CN111156627A - 一种高效蒸发冷却式冷水机组及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效蒸发冷却式冷水机组及其控制方法，所述高效蒸发冷却式冷水机组包括壳体、控制系统和环境温度传感器，所述壳体内设置有卡诺循环通道和逆卡诺循环通道；所述压缩机、蒸发式冷凝器、过滤器、储液器、第一氟泵、第一电子膨胀阀、高效蒸发器、气液分离器和第二电动阀依次连接形成逆卡诺循环通道；所述第一氟泵、第一电子膨胀阀、高效蒸发器、第一电动阀和蒸发式冷凝器依次连接形成卡诺循环通道；本发明提供的高效蒸发冷却式冷水机组，采用逆卡诺循环和卡诺循环在同一冷水机组内运行的方案，简化了冷水机组的繁杂程度，在低环境温度和低负荷的条件下，采用卡诺循环实现自然供冷，降低了冷水机组的能耗。

Description

一种高效蒸发冷却式冷水机组及其控制方法

技术领域

本发明涉及暖通空调技术领域，特别涉及一种高效蒸发冷却式冷水机组及其控制方法。

背景技术

传统的中央空调的冷水机组，在低环境温度与低负荷条件下供冷时存在以下问题：

1、当环境温度接近或低于高效蒸发器的出水温度时，冷水机组常采用御载、降频、间断开停压缩机等方式来实现低环境温度和低负荷条件下的供冷，然而压缩机频繁启停会影响设备寿命，且采用上述方法实现供冷达不到恒定出水要求；

2、当环境温度低于高效蒸发器的出水温度时，仍采用压缩机进行制冷，机组总体能耗高，不节能。

可见，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种高效蒸发冷却式冷水机组及其控制方法，采用逆卡诺循环和卡诺循环在同一冷水机组内运行的方案，简化了冷水机组的繁杂程度，降低了冷水机组的能耗。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种高效蒸发冷却式冷水机组，包括壳体和设置于壳体内的控制系统以及设置在壳体上的环境温度传感器，所述壳体内还设置有压缩机、蒸发式冷凝器、过滤器、储液器、第一氟泵、第二氟泵、第一电子膨胀阀、高效蒸发器、气液分离器、第一电动阀、第二电动阀、出水温度传感器、回气温度传感器以及第一压力传感器；所述出水温度传感器设置于高效蒸发器的出水端，所述回气温度传感器设置于高效蒸发器的输出端，所述第一压力传感器设置于压缩机的输出端，所述第二氟泵的一端连接压缩机，第二氟泵的另一端与储液器的输出端连接；所述压缩机、蒸发式冷凝器、过滤器、储液器、第一氟泵、第一电子膨胀阀、高效蒸发器、气液分离器和第二电动阀依次连接形成逆卡诺循环通道；所述第一氟泵、第一电子膨胀阀、高效蒸发器、第一电动阀和蒸发式冷凝器依次连接形成卡诺循环通道。

所述高效蒸发冷却式冷水机组中，所述压缩机、过滤器、储液器、第一氟泵、第二氟泵、第一电子膨胀阀、高效蒸发器、气液分离器、第一电动阀、第二电动阀、出水温度传感器、回气温度传感器以及第一压力传感器构成制冷流体部件，所述制冷流体部件设置于壳体的一侧，所述蒸发式冷凝器包括多个，多个所述蒸发式冷凝器设置于壳体的另一侧。

所述高效蒸发冷却式冷水机组中，还包括多个散热风机，多个所述散热风机设置于蒸发式冷凝器的上方。

所述高效蒸发冷却式冷水机组中，所述壳体上设置有进风百叶，所述进风百叶分别设置于壳体的两侧。

所述高效蒸发冷却式冷水机组中，所述高效蒸发器的出水端和回水端处设置有水流量保护开关，所述高效蒸发器的回水端处设置有回水温度传感器。

所述高效蒸发冷却式冷水机组中，还包括第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀的输入端与第一氟泵连接，第一单向阀的输出端与第一电子膨胀阀连接，所述第二单向阀的输入端与压缩机连接，第二单向阀的输出端与蒸发式冷凝器连接。

