩回路的蒸发器(例如，高压蒸发器)内组合多个蒸气压缩回路的相应工作流体，可以减少第一蒸气压缩回路的蒸发器内的工作流体蒸气的量，从而增加第一蒸气压缩回路的蒸发器内的工作流体可以从调节流体吸收的热能的量。另外，在第一蒸气压缩回路的蒸发器内蒸发的工作流体液体可经由第一压缩机被抽向冷凝器(例如，第一蒸气压缩回路的冷凝器)，并且第一蒸气压缩回路的蒸发器内的任何剩余液体工作流体可以被导向蒸发器(例如，第二蒸气压缩回路的蒸发器)以进一步从调节流体中吸收热能。由此，可以提高第一蒸气压缩回路和第二蒸气压缩回路的蒸发器中的工作流体的冷却能力，并且可以提高hvac&r系统冷却调节流体的整体性能。
24.现在转向附图，图1是用于典型商业环境的建筑物12中的用于供暖、通风和空调(hvac&r)系统10的环境的实施例的透视图。hvac&r系统10可包含提供冷却液体的蒸气压缩系统14，该冷却液体可用于使建筑物12降温。hvac&r系统10还可以包含锅炉16以供应温暖的液体来为建筑物12供暖以及使空气循环通过建筑物12的空气分配系统。空气分配系统还可以包含回风管道18、送风管道20和/或空气处理器22。在一些实施例中，空气处理器22可包含通过导管24连接到锅炉16和蒸气压缩系统14的热交换器。根据hvac&r系统10的操作模式，空气处理器22中的热交换器既可以接收来自锅炉16的加热液体，也可以接收来自蒸气
压缩系统14的冷却液体。hvac&r系统10被示出在建筑物12的每个楼层都具有单独的空气处理器，但是在其它实施例中，hvac&r系统10可以包含空气处理器22和/或可以在楼层之间共享的其它部件。
25.图2和3是可用于hvac&r系统10中的蒸气压缩系统14的实施例。蒸气压缩系统14可以使制冷剂循环通过从压缩机32开始的回路。回路还可以包含冷凝器34、膨胀阀或装置36以及液体冷却器或蒸发器38。蒸气压缩系统14还可包含控制面板40(例如，控制器)，该控制面板具有模数(a/d)转换器42、微处理器44、非易失性存储器46和/或接口板48。
26.可用作蒸气压缩系统14中的制冷剂的流体的一些示例是基于氢氟烃(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)或基于碳氢化合物的制冷剂、水蒸气、具有低全球变暖潜能值(gwp)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14可以配置成高效地使用在一个大气压下具有大约19摄氏度(66华氏度或更低)的正常沸点的制冷剂，相对于中等压力制冷剂诸如r-134a，也称为低压制冷剂。如本文所用，“正常沸点”可指在一个大气压下所测量的沸点温度。
27.在一些实施例中，蒸气压缩系统14可以使用变速驱动器(vsd)52、电机50、压缩机32、冷凝器34、膨胀阀或装置36和/或蒸发器38中的一个或多个。电机50可以驱动压缩机32并且可以由变速驱动器(vsd)52提供动力。vsd 52从ac电源接收具有特定固定线电压和固定线频率的交流(ac)电力，并向电机50提供具有可变电压和可变频率的电力。在其它实施例中，电机50可以直接由ac或直流(dc)电源供电。电机50可包含可由vsd或直接从ac或dc电源供电的任何类型的电机，诸如开关磁阻电机、感应电机、电子换向永磁电机或另一合适的电机。
28.压缩机32压缩制冷剂蒸气并且通过释放通道将蒸气输送到冷凝器34。在一些实施例中，压缩机32可以是离心式压缩机。由压缩机32输送到冷凝器34的制冷剂蒸气可以将热量传递给冷凝器34中的冷却流体(例如，水或空气)。与冷却流体进行热传递的结果是，制冷剂蒸气可以在冷凝器34中冷凝成制冷剂液体。来自冷凝器34的制冷剂液体可流过膨胀装置36至蒸发器38。在图3所示的实施例中，冷凝器34是水冷的并且包含连接到冷却塔56的管束54，冷却塔向冷凝器提供冷却流体。
29.输送到蒸发器38的制冷剂液体可以从另一种冷却流体吸收热量，该冷却流体可以是或不是冷凝器34中使用的相同冷却流体。蒸发器38中的制冷剂液体可以经历从制冷剂液体到制冷剂蒸气的相变。如图3所示的实施例所示，蒸发器38可包含管束58，管束具有连接到冷却负载62的供流管线60s和回流管线60r。蒸发器38的冷却流体(例如，水、乙二醇、氯化钙盐水、氯化钠盐水或任何其它合适的流体)经由回流管线60r进入蒸发器38并且经由供流管线60s离开蒸发器38。在某些实施例中，供流管线60s和/或回流管线60r可包含泵或另一合适的装置以循环冷却流体。蒸发器38可以通过与制冷剂的热传递来降低管束58中的冷却流体的温度。蒸发器38中的管束58可包含多个管和/或多个管束。在任何情况下，制冷剂蒸气离开蒸发器38并通过抽吸管线返回压缩机32以完成循环。
