CN105737436B - 一种风冷与压缩制冷联合的冷水机组及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种风冷与压缩制冷联合的冷水机组及控制方法，包括机壳、风冷系统、压缩制冷系统、设置在所述机壳侧端板外部的电控箱，所述电控箱内设有控制元器件，所述风冷系统包括多个风机、水路盘管，多个所述风机均布在所述机壳顶端板中央处；所述压缩制冷系统设有多条并列设置的制冷回路；所述机壳内中部设有水平的隔离板，所述隔离板将所述机壳分为上部的通风室、下部的密闭室；所述控制元器件分别与所述风机系统、电动三通阀、抽水泵、压缩制冷系统导线连接，本发明充分利用风冷机组和压缩制冷机组的结构特点，上部抽风冷却、下部压缩制冷，结构独特，设计合理；本发明的控制方法采取不同制冷方式，节能同时实现制备较大的冷却水温度范围。

Description

一种风冷与压缩制冷联合的冷水机组及控制方法

技术领域

本发明涉及冷水机组技术领域，特别是指一种风冷与压缩制冷联合的冷水机组及控制方法。

背景技术

现有的制冷水的设备如冷水机组，如风冷机组、水冷式冷水机组，风冷机组包括风机和水路盘管，风冷机组的优点就是能耗低，但是当空气温度较高时，就没有办法制冷；水冷式冷水机组包括蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀，以上各个部件通过管路依次连接，形成一条制冷回路，水冷式冷水机组制冷量大，但是压缩机功率高，能耗特别大，没有很好的利用室外较低的冷空气，在一些冬季室外温度较低的北方，可以直接用风将水降温冷却，因此，研发一种节能的冷水机组，当室外空气温度较低时，就启用风冷机组，当室外温度高时，就启用压缩机制冷，这对环境保护具有非常大的意义。

发明内容

本发明提出了一种风冷与压缩制冷联合的冷水机组及控制方法，解决了现有技术中冷水机组不能根据环境温度来结合使用风冷机组与压缩制冷机组，进而导致能耗大的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种风冷与压缩制冷联合的冷水机组，包括机壳、风冷系统、压缩制冷系统、设置在所述机壳侧端板外部的电控箱，所述电控箱内设有控制元器件，

所述风冷系统包括多个风机、水路盘管，多个所述风机均布在所述机壳顶端板中央处；

所述压缩制冷系统设有多条并列设置的制冷回路，每条所述制冷回路包括通过管路依次连接的蒸发器、汽液分离器、压缩机、冷凝器、储液罐、电磁阀、膨胀阀，所述膨胀阀通过管路与所述蒸发器连接形成一条回路，所述冷凝器由所述风机、制冷剂盘管构成；

所述机壳内中部设有水平的隔离板，所述隔离板将所述机壳分为上部的通风室、下部的密闭室；

所述蒸发器位于所述通风室内，且固定在所述隔离板的上表面上，所述通风室内有沿所述机壳长度方向设置的两个固定架，两个所述固定架分别紧邻所述机壳前端板、后端板，所述固定架的一端固定在所述隔离板上表面上，另一端固定在所述机壳顶端板内表面上，所述水路盘管和制冷剂盘管均固定在所述固定架上；

所述密闭室内设有水箱、抽水泵，所述水箱固定在所述机壳底端板上，所述水箱出水口处通过输水管连接有电动三通阀，所述抽水泵固定在所述水箱出水口与所述电动三通阀之间的输水管上，所述电动三通阀还与所述蒸发器进水管、水路盘管进水端通过管路连接；

