CN113531971A

CN113531971A - 一种制冷控制机构、方法和系统

Info

Publication number: CN113531971A
Application number: CN202110943819.1A
Authority: CN
Inventors: 黄复彦; 陆利敏
Original assignee: Shanghai Hulong New Energy Co ltd
Current assignee: Shanghai Hulong New Energy Co ltd
Priority date: 2021-08-17
Filing date: 2021-08-17
Publication date: 2021-10-22

Abstract

本发明提供了一种制冷控制机构、方法和系统；该机构，包括：制冷装置设置在使用地，并分别通过第一进液管和第一出液管与消耗端连通；蓄冷装置通过第二进液管与第一进液管连通；通过第二出液管与消耗端连通，通过第三出液管与第一出液管连通；该方法包括通过制冷装置对消耗端进行供冷并对蓄冷装置进行蓄冷；通过调节使蓄冷装置对消耗端进行放冷；通过调节切换到制冷装置对消耗端进行供冷并对蓄冷装置进行蓄冷；该系统包括若干制冷调节装置；本发明提出的制冷控制机构、方法和系统蓄冷罐在不同的工况下，均能够实现在线小流量运行，避免出现蓄冷罐内实际水温超过蓄冷设定水温时出现的多种切换情况，降低了系统运行的风险。

Description

一种制冷控制机构、方法和系统

技术领域

本发明涉及制冷控制技术领域，尤其是涉及一种制冷控制机构、方法和系统。

背景技术

制冷系统是数据中心机房不可缺少的系统之一，主要承担机房环境调节的作用，确保服务器工作环境满足设计要求。

现有技术中，大型数据中心制冷系统采用冷冻水方式，该制冷方式与风冷系统对比，有三个主要特点。一是节能，冷冻水制冷机COP(能效比)比风冷机COP高；二是安全，制冷剂系统小，制冷介质是水，无害；三是方便储能，数据中心对制冷系统的要求是停电后至少要有15分钟的续航时间。针对第三点，结合峰谷电价政策，一般的数据中心都放大了储能(也就是蓄冷)量，每天谷电时开启制冷、蓄冷模式，到平电时一边继续蓄冷一边向数据中心供冷，到峰电时放冷。

这样一来，制冷系统就有多个工作模式，包括蓄冷、供冷、放冷这三个工况，其中蓄冷工况与恢复供冷初模式相同。这三个工况的转换过程还派生出三个工作阶段，即正常供冷、蓄冷完成、恢复供冷初，其中正常供冷与蓄冷完成阶段相同。

然而，现有技术中的制冷系统在进行控制时是采用两个方案实行，一种方式是放冷工况切换到蓄冷工况，定义为方案A；另一种方式是放冷工况切换到蓄冷工况或供冷工况，定义为方案B；其中，方案A，中蓄冷罐内的高温水要通过机房空调再循环到制冷机降温才能完成蓄冷，这会引起机房环境温度升高造成机房设备宕机；方案B中，制冷介质在管道或者蓄冷罐中的流向就要发生改变，这在水系统中是非常危险的，特别容易产生水锤效应，对系统内设备造成损坏，影响数据中心的安全运行。

由此可知，无论是方案A中或者是方案B中，蓄冷完成后蓄冷罐都不再保持在线运行，所以当蓄冷罐内实际水温超过蓄冷设定水温时，系统就要再切换到恢复供冷初阶段运行、蓄冷完成后再切换到供冷工况，更增加了系统运行风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制冷控制机构、方法和系统，该制冷控制机构及方法能够实现在线运行，合理的控制各种工况之间的切换，降低了系统运行的风险；

本发明提供一种制冷控制机构，包括：

制冷装置，用于在使用过程中对制冷介质进行降温，设置在使用地，并分别通过第一进液管和第一出液管与消耗端连通；

蓄冷装置，用于获取存储制冷装置降温后的介质，并在制冷装置停止运行时向消耗端提供冷量，通过第二进液管与第一进液管连通；通过第二出液管与消耗端连通，通过第三出液管与第一出液管连通。

