CN104121625B - 一种节能空调及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种节能空调及其控制方法，包括可同时或单独运行的第一循环系统和第二循环系统、以及控制器，所述第一循环系统包括：与所述控制器电连接的泵、与所述泵相连的第一蒸发器组件、以及与所述第一蒸发器组件相连的第一冷凝器；所述第二循环系统包括：与所述控制器电连接的压缩机、与所述压缩机相连的第二蒸发器组件、以及与所述第二蒸发器组件相连的散热器。这种节能空调的两个循环系统可以根据室外的温度和室内的热负荷变化组合为不同的节能运行模式，既提高了压缩机循环的效率，又增加了利用自然冷源冷却的时间和范围，满足机房动态冷却的需求，同时具有全年完整的除湿功能。

Description

一种节能空调及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种节能空调及其控制方法。

背景技术

随着现代化信息技术和云计算的快速发展，通信机房和数据中心的数量和规模也不断扩大，而在数据中心中用于冷却电子设备的空调系统的耗电占有非常大的比重，超过40%。随着数据中心单位面积发热密度快速增加和电子设备耐热程度的增强，机房精密空调也面临着诸多挑战，如高热密度冷却、高温度应用、节能运行、动态精确制冷等。

近些年出现了一些新型的机房空调，如列间空调（或叫机架间空调、行间空调）、双循环空调等，这些空调相比传统空调具有显著的节能性。

图1是现有技术中列间空调101的应用方式的示意图，列间空调101放置在电子设备102周围，这种设置方式可以实现近热源冷却，大大提高气流的冷却效率，但列间空调101冬季无法使用室外的自然冷源进行冷却，或空调的运行效率不高，不能充分满足机房空调节能运行的需求。

图2是现有技术中双循环空调103运行原理的示意图。如图2所示，该双循环空调103包括压缩机104、与压缩机104并联的第一阀件105、冷凝器106、泵107、与泵107并联的第二阀件108、以及蒸发器109。在夏季，室外温度较高时，采用常规的制冷模式，制冷剂依次通过压缩机104、冷凝器106、第二阀件108、蒸发器109，回到压缩机104处，制冷剂被压缩成高温高压的过热气体，在冷凝器106处，高温高压的气态制冷剂凝为液体，并散发大量热量到室外环境中；在蒸发器108处，液态制冷剂蒸发为气态制冷剂，吸收大量热量，从而使机房内的温度降低。在冬季，室外温度较低时，关闭压缩机104，制冷剂在泵107的作用下，依次通过泵107、蒸发器109、第一阀件105、冷凝器106，制冷剂在冷凝器106中冷凝为液体，释放热量到低温环境中，对制冷剂进行冷却。蒸发器109将制冷剂蒸发为气体，吸收机房中的热量，对机房进行冷却。

双循环空调使用泵或者压缩机作为循环动力，在冬季可利用室外的自然冷源，且包括两个循环系统，但是这两个循环系统不会同时工作，只有其中一个循环系统运行，不能实现混合式冷却，自然冷源应用的季节时间较短，且压缩机循环冷凝器采用风冷方式运行效率较低，无法完全满足机房节能、根据室外温度变化进行动态冷却的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中空调系统的运行效率较低、无法满足机房根据室外温度变化进行动态冷却的需求的缺陷，提供一种节能空调及其控制方法，可提高效率并满足机房节能、动态冷却的需求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种节能空调，包括可同时或单独运行的第一循环系统和第二循环系统、以及控制器，

所述第一循环系统包括：与所述控制器电连接的泵、与所述泵相连的第一蒸发器组件、以及与所述泵相连的第一冷凝器；

所述第二循环系统包括：与所述控制器电连接的压缩机、与所述压缩机相连的第二蒸发器组件、以及连接在所述压缩机与所述第二蒸发器组件之间的换热器；

在所述泵与所述第一蒸发器组件之间，设置有第一三通阀，所述换热器连接在所述第一蒸发器组件和所述第一冷凝器之间，且包括第一回路入口和第一回路出口，所述第一回路入口与所述第一蒸发器组件、以及所述第一三通阀相连，所述第一回路出口与所述第一冷凝器相连。

