CN109253511A - 集中冷源式空气调节系统、制冷机组启停控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种集中冷源式空气调节系统、制冷机组启停控制方法。该集中冷源式空气调节系统，包括制冷机组、集中冷源箱、末端换热器，所述制冷机组与所述集中冷源箱之间具有第一载冷剂循环管路，所述集中冷源箱与所述末端换热器之间具有第二载冷剂循环管路。根据本发明的一种集中冷源式空气调节系统、制冷机组启停控制方法，采用集中冷源式的载冷剂间接制冷方式，保证制冷循环管路较短，从而提高制冷效果及制冷效率，结构紧凑，尤其适用于冷媒远距离传输的工况及制冷空间范围大、制冷温度低的工况。

Description

集中冷源式空气调节系统、制冷机组启停控制方法

技术领域

本发明属于空气调节技术领域，具体涉及一种集中冷源式空气调节系统、制冷机组启停控制方法。

背景技术

空调器在生产制造完成后尤其是针对新设计的空调器制造完成后，往往需要通过一定的试验对空调器的各项设计指标进行必要的验证，而此项验证工作通常在环境模拟试验室中进行，具体的，是采用相应的空气调节系统对环境模拟试验室室外的环境进行制冷作用，从而营造一个与冬天室外环境相近似的环境。目前传统环境模拟试验室调节工况是采用常规的半封闭压缩冷凝机组实现试验室室外环境的降温除湿，以满足试验的工况要求，但是此方式类似于传统的制冷空调器，采用这种空气调节系统存在以下不足：

第一，当压缩机离试验室距离远时，因冷媒输送距离远，运输管路过长,冷媒在运输过程中冷量损失大，效率不高，同时，对压缩机的泵送能力提出很高的要求；

第二，当多个区域需要降温时，只能通过多台空调器机组实现，导致占地面积大。

第三，耗费大量的电加热和加湿进行工况调节和平衡，能耗较大。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种集中冷源式空气调节系统、制冷机组启停控制方法，采用集中冷源式的载冷剂间接制冷方式，保证制冷循环管路较短，从而提高制冷效果及制冷效率，结构紧凑，尤其适用于冷媒远距离传输的工况及制冷空间范围大、制冷温度低的工况。

为了解决上述问题，本发明提供一种集中冷源式空气调节系统，包括制冷机组、集中冷源箱、末端换热器，所述制冷机组与所述集中冷源箱之间具有第一载冷剂循环管路，所述集中冷源箱与所述末端换热器之间具有第二载冷剂循环管路。

优选地，所述载冷剂包括LM-1冰河冷媒。

优选地，所述第一载冷剂循环管路包括用于将所述制冷机组中的载冷剂输送于所述集中冷源箱中的第一进液管路，所述第一进液管路中设置有第一冷媒泵。

优选地，所述第一进液管路中还设置有第一过滤器。

优选地，所述第二载冷剂循环管路包括用于将所述集中冷源箱中的载冷剂输送于所述末端换热器中的第二进液管路，所述第二进液管路中设置有第二冷媒泵。

优选地，所述第二进液管路中还设置有第二过滤器。

优选地，所述第二载冷剂循环管路还包括用于将所述末端换热器中的载冷剂回流于所述集中冷源箱中的第二回液管路，所述第二进液管路中还设置有三通阀，以使所述第二进液管路中的载冷剂可选择地流通至所述第二回液管路中。

优选地，所述集中冷源式空气调节系统还包括集中冷却源，所述集中冷却源与所述制冷机组形成冷却循环，用于冷却所述制冷机组。

优选地，所述末端换热器的数量为多个，多个所述末端换热器分别布设于不同的制冷空间内。

优选地，所述制冷机组包括卤水机组。

本发明还提供一种制冷机组启停控制方法，用于控制上述的集中冷源式空气调节系统，所述制冷机组的数量为k，k≥3，包括如下步骤：

(a)在开启所述制冷机组之前，获取所述集中冷源箱2所需要制冷的热量Q1；

(b)单台所述制冷机组的制冷量为Q2，求解不等式Q1≤1.05mQ2时m的取值，并取m为正整数；

(c)启动k组所述制冷机组中的m台。

优选地，所述m台所述制冷机组各自的运行总时间皆短于剩余的k-m台所述制冷机组各自的运行总时间。

优选地，当所述集中冷源箱的冷量需求在系统运行过程中增大时，判断未启动的k-m台所述制冷机组各自的总运行时间，并选择总运行时间最短的制冷机组启动。

优选地，当所述集中冷源箱的冷量需求在系统运行过程中减少时，判断已启动的m台所述制冷机组各自的总运行时间，并选择总运行时间最长的制冷机组停止运转。

优选地，所述集中冷源箱的冷量需求在系统运行过程中增大或减小通过以下方式确定：

获取集中冷源箱中载冷剂的实时温度T1，将T1与所述集中冷源箱的设定温度T0进行比较，当T1大于T0时，则启动未启动的k-m台所述制冷机组中的至少一台；当T1等于T0时，则不启动也不停机；当T1小于T0时，则停止已启动的m台所述制冷机组中的至少一台。

