CN110044091A - 压缩机和氟泵混合驱动的制冷系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压缩机和氟泵混合驱动的制冷系统，包括由压缩机为制冷循环提供压力的压缩式制冷回路、由氟泵为制冷循环提供压力的自然冷却回路和用于控制压缩式制冷回路和自然冷却回路运行的控制装置，所述压缩式制冷回路包括通过制冷剂管路依次闭环连接的压缩机、冷凝器、储液器、电磁调节阀和蒸发器，所述自然冷却回路包括通过制冷剂管路依次闭环连接的冷凝器、储液器、电磁调节阀和蒸发器，储液器内还设有用于将储液器内制冷剂输送出的氟泵，且控制装置根据储液器内的液面高度控制氟泵运行。本发明将氟泵设置在储液器内，利用储液器内的液面高度参数来调节氟泵的流量，达到精准控制，大大降低运行成本和控制成本。

Description

压缩机和氟泵混合驱动的制冷系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及制冷系统，尤其涉及一种压缩机和氟泵混合驱动的制冷系统及其控制方法。
背景技术
随着大数据应用，数据存储和服务器系统消耗的电能越来越高，其中冷却系统占总能耗的50％以上。由于数据存储和数据存储系统稳定性和洁净要求，一般要求设备置于封闭的恒温恒湿空间，其散热要求越来越高。压缩式制冷的原理是压缩机吸入从蒸发器出来的低温低压制冷剂蒸气，经过压缩机压缩，低温低压的制冷剂蒸气变成高温高压蒸气进入冷凝器，在冷凝器中高温高压的蒸气放热冷凝成为高压液体，高压制冷剂液体经过节流阀节流成为低温低压的制冷剂液体，最后低温低压的制冷剂液体进入蒸发器，吸热蒸发成为低压蒸气再次进入压缩机，以此完成一个循环。一般数据中心都采用压缩式制冷方法进行散热，但压缩式制冷方法存在一些问题，一方面，压缩式制冷需要消耗大量的能量；另一方面，当室外温度太高时，散热速度不够时，会造成压缩机高压保护，造成停机。因此为了满足在压缩式制冷系统能常年使用，通常根据夏天室外的环境温度进行配型，压缩机的选型通常要保证一定的安全系数，从而造成设计冷量偏大。春秋或者冬季数据中心仍然需要制冷，但在外界环境温度较低时，冷凝温度和冷凝压力也都相应降低，这时可能会造成低压保护停机，就需要关闭冷凝风机以提高冷凝压力，才能满足节流阀两端的压力差，节流阀才会开启，冷凝压力的提高也就相应增大了压缩机的负荷。这时，散热效果不佳、影响压缩机寿命且耗能高。
因此，亟待解决上述技术难题。
发明内容
发明目的：本发明的第一目的是提供一种以氟泵作为自然冷却回路的驱动力、降低运行成本的压缩机和氟泵混合驱动的制冷系统。
本发明的第二目的是提供该压缩机和氟泵混合驱动的制冷系统的控制方法。
技术方案：为实现以上目的，本发明公开了一种压缩机和氟泵混合驱动的制冷系统，包括由压缩机为制冷循环提供压力的压缩式制冷回路、由氟泵为制冷循环提供压力的自然冷却回路和用于控制压缩式制冷回路和自然冷却回路运行的控制装置，所述压缩式制冷回路包括通过制冷剂管路依次闭环连接的压缩机、冷凝器、储液器、电磁调节阀和蒸发器，所述自然冷却回路包括通过制冷剂管路依次闭环连接的冷凝器、储液器、电磁调节阀和蒸发器，储液器内还设有用于将储液器内制冷剂输送出的氟泵，且控制装置根据储液器内的液面高度控制氟泵运行。
其中，所述氟泵与储液器共用出口。
优选的，所述储液器内还设有用于测量储液器内液面高度的液面计。
