CN106440137A - 一种节能空调系统和制冷方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种节能空调系统和制冷方法，该节能空调系统可以包括：自然冷却装置、电动冷却装置、空调末端和控制装置；空调末端与自然冷却装置形成第一回路；空调末端与电动冷却装置形成第二回路；控制装置，用于控制第一回路与第二回路的状态；自然冷却装置，用于在第一回路处于连通状态时，通过冷却水与第一回路中的冷冻水进行热交换；电动冷却装置，用于在第二回路处于连通状态时，通过制冷剂与第二回路中的冷冻水进行热交换；空调末端，用于通过第一回路和第二回路存储冷冻水，并排出与冷冻水温度相同的冷风。本方案可以通过控制装置来控制是使用自然冷却装置给室内降温，还是使用电动冷却装置给室内降温，从而可以实现有效降温。
Description
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，特别涉及一种节能空调系统和制冷方法。
背景技术
空调是数据中心传统的制冷解决方案，而一个数据中心一般都是安装多台才能满足需要。据统计，数据中心内的空调用电量约占整个数据中心用电量的40％。目前，可以使用免费冷却技术来降低空调的用电量。其中，免费冷却技术指全部或部分使用自然界的免费冷源进行制冷，从而减少空调内的压缩机或冷冻机消耗的能量。
目前，常用的免费冷源主要是冬季或春秋季的室外冷空气，通过将室外冷空气直接送入到数据中心，以为数据中心进行降温。
但是，现有技术提供的空调对环境温度的要求较高，一旦环境温度过高，则可能会导致数据中心温度过高，进而会造成数据中心的服务器宕机等问题，因此，现有技术无法实现有效降温。
发明内容
本发明实施例提供了一种节能空调系统和制冷方法，可以实现有效降温。
第一方面，本发明实施例提供了一种节能空调系统，该节能空调系统可以包括：自然冷却装置、电动冷却装置、空调末端和控制装置；
所述空调末端与所述自然冷却装置形成第一回路；
所述空调末端与所述电动冷却装置形成第二回路；
所述控制装置，用于控制所述第一回路与所述第二回路的状态；
所述自然冷却装置，用于在所述第一回路处于连通状态时，通过冷却水与所述第一回路中的冷冻水进行热交换；
所述电动冷却装置，用于在所述第二回路处于连通状态时，通过制冷剂与所述第二回路中的冷冻水进行热交换；
所述空调末端，用于通过所述第一回路和所述第二回路存储冷冻水，并排出与冷冻水温度相同的冷风，以为室内降温。
优选地，所述自然冷却装置包括：封闭式冷却塔和板式换热器；
所述封闭式冷却塔，连接于所述板式换热器形成第三回路，用于通过所述第三回路存储可通过室外空气实现降温的冷却水；
所述板式换热器，与所述空调末端形成所述第一回路，用于将所述第三回路中的所述冷却水与所述第一回路中的所述冷冻水进行热交换。
优选地，该节能空调系统进一步包括：第一水泵，其中，
所述第一水泵，设置在所述第三回路上，用于将所述第三回路中的冷却水在所述第三回路中进行循环。
优选地，所述电动冷却装置包括：压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器，其中，
所述冷凝器，连接于所述蒸发器形成第四回路，用于通过所述第四回路存储制冷剂，以及将所述压缩机输出制冷剂由高压高温气态转换为中温高压液态，并将中温高压液态的制冷剂输出给所述节流装置；
所述节流装置，连接在所述第四回路的一个子路上，用于将所述冷凝器输出的制冷剂由中温高压液态转换为低温低压气态，并将低温低压气态的制冷剂输出给所述蒸发器；
所述蒸发器，与所述空调末端形成所述第二回路，用于将所述节流装置输出的制冷剂与所述第二回路中的所述冷冻水进行热交换；
所述压缩机，连接在所述第四回路的另一个子路上，用于从所述蒸发器中吸入低温低压气态的制冷剂，并将制冷剂由低温低压气态转变为高温高压气态，将高温高压气态的制冷剂输送给所述冷凝器。
优选地，所述电动冷却装置和所述自然冷却装置相连。
优选地，该节能空调系统进一步包括：温度计，其中，
所述温度计，用于采集室外的当前温度，将采集的所述当前温度发送给所述控制装置；