所述水箱进水口连接有水管，所述水管为冷水机组的输入管，所述水管穿过所述机壳侧端板，且伸至所述机壳外部；

所述蒸发器出水管路上通过接头连接有所述水路盘管出水端，所述蒸发器出水管末端为冷水机组的冷水输出管，所述冷水输出管与所述水管位于同一侧；

所述控制元器件分别与所述风机系统、电动三通阀、抽水泵、压缩制冷系统导线连接。

作为优选的技术方案，在所述固定架上，所述水路盘管与所述制冷剂盘管从上至下依次交错间隔排列。

作为优选的技术方案，所述风机个数为2～8个，所述制冷回路设有1～6条。

作为优选的技术方案，所述机壳外顶端设有第一温度传感器，所述水箱内设有第二温度传感器，所述冷水输出管上设有第三温度传感器，冷水机组的输入管上设有第四温度传感器，这四个温度传感器均与所述控制元器件导线连接。

作为优选的技术方案，所述水路盘管设有两组进水管、出水管且均位于所述固定架的一侧；

所述制冷剂盘管位于所述固定架的另一侧。

作为优选的技术方案，所述汽液分离器、压缩机、储液罐、电磁阀、膨胀阀均位于所述密闭室内，且均固定在所述机壳底端板上。

本发明的冷水机组结合了两种制冷模式的机组，具有以下优点：

1 )充分利用风冷机组和压缩制冷机组的结构特点，分为上部抽风冷却、下部压缩制冷，结构独特，设计合理；

2 )两种机组使用的冷介质分别是冷空气、制冷剂，相对应的水路盘管、制冷剂盘管交错间隔排列在固定架上，风机对制冷剂盘管抽风冷却，形成了压缩制冷系统中的冷凝器，风机对水路盘管抽风冷却，为风冷系统的制冷模式，结构紧凑，部件利用度高；

3 )一个蒸发器分别与三组制冷回路串联，三组制冷回路分别设有相应的三组制冷剂盘管，则可根据需要进行“加减制冷回路”，节能。

本发明又提出一种风冷与压缩制冷联合的冷水机组的控制方法，所述控制方法包括：

获取设定的目标温度Ts、切换制冷类型的温度阈值Δt1、温度阈值Δt2；

采集环境温度Te、水箱内温度Tw、出水温度To；

判定Te-Tw与Δt1的大小关系，确定执行风冷系统或压缩制冷系统为对水进行降温冷却的工作模式，当风冷系统开启后仍达不到制备冷水的要求，则转入压缩制冷系统制冷；

延时预定时间，待系统稳定后，重新执行上述控制操作。

作为优选的技术方案，确定执行风冷系统或压缩制冷系统为对水进行降温冷却的工作模式包括：

当Te-Tw＜Δt1则转入风冷系统制冷；

Te-Tw ≥ Δt1则转入压缩制冷系统制冷。

作为优选的技术方案，在运行风冷系统制冷或压缩制冷系统制冷时，均包括：

判断To-Ts与Δt2的大小关系，To-Ts＞Δt2则执行加载风机或制冷回路；0＜To-Ts ≤Δt2则保持当前状态不变；To-Ts＜0则执行减载风机或制冷回路预开启前判断步骤。

本发明的控制方法根据环境温度、水箱内温度采取不同制冷方式，如冬季，冷空气便可以达到制冷效果，便开启风冷系统制冷，如夏季风冷系统不能制备冷水，便开启压缩制冷系统；

当采用风冷系统制冷时，根据检测的出水温度、水箱温度与设定的目标温度，及时确定执行风机的加载、减载或保持当前工作状态，当风机的全部开启冷水不能达到制备要求时，转向压缩制冷系统工作模式；

当采用压缩制冷系统时，仍然根据检测的当前各项温度，确定执行制冷回路的加载、减载或保持当前工作状态，这种智能的控制方法，充分合理的利用现有机组的制冷能力，达到较好的节约能耗的效果，同时能实现制备较大的冷却水温度范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施例的立体示意图；