作为进一步的技术方案，还包括：第四出液管，一端与第一出液管连通，另一端与第二进液管连通。

作为进一步的技术方案，第四出液管上设置有第一阀门。

作为进一步的技术方案，还包括：第一水泵，设置在第一进液管上。

作为进一步的技术方案，还包括：第二水泵，设置在第一出液管上。

作为进一步的技术方案，还包括：第二阀门，设置在第一进液管上。

作为进一步的技术方案，还包括：第三阀门，设置在第二进液管上。

作为进一步的技术方案，还包括：

第四阀门，设置在第二出液管上；

第五阀门，设置在第三出液管上。

本发明还提出了一种制冷控制方法，包括如下步骤：

S1、通过制冷装置对消耗端进行供冷并对蓄冷装置进行蓄冷；

S2、通过调节使蓄冷装置对消耗端进行放冷；

S3、通过调节切换到制冷装置对消耗端进行供冷并对蓄冷装置进行蓄冷。

本发明还提出一种制冷控制系统，包括若干制冷调节装置；若干制冷装置分别通过第一进液管和第一出液管与主进液管和主出液管并联；若干蓄冷装置分别通过第二进液管和第二出液管与主进液管道并联。

本发明的技术方案通过对第一进液管、第一出液管、第二进液管、第二出液管和第三出液管的调整，改变制冷装置、蓄冷装置和消耗端之间介质的流向，进而实现将蓄冷罐在不同的工况下，均能够实现在线小流量运行，避免出现蓄冷罐内实际水温超过蓄冷设定水温时出现的多种切换情况，降低了系统运行的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种制冷控制机构的原理图；

图2为本发明一种制冷控制机构的放冷流向图；

图3为本发明一种制冷控制机构的供冷及蓄冷的流向图；

图4为本发明一种制冷控制系统的原理图。

附图标记说明：

1-制冷装置；2-第一出液管；3-第一进液管；4-蓄冷装置；5-第二进液管；6-第二出液管；7-第三出液管；10-消耗端；8-第四出液管；11-第一阀门；12-第一水泵；13-第二水泵；14-第二阀门；15-第三阀门；16-第四阀门；17-第五阀门。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"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发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-3所示，本发明提出的一种制冷控制机构，包括：

制冷装置1设置在使用地，并分别通过第一进液管3和第一出液管2与消耗端10连通；通过制冷装置1在使用过程中对制冷介质进行降温；蓄冷装置4通过第二进液管5与第一进液管3连通；通过第二出液管6与消耗端10连通，通过第三出液管7与第一出液管2连通；且制冷装置1获取存储制冷装置1降温后的介质，并在制冷装置1停止运行时向消耗端10提供冷量；

使用阶段，通过制冷装置1对介质进行降温，并通过第一进液管3将降温后的介质传送道消耗端10，且通过将降温后的介质通过第二进液管5传送到蓄能装置；消耗端10获取冷量后进行热交换，并将热交换后的介质通过第一出液管2传送回制冷装置1重新进行降温，而蓄能装置获取降温后的介质后进行热交换，获取冷量；并将热交换后的介质通过第三出液管7传送到第一出液管2中，伴随第一出液管2中热交换后的介质一同被传送到制冷装置1；进而完成消耗端10供冷的同时完成蓄冷装置4的蓄冷；

当需要制冷装置1停机或因为某些原因制冷装置1不能工作时，此时蓄能装置中存储的冷量对介质进行降温，并通过第二出液管6将降温后的介质传送到第一出液管2，并在通过第一出液管2的传送将降温后的介质传送到消耗端10，并通过与消耗端10的热交换后，降温后的介质通过第一出液管2进行传送，通过调整管道连接的方式使第一出液管2与第二进液管5连通，将降温后的介质传送到蓄冷装置4内，再次进行降温，并在降温后持续循环，直至蓄冷装置4中的温度无法对介质降温或采用其他方式停止介质循环为止；

当然，考虑到整体的完整性，且降低各工况之间切换需要重新连接管道造成人工及时间成本的增加；本发明中，优选的设置有第四出液管8，该第四出液管8一端与第一出液管2连通，另一端与第二进液管5连通；这样在蓄冷装置4放冷的过程中，可以通过第四出液管8连通第一出液管2和第二进液管5，无需重新进行管道连接；