所述控制装置，具体用于存储设置的第一温度阈值和第二温度阈值，其中，所述第一温度阈值小于所述第二温度阈值，并接收所述温度计发送的所述当前温度；在所述当前温度小于所述第一温度阈值时，控制所述第一回路处于连通状态，控制所述第二回路处于关闭状态；在所述当前温度大于所述第二温度阈值时，控制所述第一回路处于关闭状态，控制所述第二回路处于连通状态；在所述当前温度大于所述第一温度阈值并且小于所述第二温度阈值时，控制所述第一回路处于连通状态，控制所述第二回路也处于连通状态。
优选地，该节能空调系统进一步包括：第二水泵和第三水泵；其中，
所述第二水泵，设置在所述第一回路上，用于将所述第一回路中的冷冻水在所述第一回路中进行循环；
所述第三水泵，设置在所述第二回路上，用于将所述第二回路中的冷冻水在所述第二回路中进行循环。
优选地，该节能空调系统进一步包括：第一流量计、第二流量计、第一阀门和第二阀门，其中，
所述第一流量计和所述第一阀门设置在所述第一回路上；
所述第二流量计和所述第二阀门设置在所述第二回路上；
所述第一流量计，用于侦测所述第一回路对应的当前流量，并将所述第一回路对应的当前流量发送给所述控制装置；
所述第二流量计，用于侦测所述第二回路对应的当前流量，并将所述第二回路对应的当前流量发送给所述控制装置；
所述控制装置，用于根据所述温度计发送的所述当前温度，确定所述第一回路所需达到的第一流量和所述第二回路所需达到的第二流量，并根据所述第一流量计发送的所述第一回路对应的当前流量控制所述第一阀门的开度，以及根据所述第二流量计发送的第二回路对应的当前流量，控制所述第二阀门的开度。
第二方面，本发明实施例提供了一种利用上述任一所述的节能空调系统进行制冷的方法，该制冷方法可以包括：利用所述控制装置控制所述第一回路与所述第二回路的状态；
利用所述自然冷却装置在所述第一回路处于连通状态时，通过冷却水与所述第一回路中的冷冻水进行热交换；
利用所述电动冷却装置在所述第二回路处于连通状态时，通过制冷剂与所述第二回路中的冷冻水进行热交换；
利用所述空调末端通过所述第一回路和所述第二回路存储冷冻水，并排出与冷冻水温度相同的冷风，以为室内降温。
优选地，在所述利用所述控制装置控制所述第一回路与所述第二回路的状态之前，进一步包括：
温度计采集室外的当前温度，将采集的所述当前温度发送给所述控制装置；
所述利用所述控制装置控制所述第一回路与所述第二回路的状态，包括：
在所述当前温度小于所述第一温度阈值时，所述控制装置控制所述第一回路处于连通状态，控制所述第二回路处于关闭状态；在所述当前温度大于所述第二温度阈值时，所述控制装置控制所述第一回路处于关闭状态，控制所述第二回路处于连通状态；在所述当前温度大于所述第一温度阈值并且小于所述第二温度阈值时，所述控制装置控制所述第一回路处于连通状态，控制所述第二回路也处于连通状态。
本发明实施例提供了一种节能空调系统和制冷方法，通过使空调末端与自然冷却装置形成第一回路，使空调末端与电动冷却装置形成第二回路，并通过控制装置控制第一回路与第二回路的状态。在第一回路处于连通状态时，通过冷却水与第一回路中的冷冻水进行热交换，在第二回路处于连通状态时，通过制冷剂与第二回路中的冷冻水进行热交换，本方案可以通过控制装置来控制是使用自然冷却装置给室内降温，还是使用电动冷却装置给室内降温，从而可以实现有效降温。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例提供的一种节能空调系统的结构示意图；
图2是本发明一个实施例提供的另一种节能空调系统的结构示意图；
图3是本发明一个实施例提供的又一种节能空调系统的结构示意图；
图4是本发明一个实施例提供的又一种节能空调系统的结构示意图；
图5是本发明一个实施例提供的又一种节能空调系统的结构示意图；
图6是本发明一个实施例提供的又一种节能空调系统的结构示意图；
图7是本发明一个实施例提供的又一种节能空调系统的结构示意图；
图8是本发明一个实施例提供的一种节能空调系统的制冷方法的流程图；
图9是本发明一个实施例提供的另一种节能空调系统的制冷方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做出创造性劳动的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所示，本发明实施例提供了一种节能空调系统，该节能空调系统可以包括：自然冷却装置101、电动冷却装置102、空调末端103和控制装置104；
所述空调末端103与所述自然冷却装置101形成第一回路；
