具有堆叠的盘管段的热交换器

摘要

热交换器设有堆叠的盘管段。所述堆叠的盘管段中的每一个都被配置为独立于另一个盘管段使得流体循环。一种送排风设备用于使得空气循环通过这两个堆叠的盘管段。所述堆叠的盘管段被定位为使得离开所述一个盘管段的空气进入另一个盘管段。

权利要求

1.一种蒸气压缩系统，包括：

使得一种第一制冷剂循环的第一回路，所述第一回路包括处于流体连通的第一压缩机、第一冷凝器和第一蒸发器；

使得一种第二制冷剂循环的第二回路，所述第二回路包括处于流体连通的第二压缩机、第二冷凝器和第二蒸发器；

所述第一蒸发器和所述第二蒸发器使用单个容器；

至少一个送排风设备，使得空气循环通过所述第一冷凝器且然后通过所述第二冷凝器；

所述第一冷凝器和所述第二冷凝器中的每一个都包括多个大体平面的段，所述第一冷凝器的每个大体平面的段被定位为靠近且大体平行于所述第二冷凝器的一个相应的大体平面的段；以及所述第一冷凝器的段和所述第二冷凝器的段用圆管板翅盘管实施，该圆管板翅盘管的配置是用于分割翅片以使得在第一回路和第二回路之间不存在传导路径，但是使用一个共用的管板；以及所述第一冷凝器中的所述第一制冷剂的冷凝温度小于所述第二冷凝器中的所述第二制冷剂的冷凝温度。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一冷凝器的所述多个大体平面的段和所述第二冷凝器的所述多个大体平面的段使用共用的结构部件，并且被组装为封装单元的一部分。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一冷凝器中的所述第一制冷剂的冷凝压力小于所述第二冷凝器中的所述第二制冷剂的冷凝压力。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述第一压缩机和所述第二压缩机具有不同的体积比。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述第一压缩机具有比所述第二压缩机更小的体积比。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一蒸发器和所述第二蒸发器使用所述单个容器用于热交换，所述单个容器能够保持分立的制冷剂回路。

7.根据权利要求1所述的系统，还包括第一节约装置，所述第一节约装置被配置为从所述第一冷凝器接收所述第一制冷剂，并且提供蒸气第一制冷剂至所述第一压缩机，且提供液态第一制冷剂至所述第一蒸发器。

8.根据权利要求7所述的系统，还包括第二节约装置，所述第二节约装置被配置为从所述第二冷凝器接收所述第二制冷剂，并且提供蒸气第二制冷剂至所述第二压缩机，且提供液态第二制冷剂至所述第二蒸发器。

9.根据权利要求8所述的系统，还包括:

第三节约装置，包括：第一输入端，用来从所述第一冷凝器接收所述第一制冷剂；第一输出端，用来提供所述第一制冷剂至所述第一节约装置；第二输入端，用来从所述第二冷凝器接收所述第二制冷剂；以及，第二输出端，用来提供所述第二制冷剂至所述第二节约装置；以及所述第三节约装置被配置为允许所述第一回路和所述第二回路中的所述第一制冷剂和所述第二制冷剂之间的热交换。

10.根据权利要求9所述的系统，还包括第四节约装置，所述第四节约装置被配置为从所述第二冷凝器接收所述第二制冷剂，并且提供所述第二制冷剂至所述第三节约装置和所述第二压缩机，所述第四节约装置被配置为使得被提供至所述第二压缩机的所述第二制冷剂气化。

11.根据权利要求10所述的系统，其中从所述第四节约装置提供至所述第二压缩机的所述第二制冷剂，在与从所述第二节约装置提供至所述第二压缩机的所述第二制冷剂分离的一个位置处，进入所述第二压缩机。

12.根据权利要求7所述的系统，还包括第二节约装置，该第二节约装置包括：第一输入端，用来从所述第一冷凝器接收所述第一制冷剂；第一输出端，用来提供所述第一制冷剂至所述第一节约装置；第二输入端，用来从所述第二冷凝器接收所述第二制冷剂；以及，第二输出端，用来提供所述第二制冷剂至所述第二蒸发器。

13.根据权利要求12所述的系统，还包括第三节约装置，该第三节约装置被配置为从所述第二冷凝器接收所述第二制冷剂，并且提供蒸气第二制冷剂至所述第二压缩机，以及提供液态第二制冷剂至所述第二节约装置。

