CN109405237A - 空调系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种空调系统及其控制方法。所述空调系统包括至少一个空调机组。所述空调机组包括制冷装置和换热装置。所述制冷装置包括第一冷却进水口和第一冷却出水口。所述换热装置包括第二冷却进水口和第二冷却出水口。所述第二冷却出水口与所述第一冷却进水口连接。冷却水通过所述第二冷却进水口依次进入所述换热装置和所述制冷装置，经过两次换热后从所述第一冷却出水口输出。从所述第二冷却出水口流出的所述冷却水经过换热然后进入所述制冷装置。由于所述冷却水在进入所述制冷装置前温度有所提高，因此可以避免由于温度过低的冷却水直接接入所述制冷装置给所述制冷装置带来故障。

Description

空调系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及电器领域，特别是涉及一种空调系统及其控制方法。

背景技术

低碳经济已成全球发展焦点，在倡导节约型社会的背景之下，国家发改委提出“组织实施节能减排关键和共性技术攻关，推动节能减排技术产业化应用示范”的要求；由于互联网行业的快速发展，数据中心节能改造具有较好的市场前景，而数据中心空调系统能耗占总能耗40％左右，目前数据中心节能主要集中在空调系统的节能。

数据中心的空调系统普遍采用夏季空调制冷，冬季自然冷却。由于冷机正常运行冷却进水温度需要满足一定要求。在过渡季节，将自然冷却切换到冷机制冷时，由于冷却回水温度过低，导致冷机开不起来。这导致空调系统无法在过渡季节无法为数据中心提供可靠的低温环境。