所述高效蒸发冷却式冷水机组中，还包括第二压力传感器，所述第二压力传感器设置于第二电动阀与压缩机连接的管路上。

所述高效蒸发冷却式冷水机组中，还包括电磁阀和第二电子膨胀阀，所述电磁阀的一端与第一电子膨胀阀的输入端连接，电磁阀的另一端与第一电子膨胀阀的输出端连接，所述第二电子膨胀阀的一端与气液分离器的输入端连接，第二电子膨胀阀的另一端与压缩机的输出端连接。

本发明还相应提供了一种高效蒸发冷却式冷水机组的控制方法，具体包括以下步骤：

S100、预先在控制系统中设定环境温度设定值T0以及高效蒸发器出水温度设定值T2，控制系统收集环境温度传感器实时反馈的实际环境温度值T1和出水温度传感器实时反馈的高效蒸发器的实时出水温度值T3，若T1≥T0且T3≥T2，则执行步骤S200，若T1＜T0且T3≥T2，则执行步骤S300；

S200、控制系统先控制第一氟泵和第二氟泵开启，再控制压缩机开始工作，压缩机对制冷剂压缩增压后排出至蒸发式冷凝器，被冷凝成液体的制冷剂依次经过过滤器、储液器和第一氟泵，第一氟泵和第二氟泵对制冷剂增压增流，制冷剂再通过第一电子膨胀阀输送至高效蒸发器中蒸发吸热，使T3＝T2，最后制冷剂经气液分离器和第二电动阀返回压缩机进行下一次循环；

S300、控制系统先控制第一氟泵和第二氟泵开启，制冷剂通过第一电子膨胀阀进入高效蒸发器蒸发吸热，使T3＝T2，吸热后的制冷剂再经第一电动阀进入蒸发式冷凝器中，冷凝成液体的的制冷制流经过滤器和储液器后返回第二氟泵，小幅增压增流后进行下一次循环。

所述的高效蒸发冷却式冷水机组的控制方法中，所述步骤S200中，所述第一电子膨胀阀根据第一压力传感器所反馈的排气过热度进行流量调节，所述步骤S300中，所述第一电子膨胀阀根据回气温度传感器所反馈的回气过热度进行流量调节。

有益效果：

本发明提供了一种高效蒸发冷却式冷水机组及其控制方法，所述高效蒸发冷却式冷水机组包括可混合运行的逆卡诺循环通道和卡诺循环通道，部分制冷流体部件可共用，简化了冷水机组的繁杂程度；当冷水机组处于低环境温度和低负荷的条件下工作时，冷水机组执行卡诺循环，利用自然冷源实现稳定输出，降低了系统的整体能耗，达到节能的效果；此外，执行卡诺循环和逆卡诺循环时，均采用同一制冷剂，降低了不同制冷剂相互切换的系统风险，避免冻裂等传统系统故障的出现。

附图说明

图1为本发明提供的高效蒸发冷却式冷水机组的连接结构图；

图2为本发明提供的逆卡诺循环的管路连接结构图；

图3为本发明提供的卡诺循环的管路连接结构图；

图4为本发明提供的高效蒸发冷却式冷水机组的结构示意图；

图5为本发明提供的高效蒸发冷却式冷水机组的俯视图；

图6为本发明提供的控制方法的控制流程图。

主要元件符号说明：1-壳体、11-控制系统、12-进风百叶、13-散热风机、2-压缩机、3-蒸发式冷凝器、4-过滤器、5-储液器、6-高效蒸发器、61-水流量保护开关、7-气液分离器、81-第一氟泵、82-第二氟泵、83-第一电子膨胀阀、84-第二电子膨胀阀、85-第一电动阀、86-第二电动阀、87-第一单向阀、88-第二单向阀、89-电磁阀、91-出水温度传感器、92-回水温度传感器、93-回气温度传感器、94-第一压力传感器、95-第二压力传感器、96-环境温度传感器。