根据本发明所述的节能空调，所述第一蒸发器组件包括相互并联的多个第一蒸发器、以及设置在所述第一蒸发器前的第一风扇，每个所述第一蒸发器与用于控制进入所述第一蒸发器的工作流体温度的第一流量控制阀相连。

根据本发明所述的节能空调，所述节能空调还包括第二三通阀和第三三通阀，所述第一回路入口通过所述第三三通阀与所述第一蒸发器组件相连，而第一回路出口通过所述第二三通阀与所述第一冷凝器相连；所述第二三通阀与第三三通阀相连。

根据本发明所述的节能空调，所述节能空调包括用于在自然冷却模式下运行的第一回路，所述泵、第一蒸发器组件和第一冷凝器依次串联形成所述第一回路。

根据本发明所述的节能空调，所述节能空调包括用于在第一过渡季节混合模式下运行的第二回路和第三回路，所述压缩机、第二蒸发器组件、以及换热器串联形成所述第二回路；所述泵、第一蒸发器组件、换热器、以及第一冷凝器依次串联形成所述第三回路。

根据本发明所述的节能空调，所述节能空调包括用于在第二过渡季节混合模式下运行的第一回路、第二回路和第四回路，所述泵、第一蒸发器组件和第一冷凝器依次串联形成所述第一回路；所述压缩机、第二蒸发器组件、以及换热器串联形成所述第二回路；所述泵、换热器、以及第一冷凝器依次串联形成所述第四回路。

根据本发明所述的节能空调，所述节能空调包括用于在夏季模式下运行的第二回路和第四回路，所述压缩机、第二蒸发器组件、以及换热器串联形成所述第二回路；所述泵、换热器、以及第一冷凝器依次串联形成所述第四回路。

根据本发明所述的节能空调，所述节能空调包括用于在自然冷却模式下运行的第三回路，所述泵、第一蒸发器组件、换热器、以及第一冷凝器依次串联成所述第三回路。

根据本发明所述的节能空调，所述节能空调包括用于在第二过渡季节混合模式下运行的第二回路、第三回路和第四回路，所述压缩机、第二蒸发器组件、以及换热器串联形成所述第二回路；所述泵、第一蒸发器组件、换热器、以及第一冷凝器依次串联形成所述第三回路，所述泵、换热器、以及第一冷凝器依次串联形成所述第四回路。

根据本发明所述的节能空调，所述压缩机为变容量压缩机。

本发明还提供了一种节能空调的控制方法，用于控制如上所述的节能空调的运行，所述控制方法包括：

当室外温度低于或等于T1时，所述第一循环系统单独运行；

当室外温度高于T1且小于或等于T3时，所述第一循环系统和第二循环系统同时运行，且所述第一循环系统通过所述换热器带走所述第二循环系统内的热量；

其中T1<T3。

根据本发明所述的控制方法，所述方法还包括：当室外温度高于T1且小于或等于T2时，所述压缩机、第二蒸发器组件、以及换热器串联形成第二回路；所述泵、第一蒸发器组件、换热器、以及第一冷凝器依次串联形成第三回路，所述第二回路和第三回路同时运行，其中T1<T2<T3。

根据本发明所述的控制方法，所述节能空调还包括第二三通阀和第三三通阀，所述第一回路入口通过所述第三三通阀与所述第一蒸发器组件相连，而第一回路出口通过所述第二三通阀与所述第一冷凝器相连；所述第二三通阀与第三三通阀相连。

根据本发明所述的控制方法，所述方法还包括：当室外温度高于T2且小于或等于T3时，所述泵、第一蒸发器组件和第一冷凝器依次串联形成所述第一回路；所述压缩机、第二蒸发器组件、以及换热器串联形成第二回路；所述泵、换热器、以及第一冷凝器依次串联形成第四回路，所述第一、第二、第四回路同时运行，其中T1<T2<T3。

根据本发明所述的控制方法，所述方法还包括：当室外温度高于T2且小于或等于T3时，所述压缩机、第二蒸发器组件、以及换热器串联形成第二回路；所述泵、第一蒸发器组件、换热器、以及第一冷凝器依次串联形成第三回路，所述泵、换热器、以及第一冷凝器依次串联形成第四回路，所述第二、第三、第四回路同时运行，其中T1<T2<T3。

