一种液冷混合动力制冷系统及其控制方法 |
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| 申请号 | CN201610235890.3 | 申请日 | 2016-04-15 | 公开(公告)号 | CN105910313A | 公开(公告)日 | 2016-08-31 |
| 申请人 | 深圳市艾特网能技术有限公司; 深圳市艾特网能有限公司; | 发明人 | 樊易周; 尹大勇; 彭少华; 张健辉; 张宏宇; 欧阳超波; 郭义宣; 曹维兵; 周宙骋; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种液冷混合动 力 制冷系统以及控制方法，包括设置于室内的室内换热器、 压缩机 、流量控制 阀 、第一控制部、室外液冷换热器、制冷剂 泵 以及第二控制部，室外液冷换热器包括 冷却 水 入水口和冷却水出水口；制冷剂泵出口与流量 控制阀 相连；第一控制部与第二控制部通讯相连，组成一个完整的控制系统，通过协作联动达到室内制冷需求；本发明将传统混合动力制冷系统中的 风 冷冷凝方式和风冷 蒸发 方式替换为液冷换热器，制冷效果更好，特别是在 温度 较高的地区；在本发明的控制方法中，第一控制部和第二控制部组成统一的控制系统，协调对整个系统进行控制，达到制冷需求。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种液冷混合动力制冷系统，其特征在于，包括设置于室内的室内换热器(10)、与所述室内换热器(10)出口相连的压缩机(11)、与所述室内换热器(10)入口相连的流量控制阀(12)、以及第一控制部(14)； |
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| 说明书全文 | 一种液冷混合动力制冷系统及其控制方法技术领域[0001] 本发明涉及制冷系统，更具体地说，涉及一种液冷混合动力制冷系统及其控制方法。 背景技术[0003] 其一是在定容量压缩机和定容量泵系统中，制冷剂泵的启停是根据室内负荷和室外温度等条件来确定； [0005] 另外，在诸多的混合动力制冷系统中只涉及到风冷冷凝方式和风冷蒸发方式的制冷系统，其控制方法也只适合其对应的冷凝方式和蒸发方式，这些冷却方式应用非常局限，对于环境温度较低的地区有比较明显的节能效果，但对于温度较高的地区则无法使用和推广，因为在室外温度较高时，室外散热器的温度与室外空气的温度相差较小，空气的热容量也比较小，利用风扇吹动空气散热效果差，且需要耗费较多能量。 发明内容[0006] 本发明要解决的技术问题在于，提供一种液冷混合动力制冷系统及其控制方法。 [0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种液冷混合动力制冷系统，包括设置于室内的室内换热器、与所述室内换热器出口相连的压缩机、与所述室内换热器入口相连的流量控制阀、以及第一控制部； [0008] 还包括设置于室外的与所述压缩机出口相连的室外液冷换热器、与所述室外液冷换热器相连的制冷剂泵以及第二控制部，所述室外液冷换热器包括冷却水入水口和冷却水出水口；所述制冷剂泵出口与所述流量控制阀相连；所述第一控制部与第二控制部通讯相连，组成一个完整的控制系统，通过协作联动达到室内制冷需求； [0009] 所述第一控制部与所述压缩机、所述流量控制阀及所述室内换热器相连，用于根据室内制冷需求控制所述室内换热器的容量输出，根据室内换热器的出口过热度和/或室内制冷需求控制所述流量控制阀的开度，根据室内制冷需求和所述压缩机前后的压差值控制所述压缩机的启停和/或容量输出； [0010] 所述第二控制部与所述室外液冷换热器和所述制冷剂泵相连，用于根据所述室外液冷换热器的出口压力控制所述室外液冷换热器的流量控制阀，从而调节冷却水的流量；根据所述流量控制阀的开度控制所述制冷剂泵的容量输出。 [0011] 在本发明所述的液冷混合动力制冷系统中，所述室内换热器包括室内风冷蒸发器、以及与所述室内风冷蒸发器配合使用的室内风机；或 [0012] 所述室内换热器包括室内液冷换热器、以及所述室内液冷换热器的冷冻水入水口和冷冻水出水口。 [0013] 在本发明所述的液冷混合动力制冷系统中，所述压缩机为定频压缩机或变频压缩机，所述制冷剂泵为变频制冷剂泵。 [0014] 在本发明所述的液冷混合动力制冷系统中，所述第一控制部采集所述室内换热器进出口温度和压力、所述压缩机温度和排气压力、以及所述流量控制阀的开度； [0015] 所述第二控制部采集所述室外液冷换热器出水口的压力和温度、以及所述制冷剂泵的输出容量。 [0016] 优选地，在本发明所述的液冷混合动力制冷系统中，还包括连接在所述室外液冷换热器与所述制冷剂泵之间的用于存储冷媒的冷媒存储装置。 [0017] 优选地，在本发明所述的液冷混合动力制冷系统中，还包括与所述压缩机和/或所述制冷剂泵并联设置的单向导通阀，所述单向导通阀用于在所述压缩机和所述制冷剂泵未启动时导通冷媒。 [0018] 另，本发还公开一种液冷混合动力制冷系统的控制方法，包括以下步骤： [0019] S10:第一控制部和第二控制部之间进行通信，组成一个完整的控制系统，并共享系统状态信息，通过协作联动控制达到室内制冷需求； [0020] S11：所述第一控制部采集室内换热器的进出口温度和压力、压缩机出口的温度和排气压力、以及流量控制阀的开度，所述第二控制部采集所述室外液冷换热器出水口的压力和温度、制冷剂泵的出口压力； [0021] S12：根据室内制冷需求，所述第一控制部协调控制所述室内换热器的容量输出、所述压缩机启停和容量输出、以及所述流量控制阀的开度，所述第二控制部协调控制所述室外液冷换热器流量输出、所述制冷剂泵的启停和容量输出。 [0022] 优选地，本发明所述的液冷混合动力制冷系统的控制方法，还包括： [0023] 所述室内换热器包括室内风冷蒸发器、以及与所述室内风冷蒸发器配合使用的室内风机；步骤S12中所述控制所述室内换热器的容量输出包括：对比所述室内风冷蒸发器的实际出口过热度与预设目标过热度，若实际出口过热度大于预设目标过热度，则增加所述室内风机的转速；若实际出口过热度小于预设目标过热度，则减小所述室内风机的转速；若实际出口过热度处在预设目标过热度范围内，则保持所述室内风机的转速不变； [0024] 或 [0025] 所述室内换热器包括室内液冷换热器、以及所述室内液冷换热器的冷冻水入水口和冷冻水出水口；对比所述室内液冷换热器的实际出口过热度与预设目标过热度，若实际出口过热度大于预设目标过热度，则增加冷冻水的流量；若实际出口过热度小于预设目标过热度，则减小冷冻水的流量；若实际出口过热度处在预设目标过热度范围内，则保持冷冻水的流量不变； [0026] 所述第一控制部根据所述室内换热器的出口压力和温度确定出口过热度。 [0027] 优选地，在本发明所述的液冷混合动力制冷系统的控制方法中，所述压缩机为定频压缩机或变频压缩机，所述制冷剂泵为变频制冷剂泵； [0028] 所述第一控制部根据所述压缩机前后的压差值控制所述定频压缩机的启停；或者[0029] 所述第一控制部根据所述压缩机前后的压差值控制所述变频压缩机的启停和容量输出。 [0030] 优选地，在本发明所述的液冷混合动力制冷系统的控制方法中，在所述步骤S12中： [0031] 所述控制所述流量控制阀的开度包括：对比实际过热度和预设目标过热度，若实际过热度大于目标过热度，则增大所述流量控制阀的开度；若实际过热度小于目标过热度，则减小所述流量控制阀的开度；若实际过热度处在目标过热度范围内，则维持所述流量控制阀的开度不变； [0032] 和/或 [0033] 所述压缩机的启停和容量输出包括：对比室内制冷需求与预设目标值，若制冷需求大于预设目标值，则提高所述压缩机的输出容量；若制冷需求小于预设目标值，则减小所述压缩机的输出容量；若制冷需求处在预设目标值范围内，则维持所述压缩机的输出容量不变； [0034] 