CN103471211A - 可变冷量空调器 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种可变冷量空调器，用于调整机柜的温度，其包括控制系统、压缩制冷系统及新风制冷/有害气体排出系统。压缩制冷系统包括压缩机、蒸发器、冷凝器、蒸发风机、冷凝风机。新风/有害气体排出系统包括风门组件、蒸发风机、冷凝风机。风门组件包括风门电机及可被风门电机驱动并于第一状态及第二状态之间切换的风门。所述压缩机、冷凝风机、蒸发风机均为转速可调，控制系统根据机柜内的热量值以正比关系和/或季节不同来调整压缩机、冷凝风机及蒸发风机以不同转速运行，以提供不同的冷量。本发明可变冷量空调器通过可调速的压缩机及蒸发风机、冷凝风机，提供不同的冷量选择，满足不同的制冷需求。

Description

可变冷量空调器

技术领域

本发明涉及一种空调设备，尤其涉及一种可提供多种冷量选择的空调设备，属于制冷设备技术领域。

背景技术

对于一类用于电气设备的环境，特别是具有大功率器件的设备的环境，如电力、通信机房，设备局部散热量很高，局部环境温度急剧升高，需要使用空调装置进行制冷。一种双向换风的整体式空调装置，其制冷系统布置在一个箱体内，没有活动连接管路，具有结构紧凑、安装方便、成本低和可靠性高的优点。

通常，客户在选择空调装置的时候，会考虑并计算机柜内的热量值，据此进行空调装置的零部件的选型，比如压缩机及风机等，以满足客户的机柜的制冷需求。由于客户的需求是多种多样的，因此空调装置的供应商需要对不同型号的不同零部件进行备货，以供客户选择。然而，这会造成供应商的工作量比较大，而且库存较多，占用资金，甚至资金链收紧等问题。

因此，如果能够提供一种多种制冷量需求的空调装置，则会解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可变冷量空调器，其同时满足不同的制冷需求。

为实现上述目的，本发明是关于一种可变冷量空调器，用于调整机柜的温度，其包括控制系统、压缩制冷系统及新风制冷/有害气体排出系统。压缩制冷系统包括压缩机、蒸发器、冷凝器、蒸发风机、冷凝风机、柜内进风口、柜内出风口、柜外进风口及柜外出风口。新风/有害气体排出系统包括风门组件、蒸发风机、冷凝风机、柜内进风口、柜内出风口、柜外进风口及柜外出风口。风门组件包括风门电机及可被风门电机驱动并于第一状态及第二状态之间切换的风门。所述压缩机、冷凝风机、蒸发风机均为转速可调，控制系统根据机柜内的热量值以正比关系和/或季节不同来调整压缩机、冷凝风机及蒸发风机以不同转速运行，以提供不同的冷量。

作为本发明的进一步改进，其中机柜内的热量值越高，压缩机、蒸发风机和冷凝风机的转速比例越高，直至全速运行。

作为本发明的进一步改进，其中夏季为全速运行，冬季为低于20%的转速比例运行，春季/秋季以20%~80%的转速比例运行。

作为本发明的进一步改进，其为直流电源供电，控制系统在直流电源的驱动下，调整压缩机、蒸发风机及冷凝风机的转速。

作为本发明的进一步改进，其为交流电源供电，控制系统在交流电源的驱动下，通过变频控制压缩机、蒸发风机和冷凝风机的转速。

作为本发明的进一步改进，其为交流电源和直流电源供电，其中压缩机为交流电源供电，蒸发风机和冷凝风机为直流电源供电，控制系统通过变频控制压缩机的转速，并直接控制蒸发风机和冷凝风机的转速。

作为本发明的进一步改进，控制系统还控制压缩制冷系统及新风制冷/有害气体排出系统以压缩制冷模式或新风制冷模式或有害气体排出模式交替运行：新风制冷模式或有害气体排出模式时，压缩机停止运行，蒸发风机及风门电机开启，风门电机驱动风门转动至第一状态，使柜内进风口与柜外出风口连通，柜外进风口与柜内出风口连通；压缩制冷模式时，压缩机、蒸发风机、冷凝风机及风门电机开启，风门电机驱动风门转动至第二状态，使柜内进风口与柜内出风口连通，柜外进风口与柜外出风口连通。

