CN107687686B - 一种制冷空调器及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制冷空调器及其控制方法,其包括压缩机,冷凝器以及将所述压缩机的出气口与所述冷凝器的进口连通的第一管路,通过第二管路与所述冷凝器的出口连接的分配器,以及蒸发器;所述分配器具有一个进口和两个出口;所述蒸发器包括两个盘管,一个盘管的进口通过第三管路与所述分配器的一个出口连接,另一个盘管的进口通过第四管路与所述分配器的另一个出口连接,所述两个盘管的出口均与所述压缩机的回气口连接;所述第四管路上设置有第一控制阀;所述第一管路上设置有用于分流的第二控制阀,所述第二控制阀通过第五管路与所述另一个盘管的进口连接,以保证机房热负载小于制冷空调器制冷量最小输出值时,也可恒定制冷,避免压缩机停机。
Description
技术领域
本发明涉及空调器技术领域,尤其涉及一种制冷空调器及其控制方法。
背景技术
目前数据中心行业的很多中小型以及迷你机房,热负载较小,在匹配空调时,往往存在空调制冷量偏大,与热负载极度不匹配的情况,此种情况普遍存在于诸多的机柜式数据中心产品,对客户的运营产生了较为严重的影响:首先,机房热负载过小,对于采用定频压缩机的空调系统影响更大,在很多场合,往往压缩机开启时间很短,还没达到最短开机时间时,就达到制冷设定下限值,触发停机,压缩机频繁启停容易导致压缩机本体寿命缩短的问题,且对数据中心环境的温湿度稳定性产生不利;其次,若是采用变频压缩机,热负载过小时,压缩机长期运行在低频率段,即使已增加定期回油逻辑,但对于压缩机本身而言,由于运行频率低,压缩机转速慢,回油效率差,长期运行亦会产生压缩机油面过低,影响电机散热等问题,对压缩机安全可靠运行均非常不利。
因此,现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种制冷空调器及其控制方法,旨在当机房热负载小于空调系统的制冷量最小输出值时,确保空调系统长期处于恒定制冷状态,避免压缩机停机。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下:
一种制冷空调器,其包括压缩机,冷凝器以及将所述压缩机的出气口与所述冷凝器的进口连通的第一管路,其中,其还包括通过第二管路与所述冷凝器的出口连接的分配器,以及蒸发器;所述分配器具有一个进口和两个出口;所述蒸发器包括两个盘管,一个盘管的进口通过第三管路与所述分配器的一个出口连接,另一个盘管的进口通过第四管路与所述分配器的另一个出口连接,所述两个盘管的出口均与所述压缩机的回气口连接;所述第四管路上设置有第一控制阀;所述第一管路上设置有用于分流的第二控制阀,所述第二控制阀通过第五管路与所述另一个盘管的进口连接。
所述制冷空调器,其中,其还包括控制器,所述第一控制阀、所述第二控制阀、所述压缩机和所述冷凝器均与所述控制器连接。
所述制冷空调器,其中,所述第二控制阀常开,所述第五管路上设置有用于控制其通断及冷媒流量的可调步进电机;所述可调步进电机与所述控制器连接。
所述制冷空调器,其中,所述第二管路上设置有节流装置,所述节流装置位于所述分配器与所述冷凝器之间。
一种基于制冷空调器的控制方法,其包括步骤:
制冷空调器开启状态下,关闭设置在制冷空调器内的可调步进电机关闭,开启第一控制阀,并判断压缩机是否运行至最低允许频率;
当压缩机运行至最低允许频率时,控制器获取第一回风温度,并将所述第一回风温度与预设温度进行比较;
当所述第一回风温度低于所述预设温度时,关闭所述第一控制阀,并在预设时间后获取第二回风温度以将其与所述预设温度比较;