图2为本发明一种实施例的主视示意图；

图3为本发明一种实施例的透视示意图；

图4为本发明图2中A-A处剖视示意图；

图5为本发明一种实施例水路盘管侧的固定架结构示意图；

图6为本发明一种实施例制冷剂盘管侧的固定架结构示意图；

图7为本发明水流向流程示意图；

图8为本发明冷水机组的控制方法流程示意图。

图中：1-电控箱；2-风冷系统；201-风机；202-水路盘管进水管；203-水路盘管出水管；3-压缩制冷系统；301-蒸发器；302-汽液分离器；303-压缩机；304-储液罐；305-第一制冷剂进液管；306-第一制冷剂出液管；307-第二制冷剂进液管；308-第二制冷剂出液管；309-第三制冷剂进液管；310-第三制冷剂出液管；4-水箱；401-水箱进水口；402-水箱出水口；5-固定架；6-输入管；7-冷水输出管；8-抽水泵；9-电动三通阀；10-隔离板。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图6所示，一种风冷与压缩制冷联合的冷水机组，包括机壳、风冷系统2、压缩制冷系统3、设置在机壳侧端板外部的电控箱1，电控箱1内设有控制元器件，风冷系统2包括多个风机201、水路盘管，多个风机201均布在机壳顶端板中央处，当室外温度低时，水流过水路盘管，风机201抽风则冷空气降低了水路盘管中水的温度，便达到制冷效果；压缩制冷系统设有多条并列设置的制冷回路，每条制冷回路包括通过管路依次连接的蒸发器301、汽液分离器302、压缩机303、冷凝器、储液罐304、电磁阀、膨胀阀，膨胀阀通过管路与蒸发器301连接形成一条回路，冷凝器由风机201、制冷剂盘管构成；风机201个数为2～8个，制冷回路设有1～6条，本实施例的风机201个数设为4个，制冷回路为3条。

机壳内中部设有水平的隔离板10，隔离板10将机壳分为上部的通风室、下部的密闭室，在通风室内前、后板均呈网状。

蒸发器301位于通风室内，且固定在隔离板10的上表面上，通风室内有沿机壳长度方向设置的两个固定架5，两个固定架5分别紧邻机壳前端板、后端板，固定架5的一端固定在隔离板10上表面上，另一端固定在机壳顶端板内表面上，固定架5上安装有水路盘管和制冷剂盘管；在固定架5上，水路盘管与制冷剂盘管从上至下依次交错间隔排列，这种设置方式使得两种盘管散热性能好，如果固定架5上半部份为水路盘管，下半部分为制冷剂盘管，同类型的盘管聚集在一起，散热面积小。水路盘管、制冷剂盘管上固定有多个翅片。水路盘管设有两组进水管、出水管，两组水路盘管进水管202、水路盘管出水管203均位于固定架5的一侧。

汽液分离器302、压缩机303、储液罐304、电磁阀、膨胀阀均位于所述密闭室内，且均固定在机壳底端板上；蒸发器301的数量为一个，且蒸发器301的两端部分别设有三组进液管、出液管，其中两组进液管、制冷剂出液管位于均冷水输出管侧。

由于制冷回路有三条，则汽液分离器302、压缩机303、储液罐304、电磁阀、膨胀阀中每样部件均设有三个，每个制冷回路中压缩机303与储液罐304之间连接有制冷剂盘管，风机201对制冷剂盘管抽风冷却。制冷剂盘管设有三组进液管、出液管且均位于固定架5的另一侧，三个进液管通过管路分别连接三个压缩机，三个出液管通过管路分别连接三个储液罐。第一制冷剂进液管305、第一制冷剂出液管306均位于一个固定架5侧，第二制冷剂进液管307、第二制冷剂出液308管均位于另一个固定架5侧，第三制冷剂进液管309、第三制冷剂出液管310均横跨两个固定架5。三条制冷回路均共用一个蒸发器301，设计独特且节约部件，结构紧凑感强。

密闭室内还设有水箱4、抽水泵8，水箱4固定在机壳底端板上，水箱出水口402处通过输水管连接有电动三通阀9，抽水泵8固定在水箱出水口402与电动三通阀9之间的输水管上，电动三通阀9还与蒸发器301进水管、水路盘管进水端通过管路连接。