30.图4是具有结合在冷凝器34和膨胀装置36之间的中间回路64的蒸气压缩系统14的示意图。中间回路64可以具有直接且流体地连接到冷凝器34的入口管线68。在其它实施例中，入口管线68可以间接且流体地联接到冷凝器34。如图4所示的实施例所示，入口管线68
包含位于中间容器70上游的第一膨胀装置66。在一些实施例中，中间容器70可以是闪蒸罐(例如，闪蒸中间冷却器)。在其它实施例中，中间容器70可以用作热交换器或“表面节热器”。在图4所示的实施例中，中间容器70被用作闪蒸罐，并且第一膨胀装置66配置成降低(例如膨胀)从冷凝器34所接收的制冷剂液体的压力。在膨胀过程中，一部分液体可能会蒸发，因此，中间容器70可用于将蒸气与从第一膨胀装置66接收的液体分离。另外，因为制冷剂液体在进入中间容器70时所经历的压降(例如，由于进入中间容器70时所经历的体积迅速增加)，中间容器70可使得制冷剂液体进一步膨胀。中间容器70中的蒸气可由压缩机32抽吸通过压缩机32的节热器抽吸管线74。在其它实施例中，中间容器中的蒸气可被吸入压缩机32的中间级(例如，非抽吸级)。由于膨胀装置66和/或中间容器70中发生的膨胀，在中间容器70中收集的液体可以具有比离开冷凝器34的制冷剂液体更低的焓。接着，来自中间容器70的液体可以在管线72中流过第二膨胀装置36至蒸发器38。
31.在某些实施例中，hvac&r系统可以包含多个蒸气压缩回路，诸如蒸气压缩系统14的组合，以便提高hvac&r系统的冷却能力。例如，hvac&r系统可以引导工作流体通过第一蒸气压缩回路(例如，高压蒸气压缩回路)、第二蒸气压缩回路(例如，低压蒸气压缩回路)和/或共享或公共蒸气压缩回路。在一些实施例中，第一蒸气压缩回路包含第一冷凝器，第一冷凝器将工作流体与冷却流体热连通以冷却工作流体。此外，第二蒸气压缩回路和/或共享蒸气压缩回路可包含第二冷凝器，第二冷凝器也将工作流体与冷却流体热连通。hvac&r系统还可以引导工作流体通过共享蒸气压缩回路的第一蒸发器并通过第二蒸气压缩回路的第二蒸发器，其中工作流体与每个蒸发器中的调节流体热连通以冷却调节流体。通常，当工作流体以液态进入蒸发器时，与气态或蒸气态相比，工作流体的冷却能力提高。然而，工作流体蒸气可能会在hvac&r系统的某些部位产生，诸如在hvac&r系统的蒸发器内，因此可能会限制工作流体的冷却能力。因此，根据本公开的实施例，hvac&r系统可以配置成将工作流体蒸气与工作流体液体分离，以从hvac&r系统内的某些部位去除工作流体蒸气，从而提高工作流体的冷却能力。
32.图5是具有多个蒸气压缩回路的hvac&r系统100的实施例的示意图。hvac&r系统100可具有导管系统101，导管系统配置成引导工作流体通过蒸气压缩回路。例如，导管系统101可以引导工作流体通过第一蒸气压缩回路102，第一蒸气压缩回路配置成引导工作流体通过第一冷凝器104，第一冷凝器在工作流体与冷却流体之间建立热交换关系或热连通。此外，导管系统101可以引导工作流体通过共享蒸气压缩回路105，其中来自第一冷凝器104的工作流体在第二冷凝器106中与来自第二蒸气压缩回路107的工作流体混合。第二冷凝器106可以将组合的工作流体与冷却流体热连通以进一步地冷却工作流体。在一些实施例中，冷却流体可以以串联流动布置的方式从第二冷凝器106被引导至第一冷凝器104以从冷凝器104、106中的每一个的工作流体移除热能(例如，热量)。此外，共享蒸气压缩回路105可以将组合的工作流体从第二冷凝器106引导至第一蒸发器110。在第一蒸发器110中，蒸气态工作流体可被移除并经由第一蒸气压缩回路102返回到第一冷凝器104。此外，第二蒸气压缩回路107配置成接收和引导工作流体从第一蒸发器110到第二蒸发器114以及从第二蒸发器114到第二冷凝器106。工作流体可以与蒸发器110、114中的每一个的调节流体成热交换关系或热连通。作为示例，调节流体可以以串联流动布置的方式从第一蒸发器110被引导至第二蒸发器114，其中工作流体可以从蒸发器110、114中的每一个的调节流体移除热能。
