[發明專利]一種復合型機房空調系統的控制方法

有效

• 申請號: 201610425330.4
• 申請日: 2016-06-14
• 公開（公告）號: CN105910315B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 王君;石文星;史作君;劉國旺
• 申請（專利權）人: 安徽省君杰新能源科技有限公司
• 主分類號: F25B1/00
• 分類號: F25B1/00;F25B41/00;F25B49/02
• 代理公司: 北京金宏來專利代理事務所(特殊普通合伙)11641
• 代理人: 陸華

1.一種復合型機房空調系統的控制方法，其特征在于：

所述復合型機房空調系統，包括制冷單元、熱管單元和三通閥(7)；所述的制冷單元包括一個或多個壓縮機(1)、制冷冷凝器(2)、節流裝置(3)和低壓儲液器(4)；所述的熱管單元包括低壓儲液器(4)、蒸發器(5)、制冷劑泵(6)和熱管冷凝器(8)；所述的制冷單元與熱管單元在低壓儲液器(4)處進行耦合；所述復合型機房空調系統通過控制低壓儲液器(4)內部制冷劑的溫度作為系統冷量輸出精確調控參數；所述的壓縮機(1)具有排氣口與吸氣口，所述的低壓儲液器(4)包括進液口、供液口、進氣口和回氣口；

所述的壓縮機(1)的排氣口與制冷冷凝器(2)的入口相連通，所述的制冷冷凝器(2)的出口與節流裝置(3)的入口相連通，所述的節流裝置(3)的出口與低壓儲液器(4)的進液口相連通，所述的低壓儲液器(4)的回氣口與壓縮機(1)的吸氣口相連通；所述的低壓儲液器(4)的供液口與制冷劑泵(6)的入口相連通，所述的制冷劑泵(6)的出口與蒸發器(5)入口相連通，所述的蒸發器(5)的出口處設置三通閥(7)；所述的低壓儲液器(4)的進氣口與熱管冷凝器(8)的出口通過盤管并聯連通；

所述的三通閥(7)關閉與熱管冷凝器(8)的連接，打開與低壓儲液器(4)和蒸發器(5)的連接時，所述的壓縮機(1)、制冷冷凝器(2)、節流裝置(3)、低壓儲液器(4)、制冷劑泵(6)、蒸發器(5)和三通閥(7)共同組成制冷循環，通過制冷循環為空調末端提供冷量；

所述的三通閥(7)打開與蒸發器(5)和熱管冷凝器(8)的連接，關閉與低壓儲液器(4)的連接時，所述的壓縮機(1)、制冷冷凝器(2)、節流裝置(3)、低壓儲液器(4)、制冷劑泵(6)、蒸發器(5)、三通閥(7)和熱管冷凝器(8)共同組成復合循環，此時熱管單元滿負荷工作，制冷單元適量工作；

所述的三通閥(7)打開與蒸發器(5)和熱管冷凝器(8)的連接，關閉與低壓儲液器(4)的連接時，關閉壓縮機(1)、制冷冷凝器(2)和節流裝置(3)，所述的低壓儲液器(4)、蒸發器(5)、制冷劑泵(6)、三通閥(7)和熱管冷凝器(8)共同組成熱管循環；

所述復合型機房空調系統還包括溫度控制裝置、油分離器和氣液分離器，所述的溫度控制裝置分別與三通閥(7)、熱管冷凝器(8)與制冷冷凝器(2)的換熱風機以及壓縮機(1)連接；所述的溫度控制裝置用于檢測室外的環境溫度以及低壓儲液器(4)內部制冷劑溫度，并根據環境溫度控制三通閥(7)、換熱風機和壓縮機(1)的運行狀態；其中，所述的三通閥(7)可以由兩個閥體替代；

所述復合型機房空調系統可以通過增加一個或多個設備組成多聯復合型機房空調系統，通過制冷劑泵(6)、供液總管和回氣總管與多個設備構成閉式循環系統，在蒸發器(5)的總出口處設置制冷閥與熱管閥；所述的熱管閥的出口與熱管冷凝器(8)入口相連通，熱管冷凝器(8)的出口以及制冷閥的出口均連接到低壓儲液器(4)的進氣口，所述的蒸發器(5)的入口端設置流量閥，所述的流量閥的感溫元件安裝在蒸發器(5)的出口端的管壁上；所述的流量閥為比例調節閥，可以通過調節流量閥的開度，從而控制蒸發器(5)的供液量及其出口的過熱度，實現精確調節空調末端的流量；

所述復合型機房空調系統，其控制方法為：

所述復合型機房空調系統，分三種情況有三種不同的控制方式，第一種控制方式：在夏天的時候，當室外環境溫度T高于預設溫度Tb的情況下，溫度控制裝置控制三通閥(7)切換到制冷循環，此時壓縮機(1)開啟，換熱風機全速運行，則制冷劑在所述復合型機房空調系統內的流通路徑為：從壓縮機(1)到制冷冷凝器(2)，再到節流裝置(3)和低壓儲液器(4)，再從低壓儲液器(4)到壓縮機(1)和制冷劑泵(6)，制冷劑再從制冷劑泵(6)到蒸發器(5)，再依次經過三通閥(7)，低壓儲液器(4)和制冷劑泵(6)；由于室外環境溫度高，使所述復合型機房空調系統的熱負荷量較大，所以溫度控制裝置控制所述復合型機房空調系統產生冷量的同時，通過制冷劑泵(6)運輸動力作用，使所述復合型機房空調系統回油安全可靠；所述復合型機房空調系統在制冷循環情況下，當低壓儲液器(4)內部制冷劑溫度滿足