水箱进水口401连接有水管，水管为冷水机组的输入管6，水管穿过机壳侧端板，且伸至机壳外部，水箱4内存储从终端设备排出的热水。

控制元器件分别与风机系统2、电动三通阀9、抽水泵8、压缩制冷系统3导线连接。

蒸发器301出水管路上通过接头连接有水路盘管出水端，蒸发器301出水管末端为冷水机组的冷水输出管7，冷水输出管7与水管位于同一侧，冷水输出管7穿过机壳侧端板，且伸至机壳外部。

机壳外顶端设有第一温度传感器，用于检测空气温度，水箱内设有第二温度传感器，冷水输出管上设有第三温度传感器，用于检测出水温度，冷水机组的输入管上设有第四温度传感器，用于检测进水温度，这四个温度传感器均与控制元器件导线连接。

如图7、图8所示，本发明又提出一种风冷与压缩制冷联合的冷水机组的控制方法，控制方法包括：

获取设定的目标温度Ts、切换制冷类型的温度阈值Δt1、温度阈值Δt2；

采集环境温度Te、水箱内温度Tw、出水温度To；

判定Te-Tw与Δt1的大小关系，确定执行风冷系统2或压缩制冷系统3为对水进行降温冷却的工作模式，当风冷系统2开启后仍达不到制备冷水的要求，则转入压缩制冷系统3制冷；

延时预定时间，待系统稳定后，重新执行上述控制操作。

整个机器的控制方法考虑到室外的冷空气也能制冷的因素，这样就不用开启压缩机303制冷，节能，且在风冷系统2不能达到出水温度要求时，随时转向压缩制冷。

当采用风冷系统2或压缩制冷系统3制冷时，均包括：判断To-Ts与Δt2的大小关系，To-Ts＞Δt2则执行加载风机201或制冷回路；0＜To-Ts ≤ Δt2则保持当前状态不变；To-Ts＜0则执行减载风机201或制冷回路预开启前判断步骤。减载风机201或制冷回路预开启前判断具体为：To-Ts＜0且Tw-Ts＜0则停止制冷；To-Ts＜0且Tw-Ts＞0则减载风机。

风冷工作模式的流程：水从水箱4由抽水泵8送至电动三通阀9，电动三通阀9开启水路盘管支路，则水流向水路盘管进水端，风机201开启对水路盘管进行抽风降温冷却，冷却后的水由水路盘管出水端流出冷水机组外。当四台风机201全部开启，仍到不到制备冷水的要求，则电动三通阀9关闭水路盘管支路，开启蒸发器301支路，水则流向蒸发器进水管。

压缩制冷工作模式，低档、中档、高档制冷模式分别对应开启一台、两台、三台压缩机，根据检测的各项温度可以进行“加减压缩机”或保持当前状态，节能同时能实现制备较大的冷却水温度范围。压缩制冷工作模式的流程：水从水箱4由抽水泵8送至电动三通阀9，电动三通阀9开启蒸发器301支路，水则流向蒸发器301进水管，冷却水从蒸发器301出水管端流出冷水机组外，此过程中制冷剂流向是：低压制冷剂蒸汽经过压缩机303成为高压蒸汽后排至制冷剂盘管，风机201对制冷剂盘管进行抽风冷却，使得高压制冷剂蒸汽凝结为高压液体，流至储液罐304，高压液体经过干燥过滤器后，开启电磁阀，流经膨胀阀成为低温低压的蒸汽，后流入蒸发器301，吸收蒸发器内水的热量使水温下降，蒸发后的制冷剂再经汽液分离器302回到压缩机303中，又重复下一个制冷循环。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种风冷与压缩制冷联合的冷水机组，包括机壳、风冷系统、压缩制冷系统、设置在所述机壳侧端板外部的电控箱，所述电控箱内设有控制元器件，其特征在于：

所述风冷系统包括多个风机、水路盘管，多个所述风机均布在所述机壳顶端板中央处；

所述压缩制冷系统设有多条并列设置的制冷回路，每条所述制冷回路包括通过管路依次连接的蒸发器、汽液分离器、压缩机、冷凝器、储液罐、电磁阀、膨胀阀，所述膨胀阀通过管路与所述蒸发器连接形成一条回路，所述冷凝器由所述风机、制冷剂盘管构成；

