CN106247654B - 一种二管制多功能多联式空调系统及其控制方法 - Google Patents

一种二管制多功能多联式空调系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于空调技术领域,公开了一种二管制多功能多联式空调系统及其控制方法,系统包括:压缩机、冷凝器、四通阀、高压气液分离器、过冷器、蒸发器模块;蒸发器模块内的机房蒸发器持续制冷,其余室内蒸发器根据需要实现不同的室内控温状态,机房蒸发器所在管路增设第二节流装置。本发明通过将多联机与机房空调耦合,二者可独立工作,并能化解多联机小负荷运行、润滑、回油、结霜除霜、启停等问题,回收机房余热、节省空间、降低了设备成本;第二节流装置使机房蒸发器与室内蒸发器具有不同的蒸发温度,保证机房蒸发器的制冷效果。

Description

一种二管制多功能多联式空调系统及其控制方法

技术领域

[0001]本发明涉及空调技术领域,特别涉及一种二管制多功能多联式空调系统及其控制 方法。

背景技术

[0002]伴随信息产业数字化建设以及家电智能化的快速发展,机房、基站的数量迅速增 力口,由于数据中心显热负荷大、围护结构封闭,所以机房、基站的空调系统需一年四季全天 候制冷;而房间空调系统则主要用于冬季制热和夏季制冷,据统计机房、基站空调的能耗占 其总能耗的40%以上;由于现有机房、基站中用于散热的空调系统与房间空调系统的运行 过程相对独立;在冬季等低温季节,房间空调系统主要处于制热工作状态,机房仍处于降温 制冷状态,无法做到机房余热回收,同时两套系统成本较贵,同时房间空调还存在压缩机低 频运行、低温启动、润滑、能量调节等使用可靠性问题,同时房间空调器还存在结霜、除霜问 题,不利于产品的市场竞争。

发明内容

[0003] (一)要解决的技术问题

[0004] 本发明要解决的技术问题是:为解决现有室内多联空调与机房空调单独设置,无 法回收机房余热、室内空调存在压缩机低频运行、低温启动、润滑、能量调节等使用等问题。

[0005] (二)技术方案

[0006] 为了解决上述技术问题,本发明提供了一种二管制多功能多联式空调系统,包括: 压缩机、冷凝器、四通阀、高压气液分离器、过冷器、蒸发器模块;

[0007] 所述蒸发器模块包括:用于对机房或基站内的设备进行持续制冷的机房蒸发器、 以及至少一个用于室内制冷或制热的室内蒸发器,所述机房蒸发器、室内蒸发器的第一端 各自分成上支路与下支路,所述上支路与下支路上均设有阀门;所述机房蒸发器、室内蒸发 器的第二端各自分成左支路与右支路,所述左支路与右支路上分别设有方向相反的单向 阀,各条所述左支路或右支路中的单向阀的方向均相同,所述左支路汇合后与所述高压气 液分离器的第三接口连通;所述右支路汇合后分成两路,其中一路通过所述过冷器的第一 通路与所述高压气液分离器的第三接口连通,另一路与所述过冷器的第二通路连通;

[0008] 所述四通阀的其中三个接口分别与所述压缩机出口、冷凝器的第一端、压缩机入 口连通,四通阀的第四个接口连接有两条具有不同方向的单向阀的支路,其中一条所述支 路与所述高压气液分离器的第一接口连通,另一条所述支路与各条所述上支路、及所述过 冷器的第二通路连通;所述冷凝器的第二端连接有两条具有不同方向的单向阀的支路,其 中一条所述支路与所述高压气液分离器的第一接口连通,另一条所述支路与各条所述上支 路、及所述过冷器的第二通路连通;所述高压气液分离器的第二接口分别与各条所述下支 路连通;与所述高压气液分离器的第一接口连通两条管路上的单向阀的方向相同;

