CN112460863A - 一种冷水机组及其制冷控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种冷水机组及其制冷控制方法和装置。其中，该冷水机组包括：压缩机制冷循环回路和自然冷却制冷循环回路，压缩机制冷循环回路包括：压缩机、冷凝器、电子膨胀阀和蒸发器，自然冷却制冷循环回路包括：水泵、盘管和第一换热器，冷水机组还包括：制冷剂泵和第二换热器；制冷剂泵的第一端连接至冷凝器出口，制冷剂泵的第二端通过第二换热器连接至冷凝器进口；第二换热器还连接至盘管与第一换热器之间。本发明通过设置制冷剂泵和第二换热器，在冬季环境温度相对较高的工况下，通过制冷剂泵驱动，使压缩机制冷循环回路中的制冷剂与自然冷却循环介质进行换热，进一步降低自然冷却循环介质的温度，提升冷水机组在冬季工况下的自然冷却能力。

Description

一种冷水机组及其制冷控制方法和装置

技术领域

本发明涉及机组技术领域，具体而言，涉及一种冷水机组及其制冷控制方法和装置。

背景技术

带自然冷却功能的冷水机组(如自然冷却风冷螺杆式冷水机组)的运行模式一般包括三种：压缩式制冷循环、自然冷却循环以及压缩-自然冷却混合循环，其中，压缩式制冷循环和混合循环均在环境温度较高时使用，在冬季采用自然冷却循环制冷，自然冷却的冷量来源为低环境温度，盘管中的水在风场作用下通过强制对流将热量散发到周围环境中，从而降低冷冻水系统出水温度，实现低环境温度下对需全年供冷场所进行制冷，具有能效高的特点，且环境温度越低，能效越高，能力越大，但随着室外环境温度上升，自然冷却能力减小，即在相对较高的环境温度下，受限于风机风量或水盘管换热面积，自然冷却能力在一定环境温度以上将不能满足供冷需求。

针对现有技术中自然冷却能力随环境温度升高而降低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供一种冷水机组及其制冷控制方法和装置，以至少解决现有技术中自然冷却能力随环境温度升高而降低的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种冷水机组，包括：压缩机制冷循环回路和自然冷却制冷循环回路，所述压缩机制冷循环回路包括：压缩机、冷凝器、电子膨胀阀和蒸发器，所述自然冷却制冷循环回路包括：水泵、盘管和第一换热器，所述冷水机组还包括：制冷剂泵和第二换热器；所述制冷剂泵的第一端连接至所述冷凝器的出口，所述制冷剂泵的第二端通过所述第二换热器连接至所述冷凝器的进口；所述第二换热器还连接至所述盘管与所述第一换热器之间。

可选的，所述第二换热器包括：

第一换热管路，所述第一换热管路的进口连接至所述制冷剂泵的第二端，所述第一换热管路的出口连接至所述冷凝器的进口；

第二换热管路，所述第二换热管路的进口连接至所述盘管的出口，所述第二换热管路的出口连接至所述第一换热器。

可选的，还包括：温度传感器，设置在所述盘管的出口管路上，用于检测盘管输出的介质温度。

可选的，所述第二换热器为板式换热器。

本发明实施例还提供了一种制冷控制方法，应用于本发明实施例所述的冷水机组，所述方法包括：

在自然冷却制冷循环回路运行的情况下，监测环境温度和盘管输出的介质温度；

根据所述环境温度和所述盘管输出的介质温度，控制制冷剂泵的开闭。

可选的，根据所述环境温度和所述盘管输出的介质温度，控制制冷剂泵的开闭，包括：

若所述环境温度大于或等于第一预设温度，且所述盘管输出的介质温度大于或等于第二预设温度，则控制所述制冷剂泵开启；

若所述环境温度大于或等于第一预设温度，且所述盘管输出的介质温度小于第二预设温度，则控制所述制冷剂泵关闭。

可选的，在监测环境温度和盘管输出的介质温度之前，还包括：获取环境温度；若所述环境温度小于或等于第三预设温度，则开启水泵，以使所述自然冷却制冷循环回路制冷运行。

本发明实施例还提供了一种制冷控制装置，应用于本发明实施例所述的冷水机组，所述装置包括：

监测模块，用于在自然冷却制冷循环回路运行的情况下，检测环境温度和盘管输出的介质温度；

控制模块，用于根据所述环境温度和所述盘管输出的介质温度，控制制冷剂泵的开闭。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如本发明实施例所述的制冷控制方法。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如本发明实施例所述的制冷控制方法。

