CN107192055A - 一种独立模块化的冷水机及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本专利涉及一种独立模块化的冷水机，包括蒸发式冷凝制冷系统、自然冷却系统以及三通阀，所述三通阀包括第一接口、第二接口和第三接口，第一接口与蒸发式冷凝制冷系统的进水口或出水口通过管路连通，第三接口与自然冷却系统的出水口通过管路连通；所述蒸发式冷凝制冷系统与自然冷却系统相互独立设置。本专利中的自然冷却系统和蒸发式冷凝制冷系统相互独立，分开进行设置与控制，具有散热效率高、控制方式灵活以及安装简便的特点。

Description

一种独立模块化的冷水机及其控制方法
技术领域
本专利涉及冷水机独立化模块领域，涉及一种独立模块化的冷水机及其控制方法。
背景技术
目前的通讯机房，特别是大型的数据中心，一般是采用风冷冷水机作为冷源为通讯机房内的空调设备的室内末端提供冷冻水，从而对通讯机房的室内环境进行制冷降温。由于通讯机房内的通讯设备基本处于全年不间断运行状态，而且发热量非常大，因此，用于通讯机房的风冷冷水机，一般需要全年制冷运行，运行能耗大，季节能效比低。
而且，由于该风冷冷水机在寒冷的冬天仍然需要启动压缩机进行工作，当室外环境过低时，压缩机容易出现冷凝压力过低而导致供液不足的问题，而此时的通讯机房的热负荷较小，也会造成压缩机的频繁启停，这种状况不但造成能源消耗大，而且也会降低压缩机的使用寿命。因此，该风冷冷水机的可靠性一直难以得到解决。
即使配置有冷凝压力控制系统并把冷凝器设计为多级控制，当风冷冷水机长期运行在零下的室外环境温度时，仍然有较大的隐患，而且会造成系统成本的增加和控制难度的增大。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本专利提供一种独立模块化的冷水机及其控制方法，将自然冷却和蒸发式冷凝制冷分为两个独立的模块，散热效率高，灵活性好，安装简便。
针对本专利来说，上述技术问题是这样加以解决的：一种独立模块化的冷水机，包括蒸发式冷凝制冷系统、自然冷却系统以及三通阀，所述三通阀包括第一接口、第二接口和第三接口，第一接口与蒸发式冷凝制冷系统的进水口或出水口通过管路连通，第三接口与自然冷却系统的出水口通过管路连通；所述蒸发式冷凝制冷系统与自然冷却系统相互独立设置。
通过将自然冷却系统和蒸发式冷凝制冷系统的独立模块化，消除了两个系统散热过程中造成的不良影响，增强了整体的散热效率，也便于对两个系统灵活控制；在组合安装两个系统时只需要安装三通阀并连通管路即可，便利性高。
进一步地，还包括冷冻水进水温度传感器、冷冻水出水温度传感器和控制器，冷冻水进水温度传感器设置在蒸发式冷凝制冷系统的进水管路上，冷冻水出水温度传感器设置在蒸发式冷凝制冷系统的出水管路上；所述自然冷却系统、蒸发式冷凝制冷系统、三通阀、冷冻水进水温度传感器和冷冻水出水温度传感器分别与控制器电连接。
控制器的作用在于：当室外的温度高于冷冻水进水温度传感器检测到的温度时，连通三通阀的第一接口和第二接口，关闭三通阀的第三接口，全部冷冻水不流经自然冷却系统而直接进入蒸发式冷凝制冷系统；当冷冻水进水温度传感器或冷冻水出水温度传感器检测到的温度高于设定的温度，控制蒸发式冷凝制冷系统进行加载；当冷冻水进水温度传感器或冷冻水出水温度传感器检测到的温度低于设定的温度，控制蒸发式冷凝制冷系统进行卸载。