所述空调末端103与所述电动冷却装置102形成第二回路；
所述控制装置104，用于控制所述第一回路与所述第二回路的状态；
所述自然冷却装置101，用于在所述第一回路处于连通状态时，通过冷却水与所述第一回路中的冷冻水进行热交换；
所述电动冷却装置102，用于在所述第二回路处于连通状态时，通过制冷剂与所述第二回路中的冷冻水进行热交换；
所述空调末端103，用于通过所述第一回路和所述第二回路存储冷冻水，并排出与冷冻水温度相同的冷风，以为室内降温。
在图1所示的实施例中，通过使空调末端与自然冷却装置形成第一回路，使空调末端与电动冷却装置形成第二回路，并通过控制装置控制第一回路与第二回路的状态。在第一回路处于连通状态时，通过冷却水与第一回路中的冷冻水进行热交换，在第二回路处于连通状态时，通过制冷剂与第二回路中的冷冻水进行热交换，能持续使用室外冷空气为数据中心降温。
如图2所示，在本发明一个实施例中，为了能够更好利用的室外冷空气，所述自然冷却装置101包括：封闭式冷却塔1011和板式换热器1012；
所述封闭式冷却塔1011，连接于所述板式换热器形成第三回路，用于通过所述第三回路存储可通过室外空气实现降温的冷却水；
所述板式换热器1012，与所述空调末端形成所述第一回路，用于将所述第三回路中的所述冷却水与所述第一回路中的所述冷冻水进行热交换。
值得说明的是，为了充分利用环境温度实现对室内的降温，需要将封闭式冷却塔设置在室外，其体积小，占用空间小，移动及放置方便。其中，冷却塔采用封闭式方式，以实现将其中的冷却介质在全封闭状态下进行循环，可防止杂物进入冷却管路系统和冷却介质的蒸发损耗，在该实施例中，水作为冷却介质。为了防止室外温度过低，而造成冷却水结冰，可以在冷却水中加入防冻液。
在封闭式冷却塔中降温后的相对低温冷却水，通过第三回路流经板式换热器，而室内空调末端中的相对高温冷冻水通过第一回路也同时流经板式换热器，在板式换热器中相对低温冷却水和相对高温冷冻水进行热交换，相对低温冷却水升温成为相对高温冷却水，相对高温冷却水通过第三回路回到封闭式冷却塔进行降温成为相对低温冷却水，而相对高温冷冻水降温为相对低温冷冻水，相对低温冷冻水通过第一回路流经空调末端，空调末端利用相对低温冷冻水排出与相对低温冷冻水温度相同的冷风，相对低温冷冻水升温成为相对高温冷冻水。如此冷却水在第三回路循环，冷冻水在第一回路循环，从而为室内降温。
如图3所示，在本发明一个实施例中，为了能够达到快速降低室内温度的效果，所述节能空调系统进一步包括：第一水泵301，其中，
所述第一水泵301，设置在所述第三回路上，用于将所述第三回路中的冷却水在所述第三回路中进行循环。
在该实施例中，第一水泵可以采用变频水泵，从而可以调节冷却水的流速。若要加快降低室内温度的速度，可以加大第一水泵频率，加快冷却水的流速，相对低温冷却水流经板式换热器的流量将增大，于是与冷冻水进行热交换的量也越大，因此能够达到快速降低室内温度的效果。
如图4所示，在本发明一个实施例中，所述电动冷却装置包括102：冷凝器1021、节流装置1022、蒸发器1023和压缩机1024，其中，
所述冷凝器1021，连接于所述蒸发器1023形成第四回路，用于通过所述第四回路存储制冷剂，以及将所述压缩机1024输出制冷剂由高压高温气态转换为中温高压液态，并将中温高压液态的制冷剂输出给所述节流装置1022；
所述节流装置1022，连接在所述第四回路的一个子路上，用于将所述冷凝器1021输出的制冷剂由中温高压液态转换为低温低压气态，并将低温低压气态的制冷剂输出给所述蒸发器1023；
所述蒸发器1023，与所述空调末端103形成所述第二回路，用于将所述节流装置1022输出的制冷剂与所述第二回路中的所述冷冻水进行热交换；
所述压缩机1024，连接在所述第四回路的另一个子路上，用于从所述蒸发器1023中吸入低温低压气态的制冷剂，并将制冷剂由低温低压气态转变为高温高压气态，将高温高压气态的制冷剂输送给所述冷凝器1021。
值得说明的是，压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器这四部分组成可以通过管道连接形成第四回路，而管道的连接方式可以是从压缩机的排气口由管道连接至冷凝器的一端，冷凝器的另一端由管道连接至节流装置再通过管道连接至蒸发器的一端，蒸发器的另一端最后由管道连接至压缩机的吸气口，因此这个第四回路就可以是：压缩机—冷凝器—节流装置—蒸发器—压缩机。对于制冷剂的作用，是在蒸发器内吸收被冷却介质的热量而汽化，在冷凝器中将热量传递给周围空气或水而液化。而空调系统是一个密闭的环境，制冷剂在系统中蒸发吸热到一定程度就会饱和不再吸收周围的热量了，这就需要有个装置来使系统中的制冷剂不停地利用由气态变液态再变为气态的循环来吸收周围的热量，这个就可以是压缩机。