根据本发明所述的控制方法，所述方法还包括：当室外温度高于T3时，所述压缩机、第二蒸发器组件、以及换热器串联形成第二回路；所述泵、换热器、以及第一冷凝器依次串联形成第四回路，所述第二回路和第四回路同时运行。

根据本发明所述的控制方法，所述压缩机为部分容量运行状态。

实施本发明的节能空调及其控制方法，具有以下有益效果：两个循环系统可以同时混合运行，可根据室外温度和室内热负荷的变化，两个冷却循环可组合成不同的运行模式，以实现高效、动态冷却的方式。可以提高空调的节能性、提高效率，满足机房动态冷却的需求，同时具有全年完整的除湿功能。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是现有技术中列间空调的应用方式的示意图；

图2是现有技术中双循环空调运行原理的示意图；

图3是根据本发明的第一实施例、节能空调的原理图；

图4是根据本发明的第一实施例、节能空调在自然冷却模式的运行示意图；

图5是根据本发明的第一实施例、节能空调在第一过渡季节混合模式的运行示意图；

图6是根据本发明的第一实施例、节能空调在第二过渡季节混合模式的运行示意图；

图7是根据本发明的第一实施例、节能空调在夏季模式的运行示意图；

图8是根据本发明的第二实施例、节能空调的原理图；

图9是根据本发明的第三实施例、节能空调的原理图；

图10是根据本发明的第三实施例、节能空调在自然冷却模式的运行示意图；

图11是根据本发明的第三实施例、节能空调在第一过渡季节混合模式的运行示意图；

图12是根据本发明的第三实施例、节能空调在第二过渡季节混合模式的运行示意图；

图13是根据本发明的第三实施例、节能空调在夏季模式的运行示意图；

图14是根据本发明的第四实施例、节能空调的原理图；

图15是根据本发明的第五实施例、节能空调的原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图3是根据本发明的第一实施例、节能空调的原理图。如图3所示，本发明的节能空调20包括可同时或单独运行的第一循环系统300和第二循环系统400、以及用于控制第一循环系统300和第二循环系统400的控制器201。

其中，第一循环系统300包括与控制器201电连接的泵301、与泵301相连的第一蒸发器组件302、以及与泵301相连的第一冷凝器303；泵301、第一蒸发器组件302和第一冷凝器303三者串联，形成第一循环系统300的第一回路。在泵301与第一冷凝器303之间，还设置有并联于该第一回路上的储液器304，该储液器304用于补充工作流体或储存工作流体。

其中第一蒸发器组件302可以包括相互并联的多个第一蒸发器302a、以及设置在第一蒸发器302a前的第一风扇302b，每个第一蒸发器302a还与一个单独的第一流量控制阀302c相连，第一流量控制阀302c可以是机械式流量控制阀，也可以是与控制器201电连接的电控式流量控制阀。在第一蒸发器组件302处，来自泵301的液态工作流体经第一蒸发器组件302进入，转化为气态，吸收热量，机房内的空气经过第一蒸发器组件302后，变为冷空气流出，从而使机房内的温度降低。之后，高温的工作流体从第一蒸发器组件302流出。在第一冷凝器303处，高温的工作流体散热冷凝为液体，且散发的热量被吹向室外。

在泵301与第一蒸发器组件302之间，设置有第一三通阀305，该第一三通阀305与控制器201电连接。在第一回路上、第一蒸发器组件302与第一冷凝器303之间，设置有第二三通阀306。

在第一回路上、第一蒸发器组件302与第二三通阀306之间，还设置有第三三通阀308。且第二三通阀306与第三三通阀308相连。

需要注意的是，第二三通阀306、第三三通阀308并不是必要的。可以取消第二三通阀306、第三三通阀308、以及两者之间的在第一回路上的管路。这将在下文中参照图9加以描述。

第二循环系统400包括与控制器201电连接的压缩机401、与压缩机401相连的第二蒸发器组件402、以及连接在压缩机401与第二蒸发器组件402之间的换热器405，其中压缩机401为变容量压缩机，也就是其输出容量可调；该压缩机401、第二蒸发器组件402、以及换热器405三者串联，形成第二回路。具体而言，该换热器405包括第二回路入口405a和第二回路出口405b，第二回路入口405a与压缩机401相连，第二回路出口405b与第二蒸发器组件402相连。