当室外温度低于冷冻水进水温度传感器检测到的温度，但高于控制器中事先设定的蒸发式冷凝制冷系统可以完全停止运行的温度时，连通三通阀的第一接口和第三接口，关闭三通阀的第二接口，使全部冷冻水先流经自然冷却系统再进入蒸发式冷凝制冷系统；当冷冻水进水温度传感器或冷冻水出水温度传感器检测到的温度高于设定的温度，控制蒸发式冷凝制冷系统进行加载；当冷冻水进水温度传感器或冷冻水出水温度传感器检测到的温度低于设定的温度，控制蒸发式冷凝制冷系统进行卸载。
当室外温度低于事先设定的蒸发式冷凝制冷系统可以完全停止运行的温度，但高于事先设定的自然冷却系统可以按最小功率运行或完全停止运行的温度时，强制使蒸发式冷凝制冷系统停止运行；根据冷冻水进水温度传感器或冷冻水出水温度传感器检测到的温度高低对自然冷却系统进行调控。
当室外温度低于事先设定的自然冷却系统可以按最小功率运行或完全停止运行的温度时，使自然冷却系统按最小风量运行或完全停止运行；根据冷冻水进水温度传感器或冷冻水出水温度传感器检测到的温度高低对三通阀进行调节控制。
进一步地，所述自然冷却系统包括自然冷却盘管，自然冷却盘管上设有与控制器电连接的自然冷却风机；所述自然冷却盘管的出水口与第三接口通过管路连通。
控制器可根据冷冻水进水温度传感器或冷冻水出水温度传感器所检测到的温度对自然冷却风机进行控制，灵活性好，可实现效益最大化。
进一步地，所述蒸发式冷凝制冷系统还包括按顺序依次连接形成循环回路的压缩机、冷凝器、节流器和蒸发器，冷凝器上设有与控制器电连接的冷凝风机，压缩机与控制器电连接；所述蒸发器的进水口与第一接口通过管路连通。
控制器可根据冷冻水进水温度传感器或冷冻水出水温度传感器所检测到的温度对冷凝风机和压缩机进行灵活控制，适应性好。
进一步地，所述冷凝器的出口管路设有与控制器电连接的冷凝压力传感器。
制冷系统运行时若冷凝压力过高，会引起制冷设备的损坏和功耗的增大;若冷凝压力过低，会引起制冷剂的液化过程和膨胀阀的工作，使制冷系统不能正常工作，造成制冷量的大幅度下降。控制器可根据冷凝压力传感器调节三通阀和冷凝风机，控制冷冻水流量和换热效率，将冷凝压力维持在正常范围内。
进一步地，所述蒸发器的进水管路或出水管路上设有与控制器电连接的水泵。
控制器可通过控制水泵运转的快慢，使冷冻水流量维持在正常的范围之内，可靠性好。
进一步地，所述三通阀为比例调节三通阀或开关三通阀。
优选比例调节三通阀，能精确地调节冷冻水分配到自然冷却系统和蒸发式冷凝制冷系统的量，而开关三通阀只能实现开关功能。
进一步地，所述的冷凝风机为调速风机或定速风机。
优选调速风机作为冷凝风机，可以根据实际散热情况对风速进行调控，避免以高于实际所需的风速运行，节约能源。
进一步地，所述自然冷却风机为调速风机或定速风机。
优选调速风机作为自然冷却风机，可以根据实际散热情况对风速进行调控，避免以高于实际所需的风速运行，节约能源。
一种独立模块化的冷水机的控制方法：
（1）当室外的温度高于蒸发式冷凝制冷系统进水管路的温度时，连通三通阀的第一接口和第二接口，关闭三通阀的第三接口，全部冷冻水不流经自然冷却系统而直接进入蒸发式冷凝制冷系统；当蒸发式冷凝制冷系统进水管路或出水管路的温度高于设定的温度，控制蒸发式冷凝制冷系统进行加载；当蒸发式冷凝制冷系统进水管路或出水管路的温度低于设定的温度，控制压缩机进行卸载；
（2）当室外温度低于蒸发式冷凝制冷系统进水管路的温度，但高于事先设定的蒸发式冷凝制冷系统可以完全停止运行的温度时，连通三通阀的第一接口和第三接口，关闭三通阀的第二接口，使全部冷冻水先流经自然冷却系统再进入蒸发式冷凝制冷系统；当蒸发式冷凝制冷系统进水管路或出水管路的温度高于设定的温度，控制蒸发式冷凝制冷系统进行加载；当蒸发式冷凝制冷系统进水管路或出水管路的温度低于设定的温度，控制蒸发式冷凝制冷系统进行卸载；