说明书

具有堆叠的盘管段的热交换器

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求于2010年2月8日提交的、标题为“HEAT EXCHANGER（热交换器）”的美国临时申请No.61/302,333的优先权和利益，该美国临时申请以引用的方式纳入本文。

[0003] 背景

[0004] 本申请总体涉及热交换器。更具体地，本申请涉及暖通空调和制冷（HVAC&R）系统的一种气冷式冷凝器，所述气冷式冷凝器具有在不同的冷凝温度和/或压力下运行的堆叠的盘管段。

[0005] 在HVAC&R系统中，制冷剂气体被压缩机压缩，然后被递送到冷凝器。递送到冷凝器的制冷剂蒸气与流体（例如，空气或水）进行热交换，并且相变为制冷剂液体。来自冷凝器的液态制冷剂流过相应的膨胀装置到达蒸发器。蒸发器中的液态制冷剂与另一流体（例如，空气、水或其他过程流体）的热交换，并且相变为制冷剂蒸气。流过蒸发器的另一流体由于与制冷剂的热交换而被冷冻（chilled）或者冷却（cooled），然后可用于冷却一个封闭的空间。最后，蒸发器中的蒸气制冷剂返回到压缩机，从而完成该循环。

[0006] 在气冷式冷凝器中，流过冷凝器的制冷剂可与由送排风设备（例如，风扇或鼓风机）生成的循环空气进行热交换。由于循环空气用于气冷式冷凝器中的热交换，所以冷凝器以及最终的HVAC&R系统的性能和效率都受制于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大，冷凝器中的制冷剂的冷凝温度（和压力）也增大。在非常高的环境空气温度下，即空气温度大于110华氏度（℉）时，由于由非常高的环境空气温度所造成的较高的冷凝温度（和压力），HVAC&R系统的性能和效率可能会降低。

[0007] 因此，需要一种可在非常高的环境空气温度下以较低的冷凝温度运行从而保持期望的HVAC&R系统的性能和效率的气冷式冷凝器。

发明内容

[0008] 本申请请求保护一种热交换器，所述热交换器具有：至少一个第一段，其被配置为使一种流体循环；以及，至少一个第二段，其被配置为使一种流体循环。所述至少一个第二段中的流体流与所述至少一个第一段中的流体流分离。该热交换器包括至少一个送排风设备，使得空气循环通过所述至少一个第一段和所述至少一个第二段。所述至少一个第一段被定位为靠近且大体平行于所述至少一个第二段，所述至少一个第一段和所述至少一个第二段被定位为使得离开所述至少一个第一段的空气进入所述至少一个第二段。

[0009] 此外，本申请还请求保护一种蒸气压缩系统，所述蒸气压缩系统具有：使得一种制冷剂循环的第一回路，所述第一回路具有处于流体连通的第一压缩机、第一冷凝器和第一蒸发器；以及，使得一种制冷剂循环的第二回路，所述第二回路具有处于流体连通的第二压缩机、第二冷凝器和第二蒸发器。蒸气压缩系统还包括至少一个送排风设备，用于使空气循环通过所述第一冷凝器和所述第二冷凝器。所述第一冷凝器和所述第二冷凝器中的每一个都具有至少一个大体平面的段。所述第一冷凝器的所述至少一个大体平面的段被定位为靠近且大体平行于所述第二冷凝器的所述至少一个大体平面的段。所述第一冷凝器中的所述制冷剂的冷凝温度不同于所述第二冷凝器中的所述制冷剂的冷凝温度。