再者，所述控制装置包括一三通阀和控制系统，三通阀分别与压缩机入口、压缩机出口和蒸发器出口相连接，控制系统分别与压缩机、氟泵、电磁调节阀、三通阀和液面计电连接，其中电磁调节阀具有由控制系统调控的节流模式和开关模式。
本发明一种压缩机和氟泵混合驱动的制冷系统的控制方法，包括如下步骤：
当外界温度高于设定温度时，控制系统关闭三通阀与压缩机出口相连接的阀口，启动压缩机，将低温低压制冷剂蒸气压缩为高温高压制冷剂蒸气，高温高压制冷剂蒸气进入冷凝器中冷凝，控制系统控制储液器中氟泵不启动，制冷液经由氟泵流出储液器，控制系统控制电磁调节阀处于节流模式，再经由电磁调节阀节流，节流后的制冷剂进入蒸发器蒸发降温后回到压缩机，完成压缩式制冷回路的制冷循环；
当外界温度低于设定温度时，控制系统关闭三通阀与压缩机入口相连的阀口，从蒸发器出来的制冷剂蒸气直接进入冷凝器，利用自然冷能冷凝为制冷剂液体，控制系统启动储液器中的氟泵，制冷剂通过氟泵输送出储液器，控制系统控制电磁调节阀处于开关模式，再经由电磁调节阀流入蒸发器蒸发吸热，完成自然冷却回路的制冷循环。
优选的，所述控制系统根据液面计所测液面高度控制氟泵流量，当液面计所测液面高度高于设定值时，加大氟泵流量，当液面计所测液面高度低于设定值时，减小氟泵流量。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：本发明将氟泵设置在储液器内，利用储液器内的液面高度参数来调节氟泵的流量，达到精准控制，在外部环境温蒂较低的情况下，利用自然冷却，易氟泵作为驱动力，大大降低运行成本和控制成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1所示，本发明一种压缩机和氟泵混合驱动的制冷系统，包括压缩机1、冷凝器2、储液器3、氟泵4、电磁调节阀5、蒸发器6、三通阀7和液面计8。压缩机和氟泵混合驱动的制冷系统包括由压缩机为制冷循环提供压力的压缩式制冷回路、由氟泵为制冷循环提供压力的自然冷却回路和用于控制压缩式制冷回路和自然冷却回路运行的控制装置。压缩式制冷回路包括通过制冷剂管路依次闭环连接的压缩机1、冷凝器2、储液器3、电磁调节阀5和蒸发器6，自然冷却回路包括通过制冷剂管路依次闭环连接的冷凝器2、储液器3、电磁调节阀5和蒸发器6，其中氟泵4位于储液器3内，与储液器3共用出口，用于将将储液器内制冷剂输送出；储液器3内还设有用于测量储液器内液面高度的液面计8，控制装置根据液面计8所测的液面高度控制氟泵的运行。本发明的电磁调节阀5具有节流模式和开关模式，两种模式的转换由控制系统控制。
本发明的控制装置包括一三通阀7和控制系统，三通阀7分别与压缩机1入口、压缩机1出口和蒸发器6出口相连接，控制系统分别与压缩机1、氟泵4、电磁调节阀5、三通阀7和液面计8电连接，并控制其运行。
本发明一种压缩机和氟泵混合驱动的制冷系统的控制方法，包括如下步骤：
当外界温度高于设定温度时，控制系统关闭三通阀7与压缩机1出口相连接的阀口，启动压缩机1，将低温低压制冷剂蒸气压缩为高温高压制冷剂蒸气，高温高压制冷剂蒸气进入冷凝器2中冷凝，控制系统控制储液器3中氟泵4不启动，制冷液经由氟泵流出储液器3，控制系统控制电磁调节阀5处于节流模式，制冷液经由电磁调节阀5节流后进入蒸发器6蒸发降温，然后回到压缩机1，完成压缩式制冷回路的制冷循环；