[0009] 所述机房蒸发器、室内蒸发器的第二端均设有第一节流装置;所述机房蒸发器的 第一端设有第二节流装置。

[0010] 其中,所述第二节流装置的开度可调节。

[0011] 其中,所述高压气液分离器的第三接口处设有第一节流装置。

[0012] 其中,在所述过冷器第二通路连通各所述右支路的管路上设^第一节流装置。

[0013] 其中,在所述压缩机入口与四通阀之间的管路上设有气液分离器。

[0014] 其中,设置在所述上支路与下支路上的阀门均为电磁阀。

[0015] 本发明还公布了以上所述二管制多功能多联式空调系统的控制方法,通过开启或 关闭各所述阀门以调整制冷剂的流向,可实现以下工作状态:

[0016] 全体制冷状态:四通阀切换至压缩机出口与冷凝器第一端接通的状态,上支路上 的阀门全部开启,下支路上的阀门全部关闭;所述压缩机出来的制冷剂先经过冷凝器放热, 然后进入高压气液分离器的第一接口,并经所述高压气液分离器的第三接口、过冷器的第 一通路、各条所述右支路分别进入所述室内蒸发器、机房蒸发器实现制冷,然后制冷剂经各 条上支路汇合后回到所述压缩机内;

[0017] 主体制冷状态:四通阀切换至压缩机出口与冷凝器第一端接通的状态,机房蒸发 器与部分室内蒸发器的下支路上的阀门、其余室内蒸发器的上支路上的阀门均关闭,其余 上支路或下支路上的阀门均开启;所述压缩机出来的制冷剂先经过冷凝器放热,然后进入 高压气液分离器的第一接口,部分制冷剂经高压气液分离器的第二接口进入部分室内蒸发 器继续放热,放热后的制冷剂与高压气液分离器第三接口出来的制冷剂汇合,然后经过冷 器的第一通路进入机房蒸发器和其余的室内蒸发器进行制冷,制冷结束后的制冷剂回到所 述压缩机内;

[0018] 主体制热状态:四通阀切换至压缩机出口与冷凝器第一端接通的状态,机房蒸发 器下支路上的阀门、各室内蒸发器上支路上的阀门均关闭,其余上支路或下支路上的阀门 均开启;所述压缩机出来的制冷剂先进入高压气液分离器的第一接口、第二接口进入各室 内蒸发器放热,放热后的制冷剂经过冷器的第一通路后,部分制冷剂经第二通路后进入冷 凝器吸热;其余制冷剂进入机房蒸发器进行制冷,制冷后的制冷剂也进入冷凝器吸热,最后 回到压缩机内;

[0019] 全热回收状态:四通阀切换至压缩机出口与冷凝器第一端接通的状态,机房蒸发 器上支路上的阀门、部分室内蒸发器下支路上的阀门均开启,其余上支路或下支路上的阀 门均关闭;所述压缩机出来的制冷剂先进入高压气液分离器的第一接口、第二接口进入部 分室内蒸发器放热,放热后的制冷剂经过冷器的第一通路后,进入机房蒸发器进行制冷,制 冷后的制冷剂进入冷凝器吸热,最后回到压缩机内。

[0020] 其中,通过调节所述第二节流装置的开度,使室内蒸发器与机房蒸发器获得不同 的蒸发温度。

[0021] (三)有益效果

[0022] 上述技术方案具有如下优点:本发明一种二管制多功能多联式空调系统及其控制 方法,通过将用于室内制冷或制热的多联式空调系统与机房或基站的制冷空调系统耦合到 一起,实现了机房蒸发器处的热量回收,避免结霜除霜问题;节省空间和设备,设备成本大 大减小;既能实现机房或基站的持续制冷,又可以随时调整各室内蒸发器的工作状态,各室 内蒸发器可以实现制热、制冷、部分制冷部分制热等功能,满足不同用户的需求;机房蒸发 器随时处于工作状态,室内蒸发器开启时不存在低温启动、润滑等问题,也避免了压缩机低 频运行的问题;第二节流装置的设置,使得机房蒸发器所在管路与室内蒸发器管路具有不 同的压力和蒸发温度,保证机房蒸发器的制冷效果。