[0010] 相比于具有相似容量的系统，本发明的一个优势是就占地面积和/或体积而论的一个更加紧凑的系统设计。

[0011] 本发明的另一优势是在非常高的环境空气温度下具有增大的系统容量。

[0012] 本发明的又一优势是当使用节约装置时使压缩机的马达负荷均衡的能力。

[0013] 本发明的再一优势是使用更少的风扇来使空气循环通过冷凝器的能力，这产生了与冷凝器相关联的更低的风扇噪声。

[0014] 本发明的再又一优势是通过更加紧密地关联环境空气温度和冷凝温度，更加有效地使用冷凝器表面。

[0015] 本发明的其他优势包括较低的成本、提高的系统效率以及重量更轻的单元。

附图说明

[0016] 图1示出了用于暖通空调和制冷系统的一个示例性实施方案。

[0017] 图2示出了热交换器的一个示例性实施方案的侧视图。

[0018] 图3示出了热交换器的一个示例性实施方案的局部分解图。

[0019] 图4A和图4B是对于不同的冷凝器配置的制冷剂温度相对于空气温度的图表。

[0020] 图5至图12示意性示出了蒸气压缩系统的不同的示例性实施方案，所述蒸气压缩系统包括具有堆叠的段或盘管的冷凝器或热交换器。

[0021] 图13是对于不同的系统配置的系统效率相对于冷凝器风扇的数目的图表。

[0022] 图14是对于不同的系统配置的系统效率相对于热交换器成本的图表。

具体实施方式

[0023] 参考图1，示出了用于一般的商业环境的建筑物12中的暖通空调和制冷（HVAC&R）系统10的一个示例性环境。HVAC&R系统10可包括纳入屋顶单元14中的一个压缩机，该压缩机可供应可用于将建筑物12冷却的冷冻液体。HVAC&R系统10还可包括：一个锅炉16，以供应可用于将建筑物12加热的加热液体；以及，一个空气分配系统，其使得空气在建筑物12中循环。空气分配系统可包括一个空气返回管道18、一个空气供应管道20和一个空气处理器22。空气处理器22可包括一个通过导管24连接至锅炉16和屋顶单元14的热交换器（未示出）。空气处理器22中的热交换器（未示出）可根据HVAC&R系统10的运行模式接收来自锅炉16的加热液体或者接收来自屋顶单元14的冷冻液体。HVAC&R系统10被示为在建筑物12的每一层上都带有一个单独的空气处理器22。然而，多个空气处理器22可为一个以上的楼层服务，或者一个空气处理器可为所有楼层服务。

[0024] HVAC&R系统10可包括气冷式冷凝器，用于与HVAC&R系统10中所使用的制冷剂交换热。为了更加有效地使用HVAC&R系统10中的气冷式冷凝器的热传递表面，冷凝器中的制冷剂温度可与循环通过冷凝器的空气的温度关联或匹配。在一个示例性实施方案中，气冷式热交换器或冷凝器可被设立、配置或布置为具有一个或多个如下的部分，所述部分具有被布置或定位为V形的大体平面的段或盘管。所述段或盘管可以被堆叠或套叠，以及可在不同的冷凝温度、冷凝压力运行和/或在不同的制冷剂回路中运行。堆叠的段或盘管可被布置或定位为使得离开一个段或盘管的空气进入另一段或盘管。换句话说，流过该部分冷凝器的段或盘管的空气可以是连续形态或排列。在另一示例性实施方案中，冷凝器可具有如下的部分，所述部分既具有在不同的冷凝温度或压力下运行的堆叠的段和盘管，又具有在单个冷凝温度或压力处运行的单个段或盘管。

[0025] 图2示出了冷凝器的一个示例性实施方案。在图2的示例性实施方案中，冷凝器26可具有如下的部分27，所述部分27具有分立的、堆叠的段或盘管34。热交换器或冷凝器部分27的（V形的）外部段或盘管可以是一个制冷剂回路的一部分，热交换器或冷凝器部分27的（V形的）内部段或盘管可以是第二制冷剂回路的一部分。从压缩机排出的蒸气（vapor）或气体可从位于段或盘管34的顶部和中部的连接件29处进入每一段或盘管34。
液态制冷剂可从所述段或盘管34的底部附近的一个连接件31离开每一段或盘管34。在一个示例性实施方案中，每一段或盘管34可在设计、配置或布置方面相同，并且具有穿过所述段或盘管34的两个制冷剂通路。然而，在其他示例性实施方案中，所述段或盘管可具有不同的设计、尺寸或配置，并且具有不同数目的制冷剂通路。使用具有两个通路的段或盘管34导致入口连接件和出口连接件都位于所述段或盘管34的相同端部，并且可使得离开上游的段或盘管的再冷却（subcooling）部分的较冷的空气能够被下游的段或盘管的再冷却部分使用。

[0026] 在另一示例性实施方案中，对于每一个段或盘管34或者某些段或盘管34可使用单个通路或奇数通路的配置。单个通路或奇数通路的配置可导致用于所述段或盘管34的相应的制冷剂集管位于所述段或盘管34的相对端部处，从而提供易于组装和组装管道系统连接件的充足空间。