本发明提供的一种集中冷源式空气调节系统、制冷机组启停控制方法，采用所述集中冷源箱作为所述制冷机组与所述末端换热器的中间存贮部件，采用集中冷源式的载冷剂间接制冷方式，使所述空气调节系统的冷媒管路形成两部分载冷剂循环管路，这有利于对所述空气调节系统中的所述末端换热器及制冷机组的空间布局更加灵活、结构更加紧凑，尤其适用于制冷空间范围大、制冷温度低的工况，能够减少由于现有技术中采用长距离冷媒管路的长度，大大降低对所述制冷机组中的空气压缩机的泵送需求，同时极大程度的降低冷媒在流经冷媒管路时的热损失，提高所述空气调节系统的制冷效果及制冷效率。

附图说明

图1为本发明实施例的集中冷源式空气调节系统的原理示意图。

附图标记表示为：

1、制冷机组；10、第一进液管路；11、第一冷媒泵；12、第一过滤器；13、第一回液管路；2、集中冷源箱；20、第二进液管路；21、第二冷媒泵；22、第二过滤器；23、第二回液管路；24、三通阀；25、排污管；26、手动注入管；3、末端换热器；100、集中冷却源。

具体实施方式

参见图1所示，根据本发明的实施例，提供一种集中冷源式空气调节系统，尤其适用于环境模拟，包括制冷机组1、集中冷源箱2、末端换热器3，所述制冷机组1与所述集中冷源箱2之间具有第一载冷剂循环管路，所述集中冷源箱2与所述末端换热器3之间具有第二载冷剂循环管路。该技术方案中，采用所述集中冷源箱2作为所述制冷机组1与所述末端换热器3的中间存贮部件，采用集中冷源式的载冷剂间接制冷方式，使所述空气调节系统的冷媒管路形成两部分载冷剂循环管路，这有利于对所述空气调节系统中的所述末端换热器3及制冷机组1的空间布局更加灵活、结构更加紧凑，尤其适用于制冷空间范围大、制冷温度低的工况，能够减少由于现有技术中采用长距离冷媒管路的长度，大大降低对所述制冷机组1中的空气压缩机的泵送需求，同时极大程度的降低冷媒在流经冷媒管路时的热损失，提高所述空气调节系统的制冷效果及制冷效率。

优选地，所述载冷剂包括LM-1冰河冷媒。所述LM-1冰河冷媒载冷剂依靠显热来运载冷量，具有比热大、导热系数大的特点，有利于所述空气调节系统采用较小冷媒流量输出较大的冷量，减少换热设备的传热面积；同时，LM-1冰河冷媒密度小、黏度小，可减少流动阻力，另外，在使用温度范围内，LM-1冰河冷媒不凝固、不气化、无腐蚀性稳定性非常好，能够提高所述空气调节系统的可靠性和安全性。

为了进一步提高所述空气调节系统的冷媒远距离传输性能及系统的制冷效率，提高处于循环管路中的冷媒的流动动力显得尤为重要，优选地，所述第一载冷剂循环管路包括用于将所述制冷机组1中的载冷剂输送于所述集中冷源箱2中的第一进液管路10以及将所述集中冷源箱2中的载冷剂回流于所述制冷机组1中的第一回液管路13，所述第一进液管路10中设置有第一冷媒泵11；更进一步的，所述第二载冷剂循环管路包括用于将所述集中冷源箱2中的载冷剂输送于所述末端换热器3中的第二进液管路20，所述第二进液管路20中设置有第二冷媒泵21，由于在所述第一进液管路10及第二进液管路20中对应设置了所述第一冷媒泵11、第二冷媒泵21，从而加快了载冷剂在管路中的传输速度，更为重要的是，进一步降低了对所述制冷机组1中的空气压缩机的泵送能力的需求，使所述制冷机组1在选型方面更加灵活，同时大大降低制冷机组1的购置成本，所述制冷机组1最好是采用现有的卤水机组，采用为市购件的卤水机组，能够简化所述空气调节系统的设计过程。