33.与引导工作流体通过单个冷凝器和/或蒸发器相比，通过引导工作流体通过多个冷凝器104、106和多个蒸发器110、114，hvac&r系统100可以更有效地或高效地冷却调节流体。例如，可以从第一蒸发器110中的调节流体中移除初始量的热能以冷却调节流体，并且可以从第二蒸发器114中的调节流体中移除额外量的热能以进一步冷却调节流体。此外，引导工作流体通过第一冷凝器104可以使初始量的热能从工作流体中移除，并且引导工作流体通过第二冷凝器106可以从工作流体中移除额外量的热能。因此，离开第二冷凝器106的工作流体可以处于液态和/或过冷状态，从而提高工作流体的冷却能力。
34.在某些实施例中，冷凝器104、106中的至少一个可包含过冷器。例如，第二冷凝器106可以包含冷凝段116和冷凝器过冷器118，它们可以各自接收被引导至第二冷凝器106中的冷却流体的一部分。在一些实施例中，冷凝段116和冷凝器过冷器118可各自接收大体相同的流速(例如，体积流速)的冷却流体。在其它实施例中，冷凝段116可以接收与冷凝器过冷器118不同的流速(例如，大25％或小25％)的冷却流体。因此，可以从冷凝段116中的工作流体中移除第一量的热能，并且可以从冷凝器过冷器118中的工作流体中移除第二量的热能以进一步冷却工作流体。虽然图5示出了具有冷凝器过冷器118的第二冷凝器106，但是第一冷凝器104可以附加地或替代地包含过冷器。
35.此外，蒸发器110、114中的至少一个可包含溢流段，液体工作流体可在其中积聚并从调节流体吸收热能。例如，第二蒸发器114可以包含蒸气段120，蒸气段包含已经蒸发的工作流体蒸气(例如，由工作流体和调节流体之间的热传递所产生的工作流体蒸气)。第二蒸发器114还可包含积聚未蒸发的工作流体液体的溢流段122，使得工作流体液体可进一步地从流过第二蒸发器114的调节流体吸收热能。在一些实施例中，第一蒸发器110可以附加地或替代地具有溢流段，溢流段可以包含从第一蒸发器110被引导至第二蒸发器114的工作流体液体。
36.在一些实施例中，第一蒸气压缩回路102和第二蒸气压缩回路107可各自包含压缩机，压缩机配置成增加流过第一蒸气压缩回路102和第二蒸气压缩回路107的相应工作流体的压力。例如，第一压缩机124可以流体地联接到第一蒸气压缩回路102，其中第一压缩机124配置成压缩从第一蒸发器110接收的工作流体蒸气并且经由第一蒸气压缩回路102将所压缩的工作流体引导至第一冷凝器104。第二压缩机126可以流体地联接到第二蒸气压缩回路107，其中第二压缩机126配置成压缩从第二蒸发器114接收的工作流体蒸气并且经由第二蒸气压缩回路107将所压缩的工作流体引导至第二冷凝器106。使用压缩机124、126压缩工作流体可以增加流过第一蒸气压缩回路102和第二蒸气压缩回路107的相应工作流体的温度。因此，工作流体被从压缩机124、126导向相应的冷凝器104、106，其中冷却流体可以从工作流体移除热能。
37.在某些实施例中，hvac&r系统100还可包含配置成降低工作流体压力的多个膨胀阀。例如，第一蒸气压缩回路102可以包含位于第一冷凝器104和第二冷凝器106之间的第一膨胀阀或装置128，并且可以配置成使从第一冷凝器104流动到第二冷凝器106的工作流体膨胀。因此，第二冷凝器106中的组合工作流体的压力可以小于第一冷凝器104中的工作流体的压力，以使得第一冷凝器104可以被视为高压冷凝器并且第二冷凝器可以被视为低压冷凝器。共享蒸气压缩回路105可以包含位于第二冷凝器106和第一蒸发器110之间的第二膨胀阀130并且可以配置成使从第二冷凝器106流动到第一蒸发器110的组合工作流体膨
胀。以此方式，第一蒸发器110中的工作流体的压力可以小于第二冷凝器106中的工作流体的压力，并且可以进一步地降低工作流体的温度以减少进入第一蒸发器110的工作流体蒸气的量。第二蒸气压缩回路107可以包含位于第一蒸发器110和第二蒸发器114之间的第三膨胀阀132并且可以配置成使从第一蒸发器110流动到第二蒸发器114的工作流体膨胀。因此，第二蒸发器114中工作流体的压力可小于第一蒸发器110中工作流体的压力，以使得第一蒸发器110可被视为高压蒸发器并且第二蒸发器可被视为低压蒸发器。