当外界温度低于设定温度时，控制系统关闭三通阀7与压缩机1入口相连的阀口，从蒸发器6出来的制冷剂蒸气直接进入冷凝器2，利用自然冷能冷凝为制冷剂液体，控制系统启动储液器3中的氟泵4，控制系统根据液面计8所测液面高度控制氟泵4流量，当液面计8所测液面高度高于设定值时，加大氟泵4流量，当液面计8所测液面高度低于设定值时，减小氟泵4流量；制冷剂通过氟泵4输送出储液器3，控制系统控制电磁调节阀处于开关模式，再经由电磁调节阀5流入蒸发器6蒸发吸热，完成自然冷却回路的制冷循环；此时调节电磁调节阀5不具有节流作用，只作为流量调节阀门。

Claims (6)

1.一种压缩机和氟泵混合驱动的制冷系统，其特征在于，包括由压缩机为制冷循环提供压力的压缩式制冷回路、由氟泵为制冷循环提供压力的自然冷却回路和用于控制压缩式制冷回路和自然冷却回路运行的控制装置，所述压缩式制冷回路包括通过制冷剂管路依次闭环连接的压缩机(1)、冷凝器(2)、储液器(3)、电磁调节阀(5)和蒸发器(6)，所述自然冷却回路包括通过制冷剂管路依次闭环连接的冷凝器(2)、储液器(3)、电磁调节阀(5)和蒸发器(6)，储液器(3)内还设有用于将储液器内制冷剂输送出的氟泵(4)，且控制装置根据储液器内的液面高度控制氟泵运行。
2.根据权利要求1所述的压缩机和氟泵混合驱动的制冷系统，其特征在于：所述氟泵(4)与储液器(3)共用出口。
3.根据权利要求1所述的压缩机和氟泵混合驱动的制冷系统，其特征在于：所述储液器(3)内还设有用于测量储液器内液面高度的液面计(8)。
4.根据权利要求3所述的压缩机和氟泵混合驱动的制冷系统，其特征在于：所述控制装置包括一三通阀(7)和控制系统，三通阀(7)分别与压缩机(1)入口、压缩机(1)出口和蒸发器(6)出口相连接，控制系统分别与压缩机(1)、氟泵(4)、电磁调节阀(5)、三通阀(7)和液面计(8)电连接，其中电磁调节阀(5)具有由控制系统调控的节流模式和开关模式。
5.根据权利要求1-4任一所述的压缩机和氟泵混合驱动的制冷系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
当外界温度高于设定温度时，控制系统关闭三通阀(7)与压缩机(1)出口相连接的阀口，启动压缩机(1)，将低温低压制冷剂蒸气压缩为高温高压制冷剂蒸气，高温高压制冷剂蒸气进入冷凝器(2)中冷凝，控制系统控制储液器(3)中氟泵(4)不启动，制冷液经由氟泵流出储液器(3)，控制系统控制电磁调节阀处于节流模式，再经由电磁调节阀(5)节流，节流后的制冷剂进入蒸发器(6)蒸发降温后回到压缩机(1)，完成压缩式制冷回路的制冷循环；
当外界温度低于设定温度时，控制系统关闭三通阀(7)与压缩机(1)入口相连的阀口，从蒸发器(6)出来的制冷剂蒸气直接进入冷凝器(2)，利用自然冷能冷凝为制冷剂液体，控制系统启动储液器(3)中的氟泵(4)，制冷剂通过氟泵(4)输送出储液器(3)，控制系统控制电磁调节阀处于开关模式，再经由电磁调节阀(5)流入蒸发器(6)蒸发吸热，完成自然冷却回路的制冷循环。
6.根据权利要求5所述的压缩机和氟泵混合驱动的制冷系统的控制方法，其特征在于：所述控制系统根据液面计(8)所测液面高度控制氟泵(4)流量，当液面计(8)所测液面高度高于设定值时，加大氟泵(4)流量，当液面计(8)所测液面高度低于设定值时，减小氟泵(4)流量。
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