附图说明

[0023]图1是本发明所述二管制多功能多联式空调系统的结构示意图;

[0024]图2是本发明所述空调系统处于全体制冷状态的工作原理图;

[0025]图3是本发明所述空调系统处于主体制冷状态的工作原理图;

[0026] 图4是本发明所述空调系统处于主体制热状态的工作原理图;

[0027]图5是本发明所述空调系统处于全热回收状态的工作原理图。

[0028] 其中,1、压缩机;2、四通阀;3、冷凝器;4、高压气液分离器;5、过冷器;6、第一节流 装置;7、室内蒸发器;8、机房蒸发器;9、第二节流装置;10、电磁阀;11、单向阀;12、气液分离 器。

具体实施方式

[0029]下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施 例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。

[0030] 在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以 上;术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位 或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而 不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此 不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的,而不能 理解为指示或暗示相对重要性。

[0031] 在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、 “相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连 接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对 于本领域的普通技术人员而言,可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0032] 实施例一:

[0033] 如图1所示,本实施例公布了一种二管制多功能多联式空调系统,包括:压缩机1、 冷凝器3、四通阀2、高压气液分离器4、过冷器5、蒸发器模块;

[0034] 所述蒸发器模块包括:用于对机房或基站内的设备进行持续制冷的机房蒸发器8、 以及至少一个用于室内制冷或制热的室内蒸发器7,所述机房蒸发器8、室内蒸发器7的第一 端各自分成上支路与下支路,所述上支路与下支路上均设有阀门;所述机房蒸发器8、室内 蒸发器7的第二端各自分成左支路与右支路,所述左支路与右支路上分别设有方向相反的 单向阀11,各条所述左支路或右支路中的单向阀11的方向均相同,所述左支路汇合后与所 述高压气液分离器4的第三接口连通;所述右支路汇合后分成两路,其中一路通过所述过冷 器5的第一通路与所述高压气液分离器4的第三接口连通,另一路与所述过冷器5的第二通 路连通;

[0035] 所述四通阀2的其中三个接口分别与所述压缩机1出口、冷凝器3的第一端、压缩机 1入n连诵W诵阀2的第四个接口连接有两条具有不同方向的单向阀11的支路,其中一条 所述支路与所述高压气液分离器4的第一接口连通,另一条所述支路与各条所述上支路、及 所述过冷器5的第二通路连通;所述冷凝器3的第二端连接有两条具有不同方向的单向丨爾11 的支路,其中一条所述支路与所述高压气液分离器4的第一接口连通,另一条所述支路与各 条所述上支路、及所述过冷器5的第二通路连通;所述高压气液分离器4的第二接口分别与 i条所述下支路连通;与所述高压气液分离器4的第一接口连通两条管路上的单向阔11的 方向相同;

[0036] 所述机房蒸发器8、室内蒸发器7的第二端均设有第一节流装置6;所述机房蒸发器 8的第一端设有第二节流装置9。

[0037] 本发明将用于室内制冷或制热的多联式5?调系统与机房或基站的制冷空调系统 親合到一起,节省空间和设备,成本大大减小;既能实现机房或基站的持续制冷,通过切换 阀门的开闭状态,可以随时调整各室内蒸发器7的工作状态,各室内蒸发器7可以实现制热、 制冷、部分制冷部分制热等功能,满足不同用户的需求;比如当室温较低,室内需要制热时, 所有室内蒸发器7均采用制热模式,冷凝器3可根据情况进行制冷或制热;制热模式下,当室 内的热量需求与机房的冷量需求达到平衡时,可以关闭冷凝器3,只利用室内蒸发器7与机 房蒸发器8进行循环,冷凝器3风扇无需启动,节约电能,实现了能量回收,降低整个空调下 系统的能耗。由于机房蒸发器8随时处于工作状态,室内蒸发器7开启时不存在低温启动、润 滑等问题,也避免了压缩机1低频运行的问题;在保证机房蒸发器8持续制冷的前提下,通过 调节室内蒸发器7与冷凝器3的工作状态,完全可以方便地进行除霜操作,避免室内蒸发器7 结霜现象的发生。由于机房属于持续制冷,对于机房蒸发器8的蒸发温度有特殊的要求,因 此设置了第二节流装置9,以使得机房蒸发器8所在管路与室内蒸发器7管路具有不同的压 力和蒸发温度,保证机房蒸发器8的制冷效果。