（3）当室外温度低于蒸发式冷凝制冷系统可以完全停止运行的温度，但高于事先设定的自然冷却系统可以按最小功率运行或完全停止运行的温度时，强制使蒸发式冷凝制冷系统停止运行；根据蒸发式冷凝制冷系统进水管路或出水管路的温度高低对自然冷却系统的制冷量进行控制；
（4）当室外温度低于事先设定的自然冷却风机可以按最小风量运行或完全停止运行的温度时，使自然冷却系统按最小功率运行或完全停止运行；根据蒸发式冷凝制冷系统进水管路或出水管路的温度高低对三通阀进行调节控制。
区别与现有技术，本专利的有益效果为：
本专利将自然冷却系统和蒸发式冷凝制冷系统独立模块化并分开设置，使两个系统在工作时不会互相影响，提高了冷水机的散热效率；控制器可以对两个系统分别进行控制，控制方式灵活多样；两个系统只需进行管路连通即可，易于安装。
附图说明
图1为本专利的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的一种独立模块化的冷水机，包括蒸发式冷凝制冷系统、自然冷却系统以及三通阀7，所述三通阀7包括第一接口a、第二接口b和第三接口c，第一接口a与蒸发式冷凝制冷系统的进水口通过管路连通，第三接口c与自然冷却系统的出水口通过管路连通，第二接口b和自然冷却系统的进水口均为冷冻水入口；所述蒸发式冷凝制冷系统与自然冷却系统相互独立设置。
通过将自然冷却系统和蒸发式冷凝制冷系统的独立模块化，消除了两个系统散热过程中造成的不良影响，增强了整体的散热效率，也便于对两个系统灵活控制；在组合安装两个系统时只需要安装三通阀7并连通管路即可，便利性高。
还包括冷冻水进水温度传感器8、冷冻水出水温度传感器9和控制器11，冷冻水进水温度传感器8设置在蒸发式冷凝制冷系统的进水管路上，冷冻水出水温度传感器9设置在蒸发式冷凝制冷系统的出水管路上；所述自然冷却系统、蒸发式冷凝制冷系统、三通阀7、冷冻水进水温度传感器8和冷冻水出水温度传感器9分别与控制器11电连接。
控制器11的作用在于：当通过电连接的室外环境温度传感器10检测所得的温度高于冷冻水进水温度传感器检测到的温度时，连通三通阀7的第一接口a和第二接口b，关闭三通阀7的第三接口c，全部冷冻水不流经自然冷却系统而直接进入蒸发式冷凝制冷系统；当冷冻水进水温度传感器8或冷冻水出水温度传感器9检测到的温度高于设定的温度，控制蒸发式冷凝制冷系统进行加载；当冷冻水进水温度传感器8或冷冻水出水温度传感器9检测到的温度低于设定的温度，控制蒸发式冷凝制冷系统进行卸载。
当通过电连接的室外环境温度传感器10检测所得的温度低于冷冻水进水温度传感器8检测到的温度，但高于控制器11中事先设定的蒸发式冷凝制冷系统可以完全停止运行的温度时，连通三通阀7的第一接口a和第三接口c，关闭三通阀7的第二接口b，使全部冷冻水先流经自然冷却系统再进入蒸发式冷凝制冷系统；当冷冻水进水温度传感器8或冷冻水出水温度传感器9检测到的温度高于设定的温度，控制蒸发式冷凝制冷系统进行加载；当冷冻水进水温度传感器8或冷冻水出水温度传感器9检测到的温度低于设定的温度，控制蒸发式冷凝制冷系统进行卸载。
当通过电连接的室外环境温度传感器10检测所得的温度低于事先设定的蒸发式冷凝制冷系统可以完全停止运行的温度时，但高于事先设定的自然冷却系统可以按最小功率运行或完全停止运行的温度时，强制使蒸发式冷凝制冷系统停止运行；根据冷冻水进水温度传感器8或冷冻水出水温度传感器9检测到的温度高低对自然冷却系统进行调控。