作为本发明的进一步改进，当柜内温度大于等于制冷设定温度，且环境温度比柜内温度低，其差值大于等于新风优先温差值时，启动新风制冷系统以降低柜内温度；当柜内温度降低到内外温差值小于新风优先温差值与新风优先值偏差的差值时，关闭新风系统。

作为本发明的进一步改进，当新风制冷系统连续运行时间大于新风优先最大运行时间，则关闭新风制冷系统并启动压缩制冷系统，直到柜内温度小于制冷设定温度与制冷设定温度偏差的差值时，关闭压缩制冷系统。

作为本发明的进一步改进，有害气体排出模式优先于新风制冷模式和压缩制冷模式。

作为本发明的进一步改进，还包括加热器，当柜内温度低于加热设定温度时启动加热器，当柜内温度高于加热设定温度与加热温度偏差的差值时，停止运行加热器。

作为本发明的进一步改进，待机状态下， 蒸发风机以10~50%转速休眠运转。

作为本发明的进一步改进，蒸发风机与冷凝风机为压缩制冷系统和新风制冷/有害气体排出系统共用。

本发明的有益效果是：通过可调速的压缩机及蒸发风机、冷凝风机，提供不同的冷量选择，满足不同的制冷需求。

附图说明

图1是本发明可变冷量空调器的立体视图；

图2是本发明可变冷量空调器的另一角度的立体视图；

图3是本发明可变冷量空调器的风门处于第一状态下的侧视图；

图4是本发明可变冷量空调器的风门处于第二状态下的侧视图；

图5是本发明可变冷量空调器的第一实施方式的电气控制图；

图6是本发明可变冷量空调器的第二实施方式的电气控制图；

图7是本发明可变冷量空调器的第三实施方式的电气控制图。

具体实施方式

请参阅图1至图4，本发明提供一种安装于机柜/控制柜内为其进行空气调节的可变冷量空调器100，其包括壳体1、控制系统2、压缩制冷系统及新风/有害气体排出系统。本发明可变冷量空调器100还可以具有加热器13，实现柜内温度较低时的加热功能。

壳体1具有前面板11及相对的后面板12。前面板11开设有面对机柜外部（即外部环境）的位于上部的柜外出风口112及位于下部的柜外进风口110。后面板12开设有面对机柜内部的位于上部的柜内进风口120及位于下部的柜内出风口122。

压缩制冷系统包括压缩机3、与柜外出风口相对的冷凝器4、节流元件、与柜内出风口122相对的蒸发器6和辅助管路7组成。

新风/有害气体排出系统由柜内进风口120、柜内出风口122、柜外进风口110、柜外出风口112、与柜内进风口120相对的蒸发风机8、与柜外进风口110相对的冷凝风机9、风门组件10组成。

可变冷量空调器100还具有位于其内部将其分隔成相互隔绝的内循环换热系统及外循环换热系统的隔板14。

需要说明的是，上述柜内侧即为本发明可变冷量空调器100的蒸发侧，柜外侧即为本发明可变冷量空调器100的冷凝侧，以下说明中的柜内侧及柜外侧均与此处具有相同定义。

请参阅图5至图7，本发明可变冷量空调器100可以具有直流电源输入、交流电源输入或交直流双路电源输入。交流电源是220V单相电或380V三相电，直流电源是由UPS或蓄电池提供的33V~72V直流电。

本发明优选实施方式中，风门组件10至少包括风门101及驱动风门101于第一状态及第二状态之间切换的风门电机102。

于本发明第一实施方式中，请参阅图5，本发明可变冷量空调器100为直流电源供电，控制系统2、压缩机3、风门电机102、加热器13、蒸发风机8和冷凝风机9均由直流电源驱动。压缩机3具有直流电机，蒸发风机8及冷凝风机9均为直流风机。

控制系统2由直流电源驱动，其接收环境温度传感器（未图示）、冷凝器出口温度传感器、蒸发器出口温度传感器、柜内温度传感器、柜内热量传感器等的信号以对应启动压缩制冷系统或新风/有害气体排出系统或加热器13。根据不同的季节或者机柜内热量值，控制系统2控制压缩机3、冷凝风机9和蒸发风机8的电压进而控制其转速，以实现不同的冷量调节。控制模式如下：

1、根据机柜内热量值调速：从表1可以看出机柜内热量值与压缩机3、蒸发风机8及冷凝风机9的转速比例成正比关系，即机柜内热量值越高，压缩机3、蒸发风机8及冷凝风机9的转速比例越高。