38.此外，第一蒸气压缩回路102可以被视为高压蒸气压缩回路，因为第一蒸气压缩回路102将工作流体从第一蒸发器110(例如，高压蒸发器)引导至第一冷凝器104(例如，高压冷凝器)。因此，第一压缩机124可以被视为在相对高的压力下将压缩的工作流体释放到第一冷凝器104的高压压缩机。第二蒸气压缩回路107可被视为低压蒸气压缩回路，因为第二蒸气压缩回路107将工作流体从第二蒸发器114(例如，低压蒸发器)引导至第二冷凝器106(例如，低压冷凝器)。因此，第二压缩机126可以被视为低压压缩机，第二压缩机在低于从第一压缩机124释放的工作流体的压力下，将压缩的工作流体释放到第二冷凝器106。此外，共享蒸气压缩回路105可以被视为混合管线，因为来自第一蒸气压缩回路102(例如，高压蒸气压缩回路)和第二蒸气压缩回路107(例如，低压蒸气压缩回路)的工作流体组合以流过共享蒸气压缩回路105。
39.通常，降低工作流体的压力可以降低工作流体的温度，因此提高蒸发器110、114内的工作流体的冷却能力(例如，从调节流体吸收热量)。然而，如上所述，降低工作流体的压力也可能使一部分工作流体蒸发并且可能降低hvac&r系统100的性能。此外，当工作流体由于体积的突然增加而被引导至其中一个热交换器中时，一部分工作流体可能会蒸发。此外，一些工作流体在吸收热能(例如，从调节流体中)时可能会蒸发。例如，第一蒸发器110中的一部分(例如，25％、50％)的工作流体在从调节流体吸收热能之后可以蒸发，而第二蒸发器114中的一部分(例如，90％到大体100％)的工作流体可以在第二蒸发器114中蒸发。
40.进入第一蒸发器110和/或第二蒸发器114的蒸发工作流体的存在可能降低hvac&r系统100的有效性或效率。例如，与工作流体液体相比，工作流体蒸气可能具有更低的冷却能力。因此，第一蒸发器110和/或第二蒸发器114中工作流体蒸气的存在(例如，从第一蒸发器110所接收的)可能限制工作流体从调节流体吸收热能的整体冷却能力。通常为了减少第一蒸发器110中的工作流体蒸气并提高工作流体的冷却能力，可以在hvac&r系统100操作时从第一蒸发器110移除工作流体蒸气。例如，第一蒸发器110可用作将工作流体液体与工作流体蒸气分离的节热器。在一些实施例中，第一压缩机124可以从第一蒸发器110驱动或抽吸至少一部分工作流体蒸气进入第一蒸气压缩回路102，其中工作流体蒸气被压缩并被导向第一冷凝器104。工作流体液体可经由第二蒸气压缩回路107从第一蒸发器110被引导至第二蒸发器114。因此，第一压缩机124可以使第一蒸发器110和第二蒸发器114能够容纳更大量的工作流体液体，从而提高第一蒸发器110和第二蒸发器114冷却调节流体的效率或有效性。类似地，第二压缩机126可以驱动或抽吸第二蒸发器114内的至少一部分工作流体蒸气(例如，由于从调节流体吸收热能而形成的)以加压并引导工作流体朝向第二冷凝器106。
41.在一些实施例中，hvac&r系统100可附加地包含节热器系统136，节热器系统可包含类似于上述中间容器70并设置在第二冷凝器106和第一蒸发器110之间的闪蒸罐134。例如，节热器134可以配置成从第二冷凝器106接收工作流体。第一阀138可沿共享蒸气压缩回
路105设置并且可配置成使从第二冷凝器106流至节热器134的工作流体膨胀。闪蒸罐134可以分离从第二冷凝器106接收的工作流体液体和工作流体蒸气的混合物。可以将工作流体液体从节热器系统136导向第一蒸发器110。在一些实施例中，第二阀140可以配置成使从闪蒸罐134流到第一蒸发器110的工作流体液体膨胀。通过该方式，从节热器系统136流至第一蒸发器110的工作流体的温度可以低于从第二冷凝器106经由第二膨胀阀130流至第一蒸发器110的工作流体的温度。因此，节热器系统136可以降低进入第一蒸发器110的工作流体的整体温度，这可以使工作流体从调节流体吸收更大量的热能，从而提高第一蒸发器110的效率。此外，节热器136可包含第三压缩机142，第三压缩机可配置成从闪蒸罐134驱动或抽吸工作流体蒸气。压缩机142可以对工作流体蒸气加压并将加压后的工作流体蒸气引导至第二蒸气压缩回路107并朝向第二冷凝器106。