换热器405通过管路连接在第一蒸发器组件302与第一冷凝器303之间,且换热器405与第一蒸发器组件302相连的管路也与第一三通阀305相连。具体而言，换热器405包括第一回路入口405c和第一回路出口405d，该第一回路入口405c与第一蒸发器组件302相连，第一回路出口405d与第一冷凝器303相连。

在图3所示的实施例中，换热器405的第一回路入口405c与第一三通阀305相连。并且第一回路入口405c通过第三三通阀308与第一蒸发器组件302相连，而第一回路出口405d通过第二三通阀306与第一冷凝器303相连，且第二三通阀306与第三三通阀308相连。

在第二蒸发器组件402与换热器405之间，设置有流量阀403。在压缩机401处，工作流体被压缩成高温高压的液态工作流体，在第二蒸发器组件402处，液态的冷凝剂转化为气态，吸收热量，从而使机房内的温度降低。换热器405作为第二循环系统400的散热器，用于对第二循环系统400内的工作流体进行散热。也就是，第一循环系统300、第二循环系统400内的工作流体均流经换热器405且交换热量。第二循环系统400内的工作流体的热量通过第一循环系统300内的工作流体带走。

为了取得最佳的换热效果，换热器405的第二回路入口405a和第一回路出口405d位于同一侧，而第二回路出口405b和第一回路入口405c位于同一侧，使得第一循环系统300、第二循环系统400内的流体在换热器405内以相反的方向流过。

其中第二蒸发器组件402可以包括相互并联的多个第二蒸发器402a、以及设置在第二蒸发器402a前的第二风扇402b。并且第一蒸发器302和第二蒸发器组件402可以组装在一起，对机房环境进行集中冷却。

在本发明的第一实施例中，第一冷凝器303是空气-流体换热器，也就是，工作流体与空气之间交换热量，第一冷凝器303包括用于辅助散热的风扇303a。第一、第二蒸发器组件302、402是空气-流体换热器；而换热器405为流体-流体换热器，工作流体之间交换热量。第一回路和第二回路中的工作流体优选易挥发的流体，包括但不限于：R22、R134a、R407C、R410A等。但是，工作流体也可以采用水和乙二醇。

第一循环系统300主要用于对机房内的发热负荷进行冷却。第一蒸发器组件302可以布置在机架之间、机架顶部、机架门板上、机架内部等，这些布置方式可以实现最短的送风距离，减小第一风扇302b的能耗。第一蒸发器组件302也可以进一步设置在服务器内部与发热电子器件紧密接触，通过热传导的方式将热量带走，此时可以取消第一蒸发器302a前的风扇302b。由于第一蒸发器组件302设置得离机架较近，因此第一蒸发器组件302是干盘管运行的蒸发器组件，不进行除湿，也就是，通过控制进入第一蒸发器302a的工作流体的温度高于周围空气的露点温度，避免空气中的水蒸气在第一蒸发器302a上凝结成水。而控制进入第一蒸发器302a的工作流体的温度是通过第一流量控制阀302c来实现的，一般而言，工作流体的流量越小，压力越小，蒸发温度越低，也会导致第一蒸发器302a的工作流体的温度越低。

第二循环系统400主要用于在室外环境温度较高时进行冷却循环，同时在湿度过大时对机房内进行除湿。由于除湿时，第二循环系统400的第二蒸发器组件402会凝结大量的冷凝水，因此一般不会将第二循环系统400设置在机架顶部、内部或者与服务器设备接近的位置。

以下将参照附图对本发明第一实施例中节能空调的运行状态进行说明，为了便于理解，在图4-7中，以粗线表示系统的有工作流体在其中运行的部分，以细线表示没有工作流体在其中运行的部分（也就是断开的部分）。

图4是根据本发明的第一实施例、节能空调在自然冷却模式的运行示意图。如图4所示，当室外温度低于或等于T1时（T1≤15℃），控制器201控制第一回路独立运行，也就是，泵301、第一蒸发器组件302和第一冷凝器303三者串联形成回路，包括第二循环系统400的其他部分均断开。由于室外温度较低，可以快速地对第一冷凝器303进行风冷。当需要调节工作流体的流量时，可以采用转速可调的泵，例如变频泵。