发明内容

基于此，有必要针对在过渡季节空调系统无法为数据中心提供可靠的低温环境的问题，提供一种空调系统及其控制方法。

一种空调系统，包括至少一个空调机组，所述空调机组包括：

制冷装置，包括第一冷却进水口和第一冷却出水口；

换热装置包括第二冷却进水口和第二冷却出水口，所述第二冷却出水口与所述第一冷却进水口连接。

在一个实施例中，

所述制冷装置还包括第一冷冻水进口和第一冷冻水出口；

所述换热装置还包括第二冷冻水进口和第二冷冻水出口，所述第二冷冻水出口与所述第一冷冻水进口连接。

在一个实施例中，还包括：

第一冷却管，连接所述第二冷却出水口和所述第二冷却进水口；

第一开关装置，设置于所述第二冷却进水口和所述第一冷却管之间；

第二开关装置，设置于所述第一冷却管。

在一个实施例中，还包括：

第一冷冻管，连接所述第二冷冻水进口和所述第二冷冻水出口；

第三开关装置，设置于所述第一冷冻管；

第四开关装置，设置于所述第二冷冻水进口和所述第一冷冻管之间。

在一个实施例中，还包括：

第二冷却管，连接所述第一冷却出水口和所述第一冷却进水口；

第五开关装置，设置于所述第二冷却管；

第六开关装置，设置于所述第二冷却管和所述第一冷却进水口之间。

在一个实施例中，还包括：

第二冷冻管，连接所述第一冷冻水进口和所述第一冷冻水出口；

第七开关装置，设置于所述第二冷冻管；

第八开关装置，设置于所述第二冷冻管和所述第一冷冻水进口之间。

一种所述的空调系统的控制方法，包括：

判断室外温度与第一预设温度和第二预设温度的关系；

若所述室外温度大于第一预设温度，且小于第二预设温度时，执行冷机制冷和自然冷却混合模式，具体包括：

开启所述第一开关装置、所述第六开关装置、所述第四开关装置和所述第八开关装置；

关闭所述第五开关装置、所述第二开关装置、所述第七开关装置和所述第三开关装置；

其中，所述第一预设温度小于所述第二预设温度。

在一个实施例中，还包括：

若所述室外温度小于第一预设温度值时，执行自然冷却模式，具体包括：

开启所述第一开关装置、所述第五开关装置、所述第四开关装置和所述第七开关装置；

关闭所述第二开关装置、所述第六开关装置、所述第三开关装置和第八开关装置。

在一个实施例中，还包括：

若所述室外温度大于所述第一预设温度时，执行冷机制冷模式，具体包括：

开启所述第二开关装置、所述第六开关装置、所述第三开关装置和所述第八开关装置；

关闭所述第一开关装置、所述第五开关装置、所述第四开关装置和所述第七开关装置。

在一个实施例中，当所述室外温度大于所述第一预设温度，且小于所述第二预设温度的时间长度大于预设时间后，执行所述冷机制冷和自然冷却混合模式。

在一个实施例中，当所述室外温度小于所述第一预设温度值的时间长度大于预设时间时，执行所述自然冷却模式。

在一个实施例中，当所述室外温度大于所述第一预设温度时的时间长度大于所述预设时间时，执行所述冷机制冷模式。

本申请实施例提供的所述空调系统，从所述第二冷却出水口流出的所述冷却水经过换热温度有一定提高，然后进入所述制冷装置。由于所述冷却水在进入所述制冷装置前温度有所提高，因此可以避免由于温度过低的冷却水直接接入所述制冷装置给所述制冷装置带来故障。因此通过所述制冷装置可以为目标环境进一步降温，使得所述目标环境的温度维持在目标温度。

附图说明

图1为本申请实施例提供的空调系统示意图；

图2为本申请另一个实施例提供的空调系统示意图；

图3为本申请另一个实施例提供的空调系统示意图。

附图标记说明：

空调系统10

空调机组100

制冷装置110

第一冷却进水口111

第一冷却出水口112

第一冷冻水进口113

第一冷冻水出口114

换热装置120

第二冷却进水口115

第二冷却出水口116

第二冷冻水进口117

第二冷冻水出口118

第一冷却管210

第一冷冻管220

第二冷却管230

第二冷冻管240

第六开关装置310

第八开关装置320

第五开关装置330

第七开关装置340

第一开关装置350

第四开关装置360

第二开关装置370

第三开关装置380

温度传感器400

第一连通管410

第二连通管420

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请的空调系统及其控制方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参见图1，本申请提供一种空调系统10。所述空调系统10包括至少一个空调机组100。所述空调机组100包括制冷装置110和换热装置120。所述制冷装置110包括第一冷却进水口111和第一冷却出水口112。所述换热装置120包括第二冷却进水口115和第二冷却出水口116。所述第二冷却出水口116与所述第一冷却进水口111连接。

本申请实施例中，所述制冷装置110可以为冷水机组。所述制冷装置110中可以设置有压缩机，因此可以在外界环境较高时为目标环境提供低温。在一个实施例中，所述目标环境可以为数据中心机房。所述换热装置120可以为换热器。在一个实施例中，所述换热装置120可以为水-水板式换热器。当外界环境较低时，通过所述换热装置120可以为目标环境提供较低的温度。所述第二冷却进水口115可以与设置在外界环境中的冷却塔连接。通过所述冷却塔可以为所述第二冷却进水口115提供冷却水。所述冷却水经过所述第二冷却进水口115、所述第二冷却出水口116、所述第一冷却进水口111和所述第一冷却出水口112依次流经了所述制冷装置110和所述换热装置120。

在过渡季节，外界环境相对于冬季温度较高，所述冷却水在所述换热装置120中换热后无法给所述目标环境提供较低的目标温度。但是所述冷却水在所述换热装置120中经过第一次换热后，从所述第二冷却出水口116流出的所述冷却水经过换热温度有一定提高，然后进入所述制冷装置110。由于所述冷却水在进入所述制冷装置110前温度有所提高，因此可以避免由于温度过低的冷却水直接接入所述制冷装置110给所述制冷装置110带来故障。因此通过所述制冷装置110可以为目标环境进一步降温，使得所述目标环境的温度维持在目标温度。

在一个实施例中，所述制冷装置110还包括第一冷冻水进口113和第一冷冻水出口114。所述换热装置120还包括第二冷冻水进口117和第二冷冻水出口118。所述第二冷冻水出口118与所述第一冷冻水进口113连接。冷冻水通过所述第二冷冻水进口117依次进入所述换热装置120和所述制冷装置110。所述冷冻水经过两次换热后从所述第一冷冻水出口114输出。当所述冷冻水进入所述换热装置120后经过第一次换热，所述冷却水将所述冷却水中的热量传递给所述冷却水，进行了第一次降温。所述冷冻水进入所述制冷装置110与所述冷却水进行第二次换热，所述冷冻水进行了第二次降温。因此通过两次降温，所述冷冻水的温度能够达到所述目标温度。