42.在一些实施例中，第二膨胀阀130可以关闭，或者可以不包含共享蒸气压缩回路105，以使得第二冷凝器106中的大体所有的工作流体都流至闪蒸罐134。也就是说，工作流体从第二冷凝器106被释放并被导向闪蒸罐134。闪蒸罐134中的工作流体可以分离成液体部分和蒸气部分，其中蒸气部分可以通过第三压缩机142从闪蒸罐134中抽吸而液体部分流向第一蒸发器110。在附加的或替代的实施例中，第三压缩机142可以被移除，并且第二压缩机126可以配置成直接从闪蒸罐134中抽吸工作流体的蒸气部分。例如，第二压缩机126可以是具有节热器端口的多级(例如，两级)压缩机。节热器端口可以将工作流体的蒸气部分从闪蒸罐134吸入第二压缩机126，其中工作流体的蒸气部分与从第二蒸发器114接收的工作流体混合。接着，压缩机126可以对组合的工作流体加压并且将组合的工作流体引导至第二冷凝器106。
43.图6是除闪蒸罐134之外或代替该闪蒸罐而在节热器系统136中使用附加热交换器150(例如，壳管式热交换器、钎焊板式热交换器)的hvac&r系统100的实施例的示意图。附加热交换器150可以从第二冷凝器106接收工作流体液体并可以进一步地冷却被引导至第一蒸发器110的工作流体液体。例如，共享蒸气压缩回路105可以引导工作流体液体通过附加热交换器150。工作流体液体的一部分154(例如，第一部分)可以从共享蒸气压缩回路105被引导通过第一阀138，第一阀使工作流体液体的部分154膨胀并冷却。接着，第一阀138引导工作流体液体的冷却部分154通过附加热交换器150，然后附加热交换器可以在工作流体液体的冷却部分154与被引导通过附加热交换器150的工作流体液体的剩余部分(例如，第二部分)之间建立热交换关系，以进一步地冷却工作流体液体的剩余部分。在图示的实施例中，工作流体液体的部分154和工作流体液体的剩余部分以平行逆流布置的方式被引导通过附加热交换器150。在附加的或替代的实施例中，工作流体液体的部分154和工作流体液体的剩余部分可以以平行串联流动布置的方式或其它合适的流动布置的方式被引导通过附加热交换器150。在与工作流体的剩余部分进行热交换后，工作流体液体的部分154可被吸入第三压缩机142，而工作流体液体的剩余部分流向第一蒸发器110。在进一步的实施例中，附加热交换器150可以不用于冷却工作流体液体，以使得第一阀138可以关闭和/或工作流体液体可以绕过附加热交换器150。
44.图7是可包含在hvac&r系统100中的热交换器(例如，第一蒸发器110和/或第二蒸发器114)的壳200的实施例的横截面。如图7所示，壳200可具有大体圆形的横截面，但是在其它实施例中，壳200可具有任何合适的横截面形状。在示出的实施例中，壳200可包含相对
于横向轴线202彼此相邻定位的第一蒸发器110和第二蒸发器114，尽管壳200可替代地包含以另外的配置形式定位的第一蒸发器110和第二蒸发器114。此外，另一个壳可以包含不同的热交换器组，诸如第一冷凝器104和第二冷凝器106。第一蒸发器110可包含第一管束204，第一管束配置成接收被引导通过第一蒸发器110的调节流体。第二蒸发器114可包含第二管束206，第二管束配置成接收被引导通过第二蒸发器114的调节流体。例如，调节流体可以经由第一管束204被引导通过第一蒸发器110(例如，在沿着纵向轴线212的第一流动方向上)，接着调节流体可以流过第二蒸发器114(例如，在沿着与第一流动方向相反的纵向轴线212的第二流动方向上)。
45.此外，共享蒸气压缩回路105可以引导工作流体经由第一入口222至第一蒸发器110中，以将工作流体与被引导通过第一管束204的调节流体热连通，从而从调节吸收热能。吸收热能的结果是，第一蒸发器110中的一部分工作流体可能蒸发，而剩余工作流体保持液态。在一些情况下，工作流体蒸气和工作流体液体可以在第一蒸发器110中分离，以使得工作流体蒸气经由第一出口224被引导离开第一蒸发器110并且朝向第一冷凝器104(例如，经由第一压缩机124)。工作流体液体可经由流体地联接到第一蒸发器110(例如，经由第二蒸气压缩回路107)的第二出口226被引导离开第一蒸发器110。接着，第二蒸气压缩回路107可以引导工作流体液体经由第二入口228至第二蒸发器114中。在第二蒸发器114中，工作流体液体可以被进一步与调节流体热连通，并且由于从调节流体吸收热量，一部分工作流体液体会蒸发。工作流体可在第二蒸发器114中分离成含有工作流体蒸气的蒸气段120和含有工作流体液体的溢流段122。作为示例，工作流体液体可以比工作流体蒸气密度大，以使得溢流段122相对于垂直轴线210位于蒸气段120下方。工作流体蒸气可经由第三出口230被引导离开第二蒸发器114并朝向第二冷凝器106。此外，工作流体液体可以保留在第二蒸发器114中以从进入第二蒸发器114的调节流体吸收热量。