在该实施例中，通过蒸发器与第二回路中的相对高温冷冻水进行热交换，相对高温冷冻水降温变成相对低温冷冻水，并通过第二回路流经空调末端给室内降温，而蒸发器中进行热交换过(吸热过)的低温低压制冷剂气体被压缩机吸入，通过压缩机做功变为高压高温的气态制冷剂，并通过管道运送到冷凝器里，在冷凝器中冷却放出热量变为中温高压液态制冷剂再通过管道将中温高压液态制冷剂送到节流装置，这时中温高压制冷剂已减压成为低温低压气液态混体再进入蒸发器里，在蒸发器中再次第二回路中的相对高温冷冻水进行热交换，这样不断的循环进行热交换对室内进行降温。
如图5所示，为了能够更好的调控第一回路和第二回路的状态，所述节能空调系统进一步包括：温度计501，其中，
所述温度计501，用于采集室外的当前温度，将采集的所述当前温度发送给所述控制装置104；
所述控制装置104，具体用于存储设置的第一温度阈值和第二温度阈值，其中，所述第一温度阈值小于所述第二温度阈值，并接收所述温度计发送的所述当前温度；在所述当前温度小于所述第一温度阈值时，控制所述第一回路处于连通状态，控制所述第二回路处于关闭状态；在所述当前温度大于所述第二温度阈值时，控制所述第一回路处于关闭状态，控制所述第二回路处于连通状态；在所述当前温度大于所述第一温度阈值并且小于所述第二温度阈值时，控制所述第一回路处于连通状态，控制所述第二回路也处于连通状态。
在该实施例中，通过设置温度计，采集室外温度，控制第一回路和第二回路的状态，也就是控制节能空调系统的工作状态。对于温度的采集，可以是采集干球温度，也可以采集湿球温度。根据数据中心的所在地区、需求等的不同，可以设置不同的第一温度阈值和第二温度阈值。在此，采用采集湿球温度，第一温度阈值是4℃，第二温度阈值是10℃。
如图6所示，在本发明一个实施例中，为了能够加快冷冻水在第一回路和第二回路的循环速度，加快空调末端对室内温度的降低，所述节能空调系统进一步包括：第二水泵601和第三水泵602；其中，
所述第二水泵601，设置在所述第一回路上，用于将所述第一回路中的冷冻水在所述第一回路中进行循环；
所述第三水泵602，设置在所述第二回路上，用于将所述第二回路中的冷冻水在所述第二回路中进行循环。
在该实施例中，第二水泵可以采用变频水泵，第三水泵也可以采用变频水泵，从而可以调节冷冻水的流速。若要加快降低室内温度的速度，在第一回路中可以加大第二水泵频率，在第二回路中可以加大第三水泵频率，加快冷冻水的流速，相对高温冷冻水流经板式换热器的流量将增大，于是与冷却水进行热交换的量也越大，而相对低温冷冻水流经空调末端的流量增大，空调排出的冷风也随着增多，因此能够达到快速降低室内温度的效果。
在本发明一个实施例中，为了更好的调控室内温度，所述节能空调系统进一步包括：第一流量计、第二流量计、第一阀门和第二阀门，其中，
所述第一流量计和所述第一阀门设置在所述第一回路上；
所述第二流量计和所述第二阀门设置在所述第二回路上；
所述第一流量计，用于侦测所述冷却水第一回路对应的当前流量，并将所述第一回路对应的当前流量发送给所述控制装置；
所述第二流量计，用于侦测所述冷冻水第二回路对应的当前流量，并将所述第二回路对应的当前流量发送给所述控制装置；
所述控制装置，用于根据所述温度计发送的所述当前温度，确定所述第一回路所需达到的第一流量和所述第二回路所需达到的第二流量，并根据所述第一流量计发送的所述第一回路对应的当前流量控制所述第一阀门的开度，以及根据所述第二流量计发送的第二回路对应的当前流量，控制所述第二阀门的开度。
在本发明一个实施例中，为了更好的配合控制温度的调控，所述节能空调系统进一步包括：第一压力表和第二压力表，其中，
所述第一压力表，用于侦测所述冷却水的水压；
所述第二压力表，用于侦测所述冷冻水的水压。
在本发明一个实施例中，为了使该节能空调系统在各温度下均能良好工作，可以将所述电动冷却装置和所述自然冷却装置相连。
值得说明的是，为了节省管道的用量，节约管道占用的空间，可以使用电动三通阀将有重叠的回路的管道接通。