和/或 [0035] 所述制冷剂泵的启停和容量输出包括：对比所述流量控制阀的开度与预设目标开度值，若所述流量控制阀的开度大于预设目标开度值，则提高所述制冷剂泵的容量输出；若所述流量控制阀的开度小于预设目标开度值，则降低所述制冷剂泵的容量输出；若所述流量控制阀的开度处在预设目标开度值范围内，则维持所述制冷剂泵的容量输出不变； [0036] 和/或 [0037] 所述室外液冷换热器流量输出包括：对比所述室外液冷换热器的出口压力值与目标压力值，若所述室外液冷换热器的出口压力值大于目标压力值，则增加所述室外液冷换热器的冷却水流量；若所述室外液冷换热器的出口压力值小于目标压力值，则减小所述室外液冷换热器的冷却水流量；若所述室外液冷换热器的出口压力值处于目标压力值范围内，则维持所述室外液冷换热器的冷却水流量不变； [0038] 所述第二控制部采用PID或P控制方法控制所述室外液冷换热器流量输出。 [0039] 实施本发明的一种液冷混合动力制冷系统及其控制方法，具有以下有益效果：本发明将传统混合动力制冷系统中的风冷冷凝方式和风冷蒸发方式替换为液冷换热器，制冷效果更好，特别是在温度较高的地区；在本发明的控制方法中，第一控制部和第二控制部组成统一的控制系统，协调对整个系统进行控制，达到制冷需求。附图说明 [0040] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中： [0041] 图1是本发明实施例1中液冷混合动力制冷系统的一结构示意图； [0042] 图2是本发明实施例1中液冷混合动力制冷系统的另一结构示意图； [0043] 图3是本发明实施例1中液冷混合动力制冷系统的另一结构示意图； [0044] 图4是本发明实施例1中液冷混合动力制冷系统的另一结构示意图； [0045] 图5是本发明实施例1中液冷混合动力制冷系统的另一结构示意图； [0046] 图6是本发明实施例2中液冷混合动力制冷系统的控制方法的流程图； [0047] 图7是图6中步骤S12中调整室内换热器的流程图； [0048] 图8是图6中步骤S12中调整流量控制阀的流程图； [0049] 图9是图6中步骤S12中调整压缩机的流程图； [0050] 图10是图6中步骤S12中调整制冷剂泵的流程图； [0051] 图11是图6中步骤S12中调整室外液冷换热器的流程图； [0052] 图中：10、室内换热器；11、压缩机；12、流量控制阀；13、室内风机；14、第一控制部；15、第二控制部；16、室外液冷换热器；18、制冷剂泵；19、冷媒存储装置；20、单向导通阀；21、第一截止阀；22、第二截止阀；23、第三截止阀；24、第四截止阀；25、冷却水入水口；26冷却水出水口；27、冷冻水入水口；28冷冻水出水口。 具体实施方式[0053] 为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。 [0054] 实施例1 [0055] 图1-图5示本实施例中的液冷混合动力制冷系统。液冷混合动力制冷系统包括设置于室内的室内换热器10、与室内换热器10出口相连的压缩机11、与室内换热器10入口相连的流量控制阀12、以及第一控制部14；还包括设置于室外的与压缩机11出口相连的室外液冷换热器16、与室外液冷换热器16相连的制冷剂泵18以及第二控制部15，室外液冷换热器16包括冷却水入水口25和冷却水出水口26；制冷剂泵18出口与流量控制阀12相连；第一控制部14与第二控制部15通讯相连，组成一个完整的控制系统，通过协作联动达到室内制冷需求； [0056] 第一控制部14与压缩机11、流量控制阀12及室内换热器10相连，用于根据室内制冷需求控制室内换热器10的容量输出，根据室内换热器10的出口过热度和/或室内制冷需求控制流量控制阀12的开度，根据室内制冷需求和压缩机11前后的压差值控制压缩机11的启停和/或容量输出； [0057] 第二控制部15与室外液冷换热器16和制冷剂泵18相连，用于根据室外液冷换热器16的出口压力控制室外液冷换热器16的流量控制阀，从而调节冷却水的流量；根据流量控制阀12的开度控制制冷剂泵18的容量输出。