CN108224823A - 全负荷空调装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种全负荷空调装置及其控制方法，所述空调装置包括冷凝器、变频压缩机、冷凝风机，蒸发器、蒸发风机、节流电子膨胀阀、吸气温度传感器、压力传感器、旁通电子膨胀阀及空调控制器，所述旁通电子膨胀阀的两端分别管路连接于冷凝器与变频压缩机之间和蒸发器与电子膨胀阀之间，所述空调控制器与变频压缩机、节流电子膨胀阀、冷凝风机、蒸发风机、压力传感器、吸气温度传感器及旁通电子膨胀阀电连接。本发明实施例通过调节旁通电子膨胀阀中的冷媒流量，解决了精密空调制冷低负荷的调节问题，进而实现精密空调制冷负荷调节由100%降到0%的过程，且无需电加热做热补偿，节能效果好，机房温度调节稳定。

Description

全负荷空调装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种全负荷空调装置及其控制方法。

背景技术

中小型数据中心有着负荷变化大的特征和由小到大的扩容性的需求，这意味着面对中小型数据中心的精密空调需要同时具备节能和制冷负荷调节范围大两种特征。

目前常用的负荷调节制冷方式有单纯使用变频压缩机的精密空调，缺点是变频压缩机负荷调节受制于系统回油，低频率时会产生回油困难，频率有最小限制，大部分带变频压缩机制冷系统无法做到30%以下制冷负荷调节，当机房负荷小于30%会导致此类空调的频繁启停，机房温湿度控制波动大。

此外，目前常用的解决低负载方案还有带电加热的变频精密空调系统。通过电加热的“热补偿”，虽解决了30%以下制冷负荷调节问题，但由于电加热发热消耗电能，节能性差；且启闭电加热瞬间，机房温度波动较大。因而在解决中小数据中心的低负荷调节上，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种全负荷空调装置及其控制方法，以使在节能的同时实现低负荷的调节。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种全负荷空调装置，包括冷凝器、变频压缩机、冷凝风机，蒸发器、蒸发风机、节流电子膨胀阀、吸气温度传感器及压力传感器，所述变频压缩机、蒸发器、节流电子膨胀阀、冷凝器依次通过管路连接，其特征在于，还包括旁通电子膨胀阀及空调控制器，所述旁通电子膨胀阀的两端分别管路连接于冷凝器与变频压缩机之间和蒸发器与电子膨胀阀之间，所述空调控制器与变频压缩机、节流电子膨胀阀、冷凝风机、蒸发风机、压力传感器、吸气温度传感器及旁通电子膨胀阀电连接，压力传感器及吸气温度传感器分别用于检测变频压缩机与蒸发器之间管路的压力值及吸气过热度，所述空调控制器根据低压传感器值控制旁通电子膨胀阀的开度以及根据吸气过热度控制节流电子膨胀阀，从而调节旁通冷媒流量以及返回变频压缩机吸气侧冷媒的过热度。

进一步地，所述空调控制器包括PID控制器，所述PID控制器以预设低压值A为目标，以PID控制方式控制旁通电子膨胀阀的开度；所述PID控制器以预设吸气过热度B为目标，以PID方式控制节流电子膨胀阀的开度。

相应地，本发明实施例还提供了一种全负荷空调装置，应用于上述的全负荷空调装置中，包括：

旁通电子膨胀阀控制步骤：当变频压缩机停机时，关闭旁通电子膨胀阀；当变频压缩机运行时，以预设低压值A为目标，以PID控制方式控制旁通电子膨胀阀的开度；

节流电子膨胀阀控制步骤：当变频压缩机停机时，关闭节流电子膨胀阀；当变频压缩机运行时，以预设吸气过热度B为目标，以PID方式控制节流电子膨胀阀的开度。

本发明实施例通过提出一种全负荷空调装置及其控制方法，所述装置包括冷凝器、变频压缩机、冷凝风机，蒸发器、蒸发风机、节流电子膨胀阀、旁通电子膨胀阀、压力传感器、吸气温度传感器及空调控制器，通过调节旁通电子膨胀阀中的冷媒流量，解决了精密空调制冷低负荷的调节问题，进而实现精密空调制冷负荷调节由100%降到0%的过程，且无需电加热做热补偿，节能效果好，机房温度调节稳定。

附图说明

图1是本发明实施例的全负荷空调装置的结构原理图。

图2是本发明实施例的全负荷空调装置的控制方法的流程示意图。

附图标号说明

变频压缩机1

蒸发风机2

蒸发器3

冷凝器4

节流电子膨胀阀5

冷凝风机6

旁通电子膨胀阀7

压力传感器8

吸气温度传感器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，本发明实施例的全负荷空调装置主要包括变频压缩机1、蒸发风机2、蒸发器3、冷凝器4、节流电子膨胀阀5、冷凝风机6、旁通电子膨胀阀7、压力传感器8、吸气温度传感器9及空调控制器（图未示出）。

变频压缩机1、蒸发器3、节流电子膨胀阀5、冷凝器4依次通过管路连接。旁通电子膨胀阀7的两端分别管路连接于冷凝器4与变频压缩机1之间和蒸发器3与节流电子膨胀阀5之间。优选地，旁通电子膨胀阀7在最大开度时，满足旁通制冷量=变频压缩机1最小频率下的输出制冷量-预设最小负载。