下面以图7为例，对自然冷却装置、电动冷却装置和空调末端之间的连接进行详细说明。
第一回路：板式换热器第一出水口a经过b与冷冻水泵吸入口连接，冷冻水泵的排出口经过c与空调末端进水口x连接，空调末端出水口y经过d与板式换热器第一进水口e连接，因此就构成了这个第一回路：c—b—冷冻水泵—c—x—y—d—e。
第二回路：蒸发器的一端o经过j与冷冻水泵吸入口连接，冷冻水泵排出口经过c与空调末端进水口x连接，空调末端出水口y经过d与蒸发器的另一端q连接，因此就构成了这个第二回路：o—j—冷冻水泵—c—x—y—d—q。
其中，可以看出第一回路和第二回路都经过了冷冻水泵—c—x—y—d，因此，可以采取两种连接方式。第一种方式：将管道分开，第一回路和第二回路各自用各自的管道；第二种方式：在管道j—冷冻水泵之间安装电动三通阀，使j—冷冻水泵和b—冷冻水泵在与冷冻泵连接之前安装，冷冻水泵—c—x—y—d将管道合并，在d—e和d—q之前安装电动三通阀，使管道分流。
第三回路：封闭式冷却塔的出水口m经过管道与冷却水泵的吸入口连接，冷却水泵的排出口与板式换热器的第二进水口f连接，板式换热器的第二出水口h经过i和k与封闭式冷却塔的进水口z连接，因此就构成了这个第三回路：m—冷却水泵—f—h—i—k—z。
其中，板式换热器的第一出水口与板式换热器的第一进水口对应，板式换热器的第二出水口与板式换热器的第二进水口对应。在该实施例中，冷却水泵就是第一水泵。冷冻水泵就是第二水泵。
第四回路：压缩机的排气口与冷凝器的一端v连接，冷凝器的另一端r与节流装置(图中未示出)的一端连接，节流装置的另一端与蒸发器s的一端连接，蒸发器的另一端u与压缩机的吸气口连接，因此就构成了这个第四回路：v—r—节流装置—s—u。
值得说明的是，第二回路中是冷冻水在循环，第四回路中是制冷剂在循环。制冷剂循环和冷冻水循环不混合。其中，在该实施例中，冷冻水泵就是第三水泵，也就是说第一回路和第二回路可以共用一个冷冻水泵。
第五回路：封闭式冷却塔的出水口m经过管道与冷却水泵的吸入口连接，冷却水泵的排出口与冷凝器的一端n连接，冷凝器的另一端p经过k与封闭式冷却塔z连接，因此就构成了这个第五回路：m—冷却水泵—n—p—k—z。
其中，在第三回路m—冷却水泵—U，在第五回路经过m—冷却水泵—U，U分别指f和n。因此，在这里的处理方式也有两种，第一种方式：将管道分开，第三回路和第五回路各自分别用各自的管道；第二种方式：在管道冷却水泵—U之间安装电动三通阀，使m—冷却水泵共用管道，在冷却水泵—U之间经过电动三通阀分流。
值得说明的是，当采用第二种方式时，第三回路和第五回路共用一个冷却水泵。
在该发明实施例中，为了便于对节能空调系统的检修，和以及提高整个节能空调系统的可靠性，推荐封闭式冷却塔、第一水泵、第二水泵、第三水泵、板式换热器、压缩机、冷凝器和蒸发器一对一配置。
如图8所示，本发明实施例提供了一种利用上述任一所述的节能空调系统进行制冷的方法，该制冷方法可以包括：
步骤801：利用所述控制装置控制所述第一回路与所述第二回路的状态。
步骤802：利用所述自然冷却装置在所述第一回路处于连通状态时，通过冷却水与所述第一回路中的冷冻水进行热交换。
步骤803：利用所述电动冷却装置在所述第二回路处于连通状态时，通过制冷剂与所述第二回路中的冷冻水进行热交换。
步骤804：利用所述空调末端通过所述第一回路和所述第二回路存储冷冻水，并排出与冷冻水温度相同的冷风，以为室内降温。
在该实施例中，可以是只有第一回路处于连通状态，第二回路处于关闭状态；也可以是只有第一回路处于关闭状态，第二回路处于连通状态；还可以是第一回路处于连通状态，第二回路同时也处于连通状态。但在正常情况下是不能出现第一回路处于关闭状态，第二回路同时也处于关闭状态的情况，此时空调系统停止工作，不再制冷。
在本发明一个实施例中，对于室外温度的不同，节能空调系统的工作方式也不同，因此在所述的所述控制装置控制所述第一回路与所述第二回路的状态之前，进一步包括：
温度计采集室外的当前温度，将采集的所述当前温度发送给所述控制装置；
所述控制装置控制所述第一回路与所述第二回路的状态包括：
在所述当前温度小于所述第一温度阈值时，所述控制装置控制所述第一回路处于连通状态，控制所述第二回路处于关闭状态；在所述当前温度大于所述第二温度阈值时，所述控制装置控制所述第一回路处于关闭状态，控制所述第二回路处于连通状态；在所述当前温度大于所述第一温度阈值并且小于所述第二温度阈值时，所述控制装置控制所述第一回路处于连通状态，控制所述第二回路也处于连通状态。