可以理解，室外液冷换热器16中的液体具有热容量大，能快速吸热的特定，可根据制冷需求进行选取，优选地，液体为水。 [0058] 优选地，室内换热器10包括室内风冷蒸发器10、以及与室内风冷蒸发器10配合使用的室内风机13；或 [0059] 优选地，液冷的液体为水，室内换热器10包括室内液冷换热器10、以及室内液冷换热器10的冷冻水入水口27和冷冻水出水口28。在该系统结构下，室内液冷换热器10的作用是调整室内冷冻入水口27的水的温度。 [0060] 在本发明的液冷混合动力制冷系统中，压缩机11为定频压缩机11或变频压缩机11，制冷剂泵18为变频制冷剂泵18。 [0061] 在本发明的液冷混合动力制冷系统中，第一控制部14采集室内换热器10进出口温度和压力、压缩机11温度和排气压力、以及流量控制阀12的开度； [0062] 第二控制部15采集室外液冷换热器16出水口的压力和温度、以及制冷剂泵18的输出容量。 [0063] 优选地，在本发明的液冷混合动力制冷系统中，还包括连接在室外液冷换热器16与制冷剂泵18之间的用于存储冷媒的冷媒存储装置19。可以理解地，该冷媒可以是相变制冷剂，利用相变制冷剂蒸发吸热，冷凝放热原理以实现能量交换。 [0064] 优选地，在本发明的液冷混合动力制冷系统中，还包括与压缩机11和/或制冷剂泵18并联设置的单向导通阀20，单向导通阀20用于在压缩机11和制冷剂泵18未启动时导通冷媒。如图3和图5所示，该混合动力制冷系统还包括与压缩机11和/或制冷剂泵18并联设置的单向导通阀20。可以理解地，单向导通阀20的设置可在系统无需使用压缩机11和/或制冷剂泵18时导通，使得冷媒直接通过单向导通阀20从而避免通过压缩机11和/或制冷剂泵18，导致阻力增加，进而导致能源浪费。 [0065] 如图1-图5所示，该混合动力制冷系统还包括设置流量控制阀12入口的第一截止阀21、设置在压缩机11出口的第二截止阀22、设置在制冷剂泵18出口的第三截止阀23以及设置在室外冷凝器16入口的第四截止阀24。可以理解地，通过第一截止阀21和第二截止阀22、第三截止阀23和第四截止阀24的设置，可实现对制冷系统的室内和室外独立控制，以满足用户的使用需求。 [0066] 另外，本实施例中室外冷凝器16的出水口流出的水具有一定温度，可进行二次利用，例如，大型计算机设备的机房中，本实施中的系统将室内的热量抽出，并将热量传输给室外冷凝器16的水，可作为需要供暖房间的热源，从而实现能源的利用最大化。 [0067] 实施例2 [0068] 图6示出本实施例一种液冷混合动力制冷系统的控制方法，包括以下步骤： [0069] S10:第一控制部14和第二控制部15之间进行通信，组成一个完整的控制系统，并共享系统状态信息，通过协作联动控制达到室内制冷需求； [0070] S11：第一控制部14采集室内换热器10的进出口温度和压力、压缩机11出口的温度和排气压力、以及流量控制阀12的开度，第二控制部15采集室外液冷换热器16出水口的压力和温度、制冷剂泵18的出口压力； [0071] S12：根据室内制冷需求，第一控制部14协调控制室内换热器10的容量输出、压缩机11启停和容量输出、以及流量控制阀12的开度，第二控制部15协调控制室外液冷换热器16流量输出、制冷剂泵18的启停和容量输出。 [0072] 优选地，由室内采集的温度以及目标温度确定室内制冷需求，根据室内制冷需求，第一控制部和第二控制部采集当前系统的状态，第一控制部和第二控制部组成的系统首先室内换热器10的输出容量，若能实现室内制冷需求，则暂不调整系统其他部分；进一步，若不能实现室内的制冷需求，则调整流量控制阀12的开度，若能实现室内制冷需求，则暂不调整系统其他部分；进一步，若不能实现室内的制冷需求，则调整制冷剂泵18，若能实现室内制冷需求，则暂不调整系统其他部分；若不能实现室内的制冷需求，则调整压缩机11，达到制冷需求。