[0038] 进一步的,所述第二节流装置9的开度可调节。即机房蒸发器8的压力与蒸发温度 可以随时进行调节,以满足不同环境的使用要求,保证机房蒸发器8的制冷效果。

[0039] 进一步的,所述高压气液分离器4的第三接口处设有第一节流装置6。在所述过冷 器5第二通路连通各所述右支路的管路上设有第一节流装置6。第一节流装置6可以与上、下 游管路的第一节流装置6相配合,实现节流降压的目的,保证机房蒸发器8的制冷效果。

[0040] 进一步的,在所述压缩机1入口与四通阀2之间的管路上设有气液分离器12。气液 分离器12可以防止液态的制冷剂进入压缩机1,起到保护压缩机1的目的。

[0041] 优选的,所述室内蒸发器7为两个。图1至图5均是以两个室内蒸发器7为例的,但这 只是一个优选的数量,室内蒸发器7的数量还可以是三个或更多个,具体可根据实际需要进 行设置,即采用其他数量的室内蒸发器7的方案也属于本发明的保护范围。

[0042] 优选的,设置在所述上支路与下支路上的阀门均为电磁阀10。电磁阀10可以通过 信号远距离集中控制,切换方便。

[0043] 实施例二:

[0044] 如图2至图5所示,本发明还公布了实施例一所述二管制多功能多联式空调系统的 控制方法,通过开启或关闭各所述阀门以调整制冷剂的流向,可实现以下工作状态:

[0045] 全体制冷状态:如图2所示,四通阀2切换至压缩机1出口与冷凝器3第一端接通的 状态,上支路上的阀门全部开启,下支路上的阀门全部关闭;所述压缩机1出来的制冷剂先 经过冷凝器3放热,然后进入高压气液分离器4的第一接口,并经所述高压气液分呙器4的弟 三接口、过冷器5的第一通路、各条所述右支路分别进入所述室内蒸发器7、机房蒸发器8实 现制冷,然后制冷剂经各条上支路汇合后回到所述压缩机1内;在夏天,室内蒸发器7需要制 冷,机房蒸发器8也需要制冷时,此时空调系统运行全体制冷模式,机房蒸发器8第一端的第 二节流装置9可以控制房间与机房实现不同的蒸发温度,从而满足机房制冷的特殊要求。 [0046]主体制冷状态:如图3所示,四通阀2切换至压缩机1出□与冷凝器3第一端接通的 状态,机房蒸发器8与部分室内蒸发器7的下支路上的阀门、其余室内蒸发器7的上支路上的 阀门均关闭,其余上支路或下支路上的阀门均开启;所述压缩机1出来的制冷剂先经过冷凝 器3放热,然后进入高压气液分离器4的第一接口,部分制冷剂经高压气液分离器4的第二接 口进入部分室内蒸发器7继续放热,放热后的制冷剂与高压气液分离器4第三接口出来的制 冷剂汇合,然后经过冷器5的第一通路进入机房蒸发器8和其余的室内蒸发器7进行制冷,制 冷结束后的制冷剂回到所述压缩机1内;在气温较低时,当室内蒸发器7需要制热、机房蒸发 器8需要制冷时,且房间需求热量小于机房冷量时,系统运行主体制冷模式;同时,室内蒸发 器7部分制热,部分制冷,可以同时满足不同体质人群的使用要求。