应用本发明的技术方案，通过设置制冷剂泵和第二换热器，在冬季季节且环境温度相对较高的工况下，通过制冷剂泵的驱动，使得压缩机制冷循环回路中的制冷剂与自然冷却循环介质进行换热，进一步降低自然冷却循环介质的温度，从而提升冷水机组在冬季季节工况下的自然冷却能力能效。

附图说明

图1是本发明实施例提供的冷水机组的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的制冷控制方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的制冷控制装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1，本发明实施例的冷水机组是带自然冷却功能的，该冷水机组包括：压缩机制冷循环回路和自然冷却制冷循环回路。压缩机制冷循环回路包括：压缩机1、冷凝器2、电子膨胀阀3和蒸发器4，冷凝器2附近设置有风机6，可以利用风机6带动外部空气换热来降低冷凝器内制冷剂的温度。自然冷却制冷循环回路包括：水泵7、盘管5和第一换热器8，自然冷却制冷循环回路中流通的介质可以是载冷剂，例如乙二醇溶液，通过水泵7作为动力源，将第一换热器8中的热量通过载冷剂转运到室外盘管5处，利用风机6带动外部空气，使得外部空气与盘管内的载冷剂进行换热，以降低盘管内载冷剂的温度，将热量排出室外，从而实现制冷。冷冻水经由冷冻水进水管9进入第一换热器8，再进入蒸发器4，最后通过冷冻水出水管10流出，供给用户侧。

上述冷水机组还包括：制冷剂泵11和第二换热器12。制冷剂泵11的第一端连接至冷凝器2的出口，制冷剂泵11的第二端通过第二换热器12连接至冷凝器2的进口；第二换热器12还连接至盘管5与第一换热器8之间。

在冬季季节工况下，利用自然冷却功能进行制冷，若环境温度相对较高，则自然冷却制冷能力会降低，考虑到压缩机制冷循环回路中的制冷剂在冬季季节工况的低温环境下具有低温低压的特性，因此，设置制冷剂泵和第二换热器，在自然冷却制冷循环回路运行且环境温度相对较高的情况下，通过制冷剂泵的驱动，制冷剂在制冷剂泵、第二换热器和冷凝器构成的回路中循环流通，且在冷凝器处可以利用风机将热量散发到空气中，使得低温低压制冷剂与盘管输出的介质能够在第二换热器中进行换热，进一步降低自然冷却循环介质的温度，从而提升自然冷却能力。

本实施例的冷水机组通过设置制冷剂泵和第二换热器，在冬季季节且环境温度相对较高的工况下，通过制冷剂泵的驱动，使得压缩机制冷循环回路中的制冷剂与自然冷却循环介质进行换热，进一步降低自然冷却循环介质的温度，从而提升冷水机组在冬季季节工况下的自然冷却能力能效。

具体的，第二换热器12包括：第一换热管路，第一换热管路的进口连接至制冷剂泵11的第二端，第一换热管路的出口连接至冷凝器2的进口；第二换热管路，第二换热管路的进口连接至盘管5的出口，第二换热管路的出口连接至第一换热器8。第一换热管路用于流通制冷剂，第二换热管路用于流通自然冷却循环介质，通过第一换热管路与第二换热管路能够实现制冷剂与自然冷却循环介质的顺利换热，为提升相对较高环境温度下的自然冷却能力提供保障。

在一个实施方式中，上述冷水机组还包括：温度传感器13，设置在盘管5的出口管路上，用于检测盘管输出的介质温度。通过检测盘管输出的介质温度，能够根据该温度的高低，及时有效控制制冷剂泵的开闭，保证自然冷却能力的及时提升。

可选的，第二换热器可以是板式换热器。

本发明实施例还提供一种制冷控制方法，应用于上述冷水机组，图2是本发明实施例提供的制冷控制方法的流程图，如图2所示，该方法包括以下步骤：

S201，在自然冷却制冷循环回路运行的情况下，监测环境温度和盘管输出的介质温度。

S202，根据环境温度和盘管输出的介质温度，控制制冷剂泵的开闭。

其中，环境温度是指室外环境温度。通过监测环境温度，能够获知当前环境温度是否相对较高，是否会导致自然冷却制冷能力降低；通过监测盘管输出的介质温度，若盘管输出的介质温度较高，表示自然冷却制冷能力不足。