请参见图2，在一个实施例中，所述空调系统10还包括第一冷却管210、第一开关装置350和第二开关装置370。所述第一冷却管210连接所述第二冷却出水口116和所述第二冷却进水口115。所述第一开关装置350设置于所述第二冷却进水口115和所述第一冷却管210之间。所述第二开关装置370设置于所述第一冷却管210。所述第一冷却进水口111和所述第二冷却进水口115之间可以通过第一连通管410连接。所述第一连通管410可以与所述第一冷却管210连通。所述第一开关装置350可以控制所述第一冷却管210的导通。所述第二开关装置370可以控制所述冷却水从所述第一冷却管210进入所述第二冷却进水口115。所述第一冷却管210可以直接与外界环境中的冷却塔连通。当所述第一开关装置350开启时，所述冷却水可以进入所述换热装置120，然后进入所述制冷装置110完成两次换热。当外界温度较高时，可以设置所述第一开关装置350闭合、所述第二开关装置370开启，所述冷却水可以直接通过所述第一冷却管210进入所述制冷装置110。

在一个实施例中，所述空调系统10还可以包括第一冷冻管220、第三开关装置380和第四开关装置360。所述第三开关装置380设置于所述第一冷冻管220。所述第四开关装置360设置于所述第二冷冻水进口117和所述第一冷冻管220之间。在一个实施例中，所述第二冷冻水出口118和所述第一冷冻水进口113通过第二连通管420连接。所述第一冷冻管220与所述第二连通管420相连通。当外界环境较高时，通过开启所述换热装置120无法使得所述冷冻水降低到所述目标温度时，可以开启所述第三开关装置380，关闭所述第四开关装置360。此时所述冷冻水可以直接在所述制冷装置110中换热得到较低的目标温度，而无须运行所述换热装置120。

请参见图3，在一个实施例中，所述空调系统10还可以包括第二冷却管230、第五开关装置330和第六开关装置310。所述第二冷却管230连接所述第一冷却出水口112和所述第一冷却进水口111。所述第五开关装置330设置于所述第二冷却管230。所述第六开关装置310设置于所述第二冷却管230和所述第一冷却进水口111之间。所述第六开关装置310可以控制所述第二冷却管230中的冷却水进入所述第一冷却进水口111。所述第二冷却管230可以与所述第一连通管410相连通。所述第五开关装置330可以控制所述第二冷却管230的通断。当外界环境温度较低，无须运行所述制冷装置110时，可以开启所述第一开关装置350和所述第五开关装置330，关闭所述第二开关装置370和所述第六开关装置310。因此所述冷却水可以直接从所述第二冷却出水口116流出，经过所述第一连通管410、所述第二冷却管230流到外界环境中的冷却塔等设备再次循环。

在一个实施例中，所述空调系统10还可以包括第二冷冻管240、第七开关装置340和第八开关装置320。所述第二冷冻管240连接所述第一冷冻水进口113和所述第一冷冻水出口114。所述第七开关装置340设置于所述第二冷冻管240。所述第八开关装置320设置于所述第二冷冻管240和所述第一冷冻水进口113之间。所述第二连通管420可以与所述第二冷冻管240连接。所述第七开关装置340可以控制所述第二冷冻管240的通断。所述第八开关装置320可以控制所述冷冻水通过所述第一冷冻水进口113进入所述制冷装置110。当外界环境低时，所述换热装置120就可以达到好的换热效果。此时可以开启所述第六换热装置120、所述第七开关装置340，关闭所述第三开关装置380和所述第八开关装置320。此时通过所述换热装置120可以为所述目标环境提供较低的温度，无须开启所述制冷装置110。

在一个实施例中，本申请实施例提到的所述第六开关装置310、第八开关装置320、第五开关装置330、第七开关装置340、第一开关装置350、第四开关装置360、第二开关装置370和第三开关装置380可以为电动蝶阀。