图5是根据本发明的第一实施例、节能空调20在第一过渡季节混合模式的运行示意图。如图5所示，当室外环境温度上升、高于T1且小于或等于T2时（15℃<T2≤20℃），仅第一循环系统300不能满足制冷需要，此时同时启动第一循环系统300和第二循环系统400，且压缩机401处于部分容量运行。其中，泵301、第一蒸发器组件302、换热器405、以及第一冷凝器303依次串联形成第三回路，第二三通阀306与第三三通阀308之间断开连接。第二回路和第三回路同时运行，第二回路的工作流体的热量在换热器405中被传递给第三回路的工作流体，并通过第一冷凝器303散发到室外。该第一过渡季节混合模式也可用于除湿。

图6是根据本发明的第一实施例、节能空调20在第二过渡季节混合模式的运行示意图。如图6所示，当室外环境温度继续上升，高于T2且小于或等于T3时（20℃<T3≤25℃），仅第一循环系统300不能满足制冷需要，此时同时启动第一循环系统300和第二循环系统400，且压缩机401处于部分容量运行。其中，泵301、换热器405、以及第一冷凝器303依次串联形成第四回路，且第二三通阀306与第三三通阀308之间相互连接，使得第一回路、第二回路、第四回路同时运行。来自泵301的一部分工作流体在第一回路中流动并吸收机房内的热量，来自泵301的另一部分工作流体流经第四回路，并在换热器405中吸收第二回路中的热量。该第二过渡季节混合模式也可用于除湿。

图7是根据本发明的第一实施例、节能空调20在夏季模式的运行示意图。如图7所示，当室外环境温度继续上升、高于T3时，同时启动第一循环系统300和第二循环系统400，其中第二回路、第四回路同时运行，第一冷凝器303断开。压缩机401处于部分容量运行或者全容量运行。来自泵301的全部工作流体在第四回路中流动并在换热器405中吸收第二回路中的热量。当在其他模式进行除湿仍不能满足要求时，也可以切换到此模式进行除湿。

需要说明的是，以上的实施例中以室外温度为准、启动节能空调20的运行和转换，但是本发明不以此为限，必要时，可以以室内温度为准，启动节能空调的运行和转换，当以室内温度为准时，例如T1≤25℃，25℃<T2≤30℃，30℃<T3≤35℃。其切换模式与上述实施例相同，在此不再赘述。

本发明第一实施例的节能空调20可实现多个蒸发器近热源冷却，蒸发器的布置灵活，容量可调，能够实现动态、精确冷却。在节能空调20内集成了四种冷却模式，在自然冷却模式可实现利用室外低温环境的自然冷源进行冷却，在第一、第二过渡季节混合模式的混合运行扩大了自然冷却运行范围，显著提高了系统的节能运行的时间，同时具有完整、全年的除湿能力。这些冷却模式可以自由切换，实现全年节能运行。制冷器件数量较少，控制方法简单有效。在部分模式下，第一循环系统300可以经过换热器405对第二循环系统400内的工作流体进行冷却，可提高第一、第二循环系统300、400的运行效率。

图8是根据本发明的第二实施例、节能空调的原理图。与第一实施例相同的部分不再赘述。与第一实施例不同的是，第一冷凝器303是流体-流体换热器，也就是，通过冷却水来带走热量。如图8所示，在该实施例中，利用冷却水管道302b代替第一实施例中的风扇303a，可以达到同样的目的。

图9是根据本发明的第三实施例、节能空调的原理图。与第一实施例相同的部分不再赘述。与第一实施例不同的是，在第三实施例中，取消第二三通阀306、第三三通阀308、以及两者之间的在第一回路上的通路。换热器405的第一回路入口405c与第一蒸发器组件302相连，第一回路出口405d与第一冷凝器303相连，泵301、第一蒸发器组件302、换热器405、以及第一冷凝器303直接依次串联形成第三回路。同时，换热器405的第一回路入口405c与第一三通阀305相连。