更进一步的，所述第一进液管路10中还设置有第一过滤器12，和/或，所述第二进液管路20中还设置有第二过滤器22，能够将载冷剂中的杂质及时滤除，防止对所述制冷机组1及末端换热器3造成损害。

所述第二载冷剂循环管路还包括用于将所述末端换热器3中的载冷剂回流于所述集中冷源箱2中的第二回液管路23，所述第二进液管路20中还设置有三通阀24，以使所述第二进液管路20中的载冷剂可选择地流通至所述第二回液管路23中，所述三通阀24最好采用电控三通阀，通过设置三通阀24能够在需要对所述末端换热器3进行冷量调整时，及时将管道中过量的载冷剂进行分流回流至所述集中冷源箱2中。

为保证所述制冷机组1的正常高效运行，优选地，所述集中冷源式空气调节系统还包括集中冷却源100，所述集中冷却源100与所述制冷机组1形成冷却循环，用于冷却所述制冷机组1，所述的集中冷却源100例如可以是集中冷却塔，最好是通过水冷方式对所述制冷机组1进行散热冷却。

所述末端换热器3最好设置多个，多个所述末端换热器3分别布设于不同的制冷空间内，这样，使所述空气调节系统增加适用于分区域空气温度调节，能够对不同的制冷空间进行相对独立的温度调控，以适用试验室检测工作的不同温度需求。更进一步地，所述卤水机组最好也设置多台，此时，所述集中冷源箱2即是整个空气调节系统的枢纽中心，根据按需分配原则，控制所述卤水机组的启停台数，针对性调节每台机组的容量，从而达到控制精度高、反应速度快、宽工况调节、节能降耗的目的；同时，所述空气调节系统的末端换热器3对应多个区域，对比一个系统对应一个区域，可减少占地面积。

所述集中冷源箱2还设置有排污管25，以能够及时将所述集中冷源箱2中积攒的污垢排出；为了防止所述空气调节系统中载冷剂量的稳定性，优选地，所述集中冷源箱2上还设置有手动注入管26。

根据本发明的实施例，还提供一种制冷机组启停控制方法，用于控制上述的集中冷源式空气调节系统，所述制冷机组1的数量为k台，k≥3，k台所述制冷机组1各自与所述集中冷源箱2管路并联，包括如下步骤：

a在开启所述制冷机组1之前，获取所述集中冷源箱2所需要制冷的热量Q1；

b单台所述制冷机组1的制冷量为Q2，求解不等式Q1≤1.05mQ2时m的取值，并取m为正整数；

c启动k组所述制冷机组1中的m台。

通过该控制方法能够在启动所述制冷机组1之前对所述集中冷源箱2的制冷需求及制冷机组1的容量(也即制冷量)进行前期匹配，从而使两者在冷量供需上更加匹配，防止不匹配所带来的耗能不匹配问题，达到节能降耗的目的。

进一步地，所述m台所述制冷机组1各自的运行总时间皆短于剩余的k-m台所述制冷机组1的运行总时间，该技术方案将保证k台所述制冷机组1在运行时间上的均衡性，防止出现某台制冷机组出现过长时间运转带来提前报废的问题，这同时也能保证所述空气调节系统中各个制冷机组1的性能稳定性及可靠性。

更为具体地，当所述集中冷源箱2的冷量需求在系统运行过程中增大时，判断未启动的k-m台所述制冷机组1各自的总运行时间，并选择总运行时间最短的制冷机组1启动；优选地，当所述集中冷源箱2的冷量需求在系统运行过程中减少时，判断已启动的m台所述制冷机组1各自的总运行时间，并选择总运行时间最长的制冷机组1停止运转。

为使上述的控制方法更加明确，现假定所述空气调节系统中设有4台卤水机组，分别为第一卤水机组、第二卤水机组、第三卤水机组、第四卤水机组，其分别的总运行时间分别为t1、t2、t3、t4，且假定t1＜t2＜t3＜t4。

当所述Q1≤1.05Q2时，则依照上述的控制方法，则仅需开启第一卤水机组即可；当Q1≤1.05×2×Q2时，则此时依次开启第一卤水机组、第二卤水机组；当Q1≤1.05×3×Q2，则依次开启第一卤水机组、第二卤水机组、第三卤水机组；Q1≤1.05×4×Q2，则依次开启第一卤水机组、第二卤水机组、第三卤水机组、第四卤水机组，通过前述可知，所述的控制开启策略类似于点名启机控制策略，可以理解的是，所述卤水机组的产生冷量总容量应与所述集中冷源箱2的冷量需求量及所述空气调节系统的制冷需求匹配确定。