在该实施例中，通过设置温度计，采集室外温度，控制第一回路和第二回路的状态，也就是控制节能空调系统的工作状态。对于温度的采集，可以是采集干球温度，也可以采集湿球温度。根据数据中心的所在地区、需求等的不同，可以设置不同的第一温度阈值和第二温度阈值。在此，采用采集湿球温度，第一温度阈值是4℃，第二温度阈值是10℃。
下面以图7所示的管道连接方式，以及第一温度阈值是4℃，第二温度阈值是10℃为例，对在不同室外温度下，节能空调系统的制冷方法进行详细说明。
如图9所示，本本发明实施例提供了一种节能空调系统进行制冷的方法，该制冷方法可以包括：
步骤901：温度计采集室外的当前温度，将采集的当前温度发送给控制装置。
步骤902：控制装置接收当前温度，若当前温度低于等于4℃，则执行步骤903；若当前温度高于10℃，则执行步906；若当前温度高于4℃并且低于等于10℃，则执行步骤909。
在该步骤中，室外温度的不同，对节能空调系统的制冷方法会做出相应的调整。
步骤903：控制装置控制第一回路处于连通状态，控制第二回路处于关闭状态。
在该步骤中，控制装置调控第一回路处于连通状态，也就是c—b—冷冻水泵—c—x—y—d—e连通，同时第三回路也处于连通状态，也就是m—冷却水泵—f—h—i—k—z连通。此时电动三通阀2控制d—e连通，d—i关闭；电动三通阀4控制m—冷却水泵—f连通，m—冷却水泵—n关闭。
步骤904：冷却水在板式换热器中与第一回路中的冷冻水进行热交换。
在该实施例中，冷却水与第一回路中的冷冻水进行热交换的过程已在上述节能空调系统的实施例中详细阐述，此处本实施例不再赘述。
步骤905：所述空调末端通过所述第一回路存储冷冻水，并排出与冷冻水温度相同的冷风，以为室内降温。
值得说明的是，在该实施例中，可以安装冷冻水泵、冷却水泵、流量计和压力表等，通过自动控制系统，根据预设的室内的温度，进行智能化控制冷冻水和冷却水流速和流量，使节能空调系统完美运行，使室内达到预设的温度。
步骤906：控制装置控制第一回路处于关闭状态，控制第二回路处于连通状态。
在该步骤中，控制装置调控第二回路处于连通状态，也就是o—j—冷冻水泵—c—x—y—d—q连通，同时第四回路也处于连通状态，也就是v—r—节流装置—s—u连通。其中，第四回路是制冷剂循环，控制装置控制压缩机工作就可实现制冷剂的循环。而对于o—j—冷冻水泵—c—x—y—d—q连通，需要电动三通阀2控制d—q连通，d—e关闭。
步骤907：制冷剂在蒸发器中与第二回路中的冷冻水进行热交换。
在该实施例中，制冷剂与第二回路中的冷冻水进行热交换的过程已在上述节能空调系统的实施例中详细阐述，此处本实施例不再赘述。
步骤908：空调末端通过第二回路存储冷冻水，并排出与冷冻水温度相同的冷风，以为室内降温。
值得说明的是，在该实施例中，可以安装冷冻水泵、流量计和压力表等，通过自动控制系统，根据预设的室内的温度，进行智能化控制冷却水流速和流量，使节能空调系统完美运行，使室内达到预设的温度。
步骤909：控制装置控制第一回路处于连通状态，控制第二回路处于连通状态。
在该步骤中，控制装置控制第一回路、第二回路、第三回路、第四回路以及第五回路均处于连通状态，也就是说：c—b—冷冻水泵—c—x—y—d—e连通、o—j—冷冻水泵—c—x—y—d—q连通、m—冷却水泵—f—h—i—k—z连通、v—r—节流装置—s—u连通以及m—冷却水泵—n—p—k—z连通。其中，第四回路是制冷剂循环，v—r—节流装置—s—u连通，只需控制装置控制压缩机工作就可实现制冷剂的循环，不受其他各个回路影响。而对于电动三通阀1控制m—冷却水泵—f连通，电动三通阀2控制d—e连通和d—q连通，电动三通阀4控制m—冷却水泵—f连通和m—冷却水泵—n连通。至于冷冻水循环和冷却水循环不混合。
步骤910：通过冷却水与第一回路中的冷冻水进行热交换，同时通过制冷剂与第二回路中的冷冻水进行热交换。
步骤911：空调末端排出与冷冻水温度相同的冷风，以为室内降温。
值得说明的是，由于室外温度是不断的变化，因此可以在节能空调系统中安装冷却水泵、冷冻水泵、温度计、流量计和压力表等，通过自动控制系统，精确控制节能空调系统在不同温度下调控使用相应的制冷方法，使节能空调系统全年可以按照最佳的参数自动运行。