[0047]主体制热状态:如图4所示,四通阀2切换至压缩机1出口与冷凝器3第一端接通的 状态,机房蒸发器8下支路上的阀门、各室内蒸发器7上支路上的阀门均关闭,其余上支路或 下支路上的阀门均开启;所述压缩机1出来的制冷剂先进入高压气液分离器4的第一接口、 第二接口进入各室内蒸发器7放热,放热后的制冷剂经过冷器5的第一通路后,部分制冷剂 经第二通路后进入冷凝器3吸热;其余制冷剂进入机房蒸发器8进行制冷,制冷后的制冷剂 也进入冷凝器3吸热,最后回到压缩机1内;当室内蒸发器7需要制热、机房蒸发器8需要制冷 时,且房间需求热量大于机房冷量时,系统运行主体制热模式,冷凝器3参与冷量释放过程 以满足室内制热需求量较大的情况。

[0048] 全热回收状态:如图5所示,四通阀2切换至压缩机1出口与冷凝器3第一端接通的 状态,机房蒸发器8上支路上的阀门、部分室内蒸发器7下支路上的阀门均开启,其余上支路 或下支路上的阀门均关闭;所述压缩机1出来的制冷剂先进入高压气液分离器4的第一接 口、第二接口进入部分室内蒸发器7放热,放热后的制冷剂经过冷器5的第一通路后,进入机 房蒸发器8进行制冷,制冷后的制冷剂进入冷凝器3吸热,最后回到压缩机1内。当室内蒸发 器7需要制热、机房蒸发器8需要制冷时,且机房制冷需求与房间供暖需求相同时,系统运行 全热回收模式;此时只需启动部分室内蒸发器7参与循环,冷凝器3不参与反应,在实现机房 制冷与室内部分制热的情况下,通过回收机房蒸发器8冷量的方式保证空调循环运行,设备 启动量较少,电量消耗少,节约能源。

[0049] 进一步的,通过调节所述第二节流装置9的开度,使室内蒸发器7与机房蒸发器8获 得不同的蒸发温度。这样可以随时进行调节,满足不同环境温度下机房蒸发器8的制冷要 求,保证制冷效果。

[0050] 总体来说,本发明具有以下优点:

[0051] 1、将机房空调与多联机耦合在一起,既能实现房间制冷、制热,又能满足机房、基 站的降温要求;两套空调系统合为一套,设备数量大大减少,占用的空间也大大缩减,减少 了制冷制热的设备成本;

[0052] 2、在机房制冷以及房间制冷时,由于机房显热比的要求,在机房蒸发器8出口设置 第二节流装置9,可以实现两种工况下不同蒸发温度的需求,保障机房蒸发器8的降温效果。 [0053] 3、机房蒸发器8持续处于运行状态,可以避免常规多联机压缩机丨低频运行的风 险,以及回油困难等问题。 '

[0054] 4、冬季回收机房的余热进行制热,可以避免结霜除霜问题。

[0055]以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人 员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和替换,这些改进和替换 也应视为本发明的保护范围。 一

Claims (8)