[0027] 图3示出了可用在图1示出的示例性HVAC&R系统10中的热交换器或冷凝器26的局部分解图。热交换器26可包括一个上部组件28，所述上部组件28包括一个屏板（shroud）30和一个或多个风扇32。热交换器的段或盘管34可被定位在屏板30下方，并且可定位在或者至少局部定位在其他的HVAC&R系统部件（例如，压缩机、膨胀设备或蒸发器）的上方。热交换器的段或盘管34可使用相同或共用的结构部件来安装，并且可被组装为封装单元的一部分。段或盘管34可被定位为零度和九十度之间的任何角度，从而提供穿过盘管34的增强的空气流，并且帮助从盘管34排出液体。在一个示例性实施方案中，将热交换器的段或盘管堆叠为封装单元的一部分提供了一个能够放在标准的集装箱中进行运输的紧凑单元。

[0028] 图4A和图4B示出了单个冷凝器段配置和堆叠的冷凝器段配置之间的冷凝器制冷剂温度的对比。图4A示出了对于单个冷凝器段或盘管配置的冷凝器制冷剂温度相对于空气温度的关系。如图4A中示出的，在出气（leaving air）温度和制冷剂温度之间的窄点（pinch point）限制了制冷剂的冷凝温度。增大冷凝器的热传递表面面积可为理论冷凝温度提供很少的改进，或者可能不能为理论冷凝温度提供任何改进，因为制冷剂温度受到窄点处的出气温度所限制。此外，由增大的热传递表面面积造成的额外的空气侧压降可降低空气流动，并且可最终形成较高的冷凝温度。因而，对于给定风扇，从单个盘管或段可获得的热传递的量存在实际限制。

[0029] 相对比，图4B示出了使用两个制冷剂回路并且具有连续空气流的堆叠的冷凝器段或盘管配置的冷凝器制冷剂温度相对于空气温度。上游制冷剂回路（和冷凝器段）具有二分之一的热传递负荷，从而看到较低的出气温度，这允许使用甚至更低的冷凝温度。下游制冷剂回路（和冷凝器段）与图4A示出的单个冷凝器段的表现大约相同。图4B中的下游制冷剂回路或段可具有更高的进制冷剂（entering refrigerant）温度，但是出制冷剂（leaving refrigerant）温度几乎未改变（相对于图4A），此外，下游制冷剂回路或段具有二分之一的热传递负荷。使用两个制冷剂回路或冷凝器段的结果是，两个制冷剂回路或冷凝器段的平均冷凝温度的大大降低。用于堆叠的冷凝器段的连续空气流配置可有效地降低对于冷凝温度的热动力学限制，因为热交换更好地逼近逆流配置。

[0030] 在一个示例性实施方案中，所述段或盘管34可通过微沟道或多沟道盘管或热交换器来实施。微沟道或多沟道盘管可具有尺寸紧凑、重量轻、空气侧压降低和材料成本低的优势。微沟道或多沟道盘管或段可使制冷剂循环通过两个或多个管段，每一所述管段具有两个以上的管、通道或沟道来供制冷剂流动。所述管段可具有矩形、平行四边形、梯形、椭圆形、卵形或其他相似几何形状的形式的横截面形状。所述管段中的管可具有矩形、方形、圆形、卵形、椭圆形、三角形、梯形、平行四边形或其他合适的几何形状的形式的横截面形状。在一个实施方案中，所述管段中的管可具有约半毫米（0.5mm）至约三毫米（3mm）之间的尺寸，所述尺寸例如为宽度或直径。在另一实施方案中，所述管段的管可具有约一毫米（1mm）的尺寸，所述尺寸例如为宽度或直径。

[0031] 在另一示例性实施方案中，所述段或盘管34可通过圆管板翅盘管（round-tube plate-fin coils）来实施。圆管板翅盘管的一个示例性配置是这样分割所述翅片，以使得在两个制冷剂回路或盘管之间不存在任何传导路径，但是使用一个共用的管板。结果，从热学观点看是两个分立的盘管，但是从机械上它们看起来是单个单元。另一示例性配置是制作其中制冷剂回路共用翅片的圆管盘管。然而，在两个回路或盘管之间可能存在通过所述翅片的如下传导，所述传导可被翅片设计中所包括的热突变区（例如，狭缝）限制。在另一示例性实施方案中，圆管盘管冷凝器可被配置为在两个冷凝段的下游具有过热降温段且在两个冷凝段的上游具有再冷却段，从而提供最佳热性能。