当然，考虑到第四出液管8在供冷和蓄冷状态下影响管道中介质的流向，优选的，第四出液管8上设置有第一阀门11；根据不同的工况选择第一阀门11的开闭，控制第四出液管8的导通；即，在本发明中，进行供冷和蓄冷时，第一阀门11处于关闭状态，此时第四出液管8处于不导通状态；而当进行放冷时，第一阀门11处于开启状态，此时第四出液管8导通，这样通过对第一阀门11的开闭控制灵活的进行切换，提高整体的操作效率；本发明中，优选的第一阀门11为电磁阀；

本发明的技术方案，由于介质存在温度差，可以采用现有技术中的高低位的方式，设置制冷装置1、寻冷装置和消耗端10，进而实现介质的循环；而本发明中，为更好的进行控制循环，优选的设置第一水泵12，该第一水泵12设置在第一进液管3上；这样在通过第一进液管3进行介质传送时可以通过第一水泵12控制第一进液管3中的介质流速，进而更好的控制进入到消耗端10的介质量；

另外，为提高整体的控制，更好的控制介质进入到制冷装置1或蓄冷装置4的量，优选的设置第二水泵13，该第二水泵13设置在第第一出液管2上；当介质在于消耗端10完成热交换后，可以通过对第二水泵13的调整来实现对第一出液管2的流速调整，进而控制进入到制冷装置1内介质的量；

如图2-3所示，为更好的控制工况的使用，本发明中还设置有：

第二阀门14、第三阀门15、第四阀门16和第五阀门17，该第二阀门14设置在第一进液管3上；第三阀门15设置在第二进液管5上；第四阀门16设置在第二出液管6上；第五阀门17，设置在第三出液管7上；

当处于供冷和蓄冷时，第二阀门14和第三阀门15处于开启状态，这样降温后的介质会分别进入到蓄冷装置4和消耗端10；同时进行供冷和蓄冷；

如图2所示，为放冷工况：第二阀门14、第三阀门15和第五阀门17处于关闭状态，第一阀门11和第四阀门16处于开启状态，可以在第一水泵12的作用下实现介质在依次经过蓄冷装置4、第三出液管7和第一进液管3后到达消耗端10；介质再消耗端10进行热交换后，经过第一出液管2、第四出液管8和第二进液管5后到达蓄冷装置4，完成介质的循环；

如图3所示，为供冷和蓄冷工况：第一阀门11处于关闭状态，第二阀门14、第三阀门15、第四阀门16和第五阀门17处于开启状态，同时配合第一水泵12和第二水泵13完成介质循环；具体的，介质在第一水泵12的作用下经过第一进液管3后分别到达消耗端10和进入到第二进液管5，并经第二进液管5后进入到蓄冷装置4，经蓄冷装置4蓄冷后，分别经过第二出液管6进入到第一进液管3，此部分伴随第一进液管3同时向消耗端10传送；经过第三出液管7后进入到第一出液管2，此部分伴随第一出液管2同时向制冷机构传送，完成回流；

本发明还提出了一种制冷控制方法，包括如下步骤：

通过制冷装置1对消耗端10进行供冷并对蓄冷装置4进行蓄冷；具体的，本发明中制冷装置1将介质进行降温，并通过第一进液管3进行降温介质的传送，降温介质分别进入到蓄冷装置4和消耗端10，实现在供冷的过程中完成蓄冷；使得供冷时能够保证蓄冷装置4在线；

通过调节使蓄冷装置4对消耗端10进行放冷；具体的，根据实际需要制冷装置1停机或者需要停止运行时，调整到由蓄冷装置4进行放冷，即实现蓄冷装置4向消耗端10供冷；

通过调节切换到制冷装置1对消耗端10进行供冷并对蓄冷装置4进行蓄冷；当采用蓄冷装置4进行供冷时，随着蓄冷装置4冷量的消耗，无法满足消耗端10冷量的使用，因此，调节后实现制冷装置1向消耗端10供冷，同时通过蓄冷装置4同时参与完成蓄冷；

当然，在调节的过程中可以采用现有技术中的方式操作，当然为提高效率，可以同时采用第一水泵12、第二水泵13、第一阀门11、第二阀门14、第三阀门15、第四阀门16和第五阀门17；通过对第一水泵12、第二水泵13、第一阀门11、第二阀门14、第三阀门15、第四阀门16和第五阀门17的调整和控制完成管道的切换，进而实现不同工况的切换；