当所述第二回风温度低于所述预设温度时,开启可调步进电机,根据热负载P、所述第一控制阀和所述可调步进电机均关闭时制冷空调器可承载的热负载P关闭,确定所述可调步进电机的步数&’,并对所述可调步进电机的步数进行相应调节,以使压缩机的回风温度达到所述预设温度。
所述基于制冷空调器的控制方法,其中,所述当所述第二回风温度低于所述预设温度时,开启可调步进电机,根据热负载P、所述第一控制阀和所述可调步进电机均关闭时制冷空调器可承载的热负载P关闭,确定所述可调步进电机的步数&’,并对所述可调步进电机的步数进行相应调节,以使压缩机的回风温度达到所述预设温度具体包括:
根据P和P关闭计算所述可调步进电机的第一步数&;
通过修正系数对&进行修正后得到所述可调步进电机的步数&’;
根据&’对所述可调步进电机的步数进行调节,以使压缩机的回风温度达到所述预设温度。
所述基于制冷空调器的控制方法,其中,所述根据P和P关闭所述可调步进电机的步数&具体包括:
根据P关闭将P划分为依次连续的四个范围,并设定每个范围的两端取值分别对应的回风温度达到所述预设温度时所述可调步进电机的步数&n,其中n=1,2,3,4;
预先设定P所属范围、&与&n的对应关系;
判断P所属范围,并根据所述对应关系获取&。
所述基于制冷空调器的控制方法,其中,所述四个范围具体为Q1≤P≤P关闭,Q2≤P<Q1,Q3≤P<Q2,Q4≤P<Q3,其中,Q1=0.8P关闭,Q2=0.6P关闭,Q3=0.4P关闭,Q4=0.2P关闭;当P=Q1时所述可调步进电机的步数为&1,当P=Q2时所述可调步进电机的步数为&2,当P=Q3时所述可调步进电机的步数为&3,当P=Q4时所述可调步进电机的步数为&4;当Q1≤P≤P关闭时,当Q2≤P<Q1时,当Q3≤P<Q2时当Q4≤P<Q3时
所述基于制冷空调器的控制方法,其中,所述通过修正系数对&进行修正以得到回风温度达到所述预设温度时所述可调步进电机应具有的步数&’,并对所述可调步进电机的步数进行相应调节具体包括:
根据当压缩机运行在最低允许频率时,冷凝器的实际冷凝温度与制冷空调输出的制冷量之间的对应关系列表获取冷凝器的实际冷凝温度对应的制冷量Q实际;
根据当压缩机运行在最低允许频率且所述可调节电机和所述第一控制阀均关闭时制冷空调器的制冷量Q关闭、Q实际以及修正系数β三者之间的第一关系式计算β;
根据预设的第二关系式对&进行修正以得到&’;
将所述可调步进电机的步数调节为&’。
有益效果:与现有技术相比,本发明可以将所述制冷空调器更好的与较低热负载的机房进行匹配,当机房热负载小于所述制冷空调器的制冷量最小输出值时,确保所述制冷空调器长期处于恒定制冷状态,避免压缩机停机。
附图说明
图1是本发明所述制冷空调器的第一结构示意图;
图2是本发明中基于制冷空调器的控制方法的流程图;
图3是本发明中所述制冷空调器的第二结构示意图;
图4是本发明中所述制冷空调器的功能原理框图。
具体实施方式
本发明提供的一种制冷空调器及其控制方法,为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。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。
下面结合附图图1-图4,通过对实施例的描述,对发明内容作进一步说明。
本发明提供一种制冷空调器,如图1、图3和图4所示,图1中箭头表示冷媒流向。