表1

机柜内热量值	压缩机转速比例	蒸发风机/冷凝风机转速比例
			1.0KW	20%	20%
1.5KW	40%	40%
			2.0KW	50%	50%
2.5KW	80%	80%
			3.0KW	100%	100%

 2、根据季节调速

表2

机柜内热量值	压缩机转速比例	蒸发风机/冷凝风机转速比例
			夏季	100%	100%
春季/秋季	20%~80%	20%~80%
			冬季	<20%	<20%

3、模式1及模式2并存，即同时根据季节和机柜内热量值进行调速。

控制系统2还控制风门组件10以发出信号给风门电机102以驱动风门101在第一状态和第二状态之间转动。

本发明可变冷量空调器100可以实现如下功能：

1、有害气体排出

除故障处理程序外有害气体排出程序总是优先的，当需要排出有害气体时停止当前工作，有害气体排出完成后再继续之前的程序。

有害气体主要包括氢气、酸气等，其排出共有三种模式：主动排出、被动排出及手动排出。主动排出和被动排出二选一，默认为被动排出模式，和手动排出模式同时存在。

有害气体排出时风门电机102及蒸发风机8开启。风门电机102驱动风门101转动至图3所示的第一状态下，此时柜内进风口120与柜外出风口112连通，柜外进风口110与柜内出风口122连通，如此，柜内的有害气体可以由柜内进风口120经柜外出风口112而排至外部，柜外的新鲜空气可以由柜外进风口110经柜内出风口122进入机柜内部。由于本发明的交直流电源空调器100的蒸发风机8和冷凝风机9均为可调速风机，即不同条件下蒸发风机8或冷凝风机9以不同转速运行，以节约能源。

2、新风制冷

新风制冷系统的启动条件如下：当柜内温度传感器测定的柜内温度T0大于等于制冷设定温度T1，且环境温度传感器测定的环境温度比柜内温度T0低，二者的差值△T0大于等于新风优先温差值△T1时，启动新风制冷系统降低柜内温度。

此时控制系统2发出信号控制风门电机102，进而驱动风门101开启并位于第一状态，即柜内进风口120与柜外出风口112连通，柜外进风口110与柜内出风口122连通，蒸发风机8开始运行，并数秒内达到全速。当柜内温度T0降低到内外温差值△T0小于新风优先温差值△T1与新风优先值偏差值△T2的差值时，关闭新风制冷系统。当新风制冷系统连续运行时间大于新风优先最大运行时间D1，则关闭新风制冷系统并启动压缩机制冷系统，直到柜内温度T0小于制冷设定温度T1与制冷设定温度偏差值△T3的差值，此时关闭压缩机制冷系统。

3、压缩机制冷

压缩机制冷系统的启动条件是：当柜内温度T0大于等于制冷设定温度T1，且新风制冷系统未启动则启动压缩机制冷系统。压缩机3制冷时，冷凝风机9及蒸发风机8均比压缩机3延时启动，且二者比压缩机3延时启动时间可以相同或不同。直到柜内温度T0小于制冷设定温度T1与制冷设定温度偏差△T3的差值时关闭压缩机制冷系统。

4、加热

柜内温度T0低于加热设定温度T3时启动加热系统。加热时启动蒸发风机8，蒸发风机8比加热器13延时停止运行。

柜内温度T0高于加热设定温度T3与加热温度偏差值△T4之和时停止运行加热器13。

请参阅图6，本发明可变冷量空调器100的第二实施方式中，可变冷量空调器100为交流电源供电，通过变频控制方式实现压缩机3、蒸发风机8及冷凝风机9的转速实现不同机柜内热量值及不同季节下的不同冷量。

请参阅图7，本发明可变冷量空调器100的第三实施方式中，可变冷量空调器100为交直流双电源供电，其中压缩机3为交流电源供电并具有交流电机，蒸发风机8、风门电机102、冷凝风机9为直流电源供电，加热器13为双电源供电。即，蒸发风机8与冷凝风机9为直流风机。控制系统2通过变频方式实现压缩机3的转速调整，并直接控制蒸发风机8、冷凝风机9的转速，实现在不同机柜内热量值及不同季节下提供不同冷量。

于本发明可变冷量空调器100的第三实施方式中，当交流电源正常时，其为交直流双电源供电，其压缩制冷系统、新风或有害气体排出系统、加热器13均可正常工作；当交流电不能正常工作时，如断电或者电压过低时，直流电源仍可控制新风或有害气体排出系统、加热器13实现新风制冷/有害气体排出或加热功能。