空调控制器与变频压缩机1、节流电子膨胀阀5、冷凝风机6、蒸发风机、压力传感器8、吸气温度传感器9及旁通电子膨胀阀7电连接。压力传感器8及吸气温度传感器9分别用于检测变频压缩机1与蒸发器3之间管路的压力值及吸气过热度。空调控制器根据低压传感器值控制旁通电子膨胀阀7的开度以及根据吸气过热度控制节流电子膨胀阀5，从而调节旁通冷媒流量以及返回变频压缩机1吸气侧冷媒的过热度。本发明同时使用了变频压缩机1+热气旁通的方式，共同调节空调负荷输出，以实现空调机组从100%至0%输出的全负荷调节；在低负荷下，变频压缩机1不断降频，当降至极限频率（满足回油的最小频率）后，通过可调热气旁通的方式，让空调机组制冷输出进一步下降，以满足低负荷需求。

作为一种实施方式，空调控制器包括PID控制器。PID控制器以PID（proportionintegral derivative，比例、积分、导数）控制方式控制旁通电子膨胀阀7开度，从而调节旁通冷媒流量。另外，空调控制器还以PID（proportion integral derivative，比例、积分、导数）控制方式控制节流电子膨胀阀5开度，从而调节返回变频压缩机1吸气侧冷媒的过热度。当变频压缩机1停机时，旁通电子膨胀阀7和节流电子膨胀阀5都处于关闭状态；当变频压缩机1启动运行，旁通电子膨胀阀7以预设低压值A为目标，用PID控制方式，控制旁通电子膨胀阀7开度；以预设吸气过热度B为目标，用PID控制方式，控制节流电子膨胀阀5开度。其中，主制冷回路为变频压缩机1-蒸发器3-节流电子膨胀阀5-冷凝器4-变频压缩机1，始终保持合适的制冷输出，冷媒在管中流速高于变频压缩机1最小频率下的回油流速，以预设吸气过热度B为目标的PID控制，保证变频压缩机1不受液击威胁；旁通回路为变频压缩机1-旁通电子膨胀阀7-蒸发器3-变频压缩机1，根据预设低压值A，进行PID精准控制冷媒旁通量；在压缩机低频率下，通过可调节热气旁通，以此完成本发明实施例的全负荷空调装置制冷负荷调节由100%降到0%的过程，变频压缩机1不停机，数据中心环境平稳调节，在旁通电子膨胀阀7的支持下制冷系统回油极佳，无需电加热做热补偿，节能效果好。

请参照图2，本发明实施例的全负荷空调装置的控制方法应用于上述的全负荷空调装置中，包括：

旁通电子膨胀阀7控制步骤：当变频压缩机1停机时，关闭旁通电子膨胀阀7；当变频压缩机1运行时，以预设低压值A为目标，以PID控制方式控制旁通电子膨胀阀7的开度；

节流电子膨胀阀5控制步骤：当变频压缩机1停机时，关闭节流电子膨胀阀5；当变频压缩机1运行时，以预设吸气过热度B为目标，以PID方式控制节流电子膨胀阀5的开度。

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 (3)

1.一种全负荷空调装置，包括冷凝器、变频压缩机、冷凝风机，蒸发器、蒸发风机、节流电子膨胀阀、吸气温度传感器及压力传感器，所述变频压缩机、蒸发器、节流电子膨胀阀、冷凝器依次通过管路连接，其特征在于，还包括旁通电子膨胀阀及空调控制器，所述旁通电子膨胀阀的两端分别管路连接于冷凝器与变频压缩机之间和蒸发器与电子膨胀阀之间，所述空调控制器与变频压缩机、节流电子膨胀阀、冷凝风机、蒸发风机、压力传感器、吸气温度传感器及旁通电子膨胀阀电连接，压力传感器及吸气温度传感器分别用于检测变频压缩机与蒸发器之间管路的压力值及吸气过热度，所述空调控制器根据低压传感器值控制旁通电子膨胀阀的开度以及根据吸气过热度控制节流电子膨胀阀，从而调节旁通冷媒流量以及返回变频压缩机吸气侧冷媒的过热度。

2.如权利要求1所述的全负荷空调装置，其特征在于，所述空调控制器包括PID控制器，所述PID控制器以预设低压值A为目标，以PID控制方式控制旁通电子膨胀阀的开度；所述PID控制器以预设吸气过热度B为目标，以PID方式控制节流电子膨胀阀的开度。

3.一种全负荷空调装置的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-2中任一项所述的全负荷空调装置中，包括：

旁通电子膨胀阀控制步骤：当变频压缩机停机时，关闭旁通电子膨胀阀；当变频压缩机运行时，以预设低压值A为目标，以PID控制方式控制旁通电子膨胀阀的开度；

节流电子膨胀阀控制步骤：当变频压缩机停机时，关闭节流电子膨胀阀；当变频压缩机运行时，以预设吸气过热度B为目标，以PID方式控制节流电子膨胀阀的开度。