T1-ΔT≤T0≤T1+ΔT，其中：

T1：低壓儲液器(4)內部制冷劑的設定溫度；

ΔT：低壓儲液器(4)內部制冷劑的溫度與設定溫度的允許誤差值；

T0：低壓儲液器(4)內部制冷劑的溫度；

則維持壓縮機(1)運行的數量或轉速以及節流裝置(3)的開度不變；當低壓儲液器(4)內部制冷劑溫度滿足

T0＜T1-ΔT，

則降低壓縮機(1)的轉速或減少壓縮機(1)的運行數量，調大節流裝置(3)的開度；當低壓儲液器(4)內部制冷劑溫度滿足

T0＞T1+ΔT，

則提升壓縮機(1)轉速或增加壓縮機(1)運行的數量，減小節流裝置(3)的開度；

第二種控制方式：當在春天或者秋天的時候，室外環境溫度T高于設定溫度Ta低于預設溫度Tb的情況下，溫度控制裝置控制三通閥(7)切換到復合循環，此時壓縮機(1)開啟，換熱風機全速運行，則制冷劑在所述復合型機房空調系統內的流通路徑為：從壓縮機(1)到制冷冷凝器(2)，再到節流裝置(3)和低壓儲液器(4)，再從低壓儲液器(4)到壓縮機(1)和制冷劑泵(6)，制冷劑再從制冷劑泵(6)到蒸發器(5)，再依次經過三通閥(7)，熱管冷凝器(8)，低壓儲液器(4)和制冷劑泵(6)；由于室外環境溫度較低，所以溫度控制裝置控制所述復合型機房空調系統優先使熱管單元散熱的同時，不足部分由制冷循環補償；根據能量守恒定律，第二種控制方式中從蒸發器(5)流出的氣態或氣液混合態的制冷劑先經過熱管冷凝器(8)進行降溫，未被冷凝的氣態制冷劑再被壓縮機(1)吸入進行壓縮制冷循環實現冷凝，從而在滿足所述復合型機房空調系統的冷量輸出與熱負荷相適應的前提下，降低了所述復合型機房空調系統因產生冷量所消耗的功率，進而實現了所述復合型機房空調系統的節能減排，同時通過制冷劑泵(6)運輸動力作用，使所述復合型機房空調系統回油安全可靠；

所述復合型機房空調系統在復合循環情況下，根據具體負荷啟動一個或多個壓縮機(1)，或者調節壓縮機(1)運行頻率，實現冷量輸出的精確調節，控制熱管冷凝器(8)的換熱能力和換熱風機轉速使熱管循環的產冷量與末端熱負荷相匹配；所述復合型機房空調系統在復合循環情況下，優先利用熱管冷凝器(8)提供冷量，不足冷量的部分通過控制壓縮機(1)的運行臺數或壓縮機(1)的轉速進行補償；所述的復合制冷循環的控制方式是：當室外有壓縮機(1)運行，則空調系統中所有室外復合式制冷系統的換熱風機高速運行，首先在熱管冷凝器(8)中放熱，未冷凝的氣態制冷劑進入低壓儲液器(4)后被壓縮機(1)吸入，通過壓縮，冷凝，節流再流入低壓儲液器(4)；所述的復合制冷循環的調節方式為：當低壓儲液器(4)內部制冷劑溫度滿足

T1-ΔT≤T0≤T1+ΔT，

則維持壓縮機(1)運行數量或轉速及節流裝置(3)的開度不變；當低壓儲液器(4)內部制冷劑溫度滿足

T0＜T1-ΔT，

則降低壓縮機(1)轉速或減少壓縮機(1)運行數量，調大節流裝置(3)開度；當低壓儲液器(4)內部制冷劑溫度滿足

T0＞T1+ΔT，

則提升壓縮機(1)轉速或增加壓縮機(1)運行數量，減小節流裝置(3)開度；

第三種控制方式：在冬天的時候，室外環境溫度T低于設定溫度Ta的情況下，溫度控制裝置控制三通閥(7)切換到熱管循環，此時壓縮機(1)關閉，換熱風機全速或調速運行，則制冷劑的在所述復合型機房空調系統內的流通路徑為：從制冷劑泵(6)到蒸發器(5)，再依次經過三通閥(7)，熱管冷凝器(8)，低壓儲液器(4)和制冷劑泵(6)；由于室外環境溫度遠低于機房溫度，且能夠向機房提供充足的冷量以使機房內維持適宜的溫度，故第三種控制方式中使從蒸發器(5)流出的氣態或氣液混合態的制冷劑在熱管冷凝器(8)與室外環境中的冷源進行熱交換，以降低制冷劑的溫度，并使降溫后的制冷劑再次進入蒸發器(5)中對機房進行降溫，從而在滿足機房內制冷需求的前提下，大幅度地降低了所述復合型機房空調系統的能耗；所述復合型機房空調系統在熱管循環情況下，能夠通過調整換熱風機的轉速或者制冷劑的流量實現冷量輸出調節，控制熱管冷凝器(8)的換熱能力和換熱風機轉速使熱管循環的產冷量與末端熱負荷相匹配；當低壓儲液器(4)內部制冷劑溫度滿足

T1-ΔT≤T0≤T1+ΔT，

則維持換熱風機轉速及制冷劑泵(6)流量不變；當低壓儲液器(4)內部制冷劑溫度滿足

T0＜T1-ΔT，

則優先通過降低換熱風機轉速減小冷量輸出或者調節流量閥開度降低制冷劑泵(6)流量輸出，當需要繼續降低，則停掉其中一個換熱風機；當低壓儲液器(4)內部制冷劑溫度滿足

T0＞T1+ΔT，

則先通過提升換熱風機轉速增加冷量輸出或者調節流量閥開度提高制冷劑泵(6)流量輸出。