本申请实施例还提供一种上述空调系统10的控制方法。所述方法包括：

判断室外温度与第一预设温度和第二预设温度的关系；

若所述室外温度大于第一预设温度，且小于第二预设温度时，执行冷机制冷和自然冷却混合模式，具体包括：

开启所述第一开关装置350、所述第六开关装置310、所述第四开关装置360和所述第八开关装置320；

关闭所述第五开关装置330、所述第二开关装置370、所述第七开关装置340和所述第三开关装置380。

其中，所述第一预设温度小于所述第二预设温度。

所述第一预设温度值可以为只运行自然冷却模式就可以使得所述目标环境达到所述目标温度时的最高温度。所述第二温度值可以为只运行冷机制冷模式时所需的最低温度。

运行所述冷机制冷和自然冷却混合模式时，所述冷却水依次流经所述换热装置120和所述制冷装置110。所述冷冻水依次流经所述换热装置120和所述制冷装置110。所述冷冻水和所述冷却水在所述换热装置120和所述制冷装置110分别经过两次换热后。所述冷却水进入所述制冷装置110时的温度可以达到所述制冷装置110正常运行的最低温度。因此可以保证所述空调系统10的正常运行，同时可以使得所述目标环境到达所述目标温度。

在一个实施例中，当室外温度小于第一预设温度值时，执行自然冷却模式：

开启所述第一开关装置350、所述第五开关装置330、所述第四开关装置360和所述第七开关装置340；

关闭所述第二开关装置370、所述第六开关装置310、所述第三开关装置380和第八开关装置320。

执行所述自然模式时，所述外界温度较低，此时所述换热装置120就可以通过所述冷冻水使得所述目标环境达到所述目标温度。此时所述冷却水依次在所述第一开关装置350、所述第二冷却进水口115、所述换热装置120、所述第六开关装置310、所述第一冷却进水口111、所述第一冷却出水口112然后进入外界环境的换热设备循环。所述冷冻水经过所述第四开关装置360、所述第二冷冻水进口117、所述换热装置120、所述第二冷冻水出口118、所述第七开关装置340、所述目标环境中的换热设备循环。

在一个实施例中，室外温度大于所述第一预设温度时，执行冷机制冷模式：

开启所述第二开关装置370、所述第六开关装置310、所述第三开关装置380和所述第八开关装置320；

关闭所述第一开关装置350、所述第五开关装置330、所述第四开关装置360和所述第七开关装置340。

当外界环境温度较高，所述换热装置120无法使得所述目标环境达到所述目标温度时，可以开启所述制冷装置110。此时所述冷却水经过所述第二开关装置370、所述第六开关装置310、所述第一冷却进水口111、所述制冷装置110、所述第一冷却水出口、外界换热设备循环。所述冷冻水依次在所述第三开关装置380、所述第八开关装置320、所述第一冷冻水进口113、所述制冷装置110、所述第一冷冻水出口114、目标环境中的换热设备循环。

在一个实施例中，当所述室外温度大于所述第一预设温度，且小于所述第二预设温度的时间长度大于预设时间后，执行所述冷机制冷和自然冷却混合模式。所述预设时间为可以确定所述室外温度达到稳定状态的时间。即此时所述室外温度没有很大的波动。此时开启所述冷机制冷和自然冷却混合模式可以稳定运行，不需要频繁切换工作模式，可以调高所述空调系统10的使用寿命。可以理解，单独使用所述冷机制冷模式和所述自然冷却模式时，也可以适用上述条件。

在一个实施例中，当所述室外温度小于所述第一预设温度值的时间长度大于所述预设时间时，执行所述自然冷却模式。当所述室外温度大于所述第一预设温度时的时间长度大于所述预设时间时，执行所述冷机制冷模式。

在一个实施例中，所述室外温度可以为湿球温度。所述第一预设温度和所述第二预设温度可以为湿球温度。

在一个实施例中，所述第二冷却进水口115、第二冷却出水口116，所述第二冷冻水进口117和第二冷冻水出口118可以分别设置温度传感器400。通过所述温度传感器400可以计算所述冷却水和所述冷冻水的温差，因而可以判断所述换热装置120的换热效果。根据计算结果可以切换所述空系统的工作模式。

在一个实施例中，所述空调系统10可以包括多组所述空调机组100。所述空调机组100的数量可以根据所需制冷量确定。所述空调机组100的开启数量＝系统所需制冷量。当所述空调机组100的数量足够多时，可以根据制冷量的需求，根据轮休原则开启不同的所述空调机组100或者开启不同空调机组100中的不同所述换热装置120和所述制冷装置110，因而可以提高所述空调系统10的使用寿命。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为本专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种空调系统，其特征在于，包括至少一个空调机组(100)，所述空调机组(100)包括：