当要降低所述集中冷源箱2的冷量时，需要选择关闭上述已开启的卤水机组，依据上述的控制方法，假定4台卤水机组皆处于运行状态，此时，当Q1≤1.05×3×Q2时，则关闭第四卤水机组；当Q1≤1.05×2×Q2时，则依次关闭第四卤水机组、第三卤水机组；当Q1≤1.05Q2时，则依次关闭第四卤水机组、第三卤水机组、第二卤水机组，仅需第一卤水机组运行即可，通过前述可知，所述的控制关闭策略类似于点名关机控制策略。

优选地，所述集中冷源箱2的冷量需求在系统运行过程中增大或减小通过以下方式确定：通过所述集中冷源箱2上具有的温度检测部件例如温度传感器获取集中冷源箱2中载冷剂的实时温度T1，将T1与所述集中冷源箱2的设定温度T0进行比较，当T1大于T0时，则启动未启动的k-m台所述制冷机组1中的至少一台；当T1等于T0时，则不启动也不停机；当T1小于T0时，则停止已启动的m台所述制冷机组1中的至少一台。为了防止所述制冷机组1太过于频繁的启停机，优选地，将T1与所述集中冷源箱2的设定温度T0进行比较间隔时间最好设定为5min。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种集中冷源式空气调节系统，其特征在于，包括制冷机组(1)、集中冷源箱(2)、末端换热器(3)，所述制冷机组(1)与所述集中冷源箱(2)之间具有第一载冷剂循环管路，所述集中冷源箱(2)与所述末端换热器(3)之间具有第二载冷剂循环管路。

2.根据权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述载冷剂包括LM-1冰河冷媒。

3.根据权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述第一载冷剂循环管路包括用于将所述制冷机组(1)中的载冷剂输送于所述集中冷源箱(2)中的第一进液管路(10)，所述第一进液管路(10)中设置有第一冷媒泵(11)。

4.根据权利要求3所述的空气调节系统，其特征在于，所述第一进液管路(10)中还设置有第一过滤器(12)。

5.根据权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述第二载冷剂循环管路包括用于将所述集中冷源箱(2)中的载冷剂输送于所述末端换热器(3)中的第二进液管路(20)，所述第二进液管路(20)中设置有第二冷媒泵(21)。

6.根据权利要求5所述的空气调节系统，其特征在于，所述第二进液管路(20)中还设置有第二过滤器(22)。

7.根据权利要求5所述的空气调节系统，其特征在于，所述第二载冷剂循环管路还包括用于将所述末端换热器(3)中的载冷剂回流于所述集中冷源箱(2)中的第二回液管路(23)，所述第二进液管路(20)中还设置有三通阀(24)，以使所述第二进液管路(20)中的载冷剂可选择地流通至所述第二回液管路(23)中。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的空气调节系统，其特征在于，还包括集中冷却源(100)，所述集中冷却源(100)与所述制冷机组(1)形成冷却循环，用于冷却所述制冷机组(1)。

9.根据权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述末端换热器(3)的数量为多个，多个所述末端换热器(3)分别布设于不同的制冷空间内。

10.根据权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述制冷机组(1)包括卤水机组。

11.一种制冷机组启停控制方法，其特征在于，用于控制如权利要求1至10中任一项所述的集中冷源式空气调节系统中的制冷机组(1)的启停，所述制冷机组(1)的数量为k，k≥3，包括如下步骤：

(a)在开启所述制冷机组(1)之前，获取所述集中冷源箱(2)所需要制冷的热量Q1；

(b)单台所述制冷机组(1)的制冷量为Q2，求解不等式Q1≤1.05mQ2时m的取值，并取m为正整数；

(c)启动k组所述制冷机组(1)中的m台。

12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述m台所述制冷机组(1)各自的运行总时间皆短于剩余的k-m台所述制冷机组(1)各自的运行总时间。

13.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，当所述集中冷源箱(2)的冷量需求在系统运行过程中增大时，判断未启动的k-m台所述制冷机组(1)各自的总运行时间，并选择总运行时间最短的制冷机组(1)启动。

14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，当所述集中冷源箱(2)的冷量需求在系统运行过程中减少时，判断已启动的m台所述制冷机组(1)各自的总运行时间，并选择总运行时间最长的制冷机组(1)停止运转。

15.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于，所述集中冷源箱(2)的冷量需求在系统运行过程中增大或减小通过以下方式确定：

获取集中冷源箱(2)中载冷剂的实时温度T1，将T1与所述集中冷源箱(2)的设定温度T0进行比较，当T1大于T0时，则启动未启动的k-m台所述制冷机组(1)中的至少一台；当T1等于T0时，则不启动也不停机；当T1小于T0时，则停止已启动的m台所述制冷机组(1)中的至少一台。