图10是根据本发明的第三实施例、节能空调在自然冷却模式的运行示意图；如图10所示，当室外低于或等于T1时（T1≤15℃）时，控制器201控制第三回路独立运行，也就是，泵301、第一蒸发器组件302、换热器405、以及第一冷凝器303四者依次串联形成第三回路，包括第二循环系统400的其他部分均断开，换热器405的第一回路入口405c与第一三通阀305之间的通路也断开。由于室外温度较低，可以快速地对第一冷凝器303进行风冷。当需要调节工作流体的流量时，可以采用转速可调的泵，例如变频泵。

图11是根据本发明的第三实施例、节能空调20在第一过渡季节混合模式的运行示意图；如图11所示，当室外环境温度上升、高于T1且小于或等于T2时（15℃<T2≤20℃），仅第一循环系统300不能满足制冷需要，此时同时启动第一循环系统300和第二循环系统400，且压缩机401处于部分容量运行。其中，泵301、第一蒸发器组件302、换热器405、以及第一冷凝器303依次串联形成第三回路，换热器405的第一回路入口405c与第一三通阀305之间的通路断开。第二回路和第三回路同时运行，第二回路的工作流体的热量在换热器405中被传递给第三回路的工作流体，并通过第一冷凝器303散发到室外。该第一过渡季节混合模式也可用于除湿。

第三实施例的第一过渡季节混合模式的运行与第一实施例相同。

图12是根据本发明的第三实施例、节能空调20在第二过渡季节混合模式的运行示意图。如图12所示，当室外环境温度继续上升，高于T2且小于或等于T3时（20℃<T3≤25℃），仅第一循环系统300不能满足制冷需要，此时同时启动第一循环系统300和第二循环系统400，且压缩机401处于部分容量运行。其中，泵301、换热器405、以及第一冷凝器303依次串联形成第四回路，使得第二回路、第三回路、第四回路同时运行。来自泵301的一部分工作流体在第三回路中流动并吸收机房内的热量，来自泵301的另一部分工作流体流经第四回路，并在换热器405中吸收第二回路中的热量。该第二过渡季节混合模式也可用于除湿。

图13是根据本发明的第三实施例、节能空调20在夏季模式的运行示意图。如图13所示，当室外环境温度继续上升、高于T3时，同时启动第一循环系统300和第二循环系统400，其中第二回路、第四回路同时运行，第一冷凝器303断开。压缩机401处于部分容量运行或者全容量运行。来自泵301的全部工作流体在第四回路中流动并在换热器405中吸收第二回路中的热量。当在其他模式进行除湿仍不能满足要求时，也可以切换到此模式进行除湿。

第三实施例的夏季模式的运行与第一实施例相同。

需要说明的是，以上的实施例中以室外温度为准、启动节能空调20的运行和转换，但是本发明不以此为限，必要时，可以以室内温度为准，启动节能空调的运行和转换，当以室内温度为准时，例如T1≤25℃，25℃<T2≤30℃，30℃<T3≤35℃。其切换模式与上述实施例相同，在此不再赘述。

图14是根据本发明的第四实施例、节能空调的原理图。与第一实施例相同的部分不再赘述。如图14所示，本发明的节能空调20包括可同时或单独运行的第一循环系统300和第二循环系统400、以及用于控制第一循环系统300和第二循环系统400的控制器201。

与第一实施例不同的是，在第四实施例中，节能空调20不再包括换热器，在第一循环系统300中，也不再包括多个可变换的回路，而是仅包括第一回路。

其中，第一循环系统300包括与控制器201电连接的泵301、与泵301相连的第一蒸发器组件302、以及与第一蒸发器组件302相连的第一冷凝器303；泵301、第一蒸发器组件302和第一冷凝器303三者串联，形成第一循环系统300的第一回路。在泵301与第一冷凝器303之间，还设置有并联于该第一支路上的储液器304，该储液器304用于补充工作流体或回收工作流体。

第二循环系统400包括与控制器201电连接的压缩机401、与压缩机401相连的第二蒸发器组件402、以及与第二蒸发器组件402相连的第二冷凝器404；压缩机401、第二蒸发器组件402以及第二冷凝器404三者串联，形成第二循环系统400的第五回路。

在第二循环系统400中，增设了第二冷凝器404，第二冷凝器404作为第二循环系统400的散热器，用于对第二循环系统400内的工作流体进行散热。

在该实施例中，第一冷凝器303、第二冷凝器404是空气-流体换热器，也就是，工作流体与空气之间交换热量，第一冷凝器303包括用于辅助散热的风扇303a，第二冷凝器404包括用于辅助散热的风扇404a。第一、第二蒸发器组件302、402是空气-流体换热器。