制冷装置(110)，包括第一冷却进水口(111)和第一冷却出水口(112)；

换热装置(120)包括第二冷却进水口(115)和第二冷却出水口(116)，所述第二冷却出水口(116)与所述第一冷却进水口(111)连接。

2.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，

所述制冷装置(110)还包括第一冷冻水进口(113)和第一冷冻水出口(114)；

所述换热装置(120)还包括第二冷冻水进口(117)和第二冷冻水出口(118)，所述第二冷冻水出口(118)与所述第一冷冻水进口(113)连接。

3.如权利要求2所述的空调系统，其特征在于，还包括：

第一冷却管(210)，连接所述第二冷却出水口(116)和所述第二冷却进水口(115)；

第一开关装置(350)，设置于所述第二冷却进水口(115)和所述第一冷却管(210)之间；

第二开关装置(370)，设置于所述第一冷却管(210)。

4.如权利要求3所述的空调系统，其特征在于，还包括：

第一冷冻管(220)，连接所述第二冷冻水进口(117)和所述第二冷冻水出口(118)；

第三开关装置(380)，设置于所述第一冷冻管(220)；

第四开关装置(360)，设置于所述第二冷冻水进口(117)和所述第一冷冻管(220)之间。

5.如权利要求4所述的空调系统，其特征在于，还包括：

第二冷却管(230)，连接所述第一冷却出水口(112)和所述第一冷却进水口(111)；

第五开关装置(330)，设置于所述第二冷却管(230)；

第六开关装置(310)，设置于所述第二冷却管(230)和所述第一冷却进水口(111)之间。

6.如权利要求5所述的空调系统，其特征在于，还包括：

第二冷冻管(240)，连接所述第一冷冻水进口(113)和所述第一冷冻水出口(114)；

第七开关装置(340)，设置于所述第二冷冻管(240)；

第八开关装置(320)，设置于所述第二冷冻管(240)和所述第一冷冻水进口(113)之间。

7.一种如权利要求6所述的空调系统的控制方法，其特征在于，包括：

判断室外温度与第一预设温度和第二预设温度的关系；

若所述室外温度大于第一预设温度，且小于第二预设温度时，执行冷机制冷和自然冷却混合模式，具体包括：

开启所述第一开关装置(350)、所述第六开关装置(310)、所述第四开关装置(360)和所述第八开关装置(320)；

关闭所述第五开关装置(330)、所述第二开关装置(370)、所述第七开关装置(340)和所述第三开关装置(380)；

其中，所述第一预设温度小于所述第二预设温度。

8.如权利要求7所述的空调系统的控制方法，其特征在于，还包括：

若所述室外温度小于第一预设温度值时，执行自然冷却模式，具体包括：

开启所述第一开关装置(350)、所述第五开关装置(330)、所述第四开关装置(360)和所述第七开关装置(340)；

关闭所述第二开关装置(370)、所述第六开关装置(310)、所述第三开关装置(380)和第八开关装置(320)。

9.如权利要求7所述的空调系统的控制方法，其特征在于，还包括：

若所述室外温度大于所述第一预设温度时，执行冷机制冷模式，具体包括：

开启所述第二开关装置(370)、所述第六开关装置(310)、所述第三开关装置(380)和所述第八开关装置(320)；

关闭所述第一开关装置(350)、所述第五开关装置(330)、所述第四开关装置(360)和所述第七开关装置(340)。

10.如权利要求7-9任一项所述的空调系统的控制方法，其特征在于，当所述室外温度大于所述第一预设温度，且小于所述第二预设温度的时间长度大于预设时间后，执行所述冷机制冷和自然冷却混合模式。

11.如权利要求8所述的空调系统的控制方法，其特征在于，当所述室外温度小于所述第一预设温度值的时间长度大于预设时间时，执行所述自然冷却模式。

12.如权利要求9所述的空调系统的控制方法，其特征在于，当所述室外温度大于所述第一预设温度时的时间长度大于所述预设时间时，执行所述冷机制冷模式。