46.在一些实施例中，壳200可包含将第一蒸发器110与第二蒸发器114流体地隔开的壁236。也就是说，壁236分离流过第一蒸发器110的工作流体和流过第二蒸发器114的工作流体。在替代的实施例中，第一蒸发器110和第二蒸发器114可以由间隙或空间隔开而非由壁236隔开。
47.图8是具有多个蒸气压缩回路的hvac&r系统100的另一实施例的示意图。如图8所示，hvac&r系统100包含第一冷凝器104(例如高压冷凝器)、第二冷凝器106(例如低压冷凝器)、第一蒸发器110(例如高压蒸发器)以及第二蒸发器114(例如，低压蒸发器)。hvac&r系统100的导管系统101可以包含第一蒸气压缩回路250(例如，高压蒸气压缩回路)，第一蒸气压缩回路配置成将工作流体从第二蒸发器114引导至第一冷凝器104，接着引导至第二冷凝器106。导管系统101还可以包含共享蒸气压缩回路252，共享蒸气压缩回路配置成将第二冷凝器106内的组合工作流体导向第一蒸发器110。此外，第二蒸气压缩回路254(例如，低压蒸气压缩回路)配置成将工作流体从第一蒸发器110引导至第二冷凝器106。另外，在一些实施例中，第一蒸气压缩回路250可以配置成将工作流体从第一蒸发器110引导至第二蒸发器114。在一些实施例中，hvac&r系统100可包含节热器系统136，如上关于图5的实施例所述。
48.图8的hvac&r系统100的实施例的第一蒸发器110还可以用作节热器，其中工作流体液体可以在第一蒸发器110中与工作流体蒸气分离。例如，工作流体液体可以从第一蒸发器110被引导至第二蒸发器114。此外，在图8的hvac&r系统100中，在第一蒸发器110内形成
或以其它方式存在于第一蒸发器内的工作流体蒸气可被导向第二冷凝器106，而非如上参考图5所述的第一冷凝器104。举例来说，第一压缩机258可以经由第二蒸气压缩回路254流体地地联接到第一蒸发器110，其中第一压缩机258配置成驱动或抽吸来自第一蒸发器110的工作流体蒸气朝向第二冷凝器106。在第二冷凝器106中，工作流体与冷却流体热连通以降低工作流体的温度。
49.在图8所示的实施例中，来自第二蒸发器114的工作流体可被导向第一冷凝器104。例如，第二压缩机260可以经由第一蒸气压缩回路250流体地联接到第二蒸发器114，其中第二压缩机260配置成驱动或抽吸来自第二蒸发器114的工作流体进入第一蒸气压缩回路250。接着，将工作流体与被引导通过第一冷凝器104的冷却流体热连通。第一蒸气压缩回路250可以被视为高压蒸气压缩回路，其工作流体的压力大于第二蒸气压缩回路254内的工作流体的压力。因此，第二蒸气压缩回路254可以被视为低压蒸气压缩回路。此外，共享蒸气压缩回路252可以被视为混合蒸气压缩回路，其组合来自高压蒸气压缩回路和低压蒸气压缩回路的工作流体。
50.图9是具有多个蒸气压缩回路和旁通导管组件280的hvac&r系统100的另一实施例的示意图，旁通导管组件使多个蒸气压缩回路能够彼此独立地操作和/或在不混合来自多个蒸气压缩回路中的每一个的工作流体的情况下操作。例如，旁通导管组件280可以包含旁通阀282以使得工作流体能够从第一冷凝器104流到第二蒸发器114(例如，不流过第二冷凝器106和/或第一蒸发器110)。因此，流过旁通导管组件280的工作流体绕过第二冷凝器106和第一蒸发器110，以使得来自第一蒸气压缩回路250的工作流体不会在第二冷凝器106中与来自第二蒸气压缩回路254的工作流体混合。