在自然冷却模式，第一循环系统300单独运行，也就是，控制器201控制第一回路独立运行。由于室外温度较低，可以快速地对第一冷凝器303进行风冷。当需要调节工作流体的流量时，可以采用转速可调的泵，例如变频泵。

在过渡季节混合模式，仅第一循环系统300不能满足制冷需要，此时同时启动第一循环系统300和第二循环系统400，且压缩机401处于部分容量运行。此时第一回路和第五回路同时运行。

在夏季模式，可仅启动第二循环系统400，也就是，控制器201控制第五回路独立运行，且压缩机401处于部分容量运行或者全容量运行。

该实施例也可以同时实现近热源冷却和自然冷却相结合，并利用两个循环系统在过渡季节进行混合运行，可提高效率并满足机房动态冷却的需求。

图15是根据本发明的第五实施例、节能空调的原理图。与第四实施例相同的部分不再赘述。与第四实施例不同的是，第一冷凝器303是流体-流体换热器，也就是，通过冷却水来带走热量。如图15所示，在该实施例中，利用冷却水管道303b、404b代替第四实施例中的风扇303a、404a，可以达到同样的目的。

本发明的节能空调20可以同时实现近热源冷却和自然冷源冷却，且两个循环系统可以同时混合运行，可以提高空调的节能性、提高效率，并根据室外环境温度的变化进行切换，满足机房动态冷却的需求，同时具有全年完整的除湿功能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种节能空调(20)，其特征在于，包括可同时或单独运行的第一循环系统(300)和第二循环系统(400)、以及控制器(201)，

所述第一循环系统(300)包括：与所述控制器(201)电连接的泵(301)、与所述泵(301)相连的第一蒸发器组件(302)、以及与所述泵(301)相连的第一冷凝器(303)；

所述第二循环系统(400)包括：与所述控制器(201)电连接的压缩机(401)、与所述压缩机(401)相连的第二蒸发器组件(402)、以及连接在所述压缩机(401)与所述第二蒸发器组件(402)之间的换热器(405)；

在所述泵(301)与所述第一蒸发器组件(302)之间，设置有第一三通阀(305)，所述换热器(405)连接在所述第一蒸发器组件(302)和所述第一冷凝器(303)之间，且包括第一回路入口(405c)和第一回路出口(405d)，所述第一回路入口(405c)与所述第一蒸发器组件(302)、以及所述第一三通阀(305)相连，所述第一回路出口(405d)与所述第一冷凝器(303)相连；所述第一三通阀(305)开启时，所述泵(301)与所述换热器(405)的第一回路入口(405c)连通，所述第一三通阀(305)关闭时，所述泵(301)与所述换热器(405)的第一回路入口(405c)断开连接。

2.根据权利要求1所述的节能空调(20)，其特征在于，所述第一蒸发器组件(302)包括相互并联的多个第一蒸发器(302a)、以及设置在所述第一蒸发器(302a)前的第一风扇(302b)，每个所述第一蒸发器(302a)与用于控制进入所述第一蒸发器(302a)的工作流体温度的第一流量控制阀(302c)相连。

3.根据权利要求1所述的节能空调(20)，其特征在于，所述节能空调还包括第二三通阀(306)和第三三通阀(308)，所述第一回路入口(405c)通过所述第三三通阀(308)与所述第一蒸发器组件(302)相连，而第一回路出口(405d)通过所述第二三通阀(306)与所述第一冷凝器(303)相连；所述第二三通阀(306)与第三三通阀(308)相连。

4.根据权利要求3所述的节能空调(20)，其特征在于，所述节能空调(20)包括用于在自然冷却模式下运行的第一回路，所述泵(301)、第一蒸发器组件(302)和第一冷凝器(303)依次串联形成所述第一回路。

5.根据权利要求1或3所述的节能空调(20)，其特征在于，所述节能空调(20)包括用于在第一过渡季节混合模式下运行的第二回路和第三回路，所述压缩机(401)、第二蒸发器组件(402)、以及换热器(405)串联形成所述第二回路；所述泵(301)、第一蒸发器组件(302)、换热器(405)、以及第一冷凝器(303)依次串联形成所述第三回路。