可以理解的是，这里所说的调整既包括增加输出功率，也包括减小输出功率。通过对系统各制冷部分功率从小到大的调整，可有效减少系统耗能，能够节约能源。 [0073] 优选地，将室内制冷需求分为不同等级，根据需求不同调整系统各个制冷部分的先后顺序。例如，根据室内实际温度与目标温度差，将室内制冷需求分为：高、中、低三类，如果室内制冷需求为高，则可首先调整大功率压缩机，从而快速到达室内制冷需求。 [0074] 优选地，本发明的液冷混合动力制冷系统的控制方法，还包括： [0075] 室内换热器10包括室内风冷蒸发器10、以及与室内风冷蒸发器10配合使用的室内风机13；步骤S12中控制室内换热器10的容量输出包括：对比室内风冷蒸发器10的实际出口过热度与预设目标过热度，若实际出口过热度大于预设目标过热度，则增加室内风机13的转速；若实际出口过热度小于预设目标过热度，则减小室内风机13的转速；若实际出口过热度处在预设目标过热度范围内，则保持室内风机13的转速不变； [0076] 或 [0077] 参考图7，室内换热器10包括室内液冷换热器10、以及室内液冷换热器10的冷冻水入水口27和冷冻水出水口28；对比室内液冷换热器10的实际出口过热度CHr与预设目标过热度CSHset，另设置误差值为error，若实际出口过热度大于预设目标过热度CHr>CHset+error，则增加冷冻水的流量；若实际出口过热度小于预设目标过热度CHr [0078] 第一控制部14根据室内换热器10的出口压力和温度确定出口过热度。 [0079] 优选地，在本发明的液冷混合动力制冷系统的控制方法中，压缩机11为定频压缩机11或变频压缩机11，制冷剂泵18为变频制冷剂泵18；第一控制部14根据压缩机11前后的压差值控制定频压缩机11的启停；或者第一控制部14根据压缩机11前后的压差值控制变频压缩机11的启停和容量输出。 [0080] 优选地，在本发明的液冷混合动力制冷系统的控制方法中，在步骤S12中： [0081] 参考图8，控制流量控制阀12的开度包括：对比实际过热度SHr和预设目标过热度SHset，另设置误差值为error，若实际过热度大于目标过热度SHr>SHset+error，则增大流量控制阀12的开度；若实际过热度小于目标过热度SHr [0082] 和/或 [0083] 参考图9，压缩机11的启停和容量输出包括：对比室内制冷需求CFr与预设目标值CFset，另设置误差值为error，若制冷需求大于预设目标值CFr>Cfset+error，则提高压缩机11的输出容量；若制冷需求小于预设目标值CFr [0084] 和/或 [0085] 参考图10，制冷剂泵18的启停和容量输出包括：对比流量控制阀12的开度Xr与预设目标开度值Xset1，另设置误差值为error，若流量控制阀12的开度大于预设目标开度值Xr>Xset1+error，则提高制冷剂泵18的容量输出；若流量控制阀12的开度小于预设目标开度值Xr [0086] 和/或 [0087] 参考图11，室外液冷换热器16流量输出包括：对比室外液冷换热器16的出口压力值P3与目标压力值Pset，另设置误差值为error，若室外液冷换热器16的出口压力值大于目标压力值P3>Pset+error，则增加室外液冷换热器16的冷却水流量；若室外液冷换热器16的出口压力值小于目标压力值P3 [0088] 在实施例2中，误差值error根据室内制冷需求的控制精度来确定，例如，若室内可接收的温度范围比较大，则误差值error取值较大；若室内可接收的温度范围比较小，则误差值error取值越小越好。 [0089] 第二控制部15采用PID或P控制方法控制室外液冷换热器16流量输出。 [0090] 以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。 |
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