51.在一些实施例中，hvac&r系统100可以配置成在基于指令hvac&r系统100的操作条件的反馈的两种模式下进行操作。例如，旁通阀282的位置可以基于反馈来调节，以在第一操作模式和第二操作模式之间转换。如先前在图8中所描述的，在第一操作模式下，旁通阀282可以被调节到关闭位置，并且第一膨胀阀128、第二膨胀阀130和第三膨胀阀132可以被调节到打开位置以使得工作流体能够从第一冷凝器104流过第二冷凝器106和第一蒸发器110。在第二操作模式中，旁通阀282可以被调节到打开位置以使得工作流体从第一冷凝器104流向第二蒸发器114，并且第一膨胀阀128、第二膨胀阀130和/或第三膨胀阀132可以被调节到关闭位置以阻止工作流体从第一冷凝器104流至第二冷凝器106和/或第一蒸发器110。在一些实施例中，第二冷凝器106和第一蒸发器110的操作可以在第二操作模式下被暂停，以减少hvac&r系统100的能量消耗。在其它实施例中，第二冷凝器106和第一蒸发器110的操作可以是主动的，以使得第一蒸气压缩回路250和第二蒸气压缩回路254彼此独立地操作(例如，来自第一蒸气压缩回路的工作流体250不与来自蒸气压缩回路254的工作流体混合)。
52.hvac&r系统100还可包含控制系统284，控制系统配置成通过调节旁通阀282、第一膨胀阀128、第二膨胀阀130和/或第三膨胀阀132来控制hvac&r系统100的操作。例如，控制系统284可以包含存储器286和处理器288。存储器286可以是大容量存储装置、闪存装置、可移动存储器或包含用于控制hvac&r系统100的指令的任何其它非暂时性计算机可读介质。存储器286还可以包含易失性存储器，诸如随机存取存储器(ram)和/或非易失性存储器，诸如硬盘存储器、闪存存储器和/或其它合适的存储器格式。处理器288可以执行存储在存储
器286中的指令，诸如调节旁通阀282、第一膨胀阀128、第二膨胀阀130和/或第三膨胀阀132的位置的指令，以控制hvac&r系统100的部件之间的工作流体的流动。
53.例如，控制系统284可以配置成在第一操作模式中通过打开第一膨胀阀128、打开第二膨胀阀130、打开第三膨胀阀132和关闭旁通阀282来操作hvac&r系统100。控制系统284还可以配置成在第二操作模式中通过关闭第一膨胀阀128、关闭第二膨胀阀130、关闭第三膨胀阀132和/或打开旁通阀282来操作hvac&r系统100。在一些实施例中，控制系统284可以配置成基于用户输入来操作hvac&r系统100，用户输入从通信地联接到控制系统284的用户界面被接收。在其它实施例中，控制系统284可以配置成基于由控制系统284所接收的反馈在第一操作模式和第二操作模式之间转换，反馈为hvac&r系统100的一个或多个操作参数的指示。
54.举例来说，控制系统284可以通信地联接到传感器290，传感器配置成确定hvac&r系统100的操作参数。操作参数可以是调节流体的目标温度、调节流体的当前温度、工作流体的温度、工作流体的压力、冷却流体的温度、hvac&r系统的目标负荷需求100、另一个合适的操作参数或其任何组合。在某些实施例中，控制系统284可以将指示操作参数的反馈与阈值进行比较，并且控制系统284可以基于该比较来调节hvac&r系统100的操作。例如，在接收到指示hvac&r系统的负荷需求下降到阈值以下的反馈时，控制系统284可以以第一操作模式操作hvac&r系统100。也就是说，当使用单个蒸气压缩回路能够达到调节流体的目标温度(例如，单个蒸发器可以将调节流体的温度降低到目标温度)时，控制系统284在第一操作模式下操作hvac&r系统100。在另一个示例中，输入可以是指示hvac&r系统100应该在第一操作模式或第二操作模式下操作的用户输入。在一些情况下，用户输入可以覆盖hvac&r系统100的当前操作模式，当前操作模式取决于指示hvac&r系统100的操作参数的反馈。例如，用户输入可以暂停hvac&r系统100的部件(例如，第二冷凝器106)的操作，以使得可以对该部件进行维护。因此，在第一操作模式下操作hvac&r系统100能够使hvac&r系统100继续调节调节流体(例如，使用第一蒸气压缩回路250)，同时对非活动的部件(例如，第二蒸气压缩电路254的部件)进行维护。
55.图10是示出用于调节hvac&r系统100的操作(例如，在第一操作模式和第二操作模式之间)的方法320的实施例的框图。在某些实施例中，方法320可由一个或多个控制器执行，诸如控制系统284。本公开主要讨论应用于图9的hvac&r系统100的方法320，但是在具有不同布置或配置的hvac&r系统100的实施例中执行类似的方法或过程。此外，除了方法320中描述的步骤之外，还可以执行一些步骤，或者可以修改、移除和/或以不同于图10所示的顺序来执行所描绘的方法320的某些步骤。