1. 一种二管制多功能多联式空调系统,其特征在于,包括:压缩机、冷凝器、四通阀、高 压气液分离器、过冷器、蒸发器模块; 所述蒸发器模块包括:用于对机房或基站内的设备进行持续制冷的机房蒸发器、以及 至少一个用于室内制冷或制热的室内蒸发器,所述机房蒸发器、室内蒸发器的第一端各自 分成上支路与下支路,所述上支路与下支路上均设有阀门;所述机房蒸发器、室内蒸发器的 第二端各自分成左支路与右支路,所述左支路与右支路上分别设有方向相反的单向阀,各 条所述左支路或右支路中的单向阀的方向均相同,所述左支路汇合后与所述高压气液分离 器的第三接口连通;所述右支路汇合后分成两路,其中一路通过所述过冷器的第一通路与 所述高压气液分离器的第三接口连通,另一路与所述过冷器的第二通路连通; 所述四通阀的其中三个接口分别与所述压缩机出口、冷凝器的第一端、压缩机入口连 通,四通阀的第四个接口连接有两条具有不同方向的单向阀的支路,其中一条所述支路与 所述高压气液分离器的第一接口连通,另一条所述支路与各条所述上支路、及所述过冷器 的第二通路连通;所述冷凝器的第二端连接有两条具有不同方向的单向阀的支路,其中一 条所述支路与所述高压气液分离器的第一接口连通,另一条所述支路与各条所述上支路、 及所述过冷器的第二通路连通;所述高压气液分离器的第二接口分别与各条所述下支路连 通;与所述高压气液分离器的第一接口连通两条管路上的单向阀的方向相同; 所述机房蒸发器、室内蒸发器的第二端均设有第一节流装置;所述机房蒸发器的第一 端设有第二节流装置。
2. 如权利要求1所述的空调系统,其特征在于,所述第二节流装置的开度可调节。
3. 如权利要求2所述的空调系统,其特征在于,所述高压气液分离器的第三接口处设有 第一节流装置。
4. 如权利要求3所述的空调系统,其特征在于,在所述过冷器第二通路连通各所述右支 路的管路上设有第一节流装置。
5. 如权利要求1所述的空调系统,其特征在于,在所述压缩机入口与四通阀之间的管路 上设有气液分离器。
6. 如权利要求1至5任一项所述的空调系统,其特征在于,设置在所述上支路与下支路 上的阀门均为电磁阀。
7. 根据权利要求1-6任一项所述二管制多功能多联式空调系统的控制方法,其特征在 于,通过开启或关闭各所述阀门以调整制冷剂的流向,可实现以下工作状态: 全体制冷状态:四通阀切换至压缩机出口与冷凝器第一端接通的状态,上支路上的阀 门全部开启,下支路上的阀门全部关闭;所述压缩机出来的制冷剂先经过冷凝器放热,然后 进入高压气液分离器的第一接口,并经所述高压气液分离器的第三接口、过冷器的第一通 路、各条所述右支路分别进入所述室内蒸发器、机房蒸发器实现制冷,然后制冷剂经各条上 支路汇合后回到所述压缩机内; 主体制冷状态:四通阀切换至压缩机出口与冷凝器第一端接通的状态,机房蒸发器与 部分室内蒸发器的下支路上的阀门、其余室内蒸发器的上支路上的阀门均关闭,其余上支 路或下支路上的阀门均开启;所述压缩机出来的制冷剂先经过冷凝器放热,然后进入高压 气液分离器的第一接口,部分制冷剂经高压气液分离器的第二接口进入部分室内蒸发器继 续放热,放热后的制冷剂与高压气液分离器第三接口出来的制冷剂汇合,然后经过冷器的 第一通路进入机房蒸发器和其余的室内蒸发器进行制冷,制冷结束后的制冷剂回到所述压 缩机内; 主体制热状态:四通阀切换至压缩机出口与冷凝器第一端接通的状态,机房蒸发器下 支路上的阀门、各室内蒸发器上支路上的阀门均关闭,其余上支路或下支路上的阀门均开 启;所述压缩机出来的制冷剂先进入高压气液分离器的第一接口、第二接口进入各室内蒸 发器放热,放热后的制冷剂经过冷器的第一通路后,部分制冷剂经第二通路后进入冷凝器 吸热;其余制冷剂进入机房蒸发器进行制冷,制冷后的制冷剂也进入冷凝器吸热,最后回到 压缩机内; 全热回收状态:四通阀切换至压缩机出口与冷凝器第一端接通的状态,机房蒸发器上 支路上的阀门、部分室内蒸发器下支路上的阀门均开启,其余上支路或下支路上的阀门均 关闭;所述压缩机出来的制冷剂先进入高压气液分离器的第一接口、第二接口进入部分室 内蒸发器放热,放热后的制冷剂经过冷器的第一通路后,进入机房蒸发器进行制冷,制冷后 的制冷剂进入冷凝器吸热,最后回到压缩机内。
8.如权利要求7所述的控制方法,其特征在于,通过调节所述第二节流装置的开度,使 室内蒸发器与机房蒸发器获得不同的蒸发温度。
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