特别需要指出的是，本发明具体实施方式中仅以该可变冷量空调器100作为示例，在实际应用中其他类型的可变冷量空调器均适用本发明揭示的原理。对于本领域的普通技术人员来说，在本发明的教导下所作的针对本发明的等效变化，仍应包含在本发明权利要求所主张的范围中。

Claims (13)

1.一种可变冷量空调器，用于调整机柜的温度，其包括控制系统、压缩制冷系统及新风制冷/有害气体排出系统；压缩制冷系统包括压缩机、蒸发器、冷凝器、蒸发风机、冷凝风机、柜内进风口、柜内出风口、柜外进风口及柜外出风口；新风/有害气体排出系统包括风门组件、蒸发风机、冷凝风机、柜内进风口、柜内出风口、柜外进风口及柜外出风口；风门组件包括风门电机及可被风门电机驱动并于第一状态及第二状态之间切换的风门；其特征在于：

所述压缩机、冷凝风机、蒸发风机均为转速可调，控制系统根据机柜内的热量值以正比关系和/或季节不同来调整压缩机、冷凝风机及蒸发风机以不同转速运行，以提供不同的冷量。

2.如权利要求1所述的可变冷量空调器，其特征在于：其中机柜内的热量值越高，压缩机、蒸发风机和冷凝风机的转速比例越高，直至全速运行。

3.如权利要求1所述的可变冷量空调器，其特征在于：其中夏季为全速运行，冬季为低于20%的转速比例运行，春季/秋季以20%~80%的转速比例运行。

4.如权利要求2至3任一项所述的可变冷量空调器，其特征在于：其为直流电源供电，控制系统在直流电源的驱动下，调整压缩机、蒸发风机及冷凝风机的转速。

5.如权利要求2至3任一项所述的可变冷量空调器，其特征在于：其为交流电源供电，控制系统在交流电源的驱动下，通过变频控制压缩机、蒸发风机和冷凝风机的转速。

6.如权利要求2至3任一项所述的可变冷量空调器，其特征在于：其为交流电源和直流电源供电，其中压缩机为交流电源供电，蒸发风机和冷凝风机为直流电源供电，控制系统通过变频控制压缩机的转速，并直接控制蒸发风机和冷凝风机的转速。

7.如权利要求1所述的可变冷量空调器，其特征在于：控制系统还控制压缩制冷系统及新风制冷/有害气体排出系统以压缩制冷模式或新风制冷模式或有害气体排出模式交替运行：新风制冷模式或有害气体排出模式时，压缩机停止运行，蒸发风机及风门电机开启，风门电机驱动风门转动至第一状态，使柜内进风口与柜外出风口连通，柜外进风口与柜内出风口连通；压缩制冷模式时，压缩机、蒸发风机、冷凝风机及风门电机开启，风门电机驱动风门转动至第二状态，使柜内进风口与柜内出风口连通，柜外进风口与柜外出风口连通。

8.如权利要求7所述的可变冷量空调器，其特征在于：当柜内温度大于等于制冷设定温度，且环境温度比柜内温度低，其差值大于等于新风优先温差值时，启动新风制冷系统以降低柜内温度；当柜内温度降低到内外温差值小于新风优先温差值与新风优先值偏差的差值时，关闭新风系统。

9.如权利要求7所述的可变冷量空调器，其特征在于：当新风制冷系统连续运行时间大于新风优先最大运行时间，则关闭新风制冷系统并启动压缩制冷系统，直到柜内温度小于制冷设定温度与制冷设定温度偏差的差值时，关闭压缩制冷系统。

10.如权利要求7所述的可变冷量空调器，其特征在于：有害气体排出模式优先于新风制冷模式和压缩制冷模式。

11.如权利要求1所述的可变冷量空调器，其特征在于：还包括加热器，当柜内温度低于加热设定温度时启动加热器，当柜内温度高于加热设定温度与加热温度偏差的差值时，停止运行加热器。

12.如权利要求1所述的可变冷量空调器，其特征在于：待机状态下， 蒸发风机以10~50%转速休眠运转。

13.如权利要求1所述的可变冷量空调器，其特征在于：蒸发风机与冷凝风机为压缩制冷系统和新风制冷/有害气体排出系统共用。

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