具体实施方式

本发明提供了一种高效蒸发冷却式冷水机组及其控制方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上方”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发明和简化描述，因此不能理解为对本发明的限制；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”等应做广义理解，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1至图6，本发明提供了一种高效蒸发冷却式冷水机组，包括壳体1和设置于壳体1内的控制系统11以及设置在壳体1上的环境温度传感器96，所述壳体1内还设置有压缩机2、蒸发式冷凝器3、过滤器4、储液器5、第一氟泵81、第二氟泵82、第一电子膨胀阀83、高效蒸发器6、气液分离器7、第一电动阀85、第二电动阀86、出水温度传感器91、回气温度传感器93以及第一压力传感器94；所述出水温度传感器91设置于高效蒸发器6的出水端，所述回气温度传感器93设置于高效蒸发器6的输出端，所述第一压力传感器94设置于压缩机2的输出端，所述第二氟泵82的一端连接压缩机2，第二氟泵82的另一端与储液器5的输出端连接；所述压缩机2、蒸发式冷凝器3、过滤器4、储液器5、第一氟泵81、第一电子膨胀阀83、高效蒸发器6、气液分离器7和第二电动阀86依次连接形成逆卡诺循环通道；所述第一氟泵81、第一电子膨胀阀83、高效蒸发器6、第一电动阀85和蒸发式冷凝器3依次连接形成卡诺循环通道；所述环境温度传感器96、出水温度传感器91、回气温度传感器93以及第一压力传感器94分别将所收集的信息反馈至控制系统11，控制系统11根据所收集的信息协调冷水机组的工作。

本发明所提供的高效蒸发冷却式冷水机组，包括可混合运行的逆卡诺循环和卡诺循环，所述卡诺循环通道和逆卡诺循环通道具有共用部分，简化了冷水机组的繁杂程度，当冷水机组处于低环境温度和低负荷的条件下工作时，冷水机组执行卡诺循环，利用自然冷源实现稳定输出，降低了系统的整体能耗，达到节能的效果；此外，执行卡诺循环和逆卡诺循环时，均采用同一制冷剂，降低了不同制冷剂相互切换的系统风险，避免冻裂等传统系统故障的出现。

进一步地，请参阅图4和图5，所述压缩机2、过滤器4、储液器5、第一氟泵81、第二氟泵82、第一电子膨胀阀83、高效蒸发器6、气液分离器7、第一电动阀85、第二电动阀86、出水温度传感器91、回气温度传感器93以及第一压力传感器94构成制冷流体部件，所述制冷流体部件设置于壳体1的一侧，所述蒸发式冷凝器3包括多个，多个所述蒸发式冷凝器3设置于壳体1的另一侧；制冷流体部件和蒸发式冷凝器3分别设置于壳体1内的两侧，有利于冷水机组进行模块化扩展且可提高冷水机组的安全程度。

进一步地，请参阅图5，还包括多个散热风机13，多个所述散热风机13设置于蒸发式冷凝器3的上方，多个所述散热风机13设置于壳体1的顶部；将散热风机13设置于蒸发式冷凝器3的上方，提高散热精度和散热效率。

进一步地，请参阅图4，所述壳体1上设置有进风百叶12，所述进风百叶12分别设置于壳体1的两侧，外部气流通过所述进风百叶12进入冷水机组中。

进一步地，请参阅图1和图2，所述高效蒸发器6的出水端和回水端处设置有水流量保护开关61，所述高效蒸发器6的回水端处设置有回水温度传感器92；所述水流量保护开关61用于控制高效蒸发器6的回水流量，所述回水温度传感器92用于检测高效蒸发器6回水端的回水温度，并把检测结果反馈至控制系统11中。

进一步地，请参阅图1和图2，所述高效蒸发冷却式冷水机组还包括第一单向阀87和第二单向阀88，所述第一单向阀87的输入端与第一氟泵81连接，第一单向阀87的输出端与第一电子膨胀阀83连接，所述第二单向阀88的输入端与压缩机2连接，第二单向阀88的输出端与蒸发式冷凝器3连接；设置第一单向阀87和第二单向阀88，避免出现制冷剂回流现象，提高冷水机组整体的安全程度。