综上，本发明各个实施例至少具有如下有益效果：
1、在本发明实施例中，通过使空调末端与自然冷却装置形成第一回路，使空调末端与电动冷却装置形成第二回路，并通过控制装置控制第一回路与第二回路的状态。在第一回路处于连通状态时，通过冷却水与第一回路中的冷冻水进行热交换，在第二回路处于连通状态时，通过制冷剂与第二回路中的冷冻水进行热交换，本方案可以通过控制装置来控制是使用自然冷却装置给室内降温，还是使用电动冷却装置给室内降温，从而可以实现有效降温。
2、在本发明实施例中，对于自然冷却装置，通过在室外设置封闭式冷却塔，实现通过室外空气对冷却水的降温，进而又设置有板式换热器，使降温后的冷却水与空调末端中的冷冻水进行热交换。在对冷冻水降温的过程中，没有使用电能，仅仅利用室外冷空气，这样的制冷方法不仅成本低而且节能环保。
3、在本发明实施例中，通过在第三回路中设置第一水泵，能够控制第三回路中冷却水的循环速度，从而可以调控冷却水和冷冻水进行热交换的量，因此能够控制室内温度降低的速度。
4、在本发明实施例中，对于电动冷却装置，通过冷凝器、节流装置、蒸发器和压缩机，并构成压缩机—冷凝器—节流装置—蒸发器—压缩机的第四回路，使制冷剂在该回路中循环，并且在蒸发器中制冷剂和第二回路中的冷冻水进行热交换，将冷冻水降温实现制冷。
5、在本发明实施例中，通过设置温度计，采集室外的当前温度，可以根据当前的温度与设置的第一温度阈值和第二温度阈值进行对比，实现对节能空调系统中第一回路和第二回路状态的控制，从而能够控制节能空调系统的制冷方法。
6、在本发明实施例中，通过在第一回路中设置第二水泵和第二回路中设置第三水泵，调控冷冻水的循环速度，因此可以调控冷冻水与制冷剂或者冷却水进行热交换的量，从而控制室内温度以及调控室内温度降低速度。
7、在本发明实施例中，通过将自然冷却装置和电动冷却装置连接，能够实现三种不同的制冷方法，在室外温度低于第一阈值时，只有自然冷却装置与空调末端工作进行制冷；在室外温度高于第二阈值时，只有电动冷却装置与空调末端工作进行制冷；在室外温度高于第一阈值，以及低于第二阈值时，自然冷却装置、电动冷却装置和空调末端都工作，一起进行制冷。
8、在本发明实施例中，节能空调系统中加装自动采集数据的温度计、流量计和压力表等，通过自动化控制系统全年按最佳参数自动运行，能够减轻运维人员的工作。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。
最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种节能空调系统，其特征在于，包括：自然冷却装置、电动冷却装置、空调末端和控制装置；
所述空调末端与所述自然冷却装置形成第一回路；
所述空调末端与所述电动冷却装置形成第二回路；
所述控制装置，用于控制所述第一回路与所述第二回路的状态；
所述自然冷却装置，用于在所述第一回路处于连通状态时，通过冷却水与所述第一回路中的冷冻水进行热交换；
所述电动冷却装置，用于在所述第二回路处于连通状态时，通过制冷剂与所述第二回路中的冷冻水进行热交换；
所述空调末端，用于通过所述第一回路和所述第二回路存储冷冻水，并排出与冷冻水温度相同的冷风，以为室内降温。
2.根据权利要求1所述的节能空调系统，其特征在于，所述自然冷却装置包括：封闭式冷却塔和板式换热器；
所述封闭式冷却塔，连接于所述板式换热器形成第三回路，用于通过所述第三回路存储可通过室外空气实现降温的冷却水；
所述板式换热器，与所述空调末端形成所述第一回路，用于将所述第三回路中的所述冷却水与所述第一回路中的所述冷冻水进行热交换。
3.根据权利要求2所述的节能空调系统，其特征在于，进一步包括：第一水泵，其中，
所述第一水泵，设置在所述第三回路上，用于将所述第三回路中的冷却水在所述第三回路中进行循环。
4.根据权利要求1所述的节能空调系统，其特征在于，所述电动冷却装置包括：压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器，其中，
所述冷凝器，连接于所述蒸发器形成第四回路，用于通过所述第四回路存储制冷剂，以及将所述压缩机输出制冷剂由高压高温气态转换为中温高压液态，并将中温高压液态的制冷剂输出给所述节流装置；