本发明提供一种制冷空调器,可适用于热负载较低的机房,其包括压缩机1,冷凝器2以及将所述压缩机1的出气口与所述冷凝器2的进口连通的第一管路3,通过第二管路6与所述冷凝器2的出口连接的分配器5,蒸发器4以及控制器100;所述分配器5具有一个进口和两个出口;所述蒸发器4包括两个盘管41和42,一个盘管41的进口通过第三管路7与所述分配器5的一个出口连接,另一个盘管42的进口通过第四管路8与所述分配器5的另一个出口连接,所述两个盘管41和42的出口均与所述压缩机1的回气口连接;所述第四管路8上设置有第一控制阀9;所述第一管路3上设置有用于分流的第二控制阀10,所述第二控制阀10通过第五管路11与所述另一个盘管42的进口连接;所述第一控制阀9、所述第二控制阀10、所述压缩机1和所述冷凝器2均与所述控制器100连接。
通过所述控制器100预设温度T,所述预设温度为机房在工作过程中应具有的温度,其中18℃≤T<27℃。
当所述制冷空调器开启时,开启所述第一控制阀9,关闭所述第二控制阀10朝向所述蒸发器4侧的阀门,使得所述第五管路11关闭,从所述压缩机1的出气口喷出的气态冷媒依次经过所述冷凝器2和所述分配器5,从所述分配器5流出的液态冷媒一部分直接流入所述蒸发器4的一个盘管41的进口,另一部分液态冷媒通过所述第一控制阀9后进入所述另一个盘管42的进口,从而实现冷媒所述蒸发器4的两个盘管41和42后蒸发为气态进入所述压缩机1的回气口,完成冷媒的循环,进行制冷;同时,判断所述压缩机1是否运行至其最低允许频率。
进一步的,所述第二管路6上设置有节流装置13,所述节流装置13位于所述分配器5与所述冷凝器2之间。所述第二控制阀10常开,所述第五管路11上设置有用于控制其通断及冷媒流量的可调步进电机12;所述可调步进电机12与所述控制器100连接。所述第二控制阀10为三通阀。
所述制冷空调器在额定设计工况运行状态下,当所述压缩机1运行至最低允许频率时,获取第一回风温度,并将所述第一回风温度与T进行比较,以根据比较结果进行相应的操作。
当所述第一回风温度低于T(所述回风温度低于T所处温度范围内的最低值即所述回风温度低于18℃)时,关闭所述第一控制阀9、关闭所述可调步进电机12,从所述压缩机1的出气口排出的冷媒依次经过所述第二控制阀10朝向所述冷凝器2侧阀门、所述冷凝器2、所述分配器5的进口,和所述第三管路7后进入所述蒸发器4的一个盘管41的进口,在该盘管内蒸发吸热后成气态进入所述压缩机1的回气口,完成冷媒循环;循环过程中所述蒸发器4只有一个盘管41工作,相当于所述蒸发器4关闭了另一个盘管42,以降低所述制冷空调器的制冷量输出,提高机房内温度。
当所述第一控制阀9和所述可调步进电机12均关闭预设时间后,获取第二回风温度,并将所述第二回风温度与T进行比较,以判断经过所述预设时间后,机房内温度是否上升至T。
当所述第二回风温度低于所述预设温度时,开启所述可调步进电机12,所述第一控制阀9仍然保持关闭,并根据P和P关闭确定所述可调步进电机12的步数&’,并对所述可调步进电机12的步数进行调整,以使压缩机的回风温度达到所述预设温度,以使得所述蒸发器4的一个盘管41中引入从所述冷凝器2流出的液态冷媒后对其进行吸热蒸发得到低温气态冷媒,所述蒸发器4的另一个盘管42通过所述可调步进电机12从所述压缩机1的出气口直接引入高温气态冷媒,所述低温气态冷媒与所述高温气态冷媒混合,所述高温气态冷媒作为所述低温气态冷媒的加热媒介使混合后的气态冷媒从所述压缩机1的回气口进入所述压缩机1,从而在提高压缩机的回风温度的同时还能保证所述压缩机1不停机。其中,P为热负载,P关闭为所述第一控制阀9和所述可调步进电机12均关闭时所述制冷空调器可承载的热负载,&’为压缩机的回风温度达到T时所述可调步进电机12的步数,根据&’对所述可调步进电机12的步数进行调整,以保证所述制冷空调器可以处于恒定制冷状态。
根据P和P关闭、确定&’的过程具体为:
当所述第一控制阀9关闭后,仅有一个盘管41参与制冷,所述制冷空调器输出的制冷量已经降低,为降低所述制冷空调器的能耗,并保证所述可调步进电机12的步数与T相匹配,所述控制器100根据P关闭将P划分为依次连续的四个范围,并设定每个范围的两端取值分别对应的回风温度达到所述预设温度时所述可调步进电机12的步数&n,其中n=1,2,3,4。
预先设定P所属范围、&与&n的对应关系,其中,&为压缩机的回风温度达到所述预设温度时所述可调步进电机12的第一步数,对&进行修正后可以得到&’。根据Q1、Q2、Q3和Q4将P划分为Q1≤P≤P关闭,Q2≤P<Q1,Q3≤P<Q2,Q4≤P<Q3四个范围,其中,Q1=0.8P关闭,Q2=0.6P关闭,Q3=0.4P关闭,Q4=0.2P关闭,且当P=Q1时所述可调步进电机12的步数为&1,当P=Q2时所述可调步进电机12的步数为&2,当P=Q3时所述可调步进电机12的步数为&3,当P=Q4时所述可调步进电机12的步数为&4。
较佳的,所述P所属范围、&与&n的对应关系设定于所述控制器100内置的可调步进电机12开启步数算法表内,所述可调步进电机12开启步数算法表内还包括分别与P所属范围相对应的可调步进电机12开启步数范围,如下表所示:
&1,&2,&3,&4的四个数值,均为基于所述制冷空调器在额定工况下运行即所述冷凝器2的冷凝温度为额定冷凝温度50℃时,对应四个不同的机房热负载Q1,Q2,Q3,Q4,此时所述制冷空调器的回风温度稳定在T,所述可调步进电机12需要开启的对应的步数&1,&2,&3和&4作为标注数值计算依据。
额定工况下,所述冷凝器2的额定冷凝温度为50℃,室外环境温度为35℃,当所述压缩机1运行至最低允许频率,且所述第一控制阀9关闭,所述可调步进电机12关闭时所述制冷空调器的制冷量达到Q关闭,由于室外环境温度的变化对所述压缩机1的制冷量输出有影响,因此,计算得到&后,通过修正系数对&进行修正以得到回风温度达到所述预设温度时所述可调步进电机12应具有的步数&’,并对所述可调步进电机12的步数进行相应调节,以确保所述制冷空调器实时输出的制冷量与机房内热负载P时所述制冷空调器应该达到的制冷量最为接近,消除计算误差。
根据当压缩机1运行在最低允许频率时,冷凝器2的实际冷凝温度与制冷空调器输出的制冷量之间的对应关系列表获取冷凝器2的实际冷凝温度对应的制冷空调器制冷量Q实际;然后根据当压缩机1运行在最低允许频率且所述可调节电机和所述第一控制阀9均关闭时制冷空调器的制冷量Q关闭、Q实际以及修正系数β三者之间的第一关系式计算β。
当压缩机1运行在最低允许频率时,冷凝器2的实际冷凝温度与制冷空调器输出的制冷量之间的对应关系列表为:
压缩机频率 | 冷凝压力 | 冷凝器的实际冷凝温度 | 制冷空调器输出的制冷量 |
最低允许频率 | H<sub>60</sub> | 60 | Q<sub>60</sub> |
最低允许频率 | H<sub>55</sub> | 55 | Q<sub>55</sub> |
最低允许频率 | H<sub>50</sub> | 50 | Q<sub>50</sub> |
最低允许频率 | H<sub>45</sub> | 45 | Q<sub>45</sub> |
最低允许频率 | H<sub>40</sub> | 40 | Q<sub>40</sub> |
最低允许频率 | H<sub>35</sub> | 35 | Q<sub>35</sub> |
所述第一关系式:例如,所述冷凝器2的实际冷凝温度为40℃时,所述制冷空调器的制冷量为Q40,则 其中修正系数β可能为正数,亦可能为负数;当所述冷凝器2的实际冷凝温度高于其额定冷凝温度50℃时,修正系数β为正值;当所述冷凝器2的实际冷凝温度低于其额定冷凝温度50℃时,此时修正系数β为负值。
根据预设的第二关系式对&进行修正以得到&’,并将所述可调步进电机12的步数调节为&’。所述第二关系式为:
当Q实际大于Q关闭时,说明此时所述冷凝器2的实际冷凝温度低于其额定冷凝温度50℃,所述制冷空调器实际输出的制冷量输出所述冷凝器2的冷凝温度为额定冷凝温度时所述制冷空调器输出的制冷量,此时所述可调步进电机12的步数需要比计算出来的步数大,即&’>&,让更多的所述压缩机1出气口的高温气态冷媒进入所述蒸发器4的另一个盘管42,参与回风加热,才可以稳定机房环境的温度在要求范围内。
进一步的,所述第一控制阀9为卸载电磁阀,所述卸载电磁阀不通电时为常开状态,其通电时为关闭状态,其控制信号由所述控制器100控制输出。
本发明还提供一种基于制冷空调器的控制方法,如图2所示,其包括步骤:
S100、制冷空调器开启状态下,关闭设置在制冷空调器内的可调步进电机关闭,开启第一控制阀,并判断压缩机是否运行至最低允许频率;
S200、当压缩机运行至最低允许频率时,控制器获取第一回风温度,并将所述第一回风温度与预设温度进行比较;
S300、当所述第一回风温度低于所述预设温度时,关闭所述第一控制阀,并在预设时间后获取第二回风温度以将其与所述预设温度比较;
S400、当所述第二回风温度低于所述预设温度时,开启可调步进电机,根据热负载P、所述第一控制阀和所述可调步进电机均关闭时制冷空调器可承载的热负载P关闭,确定所述可调步进电机的步数&’,并对所述可调步进电机的步数进行相应调节,以使压缩机的回风温度达到所述预设温度。
所述步骤S400具体包括:
根据P和P关闭计算所述可调步进电机的第一步数&;
通过修正系数对&进行修正后得到所述可调步进电机的步数&’;
根据&’对所述可调步进电机的步数进行调节,以使压缩机的回风温度达到所述预设温度。
所述根据P和P关闭计算所述可调步进电机的第一步数&具体包括:
根据P关闭将P划分为依次连续的四个范围,并设定每个范围的两端取值分别对应的回风温度达到所述预设温度时所述可调步进电机的步数&n,其中n=1,2,3,4;
预先设定P所属范围、&与&n的对应关系;
判断P所属范围,并根据所述对应关系获取&。
所述四个范围具体为Q1≤P≤P关闭,Q2≤P<Q1,Q3≤P<Q2,Q4≤P<Q3,其中,Q1=0.8P关闭,Q2=0.6P关闭,Q3=0.4P关闭,Q4=0.2P关闭;当P=Q1时所述可调步进电机的步数为&1,当P=Q2时所述可调步进电机的步数为&2,当P=Q3时所述可调步进电机的步数为&3,当P=Q4时所述可调步进电机的步数为&4;当Q1≤P≤P关闭时,当Q2≤P<Q1时,当Q3≤P<Q2时当Q4≤P<Q3时
所述通过修正系数对&进行修正以得到回风温度达到所述预设温度时所述可调步进电机应具有的步数&’,并对所述可调步进电机的步数进行相应调节具体包括:
根据当压缩机运行在最低允许频率时,冷凝器的实际冷凝温度与制冷空调器输出的制冷量之间的对应关系列表获取冷凝器的实际冷凝温度对应的制冷量Q实际;
根据当压缩机运行在最低允许频率且所述可调节电机和所述第一控制阀均关闭时制冷空调器的制冷量Q关闭、Q实际以及修正系数β三者之间的第一关系式计算β;
根据预设的第二关系式对&进行修正以得到&’;
将所述可调步进电机的步数调节为&’。
综上所述,本发明所提供了一种制冷空调器及其控制方法,其包括压缩机,冷凝器以及将所述压缩机的出气口与所述冷凝器的进口连通的第一管路,通过第二管路与所述冷凝器的出口连接的分配器,以及蒸发器;所述分配器具有一个进口和两个出口;所述蒸发器包括两个盘管,一个盘管的进口通过第三管路与所述分配器的一个出口连接,另一个盘管的进口通过第四管路与所述分配器的另一个出口连接,所述两个盘管的出口均与所述压缩机的回气口连接;所述第四管路上设置有第一控制阀;所述第一管路上设置有用于分流的第二控制阀,所述第二控制阀通过第五管路与所述另一个盘管的进口连接,可以将所述制冷空调器更好的与较低热负载的机房进行匹配,当机房热负载小于所述制冷空调器的制冷量最小输出值时,确保所述制冷空调器长期处于恒定制冷状态,避免压缩机停机。
应当理解的是,本发明的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种制冷空调器的控制方法,其特征在于,所述制冷空调器包括压缩机,冷凝器以及将所述压缩机的出气口与所述冷凝器的进口连通的第一管路,其还包括通过第二管路与所述冷凝器的出口连接的分配器,蒸发器,以及控制器;所述分配器具有一个进口和两个出口;所述蒸发器包括两个盘管,一个盘管的进口通过第三管路与所述分配器的一个出口连接,另一个盘管的进口通过第四管路与所述分配器的另一个出口连接,所述两个盘管的出口均与所述压缩机的回气口连接;所述第四管路上设置有第一控制阀;所述第一管路上设置有用于分流的第二控制阀,所述第二控制阀通过第五管路与所述另一个盘管的进口连接;所述第一控制阀、所述第二控制阀、所述压缩机和所述冷凝器均与所述控制器连接;所述第二控制阀常开,所述第五管路上设置有用于控制其通断及冷媒流量的可调步进电机;所述可调步进电机与所述控制器连接;所述第二管路上设置有节流装置,所述节流装置位于所述分配器与所述冷凝器之间;
所述控制方法包括步骤:
制冷空调器开启状态下,关闭设置在制冷空调器内的可调步进电机关闭,开启第一控制阀,并判断压缩机是否运行至最低允许频率;
当压缩机运行至最低允许频率时,控制器获取第一回风温度,并将所述第一回风温度与预设温度进行比较;
当所述第一回风温度低于所述预设温度时,关闭所述第一控制阀,并在预设时间后获取第二回风温度以将其与所述预设温度比较;
当所述第二回风温度低于所述预设温度时,开启可调步进电机,根据热负载P、所述第一控制阀和所述可调步进电机均关闭时制冷空调器可承载的热负载P关闭,计算所述可调步进电机的第一步数&,通过修正系数对&进行修正后得到所述可调步进电机的步数&’,并对所述可调步进电机的步数进行相应调节,以使压缩机的回风温度达到所述预设温度;
所述根据P、所述第一控制阀和所述可调步进电机均关闭时制冷空调器可承载的热负载P关闭,计算所述可调步进电机的第一步数&具体包括:
根据P关闭将P划分为依次连续的四个范围,并设定每个范围的两端取值分别对应的回风温度达到所述预设温度时所述可调步进电机的步数&n,其中n=1,2,3,4;
预先设定P所属范围、&与&n的对应关系;
判断P所属范围,并根据所述对应关系获取&;
2.根据权利要求1所述制冷空调器的控制方法,其特征在于,所述通过修正系数对&进行修正以得到回风温度达到所述预设温度时所述可调步进电机应具有的步数&’,并对所述可调步进电机的步数进行相应调节具体包括:
根据当压缩机运行在最低允许频率时,冷凝器的实际冷凝温度与制冷空调输出的制冷量之间的对应关系列表获取冷凝器的实际冷凝温度对应的制冷量Q实际;
根据当压缩机运行在最低允许频率且所述可调步进电机和所述第一控制阀均关闭时制冷空调器的制冷量Q关闭、Q实际以及修正系数β三者之间的第一关系式计算β;
根据预设的第二关系式对&进行修正以得到&’;
将所述可调步进电机的步数调节为&’。
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