进一步地，请参阅图1，所述高效蒸发冷却式冷水机组还包括第二压力传感器95，所述第二压力传感器95设置于第二电动阀86与压缩机2连接的管路上，所述第二压力传感器95用于检测进入压缩机2的制冷剂的流量，并将检测结果反馈至控制系统11中，避免进入压缩机2的制冷剂的流量过大，实现对压缩机2的保护。

进一步地，请参阅图1，所述高效蒸发冷却式冷水机组还包括电磁阀89和第二电子膨胀阀84，所述电磁阀89的一端与第一电子膨胀阀83的输入端连接，电磁阀89的另一端与第一电子膨胀阀83的输出端连接，所述第二电子膨胀阀84的一端与气液分离器7的输入端连接，第二电子膨胀阀84的另一端与压缩机2的输出端连接。

进一步地，可在储液器5处设置液位传感器，避免储液器5中的储液量过多。

请参阅图6，本发明还相应提供了一种高效蒸发冷却式冷水机组的控制方法，具体包括以下步骤：

S100、预先在控制系统11中设定环境温度设定值T0以及高效蒸发器6出水温度设定值T2，控制系统11收集环境温度传感器96实时反馈的实际环境温度值T1和出水温度传感器91实时反馈的高效蒸发器6的实时出水温度值T3，若T1≥T0且T3≥T2，则执行步骤S200，若T1＜T0且T3≥T2，则执行步骤S300；

S200、控制系统11先控制第一氟泵81和第二氟泵82开启，所述第一氟泵81起主要的增压增流作用，所述第二氟泵82起辅助的增压增流作用；控制系统11再控制压缩机2开始工作，压缩机2对制冷剂压缩增压后排出至蒸发式冷凝器3，被冷凝成液体的制冷剂依次经过过滤器4、储液器5和第一氟泵81，第一氟泵81和第二氟泵82对制冷剂增压增流，制冷剂再通过第一电子膨胀阀83输送至高效蒸发器6中蒸发吸热，使T3＝T2，最后制冷剂经气液分离器7和第二电动阀86返回压缩机2进行下一次循环；

S300、控制系统11先控制第一氟泵81和第二氟泵82开启，制冷剂通过第一电子膨胀阀83进入高效蒸发器6蒸发吸热，使T3＝T2，吸热后的制冷剂再经第一电动阀85进入蒸发式冷凝器3中，冷凝成液体的的制冷制流经过滤器4和储液器5后返回第二氟泵82，小幅增压增流后进行下一次循环。

本发明提供的高效蒸发冷却式冷水机组的控制方法，根据实际环境温度和实际出水温度调整冷水机组的工作状态，分别执行卡诺循环和逆卡诺循环，实现冷水机组在不同工作条件下的连续稳定输出。

进一步地，所述步骤S200中，所述第一电子膨胀阀83根据第一压力传感器94所反馈的排气过热度进行流量调节，所述步骤S300中，所述第一电子膨胀阀83根据回气温度传感器93所反馈的回气过热度进行流量调节。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高效蒸发冷却式冷水机组，包括壳体和设置于壳体内的控制系统以及设置在壳体上的环境温度传感器，其特征在于，所述壳体内还设置有压缩机、蒸发式冷凝器、过滤器、储液器、第一氟泵、第二氟泵、第一电子膨胀阀、高效蒸发器、气液分离器、第一电动阀、第二电动阀、出水温度传感器、回气温度传感器以及第一压力传感器；所述出水温度传感器设置于高效蒸发器的出水端，所述回气温度传感器设置于高效蒸发器的输出端，所述第一压力传感器设置于压缩机的输出端，所述第二氟泵的一端连接压缩机，第二氟泵的另一端与储液器的输出端连接；所述压缩机、蒸发式冷凝器、过滤器、储液器、第一氟泵、第一电子膨胀阀、高效蒸发器、气液分离器和第二电动阀依次连接形成逆卡诺循环通道；所述第一氟泵、第一电子膨胀阀、高效蒸发器、第一电动阀和蒸发式冷凝器依次连接形成卡诺循环通道。