所述节流装置，连接在所述第四回路的一个子路上，用于将所述冷凝器输出的制冷剂由中温高压液态转换为低温低压气态，并将低温低压气态的制冷剂输出给所述蒸发器；
所述蒸发器，与所述空调末端形成所述第二回路，用于将所述节流装置输出的制冷剂与所述第二回路中的所述冷冻水进行热交换；
所述压缩机，连接在所述第四回路的另一个子路上，用于从所述蒸发器中吸入低温低压气态的制冷剂，并将制冷剂由低温低压气态转变为高温高压气态，将高温高压气态的制冷剂输送给所述冷凝器。
5.根据权利要求1所述的节能空调系统，其特征在于，所述电动冷却装置和所述自然冷却装置相连。
6.根据权利要求1所述的节能空调系统，其特征在于，进一步包括：温度计，其中，
所述温度计，用于采集室外的当前温度，将采集的所述当前温度发送给所述控制装置；
所述控制装置，具体用于存储设置的第一温度阈值和第二温度阈值，其中，所述第一温度阈值小于所述第二温度阈值，并接收所述温度计发送的所述当前温度；在所述当前温度小于所述第一温度阈值时，控制所述第一回路处于连通状态，控制所述第二回路处于关闭状态；在所述当前温度大于所述第二温度阈值时，控制所述第一回路处于关闭状态，控制所述第二回路处于连通状态；在所述当前温度大于所述第一温度阈值并且小于所述第二温度阈值时，控制所述第一回路处于连通状态，控制所述第二回路也处于连通状态。
7.根据权利要求1所述的节能空调系统，其特征在于，进一步包括：第二水泵和第三水泵；其中，
所述第二水泵，设置在所述第一回路上，用于将所述第一回路中的冷冻水在所述第一回路中进行循环；
所述第三水泵，设置在所述第二回路上，用于将所述第二回路中的冷冻水在所述第二回路中进行循环。
8.根据权利要求6所述的节能空调系统，其特征在于，进一步包括：第一流量计、第二流量计、第一阀门和第二阀门，其中，
所述第一流量计和所述第一阀门设置在所述第一回路上；
所述第二流量计和所述第二阀门设置在所述第二回路上；
所述第一流量计，用于侦测所述第一回路对应的当前流量，并将所述第一回路对应的当前流量发送给所述控制装置；
所述第二流量计，用于侦测所述第二回路对应的当前流量，并将所述第二回路对应的当前流量发送给所述控制装置；
所述控制装置，用于根据所述温度计发送的所述当前温度，确定所述第一回路所需达到的第一流量和所述第二回路所需达到的第二流量，并根据所述第一流量计发送的所述第一回路对应的当前流量控制所述第一阀门的开度，以及根据所述第二流量计发送的第二回路对应的当前流量，控制所述第二阀门的开度。
9.一种利用权利要求1至8任一所述的节能空调系统进行制冷的方法，其特征在于，包括：
利用所述控制装置控制所述第一回路与所述第二回路的状态；
利用所述自然冷却装置在所述第一回路处于连通状态时，通过冷却水与所述第一回路中的冷冻水进行热交换；
利用所述电动冷却装置在所述第二回路处于连通状态时，通过制冷剂与所述第二回路中的冷冻水进行热交换；
利用所述空调末端通过所述第一回路和所述第二回路存储冷冻水，并排出与冷冻水温度相同的冷风，以为室内降温。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，
在所述利用所述控制装置控制所述第一回路与所述第二回路的状态之前，进一步包括：温度计采集室外的当前温度，将采集的所述当前温度发送给所述控制装置；
所述利用所述控制装置控制所述第一回路与所述第二回路的状态，包括：在所述当前温度小于所述第一温度阈值时，所述控制装置控制所述第一回路处于连通状态，控制所述第二回路处于关闭状态；在所述当前温度大于所述第二温度阈值时，所述控制装置控制所述第一回路处于关闭状态，控制所述第二回路处于连通状态；在所述当前温度大于所述第一温度阈值并且小于所述第二温度阈值时，所述控制装置控制所述第一回路处于连通状态，控制所述第二回路也处于连通状态。
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|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
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Application publication date: 20170222 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |