CN108224644A - 全天候制冷系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种全天候制冷系统及其控制方法，所述系统包括第二冷凝器、单向阀、电磁阀、温度传感器、冷凝压力传感器及空调控制器，所述第二冷凝器与第一冷凝器并联设置，所述单向阀设于第二冷凝器的出口处，所述电磁阀设于第二冷凝器的进口处，空调控制器控制电磁阀的开/关。本发明实施例通过采用第二冷凝器两端的电磁阀和单向阀控制停机后冷媒在冷凝器的分布，使机组能在低温停机后再启动时，能够迅速建立高、低压力安全运行，解决了以往低温启动解决方案成本高、体积大的问题，进而实现了全天候制冷的技术效果；此外，本发明实施例还根据冷凝压力控制电磁阀启闭，解决了低温环境下，冷凝风机不断启停的问题，减少系统运行波动。

Description

全天候制冷系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种全天候制冷系统及其控制方法。

背景技术

机房空调的一个重要特点就是要求全年制冷且全天24小时不间断运行，由于我国的幅员辽阔，北方地区最冷的气温在-45℃左右，南方地区最高的气温在45℃左右。如果是普通的机房空调应用到低温（-15℃以下）场合，在停机后再启动的时候会出现持续的低压，致使空调无法正常启动，这样的启动次数多了可能会致使压缩机因缺油而发生故障；而小型数据中心不但需要面对低温制冷场合，且大多受场地及体积限制，如一体化服务器机柜及小型微模块数据中心，无法提供装置低温组件的空间。

传统精密空调在机组停机后，外环境温度较低时，系统冷媒由于内外机温差，会出现冷媒从内机（高温处）迁移至外机（低温处），当停机时间足够长后，系统冷媒的大部分都囤积在外机冷凝盘管内，在启动时，高、低压短时间内无法建立起来，那时压缩机的吸气侧处于抽空的状态，高压压力也非常低，排气侧气体在冷凝器中迅速冷凝，无法推动制冷剂进行循环，系统高低压无法建立。此外，外环境低温传统精密空调在外环境温度低到某个临界值（临界值根据不同精密空调系统而不同），冷凝风机启动，冷凝压力下降，达到设定值后，冷凝风机停止，冷凝压力开始上升，当升到设定值，冷凝风机又重新开启，因此导致冷凝风机不断启停，系统波动极大，容易触发报警，影响制冷效率和数据中心的安全运行。

传统的精密空调使用低温组件对低温启动问题进行解决，低温组件分放室外低温组件和室内低温组件，对于放置室外环境的低温组件，对储液器的密封和制造加工工艺要求非常高，且系统中要用到压头阀、独立的结构件箱、储液器等设备，结构复杂且造成成本高、体积大、不易安装等问题；对于放室内的低温组件，比起本专利同样增加了储液罐、外结构钣金连接管路等高成本部件，同样面对安装空间的难题，对于小型数据中心此难题尤为突出。传统的精密空调低温组件方案对小型数据中心并不适用，而且在外环低温境临界点下，冷凝风机不断启停的问题行业至今无解决方案。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种全天候制冷系统及其控制方法，以使能够减小体积并降低成本同时能够实现全天候制冷。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种全天候制冷系统，包括压缩机、第一冷凝器、蒸发器、节流阀、冷凝风机及蒸发器风机，所述压缩机、第一冷凝器、节流阀、蒸发器依次通过管路连接，所述制冷系统还包括第二冷凝器、单向阀、电磁阀、温度传感器、冷凝压力传感器及空调控制器，所述第二冷凝器与第一冷凝器并联设置，所述单向阀设于第二冷凝器的出口处，所述电磁阀设于第二冷凝器的进口处；所述温度传感器用于检测室外环境温度，冷凝压力传感器用于检测所述制冷系统的冷凝压力；空调控制器与温度传感器、冷凝压力传感器、压缩机、冷凝风机、蒸发器风机及电磁阀电连接，空调控制器根据压缩机工作状态、室外环境温度、冷凝压力以及冷凝风机转速与转动时间来控制电磁阀的开/关。

相应地，本发明实施例还提供了一种全天候制冷系统的控制方法，应用于上述的全天候制冷系统中，包括：

步骤1：压缩机停机后，当温度传感器检测到环境温度低于预设温度值A时，关闭电磁阀；

步骤2：压缩机停机后，当温度传感器检测到环境温度高于预设温度值B时，打开电磁阀；压缩机启动后，当冷凝压力高于预设压力值C时，打开电磁阀。

本发明实施例通过提出一种全天候制冷系统及其控制方法，所述制冷系统包括第二冷凝器、单向阀、电磁阀、温度传感器、冷凝压力传感器及空调控制器，通过采用第二冷凝器两端的电磁阀和单向阀控制停机后冷媒在冷凝器的分布，使机组能在低温停机后再启动时，能够迅速建立高、低压力安全运行，解决了以往低温启动解决方案成本高、体积大的问题，进而实现了全天候制冷的技术效果；此外，本发明实施例还根据冷凝压力控制电磁阀启闭，解决了低温环境下，冷凝风机不断启停的问题，减少系统运行波动。

附图说明

图1是本发明实施例的全天候制冷系统的原理图。

图2是本发明实施例的第二冷凝器的结构图。

图3是本发明实施例的全天候制冷系统的部分结构示意图。

图4是本发明实施例的全天候制冷系统的控制方法的流程示意图。

附图标号说明

冷凝风机1

电磁阀2

第二冷凝器3

压缩机4

第一冷凝器5

蒸发器6

蒸发器风机7

单向阀8

节流阀9。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例中若有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中若涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

请参照图1～图3，本发明实施例的全天候制冷系统主要包括冷凝风机1、电磁阀2、第二冷凝器3、压缩机4、第一冷凝器5、蒸发器6、蒸发器风机7、单向阀8、节流阀9、温度传感器、冷凝压力传感器及空调控制器。

压缩机4、第一冷凝器5、节流阀9、蒸发器6依次通过管路连接。第二冷凝器3与第一冷凝器5并联设置，单向阀8设于第二冷凝器3的出口处，电磁阀2设于第二冷凝器3的进口处。温度传感器用于检测室外环境温度，冷凝压力传感器用于检测所述制冷系统的冷凝压力。空调控制器与温度传感器、冷凝压力传感器、压缩机4、冷凝风机1、蒸发器风机7及电磁阀2电连接，空调控制器根据压缩机4工作状态、室外环境温度、冷凝压力以及冷凝风机1转速与转动时间来控制电磁阀2的开/关。

本发明实施例通过控制电磁阀2的启闭，调节冷媒（制冷剂）的流量，以控制参与制冷循环的冷媒分布及冷凝盘管的换热面积，使得在低温时能迅速建立高、低压力，使全天候制冷系统安全启动运行；此外，本发明实施例的冷凝器在低温下的换热能力能更好地与冷凝风机1低转速匹配，系减少运行波动，解决低温境临界点下，冷凝风机1不断启停的问题。本发明实施例适用于数据中心机房空调，尤其对于小型数据中心、一体化数据中心，满足小型数据中心用于极寒冷地区冬季制冷，既保证能够在冬季能正常启动、可靠地运行，又因结构简单不占用数据中心面积，且减少了储液器，无需多冲注冷媒，更节省了成本。

作为一种实施方式，第二冷凝器3的盘管容积量L满足以下公式：

L =Q/ρ*k；

其中，Q为全天候制冷系统冲注的总冷媒量，ρ为冷媒在预设临界温度时的密度，k为预设安全系数。优选地，k=1.2。

作为一种实施方式，预设临界温度为-15℃。本发明实施例的冷凝盘管换热面积根据环境温度发生变化，当前行业设计机房空调大多满足在外环境-15°以上时，均能在停机后正常启动，本发明实施例则可以满足-15°至-25°下的停机后正常启动；机房绝大部分建设在全年外环境-25°以上地区，因此在-25℃以上的环境下都能在停机后正常启动，顺利建立系统压力，从而解决了影响制冷效率和数据中心的安全运行的问题。

作为一种实施方式，冷凝风机1采用可调速风机。

请参照图4，本发明实施例的全天候制冷系统的控制方法，应用于全天候制冷系统中，包括步骤1~步骤2。

步骤1：压缩机4停机后，当温度传感器检测到环境温度低于预设温度值A时，关闭电磁阀2。

步骤2：压缩机4停机后，当温度传感器检测到环境温度高于预设温度值B时，打开电磁阀2；压缩机4启动后，当冷凝压力传感器检测到冷凝压力高于预设压力值C时，打开电磁阀2。本发明实施例在寒冷的外环境下，关闭电磁阀2，在电磁阀2和单向阀8的作用下，大部分冷媒分布于蒸发器6，第一冷凝器5体积为此时冷媒体积*安全系数（即1.2），只要压缩机4启动，液态冷媒就会经过节流阀9、蒸发器6，持续流回压缩机4，冷媒在压缩机4的推动下进行循环，全天候制冷系统高低压也建立起来。

作为一种实施方式，步骤2之后还包括冷凝风机1控制步骤：压缩机4开启后，当冷凝风机1以预设最小转速运行持续预设时间D后，关闭电磁阀2；压缩机4开启且电磁阀2处于关闭状态，当冷凝风机1转速≥预设值E，且持续预设时间D后，打开电磁阀2。

作为一种实施方式，步骤2之后还包括转速控制步骤：压缩机4开启后，根据冷凝压力控制冷凝风机1的转速，当冷凝压力增大时控制转速加快，冷凝压力减小时降低转速。只要压缩机4不停，冷凝风机1就只会在最大转速和最小转速之间运转，不会停机。本发明实施例的第一冷凝器5和第二冷凝器3在低温下的换热能力能更好地与冷凝风机1低转速匹配，系统平稳运行减少波动，解决了低温境临界点下，冷凝风机1不断启停的问题。

另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random AccessMemory，RAM）等。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (8)

1.一种全天候制冷系统，包括压缩机、第一冷凝器、蒸发器、节流阀、冷凝风机及蒸发器风机，所述压缩机、第一冷凝器、节流阀、蒸发器依次通过管路连接，其特征在于，所述制冷系统还包括第二冷凝器、单向阀、电磁阀、温度传感器、冷凝压力传感器及空调控制器，所述第二冷凝器与第一冷凝器并联设置，所述单向阀设于第二冷凝器的出口处，所述电磁阀设于第二冷凝器的进口处；所述温度传感器用于检测室外环境温度，冷凝压力传感器用于检测所述制冷系统的冷凝压力；空调控制器与温度传感器、冷凝压力传感器、压缩机、冷凝风机、蒸发器风机及电磁阀电连接，空调控制器根据压缩机工作状态、室外环境温度、冷凝压力以及冷凝风机转速与转动时间来控制电磁阀的开/关。

2.如权利要求1所述的全天候制冷系统，其特征在于，所述第二冷凝器的盘管容积量L满足以下公式：

L =Q/ρ*k；

其中，Q为全天候制冷系统冲注的总冷媒量，ρ为冷媒在预设临界温度时的密度，k为预设安全系数。

3.如权利要求2所述的全天候制冷系统，其特征在于，所述预设临界温度为-15℃。

4.如权利要求2所述的全天候制冷系统，其特征在于，所述k=1.2。

5.如权利要求1所述的全天候制冷系统，其特征在于，所述冷凝风机采用可调速风机。

6.一种全天候制冷系统的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-5中任一项所述的全天候制冷系统中，包括：

步骤1：压缩机停机后，当温度传感器检测到环境温度低于预设温度值A时，关闭电磁阀；

步骤2：压缩机停机后，当温度传感器检测到环境温度高于预设温度值B时，打开电磁阀；压缩机启动后，当冷凝压力高于预设压力值C时，打开电磁阀。

7.如权利要求6所述的全天候制冷系统的控制方法，其特征在于，所述步骤2之后还包括：

冷凝风机控制步骤：压缩机开启后，当冷凝风机以预设最小转速运行持续预设时间D后，关闭电磁阀；压缩机开启且电磁阀处于关闭状态，当冷凝风机转速≥预设值E，且持续预设时间D后，打开电磁阀。

8.如权利要求6所述的全天候制冷系统的控制方法，其特征在于，所述步骤2之后还包括：

转速控制步骤：压缩机开启后，根据冷凝压力控制冷凝风机的转速，当冷凝压力增大时控制转速加快，冷凝压力减小时降低转速。