本实施例在自然冷却制冷循环回路运行的情况下，通过监测环境温度和盘管输出的介质温度，能够合理有效地控制制冷剂泵的开闭，在环境温度相对较高的工况下，通过制冷剂泵的驱动，使得压缩机制冷循环回路中的制冷剂与自然冷却循环介质进行换热，进一步降低自然冷却循环介质的温度，从而提升冷水机组在冬季季节工况下的自然冷却能力能效。

在一个实施方式中，根据环境温度和盘管输出的介质温度，控制制冷剂泵的开闭，包括：若环境温度大于或等于第一预设温度，且盘管输出的介质温度大于或等于第二预设温度，则控制制冷剂泵开启；若环境温度大于或等于第一预设温度，且盘管输出的介质温度小于第二预设温度，则控制制冷剂泵关闭。

其中，第一预设温度用来判断在冬季季节工况下当前环境温度是否相对较高，第二预设温度用来判断盘管输出的介质温度是否能够满足供冷需求。例如，第一预设温度的取值可以是[-10，5]范围内的任意数值，第二预设温度可以根据设定制冷出水温度进行设置，例如，第二预设温度的取值可以是设定制冷出水温度+预设值，预设值为正数。

环境温度大于或等于第一预设温度，表示当前处于环境温度相对较高的工况，此时若盘管输出的介质温度大于或等于第二预设温度，表示自然冷却能力不足，则控制制冷剂泵开启，以提升自然冷却能力；若盘管输出的介质温度小于第二预设温度，表示自然冷却能力足够，无需提升自然冷却能力，控制制冷剂泵关闭。

本实施方式在环境温度相对较高的工况下，通过盘管输出的介质温度判断当前自然冷却能力是否足够，若不足，则开启制冷剂泵，以利用与制冷剂的换热来进一步降低盘管输出的介质温度，从而提升自然冷却能力。

在一个实施方式中，在监测环境温度和盘管输出的介质温度之前，还包括：获取环境温度；若环境温度小于或等于第三预设温度，则开启水泵，以使自然冷却制冷循环回路制冷运行。

其中，第三预设温度是用来判断是否启动自然冷却制冷模式的温度阈值，例如，第三预设温度的取值可以是[-10，10]范围内的任意数值。第三预设温度大于第一预设温度。

本实施方式根据环境温度控制是否开启自然冷却制冷，能够较为可靠地进行制冷方式的控制。

基于同一发明构思，本实施例提供了一种制冷控制装置，应用于上述冷水机组，可以用于实现上述实施例所述的制冷控制方法。该装置可以通过软件和/或硬件实现，该装置一般可集成于机组控制器中。

图3是本发明实施例提供的制冷控制装置的结构框图，如图3所示，该装置包括：

监测模块31，用于在自然冷却制冷循环回路运行的情况下，检测环境温度和盘管输出的介质温度；

控制模块32，用于根据环境温度和盘管输出的介质温度，控制制冷剂泵的开闭。

可选的，控制模块32包括：

第一控制单元，用于若环境温度大于或等于第一预设温度，且盘管输出的介质温度大于或等于第二预设温度，则控制制冷剂泵开启；

第二控制单元，用于若环境温度大于或等于第一预设温度，且盘管输出的介质温度小于第二预设温度，则控制制冷剂泵关闭。

可选的，上述装置还包括：

获取模块，用于在监测环境温度和盘管输出的介质温度之前，获取环境温度；

开启模块，用于若环境温度小于或等于第三预设温度，则开启水泵，以使自然冷却制冷循环回路制冷运行。

上述装置可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例提供的方法。

下面结合一个具体实施例对上述冷水机组及其制冷控制方法进行说明，然而值得注意的是，该具体实施例仅是为了更好地说明本申请，并不构成对本申请的不当限定。与上述实施例相同或相应的术语解释，本实施例不再赘述。

图1所示的冷水机组的工作包括以下三种循环：

(1)压缩机制冷循环：压缩机1→冷凝器2→风机6→电子膨胀阀3→蒸发器4→压缩机1。该循环适用于常规制冷循环，即环境温度没达到自然冷却循环开启条件(环境温度大于第三预设温度)。