56.在框322中，控制系统284可以接收指示hvac&r系统100应该在第一操作模式下操作的反馈，这可以使第一蒸气压缩回路250能够独立于第二蒸气压缩回路254操作(例如，来自第一蒸气压缩回路250的工作流体不与来自第二蒸气压缩回路254的工作流体混合)。反馈可包含指示由传感器290所传输的操作参数(例如，相对低的操作负荷)的反馈，其指示单个蒸气压缩回路的操作足以达成调节流体的目标温度。在一些实施例中，反馈可以包含指示hvac&r系统100应该在第一操作模式下操作的用户输入。
57.在框324中，控制系统284调节hvac&r系统100的部件的操作以在第一操作模式下操作。作为示例，控制系统284可以关闭第一膨胀阀128，关闭第二膨胀阀130，关闭第三膨胀
阀132，并打开旁通阀282。在一些实施例中，控制系统284还可以暂停或禁用某些部件(例如，第二冷凝器106、第一蒸发器110)的操作，某些部件在hvac&r系统100在第一操作模式下操作时可能不被使用。
58.在框326中，控制系统284可以接收指示hvac&r系统100应该在第二操作模式下操作的反馈(例如，引导工作流体通过第一蒸气压缩回路250、共享蒸气压缩回路252和第二蒸气压缩回路电路254)。如本文所述，反馈可包含由传感器290传输的操作参数即状态指示(例如，相对高的操作负荷)，其中第一蒸气压缩回路250和第二蒸气压缩回路254两者的操作被用于达到目标操作负荷。附加地或替代地，反馈可以是用户输入，诸如从用户界面传输的用户输入，指示hvac&r系统100应该在第二操作模式下操作。
59.在框328中，控制系统284调节hvac&r系统100的一个或多个部件以在第二操作模式下操作。例如，控制系统284可以打开第一膨胀阀128，打开第二膨胀阀130，打开第三膨胀阀132，并关闭旁通阀282。此外，控制系统284可以使第二冷凝器106、第一蒸发器110、第一压缩机258和其它合适的部件操作以在第二操作模式下操作hvac&r系统100。
60.本公开的实施例涉及具有多个蒸气压缩回路的hvac&r系统。例如，hvac&r系统可以使工作流体循环通过具有第一冷凝器的第一蒸气压缩回路、具有第二冷凝器和/或第一蒸发器的共享蒸气压缩回路和/或具有第二蒸发器的第二蒸气压缩回路。在每个冷凝器中，工作流体可以与冷却流体热连通，冷却流体配置成从工作流体吸收热能。在每个蒸发器中，工作流体可以与调节流体热连通，其中工作流体配置成从调节流体吸收热量。在第一蒸发器中，工作流体可以吸收一定量的热量，一定量的热量使工作流体的至少一部分从液态转变为气态，并且可以在第一蒸发器中将工作流体液体和工作流体蒸气分离。工作流体蒸气可从第一蒸发器被引导至第一蒸气压缩回路的第一冷凝器。工作流体液体可以从第一蒸发器被引导至第二蒸发器，其中工作流体可以吸收附加量的热量，附加量的热量将额外部分的工作流体从液态转变为气态。额外部分的工作流体的工作流体蒸气可从第二蒸发器被引导至第二蒸气压缩回路的第二冷凝器。通过将工作流体蒸气引导离开第一蒸发器，第二蒸发器可以主要接收工作流体液体，从而提高工作流体的冷却能力。因此，可以改善hvac&r系统从调节流体移除热量的性能。说明书中的技术效果和技术问题仅为示例而非限制。需要说明的是，说明书中所描述的实施例还可以具有其它技术效果，并可以解决其它技术问题。
61.虽然仅示出和描述了本公开的某些特征和实施例，但是在实际上不违背权利要求中所记载的主题的新型教导和优点的情况下，本领域技术人员可以想到许多修改和变化(例如，各种元件的尺寸、维度、结构、形状和比例、参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料用途、颜色、方向等的变化)。根据替代的实施例，任何过程或方法步骤的顺序或序列均可以被改变或重新排序。因此，应该理解的是，所附权利要求旨在涵盖落入本公开的真正实质的所有此类修改和变化。此外，为了提供示例性的实施例的简明描述，可能未描述实际实现的所有特征(例如，与实施本公开的当前预期的最佳模式无关的那些特征，或与实现所要求保护的公开内容无关的那些特征)。应该理解的是，在任何此类实际实现的开发中，如在任何工程或设计项目中那样，必须作出许多特定于实现的决定。这样的开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开的普通技术人员而言，它仍然是设计、制造和加工的例行工作而无需过多的实验。