[0032] 图5-图12示出了HVAC&R系统10的蒸气压缩系统的不同的示例性实施方案，所述蒸气压缩系统包括或者使用堆叠的冷凝器段或盘管。蒸气压缩系统可使制冷剂循环通过一个或多个独立或分立的回路，所述回路从压缩机42开始，并且包括具有堆叠的段或盘管的冷凝器26、膨胀设备46和蒸发器或液体冷却机（chiller）48。蒸气压缩系统还可包括一个控制面板，所述控制面板包括模数（A/D）转换器、微处理器、非易失性存储器和接口板。可被用作蒸气压缩系统中的制冷剂的流体的一些实施例是：氢氟碳（HFC）基制冷剂，例如R-410A、R-407、R-134a、氢氟烯烃（HFO）；“天然”制冷剂，如氨气（NH3）、R-717、二氧化碳（CO2）、R-744；或，碳氢基制冷剂、水蒸气或任何其他合适类型的制冷剂。在一个示例性实施方案中，相同制冷剂可在蒸气压缩系统的所有回路中循环。然而，在其他实施方案中，不同的制冷剂可在分立的制冷剂回路中循环。

[0033] 压缩机42可具有固定的Vi（体积比或体积指标），即吸入体积与排出体积的比例，或者压缩机42可具有可变的Vi。此外，每一回路的压缩机42可具有相同的Vi，或者压缩机42的Vi可以不同。压缩机42所使用的马达可由变速驱动器（VSD）供电，或者从交流（AC）或直流（DC）电源直接供电。VSD（如果使用）从AC电源接收具有某一固定线电压和固定线频率的AC电，并且向马达提供具有可变电压和频率的功率。所述马达可包括能够由VSD供电或者从AC或DC电源直接供电的任何类型的电马达。所述马达可以是任何其他合适的马达类型，例如开关磁阻马达、感应马达或者电子换向永磁马达。压缩机42的输出容量可基于压缩机42的相应的运行速度，所述运行速度取决于由VSD所驱动的马达的输出速度。在另一示例性实施方案中，可使用其他驱动机构例如蒸汽或燃气涡轮机或引擎和相关联的部件来驱动压缩机42。

[0034] 压缩机42压缩制冷剂蒸气，并且通过分立的排出通道将已被压缩的蒸气递送至冷凝器26的分立的冷凝器段或盘管。相对于空气流过冷凝器的方向，压缩机26可具有一个上游段或盘管80和一个下游段或盘管82。相对于下游段或盘管82，上游段或盘管80可运行在更低的冷凝器温度和压力。通过压缩机42递送至上游段或盘管80和下游段或盘管82的制冷剂蒸气将热传递至由风扇32所循环的空气。制冷剂蒸气由于与空气的热传递而在上游段或盘管80和下游段或盘管82中冷凝为制冷剂液体。此外，上游段或盘管80和下游段或盘管82还可包括用于液态制冷剂的再冷却器。来自上游段或盘管80和下游段或盘管82的液态制冷剂流过膨胀设备46至蒸发器48。递送至蒸发器48的液态制冷剂从过程流体（例如，水、空气、乙二醇、氯化钙卤水、氯化钠卤水或其他合适类型的流体）吸收热，从而冷却或降低过程流体的温度，并且所述液态制冷剂相变为制冷剂蒸气。蒸气制冷剂离开蒸发器48，并且通过吸入管线返回至压缩机42，从而完成所述回路或循环。根据在某一蒸气压缩系统中实施的回路的数目，蒸发器48可具有一个或多个容器（vessel）。此外，即使某一蒸气压缩系统使用了多个回路，所述蒸发器仍可使用可以保持分立的制冷剂回路的单个容器用于热传递。

[0035] 在一个示例性实施方案中，压缩机42可被选择为不具有相同的Vi。换句话说，一个压缩机42可具有高Vi（相对于另一压缩机），以及另一压缩机42可具有低Vi（相对于另一压缩机）。低Vi压缩机可连接至具有较低冷凝温度的上游段或盘管80。如图4B中所示，下游冷凝器段或盘管82的空气温度大于上游冷凝器段或盘管80的空气温度。因而，空气流温度差允许，与来自低Vi压缩机的制冷剂在上游冷凝器段或盘管80中冷凝时的冷凝温度和/或压力相比，来自高Vi压缩机的制冷剂在下游冷凝器段或盘管82中在较高的冷凝温度和/或压力下冷凝。与在较低的冷凝温度处运行的上游冷凝器段或盘管80一起使用低Vi压缩机可提高蒸气压缩系统的全负荷效率。此外，当仅有低Vi压缩机运行时，可提高蒸气压缩系统的部分负荷效率。在一个具体示例性实施方案中，低Vi压缩机可以是离心压缩机，高Vi压缩机可以是正排量压缩机，例如螺杆压缩机。