另外，这对本发明的技术方案：

制冷装置1优选为制冷剂，蓄冷装置4优选为制冷罐，介质为水，消耗端10为大数据机房的空调系统；

另外，本发明中，第一水泵12的需要进行调整，其中，调频输入信号采集制冷装置1进水和出水的温差作为调频的首要条件，第一进液管3与第第一出液管2的流量差作为第一水泵12的调频次要条件和锁定条件；当然可以在第一水泵12和第二水泵13处均设置有流量计，获取第一进液管3和第一出液管2之间的流量；

第二水泵13的调频信号采集消耗端10连接处的第一进液管3和第一出液管2的温差作为首要条件，第一进液管3和第一出液管2的压力差作为第二水泵13的调频次要条件；

系统调试时，根据设置在消耗端10连接处的第一进液管3和第一出液管2压之间的差传感器(V0)的参数进行调节设置，即设置压差传感器的高限及设置压差传感器底限二个参数；第二水泵13的频率调节，在满足回水温度的同时，还要满足这2个高低限位。

回水温度设定值为18℃；当回水温度实际值高于设定值18℃，调高第二水泵13频率；当回水温度实际值低于设定值18℃，调低第二水泵13频率；回水温度在18℃上下浮动0.5℃范围内时第二水泵13频率保持不变；

第二水泵13频率调高时，如果压差传感器高于高限(可根据实际情况调整)则停止提升第二水泵13频率；第二水泵13频率调低时，如果末端压差低于低限(可根据实际情况调整)则停止降低第二水泵13频频。

如图4所示，本发明还提出一种制冷控制系统，包括若干制冷调节装置；若干制冷装置1分别通过第一进液管3和第一出液管2与主进液管和主出液管并联；若干蓄冷装置4分别通过第二进液管5和第二出液管6与主进液管道并联；当然，根据实际需要可以调整制冷装置1和蓄冷装置4的数量，并调节管路之间的连接；具体的以实际为准，本发明对此不再进一步限定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims

1.一种制冷控制机构，其特征在于，包括：

制冷装置(1)，用于在使用过程中对制冷介质进行降温，设置在使用地，并分别通过第一进液管(3)和第一出液管(2)与消耗端(10)连通；

蓄冷装置(4)，用于获取存储所述制冷装置(1)降温后的介质，并在制冷装置(1)停止运行时向消耗端(10)提供冷量，通过第二进液管(5)与所述第一进液管(3)连通；通过第二出液管(6)与消耗端(10)连通，通过第三出液管(7)与所述第一出液管(2)连通。

2.根据权利要求1所述的制冷控制机构，其特征在于，还包括：第四出液管(8)，一端与所述第一出液管(2)连通，另一端与所述第二进液管(5)连通。

3.根据权利要求2所述的制冷控制机构，其特征在于，所述第四出液管(8)上设置有第一阀门(11)。

4.根据权利要求1所述的制冷控制机构，其特征在于，还包括：第一水泵(12)，设置在所述第一进液管(3)上。

5.根据权利要求1所述的制冷控制机构，其特征在于，还包括：第二水泵(13)，设置在所述第一出液管(2)上。

6.根据权利要求1所述的制冷控制机构，其特征在于，还包括：第二阀门(14)，设置在所述第一进液管(3)上。

7.根据权利要求1所述的制冷控制机构，其特征在于，还包括：第三阀门(15)，设置在所述第二进液管(5)上。

8.根据权利要求1所述的制冷控制机构，其特征在于，还包括：

第四阀门(16)，设置在所述第二出液管(6)上；

第五阀门(17)，设置在所述第三出液管(7)上。

9.一种对如权利要求1-8任一项所述制冷控制机构进行控制的制冷控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S2、通过调节使蓄冷装置对消耗端进行放冷；

10.一种制冷控制系统，其特征在于，包括若干如权利要求1-8任一项所述的制冷调节装置；若干所述制冷装置分别通过第一进液管和第一出液管与主进液管和主出液管并联；若干蓄冷装置分别通过第二进液管和第二出液管与主进液管道并联。