当室外温度低于事先设定的自然冷却系统可以按最小功率运行或完全停止运行的温度时，使自然冷却系统按最小功率运行或完全停止运行；根据冷冻水进水温度传感器8或冷冻水出水温度传感器9检测到的温度高低对三通阀7进行调节控制。
所述自然冷却系统包括自然冷却盘管6，自然冷却盘管6上设有与控制器11电连接的自然冷却风机14；所述自然冷却盘管6的进水口为冷冻水入口，其出水口与第三接口c通过管路连通。
控制器11可根据冷冻水进水温度传感器8或冷冻水出水温度传感器9所检测到的温度对自然冷却风机14进行控制，灵活性好，可实现效益最大化。
所述蒸发式冷凝制冷系统还包括按顺序依次连接形成循环回路的压缩机1、冷凝器2、节流器3和蒸发器4，冷凝器2上设有与控制器11电连接的冷凝风机5，压缩机1与控制器11电连接；所述蒸发器4的进水口与第一接口a通过管路连通。
控制器11可根据冷冻水进水温度传感器8或冷冻水出水温度传感器9所检测到的温度对冷凝风机5和压缩机1进行灵活控制，适应性好。
所述冷凝器2的出口管路设有与控制器11电连接的冷凝压力传感器13。
制冷系统运行时若冷凝压力过高，会引起制冷设备的损坏和功耗的增大;若冷凝压力过低，会引起制冷剂的液化过程和膨胀阀的工作，使制冷系统不能正常工作，造成制冷量的大幅度下降。控制器11可根据冷凝压力传感器13调节三通阀7和冷凝风机5，控制冷冻水流量和换热效率，将冷凝压力维持在正常范围内。
所述蒸发器4的进水管路或出水管路上设有与控制器11电连接的水泵12。
控制器11可通过控制水泵12运转的快慢，使冷冻水流量维持在正常的范围之内，可靠性好。
所述三通阀7为比例调节三通阀或开关三通阀。
优选比例调节三通阀，能精确地调节冷冻水分配到自然冷却系统和蒸发式冷凝制冷系统的量，而开关三通阀只能实现开关功能。
所述的冷凝风机5为调速风机或定速风机。
优选调速风机作为冷凝风机5，可以根据实际散热情况对风速进行调控，避免以高于实际所需的风速运行，节约能源。
所述自然冷却风机14为调速风机或定速风机。
优选调速风机作为自然冷却风机14，可以根据实际散热情况对风速进行调控，避免以高于实际所需的风速运行，节约能源。
一种独立模块化的冷水机的控制方法：
（1） 当室外的温度高于冷冻水进水温度传感器8检测到的温度时，连通三通阀7的第一接口a和第二接口b，关闭三通阀7的第三接口c，全部冷冻水不流经自然冷却盘管6而直接进入蒸发器4；当冷冻水进水温度传感器8或冷冻水出水温度传感器9检测到的温度高于设定的温度，控制压缩机1进行加载；当冷冻水进水温度传感器8或冷冻水出水温度传感器9检测到的温度低于设定的温度，控制压缩机1进行卸载。
（2） 当室外温度低于冷冻水进水温度传感器8检测到的温度，但高于事先设定的压缩机1可以完全停止运行的温度时，连通三通阀7的第一接口a和第三接口c，关闭三通阀7的第二接口b，使全部冷冻水先流经自然冷却盘管6再进入蒸发器4；当冷冻水进水温度传感器8或冷冻水出水温度传感器9检测到的温度高于设定的温度，控制压缩机1进行加载；当冷冻水进水温度传感器8或冷冻水出水温度传感器9检测到的温度低于设定的温度，控制压缩机进行卸载。
（3） 当室外温度低于压缩机1可以完全停止运行的温度，但高于事先设定的自然冷却风机14可以按最小风量运行或完全停止运行的温度时，强制使压缩机1和冷凝风机5停止运行；根据冷冻水进水温度传感器8或冷冻水出水温度传感器9检测到的温度高低对自然冷却风机14进行调速或启停控制。
当室外温度低于事先设定的自然冷却风机14可以按最小风量运行或完全停止运行的温度时，使自然冷却风机14按最小风量运行或完全停止运行；根据冷冻水进水温度传感器8或冷冻水出水温度传感器9检测到的温度高低对三通阀7进行调节控制。