[0036] 在一个具体示例性实施方案中，用于具有上游盘管的制冷剂回路的压缩机可以是变速离心压缩机，用于下游盘管的高Vi压缩机可以是正排量压缩机，例如螺杆压缩机。该实施方案中的压缩机配对提高了该系统的高环境温度容量，因为所述压缩机配置降低了对离心压缩机所要求的排出压力。对于给定的压缩机设计，离心压缩机可实现的排出压力通常由压缩机吸入压力和排出压力的最大比率限制。离心压缩机可以是具有变速直接驱动和磁轴承的密封式两级压缩机。该系统的高的部分负荷效率可通过在部分负荷状态时单独运行该离心压缩机来获得，即螺杆压缩机未运行。

[0037] 图5示出了具有多个压缩机供应单个制冷剂回路的蒸气压缩系统。图5的蒸气压缩系统使用止回阀78或其他相似的阀来隔离制冷剂流，使得仅仅可运行单个压缩机。此外，在冷凝器26的输出处使用一个孔口88，来均衡离开上游段或盘管80和下游段或盘管82的制冷剂的压力。冷凝器26和膨胀设备46之间的制冷剂管线的工作压力可以小于当如果对于下游段或盘管82使用一个分立的连接件时会有的工作压力。较低的工作压力使得冷凝器26和膨胀设备46之间的液体管线中的额外部件（例如，过滤器/干燥器或者窥镜）能够被配置且被运行以适应较低的压力。用于分立的制冷剂回路的压缩机可具有相同的Vi或不同的Vi。在图5的蒸气压缩系统的一个示例性实施方案中，压缩机42可以是涡旋压缩机。

[0038] 图6示出了具有多个分立的制冷剂回路和用于每一回路的分立的蒸发器段的蒸气压缩系统，所述蒸发器段用于为HVAC&R系统10直接冷却空气。用于分立的制冷剂回路的压缩机可以具有相同的Vi或不同的Vi。在图6的蒸气压缩系统的一个示例性实施方案中，蒸气压缩系统可用在封装屋顶单元中。

[0039] 图7示出了使用单个蒸发器容器的、具有多个分立的制冷剂回路的蒸气压缩系统。用于分立的制冷剂回路的压缩机可具有相同的Vi或可具有不同的Vi。在图7的蒸气压缩系统的一个示例性实施方案中，蒸气压缩系统可用于冷冻机或冷冻液体系统，并且可包括涡旋压缩机。

[0040] 在图8-图12示出的示例性实施方案中，蒸气压缩回路可在冷凝器26和膨胀设备46之间包括一个或多个中间回路或节约装置（economizer）回路。所述中间回路或节约装置回路可用于为给定的蒸发器尺寸提供增大的冷却容量，并且可增大蒸气压缩系统的效率和性能。所述中间回路可具有入口管线，所述入口管线可直接连接至上游段或盘管80和下游段或盘管82中的一个或二者，或者可与上游段或盘管80和下游段或盘管82中的一个或二者流体连通。入口管线可包括位于中间容器的上游的一个膨胀设备66。膨胀设备66运行，从而将来自上游段或盘管80和/或下游段或盘管82的制冷剂的压力降低为中间压力，导致其中一些制冷剂闪蒸为蒸气。处于中间压力的已被闪蒸的制冷剂可被重新引入该某一回路的相应的压缩机42中。由于处于中间压力的制冷剂蒸气被返回至压缩机42，所以制冷剂蒸气要求更少的压缩，从而增大蒸气压缩系统的总体效率。来自膨胀设备66的、处于中间压力的剩余的液态制冷剂处于较低的焓，这可便于热传递。膨胀设备46可接收来自中间容器的处于中间压力的制冷剂，并且使较低焓的液态制冷剂膨胀为蒸发器压力。制冷剂以较低的焓进入蒸发器48，从而相对于来自冷凝器的制冷剂被直接膨胀的非节约系统，具有节约回路的系统增加了冷却效果。

[0041] 中间容器可以是闪蒸箱70，还称为闪蒸中间冷却器，或者中间容器可被配置为热交换器71，还称为“表面节约装置”。闪蒸箱70可用于将蒸气与接收自膨胀设备66的液体分离，并且还可允许液体的进一步膨胀。蒸气可通过压缩机42从闪蒸箱70抽吸穿过辅助的制冷剂管线达到吸入入口，所述吸入入口是处于吸入和排出之间的中间压力处的端口或者是压缩的中间阶段处的端口。在一个示例性实施方案中，螺线管阀75可被定位在压缩机42和闪蒸箱70之间的辅助制冷剂管线中，从而调节从闪蒸箱70至压缩机42的制冷剂流。
收集在闪蒸箱70中的液体因膨胀过程而处于较低的焓。来自闪蒸箱70的液体流动至膨胀设备46，然后至蒸发器48。热交换器71可用于在两个不同压力处的制冷剂之间传递热。热交换器71中的制冷剂之间的热交换可用于使得热交换器71中的制冷剂之一再冷却，并且使得热交换器71中的另一制冷剂至少局部蒸发。

[0042] 图8示出了具有多个分立的制冷剂回路的蒸气压缩系统，所述每一制冷剂回路包括一个中间回路或节约装置回路。上游段或盘管80和下游段或盘管82中的每一个可流体连接至膨胀设备66，所述膨胀设备66流体连接至闪蒸箱70。膨胀设备66可用于调整节约装置的运行压力。用于分立的制冷剂回路的压缩机可具有相同的Vi或不同的Vi。在一个使用与下游段或盘管82连接的高Vi压缩机以及与上游段或盘管80连接的低Vi压缩机的示例性实施方案中，来自与下游段或盘管82连接的闪蒸箱70的蒸气制冷剂可以较高的压力被提供至高Vi压缩机，从而降低高Vi压缩机上的马达负荷。

[0043] 图9示出了与图8的蒸气压缩系统相似的蒸气压缩系统，除了图9中，一个热交换器被包括在中间回路或节约装置回路中。上游段或盘管80可流体连接至膨胀设备66，所述膨胀设备66流体连接热交换器71然后流体连接闪蒸箱70。下游段或盘管82可流体连接至热交换器71，所述热交换器71流体连接至膨胀设备66，然后流体连接至闪蒸箱70。用于分立的制冷剂回路的压缩机可具有相同的Vi或不同的Vi。

[0044] 图10示出了与图9的蒸气压缩系统相似的蒸气压缩系统，除了图10中，一个额外的热交换器或第二热交换器被包括在与下游段或盘管82连接的中间回路或节约装置回路中。来自下游段或盘管82的液态制冷剂被分割为两个分立的通道，并且被提供至第二热交换器71。所述通道中的一个可在液态制冷剂进入第二热交换器71之前包括一个膨胀设备66。相应于具有膨胀设备66的输入通道的第二热交换器71的输出可在如下端口被提供至供应下游段或盘管82的压缩机42，所述端口相应于压缩机42中的较高的压力且与连接至闪蒸箱70的端口分离。来自第二热交换器71的另一输出可进入第一热交换器，如图9中所描述的。用于分立的制冷剂回路的压缩机可具有相同的Vi或不同的Vi。

[0045] 图11示出了具有多个分立的制冷剂回路的蒸气压缩系统，每一制冷剂回路包括一个中间回路或节约装置回路。上游段或盘管80可流体连接至膨胀设备66，所述膨胀设备66流体连接热交换器71，然后流体连接闪蒸箱70。下游段或盘管82可流体连接至热交换器71，所述热交换器71流体连接至膨胀设备46，然后流体连接至蒸发器48。用于分立的制冷剂回路的蒸发器可具有相同的Vi或不同的Vi。热交换器71可使用来自上游段或盘管80的制冷剂，从而冷却来自下游段或盘管82的制冷剂液体。通过冷却来自下游段或盘管82的制冷剂液体，与下游段或盘管82连接的压缩机42上的马达负荷可被降低，并且可与上游段或盘管80连接的压缩机42上的马达负荷均衡。

[0046] 图12示出了与图11的蒸气压缩系统相似的蒸气压缩系统，除了图12中，一个额外的闪蒸箱被包括在与下游段或盘管82连接的中间回路或节约装置回路中。来自下游段或盘管82的液态制冷剂流体连接至膨胀设备66，所述膨胀设备66流体连接至闪蒸箱70。来自闪蒸箱70的液态制冷剂可被提供至热交换器71，如参考图11所描述的。来自闪蒸箱
70的蒸气制冷剂可被提供至供应下游段或盘管82的压缩机42。用于分立的制冷剂回路的压缩机可具有相同的Vi或不同的Vi。

[0047] 在使用高Vi压缩机和低Vi压缩机的一个示例性实施方案中，节约装置负荷可从具有运行在较高冷凝器压力的高Vi压缩机的回路转移到具有运行在较低冷凝器压力的低Vi压缩机的回路，从而均衡压缩机负荷，并且提高在高环境温度下的容量。