6.根据权利要求3所述的节能空调(20)，其特征在于，所述节能空调(20)包括用于在第二过渡季节混合模式下运行的第一回路、第二回路和第四回路，所述泵(301)、第一蒸发器组件(302)和第一冷凝器(303)依次串联形成所述第一回路；所述压缩机(401)、第二蒸发器组件(402)、以及换热器(405)串联形成所述第二回路；所述泵(301)、换热器(405)、以及第一冷凝器(303)依次串联形成所述第四回路。

7.根据权利要求1或3所述的节能空调(20)，其特征在于，所述节能空调(20)包括在用于夏季模式下运行的第二回路和第四回路，所述压缩机(401)、第二蒸发器组件(302)、以及换热器(405)串联形成所述第二回路；所述泵(301)、换热器(405)、以及第一冷凝器(303)依次串联形成所述第四回路。

8.根据权利要求1所述的节能空调(20)，其特征在于，所述节能空调(20)包括用于在自然冷却模式下运行的第三回路，所述泵(301)、第一蒸发器组件(302)、换热器(405)、以及第一冷凝器(303)依次串联成所述第三回路。

9.根据权利要求1所述的节能空调(20)，其特征在于，所述节能空调(20)包括用于在第二过渡季节混合模式下运行的第二回路、第三回路和第四回路，所述压缩机(401)、第二蒸发器组件(402)、以及换热器(405)串联形成所述第二回路；所述泵(301)、第一蒸发器组件(302)、换热器(405)、以及第一冷凝器(303)依次串联形成所述第三回路，所述泵(301)、换热器(405)、以及第一冷凝器(303)依次串联形成所述第四回路。

10.根据权利要求1所述的节能空调，其特征在于，所述压缩机为变容量压缩机。

11.一种节能空调(20)的控制方法，用于控制如权利要求1所述的节能空调(20)的运行，其特征在于，所述控制方法包括：

当室外温度低于或等于T1时，所述第一循环系统(300)单独运行；

当室外温度高于T1且小于或等于T3时，所述第一循环系统(300)和第二循环系统(400)同时运行，且所述第一循环系统(300)通过所述换热器(405)带走所述第二循环系统(400)内的热量；

其中T1<T3。

12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：当室外温度高于T1且小于或等于T2时，所述压缩机(401)、第二蒸发器组件(402)、以及换热器(405)串联形成第二回路；所述泵(301)、第一蒸发器组件(302)、换热器(405)、以及第一冷凝器(303)依次串联形成第三回路，所述第二回路和第三回路同时运行，其中T1<T2<T3。

13.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述节能空调还包括第二三通阀(306)和第三三通阀(308)，所述第一回路入口(405c)通过所述第三三通阀(308)与所述第一蒸发器组件(302)相连，而第一回路出口(405d)通过所述第二三通阀(306)与所述第一冷凝器(303)相连；所述第二三通阀(306)与第三三通阀(308)相连。

14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

当室外温度高于T2且小于或等于T3时，所述泵(301)、第一蒸发器组件(302)和第一冷凝器(303)依次串联形成所述第一回路；所述压缩机(401)、第二蒸发器组件(302)、以及换热器(405)串联形成第二回路；所述泵(301)、换热器(405)、以及第一冷凝器(303)依次串联形成第四回路，所述第一、第二、第四回路同时运行，其中T1<T2<T3。

15.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

当室外温度高于T2且小于或等于T3时，所述压缩机(401)、第二蒸发器组件(402)、以及换热器(405)串联形成第二回路；所述泵(301)、第一蒸发器组件(302)、换热器(405)、以及第一冷凝器(303)依次串联形成第三回路，所述泵(301)、换热器(405)、以及第一冷凝器(303)依次串联形成第四回路，所述第二、第三、第四回路同时运行，其中T1<T2<T3。

16.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

当室外温度高于T3时，所述压缩机(401)、第二蒸发器组件(302)、以及换热器(405)串联形成第二回路；所述泵(301)、换热器(405)、以及第一冷凝器(303)依次串联形成第四回路，所述第二回路和第四回路同时运行。

17.根据权利要求12、14、15中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述压缩机为部分容量运行状态。