Claims (10)

1.一种独立模块化的冷水机，其特征在于，包括蒸发式冷凝制冷系统、自然冷却系统以及三通阀，所述三通阀包括第一接口、第二接口和第三接口，第一接口与蒸发式冷凝制冷系统的进水口或出水口通过管路连通，第三接口与自然冷却系统的出水口通过管路连通；所述蒸发式冷凝制冷系统与自然冷却系统相互独立设置。
2.根据权利要求1所述的一种独立模块化的冷水机，其特征在于，所述冷水机还包括冷冻水进水温度传感器、冷冻水出水温度传感器和控制器，冷冻水进水温度传感器设置在蒸发式冷凝制冷系统的进水管路上，冷冻水出水温度传感器设置在蒸发式冷凝制冷系统的出水管路上；所述自然冷却系统、蒸发式冷凝制冷系统、三通阀、冷冻水进水温度传感器和冷冻水出水温度传感器分别与控制器电连接。
3.根据权利要求2所述的一种独立模块化的冷水机，其特征在于，所述自然冷却系统包括自然冷却盘管，自然冷却盘管上设有与控制器电连接的自然冷却风机；所述自然冷却盘管的出水口与第三接口通过管路连通。
4.根据权利要求3所述的一种独立模块化的冷水机，其特征在于，所述自然冷却风机为调速风机或定速风机。
5.根据权利要求2所述的一种独立模块化的冷水机，其特征在于，所述蒸发式冷凝制冷系统还包括按顺序依次连接形成循环回路的压缩机、冷凝器、节流器和蒸发器，冷凝器上设有与控制器电连接的冷凝风机，压缩机与控制器电连接；所述蒸发器的进水口与第一接口通过管路连通。
6.根据权利要求4所述的一种独立模块化的冷水机，其特征在于，所述冷凝器的出口管路设有与控制器电连接的冷凝压力传感器。
7.根据权利要求4所述的一种独立模块化的冷水机，其特征在于，所述蒸发器的进水管路或出水管路上设有与控制器电连接的水泵。
8.根据权利要求1~7任一项所述的一种独立模块化的冷水机，其特征在于，所述三通阀为比例调节三通阀或开关三通阀。
9.根据权利要求5~7任一项所述的一种独立模块化的冷水机，其特征在于，所述的冷凝风机为调速风机或定速风机。
10.一种根据权利要求1 所述的一种独立模块化的冷水机的控制方法，其特征在于：
当室外的温度高于蒸发式冷凝制冷系统进水管路的温度时，连通三通阀的第一接口和第二接口，关闭三通阀的第三接口，全部冷冻水不流经自然冷却系统而直接进入蒸发式冷凝制冷系统；当蒸发式冷凝制冷系统进水管路或出水管路的温度高于设定的温度，控制蒸发式冷凝制冷系统进行加载；当蒸发式冷凝制冷系统进水管路或出水管路的温度低于设定的温度，控制压缩机进行卸载；
当室外温度低于蒸发式冷凝制冷系统进水管路的温度，但高于事先设定的蒸发式冷凝制冷系统可以完全停止运行的温度时，连通三通阀的第一接口和第三接口，关闭三通阀的第二接口，使全部冷冻水先流经自然冷却系统再进入蒸发式冷凝制冷系统；当蒸发式冷凝制冷系统进水管路或出水管路的温度高于设定的温度，控制蒸发式冷凝制冷系统进行加载；当蒸发式冷凝制冷系统进水管路或出水管路的温度低于设定的温度，控制蒸发式冷凝制冷系统进行卸载；
当室外温度低于蒸发式冷凝制冷系统可以完全停止运行的温度，但高于事先设定的自然冷却系统可以按最小功率运行或完全停止运行的温度时，强制使蒸发式冷凝制冷系统停止运行；根据蒸发式冷凝制冷系统进水管路或出水管路的温度高低对自然冷却系统的制冷量进行控制；
当室外温度低于事先设定的自然冷却风机可以按最小风量运行或完全停止运行的温度时，使自然冷却系统按最小功率运行或完全停止运行；根据蒸发式冷凝制冷系统进水管路或出水管路的温度高低对三通阀进行调节控制。
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