所述机壳内中部设有水平的隔离板，所述隔离板将所述机壳分为上部的通风室、下部的密闭室；

所述蒸发器位于所述通风室内，且固定在所述隔离板的上表面上，所述通风室内有沿所述机壳长度方向设置的两个固定架，两个所述固定架分别紧邻所述机壳前端板、后端板，所述固定架的一端固定在所述隔离板上表面上，另一端固定在所述机壳顶端板内表面上，所述水路盘管和制冷剂盘管均固定在所述固定架上；

所述密闭室内设有水箱、抽水泵，所述水箱固定在所述机壳底端板上，所述水箱出水口处通过输水管连接有电动三通阀，所述抽水泵固定在所述水箱出水口与所述电动三通阀之间的输水管上，所述电动三通阀还与所述蒸发器进水管、水路盘管进水端通过管路连接；

所述水箱进水口连接有水管，所述水管为冷水机组的输入管，所述水管穿过所述机壳侧端板，且伸至所述机壳外部；

所述蒸发器出水管路上通过接头连接有所述水路盘管出水端，所述蒸发器出水管末端为冷水机组的冷水输出管，所述冷水输出管与所述水管位于同一侧；

所述控制元器件分别与所述风机系统、电动三通阀、抽水泵、压缩制冷系统导线连接。

2.如权利要求1所述的一种风冷与压缩制冷联合的冷水机组，其特征在于：

在所述固定架上，所述水路盘管与所述制冷剂盘管从上至下依次交错间隔排列。

3.如权利要求2所述的一种风冷与压缩制冷联合的冷水机组，其特征在于：

所述风机个数为2～8个，所述制冷回路设有1～6条。

4.如权利要求1或3所述的一种风冷与压缩制冷联合的冷水机组，其特征在于：

所述机壳外顶端设有第一温度传感器，所述水箱内设有第二温度传感器，所述冷水输出管上设有第三温度传感器，冷水机组的输入管上设有第四温度传感器，这四个温度传感器均与所述控制元器件导线连接。

5.如权利要求4所述的一种风冷与压缩制冷联合的冷水机组，其特征在于：

所述水路盘管设有两组进水管、出水管且均位于所述固定架的一侧；

所述制冷剂盘管位于所述固定架的另一侧。

6.如权利要求5所述的一种风冷与压缩制冷联合的冷水机组，其特征在于：

所述汽液分离器、压缩机、储液罐、电磁阀、膨胀阀均位于所述密闭室内，且均固定在所述机壳底端板上。

7.根据如权利要求1至6中任一项所述的一种风冷与压缩制冷联合的冷水机组的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下操作：

获取设定的目标温度Ts、切换制冷类型的温度阈值Δt1、温度阈值Δt2；

采集环境温度Te、水箱内温度Tw、出水温度To；

判定Te-Tw与Δt1的大小关系，确定执行风冷系统或压缩制冷系统为对水进行降温冷却的工作模式，当风冷系统开启后仍达不到制备冷水的要求，则转入压缩制冷系统制冷；

延时预定时间，待系统稳定后，重新执行上述控制操作。

8.如权利要求7所述的一种风冷与压缩制冷联合的冷水机组的控制方法，其特征在于，

确定执行风冷系统或压缩制冷系统为对水进行降温冷却的工作模式包括：

当Te-Tw＜Δt1则转入风冷系统制冷；

Te-Tw ≥ Δt1则转入压缩制冷系统制冷。

9.如权利要求7所述的一种风冷与压缩制冷联合的冷水机组的控制方法，其特征在于，在运行风冷系统制冷或压缩制冷系统制冷时，均包括：

判断To-Ts与Δt2的大小关系，To-Ts＞Δt2则执行加载风机或制冷回路；0＜To-Ts ≤Δt2则保持当前状态不变；To-Ts＜0则执行减载风机或制冷回路预开启前判断步骤。