[0048] 图13比较了具有堆叠的冷凝器盘管配置的系统效率与具有单个冷凝器盘管配置的系统效率。两个冷凝器盘管配置都使用25mm深的微沟道热交换器盘管。出于分析的目的，使用如图8中所示配置的蒸气压缩系统。此外，两个压缩机都具有相同的Vi设计，即高Vi设计。如图13所示，堆叠的冷凝器盘管配置仅仅使用10个风扇所获得的系统效率可相同于单个冷凝器盘管配置使用16个风扇所获得的系统效率，这可导致约9%的系统效率的改进。此外，在使用额外风扇的单个冷凝器盘管配置中可实现更高的效率水平。图14示出了系统效率和系统成本之间的关系。图14中的结果基于与图13相同的系统配置。如图14中所示，与单个冷凝器盘管配置在相同成本情况下，使用堆叠的冷凝器盘管配置可获得更高效率的系统。此外，为获得某一设计效率，堆叠的冷凝器盘管配置可比单个冷凝器盘管配置降低成本。

[0049] 在一个示例性实施方案中，冷凝器可扩展为运行在不同压力的两个以上的冷凝器段或盘管。通常，对于每一额外的段和冷凝压力，所增加的性能改进是较小的。

[0050] 在另一示例性实施方案中，所述压缩机中的每一个可以是单级压缩机，例如螺杆压缩机、往复压缩机、离心压缩机、旋转压缩机、摆杆压缩机、涡旋压缩机、涡轮压缩机或者任何其他合适的压缩机，尽管也可使用任何单级或多级压缩机。

[0051] 在又一示例性实施方案中，膨胀设备可以是包括膨胀阀的任何合适的膨胀设备，所述膨胀阀例如为电子膨胀阀或热膨胀阀、毛细管或孔口。

[0052] 在另一示例性实施方案中，每一压缩机可包括共用单个制冷剂回路并且用作单个压缩机系统的双级联、三个或其他多个压缩机配置。例如，涡旋压缩机可配置为多个压缩机配置，即两个或更多个压缩机可连接在单个制冷剂回路中。在涡旋压缩机的实施例中，可通过多个压缩机配置中的多级压缩机来实现容量控制。此外，多个压缩机配置可包括其他相关联的部件例如阀，以调整流动。在又一示例性实施方案中，具有不同设计Vi的压缩机还可共享相同的制冷剂回路。

[0053] 在其他的示例性实施方案中，蒸气压缩系统可具有其他配置。例如，额外的节约装置可被包括至所述回路，以进一步提高效率。所述最优的节约装置配置取决于相对于成本而言的效率和容量改进。

[0054] 尽管在附图中示出和在此描述的示例性实施方案被优选地呈现，但是应理解，仅通过实施例的方法提供这些实施方案。在不背离本申请的范围的前提下，可对这些示例性实施方案的设计、运行条件和布置做出其他替代、修改、改变和省略。因此，本申请不限制于具体实施方案，而是扩展至落入随附权利要求范围内的多种改型。还应理解，本文采用的短语和术语仅出于描述的目的，并且不应当视为限制。

[0055] 在本申请中仅示出和描述了本发明的某些特征和实施方案，在不实质背离权利要求中所述主题的新颖性教导和优势的前提下，本领域普通技术人员可以想到许多改型和改变（例如，尺寸、维度、结构、形状和各种元件的比例、参数值、安装布置、材料的使用、取向等的改变）。例如，示出为整体成型的元件可由多个零件或元件构造，元件的位置可被颠倒或改变，分立元件或位置的性质或数目可被更改或改变。根据替代实施方案，任何过程或方法步骤的次序或顺序可被改变或重新排序。因而，应理解，随附的权利要求旨在包括落入本发明的真实精神范围内的所有所述改型和改变。此外，为了致力于提供所述示例性实施方案的精简描述，可能未描述一个实际实施方式的所有特征（即，与当前考虑的执行本发明的最佳实施方案不相关的那些特征，或者与实现所要求保护的发明不相关的那些特征）。应理解，在研发任何所述实际实施方式时，如同在任何工程或设计项目中一样，可做出多种实施方案的具体决定。所述研发努力可能是复杂且费时的，但是对于受益于本公开文本的本领域普通技术人员来说，是一种常规的设计、制作和生产工作，不需要过度实验。