2.根据权利要求1所述的一种高效蒸发冷却式冷水机组，其特征在于，所述压缩机、过滤器、储液器、第一氟泵、第二氟泵、第一电子膨胀阀、高效蒸发器、气液分离器、第一电动阀、第二电动阀、出水温度传感器、回气温度传感器以及第一压力传感器构成制冷流体部件，所述制冷流体部件设置于壳体的一侧，所述蒸发式冷凝器包括多个，多个所述蒸发式冷凝器设置于壳体的另一侧。

3.根据权利要求2所述的一种高效蒸发冷却式冷水机组，其特征在于，还包括多个散热风机，多个所述散热风机设置于蒸发式冷凝器的上方。

4.根据权利要求1所述的一种高效蒸发冷却式冷水机组，其特征在于，所述壳体上设置有进风百叶，所述进风百叶分别设置于壳体的两侧。

5.根据权利要求1所述的一种高效蒸发冷却式冷水机组，其特征在于，所述高效蒸发器的出水端和回水端处设置有水流量保护开关，所述高效蒸发器的回水端处设置有回水温度传感器。

6.根据权利要求1所述的一种高效蒸发冷却式冷水机组，其特征在于，还包括第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀的输入端与第一氟泵连接，第一单向阀的输出端与第一电子膨胀阀连接，所述第二单向阀的输入端与压缩机连接，第二单向阀的输出端与蒸发式冷凝器连接。

7.根据权利要求1所述的一种高效蒸发冷却式冷水机组，其特征在于，还包括第二压力传感器，所述第二压力传感器设置于第二电动阀与压缩机连接的管路上。

8.根据权利要求1所述的一种高效蒸发冷却式冷水机组，其特征在于，还包括电磁阀和第二电子膨胀阀，所述电磁阀的一端与第一电子膨胀阀的输入端连接，电磁阀的另一端与第一电子膨胀阀的输出端连接，所述第二电子膨胀阀的一端与气液分离器的输入端连接，第二电子膨胀阀的另一端与压缩机的输出端连接。

9.一种高效蒸发冷却式冷水机组的控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S100、预先在控制系统中设定环境温度设定值T0以及高效蒸发器出水温度设定值T2，控制系统收集环境温度传感器实时反馈的实际环境温度值T1和出水温度传感器实时反馈的高效蒸发器的实时出水温度值T3，若T1≥T0且T3≥T2，则执行步骤S200，若T1＜T0且T3≥T2，则执行步骤S300；

S200、控制系统先控制第一氟泵和第二氟泵开启，再控制压缩机开始工作，压缩机对制冷剂压缩增压后排出至蒸发式冷凝器，被冷凝成液体的制冷剂依次经过过滤器、储液器和第一氟泵，第一氟泵和第二氟泵对制冷剂增压增流，制冷剂再通过第一电子膨胀阀输送至高效蒸发器中蒸发吸热，使T3＝T2，最后制冷剂经气液分离器和第二电动阀返回压缩机进行下一次循环；

S300、控制系统先控制第一氟泵和第二氟泵开启，制冷剂通过第一电子膨胀阀进入高效蒸发器蒸发吸热，使T3＝T2，吸热后的制冷剂再经第一电动阀进入蒸发式冷凝器中，冷凝成液体的的制冷制流经过滤器和储液器后返回第二氟泵，小幅增压增流后进行下一次循环。

10.根据权利要求9所述的一种高效蒸发冷却式冷水机组的控制方法，其特征在于，所述步骤S200中，所述第一电子膨胀阀根据第一压力传感器所反馈的排气过热度进行流量调节，所述步骤S300中，所述第一电子膨胀阀根据回气温度传感器所反馈的回气过热度进行流量调节。

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