(2)自然冷却制冷循环：水泵7→盘管5→风机6→第二换热器12→第一换热器8→水泵7。该循环为低环境温度工况下自然冷却功能开启时的制冷循环回路。

(3)自然冷却能力提升循环：制冷剂泵11→第二换热器12→冷凝器2→风机6→制冷剂泵12。该循环为在自然冷却功能开启后，通过机组自身检测满足以下条件后开启：

当环境温度Te≥第一预设温度T1，T1∈[-10，5]，且自然冷却循环出水温度(即盘管输出的介质温度)Tc≥设定制冷出水温度Tout+预设值T2，Tout∈[5，20]，T2∈[2，10]时，开启自然冷却能力提升循环，具体的，开启制冷剂泵11，通过制冷剂泵使制冷剂在管路中循环起来，在冷凝器中通过风机作用将热量散发到空气中，从而产生低温低压的制冷剂，并通过制冷剂泵将制冷剂循环至第二换热器12中，与自然冷却循环中的循环介质换热，将循环介质中的热量吸收，使得循环介质的温度进一步降低，满足自然冷却能力提升的效果。

当Te≥T1，且Tc＜Tout+T2时，盘管输出的介质通过第一换热器换热后，能够满足设定制冷出水温度Tout的要求，因此自然冷却能力提升循环关闭，即关闭制冷剂泵11。

本实施例设置制冷剂泵和第二换热器，利用压缩机制冷循环中的制冷剂在低环境温度下低温低压的特性，基于环境温度和盘管输出的介质温度控制制冷剂泵，通过制冷剂与自然冷却循环介质换热，能够在冬季相对较高环境温度下提升机组的自然冷却能力，对推广自然冷却冷水机组有很大益处。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例所述的制冷控制方法。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如上述实施例所述的制冷控制方法。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种冷水机组，包括：压缩机制冷循环回路和自然冷却制冷循环回路，所述压缩机制冷循环回路包括：压缩机、冷凝器、电子膨胀阀和蒸发器，所述自然冷却制冷循环回路包括：水泵、盘管和第一换热器，其特征在于，所述冷水机组还包括：制冷剂泵和第二换热器；

所述制冷剂泵的第一端连接至所述冷凝器的出口，所述制冷剂泵的第二端通过所述第二换热器连接至所述冷凝器的进口；

所述第二换热器还连接至所述盘管与所述第一换热器之间。

2.根据权利要求1所述的冷水机组，其特征在于，所述第二换热器包括：

第一换热管路，所述第一换热管路的进口连接至所述制冷剂泵的第二端，所述第一换热管路的出口连接至所述冷凝器的进口；

第二换热管路，所述第二换热管路的进口连接至所述盘管的出口，所述第二换热管路的出口连接至所述第一换热器。

3.根据权利要求1所述的冷水机组，其特征在于，还包括：

温度传感器，设置在所述盘管的出口管路上，用于检测盘管输出的介质温度。

4.根据权利要求1所述的冷水机组，其特征在于，所述第二换热器为板式换热器。

5.一种制冷控制方法，其特征在于，应用于权利要求1至4中任一项所述的冷水机组，所述方法包括：

在自然冷却制冷循环回路运行的情况下，监测环境温度和盘管输出的介质温度；

根据所述环境温度和所述盘管输出的介质温度，控制制冷剂泵的开闭。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述环境温度和所述盘管输出的介质温度，控制制冷剂泵的开闭，包括：

若所述环境温度大于或等于第一预设温度，且所述盘管输出的介质温度大于或等于第二预设温度，则控制所述制冷剂泵开启；

若所述环境温度大于或等于第一预设温度，且所述盘管输出的介质温度小于第二预设温度，则控制所述制冷剂泵关闭。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在监测环境温度和盘管输出的介质温度之前，还包括：

获取环境温度；

若所述环境温度小于或等于第三预设温度，则开启水泵，以使所述自然冷却制冷循环回路制冷运行。

8.一种制冷控制装置，其特征在于，应用于权利要求1至4中任一项所述的冷水机组，所述装置包括：

监测模块，用于在自然冷却制冷循环回路运行的情况下，检测环境温度和盘管输出的介质温度；

控制模块，用于根据所述环境温度和所述盘管输出的介质温度，控制制冷剂泵的开闭。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求5至7中任一项所述的制冷控制方法。

10.一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，其特征在于，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求5至7中任一项所述的制冷控制方法。

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